EINLEITUNG. Peter Ackermann Architekt

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1 EINLEITUNG Zu Beginn jeder neuen Bauaufgabe stelle ich mir als Erstes die Frage nach dem Nutzer, also den Menschen, die sich in diesem zu entwerfenden Gebäude aufhalten. Für einen Wohnungsbau, ein Museum oder bei Verwaltungsgebäuden liegt das auf der Hand. Leider wird das aber bei vielen Industriebauten nur zweitrangig behandelt. Sind doch gerade diese Gebäude so wichtig, da hier viele Menschen Tag für Tag, 40 Stunden in der Woche meistens im Schichtbetrieb ihre Zeit verbringen um ihr Geld zu verdienen. Darüber hinaus prägen Industriebauten und Gewerbegebiete in immer größerem Maße das Erscheinungsbild unserer Städte und Landschaften. Mit Stahl sind transparente und leicht wirkende Konstruktionen möglich, das Material prägt die Gestalt und umgekehrt. Die Pioniere des leichten und transparenten Bauens des. Jahrhunderts, wie Joseph Paxton, Henri Labrouste, Richard Turner oder Kingdom Brunel, wären überrascht über die schier endlos scheinende Konstruktionsund Gestaltungsfreiheit und über die Auswahl an transparenten und transluzenten Materialien, die sich heutzutage den Ingenieuren bieten. Der Industriebau war zu jeder Zeit in seinen besten Beispielen durch Erfindungsgeist und konstruktive Intelligenz geprägt. Ohne Vorurteile wurden nach dem jeweiligen Stand der Technik elegante Konstruktionen mit neuen Materialien und dem optimalen Herstellungsprozess gesucht. Die transparenten Konstruktionen, das adäquate Material prägen die Gestalt und umgekehrt. Bauen galt und gilt auch als Disziplin der Technik und Wissenschaft. Mit der Industrie und nicht gegen sie sollen die Bauten entworfen werden. Peter Ackermann Architekt KATEGORIE BRÜCKENBAU KATEGORIE BRÜCKENBAU AUSZEICHNUNG KATEGORIE HOCHBAU KATEGORIE HOCHBAU AUSZEICHNUNG AUSZEICHNUNG NDERPREIS bauforumstahl.de/preise-und-wettbewerbe bauforumstahl.de/projektarchiv

