TU-rning Torso - mb AEC Software GmbH

Studienarbeit
„TU-rning Torso“,
3D-Modellierung,
FE-Berechnung,
Stahlbetonbemessung
und
Bewehrungszeichnungen
„Als beste studentische Arbeit prämieren wir das
Projekt von Herrn Asbjörn Gärtner, Student an der
TU Kaiserslautern.
Das vorgelegte Projekt zeichnet sich durch eine
anspruchsvolle und nicht alltägliche Geometrie aus.
Es handelt sich um einen tordierten Turm aus Stahlbeton.
Die komplexe Geometrie stellt die eigentliche
Herausforderung dar. Herr Gärtner zeigte selbst bei
dieser außergewöhnlichen Aufgabe, dass er sich im
Rahmen einer Studienarbeit schnell in ViCADo eingearbeitet
hat.
Das gesamte Bauwerk ist als 3D-Modell eingegeben,
damit alle Pläne, Schnitte, Ansichten automatisch
davon abgeleitet werden konnten. Die Bemessung
führte Herr Gärtner in dem FEM-System MicroFe
durch und die Bewehrung erfolgte wiederum im
3D-Modell in ViCADo.
Mit dem eingereichten Projekt demonstriert Herr
Gärtner, dass er die Projektbearbeitung mit ViCADo
und MicroFe sicher beherrscht.“
Norbert Löppenberg
Hochschulbeauftragter der
mb AEC Software GmbH
Zur Person: Asbjörn Gärtner
Geboren: 14.08.1978 in Bad Kreuznach
1999 Beginn des Studiums des Bauingenieurwesens
an der Technischen Universität Kaiserslautern, Fachrichtung
Konstruktiver Ingenieurbau, Vertiefungsfächer
Bauinformatik (hier Tätigkeit als Wissenschaftliche
Hilfskraft), Baubetrieb und Massivbau
Hobby: Sänger und Bassist in einer Band
Verwendete Software: Ing + , ViCADo 2005
Übrigens: Herr Gärtner ist auf der Suche nach einer
Anstellung (mail@asbjoern.de)
Asbjörn Gärtner (rechts) und sein Betreuer Dipl.-Ing. Christian Balzer
Sonderpreis
„beste studentische Arbeit“
im ViCADo-Wettbewerb
Cand.-Ing. Asbjörn Gärtner
gestiftet von der mb AEC Software GmbH
An der TU Kaiserslautern werden die Produkte
Ing + mit MicroFe, BauStatik und ViCADo in der
Ausbildung eingesetzt. Die mb AEC Software
GmbH unterstützt Hochschulen bei der Ausbildung
durch eine eigene Hochschulbetreuung.
Kontakt über hochschule@mbaec.de
oder Tel.: 0631 30333-11
Studienarbeit „TU-rning Torso“
mb-news Nr. 3/2005

Modell Bew_Decke_ST
Pos. Anz. Mattentyp Länge (m) Breite (m)
200 48
Q513A
6.00
2.15
201 4
Q513A
6.00
1.83
202 2
Q513A
5.25 2.15
203 2
Q513A
3.36 2.15
204 2
Q513A
3.11
2.15
205 2
Q513A
2.46
2.15
206 10
Q513A
2.29
2.15
207 1
Q513A
2.29 1.83
Summe je Typ (kg)
Q513A: 5369.594
Summe Lagermatten (kg) 5369.594
*Summe Listenmatten (kg)
**Summe Zeichnungsmatten (kg)
Gesamtsumme (kg) 5369.594
Modell Bew_Decke_ST
Plan:
Anzahl
63
63
Bemerkung
Typ
Q513A
Gew. (kg)
5612.506
5612.506
Sonderpreis
57
Proj.Bez
Bez.
Datum
Studienarbeit, Bürogebäude Seite
1
Decke mit Stützen
FE-Mod.
