Thesenpapier 2 STRUKTUR STRUKTUR + MATERIALARCHITEKTUR + STRUKTUR FABIO DELLA GIACOMAFS_2014 I SEITE 1

EINLEITUNG

Im Bereich der Struktur habe ich versucht meinen Entwurf in die These einfliessen zu lassen. Mein Dach gem. Abbildung rechts ist statisch und in der Struktur in sich (noch) nicht gelöst. Rippendecken oder eine steile Flachdecke würden am wahrscheinlichsten in Frage kommen? Um eine passende Struktur zu finden, möchte ich zuerst nach diesen beiden Konstruktionsmethoden recherchieren. In meinem Referenzobjekt von Valerio Olgiati wurde ein Flächentragwerk verwendet. Um ein Biegen der Decke zu verhindern, wurde ein Unterzug mit Abstützung eingebaut. Ich habe im grössten Dreieck eine Spannweite von 24 Metern, habe also angenommen, dass in der Mitte eine Stütze oder Wandscheibe eingeplant werden muss - also max. 12 Meter. Auf jedenfall sollte die Decke möglichst leicht sein. Ich denke, dass beide Systeme in meinem Entwurf funktionieren könnten. Vielleicht ist aber eine Variante ökonomischer als die andre bei der erwähnten Spanneinweite.

These

Die Rippendecke ist bei einer Spannweite mit 12 Metern ökonomischer als das Flächentragwerk (Plattendecke)

Platten-VS. Rippendecke

Plattendecke (Flächentragwerk)

PlattenbalkendeckeRippendecke

TragwirkungEbenes Flächentragwerk

Platte

TragwirkungStabförmiges Tragwerk mit

Kraftschlüssiger Verbindung von Platte und Balken

Einachsig gespannt

h/l = 1/30

Zweiachsig gespannt

h/l = 1/35

Gesamthöhe (h) l/20 bi l/30

Rippenabstand s ≤2xh

wirtschaftliche Spannweite

Rippendecke 7 bis 12m

vorfabriziert bis 18m

wirtschaftliche Spannweite

bis 8m

Inspiration/Referenzobjekt Valerio OlgiatiHörsaal in Landquart

Entwurf Fabio Della Giacoma

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«Leichtes» FlÄchentragwerk mit Beispiel COBIAX - Decke

Die cobiax Hohlkörper reduzieren das Eigengewicht der Flachdecke von bis zu 30% verglichen gegenüber einer konventionellen Massivdecke von gleicher Tragkraft. Zwischen unterer und oberer Bewehrung verdrängen Bewehrungskörbe mit Kunststoffhohlkörpern aus rezykliertem Kunststoff den Beton dort, wo er die geringste Wirkung erbringt. Die so erzielte Gewichtseinsparung bei gleicher Deckenstärke, wirkt sich positiv auf die ganze Tragwerksstruktur aus und macht, bezogen auf das Gesamtgebäude, Gewichts- bzw. Materialeinsparungen möglich. Infolge des kleineren Materialverbrauch ist die Methode kostenneutral und oftmals sogar gunstiger als die konventionelle Flachdecke. Die «Ballone» werden zu 100 Prozent aus recyceltem Kunststoff hergestellt. Dadurch besitzen sie eine gute Ökobilanz. Zudem helfen die Module durch Einsparung der energieintensiven Baustoffe Beton und Stahl, den Ausstoss von CO2 zu verringern und leistet somit etwas für die Umwelt. Im Bereich von Stützen und statisch «heiklen» Situationen dürfen keine Cobiax- Körper eingebaut werden (siehe Foto oben). Der Druck an diesen Stellen ist für das System zu hoch.

Leicht

Bis 30% leichtere Decken

Planungsfreiheit

Grosse Spannweiten ohne Unterzüge

Spannweiten bis mehr als 18m

Flache Untersicht

Großzügige Flächen

Bis 40% weniger Stützen

Erdbebensicherheit

Reduktion der Masse

Ressourceneffizienz

Materialeinsparungen

Reduktion der CO2 Emissione

Gebautes BeispielPérez Art Museum Miami

Herzog & de Meuron

Cobiax - Slim für 20 bis 28cm dicke

Cobiax - Eco für 30 bis 60cm dicke

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Rippendecken - Beispiel Vorfabrizierte Elemente

Referenzobjekt

Projektarbeit Wildtierüberführung mdg / 28.10.12

Ein spektakulärer Anblick bot sich jenen Autofahrern, die am Wochenende auf der A 7 Richtung Süden unterwegs waren: Jenseits der Mittelleitplanke begann bei Nietheim die Montage gewaltiger Betonelemente für eine über die Autobahn führende Grünbrücke. Am kommenden Freitag werden ab 22 Uhr die Seiten getauscht, um dem 78 Meter langen Brückenbauwerk seine andere Hälfte verpassen zu können. Obwohl die A 7 schon seit einem knappen Vierteljahrhundert an Heidenheim vorbeiführt, hat sich das Wild offenbar noch nicht an die Fernstraße gewöhnt. Rudolf Miller wie auch Gerhard Weiß, der Leiter des Baureferats Ost mit Sitz in Heidenheim, sind der Überzeugung, dass sich der Wildwechsel spätestens vier Wochen nach Inbetriebnahme der Grünbrücke neu geordnet haben und den ausgetretenen Pfaden der Vergangenheit folgen wird. Anschließend dürften die Wildunfälle vollends gegen null gehen. http://www.youtube.com/watch?v=j_qKhqtV4Ps

