Die Flexibilitätsvorteile von Gewebekonstruktionen in der Bewältigung von Industriebau-Projekten

Isaac Maw |

Industrieanlagen wie Fabriken, Großlager, Fahrzeugdepots und Werkstätten müssen stets möglichst flexibel angelegt sein. Die Gewinnung eines neuen Auftrags oder die Erweiterung des Geschäfts steigert nicht selten die Nachfrage von Industrieunternehmen nach mehr Geschäftsfläche – und die wird meist so schnell wie irgend möglich benötigt. Um die richtige Gebäudelösung für die jeweilige Anwendung zu finden, müssen Kunden oder Architekten die Anforderungen und Beschränkungen des Neubaus auf der Grundlage der geplanten Gebäudenutzung sowie Standort, Bedingungen, Lebenszyklus und Durchlaufzeit definieren, um nur einige Kriterien zu nennen.

Während es viele modulare und vorgefertigte Optionen gibt, stellen Gewebekonstruktionen eine hochflexible Lösung für eine Vielzahl von Anwendungen dar.

Grund und Fundament

Wo soll man bauen? Die Suche nach einem geeigneten Standort für ein ebenes Betonfundament kann eine Herausforderung darstellen, insbesondere in ländlichen oder weitläufigen Bergbau- oder Logistikbetrieben. Laut einem Stahlbauunternehmen sind Ton, Torf und loser Schüttboden Paradebeispiele für schlechte Bodenarten, sowohl für Plattenfundamente als auch für Betonfundamente. Wenn Sie ein schweres Gebäude auf schlechtem Boden errichten, kann es sinken oder sich verschieben und die gesamte Investition gefährden.

In den meisten Fällen empfehlen Bauunternehmen, den schlechten Boden zu entfernen und durch einen besseren Boden, wie z.B. gepackten Kies, zu ersetzen. Wenn die Frostgrenze am jeweiligen Standort tiefer liegt, steigen die Kosten dieser Methode. Eine weitere Möglichkeit ist die Auswahl eines anderen Baustandortes mit besserem Boden. Keine der beiden Optionen ist bequem, und beide können ungeplante Kosten zu einem Projekt hinzufügen.

Stahlgerahmte Gewebekonstruktionen sind leichter als herkömmliche Betongebäude, was sie zu einer besseren Wahl im Hinblick auf die Bodenbeschaffenheit macht. In East Dubuque, Illinois, begann das Großdüngerlager IEI Barge Services mit der Suche nach einem Großlagergebäude, um dem Unternehmenswachstum gerecht zu werden. Die schlechten Bodenverhältnisse am Standort hätten jedoch kostspielige Bodenersatzmaßnahmen erfordert.

“Aufgrund unserer Bodenprobleme konnten wir es uns einfach nicht leisten, ein herkömmliches Gebäude zu bauen”, erklärte uns Joe Bitter, General Manager von Alliant Energy/IEI Barge Services. “Die Leichtbauweise unseres Gebäudes hat es uns ermöglicht, einen Kompromiss zwischen Bodenbeschaffenheit und Kosten zu finden.”

Energieverbrauch

Für netzferne oder energiebewusste Kunden kann es eine Herausforderung sein, einen adäquaten Weg zum Beleuchten, Heizen, Lüften und zur anderweitigen Versorgung einer großen Industrieanlage zu finden. Gewebekonstruktionen beinhalten einige wichtige Designelemente, die sie ideal für Einsätze bei beschränkten Energieressourcen machen. So baut Solar Ship, Inc. beispielsweise Flugzeuge, die mit Solarenergie betrieben werden. Als der Bedarf an einem neuen Hangar in Brantford, Ontario, Kanada, entstand, war eine der baulichen Einschränkungen des Gebäudes, dem Engagement des Unternehmens für die Solarenergie gerecht zu werden – das Gebäude sollte vollkommen netzunabhängig betrieben werden. Es wurde ein stahlgerahmtes, gewebeverkleidetes Gebäude von Legacy Building Solutions gewählt. Der Stahlrahmen des Gebäudes ist so konstruiert, dass er eine Dachinstallation von Solarmodulen sowie 1,18 kPa (24,64 psf) Regen-Schneelast tragen kann.

