VDI-Wettbewerb Integrale Planung Energieffizientes Hochhaus. Konstruktionsarten
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- Clara Kranz
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1 VDI-Wettbewerb Integrale Planung Energieffizientes Hochhaus Konstruktionsarten Torsten Wilde-Schröter
2 1. Einleitung 2. Entwurfsgrundlagen 3. Laterales Tragwerk Anforderungen 4. Laterales Tragwerk Varianten 5. Horizontales Tragwerk - Geschossdecken 6. Gründung 7. Modulares Bauen 8. Projektbeispiele
3 > Definition Wikipedia emotional Als Wolkenkratzer bezeichnet man besonders hohe Hochhäuser, üblicherweise ab 100 Metern Höhe. Sie werden oft als Symbole für wirtschaftliche Macht und das Streben nach Wachstum angesehen, für ihre Erbauer und Besitzer können sie repräsentative Zwecke erfüllen. Der englische Name skyscraper stammt ursprünglich aus der Marine und bezeichnete den höchsten Mast auf Segelschiffen. in erster Linie zeichnet sich ein Gebäude dadurch aus, dass es von Menschen zum Wohnen und Arbeiten genutzt wird. Wolkenkratzer sind in der Regel bauliche Solitäre mit turmartigen Charakter und hoher städtebaulicher Eigenständigkeit. Diese Merkmale und die große Höhe machen sie zu einer Sonderform des Hochhauses eine Bezeichnung, die allgemein für alle Gebäude mit einer Höhe von mehr als 40 Metern oder mehr als 12 Stockwerken gilt. Hochhausrichtlinie technisch Hochhäuser sind Gebäude, bei denen der Fußboden mindestens eines Aufenthaltsraumes mehr als 22 Meter über der festgelegten Geländeoberfläche liegt. Die Begründung dieser Definition fußt auf der grundsätzlichen Forderung nach zwei voneinander unabhängigen Rettungswege für jeden Aufenthaltsraum und dem Grundsatz, dass der zweite Rettungsweg über die Rettungsgeräte der Feuerwehr führen darf. Das größte in Deutschland genormte Rettungsgerät ist eine Drehleiter mit einer Nennrettungshöhe von 23 Meter (zur Höhenlage des Fußbodens muss noch die Brüstungshöhe addiert werden um auf die erforderliche Rettungshöhe zu kommen). Die Rettungsgeräte der Feuerwehren scheiden deshalb für den zweiten Rettungswege aus, weshalb besondere Maßnahmen nötig werden (zweiter baulicher Rettungsweg, Sicherheitstreppenraum u. ä.).
4 > Höhenentwicklung VDI-Wettbewerb Integrale Planung
5 > Höhenentwicklung VDI-Wettbewerb Integrale Planung
6 > Höhenentwicklung Gewicht: G = g * 1m * 1m * h Spannungen: s = N / A max. h für Beton (C40/50) h = 906 m (mit f cd = 22,67 N/mm 2 ) max. h für Stahl (S355) h = m (mit f yd = 327 N/mm²)
7 > Wieso bleiben Hochhäuser stehen? Versagensmechanismen. Biegemoment Kippen Verformungen
8 > Wieso bleiben Hochhäuser stehen? VDI-Wettbewerb Integrale Planung
9 1. Einleitung 2. Entwurfsgrundlagen 3. Laterales Tragwerk Anforderungen 4. Laterales Tragwerk Varianten 5. Horizontales Tragwerk - Geschossdecken 6. Gründung 7. Modulares Bauen 8. Projektbeispiele
10 > Aspekte des Tragwerksentwurfs Wirtschaftlichkeit Energieeffizienz Architektur Funktionalität Vertikales Tragwerk Laterales Tragwerk Gründung Haustechnik Fassade
11 > Wirtschaftlichkeit: Verhältnis Brutto/Netto
12 > Wirtschaftlichkeit: Verhältnis Brutto/Netto
