Bachelorarbeit Philip Hofer (Auszeichnung)

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Diplomand
Philip Hofer
Dozent
Harald Schuler, Prof. Dr.-Ing. TU/SIA
Experte
Hans Giger, Dipl. Bauing. ETH/SIA
Disziplin
Betonbau
Jahr
2010
Gegenüberstellung von Deckenkonstruktionen
Vergleich von vier ausgewählten Decken-Tragwerkstypen
Im Hochbau ist die Wahl der Deckenkonstruktion von entscheidender Bedeutung, da sie einen wesentlichen Teil des Gesamtgewichts des Gebäudes ausmacht. Für bestimmte Fälle eignen sich vorgespannte oder schlaff armierte Flachdecken, für andere sind Unterzugs- oder Hohlkörperdecken die passendere Variante. Ein Variantenvergleich während der Entwurfsphase zeigt die beste Konstruktion auf.

Aufgrund der zunehmenden Patientenzahl ist der Raumbedarf der Universitären Psychiatrischen Klinik Basel gestiegen. Ein viergeschossiger Neubau, der an ein bestehendes Gebäude anschliesst, soll Platz für neue Büros bieten. Die Konstruktion wird als Stahlbetonskelettbau ausgeführt und ist unterkellert.

Variantenstudium für die Decken
Ein Variantenstudium vergleicht vier ausgewählte Konstruktionen für die Decke über EG: eine Flachdecke (Variante 1), eine vorgespannte Flachdecke (Variante 2), eine Unterzugsdecke (Variante 3) und eine Hohlkörperdecke (Variante 4). Darüber hinaus werden unterschiedliche Stützenraster in die Tragwerksvarianten integriert. Sämtliche Varianten werden vorbemessen und einander gegenübergestellt. Eine Nutzwertanalyse führt zur Bestvariante, die weiterbearbeitet wird.

Nutzwertanalyse und Bestvariante
Die Nutzwertanalyse ist eine überschaubare und transparente Methode, um in einem Variantenstudium die Bestvariante herauszufiltern. In dieser Studie werden die Kriterien Nachhaltigkeit, Funktionalität und Wirtschaftlichkeit bewertet. Aus der Analyse geht die Variante 1b «Flachdecke» als Bestvariante hervor, gefolgt von der Variante 2 «vorgespannt» und der Variante 4a «Hohlkörper». Die geringen Notendifferenzen zeigen, dass jede dieser drei Varianten in mindestens zwei Kriterien überzeugen kann. Die Variante 1b ist allerdings die einzige Variante, die über alle Kriterien konstant gute Noten erhält – keine ist unter einer Fünf. Dies bekräftigt den Entscheid, die Variante 1b als Bestvariante zu wählen. Weit abgeschlagen sind die beiden Varianten mit Unterzügen, die aufwendiger in der Herstellung sind und Einschränkungen in der Führung von Leitungen zur Folge haben.

Ausarbeitung Bestvariante
Die schlaff bewehrte Stahlbetondecke hat eine Stärke von 25 cm. Sie ist auf insgesamt 15 Stützen, zwei Wänden und einem Kern gelagert. Die Überhöhung der Deckenschalung für die grössere Spannweite ermöglicht es, den Verformungsgrenzwert einzuhalten. Die Decke trägt die horizontalen Lasten auf die Stützen und die horizontalen Kräfte aus Wind und Erdbeben auf die zwei Wände und den Kern ab. Diese leiten die Kräfte weiter in das Kellergeschoss. An der Einspannstelle der Wände entstehen grosse Momente, die unter anderem durch eine Längsbewehrung aufgenommen werden müssen.
Die Ermittlung der horizontalen Kräfte infolge Erdbeben geschieht mittels Antwortspektrenverfahren; dabei wird das Bauwerk als Mehrmassenschwinger idealisiert. Die Eigenschwingungen und die Bodenbeschleunigung liefern die auf das Gebäude wirkenden Kräfte. Bei der Gegenüberstellung der Kräfte aus Wind und Erdbeben wird deutlich, dass die Einwirkung durch Erdbeben massgebend ist.
Die punktgelagerte Flachdecke ist für das Durchstanzen besonders gefährdet. Da der Durchstanzwiderstand der Decke für die Innenstützen ungenügend ist, wird eine Durchstanzbewehrung in Form von Korbelementen verwendet.
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