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ILEK Chicago Exkursion - Hochhausentwürfe
Die Eindrücke, die die Studierenden auf der Reise gesammelt haben und die daraus enstandenen Hochhausentwürfe findet ihr zusammengefasst in dem PDF anbei. Wir freuen uns über jede Einreichung aus den Arbeiten sowie über Einreichungen anderer Studierender zu unserem nächsten Förderpreis. 20170628_reader_ILEK_final  

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Schrannenhalle München - Restaurierung und Wiederaufbau der historischen Hallenkonstruktion

Einführung

Die Münchner Schrannenhalle, eingeweiht im Jahre 1853, gehört zu den innovativsten Konstruktionen ihrer Zeit. Nach einer wechselvollen Geschichte hat ein Hallenteil des Bauwerks wieder den Weg zurück zum ursprünglichen Standort am Viktualienmarkt gefunden.


© Haumann + Fuchs Ingenieure AG


Neben dem Münchner Glaspalast, der leider vollständig durch einen Brand vernichtet wurde, zählt die Schrannenhalle zu den ersten Gebäuden, die die Leichtigkeit und die Ästhetik von Stahlkonstruktionen in beeindruckender Weise zeigt. Bei der vom Ingenieur und Stadtbaurat Karl Muffat von 1851-1853 gebaute „Maximilians-Getreide-Halle“ wurde bereits die industrielle Vorfertigung möglichst vieler Bauteile genutzt, mit Keilverbindungen gleichzeitig Fertigungstoleranzen kompensiert und die Passgenauigkeit erhöht und somit die Bauzeit auf ein Minimum reduziert.

Die tragende Konstruktion besteht im Wesentlichen aus gusseisernen Säulen, gusseisernen Trägern und einem Dachstuhl aus Schmiedeeisen.

Bild 1

 

Positionsübersicht

© Haumann + Fuchs Ingenieure AG


Besonderheiten bei der Planung
Da es sich um historisches Baumaterial handelt und die Güte der verwendeten Materialien wegen der damaligen Fertigungsprozesse einer großen Streuung unterliegt, war vor Beginn der Planungsarbeiten eine detaillierte Materialuntersuchung unabdingbar. Dies galt insbesondere auch für die Wanddicken der gusseisernen Säulen.

Des Weiteren war ein Bemessungskonzept zu entwickeln, das sowohl den Tragfähigkeiten des historischen Materials, als auch unseren heute gültigen Bauvorschriften bzw. unserem Sicherheitsniveau gerecht wird.

Auf Basis der unter [1] gewonnenen Erkenntnisse konnte ein Bemessungskonzept nach Theorie II. Ordnung unter Design-Lasten für die gusseisernen Bauteile, deren Güte ungefähr einem GJL 150 entspricht, entwickelt werden. Voraussetzung hierfür war der zusätzliche Nachweis, dass in den Stützen rechnerisch keine Biegezugspannungen auftreten, da die Zugtragfähigkeit von Guss – insbesondere bei vorhandenen Lunkern, deren Auftreten aufgrund der damaligen Fertigungsprozesse wahrscheinlich ist - gering ist. Deshalb musste sichergestellt werden, dass der Stützenstoß der Innenstützen immer vollständig überdrückt bleibt.

Für die im Wesentlichen auf Zug beanspruchten Bauteile aus Puddelstahl, dessen Zugfestigkeit und Streckgrenze näherungsweise einem S185 entsprechen, konnte die DIN 18800 angewandt werden.


© Haumann + Fuchs Ingenieure AG


Erforderliche Sanierungsmaßnahmen
Nachdem die Belastung für die „neue“ Schranne aufgrund der jetzt vorhandenen Anforderungen in bauphysikalischer Hinsicht (Wärmedämmung, Schallschutz, seitlicher Raumabschluss des ursprünglich offenen Gebäudes) und aufgrund der größeren Schneelast-Berechnungsvorgabe, die heute deutlich höher als Mitte des 19. Jahrhunderts einzurechnen ist, war es keine Überraschung, dass die Standsicherheitsnachweise an einigen Stellen nicht erfüllt werden konnten. Hinzu kam, dass viele angegossene Verbindungslaschen den mehrmaligen Auf- und Abbau nicht unversehrt überstanden haben und teilweise vollständig abgebrochen waren.

Um das erklärte Ziel, die historische Bausubstanz möglichst vollständig zu erhalten, zu erreichen, wurde nach Sanierungsmöglichkeiten gesucht, die nur in Ausnahmefällen eine kleine optische Veränderung vornahmen.

