Bachelorarbeit Silvan Rutz

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Diplomand
Silvan Rutz
Betreuer
Christoph Gemperle, Prof. dipl. Bauing. ETH/SIA
Experte
Urs Kern, dipl. Bauing. ETH
Disziplin
Konstruktiver Ingenieurbau / Stahlbau
Jahr
2015
NEUBAU EINER LAGERHALLE FÜR REZYKLIERBARE ABFÄLLE
Einseitig offene Halle in Stahlbau

In Landquart GR ist eine neue Halle als Lagerraum für rezyklierbare Abfälle geplant. Die Halle ist in Stahl vorgesehen, wobei die Wände bis auf eine Höhe von 6 m aus Ortbeton bestehen sollen. Die Öffnung in einer der Längswände wird auf der gesamten Länge von einem 6 m auskragenden Vordach in einer Höhe von 9 m überdeckt.

Die Halle mit ihren Aussenabmessungen von rund 55 m Länge, 21 m Breite und 15 m Höhe ist als einschiffige Halle konzipiert. Der Güterumschlag erfolgt durch Bagger, was eine entsprechende Nutzhöhe im Innern der Halle voraussetzt, im Gegenzug kann man auf eine unter- haltsintensive und teure Kranbahn verzichten. Die Gebäudehülle besteht aus Sandwichelementen, die vorbeugend gegen Kondensationsprobleme bei warmer Witterung wirken und zur Reduktion der Lärmemissionen durch Regen dienen. Das Vordach ist mit Trapezprofilen bedeckt.

Iterative entscheidungsprozesse
Die Suche nach der idealen und kostengünstigsten Ausbildung der Halle führte über das Studium von mehreren Varianten. Die Anzahl Stützen in der offenen Längswand war nicht vorgegeben, sollte aber so gering wie möglich sein, denn sie hat einen massgeblichen Einfluss auf die Ausbildung des Vordachs und umgekehrt. Schon bei rein vertikaler Belastung auf dem Vordach entstehen sehr grosse Horizontallasten auf die Stützen. Die Schnittkräfte in diesen sind wiederum abhängig von der Stützen- und horizontalen Vordachsteifigkeit; eine optimale Lösung fand sich erst nach mehreren Iterationen. Unter dem Gesichtspunkt einer wirtschaftlichen Konstruktion und einer geringen Einschränkung der Nutzung erwies sich die Lösung mit zwei Stützen (HEB 650) und einem in sich ausgesteiften Vordach als die beste Variante.

Herausforderungen Schnee und Wind
Der Höhenversatz zwischen Dach und Vordach führt dazu, dass auf dem Vordach eine erhöhte Schneelast anzunehmen ist: Der Wind verfachtet den Schnee, und dieser kann vom Dach auf das tiefer liegende Vordach abgleiten, was dort die Schneelast verdoppelt. Durch diese grosse Schneelast auf dem Vordach entstehen – bedingt durch die Lagerung des Vordachs – grosse Horizontalkräfte im Dachverband. Um ungünstige Querbeanspruchungen im Druckgurt des stehenden Fachwerks zu vermeiden, ist jeder Knotenpunkt gehalten. Damit sich für den Verband wirtschaftliche Profile verwenden lassen, war er längs doppelt anzuordnen. Die Schnee- und Windlasten werden über die Hallenbinder abgetragen, die als unterspannte Träger ausgebildet sind. Deren Zugelement besteht aus zwei UN P 120, während ein HEB 300 als Riegel fungiert (Abb. 03). Die Binder sind gelenkig an die Stützen und an das Fachwerk angeschlossen und leiten die Kräfte direkt in die S tützen weiter, nur über der Wandöffnung trägt eine dreiteilige Fachwerkkonstruktion mit liegenden HEB-Profilen die Vertikalkräfte ab.

Kompakte Bauteile und Montage
Ein besonderes Augenmerk galt den kompakten Bauteilen und einer einfachen Montage. Grössere Bauteile wie die Binder (der Obergurt ist zweiteilig, das unten liegende Zugelement dreiteilig) und die Fachwerke über den Öffnungen bestehen aus einzelnen Elementen. Diese lassen sich problemlos vor Ort mittels Schraubstössen montieren.

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