Zusammenfassung Bachelorthesis

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1 Zusammenfassung Bachelorthesis Von Timo Albrecht für die Prüfung zum Bachelor of Engineering

2 1 1 Allgemeines und Baubeschreibung Die Firma LFK-Lenkflugkörpersysteme GmbH plant auf ihrem Gelände ein neues Hauptgebäude und vier Nebengebäude zu erstellen, welche über einen Verbindungssteg miteinander verbunden sind. In meiner Bachelorthesis, beschränke ich mich auf die Bemessung der Tragkonstuktion des Hauptgebäudes 206. Das viergeschossige Hauptgebäude wird in Stahlbetonskelettbauweise errichtet. Es besitzt einen quadratischen Grundriss und ist teilweise unterkellert. Das Gebäude erhält innen ein offenes Atriumdach mit ca. 24x24m. In der Ebene der Decke über dem 1. OG wird ein Teilweise geschlossenes Stahl-Shed-Dach angeordnet, welches die Atriumfläche frei überspannt. Zu Gründung des Gebäudes kommt eine Pfahlgründung mit Großbohrpfählen zum Einsatz. Da sich das Gebäude in der Erdbebenzone 0 befindet, spielen dynamische Belastungen für die Bemessung keine Rolle.

3 2 Deckenbemessung Die Stahlbetondecken wurden mit einer Stärke von 30 cm als unterzugslose Flachdecken realisiert. Die Stützweite beträgt in einer Richtung maximal 8,10m und quer dazu maximal 6,75m. Lediglich im großen Seminarraum im Erdgeschoss des Hauptgebäudes wurden größere stützenfreie Deckenfelder erforderlich. Diese wurden dadurch realisiert, dass die Decken in diesem Bereich über Zugglieder in das Geschoss darüber hochgehängt wurden. Dadurch bleiben die Deckenspannweiten gleich und der Seminarraum wurde dadurch Stützenfrei. Sämtliche Flachdecken des Gebäudes wurden mit dem FE-Programm 4h-Alfa bemessen, um für die spätere Bemessung der Stützen und Bohrpfähle, die Lasten auf die Bauteile zu transformieren. Jedoch habe ich mich bei meinen Bachelorthesis nur mit der Decke über 1. OG befasst, da diese von den Lastfällen am umfangreichsten war. Um bei der Bemessung der Flachdecken Singularitäten an Wandenden, einspringenden Wandecken und Stützen zu vermeiden, wurden diese als Dehn-und Senkfeder definiert. Die Belastungen der Decken wurden nach DIN bis 4 bestimmt. Um die maximalen Feldmoment welche für die Plattenbemessung maßgebend wurden zu erhalten, wurden die Flachdecken über eine schachbrettartige Anordnung der Lastfelder belastet. Durchstanznachweis Bei der Decke über 1.OG wurden sämtliche Wandecken und Stützen auf Durchstanzen untersucht. Die Durchstanzlasten auf Wandecken und Stützen wurden grafisch über die Lasteinzugsflächen bestimmt. Anschließenden wurden die Durchstanznachweise mit dem Bemessungsprogramm von Halfen durchgeführt. Genügte eine Erhöhung der Biegebewehrung nicht mehr, so wurden zusätzlich Halfen HDB-Dübelleisten eingesetzt.

