Dünnschalentragwerke

Dünnschalentragwerk ist eine Tragwerksform, bei der die Tragstruktur aus dünnwandigen, gekrümmten Scheiben oder Schalen besteht. Die Dicke der Schalentragwerke ist im Verhältnis zur Spannweite gering, wodurch sich bei vergleichbarem Materialeinsatz große Spannweiten realisieren lassen. Die Schalen tragen Lasten primär durch Membrankraft und arbeiten in erster Linie mit Zug- oder Druckspannungen; Biegekräfte spielen eine untergeordnete Rolle.

Historisch entwickelte sich dieser Tragwerkstyp aus den Bemühungen, große Räume bei geringem Materialverbrauch zu überspannen. In vielen Ländern wurden Dünnschalentragwerke besonders im 20. Jahrhundert für Hallen, Auditorien und Sportstätten eingesetzt. Typische Geometrien umfassen Kuppeln, Barrel- und Paraboloid-Schalen sowie komplexere, freiformige Flächen.

Materialien und Bauweisen variieren. Kernmaterial ist meist Beton oder Stahlbeton, oft auch in Verbindung mit Spannbeton. Dünnschalentragwerke können Ortbeton- oder Fertigteilkonstruktionen sein; Spannungen werden durch Vor- oder Nachspannung aufgenommen. Je nach Ausführung kommen auch Stahl-, Aluminium- oder Verbundwerkstoffe zum Einsatz. Die Ausführung erfordert präzise Schalung oder formgebende Elemente, hochwertige Abdichtung und eine kontrollierte Bauausführung, um Risse und Verformungen zu vermeiden.

Vorteile sind hohe Tragfähigkeit pro Fläche, hohe Formfreiheit, ästhetische Wirkung und geringe Selbsttraglast je Fläche. Herausforderungen liegen in Planung, Berechnung und Ausführung: komplizierte Geometrien, anspruchsvolle Montage, Qualitäts- und Verformungsmanagement sowie Wartungseigenschaften, insbesondere bei Rissbildung und Setzungen.

In der Praxis dienen Dünnschalentragwerke vorwiegend großen Räumen mit überspannender Begrenzung, häufig in Sport-, Veranstaltungs- und Industriehallen, Kantine- oder Ausstellungssäumen, wo formstarke, leichte Dachkonstruktionen gewünscht sind.