Überdachte Stadt

Hallo
Ich habe mit Architektur eigentlich gar nichts am Hut. Trotzdem habe ich mir mal Gedanken darüber gemacht, ob man eine kleine Stadt komplett überdachen könnte und welche Vorteile das hätte.
Ich habe hier mal meine Idee visualisiert:




Diese Halle hat einen Durchmesser von 1800 Metern, ist 500 Meter hoch und hat eine Grundfläche von 254 Hektar.
Sie bietet also Platz für eine Kleinstadt. Das Dach ist nach dem Hängebaubrückenprinzip konstruiert. Auf den mittleren Tragpfeiler wirken nur senkrecht verlaufende Kräfte. Die Widerlager fangen die Zugspannung ab.

An den dicken Drahtseilen ist eine UV-durchlässige Spezialfolie (EFTE) befestigt. Sie ist Doppelschichtig und hat einen sehr guten Wärme - und Schalldämmwert. Ein Überdrucksystem hält die sehr leichte Folie in Form. (siehe Allianzarena oder Eden Projekt)
Durch die Höhe und Form ist die Halle sehr gut klimatisiert. Aufwinde, die nebenbei zur Stromerzeugung genutzt werden können (siehe Aufwindkraftwerk), sorgen im Sommer für Kühle. Im Winter bleibt es mollig warm. Somit ist diese gigantische Klimahülle sehr Ressourcensparend.

Anwendung: Stadt, Gewerbegebiete, Freizeitparks...?

Vorteile:
- immer gutes Wetter
- Gebäude im Inneren der Halle verwittern nicht und sind wie Mensch, Tier und Pflanzen vor Sturm, Blitz und Hagelschlag sicher
- geringe Baukosten der Häuser, da diese z.b. keine Heizung, Wärmedämmung, wetterfestes Dach oder stabile Mauern benötigen
- Heizkostenersparnis
- Zuluft der Halle kann gefiltert werden
- Gekapselt vor Umweltbelastungen, wie z.b. Feinstaub, Pollen, ...
- niedrigere oder keine UV- Belastung

Fragen:
Wie hoch würden wohl die Baukosten sein?
Wie hoch wären die Baukosten der Halle pro Einwohner bzw. wie hoch wäre der Grundstückspreis?
Warum wurde so etwas bislang noch nirgendwo auf der Welt gebaut?

Warum wohl ?
Okay, Du sagst, Du hast mit Architektur nichts am Hut, deshalb weißt, Du wohl auch nicht, dass es schon einige solcher Ansätze gab. Es wird übrigens wohl auch weiterhin dran geforscht. Watergy ist z.B. ein solches Project. An der TU-Berlin gibt's oder gab's zu mindest mal so ein Projekt. Aber die Antwort steckt bereits in Deiner Frage. Es ist zu teuer bzw. ohne es jemals gebaut zu haben, ist man nicht in der Lage, Kosten und Nutzen nachweislich gegen einander auf zu rechnen. Und daran scheitert im Moment so ziemlich alles. Geld regiert die Welt, und Geld ist sehr konservativ - hat Angst vor Experimenten.

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Grüße Michael

"Warum soll etwas nicht so gut wie möglich sein ?"
Ludwig Mies van der Rohe, 1964

Ich hoffe, ich enttäusche Dich jetzt nicht, wenn ich Dir sage, dass Du nicht der erste bist...

Bezweifle ich. Dir fehlen in Deiner Überlegung Windsog und Winddruck, die horizontal wirken...

Die enorm hoch wären. Bei einer Seilkonstruktion wäre das Seil über 1 km lang. Da sind schon die eigen Lasten ein Problem.

Setzt meiner Meinung nach ein steifes System voraus, was den Konstruktions- und Materialaufwand enorm erhöht, neben den technischen Bauteilen für den Luftdruck. Energetisch ist die Druckaufrechterhaltung auch nicht ohne...

