Ertüchtigungsmaßnahmen für Industriebautragwerke: Entwicklung eines Berechnungstools für STB-Plattenbalkensysteme im Bestand

Abstract

Jährlich werden in Österreich über tausend neue Industrie- und Lagergebäude errichtet. Dies führt zu einer zunehmenden Versiegelung von Bodenflächen. Gleichzeitig existieren im Land zahlreiche ungenutzte, brachliegende Industrie- und Gewerbeflächen, die Möglichkeiten zur Nachnutzung bieten würden. In diesem Zusammenhang wird am Institut für Hoch- und Industriebau der Technischen Universität Wien (Forschungsbereich Integrale Planung und Industriebau) im Zuge des Forschungsprojekts RE:STOCK INDUSTRY ein Konzept entwickelt, das die digitale Erfassung, Modellierung und Analyse bestehender Tragwerke im Industriebau umfasst. Dabei wird versucht, diese gezielt wiederzuverwenden und durch vertikale Produktionsprozesse in existierenden Industriegebäuden einer weiteren Flächenversiegelung entgegenzuwirken. Die vorliegende Arbeit untersucht Ertüchtigungsmaßnahmen für Stahlbeton-Tragsysteme im Industriebau im Kontext vertikaler Gebäudeerweiterungen. Das Forschungsziel dieser Arbeit liegt darin, eine computergestütze Methode zur Nachweisführung und schnellen Beurteilung eines bestehenden STB-Tragsystems zu entwickeln. Im Zuge dessen wurde ein umfassender Parameterkatalog für Ertüchtigungsmaßnahmen entwickelt, basierend auf einer Literaturrecherche, Experteninterviews und einer Use Case Analyse von realen Anwendungsfällen. Des Weiteren wurde die Vorgehensweise von Tragsystem-Ertüchtigungen untersucht und ein Design Space für Bestandstragwerke im Industriebau konzipiert. Auf Grundlage dieses Design Spaces konnte ein Berechnungstool für STB-Plattenbalkensysteme entwickelt werden. Dieses gibt Aufschluss darüber, wie sich das vorgegebene Tragsystem unter erhöhten Lasten verhält und welche Ertüchtigungsmaßnahmen bei Überschreitung des Ausnutzungsgrades der statischen Elemente durchgeführt werden können. Der geschaffene Design Space und das entwickelte Berechnungstool bilden einen wichtigen Schritt hin zu einer schnellen und effizienten Beurteilung bestehender Industriebauten in Stahlbetonskelettbauweise. Im Zuge der Forschungsarbeit hat sich zudem gezeigt, dass viele Prozesse bei Vertikalerweiterungen von Gebäuden automatisiert und parametrisiert werden können. Eine Beurteilung des Bestandes vor Ort erfordert jedoch das Fachwissen von Expertinnen und Experten und lässt sich somit nicht automatisieren.

Annually, over a thousand new industrial and warehouse buildings are constructed in Austria, leading to an increasing sealing of land surfaces. Simultaneously, the country harbors numerous unused, dormant industrial and commercial areas that offer potential for repurposing. In this context, the Institute for Structural Engineering and Industrial Construction at the Vienna University of Technology (Research Department for Integrated Planning and Industrial Construction) is developing a concept as part of the RE:STOCK INDUSTRY research project. This concept involves the digital capture, modeling, and analysis of existing industrial structures with the aim of targeted reuse and countering further land sealing through vertical production processes in existing industrial buildings. The present work investigates retrofitting measures for reinforced concrete structural systems in industrial construction in the context of vertical building extensions. The research objective is to develop a computer-assisted method for proof provision and rapid assessment of an existing reinforced concrete structural system. To this end, a comprehensive parameter catalog for retrofitting measures was developed based on literature research, expert interviews, and a use case analysis of real-world scenarios. Furthermore, the approach of structural retrofitting was examined, and a design space for existing structural systems in industrial construction was designed. Based on this design space, a calculation tool for reinforced concrete slab-beam systems was developed. This tool provides insights into how the given structural system behaves under increased loads and which retrofitting measures can be taken when the utilization of the structural elements exceeds a certain threshold. The created design space and the developed calculation tool represent significant steps towards a rapid and efficient assessment of existing industrial buildings in reinforced concrete skeleton construction. Additionally, the research has revealed that many processes involved in vertical building extensions can be automated and parameterized. However, an on-site assessment of the existing structure requires the expertise of professionals and cannot be automated.