Die Vorteile des Membranbaus
Diese Bauweise findet sich in den ältesten Behausungen der Menschheit in Form von Zelten oder Jurten wieder. Sie bietet aber auch heute noch unendlich viele Möglichkeiten für eine zukunftsweisende und innovative Architektur. Die wichtigsten Elemente des Membranbaus entsprechen den Prinzipien der Leichtbauweise und sind damit rohstoffoptimiert und ökologisch sinnvoll. Dabei spielen Masten, Träger, Bögen und Seile oder Seilnetze eine wesentliche Rolle in Bezug auf die Membran-Unterkonstruktionen.
Membranbauten und doppelt gekrümmte Flächentragwerke weisen praktisch keine statische Höhe auf. Die Kräfte werden an Seilen und Zugstrebe, sowie an Druckelemente wie Masten oder Bögen abgegeben. Durch das Vermeiden von Biegemomenten an den Auflagepunkten können außerdem große Querschnitte und massige Fundamente vermieden werden. Mit dieser Konstruktionsweise lassen sich große Flächen mit geringer Baumasse überdachen. Damit bietet der Membranbau besondere Flexibilität für temporäre, mobile und wandelbare Strukturen. Durch gewichts- und masseoptimierte Konstruktionen kann der Transport und das Handling während der Montage verbessert werden. Bei wandelbaren Strukturen lassen sich bewegliche Elemente mit wenig Kraft in ihrer Position ändern (wandelbare Dächer).
Ein weiterer Vorteil dieser Bauweise ist, dass sich mit transluzenten Membranen oder transparenten Folien ein sehr großer Lichteintrag im Gebäude generieren lässt. Damit wird die Nutzung von Tageslicht im großen Umfang möglich und die Einsparung von Energie für Beleuchtung reduziert. Für bestimmte Bauten ist auch der besonders hohe Ertrag durch solare Wärmestrahlung von Bedeutung. Dieser Effekt wird z.B. bei Tropenhäusern oder Schwimmhallen vorteilhaft genutzt. Wo es für die klassische Architektur nur rechte Winkel gibt, lassen sich im Membranbau besonders spannende Formen erzeugen, welche mit einer statischen Bedeutung für die Standfestigkeit einhergehen. Es liegt also im Wesen unseres Spezialgebietes, leichte und organische Räume zu kreieren, farbliche Akzente zu setzen und individuelle Lösungen zu bauen.
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Einsatzgebiete für den Membranbau
Membranbau oder Membranarchitektur kann in fast allen Gebieten zum Einsatz kommen, es gibt jedoch bestimmte Anwendungsfälle, für die der Membranbau besonders geeignet ist und damit Vorteile gegenüber herkömmlichen Hochbau-Methoden aufweist. Gerade bei Konstruktionsbauweise für Dächer oder Fassaden von Bauten mit großen Spannweiten, wie z.B. Stadien, Sportstätten, oder Flughäfen kommt die Membran als Hülle oft zum Einsatz.
Für andere Anwendungen ist die dünne Membran vorteilhaft, weil sie Material einspart. So kann die Konstruktion offen sein wie bei einem Sonnensegel oder Schirm und dabei die Funktion eines Witterungs- oder Sonnenschutzes erfüllen. In dieser Form findet man sie an Bushaltestellen, im öffentlichen Raum als Sonnenschirm, als Vordach oder als Verschattungselement für Glasfassaden. In räumlich geschlossener Form kann die Membran oder Folie für Industriehallen, Tropenhäuser, Schwimmbäder oder Shopping-Center eingesetzt werden. Dabei unterscheidet man Membrankonstruktionen, die einfach- oder mehrlagig, mit oder ohne Dämmstoffe oder Luftschicht ausgeführt werden.
