Zeitsparende Bauweise aus Stahlbetonfertigteilen

Neubau Werk und Zentrale Fliegl Agrartechnik in Mühldorf

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BetondeckenFertigteileHallenbauKonstruktionOrtbeton

Architekt

Architekturbüro Reithmeier, Neuötting (Bauabschnitt 1)
Dipl.-Ing. (FH) Heinz Eberherr, Laumer Ingenieurbüro GmbH, Massing (Bauabschnitt 2)

Bauherr

Fliegl Agrartechnik GmbH

Projektbeteiligte

Laumer Komplettbau GmbH, Massing (Bauausführung); Dr.-Ing. Christoph Schmidhuber, Laumer Ingenieurbüro GmbH, Massing (Tragwerksplanung)

Jahr

2013

Ort

Mühldorf

Konstruktionsmerkmale

Betonfertigteil-Skelettbau

Besonderheiten

3.120 Teile und 10.400 m³ Stahlbetonfertigteile

Beschreibung

Die Verlagerung des Hauptsitzes der Firma Fliegl von Töging nach Mühldorf ist die größte Investition in ihrer Geschichte. Das innerhalb von 3 Jahren geplante und errichtete Werk dokumentiert in beeindruckender Weise die Entwicklung der in der Agrartechnik tätigen Firma zu einem weltweit agierenden Unternehmen. Dies spiegelt sich schon in den Ausmaßen des neuen Werks wider, das auf rund 30 Hektar Grund im Norden von Mühldorf/Oberbayern entstanden ist. Allein die Produktionshalle ist rund 400 Meter lang und bis zu 200 Meter breit. Rund eine Million Kubikmeter umbauter Raum und siebeneinhalb Hektar überdachte Fläche nimmt die Baumaßnahme ein, die im März 2013 abgeschlossen werden konnte. In dem nach logistischen Gesichtspunkten erstellten Gebäude-Ensemble werden sämtliche Betriebsabläufe erfasst, zusammengeführt und abgewickelt. Die verschiedenen Funktionsbereiche – Planung, Verwaltung, Produktion, Lagerung, Präsentation und Verkauf - stellten ihre spezifischen Anforderungen an das Bauwerk.

Ausgeführt wurde das Projekt in der zeitgemäßen und zeitsparenden Bauweise aus massiven Stahlbetonfertigteilen. Die breit gefächerte Aufgabenstellung führte zu einer ganzen Reihe von konstruktiven Lösungen und Besonderheiten, wie sie für den Baufachmann und speziell den Fertigteilkonstrukteur und -statiker interessanter nicht sein könnten. Exemplarisch dafür werden im Folgenden die Wichtigsten davon aufgezeigt.

Fahrzeugfertigungshalle (BA1)
Die Fahrzeugfertigungshalle wurde als klassischer Betonfertigteil-Skelettbau mit Spannbetonbindern, Fertigteilstützen und Fertigteilköcherfundamenten ausgeführt. Bei einer Gesamtlänge von 375 Metern, einer Breite von 155 Metern sowie einer Höhe von 12,80 Metern stellt diese Halle den weit größten Gebäudeteil des gesamten Bauvorhabens dar. Um in der Fertigungshalle eine möglichst hohe Funktionalität und größtmögliche Freiheit für die Produktion zu erreichen, wurde vom Bauherrn im Halleninneren ein großzügiges Stützenraster mit 12 Metern Stützenabstand in Längsrichtung und 22 Metern Stützenabstand in Hallenquerrichtung vorgegeben. Dieses Raster machte bei der Dachkonstruktion ein Primärtragsystem aus 12 Meter weit gespannten Betonfertigteilpfetten und ein Sekundärsystem aus 22 Meter langen Spannbetondachbindern erforderlich. Eine weitere konstruktive Besonderheit in der Fahrzeugfertigungshalle kam in dem Bereich der Halle zur Ausführung, wo Fahrzeugteile lackiert und anschließend getrocknet bzw. gelagert werden. Dieser Hallenbereich wurde mit einer größeren Höhe (18 Meter) ausgestattet, damit die lackierten Fahrzeugteile im Bereich der Dachebene mittels einer speziellen Hängekrananlage an der Unterseite der Pfetten und Binder transportiert werden können. Voraussetzung dafür war ein unterer bündiger Abschluss der Binder und Pfetten. Aus Gewichtsgründen war es erforderlich, die Fertigteildachpfetten bei höchstmöglicher Tragfähigkeit möglichst filigran auszubilden. Zu diesem Zweck wurden die Pfetten als Fachwerkträger konstruiert. Neben der statisch ausgefeilten Konstruktion entstand damit auch ein optisch attraktives Ergebnis bei der Dachkonstruktion.

