Entwicklung der Normalkräfte in vertikal lastabtragenden Bauteilen von Hochhäusern in Abhängigkeit des Baufortschritts

Abstract

Heutzutage werden anhand fortgeschrittener Kenntnisse in den Ingenieur-, sowie den Materialwissenschaften und mithilfe hochentwickelter, computer-basierter Berechnungsmethoden immer größere Bauprojekte und komplexere Bauwerke verwirklicht. Bei Hochbauten ist die Berechnung der Normalkräfte in den vertikal lastabtragenden Bauteilen, vor allem in den Stützen von Hochhäusern, mit Unsicherheiten behaftet. Dies kann zu einer unwirtschaftlichen Bemessung führen und sich sogar auf die Bemessung anderer Bauteile und somit auf das ganze Bauvorhaben auswirken. Die zahlreichen Bemessungsprogramme liefern Resultate mit deutlichen Abweichungen der Stützen-Normalkräfte, die oft weit entfernt von den tatsächlich realistischen Werten liegen. In dieser Diplomarbeit soll der Einfluss der Berücksichtigung der Bauphasen auf den Lastabtrag der Stützen in Hochhäusern untersucht werden. Die Diplomarbeit bildet einen Teil eines Forschungsprojekts der Firma Porr AG, welches die Ermittlung der realen Stützenkräfte bei Hochbauten untersucht. Die Diplomarbeit basiert grundsätzlich auf dem Projekt 'Bauvorhaben Monte Laa, BPL3', dessen Modellierung der Gesamtstruktur den Großteil der Arbeit bildet. Um in die Relevanz der Berücksichtigung des Baufortschritts weitere Einblicke gewinnen zu können, wird zusätzlich ein anderes Hochhaus 'Monte Laa, BPL2' untersucht, dessen Steifigkeits- und Grundrissverhältnisse vom Hochhaus ML3 abweichen. Es werden mehrere Modellvarianten der einzelnen Projekte entwickelt, um den Einfluss unterschiedlicher Parametern (Auflagersteifigkeit, Steifigkeit der Innenwände) auf die Berechnungsergebnisse zu untersuchen. Auf Grundlage der verschiedenen Gebäudemodelle ist es möglich, das Tragverhalten unter diversen Verhältnissen zu analysieren und entsprechende Folgerungen zu ziehen, die bei der Bemessung der Stützen mehrgeschossiger Bauwerke von großer Bedeutung sein können. Das Ziel ist es, mittels der Modellvarianten zu zeigen, unter welchen Umständen die Berücksichtigung des Baufortschritts bei der Berechnung von Hochbauten einen relevanten Einfluss hat.

Recent developments in engineering and material science in conjunction with sophisticated computer-based calculation-methods enable the creation of larger constructions with more complex structures. However, the dimensioning of vertical supporting elements, especially of the columns in high-rise buildings is still associated with a certain calculational uncertainty which can largely affect the dimensioning of even other structural elements. This also impacts the costs and thus the realization of the whole construction project. The numerous calculation and dimensioning software often provide results with deviations of the coloumns normal forces, which can significantly differ from the actual values. This thesis analyzes the influence of construction phases in the calculation of the load transfer of the columns in high-rise buildings. The thesis is part of a research project of the PORR PLC, which investigates the determination of real support forces in high-rise buildings. The work is mostly based on the modeling of the high-rise building in the project "Monte Laa, BPL3" and on its structural analysis. In order to confirm the importance of the construction progress in the structural analysis an additional high-rise "Monte Laa, BPL2" has been examined which stiffness and layout situation differs from the high-rise ML3. Several model variants of the above-named projects were developed in order to examine the influence of different parameters on the calculation results such as the bearing stiffness and the stiffness of the inner walls. Using the outcomes of the various calculation models, the load-bearing behavior of the towers under various conditions has been thoroughly analyzed. Also, several findings have been concluded, which may be of great importance when dimensioning the columns of multi-story structures. The purpose of this thesis is to point out under which circumstances the construction progress in the structural analysis has a relevant influence on load-bearing behavior of high-rises.