Stahlbau Förderpreis 2008

Förderpreis des Deutschen Stahlbaues

2008

Impressum

Bestell-Nr. SD 698/2008Förderpreis des Deutschen Stahlbaues 2008

Herausgeber:BAUEN MIT STAHL e.V.Sohnstraße 6540237 DüsseldorfPostfach 10 48 4240039 DüsseldorfTelefon (02 11) 67 07-828Telefax (02 11) 67 [email protected]

Oktober 2008

Ein Nachdruck dieser Publikation –auch auszugsweise – ist nur mitschriftlicher Genehmigung des Herausgebers bei deutlicherQuellenangabe gegen ein Beleg-exemplar gestattet.

Titelbild:Förderpreis des Deutschen Stahlbaues 2008 1. Preis: „Stadion in Krakau unter Anwendung parametrischer Designsoftware“ vonDavid Kosdruy und Eike Schling

Danksagung

BAUEN MIT STAHL dankt allen Jury-mitgliedern für ihren Einsatz und ihrEngagement.

Unser besonderer Dank gilt der Fakultätfür Architektur der FachhochschuleKöln für ihre Unterstützung und denHerren Dipl.-Ing. Axel Kotitschke undDipl.-Ing. Heiner Rosenkranz, die unsbei der Gesamtorganisation eine groß-artige Hilfe waren.

Und natürlich sagen wir Dank allen teilnehmenden Studierenden, die mitihren Arbeiten zum Gelingen des Wettbewerbs beigetragen haben sowie den Hochschulen, Professoren und Dozenten für ihre Unterstützung.

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Im Lichtstudio der FachhochschuleKöln präsentierten sich im April2008 insgesamt 78 Studienbeiträgeverschiedener deutscher Hoch-schulen aus den Bereichen Archi-tektur und Bauingenieurwesen.Dabei wurde der überwiegendeTeil der Wettbewerbsbeiträge vonArchitekten eingereicht. Das breiteSpektrum von unterschiedlichenThemen zeigt eindrucksvoll dievielfältigen Einsatzmöglichkeitenvon Stahl auf und spiegelt sichauch in der Vielfalt der ausge-zeichneten Arbeiten wider.

Die Jury war bemüht unter denvielen eingereichten, sehr gutenArbeiten diejenigen auszuzeich-nen, welche sich entweder durcheinen besonderen Innovations-gehalt oder durch einen profes-sionellen Umgang mit dem Werk-stoff Stahl auszeichneten. Dabeiwaren die innovativen Ideen so-wohl im ästhetischen als auch im technischen Bereich zu finden.

Speziell der Siegerentwurf, einFußballstadion für Krakau, weistbeide Aspekte in hervorragenderWeise auf. Die visuelle Erschei-nung ist äußerst prägnant und dieUmsetzung überzeugend. Wäh-rend der zweite Preis, eine Fuß-gängerbrücke aus einem Edelstahl-geflecht, vor allem durch das große Maß an Eigenständigkeitund Originalität im Entwurf über-zeugte, stehen die drei drittenPreise für eine sorgfältige, funktio-nelle Auseinandersetzung mit demWerkstoff Stahl – einerseits aus derSicht der Architekten, andererseitsaus der Sicht der Ingenieure.

Trotz des hohen Niveaus der ein-gereichten Arbeiten stellte die Juryfest, dass eine stärkere, kritischeAuseinandersetzung mit der The-matik der Konzepte in Zusammen-hang mit dem Einsatz des Materi-als Stahl wünschenswert wäre.So wurden bedauerlicherweisewenig Arbeiten eingereicht, diesich mit Fragestellungen zum Thema Energie und Nachhaltigkeit

befassen. Auffällig ist auch, dassviele Anwendungsbereiche desStahls, insbesondere im Ingenieur-wesen, wie z. B. Arbeiten zu Themen aus dem Stahlwasserbau,dem Industrie- und Anlagenbauund in der Produktentwicklung,fehlen.

Wünschenswert aus Sicht derJury wäre daher vor allem aucheine Erhöhung des Anteils vonIngenieurbeiträgen und interdis-ziplinären Arbeiten.

Hingegen ist der Umgang mitfreien Formen in Stahl häufiger inden Studienarbeiten vertreten, diesich experimentell mit dem Mate-rial auseinandersetzen und unter-schiedlichste Trag- und Raum-genesen entwickeln. Insgesamt istein frisches und unverkrampftesUmgehen mit dem Werkstoff zubeobachten, von dem positive Impulse ausgehen können.

Vorwort der Vorsitzenden der Jury

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Der Förderpreis des DeutschenStahlbaues, ausgerichtet vonBAUEN MIT STAHL e. V., ist einehervorragende Plattform, zukunfts-weisende Ansätze im Hochschul-bereich zu vertiefen. Er fordertzum Austausch und zur Koopera-tion der unterschiedlichen Diszi-plinen auf, die den Erfindungsgeistdes Nachwuchses herausfordern.Wir wünschen uns von Seiten derJury auch weiterhin eine rege Be-teiligung und Förderung des Um-gangs mit dem Werkstoff Stahl.

Köln, 4. April 2008

Vorsitzende der Jury zum Förderpreis des Deutschen Stahlbaues 2008

Prof. Dipl.-Ing. Arch. Anthusa Löffler(Vorsitzende Architektur)

Prof. Dr.-Ing. Martin Mensinger (Vorsitzender Bauingenieurwesen)

Die Jury 2008 (Foto v. l. n. r.): Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer (Chefredakteur Der Stahlbau, Berlin), Prof. Dipl.-Ing. Arch. Armin D. Rogall (Fachhochschule Dortmund), Dr.-Ing. Volkmar Bergmann (Haupt-geschäftsführer Deutscher Stahlbau-Verband DSTV, Düsseldorf), Prof. Dipl.-Ing. Arch. Stefan Schäfer(Technische Universität Darmstadt), Prof. Reg. Baum. Dipl.-Ing. Arch. Anthusa Löffler (Hochschule fürTechnik, Wirtschaft und Kultur Leipzig), Prof. Dr.-Ing. Martin Mensinger (Technische Universität München),Dipl.-Ing. Horst Hauser (ehem. Geschäftsführer BAUEN MIT STAHL), Dipl.-Ing. Arch. Regina Schineis(hiendl_schineis architektenpartnerschaft, Augsburg), Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtschaftsing. Marc Blum (Geschäftsführer ArcelorMittal Commercial Sections Deutschland GmbH, Köln), Prof. Dipl.-Ing. Arch.Gunther Vettermann (Fachhochschule Köln)

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Der Wettbewerb

Der im zweijährigen Turnus vonBAUEN MIT STAHL ausgelobteFörderpreis des Deutschen Stahl-baues für den studentischen Nach-wuchs der Architekten und Bau-ingenieure besteht seit 1974. DerPreis wird verliehen für fortschritt-liche und zukunftsweisende Ideenund Lösungen mit Stahl-/Stahl-verbund-Konstruktionen auf denGebieten des Hoch- und Brücken-baues.

Um den Förderpreis können sichStudierende der Architektur unddes Bauingenieurwesens an deut-schen Universitäten, Hoch- undFachhochschulen bewerben so-wie deutsche Staatsangehörige,die an einer entsprechenden aus-ländischen Einrichtung studieren.Es können sich sowohl Einzel-personen als auch Arbeitsgemein-schaften beteiligen.

Die Entwürfe sollen im engen Ein-vernehmen mit entsprechendenLehrstühlen der Hoch- und Fach-hochschulen durchgeführt wer-den. Sie können im Rahmen einer Seminar- oder Diplomarbeit be-handelt werden. Zum Wettbewerbzugelassen wird jeder Entwurfs-typus (z. B. Geschossbauten, Hal-len, Verkehrsbauten und Brückeneinschließlich aller Sonderformenfür das Wohnen und Arbeiten oderfür freie Nutzungen) sowie – ins-besondere bei Studenten des Bau-ingenieurwesens – ausführlicheAbhandlungen/Untersuchungenvon Einzelaspekten zu Tragwerkund Konstruktion. Es gibt keine ge-trennte Wertung nach Kategorien.