Auch für luftgestützte Traglufthallen aus Membranstoffen oder pneumatische Kissen-Konstruktionen aus ETFE-Folien und anderen Membran-Materialien kommen z.B. für Industriehallen, temporäre Sporthallen oder Veranstaltungsstätten zum Einsatz. Ein weiteres Anwendungsgebiet finden Membranen auch im Innenraum als Akustik-Membran. Zum Einsatz kommen spezielle Architektur Membranen, die eine schallabsorbierende Wirkung erzielen und zu einer angenehmen Raumakustik beitragen oder den Schallschutz verbessern.
Geschichte und Entwicklung des Membranbaus
Das Bauen mit Textilien oder Membranen hat eine lange Tradition. Dass einige der frühzeitlichen Behausungen aus Zelten oder Jurten bestanden, ist weithin bekannt. Dass diese traditionsreiche Bauweise erst in den 50er Jahren wieder an Bedeutung gewonnen hat, ist vielen nicht bekannt.
Im Fachkreis der Architektur ist das Bild der dynamischen, leichten Bauweise, wie sie in den modernsten Bauwerken umgesetzt wird, längst angekommen und erfreut sich zunehmender Begeisterung. Wir möchten das Wissen über die Entwicklung dieser spannenden Membrankonstruktion teilen und die wichtigsten Etappen in der Geschichte der modernen Membranarchitektur erläutern. Die Grundprinzipien der Membranarchitektur beruhen auf einer Konstruktion, die eine Membran als Gebäudehülle verwendet und mit Hilfe von Seilen und Masten diese in eine räumliche Form bringt. Diese Konstruktion steht im Gegensatz zu der Massivbauweise mit Stein oder Beton, die auf einer senkrechten oder waagerechten Lastabtragung beruht. Der Membranbau als statische tragende Konstruktion dagegen funktioniert nur durch das Erzeugen von mehrfach gekrümmten Membranflächen. Durch die gekrümmte Fläche können anfallende Lasten wie Regen, Wind und Schnee optimal aufgenommen und abgetragen werden.
Für die zunächst noch temporären Anwendungsgebiete der Membranarchitektur hat in den 50er Jahren der Architekt und Pionier für die moderne Membranarchitektur Frei Otto, eine permanente Lösung entwickelt. Das wohl bekannteste Beispiel seiner frühen Membranbauten ist das Stadiondach für die Olympischen Spiele in München 1972. Die netzartige Struktur spiegelt seine Begeisterung für die aus der Natur stammenden Vorbilder wie Skelette, Spinnennetze und Seifenblasen wider. Anhand dieser Strukturen entwickelte er bereits den deutschen Pavillon für die Expo 1967 in Montreal und später die leichte Gitterschale für die Multi-Halle in Mannheim 1975, sowie den Japanischen Pavillon auf der Expo 2000 in Hannover. Seine Experimente zur Formfindung mit Hilfe von Seifenlauge-Modellen für eine „minimale Fläche“ oder Hängemodellen aus Netz, waren lange eine gängige Methode zur Ermittlung der Raumgeometrie im Membranbau. Die heute verwendete computergestützte Formfindung wurde erst deutlich später entwickelt.
Mit der Weiterentwicklung und Forschung von Geweben hin zu industriell gefertigten und strapazierfähigen, beschichteten Membranen, wurde die Grundlage für die moderne Membranarchitektur gelegt. Die Anwendungsgebiete werden von Jahr zu Jahr vielfältiger und experimenteller und reichen von textilen Fassaden, textilen Überdachungen, textilen Großstrukturen, über Traglufthallen und ETFE-Kissendächern, in zu wärmegedämmten Anwendungen die eine vollwertige architektonische Funktion erfüllen.
In den vergangenen Jahren wurden außergewöhnliche Großbauprojekte im Zusammenhang mit ETFE oder textilen Membranen realisiert. In München wurde z.B. 2005 die Allianz Arena eröffnet. Sie besitzt eine der größten Gebäudehüllen aus ETFE-Folie. Die bis zu acht Meter großen Kissen umhüllen die gesamte Fassade und ziehen sich auch über das Dach der Zuschauertribünen.