Die Aussteifung dieses Gebäudekomplexes erfolgt über die in Köcherfundamenten eingespannten Fertigteilstützen. Diese sind in Hallenquerrichtung über Spannbetonbinder und in Hallenlängsrichtung über Kranbahnträger gekoppelt. Um bei der Bemessung der Fertigteilstützen ein wirtschaftliches und realistisches Tragverhalten zu erreichen, wurde diese Stützenkopplung bei der statischen Berechnung berücksichtigt. Eine besondere statisch-konstruktive Herausforderung stellte die Berücksichtigung der für die Produktion erforderlichen Kranbahnsysteme dar. Insgesamt wurden im gesamten Hallenbereich über 90 Brücken- und Wandlaufkräne mit Tragfähigkeiten zwischen 5 bis 20 Tonnen eingebaut, die statisch in ihrer wechselseitigen Auswirkung auf die Tragkonstruktion berücksichtigt werden mussten.
Der Boden der gesamten Fahrzeugfertigungshalle wurde als geschliffene, faserbewehrte Bodenplatte mit speziellen Fugenprofilen ausgeführt. Obwohl bei der Fahrzeugfertigungshalle naturgemäß die Zweckmäßigkeit im Vordergrund steht, wurde dennoch großes Augenmerk auch auf optisch ansprechende Details gelegt. So sind beispielsweise die mehr als 800 Dachpfetten an den Binderauflagern schräg aufgesetzt, was zum einen die Konstruktionshöhe der Pfetten auf ein Minimum reduziert und zum anderen ein elegantes Auflager im Bereich der Binder ausbildet.

Hochregallager
Neben der Fahrzeugfertigungshalle, die aufgrund der flächigen Grundrissabmessungen den Gebäudekomplex dominiert, sticht von weitem das in die Fahrzeughalle integrierte Hochregallager mit seiner großen Gebäudehöhe ins Auge. Hier werden die für die Produktion der Fahrzeugteile benötigten Komponenten in einem vollautomatischen Regalsystem eingelagert. Bei einer Gebäudehöhe von über 25 Metern und einer Gebäudebreite von 36 Metern bestand die statische Herausforderung darin, eine geeignete Tragkonstruktion für die hohen einwirkenden Belastungen insbesondere aus Wind zu finden. Aufgrund der zusätzlich hohen Brandschutzanforderungen von F90 für die Stützen, für die Dach- und die gesamte aussteifende Konstruktion mit den Dachverbänden kamen auch für diesen Gebäudebereich Betonfertigteile zur Anwendung.

Zur Überbrückung der Gebäudebreite wurden 36 Meter lange Spannbetonbinder eingesetzt. Zur Sicherstellung eines ausreichend steifen Tragwerks wurden die Spannbetonbinder mit den FT-Stützen zu einer biegesteifen Rahmenkonstruktion verbunden. Dazu wurden die Binder bei der Montage auf Auflagekonsolen am Stützenkopf abgesetzt und anschließend mittels Schraubverbindungen mit den Stützen zu einem biegesteifen Rahmenknoten verbunden.

Die exakte Montage der Binder in 25 Metern Höhe stellte eine besonders große Herausforderung für die Monteure dar. Dabei wurde auch die maßgenaue Herstellung der einzelnen Teile auf den Prüfstand gestellt. Der Stützenfuß wurde wie üblich in Fertigteilköcherfundamente eingespannt.
Als obere horizontale Halterung der Giebelstützen und Kippaussteifungen der Spannbetonbinder waren in der Dachebene zwei Dachverbände vorgesehen. Diese wurden ebenfalls wie oben beschrieben mit Betonfertigteilen in Form von Pfetten und Druck- und Zugdiagonalen realisiert. Zur Ableitung der Aussteifungslasten aus der Dachebene wurden die Betonfertigteilwände herangezogen und als Scheibe ausgebildet. Insbesondere im Bereich der Aussteifungsverbände, bei denen in einem Knotenpunkt bis zu drei Pfetten auf dem Spannbetonbinder zusammentreffen, waren besondere Verbindungen zu konstruieren, um eine schnelle Montage mit hoher Passgenauigkeit und voller Kraftübertragung sicherzustellen. Dabei kamen im Auflagerbereich der Pfetten speziell gefertigte Stahlteile mit Scherbolzen und entsprechenden Aussparungen zur Anwendung.

