Beuth Hochschule für Technik Berlin

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Albert Eberhardt
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1 Seite Grundsatz Geschossbauten müssen gegen Horizontallasten ausgesteift sein. Aussteifende Bauteile können sein: Wandscheiben, Kerne, Rahmen, Verbände Bauformen Schotten- oder Wandbau, meist im Wohnungsbau. Wände nehmen vertikale und horizontale Lasten auf. Skelett- oder Rahmenbaubau, geringe Bauhöhe, nicht mehr als 2 Geschosse, horizontale Lasten werden über Rahmenwirkung abgetragen. Skelettbau mit Wandscheiben Skelettbau mit Kern Skelettbauten können auch als Mischform errichtet werden. Sehr hohe Gebäude werden durch Hohlkästen aus Rahmen ausgesteift. Sie zeichnen sich durch ein günstiges seismisches Verhalten aus. Eine Ergänzung durch einen inneren Hohlkasten (tube in tube) oder Wandscheiben ist möglich.

2 Seite 2 Anordnung der Es sind mindestens drei Wandscheiben erforderlich, die sich nicht in einem Punkt schneiden dürfen. Die kann auch über einen Kern erfolgen. Stabiles System Labiles System Eine günstige Anordnung der ermöglicht eine zwängungsfreie Verformung des Gebäudes; bei einer ungünstigen Anordnung ist mit Rissbildung zu rechnen. Weitere Möglichkeiten für die Anordnung von aussteifenden Bauteilen.

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4 Seite 4 Konstruktionsgrundsätze So symmetrisch wie möglich, Kerne in die Mitte, Wände nach außen, Zwangskräfte vermeiden, hohe Vertikallasten für aussteifende Bauteile Steifigkeitskriterium Ein Gebäude kann als ausreichend ausgesteift betrachtet werden, wenn die aus der Tragwerksverformung entstehenden Schnittlasten die Tragfähigkeit der aussteifenden Bauteile um weniger als 0 % vermindern. Andernfalls gilt das Tragwerk als nicht ausgesteift mit der Folge, dass sämtliche Schnittgrößen am verformten System nach Theorie II. Ordnung berechnet werden müssen. Bauteile können als ausgesteift betrachtet werden, wenn die nachfolgenden Bedingungen erfüllt sind.. Seitensteifigkeit (Translation) h tot E cm I c F Ed 0, 20, m 0, 6 für für m3 m 4 2. Verdrehsteifigkeit (Rotation) h tot E cm I F r2 j Ed, j j 2, 28 G cm I T F r2 j Ed, j j 0, 20, m für m3 0, 6 für m 4 m Anzahl der Geschosse h tot Höhe des Gebäudes ab OK Fundament F Ed Summe der Vertikallasten ( F =,0) E cm I c Biegesteifigkeit der aussteifenden Bauteile E cm I w Wölbsteifigkeiten der aussteifenden Bauteile G cm I T Torsionssteifigkeiten der aussteifenden Bauteile r j Abstand des belasteten Bauteils vom Schubmittelpunkt Belastung Die maßgebenden Belastungen der aussteifenden Bauteile sind Wind, Lotabweichung und Erdbeben. Windlast nach DIN 055 Die Windlast setzt sich aus dem Staudruck q, der Bauteilfläche A und einem aerodynamischen Beiwert c f zusammen. W c f q A

5 Seite 5 Bei langgestreckten Gebäuden ist der Einfluss von Windböen durch eine Exzentrizität der Windlastresultierenden von 0 % zu berücksichtigen. Bei aerodynamisch ungünstig geformter Gebäudegeometrie (Flügelprofil) sind Versuche im Windkanal sinnvoll. Lotabweichung Zur Berücksichtigung von Imperfekionen des Bauwerks ist eine Schiefstellung um den Winkel a anzusetzen. a 00 h tot Bei mehreren lastabtragenden Bauteilen darf die Schiefstellung um den Faktor a n abgemindert werden. a n n 2 a h tot a n n Winkel der Schiefstellung im Bogenmaß Gebäudehöhe über Einspannebene Abminderungsfaktor Anzahl der lastabtragenden (hier H-Last) Bauteile; sie müssen mindestens 70 % der mittleren Längskraft F Ed,m aufnehmen FEd FEd,m n F Ed Summe der Vertikallasten ( F =,0) Die Lotabweichung kann durch eine horizontale Ersatzkraft H i berücksichtigt werden, die in jeder Geschossebene angreift. a H i V i a H i V i Horizontalkraft je Geschoss Vertikalkraft je Geschoss Erdbeben Wird in Deutschland i.d.r. nicht berücksichtigt. Beispiele Auf den folgenden Seiten sind einige Beispiele von Hochhäusern abgebildet.

6 Seite 6 Empire State Building New York Baujahr 930 bis 93, 38 m, 02 Stockwerke, Stahlskelettbau, Baugeschwindigkeit 4,5 Stockwerke je Woche

7 Seite 7 Hancock Center - Chigago Baujahr 9655 bis 968, 330 m, Stahlskelettbau mit diagonalen sverbänden

8 Seite 8 World Trade Center New York Baujahr 970 bis 973, 47 m, 0 Stockwerke, Stahlskelettbau, 208 Aufzüge

9 Seite 9 Sears Tower - Chikago Baujahr 97 bis 974, 447 m, 0 Stockwerke, Stahlskelettbau, 02 Aufzüge, 9 Grundelemente selbstständig tragend, Gesamtgewicht t

10 Seite 0 Hongkong & Shanghai Bank - Hongkong Baujahr 979 bis 986, 80 m, 47 Stockwerke, Stahlrahmenkonstruktion mit Hängeelementen, teuerste Bank der Welt

11 Seite La Grande Arche - Paris Baujahr 983 bis 989, 0 m hoch und 06 m breit, Seiten 9 m

12 Seite 2 Petronas Towers - Kuala Lumpur Baujahr 992 bis 997, 452 m, Stahlbetonbau,

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