2 FORMEN VON FACHWERKTRÄGERN FORMEN VON VIERENDEELTRÄGERN Bei modernen Fachwerken geht das Bestreben dahin, die Fertigung zu vereinfachen. Die Stäbe sollen möglichst gleiche Querschnitte haben und die Knoten sollen möglichst gleich ausgebildet werden. Das Material ist im Vergleich mit der Arbeitskraft billig geworden, so dass zu Gunsten einer einfachen Konstruktion die Stäbe ruhig ein wenig überbemessen werden dürfen. Ein modernes Fachwerksystem ist das Pfosten-Streben-Fachwerk. Das zweite moderne Fachwerk ist das Strebenfachwerk. Die Knoten sind geometrisch fast alle gleich. Auf Grund des großen Knotenabstands bewirkt die Zwischenbiegung (Biegung zwischen den Knoten) kräftige Gurte. Die Momente aus Zwischenbiegung werden deutlich minimiert durch Lasteinleitungsstäbe, die im Bild für den Fall der Lasteinleitung im Untergurt gezeigt werden. Eine gestalterisch interessante Möglichkkeit ergibt sich aus der Idee, die Füllstäbe entsprechend der Querkraftlinie zu optimieren. In diesem Beispiel ändert sich die Neigung der Streben entsprechend der Querkraftlinie. DERNES PFOSTEN-STREBENFACHWERK DERNES STREBENFACHWERK STREBENFACHWERK T LASTEINLEITUNGSSTÄBEN QUERKRAFTGERECHTES PFOSTEN-STREBENFACHWERK UNREGELMÄSSIGES FACHWERK ARCHITEKTENPARAGMA: VIERENDEELTRÄGER OHNE VOUTEN INGENIEURPARAGMA: GEVOUTETER VIERENDEELTRÄGER STRENG NACH DER MENTENLINIE GEFORMTER VIERENDEELTRÄGER VIERENDEELTRÄGER T RUNDEN AUSSPARUNGEN VIERENDEELTRÄGER T RUNDEN, QUERKRAFTLINIEN- GERECHT ANGEORDNETEN AUSSPARUNGEN Vierendeelträger sind wegen des hohen Fertigungs- und Materialaufwands eher selten. Das Vierendeelträgerparadigma der Architekten ist der parallelgurtige ungevoutete Vierendeelträger. Der Materialaufwand ist sehr hoch. Ingenieure stellen sich einen Vierendeelträger eher gevoutet vor. Die biegesteifen Ecken bestimmen das Bild dieses Trägers. Auch Herr Vierendeel stellte sich den Vierendeelträger so vor. Der Materialaufwand ist im Vergleich geringer; der Arbeitsaufwand höher. Formt man den Träger streng nach der oben dargestellten Momentenlinie, kommt etwa so eine Form heraus. Diese zieht natürlich einen sehr hohen Arbeitsaufwand nach sich. Jetzt ist es ein kleiner Schritt zu einem Träger mit runden Aussparungen. Die biegesteifen Ecken ergeben sich geometrisch durch die kreisförmigen Aussparungen. Architekten würden ihn vermutlich nicht als Vierendeelträger gelten lassen. Auch hier kann man natürlich die Aussparungen querkraftliniengerecht anordnen. Oder die Füllstäbe werden nach sinnvollen Kriterien unregelmäßig angeordnet. Früher wurden Fachwerkträger oft gevoutet. Die Fertigung ist aufwändig, die Knoten sind alle verschieden, die Stäbe wurden den Kräften entsprechend abgestuft konstruiert. Der Unterschied zwischen einem Zug- und einem Druckstab ist erkennbar. BOGENFÖRGES PFOSTEN-STREBENFACHWERK EINHÜFTIGER VIERENDEELTRÄGER STRENG NACH DER MENTENLINIE GEFORMTER EINHÜFTIGER VIERENDEELTRÄGER Prinzipiell möglich und interessant ist eine Form, die wir einhüftigen Vierendeelträger nennen wollen. Der Untergurt hat keine biegesteifen Ecken, er bekommt daher keine Momente und kann sehr dünn sein. Der Obergurt ist dafür umso dicker. Auch diesen Träger würde ein Architekt wohl gar nicht als Vierendeelträger ansehen, er funktioniert aber nach demselben Prinzip. Auch der einhüftige Vierendeelträger kann streng nach der Momentenlinie geformt sein. beuth.de/go/tragwerkslehre Aus Tragwerkslehre Grundlagen, Gestaltung, Beispiele Michael Staffa Zu beziehen über Beuth Verlag

3 SERVICETEILECENTER RATIONAL AG LANDSBERG AM LECH jens weber, munich * nicht in allen Bundesländern JAN KW NTAG ENSTAG TTWOCH Architekt Ackermann Architekten BDA Ingenieur Ackermann Ingenieure Bauherr Rational AG Abbildung Ackermann Architekten Link goo.gl/qdyp NNERSTAG EITAG Heilige drei Könige* MSTAG NNTAG