STÜTZEN
01.02.05 MicroFe 2006 Projekt MicroFe_Berechnung
aximal 39.1 [mm], Knoten 14071)
ne MIN/MAX-Überlagerung)
[mm], Knoten 13954
[mm], Knoten 13951
[mm], Knoten 14217
MicroFe
Gesamtsystem und Visualisierung der Verformung
Verformung (maximal 4.4 [mm], Knoten 2462)
Lkn eines = 1, einzelnen (keine MIN/MAX-Überlagerung)
Geschosses
max ux = 0.3 [mm], Knoten 2792
max uy = 0.2 [mm], Knoten 2698
max uz = -4.4 [mm], Knoten 2462
ViCADo
Gesamtsystem und Mattenverlegung in einem Geschoss
mb-news Nr. 3/2005
Cand.-Ing. Asbjörn Gärtner

Sonderpreis
Modell Bew_Decke_ST
58
Modell Bew_Decke_ST
Bemerkungen
Ø Länge Total-
Außenmaße und Radien in m, cm
Pos Anz
dbr/ds
(mm) (m) Länge (m)
Abbiegungen nach SIA 162 / DIN 1045-1
Ø Länge
Gesamtlänge (m)
Betonstahl-
Pos Anz
Bemerkungen
(mm) (m) Ø 6 Ø 8 Ø 10 Ø 12 Ø14 Ø16 Ø20 Ø 25 Ø 28
sorte
100 192 10 1.70
326.40
BSt 500 S (A)
101 16 12 14.00
224.00
BSt 500 S (A)
102 16 12 11.74
187.84
BSt 500 S (A)
103 80 20 3.80
304.00
B S t 500 S
104 200 16 3.80
760.00
BSt 500 S
105 524 10
1.21
634.04
BSt 500 S
106 16 12 3.54
56.65 BSt 500 S (A)
107 88 20 2.86
251.68
B S t 500 S
108 132 10 2.86
377.52 BSt 500 S
Summe Länge je Ø (m)
1337.96 468.49 760.00 555.68
kg / m 0.222 0.395 0.617 0.888 1.210 1.580 2.470 3.850 4.830
Summe kg je Ø 825.521 416.017 1200.800 1372.530
G es amtgewicht (kg)
3814.868
Betonstahlsorte
100
192
10
1.70
326.40
4
BSt 500 S (A)
101
16 12
14.00
224.00
BSt 500 S (A)
102
16
12
11.74
187.84
BSt 500 S (A)
103
80
20
3.80
304.00
BSt 500 S
104 200
16
3.80
760.00
BSt 500 S
105 524
10
1.21
634.04
4
BSt 500 S
106
16
12
3.54
56.65
4
BSt 500 S (A)
107
88
20
2.86
251.68
4
BSt 500 S
108
132
10
2.86
377.52
4
BSt 500 S
Beim „TU-rning Torso“
den richtigen Dreh raus
Der Turning Torso des spanischen Architekten Santiago
Calatrava im schwedischen Malmö erreicht
mit seinen 57 Etagen eine Höhe von 190 Metern
und ist damit das zweithöchste Wohn- und
Bürogebäude in Europa. Zusätzlich zu Schwindelgefühlen
könnte der Besucher dieses Hochhauses
auch fast einen Drehwurm bekommen: Über
seine gesamte Höhe verteilt ist der Grundriss des
Turning Torsos um 90 Grad gedreht.
Asbjörn Gärtners Variante des wendigen Wolkenkratzers
in Stahlbetonbauweise hat zwar wie sein
Vorbild einen runden Kern für Treppen, Fahrstühle
und Versorgungsschächte, ist aber niedriger und
nur halb so stark verdreht, ihr Grundriss nicht
fünfeckig, sondern quadratisch. Der Gebäudeentwurf,
den Gärtner im Rahmen einer Studienarbeit
im Fach Bauingenieurwesen an der Technischen
Uni Kaiserslautern anfertigte, kreiste ihm aber
auch in „abgespeckter“ Form mehrere Wochen
im Kopf herum, bevor er von seinem Betreuer mit
„gut“ bewertet wurde und dann sogar noch mit
dem Preis für die beste studentische Arbeit im
ViCADo-Wettbewerb ausgezeichnet wurde.
Unterzüge ja oder nein?
Doch der Reihe nach: Gegen Ende seines Studiums,
Anfang 2005, stand für Gärtner noch eine
Studienarbeit in Massivbau und Baukonstruktion
an. Seinen Betreuer Dipl.-Ing. Christian Balzer,
Wissenschaftlicher Mitarbeiter des Fachgebiets
unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schnell,
hatte ein Bericht über den Original-Turning Torso
in einer Fachzeitschrift auf die Idee gebracht,
Gärtner ein weniger komplexes Pendant „in Auftrag“
zu geben.