Darstellung der wesentlichen Sanierungsmaßnahmen:

  • Die historischen Außensäulen, die historischen äußeren Biegeträger und die Sparren der Seitenschiffe mussten durch die geänderten Berechnungsvorgaben entlastet werden. Dies erfolgte durch frei spannende Dachpaneele aus Holz, die sich an den Gebäudeaußenkanten in die neuen, zusätzlichen Fassadenstützen ablasten. Die historischen Sparren, die gegen Knicken und Kippen gesichert sind, dienen nur noch zur Aufnahme von Normalkräften.
  • Die historischen Dachlatten im Mittelschiff waren zur Aufnahme der Lasten aus der neuen Dachhaut nicht geeignet. Es wurden Holzpaneele eingebaut, die in Längsrichtung der Halle spannen und sich auf die Polonceau-Binder ablasten.
  • Die Anschlüsse der einzelnen Bauteile der Polonceau-Binder wurden über Augenstäbe, die über Keilverbindungen (siehe Bild 2) angeschlossen wurden, ausgeführt. Da unter der neuen Belastung für die vorgefundene Geometrie der Augen teilweise keine Nachweise erbracht werden konnten, wurden die seitlichen horizontalen Zugstäbe erneuert (S 355). Sämtliche Keile und Bolzen der Anschlüsse wurden ebenfalls neu angefertigt (S 235).

Bild 2

 

Anschlussdetail Polonceau-Binder

© Haumann + Fuchs Ingenieure AG
  • Der Höhensprung zwischen Mittel- und Seitenschiff (siehe Bild 1) wurde durch ein Fachwerk ausgeglichen. Nachdem die Zugdiagonalen nicht bis zu den Hauptstützen geführt wurden, werden die gusseisernen Träger planmäßig auf Biegung und Querkraft beansprucht, sodass man besser von einem fachwerkartigen Biegeträger spricht. Hier waren aufgrund der größeren Belastung und der beschädigten Laschen mehrere Maßnahmen erforderlich: Die Zugstangen wurden durch Querschnitte gleicher Geometrie ersetzt. Dabei wurde ein Material der Güte S 460 verwendet. Entgegen der ursprünglichen Ausführung sind jetzt nur die nichttragenden Zugstangen – also die zur Stütze hin fallenden Zugstangen – im Kreuzungsbereich gekröpft ausgeführt. Nachdem bereits viele Laschen der gusseisernen Fenstersäulen abgebrochen waren (siehe Bild 3) und auch der neuen Zugbeanspruchung nicht standgehalten hätten, wurden diese durch ein innenliegendes Drehteil aus Stahl S 355 (siehe Bild 4 und 5), gefertigt aus Vollmaterial mit einem Durchmesser von 100mm, ersetzt. Hierzu wurden sämtliche Fenstersäulen zur Aufnahme des Drehteils geschlitzt und in alle Tragbalken eine zylindrische Senkung gefräst (siehe Bild 6). Außerdem wurde zur Vermeidung eines Kantenbruches der Fenstersäulen ein innenliegendes Druckrohr eingebaut, das planmäßig etwas länger als die Fenstersäulen ist, sodass ein minimaler Spalt nach Verspannung der Bauteile erhalten bleibt.
  • Ein zentraler Punkt war – wie bereits erwähnt – einen stets überdrückten Stoß der Innenstütze herzustellen. Um dies bei einer planmäßig auftretenden Biegebeanspruchung im Kontaktstoß zu gewährleisten, wurde eine über Dehnmessstreifen kontrollierte Vorspannung von 250 kN über die historischen Zugspangen in Verbindung mit den Keilen aufgebracht (siehe Bild 7). Lediglich die Keile wurden neu angefertigt.

Bild 7

 

Stoß historische Innenstützen

© Haumann + Fuchs Ingenieure AG

 

  • Für die Stützen konnte auf Basis der bereits beschriebenen Maßnahmen ein Standsicherheitsnachweis erbracht werden. Da das Gesamtsystem aber bei Ausfall einer Stütze, z. B. durch Anprall eines Ausstellungsfahrzeuges, keine Umlagerungsmöglichkeiten hat, wurde zur Vermeidung einer Havarie jede Stütze mit einem innenliegenden 1,80m langem Stahlrohr ausgestattet. Der Hohlraum zwischen dem Stahlrohr und der gusseisernen Wandung wurde mit einem feinkörnigen Betonverguss verfüllt.

Ludwig Haumann, Michael Perla und Heike Kallert

Literatur:
[1] Käpplein, R., Wiegosch-Frey, A.: „Historische Eisen- und Stahlkonstruktionen“. SFB 315, Universität Karlsruhe 2001, ISBN 3-934540-04-X

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Bauen im Bestand –
Erfahrene Ingenieure berichten
Nummer 3


Idee:
Prof. Dr.-Ing. Ö. Bucak,
Hochschule München
Redaktion:
Wolfgang Buchner | Bauforumstahl

© Haumann


Ludwig Haumann Dipl.-Ing. FH

Vorstandsvorsitzender
Haumann + Fuchs Ingenieure AG

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