Der Wettbewerb erfolgt anonymüber Tarnzahlen, die mit einemFormblatt bei BAUEN MIT STAHLanzufordern sind. Arbeiten, diebereits am Wettbewerb um denFörderpreis des Deutschen Stahl-baues beteiligt waren, dürfennicht erneut eingereicht werden.Die Teilnahme an anderen Wett-bewerben ist kein Hinderungs-grund.

Eine unabhängige Jury bewertetdie eingereichten Arbeiten in nichtöffentlicher Sitzung. Ihre Entschei-dung ist endgültig, der Rechtswegist ausgeschlossen. Das Preisgeldfür den Förderpreis beträgt bis zuEURO 8.000 und verteilt sich auf1., 2. und 3. Preise, darüber hin-aus werden für weitere ArbeitenLobe ausgesprochen. Über die Auf-teilung des Preisgeldes entscheidetdie Jury. Alle preisgekrönten unddie belobigten Beiträge erhalteneine Urkunde. Der erste Preis wirdzusätzlich mit einer Medaille ge-ehrt. Die Gewinner des 1. Preiseswurden anlässlich des DeutschenStahlbautages (10. Oktober 2008in Mainz) vorgestellt.

Die Jurysitzung

Die Jury unter den VorsitzendenProf. Dipl.-Ing. Arch. AnthusaLöffler (Vorsitzende Architektur)und Prof. Dr.-Ing. Martin Mensin-ger (Vorsitzender Bauingenieur-wesen) tagte am 3./4. April 2008in der Fachhochschule Köln.

Von den insgesamt 137 Teilneh-mern am Wettbewerb wurden 78Arbeiten (einschließlich Gruppen-arbeiten) eingereicht, davon 68von Architekten, 6 von Bauinge-nieuren und 4 von Gruppen bei-der Disziplinen. Beteiligt waren18 Technische Hochschulen/Uni-versitäten mit 45 Einreichungenund 14 Fachhochschulen mit 33Einreichungen. Entsprechend deroffenen Themenstellung des Stu-dentenwettbewerbs zeigen dieEntwürfe ein breites Spektrum vonArenen, Türmen und Verkehrs-bauten, Büro- und Wohnungsbau-ten bis hin zu freigeformten Bau-körpern.

Die Einreichungen wurden in dreiWertungsdurchgängen an zwei Tagen beurteilt. Nach ausführ-lichen Diskussionen wurden einerster, ein zweiter und drei drittePreise sowie zehn Lobe ausge-sprochen.

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Die Dokumentation

In der vorliegenden Broschüre wer-den die prämierten und belobig-ten Arbeiten des Wettbewerbs umden Förderpreis 2008 dokumen-tiert. Die Entwürfe sollen Anspornund Wegweiser für den Nach-wuchs sein und können vielleichtinnovative Wege für die Zukunftdes Bauens mit Stahl weisen.

Zum Architektenwettbewerb „Preisdes Deutschen Stahlbaues 2008“wird gleichfalls eine Dokumenta-tion herausgegeben, die im VerlagGeorg D.W. Callwey erscheint(ISBN 978-3-7667-1777-1).

Die Ausstellung

Die Wettbewerbsergebnisse zum„Förderpreis des Deutschen Stahl-baues“ für den studentischenNachwuchs werden gemeinsammit dem „Preis des DeutschenStahlbaues“ für Architekten in einer Wanderausstellung gezeigt,die für ca. zwei Jahre die verschie-densten Ausstellungsorte in derBundesrepublik durchläuft. Inte-ressenten, insbesondere Hoch-schulen, wird die Ausstellungkostenfrei zur Verfügung gestellt.

Der nächste Wettbewerb

Im Frühjahr 2010 lobt BAUENMIT STAHL wieder den Förder-preis des Deutschen Stahlbauesaus. Auslobungsbedingungen undEinreichungstermin werden recht-zeitig bekannt gegeben und sindim Internet unter www.bauen-mit-stahl.de/wettbewerbe.htm abruf-bar. An den Hochschulen wird aufden Wettbewerb aufmerksam ge-macht.

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Stadion in Krakau unter Anwendung parametrischer Designsoftware

1. Preis:David Kosdruy, Eike Schling

Technische Universität München/Lehrstuhl für TragwerksplanungProf. Dr.-Ing. Rainer Barthel,Dipl.-Ing. Lars Schiemann

Laudatio der Jury

Für die Fußball-Europameister-schaft 2012 in Krakau sollte einStadion entworfen werden. Nachden vielen Sportbauten der letztenJahre stellt eine innovative Heran-gehensweise an das Thema, ohneEffekthascherei, eine besondereHerausforderung dar. Der Entwurfzeichnet sich durch eine großeSystematik hinsichtlich der Trag-werksgenese sowie seiner räum-lichen und funktionalen Umset-zung aus und berücksichtigt inhohem Maße nutzungstechnischeAnforderungen.

Obgleich an Vorbildern orientiert,entstand hier eine überzeugende,eigenständige Lösung. Die in der

Hülle realisierte, spiralförmigeStruktur mit umlaufenden Kaska-dentreppen im Innern wurde sehrfiligran und gestalterisch sensibelumgesetzt. Die Funktionen bleibenklar ablesbar, so dass der Besucherdurch Sichtbeziehungen und Wegeführungen den Innen- undAußenbereich wahrnehmen kann.

Der Entwurf nutzt eine parametri-sche Designsoftware (GenerativeComponents) zur Generierungeiner identitätsstiftenden Hülle fürdas Stadion sowie ihrer tragwerks-technischen Analyse und inten-siven Durcharbeitung. Dies führtezu einer innovativen Formgebungund einem für eine Diplomarbeitsehr weit entwickelten Entwurfs-stand.

Konzept

Die Tribünen für das 105 x 68 mgroße Spielfeld wurden parame-trisch optimiert, um bei maximalerSteigung und minimalem Sicht-abstand ca. 40.000 Zuschauer zufassen. Hinter den drei Rängenliegen die geschlossenen Funktio-nen in eingestellten Glaskernen.Die horizontalen Erschließungs-ebenen werden aus zwei Ring-ebenen gebildet. Die vertikaleErschließung windet sich auf derAußenseite spiralförmig um dasStadion.

Die mathematisch generierte Stadionhülle teilt sich in zweiTragsysteme. Das Hauptdach, dasgleichzeitig die Fassade bildet,

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endet in einem Druckring. Hierschließt das konstruktiv unabhän-gige Tragsystem des Innendachesan. Das Hauptdachtragwerk trägtdas Kuppelsystem aus 32 Radial-hauptträgern und 8 Meridianringenund wird durch spiralförmig an-geordnete Diagonalen ausgesteift.

Die Innendachkonstruktion ist eingeschlossenes Dreiringsystem. Es orientiert sich an dem Konstruk-tionsprinzip der AWD Arena inHannover. Dabei stützt sich derDachinnenrand auf einen tieferliegenden Zugring, der nach außenabgehängt ist.

Das System führt die Vertikallastenin den Auflagerring zurück, wo sieüber die Abspannung der Haupt-

fassade bis in die Fundamente ab-getragen werden. Beide Systemenutzten den Ringschluss der Kräfteaus, der durch die geschlossene,runde Form des Stadions ermög-licht wird.

Die Haut der Fassade bzw. desHauptdaches besteht aus bedruck-ter ETFE Folie, die zwischen denFassadenträgern spannt. Für dasInnendach wird hochtransparente,UV-lichtdurchlässige Folie ein-gesetzt, die eine Besonnung desRasens und über Öffnungen dieFrischluftzufuhr sichert.

