Haltestelle Hammerstein der Wuppertaler...

Haltestelle Hammerstein der Wuppertaler Schwebebahn

TK 2 Aussteifung Prof. Dr.-Ing. Michael Maas

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Gabellagerung des

Fachwerkes

Schienenaufhängung


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Aussteifung von Hochhäusern


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Anforderungen:

Lastenbündelung:Vom Ort des flächigen Auftretens bis zum Ort des vertikalen Lastabtrags

Vertikaler Lastabtrag

Ableitung horizontaler Lasten

Ziel: Überführung aller Anforder-ungen in ein System.

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Kritische Belastungen / mögliche Deformationen

Die für den Entwurf eines eher senkrecht orientierten Tragsystems entscheidendenBelastungen ergeben sich aus der Überlagerung von Eigengewicht, Nutzlasten und Wind. Sie bilden zusammen eine schräge Kraftresultierende, die umso schwieriger in die FundamenteAbzuleiten ist, je flacher sie wird.

kleines H / großes V = steile resultierende Kraft

größeres H / kleineres V = flachere resultierende Kraft

großes H / kleines V = flache resultierende Kraft

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Kritische Belastungen / mögliche Deformationen

ÜberwiegendDruckkräfte

Kippmomente Biegemomente Scherkräfte / Querkräfte

Erforderlicher Gebäudewiderstand bei horizontalem Lastangriff (Wind)

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Der Staudruck des Windes je Flächeneinheit wächst mit der Gebäudehöhe. Seine Wirkung auf das Tragwerk wird mit zunehmender Höhe zunehmend maßgebend.

Die Windlast belastet das Tragwerk, wie die vertikale Streckenlast einen Kragträger belastet.

Biegefestigkeit Kippsicherheit Scherfestigkeit

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Verformungen homogener Hochwerke unter horizontaler Belastung

Horizontalkräfte durch Wind oder Erdbeben bewirken unterschiedliche komplexeBewegungen und Verformungen in hohen Bauwerken. Die Stabilisierung des Baukörpers gegen diese Verformungen ist eine der Hauptaufgaben des Entwurfes hoher Gebäude und kann die Bauform maßgeblich bestimmen.

Biegen Schieben Kippen Scheren Knicken Brechen Verdrehenen Schwingen

Verformung und Aussteifung in rechteckigen Gitter-Hochwerken unter horizontaler Belastung

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Fußeinspannung mit Gelenkträgern

Steifes Rahmengitter

Rahmengitter mitMittelgeschoss-aussteifung

VertikalausgesteifterMehrgeschoss-rahmen

Rahmengitter mitDachgeschoss-aussteifung

Rahmengitter mitEinzelgeschoss-aussteifung

Erhöhung der Aussteifungsqualität

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Einfluss von Aussteifungsgeschossen in verschiedenen Höhenlagenauf die relative Steifigkeit von Hochwerken

Beispiel: 50-geschossiges Hochhaus mit Einzelfeld-Fachwerkaussteifung(nach Büttner / Hampe: Bauwerk Tragwerk Tragstruktur)

Bei einem 50-geschossigem Hochwerk liegt die maximale Wirksamkeit des Aussteifungsgeschosses (= min. Auslenkung des obersten Geschosses) im Bereich des 30. Obergeschosses (ca. 3/5 der Gesamthöhe).

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Beispiel: 50-geschossiges Hochhaus mit Einzelfeld-Fachwerkaussteifung(nach Büttner / Hampe: Bauwerk Tragwerk Tragstruktur)

Durch Anordnung eines zusätzlichen Aussteifungsgeschosses (8. Geschoss) wird die Steifigkeit des Hechwerkes deutlich erhöht. Die max. Wirksamkeit der oberen Aussteifung liegt wieder bei ca. 3/5 der Höhe.

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Hong Kong and Shanghai bankArchitek: Norman Foster

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Wirkweise typischer Vertikal-Aussteifungssysteme:

Rahmen-System:

Das Rahmen-System der Horizontallastaussteifung beruht auf der Biegesteifigkeit der Rahmenteile (Riegel und Stiele) sowie auf deren biegesteifen Verbindungen. Bei Verformung infolge seitlicher Belastung entstehen in den Rahmenriegeln und –stielen Querkräfte. Hierdurch werden in den Knotenpunkten infolge deren Kraftschlüssigkeit Drehmomente erzeugt. Diese wirken der Verformung entgegen.

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Kopfriegelsystem:

Jede Verformung infolge horizontaler Belastung bewirkt eine Beanspruchung der Außenstützen über den Kopfriegel. Die entstehenden Druck und Zugkräfte entwickeln ein Gegenmoment, das die Auslenkung und die Biegebeanspruchung erheblich herabsetzt.

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Röhrensystem:

Die schubsteife Ausbildung der Außenwände sowie deren kraftschlüssige Verbindung untereinander bilden das Prinzip eingespannten Röhren.Besondere Wirksamkeit aufgrund:1. Einbeziehung aller Außenwandelemente (Stützen, Verbände, Riegel usw.) in die Widerstandsmechanik.2. Optimale Spreizung der Wirkungsebenen des Widerstandes.

