Tragwerksplanung eines Gebäudes in Massivbauweise

Inhaltsverzeichnis

Literaturverzeichnis

1. Vorbemerkungen über das Bürogebäude
1.1. Aufgabenstellung
1.2. Baubeschreibung
1.3. Systemabmessungen
1.4. Tragsystem
1.5. Aussteifung des Gebäudes
1.6. Gründungs des Gebäudes
1.7. Verwendete EDV
1.8. Baustoffe

2. Positionsübersicht

3. Vordimensionierung der Bauteile
3.1. Flachdecken
3.1.1. Flachdecke Pos. D01(Flachdecke über Freiraum)
3.1.2. Flachdecke Pos. D02 (Flachdecke über Geschoss G1 bis G3)
3.1.3. Flachdecke Pos. D03 (Flachdecke über Geschoss G4)
3.2. Vordimensionierung der Treppe

4. Einwirkungen
4.1. Ständige Einwirkungen:
4.2. Veränderliche Einwirkungen:
4.3. Ermittlung der Einwirkungen
4.3.1. Ermittlung der vertikalen ständigen Einwirkungen
4.3.2. Ermittlung der vertikalen veränderlichen Einwirkungen
4.3.3. Ermittlung der vertikalen veränderlichen Einwirkungen mit Abminderung
4.4. Zusammenfassung der Einwirkungen:
4.5. Vergleich Berechnung zwischen Hand-/EDV-Rechnung

5. Horizontallasten aus Wind
5.1. Ermittlung des höhenabhängigen Geschwindigkeitsdruckes
5.2. Windlast auf der Gebäudequerseite
5.3. Windlast auf der Gebäudelängsseite
5.4. Bemessungswerte der Horizontallast aus Wind
5.5. Horizontallasten aus Imperfektion auf die Wandscheiben
5.6. Ermittlung der Horizontalkräfte je Geschoss[EDV]

6. Ermittlung der Räumlichen Steifigkeit und Stabilität
6.1. Ermittlung der Querschnittswerte
6.1.1. kernwand mit zwei Öffnungen
6.1.2. Kernwand mit einer Öffnung
6.1.3. Ermittlung der Ersatzwanddi>
6.1.4. Kernwand mit Öffnung [EDV]
6.2. Vergleich zwischen Wand mit Öffnung und Ersatzwand
6.3. Ermittlung des Schubmittelpunktes [EDV]
6.4. Nachweis von Aussteifungskriterium und Seitensteifigkeit
6.5. Ermittlung der mittleren Biegesteifigkeit
6.6. Ermittlung des Schubmittelpunktes[Handrechnug]
6.6.1. Geschoss G1-G
6.6.2. Geschoss EG
6.7. Ermittlung der Horizontallkräfte
6.7.1. Lastaufteilung in X-Richtung
6.7.2. Ermittlung der Horizontalkräfte in X-Richtung
6.7.3. Ermittlung der Horizontalkräfte in y-Richtung
6.8. EDV-Rechnung der Ermittlung der Horizontallkräfte auf Aussteifendebauteile
6.8.1. Überlagerung 1: Wx+Sx (Windkraft und Schiefstellung)
6.8.2. Überlagerung 2: Wy+Sy (Windkraft und Schiefstellung)
6.9. Vergleich zwischen EDV und Handrechnung:

7. Pos. k: Aufzug und Treppenhauskern
7.1. System und Bauteilmaße
7.2. Einwirkungen
7.3. Ermittlung der Schnittgrößen
7.4. Ermittlung der Biegemoment und Querkräfte infolge Wind und Schiefstellung
7.4.1. System und Bauteilmaße
7.4.2. Ermittlung der Eckspannungen im Fußpunkt des Kerns EDV [ Programm:Q1]
7.4.3. Mindestbewehrung für Stahlbetonwände für Stahlbetonwände
7.5. Bemessung in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
7.6. Bemessung in der Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit
7.7. Bewehrungsführung und bauliche Durchbildung