Entwicklung der Tragstrukturv. r. n. l.: Hülle – Spiralerschließung durch Treppen – Haupterschließung oberer und unterer Umgang – Logenboxen und Funktionskerne – Ober- und Unterrang

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„Bobinage“ Fußgängerbrücke in Wangen im Allgäu

2. Preis: Stefan Bieger, Alexander Erz, Michael Geiger, Anna Karg, Gerd Riedmiller

Hochschule Biberach Universityof Applied Sciences/ Fakultät BauingenieurwesenProf. Dr.-Ing. Martin Ernst, Prof. Dr.-Ing. Günter Lumpe, Prof. Dipl.-Ing. Kurt SchwanerFakultät Architektur und GebäudeklimatikProf. Matthias Loebermann

Laudatio der Jury

Im baulichen Kontext der mittel-alterlichen Stadt Wangen kommtbei dieser Fußgängerbrücke derWerkstoff Stahl in erfrischenderArt und Weise zum Einsatz. AlsKonstruktionsprinzip wird ein gewickeltes Geflecht aus Edel-stahl gewählt. Trotz der Enge desGeflechts strahlt die Brücke einegroße Leichtigkeit aus. Die Zu-gänge werden als Eingangstore zurStadt in Szene gesetzt. In ihnenbefinden sich hydraulische Hebe-vorrichtungen, die die Brücke vorHochwasserschäden schützensollen.

Die gelungenen Proportionen unddie bestechende Einfachheit desEntwurfprinzips lassen erkennen,wie die vorgeschlagene Fußgänger-brücke zu einem Wahrzeichender Stadt Wangen werden könnte, ohne das mittelalterliche Stadtbildzu stören.

Konzept

Der Entwurf entwickelt sich ausder Idee, einen Brückenraum zuschaffen, bei dem die Brücke nichtnur als Verbindung dient, sondernvielmehr als Raum, der zum Ver-weilen einlädt und als Eingangs-portal zur Altstadt. Als neuesWahrzeichen Wangens nimmt dieBrücke Assoziationen zur altenArgenbrücke auf. Modern inter-pretiert soll sie zugleich Zeichenfür eine neue Zeit setzen.

Die zwei Eingangstore dienen sowohl als Auftaktsituation fürdas Erleben der Stadt als auch alsAnkerpunkte des Geflechts. ImInneren der Tore befindet sich dieHydraulik der Hebeeinrichtung beiHochwasser. Die Hebevorrichtungbesticht durch ihre Einfachheit, eine benutzerfreundliche Bedie-nung und wartungsarme Technik.Die Brücke kann somit in kürzes-ter Zeit aus der Gefahrenzone ge-hoben werden.

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eine Überschneidung einzelnerStäbe auszuschließen. Die Stäbewerden nur an den Berührungs-punkten zusammengeschweißt.Das Geflecht besteht aus Edel-stahl.

Die Konstruktion erreicht einenhohen Vorfertigungsgrad durch daseinfache Prinzip der vier Grund-stäbe. Die Brücke wird in derWerkstatt komplett geschweißt,mit dem LKW angeliefert unddann in die vorhandenen Ort-betonportale eingesetzt.

Die asymmetrische Struktur derKonstruktion ermöglicht unter-schiedliche Ein- und Ausblickeauf die Altstadt, die immer wiederneue, spannende Blickbeziehun-gen zur umliegenden Umgebungaufbauen.

Die Wicklung beruht auf einemeinfachen Konstruktionsprinzip,das sich aus vier Grundstäbenzusammensetzt. Diese sind inner-halb des Geflechts gedreht undgespiegelt und liegen in vier, insich verschobenen Ebenen, um

Eingangsportal Konstruktions-prinzip

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Ein flexibles Mehrgenerationen-haus in Metallbauweise

3. Preis: Julia Kallweit

Fachhochschule Dortmund University of Applied Sciences/ Fachbereich ArchitekturProf. Dr.-Ing. Helmut Hachul

Laudatio der Jury

Als Tragwerk für das Mehrgene-rationenhaus wird eine leichte,flexible Skelettkonstruktion nachdem Prinzip eines griechischenKreuzes gewählt, das mit aus-tauschbaren Innen- und Außen-flächen modularisierte Raum-bereiche entstehen lässt. Es bildetsich ein gut proportionierter Wohn-würfel mit interessanten Sicht- undRaumbezügen.

Der sorgfältig bearbeitete Ent-wurf bildet eine gelungene Einheitaus dem Werkstoff Stahl, der ein-gesetzten Technik und äußerenErscheinung.

Konzept

Bei diesem Entwurf für zukunfts-orientiertes Wohnen in einem flexiblen Mehrgenerationenhauswerden Aspekte der Nutzungebenso berücksichtigt wie derÖkologie und Nachhaltigkeit, derWirtschaftlichkeit der Konstruk-tion und entsprechender Material-wahl.

Es soll eine Wohnform entstehen,die es allen Familienmitgliedernermöglicht, gemeinsam unter einem Dach zu leben und gleich-zeitig autark zu sein. Wichtig sind vor allem die Flexibilität der

Grundrisse und die Anordnungder Wohneinheiten entsprechendden Bedürfnissen der Nutzer, Barrierefreiheit und eine gute externe Erschließung.

Der Standort Phönixsee wird bei-spielhaft für die innerstädtischeNachverdichtung im Rahmen desStrukturwandels im Ruhrgebietgewählt. Außerdem hat er durchseine Historie eine metaphorischeBeziehung zum Stahlbau. Da derSee im Norden des Gebäudes liegt,bietet sich zur Südseite eine ener-getische Nutzung an, zumal sich

hier die Straße befindet und dieFassade geschlossen sein kann.

Grundlage des Konstruktionsprin-zips ist ein Stahlskelett in Leicht-bauweise. Auskragungen werdenmit Diagonalen abgefangen. Trägerund Stützen setzen sich aus Leicht-bauprofilen zusammen und sinddurch Sicken gegen das Beulenausgesteift. Die Aussteifungen derGefache erfolgt durch Ständer undBeplankung wie bei der klassischenStänderbauweise. Material- undFarbwahl werden aus dem klassi-schen Industriebau abgeleitet.

Ansicht West

Ansicht Süd

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Das additive Prinzip durchziehtdie gesamte Gebäudestruktur. Diehaustechnische Infrastruktur eben-so wie Tragwerk und Fassade sindbeliebig erweiterbar und basierenauf einem Modulmaß im beste-henden Konstruktionsraster. AlleElemente sind in einer Ebene ver-eint.

Für die Nachhaltigkeit des Gebäu-des sorgen ein auf Solartechnikbasierendes Energiekonzept mitPhotovoltaik-Modulen auf demDach und einer Solarthermiefas-sade sowie die Regenwassernut-zung für Außenbewässerung undGrauwasser.

Systembauweise, standardisierteTechnik, erweiterbare Konstruk-tionsstrukturen, Systematisierungder Haustechnik, die Nutzungregenerativer Ressourcen sowiedie verwendeten Materialien undSysteme zählten im Industriebauzu den Klassikern und sind be-währt und erprobt. Deshalb istmit einer kurzen und gut kalku-lierbaren Bauzeit zu rechnen.

Horizontalschnitt Solarthermiefassade10 Blechwanne für Solarkollektor

Solarthermiefassade11 Befestigung der Solarthermiepaneele12 Gedämmter Rahmen

Solarthermiepaneel PUR13 Kastenstütze 200/400 mm mit Zulauf

und Rücklauf für Solarthermie14 Rohr DN 100

Grundriss 2. OG Schnitt

Isometrie

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Loreley-Brücke

3. Preis: Benedikt Fischer

Universität Stuttgart/ Institut für Tragkonstruktionen undKonstruktives Entwerfen Prof. Dr.-Ing. Jan Knippers, Dipl.-Ing. Dominik Heni, Dipl.-Ing. Florian Scheible

Laudatio der Jury

Der Entwurf für eine Rheinquerungam Fuße der Loreley setzt sich sehrintensiv mit der exponierten Topo-graphie, einer darauf abgestimm-ten Brückenkonstruktion sowieden funktionalen und verkehr-lichen Bedingungen auseinander.

Das Konzept einer zweifach ge-krümmten Hängekonstruktion,das die Primärlasten nur in Formvon Zugkräften ableitet, bestichtdurch Eleganz und Leichtigkeit,wobei die komplexen Kraftver-

läufe einer hochbelasteten Ver-kehrs- und Fußgängerbrücke inden Hintergrund treten. Das Selbst-verständnis, mit dem das Projektals weitere touristische Attraktionim Kreise von Burgen und Land-schaft gesehen wird, ist sehr zu begrüßen. Die formale Einheit vonKonstruktion und Gestalt weiß zuüberzeugen.

