DATEN UND FAKTEN

Teststand für A380 Düsenantriebe in Arnstadt

Projekt: Teststand für Düsentriebe für den Airbus A 380

Bauunternehmen: ARGE Testbed Arnstadt / Oevermann – Wiebe

Bauherr: N3 Engine Overhaul Services 

MEVA Systeme: Mammut 350 Wandschalung, Traggerüst MEP, Vollkunststoff-Platte alkus

 
 
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Projekt

Strenge Anforderungen an porenarme Betonoberfläche

Neue Testanlage für Airbus 380 Düsenantriebe

N3 Engine Overhaul Services GmbH & Co. KG errichtet bei Arnstadt nahe Erfurt ein Werk zur Überholung von Rolls-Royce-Triebwerken. Ab 2007 werden hier pro Jahr etwa 200 Turbofans der Baureihen Trent 500, 700 und 900 überholt. Diese Motoren dienen als Antrieb der Airbus-Modelle A330, A340-500/ 600 beziehungsweise A380. Das Unternehmen ist ein JointVenture der Partner Rolls-Royce plc. und Lufthansa Technik AG. Neben der neuen Werkhalle entsteht eine Testanlage, die höchste Anforderungen an Beton und Schalung stellt. Ein starkes Team aus dem Bauunternehmen Oevermann GmbH & Co. KG und MEVA Ingenieuren hat extrem porenarme Betonoberflächen erstellt.

Strenge Anforderungen an porenarme Betonoberfläche

Der Prüfstand für die Turbinen ist in vier Abschnitte unterteilt. Durch ein großes, dicht abschließendes Tor werden später die Turbinen in den Testraum gebracht. Für die Simulation wird Luft über einen 23 m hohen Ansaugkamin gezogen. Hinter den Turbinen werden die Abgase durch einen 11,80 m hohen Abgasraum und anschließend über den 32 m hohen Abgaskamin wieder ins Freie geleitet. Die hohen Luftgeschwindigkeiten machen eine extrem porenarme Betonoberfläche notwendig, da sonst feinste Teile einer porösen Oberfläche geschossähnlich wirken. Deshalb ist auf der Wandinnenseite eine absolut dichte, geschlossene Oberfläche zu erreichen, die der Sichtbetonklasse 4 nach dem DBV Merkblatt "Sichtbeton" (Fassung Aug. 2004) entspricht.  Das Ergebnis: Betonoberflächen, die den extremen Strömungsbedingungen im Testbed standhalten.

Geringe Toleranzen für großflächige Aussparungen

Die vielen Einbauteile, die mit einer geringen Toleranz von 5 mm eingebaut werden müssen, bedeuten für eine Holzplatte das sichere Aus. Nicht so für die alkus-Platte. Durch die einfache Pflege und Reparaturfähigkeit direkt vor Ort, ist die Schalung ständig in einem Top-Zustand.  Für die künftige lufttechnische Verbindung der einzelnen Kammern untereinander sind Stahlringe mit bis zu 8 m Durchmesser in die Innenwände einzubetonieren. Insbesondere an der Ringunterseite kann der Beton nicht ausreichend entlüften, wenn die Wand - wie ursprünglich geplant - von beiden Seiten her betoniert wird. Hier ist der Vorschlag von MEVA umgesetzt worden, die Wand im Bereich des unteren Ringsegments nur von einer Seite mit dem fließfähigen Beton zu füllen und so die Lufteinschlüsse zur anderen Seite weg zu drücken. Zusätzlich ist dieser Bereich mit Außenrüttlern verdichtet worden. Zur Kontrolle des Fließvorgangs in der geschlossenen Schalung und zur Betonentlüftung wurde der Stahlring am Fußpunkt (an drei Stellen) aufgetrennt. Sobald hier der flüssige Beton austritt, ist der Füllvorgang ausreichend fortgeschritten, so dass die Trennstellen wieder geschlossen werden können. Hierdurch sind unterhalb des Stahlrings keine Fehlstellen aufgetreten. Dies ist für die spätere Nutzung der Testanlage wegen des ansonsten hohen Gefährdungspotenzials wichtig. Die gemeinsame Abstimmung zwischen den Auftraggebern und MEVA in Bezug auf den fließfähigen Beton, die Einfüllrichtung, die Verdichtung durch Außenrüttler und das zusätzliche Entlüften haben zusammen mit der Mammut 350 und der alkus-Platte zu diesem guten Ergebnis geführt.

