Modernes Bauen mit Naturstein: eine Schwebende Treppe („Floating Stair“ ) in einem historischen Privathaus in Toronto, Kanada

PICCO Engineering: „Floating Stair“.

PICCO Engineering setzte 19 Stufen aus massivem Stein übereinander und zog für den Zusammenhalt 3 unter Spannung stehende Stahlkabel hindurch

Schauplatz war ein malerisch über einer Schlucht gelegenes historisches Gebäude in einem Vorort von Toronto, der renommierte Architekt war Peter Clewes von Architects-Alliance, die ausführende Baufirma Bruce Clemmensen, und eines Tages meldeten sich beide bei PICCO Engineering mit einem Problem: eine der neuen Treppen innen im Haus konnte nicht wie geplant in der Außenmauer verankert werden. Weil: diese Mauer war nur locker aus Felsbrocken mit wenig Mörtel errichtet, so wie man eben früher baute.

Müsste die Treppe also einen stabilen Unterbau bekommen? Das aber würde die Leichtigkeit und Modernität stören, die der Architekt den Innenräumen geben wollte.

Das Team von PICCO Engineering, bekannt für ungewöhnliche Lösungen (nicht nur) mit Naturstein, machte einen ungewöhnlichen Vorschlag: man könne die Treppe doch freitragend aufstellen. Mit Stufen aus Naturstein würde so auch noch der Bodenbelag aus dem Untergeschoss optisch ins obere Stockwerk weitergeführt.

Bauherr und Architekt waren von der Idee begeistert, stellten aber die Gegenfrage, ob sich so etwas überhaupt realisieren ließe.

Die trockene Entgegnung von PICCO war, wie man sie sinngemäß in einem Video mit Firmenchef Michael Picco hören kann: „Wenn wir kreativ werden, können wir das.“

PICCO Engineering: „Floating Stair“.

Die versprochene Kreativität führte nach viel Rechnen und Planen zu einer Konstruktion aus 19 Stufen aus massivem Stein, durch die 3 Stahlkabel hindurchgezogen sind. Zuletzt wurden diese Kabel unter Spannung gesetzt, so dass damit die einzelnen Teile des Treppenstrangs fest verbunden sind.

Das kennt man auch von woanders, allerdings waren hier die Bedingungen extrem: die Treppe verläuft vergleichsweise flach, so dass es große Biegekräfte [bending stress is high] gibt, und sie kommt auf ein Gesamtgewicht von knapp 500 kg.

Da auch eine Firma wie PICCO nicht alles schon einmal gemacht hat und folglich nicht alles weiß, tat sie sich für die grundlegende Planung mit Webb Yates aus London zusammen. Deren Ingenieure sind wirklich bekannt für diese Art von Kreativität, und man kennt und schätzt sich.

Wir beschränken uns in diesem Teil des Berichtes darauf, die besonderen Lösungen nur zu erwähnen. In einem separaten Artikel beschreiben wir ein paar Details (Link siehe unten).

Eine der Besonderheiten ist, dass bei dieser „Floating Stair“ (Schwebenden Treppe) jede Stufe eine verborgene Passform hat, mit der sie sich exakt in die Stufe darunter einfügt. Diese Passformen sind notwendig, weil bei einfach nur flachen Stufen die Spannung in den Kabeln die Tritte schlichtweg übereinander ziehen würde. Die angelegte Kraft beträgt immerhin dreimal 100 kN (vereinfacht: zusammen gut 30 t).

PICCO Engineering: „Floating Stair“.PICCO Engineering: „Floating Stair“.

Die Grafiken zeigen, von der Seite gesehen, den Verlauf der Kabel und die Passformen der Stufen.

Von außen entsteht so das Bild, als wären die Stufen einfach nur ansteigend platziert.

In dem Video beschreibt Michael Picco mit einem Augenzwinkern das ungewohnte Gefühl, das man hat, wenn man unter der fertigen Treppe steht: „Es ist schon ein bisschen unheimlich.“ Denn jeder weiß, dass Stein sehr schwer ist, und dass folglich solch eine Anordnung von Stufen eigentlich nicht stabil sein kann.

Eine weitere Besonderheit der Konstruktion ist das kräftige Fundament, das für die Treppe notwendig war. Denn im oberen Geschoss ist der Strang der Stufen sozusagen nur angelehnt.

Aufwändige Berechnungen waren auch für das Geländer notwendig. Denn es ist allein im Stein der Stufen verankert, und die Bohrungen durften natürlich die Festigkeit des Steins nicht beeinträchtigen.

PICCO Engineering: „Floating Stair“.

Überhaupt, der Naturstein: an Materialmustern wurden zahllose Tests durchgeführt, bis die Sorte mit der richtigen Festigkeit gefunden war. Um Ende entschied man sich für den chinesischen Basalt G684 aus der Provinz Fujian, da dieser auch farblich gut mit dem vorhandenen Bodenbelag unten und oben übereinstimmt.

Zuletzt gab es die üblichen Belastungstests. Schrittweise wurden immer mehr Gewichte auf die Stufen gebracht und eventuelle Bewegungen ermittelt. Das Ergebnis: voll belastet gab es Bewegungen von nur 1,5 mm.

Picco Engineering

Michael Picco, Video (etwa ab Minute 39:22)

Webb Yates

Das Projekt wurde mit einem der Pinnacle Awards des Natural Stone Institute (NSI) 2020 ausgezeichnet.

Fotos: PICCO Engineering

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(31.03.2021)