Zusätzlich zur Kompatibilität mit den Solarmodulen ist die Gewebeummantelung des Gebäudes lichtdurchlässig, so dass viel Tageslicht in die Struktur eindringen kann und kein elektrisches Licht während des Tagesbetriebs eingeschaltet werden muss. Das Gewebe leitet keine Wärme und hält das Gebäude bei wechselnden Wetterbedingungen auf einer gleichmäßigen Temperatur. Isolierungen, Auskleidungen oder Deckenbeläge aus Glasfaser, die in kalten oder heißen Umgebungen zusätzlichen Schutz bieten, sind optional hinzufügbar.

Möglichkeiten der passiven Belüftung

Einige Gewebekonstruktionen, wie z.B. Scheunen, haben keine Dachtraufe, da Dach und Wände mit einer einzigen Plane abgedeckt sind. Dies beschränkt in der Regel die passive Belüftung auf offene Stirnwände oder dachnahe Abluftöffnungen. Legacy Building Solutions verwendet ein patentiertes Befestigungssystem für Paneele, was bedeutet, dass Gebäude eine Kombination aus aufrechten Wänden, Traufen und Untersichten aufweisen. Untersicht-Entlüftungen, offene Wände oder Firstbelüftungen lassen Frischluft auf natürliche Weise durch das Gebäude strömen, so dass die Abwärme am First entweichen kann, während schwerere, kühlere Luft unter den Überhängen einströmt.

Möglichkeiten der aktiven Belüftung

Die Stahlbauteile einer Gewebekonstruktion können Ventilatoren, Jalousien und Abluftöffnungen tragen, um eine bessere Kontrolle über den Luftstrom in der Struktur zu erzielen. Lüftungskomponenten werden bereits in der Planungsphase spezifiziert und während der Bauausführung installiert.

Abmessungen und Formen

Vorgefertigte und modulare Gebäudelösungen versäumen es, eine grundlegende Designanforderung der meisten Industriekunden zu adressieren: Den Bedarf an individuellen und kundenspezifischen Abmessungen und Formen von Gebäuden. Ein gutes Beispiel dafür ist die Nissenhütte oder das Strohlager oder eine beliebige Struktur mit halbrundem Wand- und Dachprofil. Es ist unmöglich, ein Fahrzeug innerhalb dieser Konstruktionen nahe an die Wand zu bringen, eine wesentliche Anforderung für viele Anwendungen, wie z.B. die Lagerung von Paletten oder Schüttgütern.

In Van Buren, Arkansas, entschied sich Five Rivers Distribution aus genau diesem Grund für Gewebekonstruktionen. “Wir sehen es gerne, wenn die Seitenwände gerade nach oben gehen, anstatt eine Kurve zu bilden wie bei unseren Nissenhütten.”, sagte Marty Shell, Direktorin des Unternehmens. “Zuerst einmal lässt es uns mehr Ware unterbringen. Und unsere Frontlader können viel näher an die Wände und direkt an den Seiten entlang fahren. Es gibt uns mehr Arbeitsspielraum und erhöht unsere Effizienz.”

Kundenspezifische Abmessungen und Formen lassen sich leicht an Gebäude mit Stahlrahmenkonstruktionen anpassen. So benötigte beispielsweise die Regional Water Resource Agency in Owensboro, Kentucky, eine Struktur, die ihre Absetztanks von direktem Sonnenlicht abschirmt, um Algenwachstum zu verhindern. Legacy Building Solutions entwarf und konstruierte einen offenwandigen Pavillon über den Tanks, etwa 41,5 Meter breit und 34 Meter lang. Der Pavillon wurde während des Betriebs der Wasseraufbereitungsanlage errichtet, was entsprechend geringe Ausfallzeiten zur Folge hatte. Das Gewebedach schirmt die Tanks von der Sonne ab, während die offenen Wände einen uneingeschränkten Frischluftdurchzug gewährleisten.

Freie Spannweite

Die freie Spannweite kann für einige Strukturtypen eine Konstruktionsherausforderung darstellen, aber sie ist in einem Raum, in dem große Fahrzeuge manövrieren müssen, unerlässlich. Die oben erwähnte Gewebestruktur von Solar Ship, Inc. misst etwa 53,5 x 70,5 Meter, bei über 3716 Quadratmeter freier Fläche. Das Gebäude misst außerdem etwa 18,5 Meter Höhe an der Seitenwand und etwa 24,5 Meter Höhe an der Spitze. Das Gebäude kann Flugzeuge mit bis zu 49 Metern Spannweite beherbergen. Deshalb verfügt es auch über ein Schiebetor von etwa 50 x 18 Metern. Das Gebäude wurde mit einem Stahlrahmen entworfen, der die Tore trägt, da sie sich über die Seiten des Gebäudes hinaus erstrecken.