Konzept

Das Gebiet zwischen Bingen undKoblenz mit dem Loreley-Felsenzählt seit 2002 zum UNESCO-Welterbe. An eine Rheinquerungzwischen Mainz/Wiesbaden undKoblenz stellen sich deshalb be-sondere Anforderungen. Der Ent-wurf berücksichtigt neben funk-tionalen insbesondere architekto-nische Kriterien sowie die regio-nalwirtschaftliche Bedeutung derBrücke.

Um den Blick durch das Tal nichtdurch Pylone oder Druckbögenzu verstellen, wird ein S-förmiger

Brückenverlauf gewählt, bei demdas Haupttragseil über den Flussvon der einen Bergspitze zurgegenüberliegenden spannt. Zwei

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aneinander gekoppelte, einseitiggestützte Kreisringträgersegmentesollen eine torsionsfreie Konstruk-tion ermöglichen. Es entsteht eine

unglaublich schlanke und leichteBrückenform, die sich wunderbarin die vom Flusslauf bestimmteTopographie einfügt.

Im Falle einer asymmetrischen Be-lastung der beiden Kreissegmentewird das schwächer belastete Seg-ment in horizontaler Richtung aufBiegung belastet. Diese Belastungsoll die ohnehin benötigte, 9,5 mbreite orthotrope Fahrbahnplatteaufnehmen. Sie wirkt als horizon-tal liegender Biegeträger. In derDreidimensionalität sorgt der querdazu laufende Fachwerkträger füreine ausreichende Steifigkeit.

Der Rad- und Wanderweg verläuftaus Sicherheits- und Lärmschutz-gründen als getrennter Kreisring-träger horizontal und vertikal ver-setzt zur Fahrbahn. Trotz der räum-lichen Trennung werden Haupt-tragseil und Hänger von Wegund Fahrbahn gemeinsam genutzt.Fahrbahn und Rad- Wanderwegverlaufen beide stets auf derAußenseite der Krümmung underfahren durch die S-Form unddie gegenseitige Überschneidungeinen interessanten Blickrichtungs-wechsel rheinaufwärts und rhein-abwärts.

Tragwerk

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Optimierung von Querkraft-anschlüssen im Stahlhochbau

3. Preis: ˇ ˇDipl.-Ing. (FH) Vesna Zizek

Hochschule München/ Fakultät für BauingenieurwesenProf. Dr.-Ing. Jörg AnsorgeUniv. Prof. Dr.-Ing. Martin Mensinger (TU München)

Laudatio der Jury

Der oberkantenbündige Träger-anschluss ist im Hoch-/Industrie-und Anlagenbau gängiger Standard.Die konventionellen Anschluss-details, wie Doppelwinkel undAusklinkungen sind im Hinblickauf Fertigung und Montage jedochsehr aufwendig, insbesondere beiWiederholeffekten. Der Einsatzvon Fahnenblechen zur Verbin-dung von Haupt- und Neben-trägern bietet dagegen in jederHinsicht eine sehr wirtschaftlicheLösung, deren Anwendung sich inder Praxis aber bisher kaum durch-gesetzt hat.

Der Abgleich der Ergebnisse einesRechenmodells mit einer Versuchs-reihe zeigt das wirtschaftliche Potenzial des Anschlusstyps. DieErkenntnisse könnten Anstoß geben zu systematischen Unter-suchungen der Standardisierunganalog zu den „Typisierten An-schlüssen im Hochbau“. UnterBerücksichtigung wesentlicherRandbedingungen lässt dieser Anschlusstyp auch für den Ver-bundbau interessante Perspektivenerwarten.

Konzept

Obwohl es bislang nicht zu Schadensfällen kam, wurden anFahnenblechanschlüsse zuletztstrengere Anforderungen gestellt,wie z. B. die Verwendung vonPassschrauben. Ihre Wirtschaft-lichkeit ginge hierdurch verloren.Hintergrund ist, dass sich bei beid-seitigem Anschluss an den Haupt-träger durch eine geringe Rotations-fähigkeit eine unfreiwillige Durch-laufwirkung ergibt, die bei der Kon-struktion zu berücksichtigen ist.

Die Arbeit untersucht, wie großdiese Durchlaufwirkung ist undversucht ein möglichst realistischesBerechnungsmodell zu finden.

Insgesamt vier Varianten des Fah-nenblechanschlusses mit unter-schiedlichen Blechdicken undSchraubenanzahlen werden inBelastungsversuchen geprüft undmit einem Doppelwinkelanschlussverglichen. Die Ergebnisse zeigen,dass alle Anschlüsse gut die dop-pelte Last aus den Vorbemessun-gen getragen haben. Unter Ein-haltung bestimmter Konstruk-tionsregeln sind Fahnenblech-anschlüsse damit eine gute undwirtschaftliche Lösung zur Quer-kraftübertragung.

Die Durchlaufwirkung des Neben-trägers durch den beidseitigenAnschluss an den Hauptträgerbeträgt etwa 30 %. Bei einer Aus-führung als Verbunddecke würdesich das auf das Fahnenblech wir-kende Stützmoment vermutlichnoch verringern, da sich die Zug-zone in die obere Bewehrungs-lage verlagert. Die entwickelteBemessungshilfe erleichtert einenraschen Nachweis des Anschluss-punktes.

Typ 1, Anschluss rechts Typ 1, Anschluss vorn

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Als weitere Versuchsreihen wer-den vor allem Variationen im Hin-blick auf Profilgröße, Lastbild undDeckenaufbau angeregt. Durch(nichtlineare) Berechnungen mitFinite-Elemente-Programmenwäre eine genauere Festlegungder Anwendungsgrenzen möglich.Zukünftige Forschungen könntensich mit der Frage befassen, wiesich der Anschluss bei einer Aus-bildung als Verbunddecke verhält.

Anschlussgeometrie für verschiedene Typen von Fahnenblechanschlüssen

Versuchsergebnis Typ 2, QuerkraftverlaufVersuchsergebnis Typ 2, Momentenverlauf

TYP 3 TYP 4

TYP 1 und TYP 2TYP 4

Querkraftanschluss mit Fahnenblechen (Schema)

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Leben über dem Rhein – Eine Wohnbrücke für Duisburg

Lob Jörn Wähnert

Fachhochschule Düsseldorf/ Peter Behrens School of ArchitectureProf. i.V. Dipl.-Ing. Ercan Agirbas

Laudatio der Jury

Der Entwurf für neue, interessanteWohnformen am Wasser zeigt, wiesich in einer Brückenkonstruktionaus Stahl eine Wohnbebauungmit variierenden Grundrissen undatemberaubenden Aussichtenrealisieren lässt.

Hier wurde das Thema „Stadt-Land-Fluss“ in interessanter Sicht-weise durch einen außergewöhn-lichen Wohnungsbau thematisiert.

Konzept

Als Lage für das Wohnprojekt„Stadt-Fluss-Land“ in Duisburgwird der Rheinabschnitt zwischenden Stadtteilen Hochfeld undRheinhausen gewählt. Die Wohn-brücke mit hochwertigen Wohn-einheiten soll in engem Bezug zudem von Foster entwickelten Mas-terplan das Quartier aufwerten und

die beiden Uferseiten mit unter-schiedlichen Charakteren engermiteinander verzahnen.

Das markante Stahltragwerk stelltden lokalen Bezug zur Industrie-tradition der Stadt Duisburg her.Es besteht aus einer außen liegen-den, rautenförmigen Stahlfach-werk-Konstruktion aus Hohlprofi-len. Die Deckenträger bestehenaus IPE-Profilen, die an das Haupt-tragwerk angeschweißt werden.

Die Zufahrt zur Brücke erfolgt vonbeiden Ufern aus über Rampen

auf die Ebene –1, Fußgänger undRadfahrer betreten sie auf derHauptebene 0. Vier Erschließungs-kerne stehen Bewohnern und Besuchern bis zur Ebene +7 zurVerfügung.

Die Nutzungsstruktur der Brückeordnet sich nach den Grund-prinzipien einer Stadt, Form und Bebauung verdichten und öffnensich. Über dem Rhein entsteht eineinzigartiger Raum, der das Lebenüber dem Wasser besonders inten-siv erlebbar macht.

