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