8. Pos. D01: Flachdecke über Freiraum
8.1. System und Bauteilemaße
8.2. Einwirkungen
8.3. Schnittgrößenermittlung (Handrechnung)
8.3.1. System und Bauteilmaße
8.3.2. Ermittlung der Schnittgrößen in Y-Richtung (Schnitt 2-2)
8.3.3. Ermittlung der Schnittgrößen in x-Richtung (Schnitt1-1)
8.4. Ermittlung der Schnittgrößen (EDV – Berechnung)
8.4.1. Lagermodellierung
8.4.2. Ermittlung der mitwirkenden Plattenbreite des
8.5. System und Einwirkunge
8.5.1. Variante 1: Auflage als Punktlagerung
8.5.2. Variante 2: Auflage als Elastische Bettung
8.5.3. Variante 3: Auflage als Elastische Bettung und stare Scheibe
8.6. Vergleich zwischen Hand-und EDV-Rechnung (Pos.D01)
8.7. Bemessung in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
8.7.1. System und Schnitt
8.7.2. Einwirkungen
8.7.3. Biegebemessung
8.8. Bewehrungsausführung:
8.9. Nachweis gegen Durchstanzen
8.10. Möglichkeit a)
8.11. Möglichkeit b)
8.12. Zusammenstellung der erforderlichen Durchstanzbewehrung:
8.13. Bemessung in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit
8.13.1. Begrenzung der Biegeschlankheit
8.13.2. Begrenzung der Spannungen
8.13.3. Mindestbewehrung zur Sicherstellung eines duktilen Bauteilversagens
8.13.4. Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite
8.13.5. Bewehrungsführung und bauliche Durchbildung
8.13.6. Übergreifungslängen

9. Pos. D02: Flachdecke über Geschoss G1 bis G
9.1. System und Bauteilemaße
9.2. Einwirkungen
9.3. Schnittgrößenermittlung [Handrechnug]
9.3.1. System
9.3.2. Ermittlung der Schnittgrößen in Y-Richtung (Schnitt 2-2)
9.3.3. Ermittlung der Schnittgrößen in x-Richtung (Schnitt 1-1)
9.4. Ermittlung der Schnittgrößen (EDV – Berechnung)
9.4.1. Bettungsziffer modifiziert zur Berücksichtigung der Stützedicke
9.4.2. Ermittlung der mitwirkenden Plattenbreite des Überzuges
9.5. System und Einwirkunge
9.5.1. Variante 1: Auflage als Punktlagerung
9.5.2. Variante 2: Auflage als Elastische Bettung
9.5.3. Variante 3: Auflage als Elastische Bettung und stare Scheibe
9.6. Vergleich ztwischen Hand-und EVD-Rechnung (Pos.D02)
9.7. Bemessung in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
9.7.1. System: Grundriss
9.7.2. System: Ergebnis-Schnitte
9.7.3. Einwirkungen
9.7.4. Biegebemessung
9.8. Bewehrungsausführung:
9.9. Nachweis gegen Durchstanzen
9.10. Möglichkeit a)
9.11. Möglichkeit b)
9.12. Zusammenstellung der erforderlichen Durchstanzbewehrung:
9.13. Bemessung in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit
9.13.1. Begrenzung der Biegeschlankheit
9.13.2. Begrenzung der Spannungen
9.13.3. Mindestbewehrung zur Sicherstellung eines duktilen Bauteilversagens
9.13.4. Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite
9.13.5. Bewehrungsführung und bauliche Durchbildung
9.13.6. Übergreifungslängen

10. Pos. Sch2: Stahlbetonwandscheibe in Achse
10.1. System und Bauteilmaße
10.2. Einwirkungen
10.2.1. Ständige Einwirkungen:
10.2.2. Veränderliche Einwirkungen
10.2.3. Ermittlung der horizontalen Einwirkungen
10.3. Vergleich zwischen Hand-/EDV-Rechnung
10.3.1. Handrechnung:
10.3.2. EDV-Rechnung
10.3.3. Möglichkeit a ) Berechnung der Zugspannung in Auflagebereich als Kragarmmodell
10.3.4. Möglichkeit b) Berechnung der Zugspannung in Auflagebereich als Gesamtemodell
10.3.5. Vergleich zwischen Hand-/EDV-Rechnung:
10.4. Bemessung in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit [EDV]
10.4.1. System und Lastfälle
10.4.2. Ermittlung die Zugkraft :
10.4.3. Ermittlung der Aufhängebewehrung im Feld
10.5. Bemessung in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit
10.5.1. Ermittlung der Mindestbewehrung für Stahlbetonwände
10.5.2. Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite
10.6. Bewehrungsführung und bauliche Durchbildung