Weitere Gebäudeteile
Ergänzend zu den bereits beschriebenen Gebäudebereichen wurden zudem ein zweischiffiger Hallenbau für die Nutzung als Reifenlager, ein dreigeschossiges Konstruktionsbüro, ein Technikgebäude für die Energieversorgung sowie im Hallenbereich mehrere Meisterboxen aus Betonfertigteilen errichtet. Lediglich im Bau des Konstruktionsbüros kamen neben der Verwendung von Betonfertigteilen auch Halbfertigteilelementdecken mit Aufbeton für die Erstellung der Geschossdecken zur Anwendung. Die Bodenplatte wurde als bewehrte Ortbetonplatte ausgeführt.

Beton

Ausstellungsgebäude mit Bürobereich (2. BA)
Während bei den Gebäudebereichen des ersten Bauabschnittes v.a. die Zweckmäßigkeit und die Logistik für die Ausführung der Tragkonstruktion im Vordergrund stand, so galt es bei der Verwirklichung des zweiten Bauabschnitts neben den vielschichtigen funktionalen Vorgaben des Bauherrn besonders auch den hohen architektonischen Ansprüchen gerecht zu werden. Wiederum kamen vorwiegend Betonfertigteile zur Anwendung. Lediglich die Geschossdecken bzw. Bodenplatten wurden vor Ort betoniert.

Das im Laumer Ingenieurbüro entwickelte städtebauliche Konzept sieht vor, dem ersten Bauabschnitt der neuen Firmenzentrale einen nach außen sichtbaren Abschluss zu geben und einen eindeutigen Ein angsbereich auszubilden. Zu diesem Zweck wurden die Ausstellungshalle, der Pfortenbereich, das Verwaltungsgebäude und die neue Verladehalle in eine bandartige Struktur gefasst. Den Kopf dieser etwa 200 Meter langen Struktur bildet die abgerundete Ausstellungshalle, die sich so städtebaulich dem Verlauf der angrenzenden Umgehungsstraße anpasst. Durch die langgestreckte Gebäudekonzeption lassen sich die unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich Belichtung und Größe der Öffnungen architektonisch und gestalterisch ansprechend umsetzen. Zusammengefasst werden diese unterschiedlichen Bereiche durch ein etwa 3 Meter hohes rotes Band aus geschlossenen Betonsandwichwänden im Bereich der Attika, das auch die Rundung der Ausstellungshalle nachzeichnet. Der zweite Bauabschnitt bildet zusammen mit dem Gebäudekomplex des Produktionsbereichs und der Unterstellhalle im Süden einen Betriebshof aus, der auch als Erschließungs- und Lagerfläche dient. Der Eingangsbereich der neuen Firmenzentrale wird durch eine markante Vordachkonstruktion für Besucher und Anlieferer deutlich gekennzeichnet und schafft so eine eindeutige Eingangssituation. Die Vorgabe einer stützenfreien Konzeption der Ausstellungs halle wurde durch ein „spinnennetzartiges“ Tragsystem aus Abfangträgern und Binderkonstruktionen gelöst. Die anfallenden Lasten aus dem Dachbereich werden durch den zentral eingestellten Treppenhausturm abgetragen. Die einzelnen Betonfertigteilschalen dieses zentralen Erschließungselementes fügen sich durch offene beleuchtete Fugen zu einer Rotunde zusammen und sind durch Stege an den eingestellten Büroteil angeschlossen. Ein umlaufendes Podest im Obergeschoss ermöglicht die Draufsicht auf die ausgestellten landwirtschaftlichen Geräte. Der Ausstellungsbereich mit einer vorgegebenen Innentemperatur von ca. 12 Grad grenzt sich von den Verkaufsräumen in diesem Bereich durch eine transparente Trennwand ab, wodurch der großzügige Charakter der Ausstellungshalle erhalten bleibt. Ein offener Steg über die Anlieferung und den Pfortenbereich verbindet witterungsgeschützt den Verwaltungsbereich mit dem Ausstellungsgebäude.

Zusammen mit dem angeschlossenen Bürobereich besticht letzterer durch eine Vielzahl von statisch-konstruktiven Besonderheiten und Details des Betonfertigteilbaus. Diese setzen die Ideen und Vorgaben der Laumer-Planungsabteilung um und unterstützen zusätzlich die gestalterische Wirkung. Um die beschriebene Flexibilität in der Ausstellungshalle zu gewährleisten, musste eine stützenfreie Tragwerkslösung für diesen Bereich gefunden werden. Auf Wunsch des Bauherren sollte das Dachtragwerk zudem als filigrane Flachdachkonstruktion mit vielen Aussparungen in den Dachbindern ausgebildet werden.