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Zehn Ebenen bieten Platz für Ge-werbe, Gastronomie, Wohnen undArbeiten, Erholungs-, Freizeit-/Sportangebote. Ein rampenartiger„Spazierpfad“ beginnt am Westuferund schlängelt sich in die Höhe biszum Mittelpunkt der Brücke zurParkebene +7. Hier ist die räum-liche Dimension der gesamtenAnlage mit freiem Ausblick erleb-bar.

Das Wohnen ist auf der 1. bis 6.Ebene situiert. Die Bebauung aufder Südseite der Brücke ist niedri-ger als auf der Nordseite, um aus-reichenden Lichteinfall für alleWohnungen zu gewährleisten.

Entsprechend ihrer Ausrichtungunterscheiden sich auch die Woh-nungstypen. Die Südwohnungenverfügen über Sonnenbalkone

und sind eingeschossig. Ein Lau-bengang im Inneren der Brückeermöglicht eine witterungsge-schützte Erschließung der Wohn-einheiten. Die Nordwohnungensind als Maisonettewohnungenmit offener Galerieebene aus-

gebildet und haben ebenfalls Balkone zur Flussseite.

Auf dem Dach und an der Süd-seite des Tragwerks befinden sichFotovoltaikanlagen zur Energie-versorgung.

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Aussichtsturm für die IBA Hamburg 2013

Lob Alexander Körber, Laura Westenfelder

Technische Universität Berlin/ FG Konstruktives Entwerfen undKlimagerechtes BauenProf. Dipl.-Ing. Rainer Hascher,Dipl.-Ing. Arch. Beate Boenick

Laudatio der Jury

Der knapp 53 m hohe Turm zitiertdie Form des Rotationshyperbolo-ids, dessen Korsett von einer spiral-förmigen Treppe mit Wangen ausRechteck-Hohlprofilen gebildetwird. Gleichwohl weicht der Ent-wurf von der reinen Baugeometriedes durch Geraden erzeugbarenRotationshyperboloids insofernab, als die aus Rundhohlprofilenbestehenden Druckstützen an dieTreppenwangen gelenkig ange-schlossen werden. Dadurch ent-steht ein räumliches Fachwerkbandmit den Treppenwangen als durch-laufenden Ober- und Untergurt.

Der Entwurf dieses außergewöhn-lichen, räumlichen Fachwerkszeigt die überraschenden Möglich-keiten des Konstruierens mit Hohl-profilen aus Stahl.

Konzept

Für die IBA und die IGA 2013 inHamburg soll auf dem Geländeder ehemaligen Mülldeponie Georgswerder ein Aussichtsturmerrichtet werden.

Als formgebendes Element für denTurm wird eine Treppe gewählt, dieden Besucher spiralförmig nachoben führt. Um den Schwung des

Aufstiegs nicht zu stören, erhaltenplattformähnliche Treppenstufenden Vorzug gegenüber Aussichts-plattformen. Auch auf einen Fahr-stuhl wird bewusst verzichtet.

Der Turm hat eine Höhe von52,75 m, die obere Aussichtsplatt-form liegt auf 40,15 m. Seine innenliegende Tragstruktur wird durchdie Treppe ausgesteift. Innere undäußere Wangen der Treppe wer-den biegungssteif über HEB-Tägerverbunden und damit als Vier-endeelträger ausgebildet. Die Trag-struktur ragt über die Aussichts-plattform hinaus, um den form-gebenden Gedanken der Treppezu verstärken.

Tragende Elemente sind 64 Rund-rohrprofile (St52) mit einem Querschnitt von Ø 219,1 mm d = 3,2 mm und einer durchschnitt-lichen Länge von ca. 10 m. Zusam-mengehalten werden die Druck-stäbe durch die beiden mit HEB14Trägern verbundenen Wangen derTreppe. Bei dem inneren Wangen-profil handelt es sich um ein Hohl-profil aus St52 h = 300 mm b =250 mm, das äußere Wangenpro-fil ist als U-Profil ausgeführt. Hiersind Lichtinstallationen unterge-bracht.

Die beiden Treppenwangen hal-ten die Druckstäbe, über die dieNormalkraft abgetragen wird, zu-sammen. Da sie an allen Knoten-punkten miteinander verbundensind, wirken sie wie ein Vierendeel-träger und verhindern das Ausdre-hen der Wange (Spirale). So wirddie innere Wange überwiegendauf Zug und die äußere überwie-gend auf Druck beansprucht. DieWangenstärke ergibt sich durchdie Breite der Rundrohrprofile.Weiterhin fixieren die beiden Wan-gen die Knotenpunkte der Druck-stäbe.

Das Fundament ist ein bewehrtesRingfundament, auf dem punk-tuell die 15 Stahlstützen aufge-lagert werden. Das Stahlrohr wirdauf einer Fußplatte verschweißt,die im Fundamentkopf verankertist. Die Fuge zwischen Fundament-kopf und Fußplatte wird mit Quell-mörtel ausgefüllt, um die Last flächig zu übertragen.

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Aussichtsturm für die IBA Hamburg 2013

Lob Dorian Hohmann, Tobias König

Technische Universität Berlin/ FG Konstruktives Entwerfen undKlimagerechtes BauenProf. Dipl.-Ing. Rainer Hascher,Dipl.-Ing. Hendrik Huckstorf

Laudatio der Jury

Um diesen ästhetisch und funktio-nal ansprechenden Aussichtsturmzu entwickeln, werden die Mitteldes klassischen Stahlbaus mit derTechnik der für Hamburg bedeu-tenden Containerschifffahrt kom-biniert.

Die Container, zur Erschließungund zum Verweilen gedacht, wer-den in ein schlichtes Stahltragwerkeingebunden. Das ansprechendeFarbkonzept und die gelungenenProportionen lassen ein ange-nehm unaufdringliches Bauwerkentstehen.

Konzept

Für die IBA und die IGS 2013 inHamburg soll ein Aussichtsturmentworfen werden. Der Standortliegt relativ zentral, auf demhöchsten Punkt des Geländes (inca. 40 m Höhe) im Süden Ham-burgs. In Assoziation zu den cha-rakteristischen Merkmalen derHafenstadt bilden Schiffscontainerdie Entwurfsgrundlage.

Der Aussichtsturm hat eine Seiten-länge von 11 x 11 m und eine Gesamthöhe von 97,5 m. Er trägtneun baugleiche Container, die inunterschiedlichen Ausrichtungen

im Tragwerk Platz finden und diverse Funktionen beinhalten,wie z. B. Gastronomie und Aus-stellungsflächen. Die Stirnseitender Container sind verglast undermöglichen den freien Ausblickauf die umgebende Landschaft.

Die Container werden durch dasAufzugssystem miteinander ver-bunden (drei Container werdendurchstoßen) und über ein kom-plexes Treppensystem erschlossen,das relativ frei innerhalb des Tur-mes hängt. Dadurch ist es mög-lich auf dem Weg zur Aussichts-plattform an verschiedenen Stellenzwischen Treppen und Aufzug zuwechseln. Bis zur Aussichtsplatt-form sind es 630 Stufen.

Das Tragwerk des Turmes bestehtaus vier vertikalen Hohlprofil-Hauptträgern im Abstand von10 m, die mit horizontalen Quer-trägern verbunden werden. Soentsteht eine Struktur mit quadra-tischem Grundriss und quadrati-schen Kassetten. Je Seite liegenneun Kassetten übereinander.

Die Kassettenfelder von 10 x 10 mwerden durch diagonale Zugseileausgesteift. Jede Kassette bein-haltet einen Container mit denAbmessungen von 3 x 3 x 10 m.Position, Ausrichtung und Nut-zung der Container variieren.

Windlasten wurden bei der Kon-struktion berücksichtigt. Die hori-zontale Aussteifung erfolgt mittelsGrund- bzw. Dachfläche der ein-zelnen Container und durch dasAussichtsplateau auf der 9. Etage.Die kraftschlüssige Verbindung,beispielsweise der Containergrund-fläche mit drei von vier Querträ-gern einer Ebene, wirkt einer Ver-formung entgegen. Die Containersind entweder mit der Grund- oderder Dachfläche mit der Querträger-ebene verbunden. Das Knicken

einzelner Bauteile in Folge vonVerkehrslasten ist durch die aus-reichende Dimensionierung desHohlprofils ausgeschlossen.