Wäre möglich. Die Form hat Ähnlichkeiten mit den ersten Modellen des WATERGY Projektes (http://www.watergy.de/neu/index.shtml)


Nachteile: (nur einige, die mir spontan einfallen)
- Was passiert mit dem Schnee auf Deiner Konstruktion - dann ist es drinnen ziemlich düster...
- Wer sagt uns, dass ein immer gleiches Klima gut für die Psyche ist. Stell Dir vor jeder Tag ist wie der andere. Schrecklich.
- Flora und Fauna existiert nur nach unseren Vorstellungen, sind wir aber schon so schlau, dass wir die komplexen Vorgänge in der Natur verstehen?
- Den Himmel kann ich immer nur durch eine Konstruktion sehen. Ich glaube das würde mich depressiv machen.

Hast Du dir mal den Film "Die Truman Show" reingezogen? Willst du so etwas?
Ich empfehle Dir mal nach "Gated Community" und nach Disneyfication zu suchen. In Collage City (http://www.archinoah.de/literatur-details-27.html) gibt es ein Kapitel "Nach dem Millennium", das sich mit ähnlichen Utopien beschäftigt.


Ich fürchte hier im Forum kann dir darauf keiner eine Antwort geben. Ich nehme an, dass man so etwas alleine aus statischen Gründen nicht bauen könnte, da durch die extremen Längen und Höhen unheimlich große Durchmesser der Tragwerke erforderlich würden, und auf der anderen Seite, die Eigenlasten der Konstruktion damit so enorm steigen würden, dass die Konstruktion sich selber wiederum kaum halten könnte.
Das ist aber nur eine vorsichtige Einschätzung von mir.

Die nächste Frage wäre, wenn es sich bauen lassen würde - wie hoch sind die Instandhaltungskosten...
Die Frage erübrigt sich glaube ich.

Grüsse
Florian

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Florian Illenberger

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Ja, sehr schade. Was wären denn die großen Städte auf der ganzen Welt ohne ihre großen und berühmten Bauwerke? Viele Städte oder Länder sind doch gerade wegen dieser Bauwerke weltweit bekannt.
Ich denke mal der Grundstückspreis wird 1000 € / m² nicht überschreiten, denn für 2,54 Milliarden Euros müsste man doch so ein Ding realisieren können?! Es wäre doch für Deutschland oder andere Länder ein sehr großes Prestigeobjekt.

Natürlich nicht Die Enttäuschung wäre groß gewesen, wenn noch niemand außer mir an so etwas gedacht hätte.

Ja das stimmt schon. Da müsste man mal berechnen, ob das ein Problem geben könnte. Aber der Mittelpfeiler muss ja nicht unbedingt diese Kräfte aufnehmen. Er kann ja entsprechend nachgeben und den Drahtseilen die Arbeit überlassen.

Bei der Akashi-Kaikyo-Brücke haben wir eine Mittelspannweite von fast 2000 Metern und es sind noch viel längere Hängebrücken in Planung. Hier muss das Drahtseil ja nicht nur sich selbst tragen, sondern auch noch die Hänger und die Fahrbahn mit Verkehr und muss zusätzlich auch noch Erdbeben und Windsicher sein.
Die Widerlager bräuchten theoretisch weder Fundament, noch Eigengewicht, wenn man die vielen Widerlager als ein stabiles, Ringförmiges Widerlager sieht.

Selbst wenn.. Jedes Trapez meiner Konstruktion besteht ja aus den dicken Tragseilen und den dünneren Querseilen. Betrachtet man so ein einzelnes Trapez für sich alleine, gibt es kaum Bewegungen. Wahrscheinlich nicht viel mehr als bei einem steifen System.

Das Gewicht der dünnwandigen Kunststoffrohrleitungen für die Druckaufrechterhaltung ist vernachlässigbar.

Ich kann mir nicht vorstellen, dass die Kissen viel Luft verlieren und der Energieaufwand eine relevante Größe so eines Bauwerkes wäre.

