Ein Ingenieurbeitrag vonEin Ingenieurbeitrag von

Prof. Dr.-Ing. Ralf Wörzberger

Düsseldorf und Rösrath

Entwurfskizzen für ein interdisziplinäres Bau– und Forschungsprojekt:

"Zur Erdbebenprophylaxe beim Neu– und Wiederaufbau in Erdbebengebieten" Grundlagen

Die Ausbreitungsarten der seismischen Wellen sind bekannt. Danach gibt escharakteristische Typen von seismischen Wellen, die sich durch ihre Laufgeschwindigkeitund ihre Schwingungsweise unterscheidenb2

b1

und ihre Schwingungsweise unterscheiden.Auffällig dabei ist, dass insbesondere die Kräfte aus horizontalen Beschleunigungendes Untergrundes bei der Einwirkung auf Bauten besonders zerstörend wirken.

Die Ideeb3

Fundament und Bauwerk werden so entkoppelt, dass im Idealfall die Horizontalanteile derseismischen Kräfte das Bauwerk in nur abgeschwächter Form erreichen. Dabei werdenhier zunächst lediglich die relativ kleinen, einfachen Wohngebäude betrachtet.

Neue Gründungen und Bauweisen

Der Fundamentkörper ist zweigeteilt:•Streifenfundamente mit bewehrter Sauberkeitsschicht als dünne Platte•Bodenplatte, bewehrt (z.B.: d=16 cm), auf unterer Gleitfolie sowie mit einer oberenGleitfolie unter dem darauf zu errichtenden Bauwerk.

Durch die Entkopplung über Gleitfolien werden die horizontalen Anteile der seismischenDurch die Entkopplung über Gleitfolien werden die horizontalen Anteile der seismischenBeschleunigungskräfte stufenweise abgemildert. Im Zusammenhang mit den übrigenbaulichen Maßnahmen für „Erdbebensicheres Bauen“ (z.B. umlaufende Ringanker,Aussteifungen, Leichtbauweisen etc.) können so die horizontalen Komponenten derseismischen Einwirkungen „klein“ gehalten werden.

Mathematisches und physikalisches ModellMehrmassenschwinger mit schwacher Kopplung über Reibungsdämpfung

mit stufenweise Reduzierung der Horizontalbeschleunigungen ( b3 >> b2 > b1).

*) Anstelle hochwertiger Gleitfolien sollten alternativ auch einfache Materialien untersucht werden. Beispielsweise käme gleichkörniger (rolliger) Sand in Betracht, bei dem die Feinbestandteile (Wirkung als „Bremsklötze“) heraus gewaschen wurden (z.B.: feinkörniger Fließsand der Küstenstrände)

Betonplatte (Masse M2) Gleit-

WohnhausPrinzipskizze

feinkörniger Fließsand der Küstenstrände).Folien *)

Streifenfundamente mit bewehrter Sauberkeitsschicht als dünne Platte mit ebener Oberfläche

© R. Wörzberger, Rösrath

Zerstörungen durch überwiegend horizontale Erdstöße

Abhilfe: Horizontale Stoßkräfte werden durch träge Massen über Gleitfolien vom Bauwerk ferngehalten

Gebäude mit umlaufendem

Ringanker

Gebäude (Masse M1) „Gebäude-Reaktion“

Betonplatte

Gleitfolie

g

p(Masse M2)

Baugrund mit Fundament

Gleitfolien - oder Sandschichten

aus rolligem S d hBaugrund mit Fundament

( Masse M 3) in „aktiv“ beschleunigter horizontaler

Bewegung© R. Wörzberger, Rösrath

Sand, ohne Feinanteile, z.B.: ausgewaschenerKüsten-Feinsand

Entwurfskizzen für ein interdisziplinäres Bau– und Forschungsprojekt:

"Zur Erdbebenprophylaxe beim Neu– und Wiederaufbau in Erdbebengebieten"

• Entwicklung mathematischer und physikalischer Modellabbildungen

Weiterführende Entwicklungen, Forschungsarbeiten und Anwendungsziele:

g p y g• Praktische Erprobung im Modellversuch • neue Gleitfolien-Produktentwicklung / alternativ: Einfache Materialien (rolliger Sand)• Entwicklungen einfacher bildhafter Bauanweisungen• mehrsprachige Darstellung der Ergebnisse im Internet.