Als Rahmenbedingungen von der Fertigungsseite her war eine maximale Binderlänge von 40 Metern und ein maximales Fertigteilgewicht von 40 Tonnen einzuhalten. Zum Ergebnis führten ein Dachtragwerk aus vorgespannten Abfangträgern und eingehängten Spannbetonbindern mit 150 cm Höhe, das im Grundriss an ein Spinnennetz erinnert. Die Spannbetonbinder lagern im Bereich der Außenfassade auf runden Fertigteilstützen auf. Diese wurden zudem zur Auflagerung der gekrümmten Sandwich-Attikaplatten herangezogen. Zu diesem Zweck wurden diese mit einem mächtigen Stützenkopf mit Auflagerkonsolen ausgestattet.

Die Viertelkreisform des Ausstellungsgebäudes machte es erforderlich, jede Stütze in Abhängigkeit von der Richtung des aufliegenden Dachbinders mit einer individuell gefertigten Stützengabel zu versehen. Die unterschiedlichen Richtungen der aufliegenden Dachbinder stellten auch das Montageteam bei der Montage der Rundstützen vor eine schwierige Aufgabe. Für die punktgenaue Montage von höchster Präzisionsstufe musste die Unterstützung eines Vermessungsingenieurs in Anspruch genommen werden.

Ein weiteres wesentliches Konstruktionselement stellt der runde Treppenhauskern dar, mit dem vom Ausstellungsgebäude aus die Bürobereiche erschlossen werden. Zusätzlich dient der Treppenhauskern zur Auflagerung des Dachtragwerkes im Innenbereich. Er besteht aus senkrecht montierten, gekrümmten Fertigteil-Wandplatten, die im Grundriss zu einem Kreis zusammengefügt wurden. Als konstruktive Besonderheit sind an die Wandplatten bereits werkseitig Kragplatten für eine umlaufende Besucherplattform anbetoniert worden. Im Innenleben des Treppenhauses befindet sich der ebenfalls runde Aufzugsschacht - natürlich auch wieder als Fertigteilkonstruktion. Zur Verbindung des Treppenhaushauskerns mit dem Bürobereich dienen zwei schräg verlaufende Verbindungsstege im ersten und zweiten Geschoss. Diese sollten besonders elegant und schlank erscheinen, was wiederum mit vorgespannten Fertigteilträgern gelöst wurde.
Großzügige und variable Nutzungsmöglichkeiten waren auch bei der Konstruktion des Bürobereichs Vorgabe des Bauherrn. Eine Flachdecke ohne Unterzüge, große Deckenspannweiten und filigrane Ortbetonstützen tragen dem Rechnung.

Pfortenbereich
Auch der Pfortenbereich fügt sich nahtlos in das optisch ansprechende Erscheinungsbild des Neubaus ein. Charakteristisch für diesen Bereich ist die Vordachkonstruktion aus auskragenden Betonfertigteilen, die sich vom Ausstellungsgebäude über den Pfortenbereich bis zur Verwaltung erstreckt. Der aus Fertigteilen konstruierte Pförtnerraum erlaubt mit seinem erhöhten Sitzbereich einen optimalen Überblick über den Zu- und Abfahrtsbereich.
Der dreigeschossige Verwaltungstrakt ist an das Ausstellungsgebäude im Bereich der Pforte über einen Stahlsteg zu erreichen und wurde als klassischer Fertigteilbau mit Ortbetondecken realisiert.
Bei der ebenfalls in diesem Gebäudekomplex integrierten Auslieferungshalle, in der die produzierten Produkte für den Versand vorbereitet werden, stellt das Stahl-Vordach mit einer Auskragung von über 8 Metern ein markantes konstruktives und funktionelles Element dar. Um zu große Verformungen der anschließenden Fertigteilstützen zu vermeiden, wurde die Trapezblecheindeckung in diesem Bereich als aussteifendes Dachschubfeld ausgebildet.

Abschließend lässt sich zusammenfassen, dass das Bauvorhaben durch eine Vielzahl von Besonderheiten und Herausforderungen geprägt war. Sie ergaben sich zum einen allein aus der Größe des Bauvorhabens, zum anderen aus den technisch anspruchsvollen Tragkonstruktionen, der Vielzahl an unterschiedlichen Belastungen und den verschiedenen Gebäudekonstruktionen.
Auf einer umbauten Fläche von mehr als 70.000 m² entstand damit eine komplett neue Produktions- und Verwaltungsstätte für ein Maschinenbauunternehmen von Weltrang. Insgesamt wurden dafür über 3.000 Betonfertigteile mit einem Volumen von mehr als 10.000 m³ Beton verbaut.

Bildnachweis: Sascha Kletzsch, München; Laumer Bautechnik, Massing

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