Tragwerksplanung in der Praxis – Erfolgreich umgesetzte Projekte
Die Tragwerksplanung ist für Standsicherheit und Tragfähigkeit zuständig. Mittlerweile hat ein Tragwerksplaner allerdings noch weitere Aufgaben. Entdecken Sie, wie moderne Tragwerksplanung nicht nur die Standsicherheit und Tragfähigkeit, sondern auch wirtschaftliche und ästhetische Aspekte integriert. Anhand von vier praxisbezogenen Beispielen zeigen wir, wie Tragwerksplaner Herausforderungen meistern und effiziente sowie ansprechende Bauwerke realisieren.
Einleitung
Ein Tragwerksplaner soll dafür sorgen, die Tragfähigkeit und Nutzung eines Gebäudes über dessen Lebenszeit zu garantieren. Die Standsicherheit ist die wichtigste Aufgabe eines Tragwerksplaners. Das mag man zunächst meinen.
Im 21. Jahrhundert haben sich die Aufgaben der Tragwerksplanung allerdings gewandelt. Mittlerweile sind wirtschaftliche und ästhetische Faktoren fast genauso wichtig wie Standsicherheit und Tragfähigkeit. Eine langfristige wirtschaftliche Nutzung eines Gebäudes und eventuelle Nutzungsänderungen sind heute Grundvoraussetzung. Dazu kommt, dass Entwürfe von Architekten und Bauherren dem Stil der aktuellen Zeit angepasst werden und somit neue Herausforderungen schaffen.
In diesem Blog-Artikel werden genau diese neuen Herausforderungen anhand von Beispielen an echten Bau-Projekten dargestellt. Welche Herausforderungen gab es, wie wurden diese gelöst und welche wirtschaftlichen Themen wurden beachtet.
Beispiel 1: Technikeinhausung auf Flachdach eines Produktionsbetriebes
Ausgangssituation und Herausforderungen:
Ein Kunde aus der Lebensmittelindustrie beabsichtigt, eine Technikzentrale und Kältegeräte auf dem Flachdach eines Gebäudes zu installieren. Dies erfordert die Errichtung einer speziellen Unterkonstruktion sowie einer Einhausung. Die Isolationsschicht des Dachs darf dabei nur an ausgewählten Punkten durchstoßen werden, um die Dämmwirkung nicht zu beeinträchtigen.
Aufgrund der beträchtlichen Abmessungen der Einhausung müssen mögliche Ausdehnungen durch Temperaturschwankungen im Tages- und Jahresverlauf in Betracht gezogen werden.
Lösungsansatz und Vorgehensweise in der Tragwerksplanung:
Die Planung umfasst eine Stahlunterkonstruktion, die speziell für die Aufnahme der Kältegeräte und zugehörigen Komponenten konzipiert wurde. Es wird ein erhöhtes Trägerrostsystem eingesetzt, das auf auskragenden Stützen gelagert wird, um Temperaturdehnungen zu ermöglichen.
Diese Dehnungen werden durch den Einsatz von speziell entwickelten Gleitlagern zwischen den auskragenden Stützen und dem Trägerrost aufgenommen. Zur Verankerung der Kragstützen auf der Stahlbetondecke werden eingeklebte Ankerstangen verwendet. Die Montage der Ankerplatten erfolgt innerhalb der Dämmebene mit einem Abstand zum Beton, um thermische Brücken zu vermeiden.
Ergebnis:
Die Konstruktion gewährleistet, dass Temperaturverformungen ausschließlich oberhalb der Dachfläche stattfinden. Verformungen innerhalb der Isolations- und Dichtebene werden somit unterbunden, was die Funktionstüchtigkeit der Dämmung und Abdichtung sicherstellt.
Zudem entstehen an den Stellen, wo die Stützen die Dämmebene durchdringen, keine signifikanten Wärmebrücken. Die Lasten des Kältegeräts und der Einhausung werden sicher über die Unterkonstruktion in das Gebäudetragwerk eingeleitet.
Wir konnten diese Aufgabe wirtschaftlich so optimal gestalten, dass wir unter Budget geblieben sind.
Beispiel 2: Neubau eines Laborgebäudes
Ausgangssituation und Herausforderungen:
Ein Produktionsgebäude soll neu errichtet werden, das Reinräume in mehreren Stockwerken beinhaltet. Die Reinräume müssen flexibel gestaltet sein, um künftige Änderungen zu ermöglichen. Dies bedingt die Schaffung stützenfreier, flexibler Flächen, um störende Elemente zu vermeiden.
Die geplante Breite des Gebäudes beträgt etwa 23 Meter. Die Anordnung sieht vor, dass die Reinräume zu beiden Seiten eines Mittelflures platziert werden, wobei große Lüftungskanäle an der Deckenunterseite installiert werden müssen.
Lösung und Herangehensweise in der Tragwerksplanung:
Eine genaue Bedarfsanalyse wurde in Absprache mit dem Bauherrn und den Architekten durchgeführt. Es hat sich bestätigt, dass die zentrale Erschließungszone des Gebäudes auch in Zukunft unverändert bleiben soll, was die Platzierung einzelner Stützen in diesem Bereich ermöglicht.
In Koordination mit der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) kann die Lüftungsführung entlang der Gebäudelängsachse vorgesehen werden. Die Deckenkonstruktion ist als Unterzugsdecke konzipiert, mit Hauptunterzügen in der Längsrichtung und Nebenunterzügen quer dazu. Dies ermöglicht Deckenspannweiten von bis zu 10 Metern.
