Ramona S.
Begeisterungs-Lieferantin
Stahlbau Verlag Shop

ILEK Exkursion Chicago 2016
Hochhäuser werden unweigerlich die Zukunft des innerstädtischen Bauens darstellen. Auf Grund des Anstiegs der Weltbevölkerung und des zunehmenden Wachstums der Millionenstädte wird dichtes Bauen notwendig und immer gefragter. Im Wintersemester 2016/17 werden 10 Studierende der Architektur am Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK) der Universität Stuttgart einen Hochhaus Entwurf bearbeiten, um sich dieser Thematik anzunehmen. Da Chicago die Geburtsstätte der Gebäudetypologie Hochhaus darstellt, bietet es sich an, das Planungsgrundstück dort anzusetzen und die Recherchephase mit einer Exkursion zu verbinden. Das besondere dabei wird sein, dass auch Studierende des Bauingenieurwesens dabei sein werden, denn Interdisziplinarität ist besonders bei solch großen Bauprojekten essentiell. Zusammen mit der 17-köpfigen Studierendengruppe werden zwei Mitarbeiter des ILEK eine 9-tägige Exkursion im Oktober 2016 unternehmen. Dabei werden wir uns nicht nur der Geschichte des Hochhausbaus widmen, sondern auch neueste Entwicklungen erfahren, sowie die Beziehung zu der Architekturfakultät der Northwestern University weiter vertiefen. Gemeinsame Vorlesungen, Besprechungen sowie ein zusammen organisiertes Symposium werden dabei eine große Rolle spielen. Des weiteren sind Baustellenbesichtigungen und Besichtigungen einiger Architektur- und Ingenieurbüros geplant, wie z.B. zu Helmut Jahn, SOM oder Gill+Smith. Über den Verlauf der Exkursion werden wir auf diesem Blog live berichten und bedanken uns bereits vorab für die freundliche Unterstützung unserer Sponsoren, allen voran: Bauforumstahl.

Deutscher Stahlbau. Gut beraten.Deutscher Stahlbau. Gut beraten.

Torre Diamante – ein flexibler Büroturm im Herzen Mailands

1. Städtebaulicher und historischer Überblick
Das Porta Nuova Vorhaben vereinigt die drei Projekte Garibaldi, Varesine und Isola zum größten urbanen Redevelopment im Herzen von Mailand auf 290.000 m² 50 Jahre lang ungenutztem Land. Es werden neue Wohnquartiere, Bürogebäude, Einkaufsmöglichkeiten, kulturelle Einrichtungen sowie Verwaltungsbauten entstehen.

Der Masterplan für das Varesine-Gelände sieht den Bau dreier Hochhäuser unterschiedlicher Größen im Zentrum des ehemaligen Güterbahnhofareals vor. Der als „Diamante“ bezeichnete Büroturm, das sogenannte Gebäude 3 der städtebaulichen Planung, ist mit Abstand der höchste davon.

2. Tragwerksentwurf
Das Gebäude 3 des Neubaukomplexes Porta Nuova – Varesine besteht aus einem Büroturm mit 30 Stockwerken sowie 4 Untergeschossen; der Gebäudesockel misst in etwa 30 x 50 Meter, die Gebäudehöhe beträgt beachtliche 140 Meter. Die besondere Charakteristik des Bauwerks liegt in der unregelmäßigen Geometrie, aus der sich die Bezeichnung des Hochhauses als „Diamante“ ableitet; im Unterschied üblichen Hochhausbauten ist ein Teil der Fassadenstützen dieses Gebäudes schräg gestellt, wodurch der Linienführung des Entwurfs ihre Besonderheit verliehen wird. Der Torre Diamante befindet sich nahe der Kreuzung Via Galilei und Viale Liberazione.

© KPF © Pichler


2.1 Gründungskonstruktion
Durch die Stahl/Beton Mischbauweise mit Stahlstützen, Verbunddecken und einem Stahlbetonkern, welches leichter ist als eine reine Stahlbetonstruktur und durch die lastverteilenden Flossenwände im Bereich des Gründungskastens war es möglich eine Pfahlgründung zu vermeiden und somit die Kosten zu reduzieren und die Bauzeit zu verkürzen.

