Top-Down-Konstruktion: Wie eine 3D-Bewehrungsplanung gelingt

Die Londoner Skyline hat sich in den letzten Jahrzehnten immer wieder durch ikonische Bauwerke verändert, die neue Maßstäbe im Bauwesen setzen. Eines der jüngsten Projekte, Top-Down-Konstruktion, soll die Architektur am Südufer der Themse entscheidend prägen.

Top-Down-Konstruktion: Zwei Wohntürme als Herausforderung für die Architekten

Das „One Nine Elms“ ist ein 330 Millionen Euro teures Bauvorhaben mit gemischter Nutzung. Der Komplex umfasst Wohn- und Geschäftseinheiten sowie ein Fünf-Sterne-Hotel. Bis zur Fertigstellung im Jahr 2022 sollen zwei Wohntürme entstehen: der 57-stöckige City Tower und der 43-stöckige Riverside Tower.

Die auffälligen Glastürme werden den Londoner Stadtteil Wandsworth vollständig verwandeln. Der kleinere Turm, in dem sich das Hotel befindet, wird 160 Meter hoch sein. Sein Pendant soll mit 200 Metern das höchste Wohngebäude Westeuropas werden.

Für die Projektverantwortlichen gab es mehrere Herausforderungen zu meistern: eine erschwerte Bewehrungsplanung, bedingt durch die anspruchsvolle Top-Down-Konstruktion sowie die Erstellung des Fundaments. Diese erforderte die vielleicht umfassendsten kontinuierlichen Betonagearbeiten der Stadtgeschichte, da 5.000 m³ Beton in nur 36 Stunden verbaut wurden.

Top-Down-Konstruktion

Um Zeit und Kosten zu sparen, wurde das dreistöckige Untergeschoss in Top-Down-Bauweise konstruiert. Während das für ein Bauprojekt als Ganzes effizient ist, kann es für die Bewehrungsplanung knifflig sein. Careys Civil Engineering beauftragte als verantwortlicher Bauunternehmer Solve Structural Design mit der 3D-Bewehrungsplanung aller Stahlbetonelemente für die Unterkonstruktion.

Um die komplexe Aufgabe zu lösen, entschied sich das Planungsbüro bei der Ausführung für Tekla Structures von Trimble. „Wir nutzen die BIM-Software seit etwa 18 Jahren erfolgreich bei der Modellierung von Tragwerksstrukturen sowie für die Fertigungsplanung. Vor fünf Jahren haben wir Tekla auch erstmals bei einer Auswahl von kleinen Massivbauprojekten getestet und waren sehr beeindruckt – so sehr, dass wir die Software seitdem auch hier einsetzen“, erläutert Barry Peniston, Technischer Direktor bei Solve Structural Design.

„Wenn die Zeichnungen für den Stahlbetonbau in 2D erstellt werden, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass bestimmte Abschnitte der Bewehrung fehlen. Das kann zu enormen Zeitverzögerungen und zusätzlichen Kosten bei der Nachbesserung führen. Mit der 3D-Modellierung lassen sich die Zeichnungen schnell und genau überprüfen, um die Ausführung zu gewährleisten, bevor der Beton gegossen wird.“

Kosten- und Zeitersparnis

Die Top-Down-Bauweise, bei der die Untergeschosse eines Gebäudes vom Erdgeschoss abwärts gebaut werden, bietet viele Vorteile wie Kosten- und Zeitersparnis. Gleichzeitig stellt sie die Projektteams und Bewehrungsplanung aber auch vor zusätzliche technische und logistische Herausforderungen. Die Planungsingenieure müssen sicherstellen, dass alle Decken bereits die Verbindungselemente und Bewehrungsstäbe für die vertikalen Elemente beinhalten, bevor sie zum nächst tieferen Stockwerk übergehen. Beim Projekt One Nine Elms kam zudem hinzu, dass das Gründungsfundament für eines der Gebäude unter sehr schwierigen, beengten Bedingungen gebaut wurde. Die gesamte Ausrüstung und alle Materialien wurden durch zwei kleine Versorgungsschächte transportiert.

Ein weiteres Problem, mit dem die Planungsingenieure zu kämpfen hatten, war ein Abwasserkanal aus dem viktorianischen Zeitalter, der noch immer genutzt wird und das Baugelände unmittelbar unter der Oberfläche durchläuft. Nach Rücksprache mit den Londoner Wasserwerksbehörden entschieden sich die Projektverantwortlichen dafür, den Abwasserkanal an Ort und Stelle zu belassen und die Bodenplatte um den Kanal herum zu konstruieren.

„Der Tekla-Workflow war beim Projekt One Nine Elms besonders wertvoll, vor allem in Anbetracht der großen Menge an Stahlbeton und der gewählten Top-Down-Bauweise“, sagt Penniston. „Dank Tekla und der automatischen Kollisionserkennung waren wir in der Lage, die Entwürfe schnell zu prüfen und mögliche Probleme schon sehr früh im Planungsprozess zu erkennen.“

Effiziente Kommunikation

Mit dem Tekla-3D-Modell waren die Bewehrungsplaner in der Lage, beengte Bereiche zu identifizieren und um diese herum zu planen sowie kostspielige Kollisionen zu vermeiden. Änderungen an der Bewehrung vor Ort sowie Verzögerungen auf der Baustelle ließen sich so auf ein Minimum reduzieren. All dies war angesichts der beengten Verhältnisse und der Größe und Komplexität der Betonagearbeiten für den höheren Turm besonders wichtig.

Das Projekt wurde ebenfalls für die Zusammenarbeit verschiedener Projektteams rund um das Tekla-3D-Modell gewürdigt. Dank des Einsatzes von Tablets zur Ansicht des Modells auf der Baustelle und der Cloud-basierten BIM-Plattform Trimble Connect ließen sich Details effektiv kommunizieren und abstimmen. So konnten die Arbeiten am Fundament trotz schwieriger Bedingungen fristgerecht abgeschlossen werden.

Von Thomas Janka.

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