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Kö-Bogen- Düsseldorf : 3D – Planung mit Revit Structure und Sofistik

Tragwerksanforderungen und Simulation der Prognosen.

N.C.P.Nagaraj - NAi Nagaraj Ingenieure - Deichstraße 27 - 20459 Hamburg

Zusammenfassung:

Das Projekt Kö-Bogen auf der Königsallee in Düsseldorf wurde im Rahmen eines europaweiten

Investorenwettbewerbes durch den Projektentwickler die Developer in Düsseldorf gemeinsam mit

dem Architekt Daniel Libeskind aus New York gewonnen.

Das ca. 10.000 m² große Grundstück ist durch 4 Untergeschosse mit insgesamt 40.000 m² für

Parken und Technik sowie mit 5 oberirdischen Geschossen von ca. 40.000 m² für die Nutzung als

Retail und Büroflächen überbaut. Die oberirdischen Geschosse sind in Bauteil Kö (West) und

Bauteil Hofgarten (Ost) gegliedert.

Die nutzungsbedingte Entwicklung des Tragwerks zur vertikalen Lastabtragung mit wechselnden

Spannweiten innerhalb der Höhenentwicklung sowie das Absetzen der Fassadenstützen auf

Tunneldeckel gepaart mit einer genauen Aussage zur Deckenrand-Verformung resultierend aus der

Eigenverformung des im Grundriss gekrümmten Deckenrandes unter Abfanglasten und der

Durchbiegung der unterstützenden Bauteilen infolge Kriechen und Schwinden, stellten hohe

Ansprüche an die Tragwerksplanung.

Abbildung 1: Lageplan Nordgrenze Hofgarten, Südgrenze Königsallee

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Summary:

The European wide architectural competition for Kö-Bogen project was won by the die developer

along with the architect Daniel Libeskind from New York.

The Site of approximately 10.000 m² has 4 below grade floors and a five floor superstructure with

an overall built up area of 80.000 m². The Superstructure is conceived in 2 separate blocks:

To the west is the Block Kö and to the east is the Block Hofgarten.

Due to the mixed use concept of office space in the floors 2 thru 5 and Retail areas in the Ground

floor to 3rd floor, the column spacing varies from 5.4 m offset in the office space to 16 m offset in

the retail areas. In addition to this the façade columns on the south side of the building land on the

new road tunnel passing through the basement at a tangent.

The structural engineering required enhanced input in dealing with the gravity loads transfer as well

as account fort the long term deflections of the slabs due to creep and shrinkage in the transfer

floors bridging the office and retail floors.

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1 3D – TRAGWERKSPLANUNG MIT REVIT

1.1 Vertikallastabtrag

Die Büro-Geschosse mit einem Fassadenachsraster von 5.40 m und Innenstützen-Achsraster in der

Längsrichtung von bis zu 8.10 m erfolgt klassisch als punktgestützte Flachdecke.

Die Wechsel im 3.OG im Bauteil Hofgarten und im 2.OG im Bauteil Kö werden über eine

Transferdecke in Stahlverbundbauweise mit einer Konstruktionshöhe von 110 cm bzw. 90 cm

realisiert. Die Spannweite der Abfangdecke beträgt 16.20 m und im Randbereich entwickelt es sich

bis zu 19 m.

Abbildung 2: Revit Modell : Vertikallastabtrag Dars tellung Bürogeschosse, Transferdecke

1.2 Tragwerksanforderung - Gebrauchszustand.

Als Hauptanforderung an die Tragwerksplanung galt es die Begrenzung der Deckenrand-

Durchbiegung auf die Vorgaben der Fassadenplanung zu begrenzen und eine Prognose des

Verformungszuwachses über die Zeit zu erstellen.

Die Vorgaben der Fassadenfugenausbildung betrug einen max. Zuwachs von 8 mm bei einer

Deckenrandspannweite von ~ 19 m.

Um dieser Forderung einzuhalten wurden die Deckenrandbereiche auf 80 cm verdickt und

vorgespannt. Zusätzlich wurde die Fassadenunterkonstruktion mit einer justierbaren Vorrichtung

konstruiert um die Verformungszuwächse durch Nachjustierung der Fassadenkonstruktion zu

kompensieren.