Der 140 m hohe Hauptturm Torre Diamante hat eine 2 Meter dicke Fundamentplatte. Der Bewehrungsgehalt beträgt 250 kg/m³ bei einer Betonfestigkeit von C32/40, Konsistenzklasse S4 und Expositionsklasse XC4. Die beiden zugehörigen Gebäude 1 und 2 in der Viale Liberazione sind auf einer 1,6 Meter dicke Fundamentplatte mit einem Bewehrungsgehalt von 150 kg/m³ gegründet. Der gesamte Gründungskasten besteht aus 4 Untergeschossen plus der Fundamentplatte. Darüber erheben sich die erwähnten drei Gebäude. Die Seitenwände des Gründungskastens sind 80 cm stark und haben einen Bewehrungsgehalt von 90 kg/m³.

Auf der Gründungsebene des Turmes (Gebäude 3) kreuzt eine Anzahl von transversalen, sich nach oben hin verjüngenden Stahlbetonwänden den Stahlbetonkern: die sogenannten Flossenwände sind Verlängerungen der Kernwände im Bereich des Gründungskastens. Die Flossenwände sind Teil des Lastabtragsystems und dienen dazu, die Lasten aus dem Stahlbetonkern auf eine größere Fläche zu verteilen und so die Flachgründung auszusteifen und zu verstärken.


Die Eigengewichtslast auf Erdgeschossniveau wird über zwei angenommene schräge Druckstreben auf die gesamte Basisbreite der Flossenwände verteilt. Jede der schrägen Druckstreben kann aufgeteilt werden in eine vertikale Komponente, welche direkt von der Fundamentplatte aufgenommen wird, und eine horizontale Komponente, welche von der Längsbewehrung der Fundamentplatte aufgenommen wird und wie ein Zugband funktioniert. Um das Tragverhalten der Flossenwände zu ermitteln wurden Modelle mit Schalenelementen und elastischen Bodeneigenschaften verwendet. Die Flossenwände sind in Beton C45/55 mit Expositionsklasse XC3, Konsistenzklasse S4 und einem Bewehrungsgehalt von 120 kg/m³ hergestellt.

2.2 Haupttragwerk
Der Turm besteht aus 30 Obergeschossen mit einer Abmessung von 30 mal 50 m im Bereich des Erdgeschosses sowie 4 Untergeschossen. Die maximale Höhe beträgt 140 m. Die Grundrissgestaltung ist mit einem zentralen Kern charakterisiert, um den sich ein stützenfreier Raum entwickelt. Im Kern sind prinzipiell alle Erschließungs- und Versorgungsfunktionen wie z.B. Aufzüge, Treppenhäuser oder die Stromversorgung angeordnet. Er dient ebenso der horizontalen Gebäudeaussteifung.

2.3 Stahltragwerk
Durch die Verwendung von Stählen mit höheren Festigkeiten können auf die Bauteilkosten bezogene Einsparungen bis 50% gegenüber dem Standardstahl S235 erzielt werden. Aufgrund der hohen Streckgrenze kann die Stahltonnage um 50% – in Einzelfällen auch mehr – reduziert werden. Da der Materialpreis für Walzprofile in S460 mit ca. 10-15% nur geringfügig höher liegt als bei S235, sind allein bei den Materialkosten Einsparungen von 30-40% möglich. Dazu kommen weitere Einsparungen bei allen Verarbeitungsvorgängen in der Werkstatt. Das Schweißgutvolumen kann in der Regel erheblich reduziert werden. Beim Einsatz kleinerer Profile reduziert sich die Fläche für den Korrosionsschutz. Dank der leichteren Konstruktion können die Transportkosten gesenkt werden. Die Montage kann abhängig von der Lage und Ausstattung der Baustelle mit kleineren Kränen bzw. Hebezeugen erfolgen.

