Zusammenarbeit von Architekten und Ingenieuren - Gruner AG

In der Hall of Elements der BASELWORLD 2005,
der bedeutendsten Uhren- und Schmuckmesse,
soll ein zusätzlicher Zwischenboden eingebaut
werden. Dadurch kann die Ausstellungsfläche
bedeutend erweitert werden. Bedingung
für den Einbau des Zwischenbodens ist, dass
er später wieder demontiert werden kann.
Bodenschwingungen
verursachen Übelkeit
Um diese Anforderung zu erfüllen, kommt nur
eine Leichtbaukonstruktion in Frage. Dabei
gilt es, die bei einer solchen Fertigung auftretenden
Schwingungen zu vermeiden. Wie ein
andernorts ebenfalls in der gleichen Bauweise
erstellter Zwischenboden gezeigt hat, verursacht
die Begehung eines auf Stahlträgern
aufgelegten Holzplattenbodens erhebliche
Schwingungen, was bei sitzenden Personen
zu Unwohlsein oder gar Übelkeit führen kann.
Analyse des
Schwingungsverhaltens
Zur Bestimmung des Ausmasses solcher
Schwingungen wurde Gruner beauftragt, für
die Hall of Elements Testmessungen durchzuführen.
Da die Kraftübertragung durch
Begehung schlecht reproduzierbar ist, wurde
als Referenzgrösse der Fersenfall eines Menschen
aus fünf Zentimetern Höhe verwendet.
Die durch diesen Test eruierten Schwingungswerte
erwiesen sich als zu hoch – sie hätten
zu den erwähnten Problemen geführt. Aufgabe
der Gruner-Ingenieure war es deshalb,
in einem ersten Analyseschritt die Anforderungen
an ein zulässiges Schwingungsmass
festzulegen sowie das dynamische Verhalten
der Schwingungen zu bestimmen. Danach
konnten in einer zweiten Phase Lösungsvorschläge
für einen schwingungsarmen
Zwischenboden erarbeitet werden. Als Anforderung
wurde dabei ein im Vergleich zu
bestehenden Konstruktionen rund zehnmal
tieferes Schwingungsmass definiert.
In enger Zusammenarbeit der Ingenieure verschiedener
Fachbereiche der Gruner-Gruppe
liess sich die Schwingungsdynamik des
geplanten Bodens bestimmen:
>Der Statiker berechnete mit Hilfe eines
Finite-Elemente-Programms die Formen und
Frequenzen der Eigenschwingungen
>Der Experte für Schwingungen bestimmte
aus diesen Eigenschwingungen das dynamische
Verhalten des geplanten Bodens.
Neues Konstruktionskonzept
Die Berechnungen ergaben, dass die hohen
Anforderungen nur mit folgenden Massnahmen
einzuhalten waren:
>Zur Erhöhung der Steifheit müssen alle Platten
einzeln miteinander verschraubt werden.
>Zur Reduktion der Schwingungen dürfen
nur schwere Betonplatten verwendet werden
– Holzplatten genügen nicht.
Um das gewählte Verfahren zu validieren,
wurden weitere Vergleichsmessungen durchgeführt,
so an einem bestehenden Boden in
einer Beton-Stahl-Konstruktion. Dabei ergab
sich eine hohe Übereinstimmung mit den
Resultaten des vorgesehenen Bodens. Es
besteht somit die Sicherheit, dass die gewählte
Konstruktion die hohen Anforderungen
zu erfüllen vermag, zumal die Testergebnisse
die zu erwartenden Schwingungen eher überschätzen.
Geräte zum Messen der Schwingungen.
Fersenfall mit Sensorerfassung der Schwingungen.
Gemessener und berechneter Verlauf der Schwingung eines
bestehenden Bodens aus einer Beton-Stahl-Verbundkonstruktion
bei Fersenfall aus fünf Zentimetern Höhe.
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