11. Pos. Sch3: Stahlbetonwandscheibe in Achse 3 und
11.1. System und Bauteilmaße
11.2. Einwirkungen
11.2.1. Ständige Einwirkungen:
11.2.2. Veränderliche Einwirkungen
11.2.3. horizontalle Einwirkungen aus Windlast und Schiefstellungen
11.3. Vergleich Hand-/ und EDV Rechnung
11.4. Einwirkungen:
11.5. System und Belastung
11.6. Ermittlung der Schnittgröße
11.7. EDV –Rechnung
11.7.1. Einwirkung: q=120 kN/m(am Oberen Rand)
11.7.2. Auflagekräfte:
11.7.3. Ermittlung der Zug und –Druckkraft
11.7.4. Vergleich zwischen Hand –und EDV-Rechnung
11.8. Bemessung in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
11.8.1. System und Einwirkungen
11.8.2. Ermittlung der Zugkraft
11.8.3. Aufhängebewehrung für der Kragarm
11.9. Nachweise der Auflagepressung
11.10. Ermittlung der Mindestbewehrung für Stahlbetonwände
11.11. Bewehrungsführung und bauliche Durchbildung

12. Pos. RB1: Randbalken in Achsen A und D (Dachdecke)
12.1. Allgemeines:
12.2. System und Bauteilmaße
12.3. Einwirkungen
12.3.1. Ermittlung der ständigen (charakteristischen Lasten)
12.3.2. Ermittlung der veränderlichen (charakteristischen Lasten)
12.3.3. Bemessungslast
12.3.4. Ermittlung der mitwirkende Plattenbreite
12.4. Schnittgrößenermittlung
12.5. Ermittlung der Charakteristische Wert und Bemessungswert
12.6. EDV-Berechnung
12.7. Vergleich zwischen Hand und EDV Rechnung
12.8. Nachweis in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
12.8.1. Bemessung
12.8.2. Ermittlung der Hochstabstände der Schubbewehrung
12.9. Bemessung in der Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit
12.10. Begrenzung der Verformung

13. Pos. ÜZ2: Überzug in Achsen A und D (Decken über G1 bis G3)
13.1. Allgemeines:
13.2. System und Bauteilmaße
13.3. Einwirkungen
13.3.1. Ermittlung der ständigen (charakteristischen Lasten)
13.3.2. Ermittlung der veränderlichen (charakteristischen Lasten)
13.3.3. Bemessungslast
13.3.4. Ermittlung der mitwirkende Plattenbreite
13.4. Schnittgrößenermittlung
13.5. Ermittlung der Charakteristische Wert und Bemessungswert
13.6. EDV-Berechnung
13.7. Vergleich zwischen Hand und EDV Rechnung
13.8. Nachweis in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
13.8.1. Biegebemessung
13.8.2. Bemessung
13.8.3. Ermittlung der Hochstabstände der Schubbewehrung
13.9. Bemessung in der Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit
13.10. Begrenzung der Verformung

14. Pos. T01: Treppenläufe im Gebäudekern
14.1. System, Bauteilmaße
14.2. Betondeckung
14.3. Einwirkungen
14.4. Schnittgrößen in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
14.5. Nachweis in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
14.5.1. Biegebemessung mit Längskraft im Feldbereich
14.5.2. Bemessung der Querkraft
14.5.3. Nachweis in dem Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit
14.5.4. Bewehrungsführung und bauliche Durchbildung

15. Pos. T02:Treppenpodest
15.1. System ,Bauteilmaße
15.2. Betondeckung
15.3. Einwirkungen
15.4. Schnittgrößen in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
15.4.1. Einwirkungen
15.4.2. Handrechnung nach Hahn
15.4.3. Vergleichung Rechnung
15.5. Nachweis in GZT
15.5.1. Bemessung der Querkraft
15.6. Nachweis in den GZG
15.6.1. Bewehrungsführung und bauliche Durchbildung

16. Pos. St03: Innenstützen im Bereich der Flachdecke
16.1. System und Bauteilmaße
16.2. Einwirkungen
16.2.1. Ständig Einwirkungen (Eigengewicht)
16.2.2. Veränderliche Einwirkungen
16.2.3. Bemessungswert in den GZT
16.3. Schnittgrößen in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
16.3.1. Nachweis in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
16.4. Nachweis der Auflagepressung
16.5. Bewehrungsführung, bauliche Durchbildung

17. Pos. ST01: Randstütze unter Scheibe Achse
17.1. System, Bauteilmaße, Betondeckung
17.2. Statisches Systems mit Einwirkungen
17.3. Ermittlung der Schnittgrößen in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
17.4. Nachweise in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
17.4.1. Ermittlung der Ersatzlänge und Schlankheit
17.4.2. Grenzwert für die Berechnung nach Theorie II. Ordnung
17.4.3. Ermittlung der Mindes- und Höchstbewehrung
17.5. Nachweis für Querkraft
17.6. Nachweise in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit
17.7. Bewehrungsführung und bauliche Durchbildung

