Vorgefertigte Betonstruktur eines Wohnkomplexes in Tallinn
Über das Projekt
Kalaranna District ist ein modernes Wohngebiet auf sechs Hektar, das aus 12 Wohngebäuden mit Restaurants und Geschäftsräumen besteht, die alle durch eine Tiefgarage miteinander verbunden sind. Die dritte Phase des riesigen Projekts, die vier fünfstöckige Gebäude umfasst, wurde an das Bauunternehmen Innopolis Insenerid OÜ vergeben. Innopolis ist ein Full-Service-Architektur- und Ingenieurbüro, das sich auf umfassende digitale Bauplanungslösungen in den nordischen und baltischen Ländern spezialisiert hat.
Das Bauwerk ist in Stahlbetonbauweise ausgeführt. Das vertikale Tragsystem besteht aus vorgefertigten Betonwänden mit allgemeinen Formen, während die horizontalen Tragsysteme aus Hohlkernplatten bestehen, die von vorgefertigten Betonelementen oder Stahlelementen getragen werden. Mehrere Gebäude sind zur Straße hin ausgerichtet, was eine Überprüfung der Vorschriften im Hinblick auf mögliche Autounfälle und deren Auswirkungen auf die strukturelle Integrität erfordert.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Architektonische Visualisierung des Kalaranna-Distrikts}}}\]
Technische Herausforderungen
Der Bauherr verlangte, dass das gesamte Bauwerk aus vorgefertigten Elementen mit minimalen Ortbetonarbeiten geplant wird, um die Sicherheit auf der Baustelle zu gewährleisten und Zeit und Geld zu sparen. Der gesamte Planungsprozess war schwierig, nicht nur wegen der komplexen Formen der Betonelemente, sondern auch wegen des starken Drucks auf das Ingenieurteam, alle Pläne fristgerecht fertigzustellen. Außerdem überschnitt sich der Zeitraum der Detailplanung mit der Bauphase, so dass Anpassungen in Echtzeit erforderlich waren, ohne die genehmigten Architekturpläne zu ändern, die ohne Ausnahmen gesperrt waren.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Modell der dritten Phase des Projekts}}}\]
Eine der größten technischen Herausforderungen im Zusammenhang mit der Planung war das Handhabung von Diskontinuitätsbereichen, insbesondere Öffnungen für HLK-Systeme, die Schwachstellen in den Elementen bilden. Das Projekt umfasste auch ungewöhnliche, 8 Meter hohe Fertigteilwände mit großen Fensteröffnungen. Eine weitere große Herausforderung waren die unterschiedlichen Formen der Wände in den verschiedenen Stockwerken, was die Übertragung der Kräfte auf die unteren Ebenen erschwerte. Dies erforderte eine detaillierte Analyse, um sicherzustellen, dass die Belastungspfade richtig gesteuert wurden.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{8 Meter hohe Fertigteilwände}}}\]
Eine weitere Herausforderung stellte die unterirdische Struktur dar, bei der die Wände der oberen Stockwerke ihre Lasten direkt auf die Stützen übertrugen, ohne dass eine Umgestaltung der Tragstruktur möglich war. Dies lag daran, dass die Tragwerksplanung bereits in der Vorentwurfsphase festgelegt worden war, so dass in der Detailplanungsphase wenig Spielraum für Änderungen blieb. In einem Fall mussten die Ingenieure maßgeschneiderte Stahlkastenträger konstruieren, um große Öffnungen zu stützen und sicherzustellen, dass die strukturelle Integrität der Wände trotz der erheblichen Lasten erhalten blieb.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Stahlkastenträger zur Unterstützung von Wänden mit großen Öffnungen}}}\]
Lösungen und Ergebnisse
Um die Herausforderungen dieser Art von Projekt zu bewältigen, hat Innopolis Insenerid OÜ die Software von IDEA StatiCa in ihrem Arbeitsablauf eingesetzt, um den Planungsprozess maximal zu beschleunigen. Insbesondere wurde IDEA StatiCa Detail verwendet, um komplexe wandartige Träger mit Diskontinuitäten zu modellieren.
Estonia
Der Ingenieur Artur Andersalu nutzte Wände, die durch Öffnungen für Türen und Fenster geschwächt sind. Er konnte die Randbedingungen leicht bestimmen, z. B. die Stahlsäule, die durch die Federstütze dargestellt wird, die nur auf Druck wirkt, und die tragenden Wände, die durch Lagerplatten für Punktstützen dargestellt werden. Er modellierte auch die Decke, um die Verteilung der vertikalen Lasten aus den oberen Stockwerken zu berücksichtigen und einen genaueren Kraftfluss entsprechend der Geometrie und den Lasten zu erreichen. In den Ecken traten erhebliche Spannungen auf, was zu einer zusätzlichen Verstärkung führte, um breite Risse zu vermeiden. Außerdem konnte er die Verformung bestimmen und nachweisen.
Um die Genauigkeit der Bemessung zu gewährleisten, überprüfte der Ingenieur auch die von IDEA StatiCa Detail erzeugten Ergebnisse mit der Fachwerk-Methode. Der Vergleich wurde an einem tiefen Träger ohne Öffnung durchgeführt, um die Verteilung der Kräfte zu bewerten. Durch die Gegenprüfung der Ergebnisse bestätigte der Ingenieur die Zuverlässigkeit der Softwareanalyse.
Der Entwurf umfasste auch Betonbalken mit Öffnungen in Randnähe, was aufgrund der hohen Scherkräfte in diesen Bereichen eine Herausforderung darstellte. Um sicherzustellen, dass die Träger diesen Belastungen standhalten, nutzte das Ingenieurteam IDEA StatiCa, um die Lastverteilung zu analysieren und die Bewehrung zu optimieren.
Um die konzentrierten Lasten aus den oberen Stockwerken direkt auf die Stützen der unterirdischen Struktur zu übertragen, plante das Ingenieurteam Stützen mit Kragsteinen. Diese Konsolen sorgten für eine bessere Spannungsverteilung an den Stützen der Wandelemente, um Probleme bei der Kontrolle der Grenzspannungen zu vermeiden. Durch den Einbau von Konsolen konnten die Planer die strukturelle Integrität der Lastpfade aufrechterhalten, ohne dass der ursprüngliche architektonische Entwurf geändert werden musste, was für das Projekt entscheidend war und keine Änderungen an der Struktur zuließ.
Fazit
Der Bau des Wohnkomplexes in Tallinn, Estland, war ein anspruchsvolles Projekt, das sorgfältige Koordination und fortschrittliche Tragwerksplanung erforderte. IDEA StatiCa Detail war ein wichtiges Hilfsmittel bei der Überprüfung von Stützen mit Kragsteinen und tiefen Trägern mit erheblichen Unterbrechungen, das es dem Team ermöglichte, Herausforderungen wie unregelmäßige Lastpfade und Scherkräfte um Öffnungen herum zu bewältigen.
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