Auf den steilen Abschnitten rutscht der Schnee auf der glatten Folie ab. Da wo er liegen bleiben würde, kann man den Schnee mit Salzwasserberegnung bekämpfen. Oder in den Luftkissen wird bei Bedarfsfall warme Luft gepustet, so dass es knapp über 0°C ist. Das verbraucht übers Jahr gerechnet sehr wenig Energie, denn so oft schneit es ja nicht, zumindest bei uns hier nicht.

Es ist ja nicht so, als wäre man komplett von der Außenwelt gekapselt. Im Winter wird es auch in der Halle etwas kühler und es wird früher dunkel. Im Sommer scheint auch in der Halle die Sonne länger und es wird wärmer. Bei bestimmten Wetterlagen wird sich auch Kondenswasser an der Hallendecke bilden, das dann wie leichter Regen heruntertropft. Außerdem könnte man es ja auch mal künstlich regnen lassen. Leichte Winde wird es in der Halle durch Luftverschiebungen auch manchmal geben, besonders dann, wenn man viel Luft herein lässt. Es ist ja nur so, dass es keine Wetterextreme in der Halle mehr geben wird. Und falls jemand Regen, Sturm, Kälte, Schnee oder Hagel vermissen sollte, es ist ja nicht weit zum Ausgang der Halle.

Ich habe ja nicht vor, die Biosphäre 2 nachzubauen. Meine Halle wäre ja kein eigenständig, geschlossenes öko System, das komplett autark funktionieren muss.

Wie oft schaut man nach oben in den Himmel? Ich denke, man wird ganz schnell vergessen, dass über einem eine Konstruktion ist, zumal sie ja wirklich verhältnismäßig filigran gebaut ist.

Ja, den Film kenne ich. Sehr guter und unterhaltsamer Film, wie ich finde. Aber der Vergleich hinkt doch etwas.

Wahrscheinlich nicht höher als die Kosten, die man bei der Instandhaltung der Gebäude im Inneren der Halle einspart.

Grüsse
Daniel

Hi Daniel,

aus der Hüfte geschossen würde ich sagen, dass Halbkugel oder Kalotte
statisch günstiger sind, abgesehen vom besseren A/V Verhältnis, da schließ`
ich mich Florian an, was die zu beherrschenden Windlasten angeht.
Außerdem hast Du da oben in der Zipfelmütze so unendlich viel Glas, dass Du
gar nicht brauchst.
Wahrscheinlich sind da oben zwanzig k mehr als unten, und wenn Du oben
aufmachst fliegen die Kühe weg, dann hast du nämlich ein solares
Aufwindkraftwerk erschaffen (gibt´s aber auch schon, ich glaube sogar in
der Größenordnung Deiner Stadt, bzw. ist in Planung)
Ich glaube auch, dass schon viel größere Projekte vor dreißig Jahren ersonnen
wurden.
Weißt Du was ein Einheitspreis ist? Falls ja multiplizier´ den für
Scheibenreinigung mal mit der Oberfläche und staune! Ich wohne in einer
Stadt in der sie nachts zu viele laternen ausschalten weil der Kämmerer nix
mehr in der Kammer hat
Zum Thema Salzwasserreinigung lade ich Dich mal herzlich ein nach einem
Surftag meine Ausrüstung zu entsalzen
meint
Matthias

Ja, moment, ich glaube Du unterschätzt Wind- und Schneelasten. Bei einer Brücke muss nur eine Fahrbahn getragen werden.
Das Gewicht von irgendwelchen Haltern für Deine Membran ist auch enorm. (Z.B. den Punkthalter X im Berlin Olympiastation für das Glasdach schätze ich auf 60 - 80 kg - obwohl der jetzt für Glas gedacht ist)
Bei der Akashi-Kaikyo-Brücke haben die Tragseile über 1m Durchmesser, wenn bei uns noch die Zusatzlasten hinzukommen wird das weit mehr. Und dann hast Du alle paar Meter ein solches fettes Tragseile.
ein Tragseil wären dann schon über 1000 ccm. Kannst ja mal die Rohstahkosten dafür ausrechen - nur für ein Seil
Nicht zu vergessen, dass Du jederzeit das Dach begehen können muss, um defekte Teile austauschen zu können.