Hochhaus-tube in Barcelona

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Das Röhrenprinzip der Vertikalaussteifung

Hochhaus-tube

- Ausbildung jeder Außenwand als schubsteifer, druck- und zugfester Vertikalkragträger.- Kraftschlüssiger Verbund aller Außenwände zu einem einzigen vertikalen

Kastenträger bzw. einer Kragröhre.

Vergleich Kragträger

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Typische Röhren-Tragwerke

1 Rahmen-Röhre

2 Scheiben-Röhre

3 Fachwerk-Röhre


Stabilisierungsmechanik der Rahmen+Fachwerk-Kombination

Im Rahmen-Tragwerk entstehen besonders horizontale Schubverformungen mit maximalen Verschiebungen unten.Im Fachwerk-Tragwerk entstehen hauptsächlich Biegeverformungen mit maximalen Verschiebungen oben.Durch die Kombination behindern sich die entgegengesetzten Verformungen gegenseitig. Die Gesamtauslenkung wird erheblich reduziert.

Rahmen+Fachwerk-System

klassisch optimiertRahmen-tragwerk

Fachwerk Burj Khalifa Dubai

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Stabilisierung durch Rückhaltemechanismus: Spannstützen-System

Vorgespannte Seile behindern

seitliches Ausweichen.

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Turm KillesbergJörg Schlaich


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Hauptmechaniken zur Vertikalaussteifung von Tragwerken

0. Gelenkige Verbindung zwischen Stützen und Decken:Fehlender Widerstand gegen Horizontalkräfte – nicht ausführbar!

1. Durchlaufende Rahmen2. Fachwerkverband3. Massive Ausfachung4. Durchlaufscheibe außen


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Standardformen für vertikale Aussteifungssysteme

Außenliegende Scherwände

Innenliegende Scherwände

(Zentral)-Kern Röhre/Tube

Standardkonzepte von Hochhäusern in Stahl


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1. Aufgesetzte Rahmen (gelenkige Fußpunkte) / teilsteifes Rahmenraster2. Rahmenkern mit Pendelstützen3. Durchlaufrahmen / Vollsteifes Rahmenraster4. Fachwerk oder Scheibenkern mit Ständerraster 5. Durchlauf Rahmenraster mit Aussteifungsgeschossen6. Fachwerk- oder Scheibenkern mit Rahmenraster und

Aussteifungsgeschossen7. Verdichteter Rahmenmantel mit Ständerraster8. Verdichteter Rahmenmantel mit Rahmenraster9. Fachwerkmantel mit Ständerraster10. Fachwerkmantel mit Fachwerkkern

oder Scheibenkern und mit Ständerraster

Abbildungsverzeichnis:[1] Leicher: Tragwerkslehre in Beispielen und Zeichnungen, Werner Verlag[2] Schmitt, Heene: Hochbaukonstruktion, Braunschweig: Vieweg, 1993[3] Heller: Padia 1, Ernst und Sohn[4] Krauss, Führer, Jürges: Tabellen zur Tragwerklehre, 10. Auflage, Rudolf Müller[5] Stadtbahnhof Ruhr-Universität Bochum – Jürgen Reichhardt, Stahl und Form, 1997 Stahl-Informations-Zentrum, Düsseldorf[6] Wörzberger: Tragwerklehre, Begleitmaterial zur Vorlesung, Münster, 1994[7] Ackermann: Industriebau, Deutsche Verlags Anstalt GmbH, Stuttgart, 1984[8] www.oberndorfer.at, 2009[9] www.infoholz.de, Holzabsatzfonds, 2009[10] www.heinze.de, 2009[11] www2.tu-berlin.de/fb2/medho/fadibau/projekte, 2009[12] Holzabsatzfonds: Vorträge AK Meisterschulen 2007[13] Kuff: Tragwerke als Elemente der Gebäude- und Innenraumgestaltung, Verlag W. Kohlhammer, 2001[14] Karl Schwalbenhofer: Universität Wuppertal, FB Architektur, Lehrstuhl für Tragwerklehre und Baukonstruktionen[15] Falk, Andreas, FH Lippe-Höxter, Technische Mechanik 1[16] BAULINKS.de-BauNachrichten - Planen, Bauen, Nutzen und Bewirtschaften von Immobilien [17] Reichhardt, Industrie- und Gewerbebau in Holz, Informationsdienst Holz, Reihe 1,Teil 3, Folge 11,2008[18] www.arch.uni-wuppertal.de/Forschungs_und_Lehrbereich/Tragwerklehre_und_Baukonstruktion/[19] www.modelcar.de/picall/modellautobilder/auto_union_speichenrad.jpg[20] www.geo-data.at/rammkernsondierung2.jpg[21] www.ubv-vogtland.de/images/rammkernsondierung.jpg[22] www.bau.htw-dresden.de/geotechnik/1LE/gt_ig_vrl_5.pdf[23] François Colling, Holzabsatzfonds: Vorträge Holzbau 2007: 03 Grundlagen der Bemessung [24] www.math.uni-hamburg.de/spag/ign/bild/g-10dm.jpg[25] Wolfgang Rug , Holzabsatzfonds: Vorträge Holzbau 2007: 02 Vom alten zum neuen Sicherheits- und Bemessungskonzept [26] www.zitzmann.de/de/bilder/betonwerk/beton.jpg [27] uploader.wuerzburg.de/.../mauerwerk/mauer1.jpg[28] Wörzberger,Ralf; Maas, Michael – Vorweis – Software zur Bauteilvorbemessung – FH Düsseldorf 2001[29] www.igh-bauplanung.de/.../ref_06_1.jpg[30] www.muenster.de/stadt/denkmalpflege/pics/26_5...[31] www.zimmerin.de/.../goepel/img/goepel1.gif[32] www.bernd-nebel.de/bruecken/6_technik/eisen/bilder/eisen_6.jpg[32] de.academic.ru/.../dewiki/70/Fof_schema_.jpeg[33]www.rg-schwaz.tsn.at/.../Eifelturm.jpg[34]http://www.arch.columbia.edu/DDL/projects/amiens/section1.gif [35]http://adlhoch.org/bilder/finnland/Schornstein.jpg [36]http://www.ing-peuser.de/fotos/ref_stahlbau_04_gross.jpg[37]http://bauwiki.tugraz.at/pub/Baulexikon/HolzBrueckeB/vihantasalmi.jpg