18. Pos. F02: Einzelfundament unter Innenstützen im Bereich der Wandscheibe
18.1. System, Bauteilmaß
18.2. Vordimensionierung
18.3. Einwirkungen
18.4. Bemessung in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
18.5. Ermittlung der Bodenpressung
18.6. Ermittlung der Bemessungsschnittgrößen
18.7. EDV-Rechnung
18.8. Nachweis in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
18.8.1. Biegebemessung
18.8.2. Bemessung für Querkraft
18.8.3. Bemessung in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit
18.9. Bewhrungsführung und bauliche Durchbildung

19. Pos. F03: Einzelfundament unter Innenstützen im Bereich der Flachdecke
19.1. System, Bauteilmaß
19.2. Vordimensionierung
19.3. Einwirkungen
19.4. Bemessung in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
19.4.1. Bemessung für Biegung
19.4.2. EDV-Rechnung
19.4.3. Vergleich Hand EDV Rechnung
19.5. Nachweis in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
19.5.1. Biegebemessung
19.5.2. Bemessung für Querkraft
19.5.3. Bemessung in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit

20. Pos. F04 : Gründungsbereich Gebäudekern
20.1. System und Bauteilmaße
20.2. Einwirkungen
20.3. Bodenpressung (Handrechnung)
20.4. Biegemomente
20.4.1. Bemessungsmomente unter den Wänden
20.5. EDV-Rechnung
20.5.1. Bodenpressung
20.5.2. Biegemomente
20.6. Vergleich Hand- /EDV – Rechnung
20.7. Nachweise in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
20.7.1. Biegebemessung
20.7.2. Querkraftbemessung
20.8. Bemessung in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit
20.8.1. Mindestbewehrung zur Sicherstellung eines duktilen Bauteilversagens
20.8.2. Rissbreitenbegrenzung
20.8.3. Nachweis der Rissbreitenbegrenzung unter den Wänden
20.8.4. Nachweis der Rissbreitenbegrenzug in Feldmitte
20.9. Bewehrungsführung und bauliche Durchbildung

21. Pos. F05: Bodenplatte
21.1. System, Bauteilmaße
21.2. Einwirkungen
21.2.1. Ständige Lasten
21.2.2. Veränderliche Lasten
21.2.3. Temperaturlast
21.3. Bemessung in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit
21.3.1. System
21.4. Bemessung in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit
21.4.1. Mindestbewehrung zur Sicherstellung eines duktiles Bauteilversagen
21.4.2. Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite
21.5. Hinweis zur Ausführung der Bodenplatte

Abbildungsverzeichnis

Tabelleverzeichnis

Literaturverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. Vorbemerkungen über das Bürogebäude

1.1. Aufgabenstellung

Für das Fach Massivbau im Masterstudium Bauingenieurwesen soll ein „Tragkonstruktiver Entwurf“ in Form eines Verwaltungsgebäudes ausgeführt werden. Es sollen Vordimensionierung, Lastzusammenstellung, Aussteifungen, Bemessung für jeden Positions und Konstruktionszeichnungen duchgeführt werden.

1.2. Baubeschreibung

Das vorliegende Bauprojekt umfasst den eines 5-geschossigen Verwaltungsgebäudes in Bremen, deren Erste Obergeschosse als Aktenlager und Bibliothek genutzt werden sollen. Im Obere Geschoss die räume werden als Büroräume untergebraucht werden. Alle Etagen sind per Lift von dem Freiraum Bereich erreichbar. Das Gebäude wird in Ortbetobauweise erstellt. Alle tragenden Bauteile werden in Stahlbeton ausgeführt.

Das Gebäude soll als Stahlbetonskelletbau errichtet werden, wobei die Geschossdecken als Flachdecken ausgebildet werden. Die Stabilisierung des Gebäudes erfolgt über die innenund - Außenliegenden Wandscheiben.

1.3. Systemabmessungen

Das gesamte Bauvorhaben hat Außenabmessungen von L/B/H =42,3/21,3/21,175 m.

- .Das Bürogebäude ist 21 Meter breit und 42 Meter lang. Damit hat es eine Grundfläche von 882 m² pro Geschoss. Das Erdgeschoss beginnt über der Geländeoberfläche. Die lichte Raumhöhe beträgt im Geschoss 3,70 Meter.
- Das Gebäude besteht aus drei Geschossen mit einer Grundfläche von 882 m² pro Geschoss.

1.4. Tragsystem

Die Tragkonstruktion besteht aus einem Stahlbetonskelett, dass die Lastverteilung durch die Deckenplatten aus Ortbeton in die Überzüge, Wände und Stützen ableitet.