13 > Entwurfskriterien: Grundkonzepte Wie hoch soll/muss/kann das Gebäude werden? Was sind die typischen lokalen Konstruktionsweisen? Was sind die typischen lokalen Materialien? Welche Materialien sind geeignet? Welches Tragwerkskonzept? Horizontales Tragwerk => Deckensystem Laterales Tragwerk => Stabilitätssystem Gründung
14 1. Einleitung 2. Entwurfsgrundlagen 3. Laterales Tragwerk Anforderungen 4. Laterales Tragwerk Varianten 5. Horizontales Tragwerk - Geschossdecken 6. Gründung 7. Modulares Bauen 8. Projektbeispiele
15 > Laterales Tragsystem: Aussteifung Anforderungen: Standsicherheit für Vertikallasten für Horizontallasten Gebrauchstauglichkeit Steifigkeit Komfort/Wohlbefinden
16 > Laterales Tragsystem: Anordnung Verformung: 100%
17 > Laterales Tragsystem: Anordnung Verformung: ~150%
18 > Laterales Tragsystem: Anordnung Verformung: 240%
19 > Laterales Tragsystem: Gebrauchstauglichkeit Verformungen Geschwindigkeit der Verformungsänderung Schwingungsanfälligkeit Desirable Range
20 > Laterales Tragsystem: Gebrauchstauglichkeit 30 T=4 s/ f=0.25 hz) 30 T=1 sec/ f=1.00 hz
21 1. Einleitung 2. Entwurfsgrundlagen 3. Laterales Tragwerk Anforderungen 4. Laterales Tragwerk Varianten 5. Horizontales Tragwerk - Geschossdecken 6. Gründung 7. Modulares Bauen 8. Projektbeispiele
22 > Stabilitätssysteme: Übersicht VDI-Wettbewerb Integrale Planung
23 > Stabilitätssysteme: Übersicht VDI-Wettbewerb Integrale Planung
24 > Aussteifungssystem: Dimensionierung Überschlagsregel: Die Breite und die Länge der aussteifenden Bauteile sollte in der Summe zwischen 1/10 und 1/8 der Höhe des auszusteifenden Bauwerks liegen.
25 1. Einleitung 2. Entwurfsgrundlagen 3. Laterales Tragwerk Anforderungen 4. Laterales Tragwerk Varianten 5. Horizontales Tragwerk - Geschossdecken 6. Gründung 7. Modulares Bauen 8. Projektbeispiele
26 > Horizontales Tragwerk: Geschossdecken Flachdecken Spannweiten bis 8,10m bei d~ 35cm, Reduktionen möglich bei Einsatz von Vorspannung (~20%) Geringe absolute Konstruktionshöhe Einfache, flexible Installationsführung Hohes Eigengewicht (Alternative -> Leichtbeton)
27 > Horizontales Tragwerk: Geschossdecken Unterzugsdecken Einachsig gespannt (bis ca. 9m), Taktverfahren Teilfertigteile möglich (Filigrandecken) Erschwerte Leitungsführung unter der Decke (Aussparungen in Balken erforderlich) Relativ hohes Eigengewicht
28 > Horizontales Tragwerk: Geschossdecken Rippendecken Spannweite 7-10m Schlechter Schallschutz Hohe Konstruktionshöhe Unregelmäßigen Grundrissen ungünstig Relativ geringes Eigengewicht
29 > Horizontales Tragwerk: Geschossdecken Verbunddecken Spannweiten bis ca. 15m (Trägerhöhe!) Bleche können leicht von Hand verlegt werden Geringe Konstruktionshöhe Installationsführung aufwendig wg. Rippen Geringes Eigengewicht
30 > Horizontales Tragwerk: Geschossdecken Slim-Floor Deckengleiche Stahlträger Spannbetonhohldielen als Deckenelemente Geringe Konstruktionshöhe Relativ geringes Gewicht Einfache, flexible Installationsführung
31 > Horizontales Tragwerk: Geschossdecken Slimline Geringe Konstruktionshöhe Relativ geringes Gewicht Installationsführung im Doppelboden Unterzüge oder Wände erforderlich Schallschutz (Beton ~70mm) slimline b.v. slimline b.v. slimline b.v.