Materialien im Membranbau
Auf der Grundlage unserer umfangreichen Marktkenntniss können wir Architekten und Bauherren zu den entsprechenden Membranprodukten beraten. Dabei sind wir immer auf dem neuesten Stand und erhalten über unsere Lieferanten Informationen zu allen Produkten auf dem Markt. Welches Material für das jeweilige Bauvorhaben geeignet ist, entscheiden wir auf Grundlage der Projektanforderungen, die oft sehr individuell sind. Membranen für textile Überdachungen oder Membrantragwerke benötigen besondere Baustoffeigenschaften.
Zum Einsatz kommen Beschichtungen aus PVC/PES, PTFE, oder Silikon, die auf unterschiedliche Gewebetypen wie z.B. Glasfaser- oder Polyestergewebe aufgetragen werden. Unterschieden werden geschlossenen, wasserundurchlässige Gewebe gegenüber Netz- oder Gittergewebe.
Als Unterkonstruktion kommt in vielen Fällen Stahl oder Holz für die tragenden Elemente zum Einsatz. Aber auch andere Baustoffe wie Beton, Stahlbeton oder Leichtbauweisen mit Holz werden für den Bau mit Membranen oder ETFE-Folien eingesetzt. In der Regel werden die Materialien Hochfrequenz geschweisst. Andere Materialien müssen genäht oder mit einem Spezialkleber verklebt werden. Wichtige Anhaltspunkte der Membranmaterialien sind u.a. ihr Brandverhalten, die Knickempfindlichkeit, die Lichttransmission und die Zugfestigkeit. Aufgelistet sind hier einige der wichtigsten Textilien im Membranbau:
PVC-beschichtete Polyestergewebe
Das mit Abstand am weitesten verbreitete Gewebe in der textilen Architektur ist das PVC-Polyestergewebe. Günstige Herstellungskosten und eine gute mechanische Festigkeit sowie eine unempfindliche Oberfläche erlauben den Einsatz sowohl für dauerhafte, als auch temporäre Membrankonstruktionen. Das PVC-beschichtete Gewebe (Polyvinylchlorid-Polyester) ist unempfindlich gegenüber Sonneneinstrahlung, Wasser oder chemischen Einflüssen. Außerdem ist hochwertiges PVC-PES-Gewebe in der Regel mindestens in Brandschutzklasse B1, schwer entflammbar, erhältlich, weshalb es für eine große Spanne von Einsatzmöglichkeiten in Frage kommt. Zudem ist eine einfache Verarbeitung durch HF-Schweißen möglich. Die 3dtex GmbH arbeitet mit den führenden europäischen Herstellern von Gewebe für textile Architektur zusammen.
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PTFE- Glasgewebe
PFTE-Glasgewebe zeichnen sich durch eine hohe Transluzenz aus und sind für dauerhafte, anspruchsvolle Bauwerke geeignet. Einige Ausführungen der PTFE-beschichteten Glasgewebe sind in der Brandschutzklasse A2, (nicht brennbar erhältlich), anderen in B1. Eine Besonderheit bei dem Gewebe ist die nach der Produktion zunächst beige Oberfläche, welche unter Sonneneinstrahlung zu einem strahlenden Weiß reagiert. Zur Verarbeitung der PTFE-Membran muss ein zusätzliches Bindemittel beim Schweißen eingelegt werden.
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ETFE-Folien (Ethylen-Tetrafluorethylen)
Ein sehr verbreitetes Material in der Welt des Leichtbaus und der textilen Architektur ist die transparente ETFE-Folie. Das Material ist sehr dünn und leicht, weshalb durch den Einsatz von ETFE-Folie die Masse an Baustoffen stark reduziert werden kann. ETFE-Folien sind zudem chemisch stabil, sehr langlebig und haben gute selbstreinigende Eigenschaften. Der Lichtdurchlassgrad liegt bei 90% und ist damit optimal für leichte Dächer und Fassaden, die einen hohen Lichtertrag erzielen sollen. Damit stellt die ETFE-Folien-Konstruktion einen vollen Ersatz für den Einsatz von Glas dar. Das Material ist außerdem schwer entflammbar (B1) und kann aufgrund der sortenreinen Zusammensetzung zu 100% recycelt werden. ETFE-Folie wird häufig in Form von luftgestützten Kissen in Fassaden und Dächern eingesetzt. Dabei wird durch die erzeugte Krümmung in den Kissen die Oberfläche, trotz geringem Luftdruck, sehr stabil. Es kommen aber auch einlagige, gespannte Folien zum Einsatz. Um die dünne ETFE Folie über große Spannweiten zu stabilisieren, werden häufig Seil- oder Netzkonstruktion verbaut.
