Über das Projekt
In Brno entsteht ein neues multifunktionales Gebäude, dessen Tragwerk aus Stahlbeton besteht. Das Gebäude wird den Stadtteil Královo Pole prägen und Gewerbeflächen im Erdgeschoss mit einem Hotel in den darüber liegenden Stockwerken verbinden. Das Gebäude wird zudem eine große unterirdische Tiefgarage umfassen.
Das Tragwerk ist vollständig aus Stahlbeton ausgeführt. In den unteren Geschossen und den Tiefgaragen wird ein vertikales Stützensystem eingesetzt. Aus tragwerksbezogener Sicht sind die Geschossdecken punktgestützt.
Das gesamte Gebäudetragwerk wird von langen Bohrpfählen in Kombination mit einer massiven Fundamentplatte getragen. Letztere ist dafür ausgelegt, die Einwirkungen aus der Wechselwirkung der Platte mit dem Baugrund und der Wechselwirkung mit den Pfählen abzutragen. Dadurch entstehen in der Struktur sogenannte 'Diskontinuitätsbereiche', die die kritischsten Teile dieser Betonkonstruktion darstellen.
Da das Gebäude von anderen Gebäuden umgeben ist, wurde die Aushubplanung für die Fundamente sehr sorgfältig durchgeführt.
IDEA StatiCa half uns, den Kontakt zwischen den Außenwänden im unterirdischen Teil des Gebäudes, den Fundamentplatten und den Pfählen zu entwerfen und zu prüfen. Es war nicht möglich, die Pfähle mittig unter den Wänden zu platzieren. Der Grund dafür war die Einhaltung des vorgeschriebenen Abstands zur Baugrubensohle.
Tomas Krivka
Bauingenieur – STATIKON Solutions s.r.o.
Tschechien
Ingenieurtechnische Herausforderungen
Obwohl das Gebäude von außen relativ einfach wirkt, gab es zahlreiche technische Herausforderungen zu lösen.
Besonders anspruchsvoll war die Lastübertragung von den oberirdischen Geschossen in die unterirdischen Geschosse, bedingt durch die großen Unterschiede im Grundriss mit verschiedenen Tragsystemen und den Anforderungen an die Nutzung der einzelnen Bereiche (Untergeschoss: Rampe und Fahrspuren; Geschosse über den Garagen: Gewerbe). Aus diesem Grund sind einige Teile der Struktur sehr hohen Beanspruchungen ausgesetzt.
Als Lösung entwarfen die Ingenieure hohe wandartige Träger, die sich über zwei Geschosse erstrecken, an den Stellen, wo das tragende Wandsystem von der Wand zur Stütze wechselt.
Lösungen und Ergebnisse
STATIKON verwendete IDEA StatiCa, um den Anschluss zwischen den Außenwänden im unterirdischen Teil des Gebäudes, den Fundamentplatten und den Pfählen zu bemessen und den Normnachweis zu führen. Es war nicht möglich, die Pfähle mittig unter den Wänden anzuordnen. Der Grund dafür war die Notwendigkeit, den vorgeschriebenen Abstand zur Böschung der Fundamentgrube einzuhalten.
In ähnlichen Fällen ist es möglich, eine massive Verteilerrippe am Umfang der Fundamentplatte zu bemessen, dies führt jedoch zu erhöhten Materialkosten (Beton und Bewehrung, Aushub, Vertiefung der Fundamentkonstruktion).
Eine weitere Möglichkeit zur Lösung der Situation ist die Verwendung der Detailanalyse in IDEA StatiCa. Mit ihrer Hilfe lässt sich das Detail des Anschlusses des Pfahlkopfes an die Fundamentplatte unter der Außenwand untersuchen. Auf diese Weise stellten die Ingenieure fest, dass eine Umfangsrippe nicht erforderlich war. Die einzigen Ausnahmen bildeten die zwei am stärksten beanspruchten Bereiche, die ohne einen lokalen Verteilerkopf nicht bewältigt werden konnten.
Dank dieses Ansatzes gelang es den Ingenieuren von STATIKON Solutions s.r.o., eine zuverlässige und präzise Bemessung zu erzielen, die gleichzeitig den wirtschaftlichsten Materialeinsatz bei ausreichender Standsicherheit gewährleistete.
Ein weiteres Problem, bei dessen Lösung IDEA StatiCa half, war der Punkt, an dem die Stütze in der Fundamentplatte im Bereich zwischen zwei Pfählen endet. Diese Situation tritt auf, wenn die Tragfähigkeit eines einzelnen Pfahls nicht mehr ausreicht und eine Pfahlgruppe erforderlich ist.
In diesem Fall handelt es sich um zwei Pfähle mit einem gegenseitigen Achsabstand von zwei Pfahldurchmessern. Dies führt uns zurück in den D-Bereich, in dem die Kräfte aus der Stütze über eine gedrückte Diagonale mit Zugkräften auf die Pfähle übertragen werden.
Eine weitere Herausforderung, die die Ingenieure mithilfe von IDEA StatiCa lösten, waren die bereits erwähnten hohen wandartigen Träger sowie einige hohe Pfeiler, die aufgrund ihrer Übermaße sehr exzentrisch belastet werden.
Im Fall exzentrisch belasteter Stützen mussten die Ingenieure keinen konservativen Ansatz wählen und die vertikale Kraft im exzentrischen Abstand von der Stützenachse vereinfachend als Biegemoment berücksichtigen. Sie konnten die Situation hinsichtlich der Verteilung von Druckspannungen und Zugkräften auf nachgelagerte Teile der Struktur behandeln.
Hätten sie sich für einen konservativen Weg bei der Bemessung und Bewertung einer exzentrisch belasteten Stütze entschieden, wäre eine Bemessung überhaupt nicht möglich gewesen. Die Bemessung mithilfe von IDEA StatiCa führte zur optimalen Bewehrungsmenge und deren Verteilung.
Durch den Einsatz von IDEA StatiCa Detail konnten einige Herausforderungen schneller und mit geringerem Aufwand bewältigt werden, als es mit herkömmlichen Verfahren möglich gewesen wäre.
Bei der Bemessung einer Struktur streben wir stets nach einem zuverlässigen und präzisen Entwurf. Gleichzeitig berücksichtigen wir auch die wirtschaftlichen Aspekte des vorgeschlagenen Entwurfs, um dem Auftraggeber maximale Kosteneinsparungen zu ermöglichen. Dank IDEA StatiCa konnten wir den Pfahlkopf sehr genau bewerten und die Dicke der Fundamentplatte entsprechend bemessen.
Tomas Krivka
Tragwerksplaner – STATIKON Solutions s.r.o.
Tschechien
Über STATIKON Solutions s.r.o.
STATIKON Solutions s.r.o. mit Sitz in Prag ist seit 2010 am Markt tätig. Das Unternehmen befasst sich mit der Erstellung von Tragwerksbeurteilungen von Studien und Projekten für Bebauungsplanverfahren über Unterlagen für Baugenehmigungen oder Bauanzeigen bis hin zur Ausführungsplanung.
Das Unternehmen arbeitet mit führenden Architekten, renommierten Planungsbüros, Projektentwicklern und Bauunternehmen zusammen.
Es hat sein Know-how in mehr als zweihundert Großprojekte eingebracht.
STATIKON Solutions s.r.o. hat mit diesem Multifunktionsgebäude-Projekt die IDEA StatiCa Excellence Awards 2021 in der Kategorie Großgebäude gewonnen.
Hören Sie Ingenieur Tomas Krivka bei der Erläuterung der wichtigsten Projektherausforderungen zu
Visualisierung
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Modell
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