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Fassadenerhaltung Konstruktionsunterstützung

Budapest

Im Rahmen eines Sanierungsprojekts des Bem Centers in Budapest, Ungarn, wurde STEELEXPERT Ltd. beauftragt, eine temporäre Lösung zur Fassadenerhaltung zu entwickeln. Ziel war es, die Fassade des Gebäudes zu erhalten, während die innere Struktur entsprechend dem neuen Konzept neu errichtet wird. IDEA StatiCa wurde verwendet, um Verbindungen für eine modulare, leichte und dennoch robuste Stahlkonstruktion zu bemessen, die Windlasten standhalten und in die dichte Infrastruktur des Stadtzentrums passen sollte.

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Über das Projekt

Das Bem Center, mit Blick auf den Bem-Platz an der Donau, stammt aus dem 19. Jahrhundert und ist eines der bedeutendsten Wahrzeichen Budapests. Der Hauptteil des Gebäudes, die Radetzky-Kaserne, war Schauplatz einer wichtigen Demonstration der Ungarischen Revolution von 1956 und wurde so zu einem Symbol und einem festen Bestandteil des kollektiven Gedächtnisses der Stadt.

Nach mehreren Jahrzehnten des Verfalls wurde das baufällige Gebäude schließlich im Rahmen des Bem-Projekts zur Sanierung vorgesehen, das darauf abzielt, aus der ehemaligen Kaserne und dem angrenzenden Häuserblock einen neuen Gebäudekomplex zu schaffen. Alle Teile sollen zu einer modernen Einheit verbunden werden, die dem 21. Jahrhundert entspricht, aber auch der Geschichte Tribut zollt. Ab 2023 dient der Komplex als Hotel und Bürogebäude, und der teilweise offene Durchgang soll Geschäfte und Cafés beherbergen. Auch die Restaurierung des Bem-Platzes selbst ist Teil des Projekts, damit der Ort wieder zu einem lebendigen sozialen Treffpunkt für Einheimische und Touristen werden kann.

Ingenieurtechnische Herausforderungen

Angesichts des historischen und architektonischen Wertes des Bem Centers hatte die Erhaltung der historisierenden Fassade und der Ornamente oberste Priorität. Das Innere des Gebäudes war jedoch in einem schlechten Zustand und sollte abgerissen werden, sodass eine temporäre Lösung zur Sicherung der Fassade erforderlich war. Dies stellte eine Reihe erheblicher Herausforderungen dar.

In erster Linie musste die Struktur die Fassade tragen, während der Rest des Gebäudes abgerissen wurde, und gleichzeitig zuverlässigen Schutz vor Erdbeben und starken Winden am Standort bieten. Es war jedoch nicht möglich, die Struktur vor dem Gebäude zu stützen, da im Untergrund zahlreiche öffentliche Versorgungsleitungen verlegt sind, darunter Abwasserrohre, Wasser-, Gas- und Stromleitungen (einschließlich Hochspannungsversorgung), Telekommunikationsleitungen und Verkehrsampelkabel. Es war nicht genug Platz für eine auch noch so schlanke externe Stützung vorhanden, sodass eine besondere technische Lösung entwickelt werden musste.

Zusätzlich zu den oben genannten Anforderungen und Randbedingungen waren in dem Bereich archäologische Ausgrabungen geplant, sodass die Stützstruktur eine zusätzliche seitliche Aussteifung ermöglichen musste, um die abgetragenen Bodenschichten zu kompensieren.

Lösungen und Ergebnisse

Wie bereits erwähnt, war eine unterirdische Verankerung der Stahlstruktur vor dem Gebäude nicht möglich. Um die erforderliche Steifigkeit zu erreichen, entschied sich STEELEXPERT für eine orthogonale Fachwerkrahmung (vertikal und horizontal). Die besondere Herausforderung bestand darin, die gesamte Struktur von innen zu stützen; zu diesem Zweck wurden vertikale Stützen hinter der Wand im Boden verankert und durch die Fassadenfenster mit V-förmigen Verbänden mit der vorderen Struktur verbunden.

Das orthogonale Tragsystem – vertikale und horizontale Fachwerke, direkt mit der Mauerwerkswan verbunden – kann die Stabilität und Integrität der alten Mauerwerkswand bei Windgeschwindigkeiten bis zu 40 km/h gewährleisten. Da der Bauprojektabschnitt jedoch bis zu eineinhalb Jahre dauern sollte, war die Wahrscheinlichkeit eines schweren Sturms oder seismischer Aktivitäten in diesem Zeitraum nicht zu vernachlässigen, sodass zusätzliche Maßnahmen zur Aufrechterhaltung der Tragwerksintegrität der Wand unter extremeren Bedingungen erforderlich waren. Um dies zu erreichen, implementierte STEELEXPERT drei Träger zur Verteilung der Kräfte auf die vertikale Rahmung sowie fünf lange diagonale Stützen an der Rückseite der Fassade, die in Pfahlfundamenten verankert wurden.