Abbildungsverzeichnis:[38] bernd-nebel.de/.../bilder/mackinac_7.jpg[39] Inge Kanakaris-Wirtl ([email protected]) ( http://www.kanakari-photos.com )[40] www.biholz.ch/referenzen/images/22a.jpg [41] www.ibkrentel.de/bilder/projekte/d113k.jpg[42] www.b-gm.net/referenzen.htm[43] www.karl-gotsch.de/Bilder/Mitteltal_Steg1.JPG[44] www.karl-gotsch.de/Bilder/Geisingen_AB.JPG [45] www.schnabel-fertigdecken.de/Bilder/PLABA1-06.jpg [46] http://www.bauen-fuer-emotionen.de/fileadmin/content/news/080214_fertigteilstuetzen.jpg [48] http://forum.bauforum24.biz/forum/uploads/post-1166-1242210278_thumb.jpg[49] http://de.academic.ru/pictures/dewiki/66/Betonschaden.jpg[50] Krauss, Führer, Neukäter: Grundlagen der Tragwerklehre 1, 9. Auflage, Rudolf Müller[51] Europoles GmbH & Co. KG[62] www.beton.org/sixcms[63]www.wir-rheinlaender.lvr.de/.../nissenh2.jpg [64] http://www.rib-software.com/uploads/pics/wochner_1.jpg[65] http://de.structurae.de Brücke Nr. 319b über den Rhein-Herne-Kanal in Oberhausen.[66] www.ducret-orges.ch/Illustrations/gandin.jpg[67] LernOrtGedenkOrt Dokumentations- und Begegnungshaus, 2005, Wandel-Hoefer-Lorch & Hirsch [68] http://www.bonn.de/imperia/md/images/rat-verwaltbuergerdienste/pressefotos/kultur_museen/bundeskunsthalle.jpeg[69] www.kfv-goe.de/einsatz/2007/10/bus_12.JPG [70] http://www.baulinks.com/webplugin/2006/i/0791-roma.gif [71] http://solarstrom-bayern.com/Schneelasten%20BRD.jpg [72] www.keinesorgen.at/uploads/pics/Schnee.jpg[73] www.wohnbeton.at [74] Tichelmann, Karsten, Vorlesung en TWL 2006[75] www.simplyairlines.com/images/cityguides/edinburgh/9_top_ten.jpg [76] Stephen Gregory / The Epoch Times 08.07.2009[77] http://bauwiki.tugraz.at/pub/Baulexikon/StaTik/Rollenlager-Klein.jpg [78] panoramio.com [79] Das Olympiastadion in München: muenchen-reisefuehrer.de[80] Unterspannte Träger ing-peuser.de[81] bauwiki.tugraz.at/.../ vihantasalmi.jpg [82] www.wulf-partner.de/ cf/Parkhaus2.jpg [83] www.th-cad.de/ images/rug5.jpg[84] www.schweizerholzbau.ch/ uploads/pics/p-Brienz...[85] Uni-Wuppertat; Prof.-Dr.-Ing. Karl Schwalbenhofer[86] engl-pietzsch-architekten.de[87] Engel, Heino, Tragsysteme – Structure Sytems, 3. Auflage 2007, Verlag Hatje Cantz[88] www.travel-images.com/pht/hong-kong239.jpg


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