© Prof. Dr.-Ing. Ralf Wörzberger, Lehr– und Forschungsgebiet: Bau– und Tragkonstruktionen, FH-Düsseldorf, Georg-Glock-Str. 15, D-40474 Düsseldorf,tel. 0211-4351-141 ; Email: prof @ woerzberger.de; Internet: www . mwvi . de ; www . mwvi . de / research ; mit

Wörzberger Ingenieure GmbH, Rösrath, tel. 02205 87741; www . woerzberger . de

Auswahl: Bauten und SachgebieteWörzberger Ingenieure Gesellschaft mbHEntwurf und Tragwerksplanung im Bauwesen

Prof. Dr.-Ing. Ralf Wörzberger (GF)g g ( )Im Pannenlöhe 2 BD – 51503 Rösrath

Fon / Fax 02205 -877-41 / -43

Haltestation: Neue Mitte Oberhausen, Arch.: Prof. Parade, Düsseldorf; Anerkennung Stahlbaupreis 1998

Berufsbildungs-Zentrum in Sachsen-Anhalt, Arch.: SEP, Hannover; Holzbaupreis 1998

Wettbewerb 1. Platz Wettbewerb 1. Platz

Ralf Wörzberger, geb.1949 in Thüringen.Studium Bauingenieur-wesen in Münster undHannover.

Beratungen in Wettbewerben und TragwerksplanungenIngenieure: Polónyi, Möller, Niles, Wörzberger

ing.buero@woerzberger.de; www.woerzberger.de

Glasdach Messe Hannover (Arch. SEP)Gesamtschule Wuppertal (Arch. Parade)WBW 1. Pl.WBW 1. Pl.Promotion zum Dr.- Ing. Universität

Hannover 1983.

1987 Projektleiter sowie 1990Gesellschafter und Geschäftsführer imKölner Ingenieurbüro IPP Prof Dr Ing

Aktuelle Beispiele

Wettbewerb 1. Platz

Kölner Ingenieurbüro IPP Prof. Dr.-Ing.Polónyi und Partner GmbH.Seit 1994 selbständig im RösratherIngenieurbüro für Tragwerksplanung. Ab1995 Professor für Tragkonstruktionenund Ingenieurhochbau an der"Drachenbrücke„(oben) und "Horizont-Observatorium" (unten)

Tribünendach Lausitzring (Entw. Wörzberger)Umbau+Sanierung WDR-Köln (Arch. HPP)Fachhochschule in Münster.

1998 Ruf an die Technische UniversitätWien, Fakultät Bauingenieurwesen undgleichzeitig an die FH-Düsseldorf, FB.Architektur. Rufannahme 1999 als

bei Recklinghausen; Entwurf und Tragwerk : Wörzberger

ICC-Dresden, Arch. Storch&Ehlers u.Partner (SEP), Hannover; ARGE Tragwerk, Lph. 1 – 4

Wettbewerb 1. Platz

Architektur. Rufannahme 1999 alsProfessor für Bau- und Tragkonstruk-tionen an der Düsseldorfer Hochschule;seit 2005: "Peter Behrens School ofArchitecture" innerhalb der FHD.

"Horizont-Observatorium" als Stahlrohr-Plastik;

Spannweiten 91m bzw. 95m

„Drachenkopf“ als Stahlblech-Origami ;

Länge ca. 6m; Höhe ca.18m

Gutachten( 3 verschiedenartige Beispiele aus ca. 100 )

Prof. Dr.-Ing. Ralf Wörzberger

Öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger (IHK Köln) für:

LG Frankfurt „Glasdach in Peking“

Auf Antrag der Klägerin sollte Beweiserhoben werden über Fragen zu Schädenund vermuteten Mängeln an einem Glasdach

Statik, konstruktiver Ingenieurbau und Glasbau,Erschütterungen von leichten Tragwerken

und Brücken

Gutachtenbeispiele:innerhalb der Residenz der DeutschenBotschaft in Peking ( VR. China ).

LG B P k l tt “Übersicht

Glasfassade Posttower BonnGlasdach Deutsche Botschaft in Peking

Glasfassade Rheinisches Landesmuseum BonnEmail-Kontakt: prof @ woerzberger . de

LG Bonn „Parkpaletten“

Schäden an mehreren Parkpalettenveranlassten den Antragsteller nach derUrsache zu fragen.Darüber hinaus sollte der Frage

ÜbersichtDie Sachgebiete: Statik, konstruktiver Ingenieur-bau und Glasbau decken einen großen Teil ausdem Fachgebiet des Bauingenieurwesens ab. Dabeigeht es um das Zusammenspiel der Kräfte in denHaupt Materialien: Stahl Beton und Holz sowie um Darüber hinaus sollte der Frage

nachgegangen werden, ob die Stand-sicherheit der Konstruktion gefährdet ist undob ggf. Einsturzgefahr besteht.