Der Aufzug befindet sich in einerEcke des Turms und durchstößtdie über ihm liegenden Containersowie die Aussichtsplattform.

Container – Treppenlauf (Teilansicht)

Container, Level 2

Ansicht

Förderpreis


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Royal Blooming

Lob Clementine Pohl (Entwurf), Sebastian Thor (3-D-Darstellung)

Technische Universität Berlin/ Institut für Entwerfen, Konstruktion,Bauwirtschaft und Baurecht/ FG Tragwerksentwurf und -konstruktionProf. Dr.-Ing. Eddy Widjaja, AA Dipl. Susanne Hofmann

Laudatio der Jury

Das Clubhotel „Royal Blooming“für junge Nachtschwärmer mittenim Plattenbaugebiet Ostberlins istein bemerkenswerter Beitrag aufdem Gebiet freier Formen.

Die in einem filigranen Stahlgerüsteingesetzten transluzenten GFK-Kapseln bilden eine von weitemsichtbare „Blüte“ als Stadtmarke.Bei entsprechender Ausstattungkönnte dieses Clubhotel auch fürdie „Silver-Generation“ interessantsein.

Konzept

Für die Formentwicklung dieserAufsehen erregenden Hotel-Archi-tektur stand ein Berliner Szene-Club Pate.

Die vertikale Haupttragkonstruk-tion wird durch Stützen aus Rund-rohren (Ø 50 cm) gebildet. Diehorizontale Aussteifung erfolgtgeschossweise durch zwei mitQuerträgern verbundene, paralleleRingträger (25 x 50 cm Doppel-T-Querschnitt) entlang der ge-schwungenen Außenkubatur desGebäudes.

Alle Anschlüsse sind biegesteifausgeführt. Die Aussteifung erfolgtüber Rahmenwirkung (biegesteifeAnschlüsse Träger-Stütze/Ring).Die massiven Gussknoten werdenüber Stirnplatten mit den Profilender Ringträger, Stützen und Quer-verbindungen verschraubt. So wirdder Ring von Diagonalaussteifun-gen freigehalten.

Die Erschließung des Gebäudeserfolgt über den Ring, der durchdas Traggerüst gebildet wird. DieDecken im äußeren Ring bestehenaus Filigranplatten.

Ab dem 10. OG schließt sich einfiligranes Raum-Tragwerk an, indas die 120 vorgefertigten, ca.5,5 x 2,5 x 2,5 m großen Zimmer-kapseln eingesetzt werden. In ihrerMitte entsteht ein Luftraum. Diekleinen „Liebesnester“ bilden als

selbsttragende, in sich abge-schlossene Kapseln die Außen-hülle von Royal Blooming. IhreSchalen bestehen aus GFK-Sand-wich mit innen liegenden Rippenzur Stärkung der Stabilität, trans-luzenter Wärmedämmung sowieinnen liegendem Installations-system.

Der eingehängte Club, das Herzvon Royal Blooming, wirkt schwe-bend und wird über den äußerenRing erschlossen. Der gläsernePool liegt auf einem Seilnetz auf,welches im 10. OG an den hierals Fachwerkträger ausgeführtenRing angeschlossen wird. Um diegroßen Spannweiten im Innerenstützenfrei zu überbrücken, ver-laufen die Deckenträger (Stahl-Hohlkastenquerschnitt) entlangder Hauptmomentenlinie. DieseKonstruktion ist von der Struktureines Riesen-Seerosenblattes inspi-riert. Die Deckenplatten bestehenaus Glas.

Die Lasteinleitung in den Bau-grund erfolgt über KPP-Verfahren(Kombination aus Flächengrün-dung und schwebender Pfahl-gründung), um das Risiko vonSetzungen und Verformungen zuverringern.

Club

Förderpreis


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Meilenwerk Berlin (Erweiterung – Neubau)

Lob Christian Eichhorn, Florian Zahn

Hochschule für Technik Stuttgart/University of Applied SciencesProf. Dipl.-Ing. Sebastian Jehle

Laudatio der Jury

Der Anbau an bestehende Halleneines ehemaligen Straßenbahn-depots kontrastiert zur klassischenIndustriebausubstanz. Der mehr-fach geknickte Baukörper, der alsAusstellungshalle für Oldtimer die-nen soll, wurde als Stahlfachwerk-konstruktion geplant. Die Gestal-tung der Fassade mit wetterfestemStahl ist klar, sie wird lediglichdurch wenige, große Lichtöffnun-gen durchbrochen. Die Außen-wirkung wird durch die Gebäude-form erreicht. Die Arbeit ist eingelungener Vorschlag zum aktuel-len Thema des Bauens im Bestand.

Konzept

Das Meilenwerk in Berlin befindetsich in einem ehemaligen Straßen-bahndepot, den sogenannten Wiebehallen. Der damalige Um-bau wurde sehr behutsam durch-geführt.

Der Neubau bringt ein architekto-nisches Wechselspiel aus Alt undNeu. Körpersprache, Erscheinungs-bild und Funktionalismus warendie entwurfsbestimmenden Fakto-ren für das Meilenwerk II.

Der Entwurf zeigt einen mehrfachgeknickten Baukörper, dynamischund spannungsgeladen, geprägtdurch eine extrovertierte Ausstrah-lung. Durch ihn soll das Meilen-werk ein neues Gesicht erhalten.Die Nutzung umfasst sowohl Aus-stellung als auch Instandsetzungder Oldtimer. Der Besuchereingangbefindet sich östlich, der Eingangs-bereich zur Werkstatt westlich.

Als Tragstruktur für den Neubauwird eine Stahlfachwerk-Konstruk-tion aus gewalzten Rechteck-Hohlprofilen mit eingesetztemBetonkern gewählt. Sie ist innen-liegend und bleibt als architekto-nisches Stilmittel sichtbar. Für dieDacheindeckung wird Trapezblechgewählt.

Bekleidet ist die Stahlkonstruktionmit zusammengeschweißten Plat-ten aus wetterfestem Stahl. Derdunkle, leicht changierende Farb-ton seiner Oberfläche wirkt warmund natürlich, aber zugleich rauund puristisch. Durch die ganzheit-liche Einfassung des Baukörperswird eine monolithische Wirkungerzielt, die einer Skulptur ähnelt.

Für ausreichendes Tageslicht sor-gen großflächige Öffnungen vonbis zu 32 m2. Die Fensterflächenwerden von einem 30 cm breiten,pulverbeschichteten Stahlblech-rahmen gefasst, der in seiner Ober-fläche der Fassade ähnelt, woge-gen er durch seine Farbgebung imKontrast zur rostig braunen Fassadesteht.

„Manchmal braucht es Kontraste,um Harmonie zu erzeugen“ – die-ser Leitgedanke durchzieht die ge-samte Entwurfsfindung.

Förderpreis


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Gästehaus der WWU – Landhaus Rothenberge

Lob Daniel Büning, Steffen Kronberg, Lars Plichta

Fachhochschule Münster/ Fachbereich ArchitekturProf. Prof. h. c. Dipl.-Ing. Herbert Bühler

Laudatio der Jury

Die Aufgabe, ein Gästehaus fürdie Unterbringung von Seminar-teilnehmern eines benachbartenTagungszentrums zu entwerfen,wurde mit einem aufgeständertenBaukörper gelöst. Das klare, unauf-geregte Gebäude steht in seinerModernität im spannenden Dia-log zur Altbebauung und der park-artigen Landschaft.

Durch den Einsatz des Werkstof-fes Stahl ist eine sehr gelungeneLösung erzielt worden.

Konzept

Das Gästehaus sollte mindestensacht Zimmer und weitere Seminar-räume beherbergen. Der Entwurfspielt mit dem Charakter des Ortesund bringt Assoziationen zu denBäumen im Park.

Die Nutzungen sind unterschied-lichen Höhenniveaus zugeordnet.Die Erschließungsebene ist voll-ständig geöffnet, das Gebäude auf-geständert, der Geländeverlauferfahrbar. Eine Rampe führt denBesucher nach oben, ein Beton-kern mit Wendeltreppe erschließtdas Obergeschoss. Die von Stützenund Säulen getragene Wohnebene

vermittelt Schutz und Geborgen-heit. Die obere Aussichtsebeneschwebt, nur am „Stamm“ (Beton-kern) gehalten, über dem Gebäude.Ein großer Austritt auf der Höheder Baumkronen ermöglicht freieBlicke in die schöne Hügelland-schaft.