Im Verhältniss zu den anderen Kosten wird das Kaum auffallen, aber auch das Kostet Energie - die du als Privatmensch vermutlich kaum zahlen könntest
Kannst ja mal versuchen, das für die Allianz Arena herauszufinden.

Ob das der Folie gut tut? Auf jeden Fall wird es danach nurnoch einen grauen Himmel geben

Wie ist das eigentlich mit der Beregnung? Kommt die von oben, oder muss jeder regelmässig seinen Garten bewässern?
Übrigens auch gleich ein Kostenfaktor. Du versiegelst mit dem Bau die Erde und das Regenwasser kann nicht mehr natürlich in der Erde gefiltert werden, sondern muss irgendwohin abgeführt werden.

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Florian Illenberger

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Ich kann dir das leider schwer zu kriegende Buch: Frei Otto - Spannweiten aus dem Jahre 1965 empfehlen, da sind die Ideen schon zumindest etwas ausgreifter und mit verschiedenen Systemen überlegt (Hallensystem nur mit Überdruck, Pneues, verschiedenste Systeme von Seiltragwerken,etc.)!
Und die Überlegung von Otto ging mehr dahin in klimatisch nicht so begünstigten Zonen wie der Antarktis ein solches Bauwerk zu errichten - in Mitteleuropa wirst du damit nicht soviel Energie sparen können, dass sich ein solcher Aufwand auch nur annähernd rechnet - und nur weil vielleicht 2x im Jahr ein Sturm bläst oder es hagelt wird keiner ein solches Bauwerk finanzieren.

Aber im Einzelenen deine Vorteile ->meine Meinung:
- Gebäude im Inneren der Halle verwittern nicht und sind wie Mensch, Tier und Pflanzen vor Sturm, Blitz und Hagelschlag sicher ->
dafür hast du ein riesiges Gebäude, das du warten musst, musst jede Pflanze bewässern, etc. ein normales Ökosystem wäre nicht möglich -wenn du es aber regnen lässt hast du eh wieder die selben Probleme wie vorher (dann verwittert erst wieder alles -und der Aufwand, die ganze Anlage mit Wasser zu versorgen wäre auch nicht ohne), usw...

- geringe Baukosten der Häuser, da diese z.b. keine Heizung, Wärmedämmung, wetterfestes Dach oder stabile Mauern benötigen
-> Passivhäuser gibt es auch so schon - nur wenn du keine Heizung einbaust wirds Haus aber auch nicht so viel billiger -und dämmen musst du sowieso wenn du die Halle nicht ganzjährig auf stabilen 20°C halten willst, was wieder deinem Energiesparargument wiederspricht
die stabilen Mauern wirst du auch nicht einsparen können, es sei denn es ziehen dir dann alle in Zelte ein -was man von der Durchschnittsbevölkerung nicht erwarten wird können!

- Heizkostenersparnis ->siehe oben!!

- Zuluft der Halle kann gefiltert werden- Gekapselt vor Umweltbelastungen, wie z.b. Feinstaub, Pollen, ...
->solange du im innern der Halle keine neuen Belastungen produzierst
also: keine Autos, bestimmte Pflanzen, Industrie,...

- niedrigere oder keine UV- Belastung ->EFTE ist meines Wissens zum größten Teil UV-Durchlässig -und wenn du mit einem anderen Material keine UV-Strahlung durchlässt hasst du Probleme mit Schädlings- und Bakterienwachstum, etc.

Die Einwände von Florian hab ich natürlich nicht mehr wiederholt!