32 1. Einleitung 2. Entwurfsgrundlagen 3. Laterales Tragwerk Anforderungen 4. Laterales Tragwerk Varianten 5. Horizontales Tragwerk - Geschossdecken 6. Gründung 7. Modulares Bauen 8. Projektbeispiele
33 > Gründung VDI-Wettbewerb Integrale Planung
34 Quelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften VDI-Wettbewerb Integrale Planung > Gründung Abhängig von den lokalen geologischen Bedingungen Windlasten / Horizontale Lasten Zugkräfte sind zu vermeiden Gründungsvarianten: Flachgründung Tiefgründungen Kombinationen
35 > Gründung Vermeidung von Zugkräften
36 > Gründung: Flachgründung VDI-Wettbewerb Integrale Planung
37 > Gründung: Tiefgründung Schwimmende Lagerung unverschieblich
38 1. Einleitung 2. Entwurfsgrundlagen 3. Laterales Tragwerk Anforderungen 4. Laterales Tragwerk Varianten 5. Horizontales Tragwerk - Geschossdecken 6. Gründung 7. Modulares Bauen 8. Projektbeispiele
39 > Modular: Beispiel Atlantik Yards Tower 2 Modulanordnung O-W Verband N-S Verband Transferstruktur
40 > Modular: Beispiel Atlantik Yards Tower 2
41 > Modular: Beispiel Atlantik Yards Tower 2
42 1. Einleitung 2. Entwurfsgrundlagen 3. Laterales Tragwerk Anforderungen 4. Laterales Tragwerk Varianten 5. Horizontales Tragwerk - Geschossdecken 6. Gründung 7. Modulares Bauen 8. Projektbeispiele
43 > Projektbeispiel: Stahlbeton LQC, Düsseldorf Höhe: ~62 m 19 oberirdische Geschosse 2 unterirdische Geschosse Stabilitätssystem: Stahlbetonkern + Wandscheiben Fertigstellung 2001 Architekt: Hadi Teherani
44 > Projektbeispiel: Stahlbeton VDI-Wettbewerb Integrale Planung
45 > Projektbeispiel: Stahlbeton Colorium, Düsseldorf Höhe: ~62 m 17 oberirdische Geschosse 2 unterirdische Geschosse Stabilitätssystem: Stahlbetonkern Fertigstellung 2001 Architekt: Alsop Architects, London
46 > Projektbeispiel: Stahlbeton/Verbund HSBC Canary Wharf Höhe: 213m 45 Geschosse Aussteifungssystem: Stahlbetonkern Fertigstellung 2002 Architekt: Foster & Partners
47 > Projektbeispiel: Stahlbeton/Verbund Kern annähernd zentrisch Errichtung mit Kletterschalung Größe nimmt ab mit Höhe
48 > Projektbeispiel: Stahlbeton Pandion Vista, Köln Höhe: 62 m 19 Geschosse Aussteifungssystem: Stb.-Kern Architekt: BRT, Hamburg
49 > Projektbeispiel: Stahlverbund Stadttor Düsseldorf Höhe: 80 m 20 Geschosse Stabilitätssystem: Rahmen + Kern Fertigstellung 1997 Gründung auf Rheinufertunnel Architekt: OPP, Düsseldorf
50 > Projektbeispiel: Stahl bzw. Stahlverbund CCTV, Peking Höhe: 260m 43 Geschosse Stabilitätssystem: Megarahmen Architekt: OMA, Rotterdam
51 > Material: Stahl bzw. Stahlverbund VDI-Wettbewerb Integrale Planung
52 > Material: Stahl bzw. Stahlverbund VDI-Wettbewerb Integrale Planung
53 > Material: Stahl bzw. Stahlverbund The Gurkin SwissRe - London Höhe: 180m 40 Geschosse Aussteifungssystem: Ausgekreuzte Röhre Fertigstellung: 2003 Architekt: Foster & Partners, London
54 > Material: Stahl bzw. Stahlverbund VDI-Wettbewerb Integrale Planung
55 > Material: Stahlbeton bzw. Verbund Torre de Cristal, Madrid Höhe: 249m 52 Geschosse Aussteifungssystem: Stahlbetonkern Fertigstellung: 2008 Architekt: Cesar Pelli
56 > Material: Stahlbeton bzw. Verbund Torre Caja Madrid Höhe: 249,5 m 45 Geschosse Aussteifungssystem: Stahlbetonkern Fertigstellung: 2008 Architekt: Norman Foster
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58 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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