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Silikon-Glasgewebe
Das Silikon beschichtete Glasgewebe ist ebenso wie PTFE-Glasgewebe sehr transluzent. Die Oberfläche aus Silikon ist extrem knickfest und damit für bewegliche Membranelemente geeignet. Zudem besitzt es die Eigenschaften von hoher UV-Beständigkeit, Langlebigkeit und ist der Brandschutzklasse B1 zuzuordnen. Die herkömmlich eher haftende und statisch aufgeladene Oberfläche von Silikon wird bei den in der Architektur eingesetzten Gewebe, laufend weiterentwickelt, sodass das Material in Sachen Reinigung inzwischen mit anderen Architektur Membranen mithalten kann.
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Häufige Fragen zum Membranbau
Der Membranbau ist ein sehr komplexes Planungsgebiet, das häufig für Sonderbauten und experimentelle Projekte eingesetzt wird. Für uns ist jedes Projekt einmalig und wir vereinen in jedem Detail Funktionalität, Ästhetik und Technologie. Dabei nutzen wir die spezifischen Eigenschaften von Textilien und anderen Baustoffen und setzen diese gezielt im Leichtbau ein. Die wichtigsten Fragen rund um den Membranbau finden Sie hier in einer kurzen Auflistung beatwortet.
Im Prozess der Fertigung und Produktion stehen wir im ständigen Austausch mit unseren Partnerfirmen und nutzen die neuesten Technologien aus Industrie und Wirtschaft. Bei unserer Arbeit als Architekten für Membranbau und textiles Bauen suchen wir immer nach neuen und kreativen Wege, in jedem Design stecken Innovation und Forschung. Oft bedarf es besonderer Wege auch bei der Realisierung und Montage jedes Projektes. Mit Hilfe von digitalen Formfindungsprogrammen generieren wir die optimale Form im 3D-Modell und stimmen diese mit unseren Statikern ab. Immer wieder kommen aber auch physische Modelle zum Einsatz, an denen das Zusammenspiel bestimmter Elemente verdeutlicht werden kann. Montagearbeiten gehören für uns dazu: Die Erfahrungen auf der Baustelle tragen maßgeblich zum Planungserfolg bei. Durch die Montagearbeit mit der Membran sammeln wir immer wieder wertvolle Erkenntnisse, die wir für weitere Projekte nutzen können. Auch Wartungsarbeiten gehören zu unserem Service und werden von unserem Team regelmäßig durchgeführt. Die 3dtex GmbH ist ein Unternehmen das alle Produkte im Zusammenhang mit Textil- und Membran-Architektur umsetzt.
FAQ
Wie werden Membranbau und die textile Architektur von 3dtex umgesetzt?
Als Generalübernehmer für Membranbau und textile Architektur planen, fertigen und montieren wir Ihr Membranbauvorhaben. In enger Zusammenarbeit mit unseren Fachplanern behalten wir alle Schritte genau im Blick und können so besonders ambitionierte Zeitpläne, aber auch ein hohes Maß an Qualität und Kostensicherheit bieten. Als dynamisches Team stellen wir uns schnell auf neue Herausforderungen ein. So zeichnet die 3dtex GmbH ein besonders breites Portfolio an Aufträgen aus. Auch Membran-Sonderbauten oder textile Kunstobjekte werden von uns realisiert. Zögern Sie nicht, ob Bauherr, Architekt oder Planungsbüro, wir informieren und beraten Sie gerne zu Ihrem Bauvorhaben.
