Bewertung der Aussteifungseigenschaften von Tragwerken im Hochhausbau

Abstract

Heutzutage sind wir Zeugen des großen Fortschritts in der Entwicklung der Hochhäuser als eine besondere Gebäudekategorie. Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Aussteifungseigenschaften verschiedener Tragwerkssysteme von Hochhäusern. Das Ziel ist es, eine Leitlinie für die Wahl des optimalen Tragwerkssystems in der frühen Entwurfsphase eines Hochhauses zu erfassen. Zunächst wurde ein Überblick über die grundlegenden Aussteifungsprinzipien von Hochbauten geschaffen. Des Weiteren wurden unterschiedliche bei Hochhäusern vorkommende Tragwerkselemente und -systeme mit ihren Lastableitungseigenschaften unter besonderer Berücksichtigung der horizontalen Lasten betrachtet.<br />Für manche Eigenschaften wurden zur genaueren Analyse Parameterstudien mit Hilfe von Finite-Elemente-Analysen durchgeführt. Anschließend wurde eine Klassifikation der Tragwerkssysteme nach ihren wirtschaftlichen Grenzhöhen vorgenommen, die eine Art Leitfaden für die Selektion der möglichen Tragwerkssysteme für eine gewünschte Hochhausgeometrie darstellt. Zuletzt wurden nach diesem Leitfaden drei vergleichbare Systeme ausgewählt und in einem Berechnungsbeispiel mittels FEM-Programm analysiert. Diese Analyse soll die jeweiligen Lastableitungsmechanismen gegenüberstellen.<br />

Nowadays we witness a great progress in the development of high-rise buildings. This Master Thesis deals with the structural stiffening characteristics of tall building constructions. The goal is to create a guideline for choosing the optimal structural system for a tall building in the preliminary design phase. First, an overview of the basic principles of building bracing is presented. Then, the various structural elements and systems of high-rise buildings are contemplated using their load transfer characteristics, especially concerning lateral loads. For a more detailed analysis of some characteristics and occurring effects a couple of parameter studies based on finite element calculations were performed. Subsequently, various high-rise structural systems are embraced in a classification according to their efficient height limit. This should serve as a guideline for the selection of possible structural systems for a particular high-rise geometry.<br />Finally, according to this guideline, three comparable systems were selected and analyzed in a calculation example using structural analysis and finite element software, in order to compare their structural behaviour.