Als Tragwerk wird eine aufgestän-derte Stahlfachwerkkonstruktionmit Betonkern gewählt. Das Primär-tragwerk bilden drei raumhoheFachwerkträger, das Sekundärtrag-werk besteht aus auskragendenFachwerken in den Zwischen-wänden der Wohnzellen. Die ein-zelnen Felder der Decke werdendurch Auskreuzungen ausgesteift.Die Aussteifung des Bodens wird

durch eine kraftschlüssige Verbin-dung des Trapezblechs (mit Auf-beton) und der einzelnen Unter-gurte erzielt. Die geringe Stützen-anzahl unterstreicht den schwe-benden Charakter des Gebäudes.

Die oberste Ebene ist offen undleicht gestaltet, was durch schlichteDetaillösungen und großzügigeGlasflächen im Konferenzraumerreicht wird.

Die Gebäudeelemente – ein-schließlich der Kerne der Wohn-zellen – können großenteils vorge-fertigt und auf der Baustelle mon-tiert werden. Dies ist besonderswirtschaftlich und beschleunigtden Bauablauf.

Förderpreis


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Hülle

Förderpreis


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Eine Berghütte aus Feinblech

Lob Fabian Nienhaus, Emil Peus

RWTH Aachen/ Fakultät für Architektur – Lehrstuhl für TragkonstruktionDipl.-Ing. Ralf Herkrath

Laudatio der Jury

Aus selbst tragenden, facettiertenFeinblechen wurde eine Wohn-höhle entworfen. Die skulpturaleFigur bildet eine Landmarke mitschmeichelnder Persönlichkeit.Konstruktion und Materialeinsatzaus dünnem Stahlblech unterstrei-chen die filigrane Eleganz diesesRaumfaltwerks aus Freiformflächen.

Vor allem die Genese dieser Arbeit hat die Jury überzeugt.

Konzept

Die Form der Schutzhöhle ergibtsich aus der Funktion heraus. Die„S“ Krümmung ermöglicht voninnen den Blick auf einen Gipfelund ins Tal der Bergregion.

Aus der entworfenen Freiform-fläche wird eine Netzstruktur ent-wickelt. Die Netzstruktur wird inDreiecksflächen unterteilt. Vondiesen Dreiecken werden die Mit-

ten über den Höhenvektor hoch-gelotet. Der so gefundene Hoch-punkt wird mit den Ecken der Drei-eckfläche verbunden und schafftdie innere Struktur aus Pyramiden.Die äußere Struktur aus Hexago-nen entsteht zwischen den Hoch-punkten der Pyramiden. So bildetsich ein in sich steifes Faltwerk.

Für den Bau dieses Faltwerks wer-den die Hexagone in jeweils dreisechsseitige Pyramiden unterteilt.Diese sind einfach und präzise ausFeinblech kantbar und werdenüber an den Kanten angebrachteFlansche gefügt. Die Flanscheverstärken zusätzlich die Kantender Struktur. Die Röhrenform desEntwurfs nutzt die statisch in sichsteife Konstruktion optimal ausund ermöglicht eine minimalestatische Höhe des Faltwerks. DieHexagone auf der Außenhaut kön-nen daher mit sehr flachen Win-keln gekantet werden und weisenWind und Wasser effektiv ab. Nachinnen reflektiert die Struktur dieWärme und reduziert den Wärme-verlust.

Durch die Facettierung entstehtein abwechslungsreiches Licht-und Schattenspiel im Innen- undAußenbereich.

Die Schutzhütte bietet acht biszehn Personen Platz. Weil ihreBlechstruktur keine ebene Flächebildet, eignet sie sich nicht alsSchlafuntergrund. Der Innenraumerhält deshalb drei Holzbohlen-plateaus in einer Länge von min.2 m. Der Raum verkleinert sichüber den Schlafebenen stetig inBreite und Höhe. Ein Ofenrohrführt vom Sitzkreis ausgehend derDecke entlang in den hinteren Teilder Höhle und ragt dort durch dasAusguckloch ins Freie.

Die in diesem Entwurf erprobteFeinblechstruktur liefert Anregun-gen für den kostengünstigen Fas-sadenbau. Die standardisiertenFassadenelemente werden in derWerkstatt vorgefertigt und anschlie-ßend auf der Baustelle lediglichmontiert. Neben einer Zeiterspar-nis ist eine Produktion mit gerin-gen Toleranzen und einer fortwäh-renden Qualitätssicherung mög-lich. Facettierte Blechfassadenbieten den Vorteil, durch gesteu-erte Ausbildung der Bauteilgeo-metrie Bestandteil des Tragwerkszu werden. So können Nebenträ-gerlagen eingespart oder flächigeBereiche dünner bemessen wer-den. Metallbleche können zudemgut recycelt werden.Entwurfsprozess

Förderpreis


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Messe Pavillon mit Stahl

Lob Christian Bonefeld

Fachhochschule Dortmund – University of Applied Sciences/Fakultät für ArchitekturProf. Dr.-Ing. Helmut Hachul

Laudatio der Jury

Von der reinen Produktschau hatsich die heutige Messelandschaftzu temporären Marketing- undKommunikationsplattformen ent-wickelt. Bei diesem Entwurf fürden Messestand eines blechver-arbeitenden Betriebes wurde ausfirmeneigenen Produkten eine repräsentative Raumskulptur inForm einer „Möbius-Schleife“ ent-wickelt. Ihre Filigranität wurdedurch gekantete, leichte U- undZ-Profile erreicht.

Zur Aussteifung der Konstruktionwurden die verdrehten Längs-profile mit den queraussteifendenU-Profilen im Clinching-Verfahrenkraftschlüssig verbunden. Die Stei-figkeit der einzelnen „Schleifen“,die statisch in einem Auflager amGitterrostboden befestigt sind, wirddurch die dünne Edelstahl-Blech-haut sichergestellt.

Ästhetik, Konstruktion und Mate-rialeinsatz überzeugen und könn-ten zu einem außergewöhnlichenMesseauftritt mit Signalwirkungführen.

Konzept

Für den repräsentativen Messe-pavillon stand eine Fläche von150 m2 zur Verfügung bei einermax. Höhe von 10 m. Der Entwurfsollte die Möglichkeiten und dieFlexibilität von Blech eindrucks-voll demonstrieren.

So entstand die Idee zweier inein-ander greifender Möbiusschleifen.Eine Möbiusschleife, auch Möbius-band genannt, ist eine zweidimen-sionale Struktur, die nur eine Kanteund eine Fläche hat.

Boden und Möbiusschleife beste-hen aus einzelnen Modulen, umdas Demontieren und den späterenWiederaufbau zu gewährleisten.Jedes Modul der Schleife ist indi-viduell gefertigt und besteht auseinem Blech.

Im Haupttragwerk, das mit derMöbiusschleife läuft, wird dasBlech zu einem Träger im Z-Profilgebogen. Zur Queraussteifung wer-den Bleche zu kleinen U-Profil-trägern gebogen und durch dasClinching-Verfahren mit den Pro-filen dauerhaft verbunden.

Die Längsaussteifung erfolgt durcheine Haut aus Blech, die über dieZ-Profile gezogen und durch Einpressmuttern an den Profilenbefestigt wird. Ein Streifen aus Dioden, an der Kante jedes Profils,kennzeichnet den Verlauf derSchleife. Die Verbindung der Module erfolgt über kleine Ver-bindungsbleche, die über Einpress-muttern verschraubt werden.

Jede Schleife wird auf einer Boden-platte aus Blech befestigt, diewiederum mit dem Messebodenverbunden ist. Der Boden des Pavillons besteht aus Gitterrost-modulen, die auf einer Unterkon-struktion aus Trägerblechen auf-liegen. Die Kabelführung erfolgtdurch Aussparungen in der Unter-konstruktion über den gesamtenBoden des Messestandes.