Haupt-Materialien: Stahl, Beton und Holz sowie umEinflüsse aus dem Baugrund und Erschütterungenaus Bauwerks-Schwingungen.Die Verbindung von Stahl und Glas zu filigranenStahl-Glas-Konstruktionen erfordert zudem sehr

Die Durchbiegung und Schwingungen einerso genannten „Tragbolzentreppe“

l t d A t t ll d h

LG Köln „Tragbolzentreppe“viel Erfahrung auf diesem Gebiet. Zahlreiche eigeneBauplanungen (s.o.) tragen dazu bei.

Ansprüche an GutachtenGutachten sind Dienstleistungen, die von

veranlassten den Antragsteller danach zufragen, ob der Neubau einer solchenFertigteiltreppe mit Buchenholzstufen den„anerkannten Regeln der Technik“ entspricht.Im Rahmen des Gutachtens konnten die

g ,Einzelpersonen oder Gerichten angefordert werden.Dabei handelt es sich oftmals um Schäden anBauten bzw. um Fragen zur Standsicherheit undGebrauchstauglichkeit. Eine wesentliche Aufgabedes Gutachtens liegt darin wissenschaftlich fundierte

Mängel-Ursachen benannt, sowie erbeteneVorschläge für Sanierungsmaßnahmenentwickelt werden.

des Gutachtens liegt darin, wissenschaftlich fundierteAntworten auf die gestellten Fragen(Beschlussfragen des Gerichts) abzugeben, diedennoch allgemein verständlich durch anschaulicheAbbildungen darzulegen sind.

PBSA Peter Behrens School of Architecture

Department of FH D Duesseldorf University of Applied Sciences

PBSA Peter Behrens School of Architecture

Department of FH D Duesseldorf University of Applied Sciences

P B S A Peter Behrens School of ArchitectureLehrgebiet Bau- und TragkonstruktionenProf. Dr.-Ing. Ralf WörzbergerDipl.-Ing. Peter Schulz-OwartDipl.-Ing. Uwe Twelkercand. Arch. Friederike Waldow

Lehrgebiet Bau- und TragkonstruktionenDas konstruktive Entwerfen bildet die Grundlage und Brücke zwischen

FH-Düsseldorf, Georg-Glock-Str. 15D-40474 DüsseldorfTel. 0211 4351- 151, -141- 140; Fax -153

F. u. E. : www.fh-duesseldorf.dewww.mwvi.de/research

i d /

Das konstruktive Entwerfen bildet die Grundlage und Brücke zwischenden beiden Hauptplanungsbeteiligten: Architekt und Ingenieur. DasTragwerk ist wesentlicher Bestandteil innerhalb der jeweiligenEntwurfsaufgabe. Entscheidungen über Tragstrukturen, Haupt-Materialien, Integration der Haustechnik sowie wesentliche Details sindBestandteile der untrennbaren Bau- und Tragkonstruktion und laufen imE t f itli h ll lwww.mwvi.de/pcm

prof@woerzberger.deEntwurf zeitlich parallel.

Im Bachelor Studiengang werden deshalb die Grundlagenkenntnisse überTragkonstruktionen durch die Verwendung neuer Medien in Vorlesungenund Seminarübungen vermittelt.Im Master Studiengang können komplexe Zusammenhänge anF llb i i l b h d lt d Z hl i h b t B i i l dFallbeispielen behandelt werden. Zahlreiche gebaute Beispiele au dereignen Ingenieurtätigkeit vermitteln den Anwendungsbezug. Dabei stehteine Methodenlehre im Vordergrund, wonach die Umwandlunggewonnener Erkenntnisse auf eigene, ähnlich lösbare Aufgaben gelingensoll.

I b id St f (b St di ä ) d di K t i dIn beiden Stufen (bzw. Studiengängen) werden die Kenntnisse undFähigkeiten zunehmend im Dialog entwickelt. Neben anfänglichenLeistungsnachweisen über eine Prüfungsklausur im BA- Studiengangstehen danach Referate über Konstruktions-Analysen im Blickfeld derBeurteilung, die von Studierenden unter Anwendung der neuen Medienvor Lehrenden und Studierenden inhaltlich wie auch rhetorischüberzeugend präsentiert werden sollen. Das Referat soll anschließenddurch Weitergabe via Intranet von nachfolgenden Studierenden genutztwerden können, die sich mit dem Thema weiter auseinander setzen unddarauf aufbauen wollen.

