shellstrukturen

Shellstrukturen bezeichnet Tragstrukturen, deren Form durch eine dünne, gekrümmte Fläche bestimmt ist. Die Dicke ist klein im Vergleich zu den Abmessungen, wodurch Lasten überwiegend durch die Geometrie aufgenommen werden. Die Tragfähigkeit resultiert aus der Krümmung der Fläche, die Lasten über die Schale verteilt und so hohe Steifigkeit bei geringem Materialeinsatz ermöglicht.

Nach Krümmung unterscheidet man einfach gekrümmte Schalen (single curvature), wie Kuppeln oder Zylinderschalen, von doppelt gekrümmten Schalen (double curvature) wie Sattel- oder Hyperboloid-Schalen. Materialien reichen von Beton (oft als Verbund- oder Stahlbeton-Schalen) über Stahl bis zu Verbundwerkstoffen. Die Gestaltung verbindet Form, Materialwahl und Fertigung.

Die Entwurfs- und Analysebasis umfasst Schalen- bzw. Membran-Theorien; häufig kommen Finite-Elemente-Modelle zum Einsatz. Lasten umfassen Eigengewicht, Nutzlasten, Wind, Schnee, Temperatur und Erdbeben. Wegen der dünnen Geometrie sind Fertigung, Verbindungstechnik und Bauüberwachung kritisch; Risskontrolle und Dichtheit sind zentrale Themen.

Anwendungen finden sich vor allem in Dachkonstruktionen und großen Hallen, Sportarenen, Ausstellungsgebäuden und Museen. Shellstrukturen ermöglichen hohe Tragfähigkeit bei geringem Materialeinsatz und gestalterische Freiheit. Ein bekanntes Beispiel ist das Dach der Sydney Opera House mit freigeformten Betonschalen.