Die Konstruktionen von Legacy eignen sich für extreme Spannweiten, da der fixe Stahlrahmen vom selben Typ ist wie Stahlrahmen von stahlummantelten Gebäuden, nur eben kombiniert mit einer PVC-Gewebepaneel-Ummantelung unter biaxialer Spannung. Der Stahlrahmen wird für jedes Projekt auf strukturelle Stabilität ausgelegt.

Zwischengeschosse, Laufstege und Förderbänder

Dank des Stahlrahmens und der Konstruktion können schwere Installationen in einer Gewebestruktur montiert werden, wie z.B. Laufstege, Portalsysteme oder Förderbänder. So war beispielsweise eine Hängeförderanlage für IEI Barge Services unerlässlich, mit der dreimal im Jahr 27.000 Tonnen Düngemittel befördert werden.

In dieser etwa 23,5 x 177 Meter messenden Struktur ist die Förderlast für ein Maximalgewicht von etwa 159 kg pro 30 cm ausgelegt. Das Gebäude bekommt Ware per Bahn, LKW und Binnenschiff angeliefert und besitzt daher sechs Betonlagerplätze mit Hubtoren. Jeder Lagerbehälter hat eine andere Größe, um die entsprechende Ware aufzunehmen, und die Lagerabteile bestehen aus vorgefertigten Paneelen, die bei Bedarf neu konfiguriert werden können.

Legacy-Gebäude ermöglichen außerdem die Rekonfiguration von Seitenwänden, Öffnungen oder Stirnwänden.

Korrosionsbeständigkeit

Gewebekonstruktionen sind mit Abstand die flexibelste Gebäudewahl, da alles individuell gestaltet werden kann – sogar die Wände, Türen und Balken. So kann beispielsweise bei der Lagerung von korrosiven Materialien wie Düngemitteln oder Salzen der massive Stahlrahmen beschichtet oder verzinkt werden, um Korrosion vorzubeugen. Massiver Stahl ist auch korrosionsbeständiger als Stahlrohrkonstruktionen. So musste beispielsweise ein Salzspeicher in der Gemeinde Bethel Park in Pennsylvania für 4.000 Tonnen Auftausalz ausgelegt werden.

Das exklusive ExxoTec PVC-Gewebe von Legacy ist beständig gegen gängige Korrosionsmittel wie Salze, Säuren und Laugen. Der massive Stahlrahmen kann auch auf Betonseitenwände gesetzt werden, um sie noch stärker zu isolieren. In Bethel Park wurden der Konstruktion vor Ort eingegossene Betonwände hinzugefügt. Eine gute Belüftung und Regenwassermanagement, wie z.B. Traufüberhänge, können ebenfalls dazu beitragen, Korrosion zu mindern. Das Ziel der Anlage in Bethel Park bestand darin, zu verhindern, dass das Streusalz das lokale Grundwasser verunreinigt, weshalb eine Regenwassernutzung unerlässlich war.

Kurze Bauzeiten

Gewebekonstruktionen erhalten nicht immer die Beachtung, die sie verdienen, aber ihre Flexibilität und Anpassungsfähigkeit machen sie zu einer besseren Wahl als vorgefertigte und herkömmliche Gebäude. Legacy verwendet einen anderen technischen Ansatz als andere Gewebekonstruktions-Unternehmen auf dem Markt. Nach Angaben des Unternehmens waren sie die ersten, die den Stahlrahmen von traditionellen Gebäuden mit Stoffpaneelen unter biaxialer Spannung kombinierten. Dieses Paneelsystem ermöglicht auch eine schnellere Errichtung der Gebäude.

Shawn Arbaugh, Mitarbeiter in der Stadtverwaltung von Bethel Park, erinnerte sich daran, wie der Bau der Gewebekonstruktion zeitgleich mit anderen Projekten erfolgte: “Es ging hier unglaublich hektisch zu. Legacy war in der Lage, erfolgreich mit vier anderen Auftragnehmern zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass sich die Beteiligten nicht gegenseitig in die Quere kommen”, sagte er.

Weitere Informationen über Stahlkonstruktionen finden Sie auf der Website von Legacy Building Solutions.

Legacy Building Solutions hat diesen Beitrag gesponsert.  Sämtliche geäußerten Meinungen stammen von mir. — Isaac Maw