PCM People Cargo Mover als

zweispurige Einschienenbahn

www.mwvi.de/pcm

Entwurfs-idee

Neu: www.energie.wdr.de

Das Thema: "Mobilität und Verkehr" behandelt eine Studie mitdem Titel: Hochbahn über dem Mittelstreifen von Autobahnen.Darin werden Lösungen für den kombinierten Öffentlichen

Grundgedanken:Zum Thema: "Energienutzung ohne CO2 - Belastung" werdenderzeit prinzipiell bekannte Rinnenhohlspiegel mit gleichzeitiger

Darin werden Lösungen für den kombinierten ÖffentlichenPersonen - Nah - und – Fern - Verkehr sowie für denGütertransport im CARGO-Betrieb als „People Cargo Mover(PCM)“ vorgeschlagen ( www.mwvi.de/pcm ) . Einblicke in Forschungen + Entwicklungen

• Aufgaben und Herausforderungen unserer Zeit stehen im direktenVerhältnis zur globalen Bevölkerungsentwicklung.

• Die Forschungs– und Ausbildungsziele müssen sich den Aufgabenund Herausforderungen unserer Zeit stellen. Neue Märkte könnendadurch erschlossen werden.

• Neue Märkte entstehen dort, wo die Bevölkerungsdichte hoch ist.

Dachfunktion gemeinsam mit dem DLR (Deutsches Zentrum fürLuft- und Raumfahrt) in Köln-Porz für kombinierte Nutzungen weiterentwickelt. Mögliche Anwendungen sind: Überdachung vonMärkten, Parkplätzen und Regionalbahnhöfen mit zusätzlicherProzesswärmegewinnung - auch zur Kühlung überAbsorptionskältegeräte. Die Entwicklung zum Exportprodukt zielt

f di i h G d Hier sind elementare Grundbedürfnisse (Nahrung, Energie, Bildung,Mobilität etc.) sowie kulturelle Ansprüche umfassend zu decken.

• Hohe Bevölkerungsdichte und exponentiell ansteigendesBevölkerungswachstum können kritische Zustände annehmen, indenen das System der Ver– und Entsorgung zur Deckung derBedürfnisse kollabiert (s. Grafik).V b d M ß h ü hi t d i if d it

“übermorgen“18 Mrd.

auf die sonnenreichen Gegenden.Weitgespannte Stab-Flechtwerk-Schalen für AGRAR-DOMES

• Vorbeugende Maßnahmen müssen hier steuernd eingreifen, damitnachhaltig (d.h. gleichgewichtig zwischen Nehmen und Geben)entschieden und gehandelt werden kann.

• Beiträge aus der Forschung können im Verbund mit der Industrie fürneue sinnvolle Arbeitsfelder weiter entwickelt werden.

Die vorliegenden Beiträge sind als Grundlagen für weiterführende

“morgen“ 12 Mrd.

Zum Thema: "Ökologie und Umwelt" existiert ein detaillierterKonstruktionsvorschlag für Stabflechtwerk-Schalen. Der Einsatzdieser neuartigen selbstwölbenden Tragwerke ermöglicht es,

ß ä ü

Rinnenhohlspiegel als Energie-Dächer

Die vorliegenden Beiträge sind als Grundlagen für weiterführendeInnovationen via Internet zugänglich (www.mwvi.de / research).Kontakt: prof@woerzberger.de

~ 100 Jahre

“heute“ 6 Mrd.

Globale Bevölkerungsentwicklung und Bevölkerungsverlauf in Abhängigkeit nachhaltiger Entscheidungen

große, weitgespannte Hallendächer kostengünstig herzustellen.Durch das besondere Aufbauprinzip könnten damit beispielsweiseso genannte Agrar-Domes sehr einfach gebildet werden, in denenein Mikroklima in trockenen Gebieten entstehen kann, das u.U.Mehrfachernten ermöglicht ( www.mwvi.de/research ).

Zum Thema: "Neue Medien in der Bildung" wurden in den

2000 n.Chr

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0 1000 n.Chr

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nachhaltiger EntscheidungenZum Thema: Neue Medien in der Bildung wurden in denvergangenen Jahren (2000-2003) zahlreiche Beiträge mit Themenaus den Bau-Bereichen unter dem Titel: ModulareWissensvermittlung via Internet ( www.mwvi.de ) erarbeitet.Entsprechend den steigenden Übertragungskapazitäten könnendiese sukzessive auch über das Internet für den weltweiten Zugrifferschlossen werden.