Die vollständige Stahlstruktur, die die Fassade hält, wog 110 Tonnen und umfasste rund 20 verschiedene Arten von Verbindungen. STEELEXPERT entwarf diese mit IDEA StatiCa. Die komplexesten waren die Verbindungen zwischen den horizontalen Trägern und den diagonalen Stützen sowie jene zwischen den Trägern und der V-förmigen Aussteifung, die die Träger mit der Fachwerkrahmung an der Vorderseite verbindet. Mit den vielen verschiedenen Winkeln und Exzentrizitäten wäre eine manuelle Berechnung äußerst schwierig gewesen.

Einige der Verbindungen hatten eine so komplexe Geometrie, dass ohne IDEA StatiCa die korrekten Berechnungen und vor allem Optimierungen gar nicht möglich gewesen wären.

Csaba Bán

Sr. Structural Engineer, CEO & Owner – STEELXPERT Ltd.

Ungarn

In bestimmten Bauphasen war die Entfernung einiger Stützen vorgesehen, um Platz für Bagger und umfangreiche Untergrundarbeiten zu schaffen. Diese temporäre ungleichmäßige Kraftverteilung musste in die Berechnungen einbezogen werden. IDEA StatiCa half STEELEXPERT sicherzustellen, dass die Konstruktion optimal steif war und auch diese Phasen standhalten konnte.

Nach vielen Jahren manueller Berechnungen haben wir nun endlich ein Software-Tool, das uns bei der Bewältigung der anstehenden Herausforderungen wirklich hilft.

Csaba Bán

Sr. Structural Engineer, CEO & Owner – STEELXPERT Ltd.

Ungarn

IDEA StatiCa bietet eine umfangreiche Auswahl an Vorlagen, die den Ingenieuren von STEELEXPERT die aufwendige Arbeit ersparte, die Verbindungen von Grund auf neu zu bemessen. Die anschließende Darstellung der Geometrie und die abschließende Überprüfung wurden mit dem IDEA StatiCa-Berichtsgenerator erleichtert.

Die Zusammenarbeit mit anderen Teams verlief reibungslos dank des IDEA StatiCa Online-Viewers. Der Stahlzeichner erhielt einen vollständigen Entwurf von STEELEXPERT und konnte diesen bequem in 3D mit Rotation und allen Details im praktischen Online-Werkzeug einsehen.

Insgesamt ermöglichten die Vorteile von IDEA StatiCa einen deutlich schnelleren Projektfortschritt. Die gesamte Stahlbemessungsphase dauerte zwei bis drei Monate, und die Ingenieure von STEELEXPERT sind sich einig, dass die Bemessung aller Verbindungen von Grund auf und die manuelle Durchführung aller Berechnungen zu 1,5 zusätzlichen Monaten Arbeit geführt hätten. Mit anderen Worten: Die gesamte Projektdauer hätte sich verdoppelt. Sie weisen auch darauf hin, dass die korrekte Berechnung einiger der komplexen Verbindungen überhaupt nicht möglich gewesen wäre, was bedeutet hätte, dass sie sich für eine suboptimale Lösung hätten entscheiden müssen. IDEA StatiCa ermöglichte es, alle Herausforderungen ohne Kompromisse zu lösen.

IDEA StatiCa ist ein hervorragendes Werkzeug und hat uns sehr geholfen. Ohne die Software und das praktische Wissen darüber kann man in diesem Markt nicht wettbewerbsfähig sein.

Csaba Bán

Leitender Tragwerksplaner, Geschäftsführer & Inhaber – STEELXPERT Ltd.

Ungarn

Über STEELEXPERT

STEELEXPERT Ltd. ist ein Stahlbemessungsunternehmen mit Sitz in Budapest, Ungarn. Sein Gründer und Geschäftsführer, Csaba Bán, ist leitender Tragwerksplaner mit mehr als 25 Jahren Erfahrung in der Stahlbemessung und numerischen Simulation von Strukturdynamik, Bruchmechanik und Ermüdung. Zu den Fachgebieten gehören Verstärkung und Sanierung mit Stahl, Sonderstahlkonstruktionen sowie die Analyse mechanischer Anlagen. Das Unternehmen zeichnet sich durch einen ganzheitlichen Ansatz bei ingenieurtechnischen Herausforderungen, überlegene analytische Fähigkeiten und qualitativ hochwertige Ergebnisse aus.