Hochhausstützen
Besonders im gedrungenen und mittleren Schlankheitsbereich wirken sich hohe Stahlfestigkeiten positiv auf den Stahlverbrauch aus. Bei üblichen Klicklängen im Geschossbau wirken sich die hohen Festigkeiten sehr vorteilhaft auf die Tragfähigkeit aus. Mit hochfestem Stahl S460 sind schlanke, sehr tragfähige und somit auch wirtschaftliche Hochhausstützen möglich.


Richtungsänderung der Stützen
In der 9. und 22. Etage verändert die Fassade die Neigung. Hierdurch werden große horizontale Kräfte in der Größenordnung von einigen hundert Tonnen erzeugt und müssen zur Horizontalaussteifung, dem inneren Stahlbetonkern, weitergeleitet werden. Das Lastübertragungssystem besteht aus einem in der Deckenebene liegenden Fachwerk aus schweren H-Schweißprofilen (für Zug und Biegung) und Stahlrohren (Druckstäbe). Der Anschluss an den aussteifenden Betonkern erfolgt mittels einbetonierter Stahlträger mit Kopfbolzendübeln.

Erdgeschossstützen
Die langen, immer noch schräg verlaufenden Stützen im Erdgeschoss bestehen aus Verbundquerschnitten mit einem äußeren Stahlrohr und Schweiß-Einstellprofilen. Die Lasteinleitung (Vertikallasten aus Eigengewicht, horizontale Umlenkkräfte) in den Stahlbeton-Gründungskasten erfolgt dann im 1. Untergeschoss über mit Kopfbolzen versehene Breitflanschprofile, welche in die Betonstützen des Untergeschosses und die Erdgeschossdecke einbinden.


Verbundträger und Verbunddecken
Beim Torre Diamante kommen bis zu 11 m weit gespannte Verbundträger mit einer Anzahl von Ausnehmungen für die Haustechnik zum Einsatz. In dieser Konstellation wurden für die Deckenträger Walzprofile IPE und HE in der Stahlgüte S355 verwendet. Die Verbunddecken mit mittragenden Hinterschnittblechen haben eine Deckenstärke von lediglich 15 bis 20 cm. Für 1.800 Deckenträger aus HE und IPE Walzprofilen sowie für die Schweißprofile wurden 1.322 Tonnen Konstruktionsstahl mit einer Gesamtlänge von 13.520 m, 3.600 Anschlüssen und 28.000 Schrauben verwendet. Dazu kommen  26.000 m² Profilbleche für die Verbunddecken.

3. Nachhaltigkeitskonzept und LEED-Zertifizierung
Es wird mindestens eine LEED-Zertifizierung in Gold angestrebt – die höchste Bewertung bei LEED ist Platin. Das Verasine-Projekte mit dem markanten Torre Diamante wurde bisher in Gold vorzertifiziert.

Aktuelle Projekte | Projektarchiv

Auftraggeber
HINES Italia SGR SpA für Fondo Porta Nuova Varesine

Architekt
Kohn Pedersen Fox Associates Pc

Tragwerksplaner und technische Beratung für die Ausführung
ARUP

Stahlbau
Stahlbau Pichler GmbH

Ausführungsstatik Stahlbau
Ing. Manuel Sommariva

Stahlhersteller (S460M)
ArcelorMittal

Planungsbeginn (Architektur und Ingenieurbau)
2006

Abschluss der Planungsphase
2009

Baubeginn
2009

Fertigstellung
in Ausführung


Die Zahlen des Stahltragwerks

Stützen
HD-Profile 460 und 360, S460M
mehr als 700 t (2,54 km) Stahlstützen

Anzahl der Anschlüsse Stütze-Stütze: 250

Anzahl der Schraubbolzen für die Anschlüsse Stütze-Stütze: 7200

Träger (HE, IPE, zusammengesetzte Querschnitte)
1322 t (13,52 km) Stahlträger
Anzahl Träger: 1800
Anzahl der Anschlüsse Träger-Stütze: 3600
Anzahl der Schraubbolzen für die Anschlüsse Träger-Stütze: 28800