Referenzobjekt

Projektarbeit Wildtierüberführung mdg / 28.10.12

Ein spektakulärer Anblick bot sich jenen Autofahrern, die am Wochenende auf der A 7 Richtung Süden unterwegs waren: Jenseits der Mittelleitplanke begann bei Nietheim die Montage gewaltiger Betonelemente für eine über die Autobahn führende Grünbrücke. Am kommenden Freitag werden ab 22 Uhr die Seiten getauscht, um dem 78 Meter langen Brückenbauwerk seine andere Hälfte verpassen zu können. Obwohl die A 7 schon seit einem knappen Vierteljahrhundert an Heidenheim vorbeiführt, hat sich das Wild offenbar noch nicht an die Fernstraße gewöhnt. Rudolf Miller wie auch Gerhard Weiß, der Leiter des Baureferats Ost mit Sitz in Heidenheim, sind der Überzeugung, dass sich der Wildwechsel spätestens vier Wochen nach Inbetriebnahme der Grünbrücke neu geordnet haben und den ausgetretenen Pfaden der Vergangenheit folgen wird. Anschließend dürften die Wildunfälle vollends gegen null gehen. http://www.youtube.com/watch?v=j_qKhqtV4Ps

Referenzobjekt

Projektarbeit Wildtierüberführung mdg / 28.10.12

Ein spektakulärer Anblick bot sich jenen Autofahrern, die am Wochenende auf der A 7 Richtung Süden unterwegs waren: Jenseits der Mittelleitplanke begann bei Nietheim die Montage gewaltiger Betonelemente für eine über die Autobahn führende Grünbrücke. Am kommenden Freitag werden ab 22 Uhr die Seiten getauscht, um dem 78 Meter langen Brückenbauwerk seine andere Hälfte verpassen zu können. Obwohl die A 7 schon seit einem knappen Vierteljahrhundert an Heidenheim vorbeiführt, hat sich das Wild offenbar noch nicht an die Fernstraße gewöhnt. Rudolf Miller wie auch Gerhard Weiß, der Leiter des Baureferats Ost mit Sitz in Heidenheim, sind der Überzeugung, dass sich der Wildwechsel spätestens vier Wochen nach Inbetriebnahme der Grünbrücke neu geordnet haben und den ausgetretenen Pfaden der Vergangenheit folgen wird. Anschließend dürften die Wildunfälle vollends gegen null gehen. http://www.youtube.com/watch?v=j_qKhqtV4Ps

Vorfabrizierte Rippen für eine Wildtierüberführung

Mit dem Ortbeton werden die Elemente zusammen verbunden

Ebenfalls um Deckengewicht zu sparen wurden die Rippendecken entwickelt. Im Bereich der Zugzone kann der Beton weggelassen werden. Es gibt sie in der Ortbetonvarianten und in der Element-bauweise. In der Ortbetonvariante sind vorfabrizierte Schalungen fast unumgänglich (Siehe Schalungsfotos rechts). Die Rippen werden bewehrt und später ausbetoniert. Da die Rippendecken meistens sowieso in Verbindung mit Elementen konstruiert sind, könnte meiner Meinung nach die Rippen vollständig von Beginn vorfabriziert werden. Bei der Elementbauweise können bis zu 20m mit einem Gewicht von max. 30 Tonnen vorfabriziert werden. Sind die Elemente auf der Baustelle werden die vorarmierten Rippendeckenelemente mit einem Überbeton zusammen fest Verbunden.

Wirkung der Rippendecke im Entwurf

Schalungselemente für Rippendecken in Ortbeton

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Fazit zur These

Die Rippendecke ist bei einer Spannweite mit 12 Metern ökonomischer als das Flächentragwerk (Plattendecke)

Die These kann in erster Linie so bestätigt werden. Das Gespräch mit eines Bauingenieuren hat ergeben, dass beide Varianten die Spannweite aufnehmen können - es stellt sich einfach die Frage welcher Aufwand nötig ist um die statischen Ansprüche zu erreichen. Eine Plattendecke wäre mit dieser Spannweite möglich, bräuchte aber einiges mehr an Bewehrung und deutlich mehr Beton. Dies wird sich auch in ökonomischer Sicht widerspiegeln. Vorallem die vorfabrizierte Rippendecken sind gemäss meiner Recherche eine Ausführungsvariante mit hohem Potential. Arbeitsabläufe auf dem Bau können so optimiert werden. Der Bauingenieur rät mir eine Stütze gem. untenstehenden Bild einzuplanen. Mein Dach ist in der Struktur gelöst, jedoch sind Detailübergänge Dach - Wand & Dach - Boden zu lösen.

Stand: 10.04.14