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Wasserwerk Hammer, Bärenthal; Zweckverband Wasserversorgung Hohenberggruppe

Baujahr: 2012 Architekt: brixner architekten BDA; Robert Brixner Ort: Bärenthal bei Tuttlingen
Wasserwerk Hammer als Beispiel eines Integralstahlbaus Aufgabenstellung Im Bärenthal wurden neuerdings mehrere in der Gegend historisch zerstreute Werkstattgebäudequader unter ein "Chalet-Pult-Dach" gebracht. Eine kompakte Unterbringung von mehreren Quaderelementen unter ein Dach ist in der Regel mit einer mehrgeschossigen Ausführung verbunden. Mehrgeschossige Bauten mit Achsmaßen von ca. 6.0 m können nach dem Regalprinzip aufgebaut werden. Die Stützen laufen durch und die Fertigteildecken werden in diese Stützen eingehängt. Die Aufgabenstellung bestand darin, die sowieso erforderlichen Fassadenstützenprofile als Primärstruktur abzuleiten. Ein kompakter Integralstahlbau versprach die der Umgebung angemessene Transparenz bei relativ kurzen Bauzeiten. Lösung Beim gelenkigen Einhängen der Decken in die durchlaufenden Stützen entstehen ungewollt Exzentrizitäten bei der Vertikalkrafteinleitung in die Stützen. Im vorliegenden Bauwerk werden die Fertigteildecken erfindungsgemäß mit den Durchlaufenden biegesteif verbunden. Wobei das Verhältnis der Biegesteifigkeiten der Fertigteilelemente und der Stahlstützen aus Walzprofilen gezielt gesteuert wird. Die gezielte Steuerung des Steifigkeitsverhältnisses Decke-Stiel ER*IR/ES*IS erfolgt über zwei Variablen: Stützenrasterung und Querschnittssteifigkeit. Bei einer Deckenspannweite von 6 m und einer Geschoßhöhe von 3 m hat sich eine optimale Stützenrasterung von e = 650 mm bei einem Walzprofilquerschnitt von T70 S235 ergeben. Als Nebenprodukt des Optimierungsprozesses wurde festgestellt, dass der Koeffizient der konstruktiven Querschnittsform eines T70-Profils niedriger als der des T80-Profils ist. Dennoch lag der zu erwartende Stahlverbrauch bei Verwendung des weniger effektiven T70-Querschnitts niedriger. Integralstahlbaustrukturen sind effektiv, wenn sie die aussteifende Funktion in Vertikalebene nicht übernehmen müssen. Diese Aufgabe haben die aus architektonischen Gründen notwendigen Wandscheiben übernommen. Die Kräfte aus dem Integralstahlbau werden durch die Horizontalscheiben zu den Vertikalscheiben transportiert bzw. weitergeleitet. Um dies zu gewährleisten, wurden die Fugen der lose verlegten Spannbetonscheiben entsprechend bewehrt und ausgegossen. Die Horizontal-Scheiben-Fugenbewehrung wurde gleichzeitig zur biegesteifen Koppelung der Deckenplatten mit den durchgehenden mehrgeschossigen Stahlstützen benutzt. Die Positionierung der Koppelung in der Fuge ist so zu wählen, dass nicht nur das aus der Auflagerungs-Exzentrizität der Platten resultierende Moment kurzgeschlossen wird, sondern auch die vorzeichenwechselnden Momente in der Vertikalebene aus der Windlastbeanspruchung des Integralstahlbaus aufgenommen werden können. Die Montage der Stahltragstruktur bei diesem Projekt erfolgte unter Verwendung von vormontierten Ausfachungen mit Hilfe eines Krans. Bei weiteren Projekten wurden die Stützen und Träger als Einzelteile von Hand positioniert und mit dem Auflagerprofil verschraubt. Die Montagereihenfolge war die Folgende: Zunächst wurden die Spannbetonplatten auf übliche Holzträger, welche durch ebenso übliche Behelfe gestützt waren, verlegt. Das nominale Plattenbreite-Achsmaß betrug die üblichen 1200 mm. Danach wurden die Stahlausfachungen an die Plattenränder angelehnt bzw. unter die Plattenränder untergeschoben. Im nächsten Schritt wurden die Platten auf die Stahlauflagerwinkel, welche mit EPDM-Streifen versehen wurden, abgelassen. Das Plattengewicht in dieser Montagephase wird noch immer durch den Montagebehelf aufgenommen. Erst nach dem Eindrehen der Zugbänder, Verfüllen mit Mörtel und Aushärten der Fugen wurde der Behelf abgelassen. Ab diesem Zeitpunkt übernimmt die Stahlstruktur die Aufnahme der Vertikalbelastung. Zusammenfassung Dieses Verfahren erlaubt bei dreigeschossigen Bauten mit Spannweiten bis 6 m und Geschosshöhen bis 3.5 m eine Stahlverbrauchreduktion auf ca. 8 kg/m² der Grundrissfläche. Die bei diesem Integralstahlbau erzielte optimale Verteilung der optischen Masse im Raum wurde durch die gewählte Glasscheibenbefestigung weiter betont. Die daraus resultierende Erkundungsfrage der Erstbaubesucher nach der fehlenden Primärstruktur bestätigte die Planer in der Richtigkeit der Strukturproportionen. Architekt Dipl.-Ing. Robert Brixner, brixner architekten BDA, Stuttgart Ingenieur Dr.-Ing. Viktor Wilhelm, w+p, Stuttgart

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