- Die Vertikalkräfte werden durch die Stützen in die Einzelfundamente abgeführt und durch die eingespannten Fundamente werden die Kräfte in den Boden geführt.
- Die Grüdung besteht aus Einzelfundamenten unter den Stützen und Streifenfundameten unter den tragenden Wänden.

1.5. Aussteifung des Gebäudes

Der Treppenhauskern und Stahlbetonwände sind die Aussteifenden Elemente des Gebäudes. Sie nehmen dabei relevante Horizontalkräfte auf und tragen diese ab. Aussteifende Bauteile sind annähernd in x-Richtung symmetrisch angeordnet. Windlast in der x- Richtung wird durch Treppenhaus aufgenommen und Die Horizontalkräfte in der y-Richtung wird durch die Außen -und innenwände in den Baugrund abgeleitet. Die Abbildung 1-1 zeigt, die Aussteifenede Elmente des Gebäudes.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1-1: Aussteifungelemente des Gebäudes in x und y Richung

1.6. Gründungs des Gebäudes

In der Aufgabestelung steht als Baugrund, ein nichtbindige Boden an. Die Ermittlung der zulässigen Bodenpressung erfogt nach DIN 1054(7). Im Gründungsbereich des Gebäudes befinden sich keine Grundwasser und das Bauwerk ist als setzungsempfindlich einzustufen. Die Stützen werden auf Einzelfundamente und der Gebäudekern auf einer elastisch gebetteten Fundamentplatte gegründet.Unter den Gründung wird eine 10 cm Sauberkeitsschicht aus C12/15 eingerichtet.

1.7. Verwendete EDV

Fridrich & Lochner ,InfoCad

1.8. Baustoffe

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2. Positionsübersicht

- Pos. D01 Flachdecke über Freiraum (Nutzungskategorie E2)
- Pos. D02 Flachdecke über Geschoss G1 bis G3 (Nutzungskategorie B1)
- Pos. K Aufzug- und Treppenhauskern mit allen Wandbauteilen ([Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]⇒Unterpositionen)
- Pos. Sch2 Stahlbetonwandscheibe in Achse 7 (außen)
- Pos. Sch3 Stahlbetonwandscheibe in Achsen 3 und 5 (innen)
- Pos. ÜZ2 Überzüge in Achsen A und D (Geschossdecke über G1 bis G3)
- Pos. RB1 Randbalken in Achsen A und D (Dachdecke)
- Pos. T01 Treppenläufe innerhalb des Gebäudekerns
- Pos. T02 Treppenpodeste
- Pos. St01 Randstützen unter Scheibe Achse 1
- Pos. St03 Innenstützen im Bereich der Flachdecke
- Pos. F02 Einzelfundamente unter Innenstützen im Bereich der Wandscheiben
- Pos. F03 Einzelfundamente unter Innenstützen im Bereich der Flachdecke
- Pos. F04 Gründungsbereich Gebäudekern
- Pos. F05 Bodenplatte

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-1: 3D -Positionsplan

3. Vordimensionierung der Bauteile

3.1. Flachdecken

Der Nachweis der Begrenzung der Verformungen in DIN 1045-1 darf vereinfacht durch eine Begrenzung der Biegeschlankheit geführt werden. Mit diesem Nachweis wurde die erforderliche Mindestdeckendicke berechnet. [9],[5]

3.1.1. Flachdecke Pos. D01(Flachdecke über Freiraum)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.1.2. Flachdecke Pos. D02 (Flachdecke über Geschoss G1 bis G3)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.1.3. Flachdecke Pos. D03 (Flachdecke über Geschoss G4)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.2. Vordimensionierung der Treppe

Damit gerade Treppen bequem zu begehen sind, ist ein bestimmtes Verhältnis zwischen Neigungswinkel, Steigung und Auftritt erforderlich. Am besten sollte die Treppenneigung zwischen 30° und 45° betragen.Die Steigungsverhältnisse der Treppe wurden nach der Schrittmaßformel bestimmt. Die Steigungsmaße sollten in Verwaltungsgebäuden zwischen 16 cm und 18 cm betragen.[14]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3-1: Bauteilmaße und Lastabtragung der Treppenkonstruktion im Regelgeschoss

4. Einwirkungen

Die Lastzusammenstellung für die vertikalen Bauteile erfolgt unter Verwendung von Lasteinzugsflächen. [2],[4]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4-1: Lasteinzugsfläche [Pos.Decke]

4.1. Ständige Einwirkungen:

Die nachfolgende Berechnung zeigt die charakteristischen Einwirkungen für die Decke, die Überzüge, die Randbalken, die Stützen und die Fassaden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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