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Abbildung 3: REVIT Modell Fassadenstützen auf dem Tunneldeckel

Abbildung 4: Deckenvorspannung mit TENDON / SOFIPLUS

Die Berechnung Zustand II wird mit CSM und ASE durchgeführt.

1 +PROG CSM

2 $ Dat : C:\...\eg sofi 2012 VT\Decke über EG_VT_a.dat (#005) 27.03.2012

3 $ Job : NAG-LT:000807 18:39

4 KOPF KRIECHEN

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5 STEU PROB NONL W2 1500 -15 1.1 $ ITER TOL FMAX über CSM : STEU Prob NONL W2 W3 W4

6 STEU NMAT JA

7

8 STEU ASE TEXT 'STEU WARN 353,350,354'

9 BA NR TYP T RH TEMP NKRI BEZ

10 1 P - - - - 'Aktivierung der Vorspannung'

11 10 G - - - 1 'Aktivierung der Decke' $ Ausschalung

12 15 C 90 50 20 1 'Kr. bis begin Fas.Mont.' $ 3 Monate Pause nur Deckengewicht

13 25 G_2 - - - 1 'Innenausbau aktiviert' $ nach 190 T Estrich aktiviert

14 35 C 100 50 20 1 'Kri_bis Nutzungsbegin' $ 100 Tage

15 65 G_2 - - - 1 'Nutzungsbegin:Q_Last' $ Verkehrslast+waren

16 75 C 30000 50 20 1 'Kri_bis T = unendlich' $ Langzeitverf.

17

18 $ Definition der Bauteilaktivierung:

19 GRUP NR IBA1 WBIS GFIX ORTG PHIF T0 BEZ

20 - 1 - - - 1.0 14 'Ausschalung'

21 $ - ohne Gruppen-NR-Eingabe = alle Gruppen

22

23 LF NR IBA1 FAKT $ Eingabe zusatzlastfälle, Eig. Gew wird durch FAKG simuliert !

24 2 25 1.0 $ Estrich+Aufbau 3 KN/m²

25 3 25 1.0 $ Fassadenlast 6 KN/M

26 4 65 1.0 $ Waren+Verkehrslast Quasiständig =5.0*0.6 =3 KN/m²

27 $ Dann die datei $(NAME)_csm.dat laufen lassen

28 $ Wird hier automatisch über +apply erledigt

29

30 PHIP - GRP - PHI 2.22 EPS -6E-4 $ definierte Endschwindzahl

31 ENDE

Bauabschnitte

BA TYP Dauer RH Temp Takt_1 TAKT_2 Bezeichung

d % °C m m

1 P Aktivierung der Vorspannung

10 G_1 Aktivierung der Decke

15 C 90 50 20 Kr. bis begin Fas.Mont.

25 G_2 Innenausbau aktiviert

35 C 100 50 20 Kri_bis Nutzungsbegin

65 G_2 Nutzungsbegin:Q_Last

75 C 30000 50 20 Kri_bis T = unendlich

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1.3 Tragwerksanforderung – Standsicherheit Brandfall.

Die Fassadenstützen sind auf dem Tunneldeckel abgesetzt und die Standsicherheit unter dem

Lastfall RABT-Kurve wird mit ASE nach dem exakten Verfahren nachgewiesen.

Abbildung 5: System und Sofistik FE Modell

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Abbildung 6: temp. Verlauf über die Zeit in Höhe der unteren Bew. Lage

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Abbildung 7: temp. Verlauf in Quadelementen (HYDRA-T Ergebnis)

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Abbildung 8: Eingabe temp. Verlauf in Quadelementen

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Abbildung 9: Verformung infolge RABT temp. Kurve

Abbildung 20: Stahlspannung Heißbemessung

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2 BETEILIGTE

Bauherr : die developer Projektentwicklung GmbH, Düsseldorf.

Architect : Daniel Libeskind. Studio Daniel Libeskind, New York

Tragwerksplanung : NAi Nagaraj Ingenieure – Gründung, Hochbau, Heißbemessung Tunnelbau

KKK Ingenieur Gesellschaft – Untergeschosse, Tunnelbauwerk

3 LITERATUR

[1] Schneider / Horvath.; Brandschutz-Praxis in Tunnelbauten

[2] Schulze, E.; FE in Forschung und Praxis. SOFiSTiK Verlag, Oberschleißheim, 2012