Die Aufgabenstellung für den Candidatus des
Bauingenieurwesens lautete: Konstruktion und
Berechnung des Gebäudes, darin:
• Vorbemessung und Dimensionierung der Bauteile,
• Festlegung der statischen Systeme,
• Ermittlung der Schnittgrößen für die zu bemessenden
Bauteile und
Studienarbeit „TU-rning Torso“
mb-news Nr. 3/2005

Betonstahlsorte
Modell Bew_Decke_UZ
Ø Länge
Gesamtlänge (m)
Betonstahl-
Pos Anz
Bemerkungen
(mm) (m) Ø 6 Ø 8 Ø 10 Ø 12 Ø14 Ø16 Ø20 Ø 25 Ø 28 Ø 32 sorte
300 168 10 3.46
581.28
BSt 500 S (A)
301 6 12 14.00
84.00
BSt 500 S (A)
302
6 12 11.74
70.44
BSt 500 S (A)
303 560 10 4.65
2604.00 BSt 500 S
304 64 10 2.20
140.80 BSt 500 S
305 20 14 3.00
60.00 BSt 500 S
306 12 14 3.45
41.40
BSt 500 S
307 16 12 3.52
56.31 BSt 500 S
308 504 10 3.46
1743.84
BSt 500 S (A)
309 140 14 3.00
420.00
BSt 500 S
310 180 14 3.45
621.00
BSt 500 S
Summe Länge je Ø (m) 5069.92 210.75 1142.40
kg / m 0.222 0.395 0.617 0.888 1.210 1.580 2.470 3.850 4.830 6.310
Summe kg je Ø
3128.141 187.149 1382.304
G es amtgewicht (kg)
4697.594
Sonderpreis
59
Modell Bew_Decke_UZ
Bemerkungen
Ø Länge Total-
Außenmaße und Radien in m, cm
Pos Anz
dbr/ds
(mm) (m) Länge (m)
Abbiegungen nach SIA 162 / DIN 1045-1
300
168
10
3.46
581.28
4
BSt 500 S (A)
301
6 12
14.00
84.00
BSt 500 S (A)
302
6
12
11.74
70.44
BSt 500 S (A)
303
560
10
4.65
2604.00
BSt 500 S
304 64
10
2.20
140.80
4
BSt 500 S
305
20
14
3.00
60.00
BSt 500 S
306
12
14
3.45
41.40
4
BSt 500 S
307
16
12
3.52
56.31
4
BSt 500 S
308 504
10
3.46
1743.84
4
BSt 500 S (A)
309 140
14
3.00
420.00
BSt 500 S
310 180
14
3.45
621.00
4
BSt 500 S
• Bemessung und Konstruktion verschiedener
Bauteile.
Die letztgenannte Aufgabe war besonders kniffelig,
da sie
• sowohl an einer Geschossdecke als Flachdecke
über dem Regelgeschoss
• als auch an einer Geschossdecke mit Unterzügen
durchgeführt werden musste.
Durch die Drehung des Gebäudes galt es eine
andere Herausforderung zu meistern: nahezu alle
Stützen sind in zwei Richtungen geneigt.
Ohne Software geht nichts mehr
Ferner wurden eine statische Berechnung und
entsprechende Zeichnungen (Schal- und Bewehrungspläne)
verlangt. „So etwas geht natürlich
heutzutage nicht mehr ohne Software“, sind
sich Student und Betreuer einig. Deshalb lernen
Studenten des Bauingenieurwesens an der TU
Kaiserslautern im Fachgebiet Bauinformatik, unter
Leitung von Prof. Dr.-Ing. Klaus Wassermann, den
Einsatz von Software kennen. Im so genannten
CiP-Pool wird den Studenten an 24 Rechnern
unterschiedliche Software, darunter die des
Kaiserslauterer Software-Hauses, für ihre Arbeit
zur Verfügung gestellt. Gärtner kannte so bereits
verschiedene Programme. Während seines Jobs
als Wissenschaftliche Hilfskraft in der Bauinformatik
hatte er am meisten mit ViCADo gearbeitet,
weswegen er das CAD-Programm auch für die
Studienarbeit auswählte. Doch sein „TU-rning Torso“
stellte ihn vor bisher nicht gekannte Herausforderungen,
so dass er sich von einer mb-Schulung
in Saarbrücken ein paar zusätzliche Tipps
holte. „Jede einzelne Stütze musste wegen der
Verdrehung von 1,8° pro Geschoss „getrimmt“
werden. Für die Glasfassade, die wegen der Geometrie
ebenfalls verdreht ist, musste ich ein wenig
„basteln“ und sie in einzelne Streifen einteilen“,
sagt Gärtner. Insgesamt erteilt er der mb-Software
ein gutes Zeugnis: „Sie ist einfach zu bedienen
und übersichtlich. Vor allem die Verknüpfung
von ViCADo mit anderen Programmteilen, zum
Beispiel nach MicroFE, ist praktisch. Das hat sich
bei meiner Studienarbeit bewährt.“
mb-news Nr. 3/2005
Cand.-Ing. Asbjörn Gärtner