Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wird der Lastabtrag eines auskragenden Gebäudebereichs im Projekt Franky / Westville in Frankfurt am Main untersucht. Der betrachtete Bereich befindet sich oberhalb einer Sockeldurchfahrt, die sowohl während der Bauphase als auch im Endzustand freigehalten werden muss. Daraus ergeben sich erhöhte Anforderungen an das Tragwerkskonzept, da eine direkte Abstützung im Bereich der Durchfahrt nicht vorgesehen ist.
Ziel der Arbeit ist die Entwicklung und Beurteilung einer tragfähigen Lösung für den Bauzustand sowie für den Endzustand. Für die Bauphase wird eine temporäre Stahlkonstruktion untersucht, welche die Lasten aus Frischbeton, Schalung und Baustellenbetrieb aufnimmt und in den rückwärtigen Gebäudebereich zurückführt. Die Bemessung umfasst die massgebenden Stahlprofile, Auflagerbereiche, Verankerungen und Anschlüsse. Dabei zeigt sich, dass die Tragfähigkeit der gewählten Profile nicht allein massgebend ist. Insbesondere die Steifigkeit des räumlichen Systems und die daraus resultierenden Verformungen beeinflussen die Profilwahl wesentlich.
Im Endzustand erfolgt der Lastabtrag über die tragenden Stahlbetonwandscheiben der Aussenwände. Aufgrund der vorhandenen Öffnungen wird der Kraftfluss mithilfe von Fachwerkmodellen untersucht. Die vertikalen Lasten werden über geneigte Druckstreben und Zugbänder in den rückwärtigen Gebäudebereich weitergeleitet. Die Untersuchungen zeigen, dass bei der isolierten Betrachtung einzelner Geschosse lokal hohe Zug- und Druckkräfte entstehen. Wird hingegen eine grössere zusammenhängende Scheibenhöhe betrachtet, können sich die Druckstreben günstiger ausbilden und die Beanspruchungen einzelner Stäbe werden teilweise reduziert.
Die Arbeit zeigt, dass der auskragende Gebäudebereich sowohl im Bauzustand als auch im Endzustand mit einem nachvollziehbaren Tragwerkskonzept gelöst werden kann. Die gewählte temporäre Stahlkonstruktion stellt eine ausführbare Lösung für die Bauphase dar, bleibt jedoch aufgrund der lokalen Lasteinleitungen, Verankerungen und Verformungen konstruktiv anspruchsvoll. Für den Endzustand bestätigt die Untersuchung der Stahlbetonwandscheiben, dass der Lastabtrag über die Aussenwände plausibel ist und durch eine geschossübergreifende Betrachtung günstiger beurteilt werden kann.
This bachelor’s thesis investigates the structural design of a cantilevered building section within the Franky / Westville project in Frankfurt am Main. The examined area is located above a base-level passageway, which must remain free of permanent supports both during construction and in the final state. This results in demanding structural conditions, as the loads from the cantilevered part of the building have to be transferred back into the rear part of the structure without direct support within the passageway.
The objective of the thesis is to develop and assess a structurally feasible solution for both the construction stage and the final state. For the construction stage, a temporary steel structure is analysed. This system carries the loads from fresh concrete, formwork and construction activities and transfers them into the already load-bearing part of the building. The design includes the verification of the main steel members, supports, anchorages and connections. The results show that the structural capacity of the selected profiles is not the only decisive criterion. The stiffness of the overall spatial system and the resulting deflections have a significant influence on the choice of profiles.
In the final state, the vertical load transfer is carried by the reinforced concrete wall panels of the external walls. Due to the existing openings, the load path cannot be assumed as continuous and undisturbed. Therefore, the structural behaviour is idealised using strut-and-tie models. The vertical loads are transferred through inclined compression struts and tension ties into the rear part of the building. The analysis shows that high local tensile and compressive forces occur when individual storeys are considered separately. When several storeys are analysed together, a larger continuous wall height is available, allowing the compression struts to develop more favourably and the forces to be distributed over several storey levels. As a result, the forces in individual members are partially reduced.
Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wird der Lastabtrag eines auskragenden Gebäudebereichs im Projekt Franky / Westville in Frankfurt am Main untersucht. Der betrachtete Bereich befindet sich oberhalb einer Sockeldurchfahrt, die sowohl während der Bauphase als auch im Endzustand freigehalten werden muss. Daraus ergeben sich erhöhte Anforderungen an das Tragwerkskonzept, da eine direkte Abstützung im Bereich der Durchfahrt nicht vorgesehen ist.
Ziel der Arbeit ist die Entwicklung und Beurteilung einer tragfähigen Lösung für den Bauzustand sowie für den Endzustand. Für die Bauphase wird eine temporäre Stahlkonstruktion untersucht, welche die Lasten aus Frischbeton, Schalung und Baustellenbetrieb aufnimmt und in den rückwärtigen Gebäudebereich zurückführt. Die Bemessung umfasst die massgebenden Stahlprofile, Auflagerbereiche, Verankerungen und Anschlüsse. Dabei zeigt sich, dass die Tragfähigkeit der gewählten Profile nicht allein massgebend ist. Insbesondere die Steifigkeit des räumlichen Systems und die daraus resultierenden Verformungen beeinflussen die Profilwahl wesentlich.
Im Endzustand erfolgt der Lastabtrag über die tragenden Stahlbetonwandscheiben der Aussenwände. Aufgrund der vorhandenen Öffnungen wird der Kraftfluss mithilfe von Fachwerkmodellen untersucht. Die vertikalen Lasten werden über geneigte Druckstreben und Zugbänder in den rückwärtigen Gebäudebereich weitergeleitet. Die Untersuchungen zeigen, dass bei der isolierten Betrachtung einzelner Geschosse lokal hohe Zug- und Druckkräfte entstehen. Wird hingegen eine grössere zusammenhängende Scheibenhöhe betrachtet, können sich die Druckstreben günstiger ausbilden und die Beanspruchungen einzelner Stäbe werden teilweise reduziert.
Die Arbeit zeigt, dass der auskragende Gebäudebereich sowohl im Bauzustand als auch im Endzustand mit einem nachvollziehbaren Tragwerkskonzept gelöst werden kann. Die gewählte temporäre Stahlkonstruktion stellt eine ausführbare Lösung für die Bauphase dar, bleibt jedoch aufgrund der lokalen Lasteinleitungen, Verankerungen und Verformungen konstruktiv anspruchsvoll. Für den Endzustand bestätigt die Untersuchung der Stahlbetonwandscheiben, dass der Lastabtrag über die Aussenwände plausibel ist und durch eine geschossübergreifende Betrachtung günstiger beurteilt werden kann.
This bachelor’s thesis investigates the structural design of a cantilevered building section within the Franky / Westville project in Frankfurt am Main. The examined area is located above a base-level passageway, which must remain free of permanent supports both during construction and in the final state. This results in demanding structural conditions, as the loads from the cantilevered part of the building have to be transferred back into the rear part of the structure without direct support within the passageway.
The objective of the thesis is to develop and assess a structurally feasible solution for both the construction stage and the final state. For the construction stage, a temporary steel structure is analysed. This system carries the loads from fresh concrete, formwork and construction activities and transfers them into the already load-bearing part of the building. The design includes the verification of the main steel members, supports, anchorages and connections. The results show that the structural capacity of the selected profiles is not the only decisive criterion. The stiffness of the overall spatial system and the resulting deflections have a significant influence on the choice of profiles.
In the final state, the vertical load transfer is carried by the reinforced concrete wall panels of the external walls. Due to the existing openings, the load path cannot be assumed as continuous and undisturbed. Therefore, the structural behaviour is idealised using strut-and-tie models. The vertical loads are transferred through inclined compression struts and tension ties into the rear part of the building. The analysis shows that high local tensile and compressive forces occur when individual storeys are considered separately. When several storeys are analysed together, a larger continuous wall height is available, allowing the compression struts to develop more favourably and the forces to be distributed over several storey levels. As a result, the forces in individual members are partially reduced.