4 3 Verbundstützen Um die hohen Lasten im EG aufzunehmen, wurden anstelle konventioneller Stahlbetonstützen zwei innen Stützen als Verbundstützen ausgeführt. Bei meiner Thesis habe ich nur die maßgebende Stütze als Pendelstütze bemessen die zweite wurde analog wie die erste ausgeführt. Da es sich bei den Verbundstützen um Innenstützen handelt, treten weder Kopf noch Fußmomente auf. Deshalb wurde die Stütze nur auf Druck bemessen. Maßgebend für die Stützen wurde die Bemessung im Brandfall, vorausgesetzt wurde eine Feuerwiderstandsklasse F-90A und einem Ausnutzungsfaktor a 6 =0,70. Da nicht alle Verbundstützen für den Brandschutz geregelt sind, wurde ein kreisförmiges Hohlprofil mit eingestellten Bewehrungsstäben gewählt. Die Bemessung und Konstruktion der Verbundstützen, wurden nach DIN durchgeführt Nachweise für Verbundstützen und druckbeanspruchte Bauteile Tragfähigkeit des Bauteils nach oder Nachweis gegen örtliches Beulen von Stahlteilen nach Element (973) Nachweis der Lasteinleitung nach Nachweis der Längsschubtragfähigkeit Da die Verbundstützen keine Querschnittsänderung und auch keine Endkopfplatten besitzen, konnte der Nachweis für die Lasteinleitung hiermit entfallen. Ebenfalls konnte der Nachweis für die Längsschubtragfähigkeit entfallen, da die Stützen weder von Querlasten noch durch Randmomente beansprucht werden. Stahlbetonstützen Bei meiner Thesis habe ich mich auf die Bemessung der maßgebenden Stützen im 1. OG beschränkt. Die Lasten die auf die Stützen wirken, wurden aus den darüber liegenden Ebenen mit dem FE-Programm 4H-Alfa auf die Stützen transformiert. Die Stützen wurden dann nach DIN und dem Heft 240 als Pendelstützen bemessen. Da es sich um Randund Eckstützen handelt, erhielten diese aus der Eispannwirkung der Platten Kopf-und Fußmomente. Die Randstütze wurden nach dem Modellstützenverfahren und die Eckstütze mit dem Programm Frilo bemessen.

5 4 Aussteifung W2.6 W5.1 W2.5 W2.4 MD W2.7 W5.5 W5.3 W5.4 W5.2 W1.4 W1.1 W1.3 W2.1 W2.3 W W1.2 W4.2 W3.1 W3.2 W3.3 W4.1 W4.3 Die Aussteifung des Gebäudes erfolgte über die drei Treppenhauskerne und über zusätzliche Wände, die als Stahlbetonkerne ausgebildet werden. Die Bemessung der Aussteifung wurde mit dem Windlastprogramm von Frilo berechnet. Da sämtliche Vertikallasten für die Aussteifung günstig wirken, wurden nur die ständigen Lasten auf die Kerne angesetzt. Zusätzlich wurden die Kernlasten, die aus dem FE-Programm 4H-Alfa entnommen wurden noch um 10 Prozent reduziert. Für die Horizontalbelastungen auf die Deckenebenen wurden Belastungen aus Wind und Imperfektionen angesetzt. Um nun die ungünstigsten Kernspannungen zu erzeugen, wurden sämtliche Lastfälle miteinander überlagert. Bohrpfähle Die Bohrpfähle wurden nach DIN-EN 1536 bemessen. Da der Horizontalkraftanteil kleiner ist als drei Prozent der Vertikalbelastung, wurde die Bemessung der Bohrpfähle im Lastfall2 und im Grenzzustand 1B durchgeführt. Die Pfähle wurden nach DIN 1045 Absatz bemessen und nachgewiesen. Jedoch war nach DIN 1536 eine konstruktiver Bewehrung über die gesamter Bohrpfahllänge zu bemessen. Bei höheren Lasten kommen Pfahlgruppen zum Einsatz. Bei Pfahlgruppen war darauf zu achten dass der Achsabstand von 3d zu den Pfahlachsen eingehalten wurde. Da die Einhaltung des Mindestachsabstandes aus Platzgründen nicht immer möglich war, musste die Tragfähigkeit abgemindert werden. Pfahlköpfe Die Pfahlköpfe wurden nach DIN bemessen. Hierbei habe ich mich bei meiner Thesis nur auf die Bemessung eines Pfahlkopfes für einen Einzelpfahl beschränkt. Bei dem Pfahlkopf wurde die Spaltzugbewehrung nach der Stabwerksmodelltheorie bemessen. Bei Pfahlgruppen wurde der Pfahlkopf wie ein Einzelfundament auf Biegung bemessen.