Gruß Roman

apropos Heizkosten, in Zukunft werden wir wohl eher Probleme mit der
Kühlung haben

Unbezahlbar.


OFFTOPIC: Ich arbeite in einer Gegend wo die Grundstücke im ländlichen Bereich schon heute ca. 600-800 €/m² kosten und im Stadtgebiet ca. 800-1100 €/m²..... und das ohne Überdachung!


Andere Frage: Wer will schon mit Hunderttausenden zusammen in einer muffigen Hülle hocken?

Energetisch wunderbar, Lebensqualität...naja



Nochwas: Im Moment geht der Trend wieder etwas in Richtung Dezentralisierung.

z.B: Stromerzeugung vor Ort oder auf dem eigenen Dach, statt Stromimport aus dem 2000 km entfernten Rußland mit horrenden Leitungsverlusten

oder

weniger Wahrscheinlichkeit eines Terrorangriffs durch Auflösung von Riesenstrukturen. Dort wo sich tausende Menschen zusammenfinden (unter einem Dach) lohnt sich für Terroristen ein Anschlag eher, deshalb keine grossen angreifbaren Ziele errichten.

Ui so viele neue Beiträge
Ich versuche mal auf einiges ohne Zitat einzugehen:

Bis 2010 soll ein Aufwindkraftwerk mit einer Fläche von 38 km² und einer Höhe von 1000 Metern gebaut werden. Das sind noch ganz andere Dimensionen.

Ein Problem werden die kräftigen Aufwinde in der Halle nicht sein, da man sie ja sehr einfach kontrollieren und nutzen kann.

Die Reinigung der Folie wird wohl kein großes Problem darstellen, da sie einen hohen Selbstreinigungseffekt besitzt. Die Gebäude innerhalb der Halle müssen dafür so gut wie nie gereinigt werden. Was man da einspart ist enorm. Wie hoch ist denn die Außenoberfläche einer herkömmlichen Stadt im Vergleich zu meiner überdachten Stadt? Da hat meine Stadt wahrscheinlich nur halb so viel Oberfläche nach außen, die auch noch besser isoliert ist und viel Sonnenenergie herein lässt.
O.K. von der Salzwasserberegnung halte ich auch nichts. Die andere Lösung ist besser.

Also, ich habe jetzt mal gerechnet:
Dicke der Haupttragseile: 0,5 Meter Durchmesser.
Somit hat ein Tragseil nach der Faustformel eine Bruchlast von 17500 Tonnen.
Ein Tragseil mit der Länge von 1000 Metern hat ein Gewicht von 1541 Tonnen.
Es steht aufgrund der Eigenlast unter eine Spannung von etwa 3100 Tonnen (Sicherheit: 5,6)
Jedes Tragseil stützt eine Fläche von etwa 20000m². Würde jeder Quadratmeter mit 100 kg belastet, kämen wir auf 2000 Tonnen. Die Zugkraft im Seil würde sich dadurch auf 7100 Tonnen erhöhen. (Sicherheit: 2,46)
Das Gewicht der Folie mit Halterung usw. wiegt bestimmt keine 100 kg / m², sondern eher maximal 5 kg / m².
Die Windlast ist kein Problem. Sie beträgt 0,56 kN/m² bei 30 m/s. Damit würde sich die Zugspannung im Seil um etwa 1000 Tonnen erhöhen, wenn man mal von ganz ungünstigen Umständen ausgeht. Man bedenke ja auch, dass die Halle aerodynamisch günstig gebaut ist.
Schneelasten wären wohl die größte Belastung für das Bauwerk, wenn die Schneeabtauheizung mal ausfallen würde. Aber selbst wenn... die Drahtseile würden halten.
Bei 400 kg / m² Belastung (was ja niemals vorkommen würde) sollte man sich besser nicht mehr in der Halle aufhalten.

