Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin HTWFachbereich 2 - Ingenieurwissenschaften IIStudiengang Bauingenieurwesen Hochschule für Technik

und Wirtschaft Berlin

University of Applied Sciences

Verstärkung von historischen, genieteten

Stahlfachwerkträgern in der Dachkonstruktion der

Kopfbauten des Pergamonmuseums

Diplomarbeit

von

Thomas Winner

Matrikelnummer:

514000

Thomas Winner HTWMatrikelnummer: Hochschule für Technik

und Wirtschaft Berlin

514000

Inhaltsverzeichnis

Aufgabenstellung 6Einleitung 81 Baugeschichte 10

1.1 Museumsinsel 111.1.1 Historie der Museumsinsel 121.1.2 Der erste Masterplan 141.1.3 Ausbau der Museumsinsel 151.1.4 Die Gründungsproblematik auf der Museumsinsel 171.1.5 Die Museumsinsel nach dem Zweiten Weltkrieg 211.1.6 Das Weltkulturerbe i 231.1.7 Die Zukunft der Museumsinsel 24

1.2 Das Pergamonmuseum 261.2.1 Entstehungsgeschichte 271.2.2 Der Interimsbau 271.2.3 Der Neubau '. 291.2.4 Alfred Messel 291.2.5 Ludwig Hoffmann 311.2.6 Realisierung des Bauwerks 321.2.7 Schwierigkeiten während der Bauausführung 341.2.8 Zerstörung und Wiederaufbau 351.2.9 Gegenwart und Zukunft .381.2.10 Oswald Mathias Ungers 40

2 Wesentliche Tragkonstruktionen im Pergamonmuseum 422.1 Gebäudebeschreibung 432.2 Nordflügel, Mittelbauten, Südflügel 45

2.2.1 Dachkonstruktion und Lichtdecken 452.2.2 Stahlkonstruktionen in den Ebenen 0 bis 4 492.2.3 Deckenkonstruktionen 502.2.4 Vertikaltragglieder - Mauerwerk 572.2.5 Gründung 592.2.6 Weitere Konstruktionen 61

2.3 Forum, Spreekeller 622.3.1 Deckenkonstruktionen 622.3.2 Vertikaltragglieder - Mauerwerk 622.3.3 Gründung 63

2.4 Eingangsgebäude (Bestand) 633 Kopfbauten 64

3.1 Übersicht der vorhandenen Tragkonstruktionen 653.1.1 Gründung 653.1.2 Ebenen 0 und 1 653.1.3 Ebenen 2/2.1 und 3/3.1 663.1.4 Dachtragwerk 68

3.2 Geplantes Tragwerkskonzept für den Dachbereich 77

Seite '29 W

Thomas Winner HTWMatrikelnummer: Hochschule für Technik

und Wirtschaft Berlin514000

Grundlagen für die Lastannahmen, Brand- und Korrosionsschutz 824.1 Allgemeine Angaben -....834.2 Konstruktion 834.3 Brandschutzmaßnahmen 854.4 Korrosionsschutz 904.5 Auflagerausbildung Stahlträger - Mauerwerk 914.6 Regelwerke 92

5 Lastannahmen für das Verstärkungstragwerk 935.1 Positionspläne 945.2 Lastannahmen und Auflagerreaktionen 97

5.2.1 Lichtdecke 995.2.2 Massivdecke - Pos. D4 1085.2.3 Beleuchtungseinrichtung (Pos. B) 1115.2.4 Hängestäbe 1155.2.5 Stahlträger, Pos. P 1175.2.6 Dachsparren, Pos. S 1315.2.7 Laufsteg-Pos. L 1365.2.8 Traversen 139

5.3 Zusammenstellung der Lasten für die Fachwerke 1485.3.1 Fachwerkbinder Fl . l und F1.2 1495.3.2 Fachwerkbinder F2.1 und F2.2 153

5.4 Historische Lastannahmen 1556 Bestandsfachwerke Pos. FBI.1-2.2 157

6.1 Lastermittlung für die Decken über der Ebene 2/2.1 und 3 1626.2 Bestandslasten aus der Licht- und Massivdeckenkonstruktion über der Ebene 3.1 1676.3 Meteorologische Lasten und Lasten aus der Dachkonstruktion 1696.4 Lastzusammenstellung für die Bestandsfachwerke 175

6.4.1 Fachwerk FB 1.1 1756.4.2 Fachwerk FB 2.1 1766.4.3 Fachwerk FB 1.2 1766.4.4 Fachwerk FB 2.2 176

6.5 Überprüfung des Ausnutzungsgrades der Bestandsfachwerke 1777 Grundlagen für die Bemessung 181