Sitzmöglichkeiten und Verkaufs-theke bestehen ebenfalls aus einerGitterrostkonstruktion und Träger-blechen, wobei die Seitenfrontender Sitze, Theke und des Pavillon-bodens in eine Führschiene einge-spannt werden.

Förderpreis


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Nichtlinearer Längskraft- und Biegemomentverlauf in den Schrauben vorgespannter T-Stummel

Lob Daniel König

Technische Universität Darmstadt/Institut für Stahlbau und WerkstoffmechanikDipl.-Ing. Tomas Göpfert

Laudatio der Jury

In der Arbeit wird der Geltungs-bereich des von Lehmann fürRingflanschverbindungen vor-geschlagenen Modells des elas-tisch gebetteten Balkens auf dieQuantifizierung des Längskraft-und Biegemomentenverlaufs inden Schrauben vorgespannter T-Stummel ausgeweitet.

Hierfür wurden als Ansatzfunk-tion Parabeln 4. bzw. 3. Ordnunggewählt, deren Parameter durchVersuche angepasst wurden. Mitdem entwickelten, nichtlinearenVerfahren kann der Schnittkraft-zustand in den Schrauben vor-gespannter T-Stummel in ersterNäherung quantifiziert werden.

Die klar strukturierte, methodischeUntersuchung regt zur Fortsetzungder Forschungsaktivität an.

Konzept

Bisher gibt es kein Modell, in demder Zusammenhang zwischen deräußeren Zugkraft an einem vor-gespannten T-Stummel und den in den Schrauben herrschendenNormalkräften und Biegemomen-ten erfasst wird.

Ausgehend von dem Berech-nungsmodell von LEHMANN fürL-Flansche wurde das Modell deselastisch gebetteten Balkens aufT-Stummel übertragen. Dies konntedurch Anbringen einer verschieb-lichen Einspannung auf der ver-tikalen Symmetrieachse, anstattdes von LEHMANN verwendetenfreien Endes, erreicht werden.

Im Stabwerksprogramm RSTABwurde das Modell für drei ver-schiedene Geometrien umgesetztund es wurden die Schraubenkraftund das Moment in der Schraube

für verschiedene äußere Zugbe-lastungen berechnet. Die sich erge-benden Verläufe entsprachen qua-litativ den Verläufen von L-Flan-schen.

Anhand von je einem Zugversuchpro Versuchsgeometrie sollte dieQualität des Berechnungsmodellsbestimmt werden. Für zwei Ver-suchskörper konnte eine guteÜbereinstimmung der Schrauben-kräfte von Rechnung und Versuchfestgestellt werden, wenn die durchSchweißeigenspannungen auf-getretenen Imperfektionen (Krüm-mung der Flansche) berücksichtigtwurden. Bei den Biegemomentenwaren die Übereinstimmungengeringer, was aber auch auf dieunsicheren Messergebnisse zu-rückzuführen war.

Des Weiteren wurde nach eineranalytischen, nichtlinearen Nähe-rungslösung gesucht. Die Verläufeteilen sich in vier Bereiche mitunterschiedlichen statischen Sys-temen auf. Für die drei Versuchs-körper wurden die Verläufe auseinem Parabelteil mit anschlie-ßender Geraden nachgebildet. Eswurde eine Parabel 4. Ordnung fürdie Längskraft und einer Parabel3. Ordnung für das Biegemomentder Schraube angenähert. DieSteigungen der linearen Verläufewurden aus dem Modell des Kan-tentragens gewonnen.

Die Näherungslösung liefert fürdie drei Versuchskörper akzepta-ble, aber nicht auf der sicherenSeite liegende Ergebnisse. Durchdie Suche weiterer Fixpunkte aufdem Kurvenverlauf kann die Güteder Näherungslösung verbessertwerden. Zusätzlich sollte in dasModell die Möglichkeit zur Be-rücksichtigung von Imperfektio-nen eingebaut werden. WeitereVersuche mit unterschiedlichenGeometrien werden angeregt.

Bild 1: In Prüfmaschine eingespannter Prüfkörper mit Anschluss DAST-typisierteVerbindung IH 3.1 A 20 20

Bild 2: Starkes Klaffen der Kontaktfuge imZustand des Kantentragens bei AnschlussDAST-typisierte Verbindung ICH 3.1 A 28 24

Bild 3: Krümmung der Stirnplatte durchSchweißeigenspannungen bei AnschlussDAST-typisierte Verbindung ICH 3.1 A 60 27

Förderpreis


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Untersuchung des Setzverhaltensvon hochfest vorgespanntenSchraubenverbindungen unterzyklischer Beanspruchung

Lob Sebastian Proff

Technische Universität Darmstadt/Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik Prof. Dr.-Ing. Jörg LangeDipl.-Ing. Roland Friede

Laudatio der Jury

Die Arbeit untersucht das unter-schiedliche Vorspannungsabfall-verhalten von planmäßig vorge-spannten Schraubenverbindungenim Stahlbau unter Berücksichti-gung der gängigen Beschichtungs-systeme und deren Zähigkeit.

Die mit Experimenten sorgfältigunterlegte Ausarbeitung gibt be-denkenswerte Anstöße, das Ver-halten weiterer Beschichtungs-stoffe und Schichtdicken bei Verbindungen unter 100 % Vor-spannung und vorwiegend nichtruhender Beanspruchung weitersystematisch zu untersuchen.

Konzept

Bei der Korrosionsbeschichtungvon Stahlbauteilen im Werk wirdauch Beschichtungsstoff auf dieKontaktflächen von planmäßig vor-gespannten Scher-Lochleibungs-Verbindungen (SLV-Verbindungen)aufgetragen. Die Dicke der imKraftfluss liegenden Beschichtungkann die Längenänderung derSchraube durch das Vorspannenum ein Vielfaches übertreffen.Hierdurch kann es zu einem Ab-fall der Vorspannkraft durch Her-

ausquetschen der Beschichtungaus der Trennfuge der Verbindung(Setzen) kommen.

Ziel dieser Arbeit war es, den Ein-fluss einer wechselnden Scher-beanspruchung mit Gleitung inder Trennfuge von hochfest vor-gespannten (HV) Schraubenver-bindungen zu untersuchen. Dabeiwurden zwei verschiedene Be-schichtungssysteme (auf Epoxid-harzbasis bzw. Alkydharzbasis) inje zwei Schichtdicken (70 bzw.80 μm) und unbeschichtete Pro-bekörper betrachtet.

Der Einfluss der Schichtdicke bestätigte sich, bei den dickerenBeschichtungen wurde mehr Material aus der Trennfuge heraus-gerieben, als bei den dünneren.Der höhere Abfall der Vorspan-nung entsprach aber nicht demVerhältnis der Schichtdicken, sondern fiel geringer aus.

Die Beschichtungen zeigten inden zyklischen Versuchen ein anderes Verhalten als in den statischen. Obwohl die weichenBeschichtungen höhere statischeVerluste als die harten aufwiesen,war dies bei den zyklischen Ver-suchen umgekehrt. Daher kann

keine Aussage über das zyklischeVerhalten einer Beschichtung an-hand des Eignungsvermerkes inDIN 18800-7 getroffen werden.Vielmehr wird auf Grundlage derdurchgeführten Versuche eineAbhängigkeit von der Zähigkeitbzw. Sprödigkeit der Beschich-tung erwartet.

Unabhängig von der Beschichtungwurde festgestellt, dass hohe Ver-luste bei einer Verschiebung inder Verbindung auftraten unddiese bei wenigen Lastwechselnschon beachtliche Größen er-reichten, nach einem Lastwechselbereits 6–25 %.

Um die Verluste so gering wiemöglich zu halten, wird vorge-schlagen, der Abnahme der Vor-spannkraft durch regelmäßigeWartung entgegen zu wirken. BeiSLV-Verbindungen ist nur in weni-gen Fällen mit Lastwechseln mitSchlupf in der Verbindung, z. B.durch Windbeanspruchung, zurechnen.

Angesichts der Komplexität desVorgangs sollte das Verhalten anderer Beschichtungsstoffe mitverschiedenen Schichtdicken weiter untersucht werden.

Statische und zyklische Versuchsergebnisse

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Stahlbau Förderpreis 2008