Gesamtgewicht der Haupttragseile mit Querseilen: etwa 200000 Tonnen. Ich habe keine Ahnung, wie teuer Stahl ist. Aber ich schätze mal wir kommen auf einen Rohstoffpreis von 40 Millionen Euro für die Drahtseile? Das sind etwa 16 € pro m² Grundfläche der Halle.

Wenn ich mich jetzt nicht verrechnet habe, hält das Dach mindestens 5 Millionen dicke Menschen aus, wenn sie gut verteilt sind.

Da fehlt eher eine null und zwar hinten!

hier stimmt´s merkwürdigerweise wieder!

Ich hab´ auch mal weitergerechnet.
1,8 km Durchmesser sind 2,54 km² Fläche.
Nehmen wir 2000 Einwohner/km² (entspricht in etwa Hamburg), dann sind das
ca. 5000 Einwohner in Deiner Stadt, das wären somit 8000 €/Einwohner nur für
Stahlseile!
(in Osnabrück wären es sogar 11520 €/Einwohner )

das ist aber eine seltsamerweise sehr detaillierte Rechnung, die du uns da vorrechnest. Bist du sicher daß du "mit Architektur nichts am Hut hast"???

Bauigel vielleicht??

Wenn ich mich nicht verrechnet habe sind das 108 km/h, die Du hier als Windgeschwindigkeit annimmst. Ich denke diese Annahme ist im normalen Hausbau vertretet, obwohl ich nicht weis, ob bei einer Gebäude von 500m mehr angenommen werden muss.
Jetzt verdeckst Du aber rund 5000 Menschen unter diesem Dach - was passiert, wenn (und die Tendenz gibt's momentan) der Sturm mal etwas heftiger ist?
Bei einem Einfamilienhaus deckt es vielleicht das Dach ab - hier würde das aber 5000 Menschen begraben...

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Florian Illenberger

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Ja, aber das wären ja auch nur die Materialkosten. Da wir uns in Europa befinden, werden die Montage und Herstellungskosten mindestens nochmal so groß sein.

Grundsätzlich ist der Ansatz natürlich interessant, allerdings eher in Regionen in denen für Menschen kritische klimatische Bedingungen herrschen. Das wären auf der Erde allerdings wohl eher Sand- oder Eiswüsten. Der Mond oder Mars könnten auch noch in Frage kommen. In den übrigen Regionen der Erde sind die klimatischen Bedingungen im Moment aber für Menschen durchaus akzeptabel, so dass der Sinn so einer Konstruktion in Anbetracht der Kosten und des Herstellungsaufwandes eher fraglich ist.
Oder worum ging es bei dem Entwurf ?
Ich denke Du studierst Bauingenieurwesen oder Maschienenbau, und Dich interessiert disziplinbedingt nur die technische Umsetzung, und nun hast Du Dich gefragt, warum, wenn es in Zahlen lösbar ist, man es nicht macht.
Aber das Bauen ist sehr viel komplexer als nur die technische Umsetzbarkeit.
Wenn das Hauptargument die geringeren Gebäudereinigungs und instandhaltungskosten sind, wird es immer daran scheitern, dass niemand breit sein wird 16000 bis 20000 € für ein Gemeinschaftsprojekt zu investieren, wenn er dadurch lediglich das Fensterputzen spart.

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Grüße Michael

"Warum soll etwas nicht so gut wie möglich sein ?"
Ludwig Mies van der Rohe, 1964

Das trifft ja wohl den Kern - die Berechnungen sind eindrucksvoll (auch wenn sie in einigen Punkten wahrscheinlich doch um Größenordnungen daneben liegen). Ich denke schon, dass Leute wie Schlaich so ein Ding konstruieren könnten. Die Hauptargumente dagegen sind aber nicht technischer, sondern politischer und sozialer Natur. Die Zeit der Megastrukturen und technischen Erlösungsphantasien ist vorbei.

Dass heute niemand ein solches Projekt "riskieren" will, ist nicht bedauerlich, sondern ein Lernfortschritt.