Industrieschalung Mammut mit 100 kN/m² Frischbetondruckaufnahme

Großdimensionierte Mammut 350 Schalungselemente erleichterten den raschen Baufortschritt. Die vorgeschriebene, nicht saugende Schalhaut ist mit der alkus Vollkunststoff-Platte schnell gefunden worden. Die Mammut 350 ist ein leistungsstarkes System mit 100 kN/m² Frischbetondruckaufnahme. Stark genug um 75 cm dicke Wände mit einer Betoniergeschwindigkeit von 1 m/h zu betonieren - und das in Takten bis 11 m Höhe und 32 m Gesamthöhe. Diese Höhen mit fließfähigem Beton zu erreichen, stellt ein Novum im Ortbetonbau dar. Durch die Großelemente 350/250 können mit einem einzigen Element 8,75 m² gestellt werden - in Arnstadt ein großer Vorteil, um die bis zu rund 290 m² großen Einzelabschnitte der Wandscheiben schnell einzuschalen. Zwei Elemente stehend aufgestockt ergeben die geforderten 7 m hohen Schalungseinheiten, die zudem nur eine einzige Horizontalfuge besitzen bzw. zwei Fugen bis fast 11 m Höhe. Die absolute Symmetrie der Elemente erzeugt ein gleichmäßiges Anker- und Fugenbild.

Betonrezeptur und Betondruck

Gemeinsam ist die Betonrezeptur festgelegt worden, die für die teilweise hochbewehrten Wände geeignet ist. Für diese Baustelle wurde ein CEM 111-Beton mit niedrigem Wasserzement-Wert gewählt, der dennoch der Konsistenz F5 bis F6 nach der neuen DIN 1045 entspricht. Daher ist die Fließfähigkeit mit einem Polycarboxylatether (PCE) optimiert worden.

Neue Berechnungsmethode 

Die Betondruckberechnung nach DIN 18218 ist für den hier verwendeten Beton mit Konsistenz F5-F6 nicht mehr möglich. MEVA ist aber im Arbeitsausschuss "Frischbetondruck fließfähiger Betone" vertreten, der 2006 den gleichnamigen DAfStb-Sachstandsbericht (DAfStb - Deutscher Ausschuss für Stahlbeton) publiziert hat. Im Rahmen dieser Arbeit ist gemeinsam mit Wissenschaftlern verschiedener Hochschulen und Fachleuten anderer Unternehmen ein neuer Berechnungsansatz entwickelt worden, der auf der Theorie Proske-Schuon beruht. Dieser Ansatz berücksichtigt das konsistenz- und temperaturabhängige Erstarrungsverhalten der jeweiligen Betonrezeptur.  Bei der Baustelle Testbed Arnstadt wurde diese theoretische Formel unter praktischen Bedingungen auf Verlässlichkeit bewertet. Hier sind unter vergleichbaren äußeren Bedingungen mehrere gleichartige Bauwerksabschnitte betoniert  worden, bei denen der Betondruck mittels Ankerkraftmessungen gemessen wurde. Die Berechnung nach DIN 18218 führt bei CEM 111 unter den gegebenen Bedingungen zu einem Frischbetondruck von 40 bis 45 kN/m².  Für den hier verwendeten PCE-modifizierten Beton ist ein Erstarrungsende von 9 Stunden und eine Betoniergeschwindigkeit von 1 m/h angesetzt worden. Dies ergibt nach Proske-Schuon einen Frischbetondruck von etwa 100 kN/m². In der Praxis wurden Druckwerte von 85 bis 100 kN/m² gemessen. Der zeitliche Verlauf des Frischbetondrucks bestätigt einerseits die Aussagen des Sachstandsberichtes zum Betondruckverlauf und zeigt andererseits die Notwendigkeit, die bisher anerkannte DIN 18218 zu überarbeiten, deren unkritische Anwendung zu einer Katastrophe geführt hätte. 

Mammut 350: Ausreichend Druckreserven  

Obwohl die Betonrezeptur wegen der hohen Tagestemperaturen auf eine verlängerte Erstarrungszeit eingestellt wurde und somit das Erstarrungsende teilweise erst nach 15 Stunden eingetreten ist, hat die Mammut 350 genügend Reserven, die Belastungsspitzen bei 100 kN/m² aufzunehmen. Statistische Auswertung bestätigt neue Berechnungsmethode. Der Triebwerksprüfstand in Amstadt ist die erste Baustelle, auf der mit der gleichen Betonrezeptur und mit gleichen Höhen mehrere Takte hergestellt wurden. Dadurch ist eine statistische Auswertung des Frischbetondrucks möglich, die zeigt, dass die im Vorfeld berechneten Werte nach Proske-Schuon im Vergleich zu den gemessenen Werten nur um +1 - 5 % schwanken. Nach 15 Betonagen ist festzustellen, dass die theoretische Ausarbeitung nach der Proske-Schuon Formel exakt stimmt.

Vorteile

Mammut 350:

  • Großformatige Elemente mit 8,75 m²
  • Bei 7 m Betonierhöhe nur eine Horizontalfuge
  • Symmetrisches Fugen- und Ankerbild
  • 100 kN/m² Frischbetondruckaufnahme

Vollkunststoff-Platte alkus:

  • Nichtsaugende Schalhaut
  • Einfach und stoffgleich zu reparieren
  • Porenarme Betonierergebnis auch mit gebrauchter Mietschalung

MEVA Beratung zu Betonrezeptur

 
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    MEVA Expertise & References

    Referencen for Projets in Commercial & Residential Construction, Architectural Construction, High-Rise Construction and Civil Engineering Construction

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