Welche typischen Membran-Materialien werden bei 3dtex eingesetzt?
Beruhend auf langjähriger Zusammenarbeit ist die 3dtex GmbH mit den führenden Anbietern für Membranen und ETFE-Folien im Austausch. Wir beraten Sie gerne zu Ihrem Projekt und unterstützen Sie bei der Wahl der Materialien. Häufig kommt das solide PVC Gewebe zum Einsatz. Das Polyestergewebe ist vielfältig einsetzbar, strapazierfähig und dazu preiswert in der Produktion. Für hochwertige und besonders anspruchsvolle Bauten wird PTFE beschichtetes Glasgewebe oder Silikon beschichtetes Gewebe eingesetzt. Eine besondere Eigenschaft der beschichteten Glasfasergewebe ist eine hohe Transluzenz. Bei luftgestützten Kissenkonstruktionen bietet sich die transparente ETFE-Folie an.
Wer montiert Membranbauten fachgerecht?
Ein von uns geleitetes Team aus qualifizierten Industriekletterern übernimmt in der Regel die Montage für die von uns geplanten Strukturen. Dabei steht für uns die Sicherheit der Mitarbeiter und die Präzision in der Umsetzung an erster Stelle. Sie benötigen Monteure für eine Membrankonstruktion? Kontaktieren Sie uns gerne für ein Angebot.
Pflege und Wartung für textile Architektur?
Für die von uns realisierten Strukturen bieten wir auch immer einen Wartungsvertrag an. Bei einer regelmäßigen Inspektion der Membrankonstruktion werden bei Bedarf kleine Wartungsarbeiten durchgeführt und mögliche Schwachstellen frühzeitig erkannt. Auch eine Reinigung der Membran kann in diesem Zusammenhang durchgeführt werden.
Kann Membranmaterial auch bedruckt werden?
Ja, viele Membranhersteller bieten das Bedrucken von Membranen an. Für eine ausführliche Beratung kontaktieren Sie uns gerne.
Wie lange dauert die Planung und Fertigung eines Membran-Projekts?
Die Planungszeit für ein Membran-Projekt ist abhängig von der Komplexität des Bauvorhabens. Ein kleines Segel auf der grünen Wiese bedarf wenig Planungsaufwand und Abstimmung und ist somit deutlich schneller umzusetzen als ein Bauvorhaben, das in einen größeren Kontext integriert werden muss, wie z.B. Dächer oder Fassaden. Für uns gilt immer, je früher wir in ein Bauprojekt als Fachplaner für Membranbau einbezogen werden, desto reibungsloser kann die Planung erfolgen. Für Rückfragen zu einem zeitlichen Rahmen für Ihr Bauprojekt kontaktieren Sie uns gerne.
Was kostet ein Membrandach?
Die Kosten einer Membrankonstruktion lassen sich, wie bei jedem Bauprojekt, im Laufe des Planungsfortschrittes immer genauer bestimmen. Wir arbeiten in der Regel in zwei Phasen. Im Anschluss an eine Grundlagenermittlung und Vorplanung können wir eine erste Kostenschätzung aufstellen. Im Verlaufe der weiteren Planung erarbeiten wir Ihnen ein bindendes Angebot mit einem Zeitplan bis zur Montage. Voraussetzung für ein haltbares Angebot ist eine statische Berechnung für die gewählte Membrankonstruktion.
Membranhersteller und Partnerfirmen
Membranhersteller: Serge Ferrari group – Mehler Texnologies GmbH – FLONTEX GmbH – NOWOFOL Kunststoffprodukte GmbH & Co. KG – Sioen Industries NV
Konfektion: Karsten Daedler e. K. – NOVUM Membranes GmbH – Planex Technik in Textil GmbH – Albrecht von Bremen
Membran-Ingenieure: Ingenieurbüro Hedler – z3rch
Stahlbau: Metallbau Ulm