4 AUSSTEIFUNGEN B 1.49 B 1.50 B 1.49 One Times Square Building, New York (U), Eidlitz & McKenzie a zentrischer Fachwerkrahmen b außen liegender Stockwerksrahmen c exzentrischer Fachwerkrahmen B 1.50 One Times Square Building B 1.52 außen liegende Aussteifungsverbände, New York Times Building, New York (U), Renzo Piano Building Workshop a b c B 1.52 Aus Atlas Moderner Stahlbau Autoren Bollinger Grohmann Feldmann Giebeler Pfanner Zeumer Zu beziehen über Detail STÜTZENDE UND AUSSTEIFENDE BAUTEILE Bei stützenden und aussteifenden Elementen im Bauwerk handelt es sich in der Regel um vertikal durchlaufende Bauteile, die den vertikalen und horizontalen Lastabtrag in die Gründung und schließlich den Baugrund gewährleisten. Der Übergang zwischen Stützen (Abtrag vertikaler Lasten aus Dach- und Deckenkonstruktionen) und Aussteifen (Abtrag horizontaler Lasten aus Wind und Erdbeben) lässt sich nicht immer klar trennen. Keinerlei Horizontallasten weisen Tragwerksplaner üblicherweise lediglich klassischen Einzelstützen im Hochbau zu. Gegen Stabilitätsversagen werden sie voll unter der auftretenden vertikalen Normalkraftbeanspruchung ausgelegt. In vielen Fällen sind Stahl- oder Verbundstützen jedoch Bestandteile übergeordneter Tragsysteme, z. B. bei Rahmen oder Fachwerkträgern. Hier erfahren sie nicht nur Normalkräfte aus dem vertikalen Lastabtrag, sondern als Druck- oder Zuggurt eines Fachwerkträgers zusätzliche Normalkräfte oder als Rahmenstiel auch noch Biegemomente. Der Einsatz solcher Systeme soll am Beispiel ausgewählter Hochhaustragsysteme deutlich gemacht werden. detail.de/atlas-stahl RAHMEN UND FACHWERKE Im One Times Square Building von, einem Meilenstein des Stahlbaus in der Hochhausarchitektur, kamen gleich drei verschiedene aussteifende Stahlrahmen und -verbände zum Einsatz: Ein außen liegender Stockwerkrahmen, Fachwerkverbände mit exzentrisch angeschlossenen Diagonalen in den Aufzugskernwänden sowie zentrische Fachwerke zwischen den Aufzügen (Abb. B 1.49 und B 1.50). Auch wenn sich die Ausführungsart der Details für diese drei Tragsysteme im Wandel der Zeit durch Optimierungen verändert hat insbesondere was die Stützen-Riegel-Anschlüsse anbelangt, so zeigen sie doch sehr anschaulich, wie ein auf die Abtragung von Tornado-Windlasten ausgelegtes Aussteifungssystem an die funktionalen und architektonischen Bedürfnisse angepasst werden konnte. Um die Fensterflächen der Außenfassade nicht mit Tragwerkskomponenten zu durchdringen, bildet der biegesteife Rahmen ein horizontal aussteifendes Element, dessen Knoten durch Aufweitung der Riegelquerschnitte verstärkt wurden. In den Aufzugswänden mussten große T üröffnungen freigehalten werden, sodass K-Verbände zum Einsatz kamen. In den geschlossenen Wänden zwischen den Aufzügen störten diagonale Tragelemente dagegen nicht, hier entschieden sich die Planer für Auskreuzungen. Dass solche Tragsysteme nicht nur effizient, sondern auch in der Lage sind, die horizontale Aussteifung sehr hoher Gebäude sicherzustellen, zeigen aktuelle Beispiele. So verfügt das neue New York Times Building über außen liegende Aussteifungsverbände, die die Gebäudebewegungen bei extremen Windereignissen beschränken und somit den Nutzerkomfort gewährleisten. Die A uskreuzungen aus jeweils doppelten Zugstäben erscheinen äußerst filigran und unterstützen nicht nur die Architektursprache, sondern ermöglichten auch einen geringen Materialverbrauch (Abb. B 1.52).

5 ÜBERDACHUNG AUSFAHRT KUNDENCENTER AUTOSTADT WOLFSBURG Tobias Hein Typische Querschnitte Randträger FEB KW Bereich C Achse Randträger (Spline) Bereich B Randträger Steife t= mm Bereich A Randträger Steife t= mm NTAG ENSTAG TTWOCH Ingenieur schlaich bergermann partner Architekt GRAFT Gesellschaft von Architekten Bauherr Autostadt GmbH, Wolfsburg Landschaftsarchitekt WES LandschaftsArchitektur Abbildung schlaich bergermann und partner Link goo.gl/1lnaul NNERSTAG Randträger Steife t= mm EITAG KATEGORIE HOCHBAU MSTAG NNTAG

6 JAHRESÜBERSICHT * nicht in allen Bundesländern january janvier february février MÄRZ march mars JUNI APRIL april avril MAI may mai JUNI june juin NEUJAHR KW OSTERNNTAG MAIFEIERTAG OSTERNTAG KW KW KW KW HEILIGE DREI KÖNIGE* KW KW WEISSER NNTAG KW CHRISTI HIMMELFAHRT, VATERTAG KW ROSENNTAG KW KW FASTNACHT MUTTERTAG ASCHERTTWOCH, VALENTINSTAG KW KW KW KW KW KW ÜHLINGNFANG PFINGSTNNTAG PFINGSTNTAG KW MMERANFANG KW KW MMERZEIT ANFANG, PALMNNTAG KW KW KW GEDENKTAG OPFER D. NATIONALZ. SIEBENSCHLÄFER KW KW GRÜNNNERSTAG KAREITAG WALPURGISNACHT KW ONLEICHNAM*