Ein weiterer Vorteil ist, dass für die großen Lüftungsquerschnitte keine Durchbrüche in den Unterzügen benötigt werden, da sie unterhalb der Unterzugsebene geführt werden können.
Ergebnis:
Durch diese Konstruktion entstehen flexible Geschossflächen, die sich ohne großen Aufwand umgestalten lassen. Die Nachinstallation von Kanälen und Rohrleitungen kann später einfach erfolgen.
Mittlerweile ist der Bau des Gebäudes abgeschlossen und Bauherr sowie Betreiber sind sehr zufrieden mit der Nutzung des Gebäudes.
Beispiel 3: Weitere Installation einer Kälteanlage, dieses Mal im Gebäude an der Decke
Herausforderung:
Im Bereich der Lebensmittellogistik sind präzise Temperaturkontrollen für die Lagerung unerlässlich. Eine ältere Kälteanlage in einer großen Halle soll ausgetauscht werden, wobei die neuen Kälteleitungen und Verdampfer mit einem Gesamtgewicht von etwa 70 Tonnen sicher an der Decke befestigt werden müssen.
Angesichts der Tatsache, dass das Hallendach an sich keine direkte Befestigung zulässt und die Spannbeton-Träger der Halle auf ihre Tragfähigkeit geprüft werden müssen, ist eine sichere Lösung gefragt.
Strategie und Lösung:
Die Lösung liegt in einer präzisen Planung und der Entscheidung, die Last direkt an den Betonbauteilen der Halle zu befestigen. Durch diese Herangehensweise wird die Integrität der Hallenkonstruktion nicht beeinträchtigt und gleichzeitig wird so eine sichere und zuverlässige Montage der neuen Kälteanlage gewährleistet.
Für das zusätzliche Anlagengewicht mussten allerdings neue Stahlkonstruktionen eingebaut werden. Dabei haben wir nicht “0-8-15” einfach die sicherste Möglichkeit gewählt, sondern uns intensiv Gedanken gemacht, wie die maximale Sicherheit in Verbindung mit maximaler Wirtschaftlichkeit verbunden werden kann.
Ergebnis:
Dieses Projekt ist ein klares Beispiel dafür, wie die richtige Fachplanung dazu beitragen kann, die langfristige Nutzung eines Gebäudes zu garantieren. Hätten die Fachplaner in der Vergangenheit schlecht gearbeitet, hätten wir die Kühltechnik nicht austauschen können.
Dazu kommt: Durch unsere vorausschauende Planung konnten 32 % Stahl eingespart werden im Vergleich zu einer “0-8-15-Planung”, die ich mal durchgerechnet habe.
Das sind 137.000 € Ersparnis für den Bauherren.
Beispiel 4: So verbindet man Dachterrassen von Wohngebäuden mit Brücken
Herausforderung:
Mal angenommen, es existieren mehrere Wohngebäude in einem Neubaugebiet mit 3–4 Geschossen und Dachterrassen. Wäre es da nicht möglich, diese Dachterrassen mit Brücken zu verbinden? So spart man sich ja die Zeit für das runter und wieder hochgehen?
Genau das haben wir gemacht. In diesem Beispiel verbinden Brücken effizient verschiedene Gebäude, was den Bewohnern einen einfacheren Zugang zu gemeinsamen Einrichtungen wie Parkplätzen, Gärten, Pools, Fitnessstudios und Dachterrassen ermöglicht. Zudem fördern sie soziale Interaktionen zwischen den Bewohnern.
Was mussten wir beachten? Die Brücken sollten bei jedem Wetter begehbar sein. Sie sollten sich in die Wohnanlage ästhetisch einfügen.
Strategie und Lösung:
Den Kraftfluss der verschiedenen Brücken haben wir zunächst skizziert. Als uns klar wurde, wie das ganze funktionieren kann, haben wir einen finalen Entwurf erstellt und dem Architekten vorgestellt. Dabei haben wir verschiedene (zur Sicherheit beitragende) geometrische Formen gewählt.
Die endgültige Tragwerkskonstruktion haben wir als Trägerrost entworfen.
Ergebnis:
Der Architekt war so begeistert von unserem Entwurf, dass er ihn 1:1 übernommen hat. Die Brücken sollten nicht verkleidet werden, damit man die Struktur der einzelnen Bauteile weiterhin sieht.
Wichtig dabei: Wirtschaftlich macht unser Entwurf keinen Unterschied zu einem “0-8-15”-Entwurf, der einfach nur die Statik beachtet. Das macht den Unterschied aus zwischen einem Tragwerksplaner, der sich Mühe gibt und mitdenkt und einem, der das nicht tut.
Fazit
Wie wichtig die Tragwerksplanung mittlerweile ist, verdeutlichen diese vier Beispiele sehr anschaulich. Es geht längst nicht mehr “nur” um Statik und Standsicherheit. Ästhetik und Wirtschaftlichkeit sind in 2024 wesentliche Faktoren, die jedes Ingenieurbüro für Tragwerksplanung beachten muss.
Die TuB Tragwerk GmbH macht genau das. Bei jedem Projekt achten wir auf:
- langfristige Nutzung der Gebäude (auch Umnutzung möglich)
- Wirtschaftlichkeit durch eine ausgeklügelte Planung, die bares Geld spart
- Ästhetik der Gebäude durch clevere Entwürfe
Das ist unserer Sicht wichtig für das Bauen heute und in der Zukunft.
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