7.1 Konstruktion 1827.2 Statische Berechnung 1837.3 Stabilitätsnachweise 186

7.3.1 Ausknicken in der Fachwerkebene 1867.3.2 Ausknicken rechtwinklig zur Fachwerkebene 186

7.4 Gestaltfestigkeit von Hohlprofil-Fachwerkknoten 1887.4.1 DIN 18808 1897.4.2 Eurocode 3 190

7.5 Regelwerke 193

Seite 3

Thomas WinnerMatrikelnummer; Hochschule für Technik

und Wirtschaft Berlin

514000

7.6 Verwendete Tabellen .1957.6.1 Knickspannungslinien 1957.6.2 Imperfektionsfaktor a 1967.6.3 Reduktionsfaktor K 1967.6.4 Stich der Vorkrümmung 197

8 Bemessung des Verstärkungstragwerkes 1988.1 Fachwerke Fl.l undFl.2 199

8.1.2 Werkstoff 2028.1.3 Querschnittskenngrößen 2028.1.4 Einwirkungen 2048.1.5 Bemessungsschnittgrößen in der maßgebenden GK 2188.1.6 Maßgebende Lagerungsgrößen 2228.1.7 Bemessungsspannungen 2228.1.8 Grenzspannungen ..' 2248.1.9 Grenzschnittgrößen 2258.1.10 grenz (b/t) 2268.1.11 Festigkeitsnachweise 2298.1.12 Stabilitätsnachweise 2358.1.13 Gestaltfestigkeit 2408.1.14 Nachweis der Schweißnähte 249

8.2 Fachwerke F2.1 und F2.2 2548.2.1 System 2548.2.2 Werkstoff 2568.2.3 Querschnittskenngrößen 2568.2.4 Einwirkungen 2588.2.5 Bemessungsschnittgrößen in der maßgebenden GK 2678.2.6 Maßgebende Lagerungsgrößen 2718.2.7 Bemessungsspannungen 2718.2.8 Grenzspannungen 2738.2.9 Grenzschnittgrößen 2748.2.10 grenz (b/t) 2758.2.11 Festigkeitsnachweise 2778.2.12 Stabilitätsnachweise 2838.2.13 Gestaltfestigkeit 2888.2.14 Nachweis der Schweißnähte 290

8.3 Gebrauchstauglichkeit 2918.3.1 Fachwerk Fl.l 2928.3.2 Fachwerk Fl.2 2938.3.3 Fachwerk F2.1 2938.3.4 Fachwerk F2.2 294

8.4 Montagestöße 2958.4.1 Konstruktiver Entwurf 2968.4.2 Schweißnahtnachweis 2978.4.3 Schraubenverbindung 2998.4.4 Zusätzliche Untersuchung zur Tragfähigkeit der Stirnplatte. 304

Seite 4

Thomas WinnerMatrikelnummer: Hochschule für Technik

und Wirtschaft Berlin

514000

9 Untersuchung der Nebenfach werke und Ermittlung der Abtriebskräfteaus den Hauptfachwerken „3069.1 Übersichts- und Positionspläne 3099.2 Statisches System und verwendete Profile 3119.3 Lastermittlung 3139.4 Berechnung der Abtriebskräfte 3169.5 Nachweis der Nebenfachwerke 319

9.5.1 Pos. NF1 3199.5.2 Pos. NF2 323

10 Anschlüsse 32710.1 Auflagerbemessung 32910.2 Anschluss der ergänzenden Fachwerke an die Bestandsfachwerke 33810.3 Sparrenanschluss 34410.4 Anschluss der Hängestäbe 35010.5 Traversenanschluss 35710.6 Tragfähigkeit von Hohlprofilverbindungen mit Knotenblechen 361

11 Zusammenfassung 363Verzeichnisse 366

Abkürzungsverzeichnis 367Formelzeichen 369Quellenverzeichnis 372

Anhang ab 382

Plan Grundriss Ebene 4 KopfbautenPlan Schnitt A-A SK, NK.Plan Schnitt 3-3 NK, NF, MNZeichnung Fachwerk Fl.lZeichnung FachwerkknotenZeichnung Fachwerkauflager

CDInhalt:Diplomarbeit (pdf-Format)R-Stab ArchiveR-Stab AusdruckprotokolleGrundrisse und Schnitte Pergamonmuseum (pdf-Format)Calenberg Kerncompactlager. Allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis Nr. P-852.0448

SeiteS