BMW-Welt München - Maurer Söhne Group

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Fachthemen Rüdiger Schidzig Stefan Wagner Jochen Peters Harald Päßler BMW-Welt München: die Kundenlounge als das zentrale Element im statischen Gesamtsystem Von der Planung bis zur Realisierung Über die 4000-t-Wolke, die außergewöhnlichen Dachkonstruktion der BMW-Welt, dem neuen High-Tech und Auslieferungscenter für die Nobelkarossen von BMW, wurde schon des öfteren berichtet. So wurde in der Juli-Ausgabe 2005 der Zeitschrift Stahlbau ausführlich über die schwebende Stahlkonstruktion des Regeldaches und über den Doppelkegel referiert. Der nun folgende Artikel soll auf das Kernstück der wenigen aussteifenden Elemente, die zentrale Kundenlounge, eingehen. Wir erinnern, die rund 25000 m 2 nahezu freitragende Dachkonstruktion der BMW-Welt wird über drei Kerne (Bild 1) ausgesteift, den Doppelkegel, als integraler Bestandteil der Stahlkonstruktion, dem Gastrokern, einer vorgespannten Stahlbetonkonstruktion und der Kundenlounge, einer räumlich tragenden Stahlskelettverbundkonstruktion. The customers´ lounge as a stiffening member of the extraordinary steelwork for the BMW-World in Munich. In July 2005 the former article introduced the reader to the specific proposal of the consortium „steelwork/cladding“. Bearing the hovering cloud with eleven columns and three cores, the customers´ lounge is the most important part of it. Integrated in the center of the cloud, the lounge itself as a core is based on two columns, two eccentric bearings and a staircase-center. Besides technical needs flexible constructions, short erecting-times and most important rigging-phases were essential. In the following report the tasks and ideas of the specific technical solutions of the customers´ lounge will be presented in respect of the erection and structural design, especially the phases of alternating loads. 1 Räumliche Stahlskelettverbundkonstruktion Die Lounge ist nicht nur ein zentraler Kern, sondern ein für sich allein überaus anspruchsvolles Bauteil. Die rund 80 × 35 m messende Stahlbetonverbundkonstruktion ist architektonisch geschickt in die Wolke integriert. Sie schwebt ebenfalls von den Fingerauflagern an den Aufzügen P5/P6 und P7 bis zu den beiden Einzelstützen auf der Nordseite. Der zentrale Treppenhausschacht dient als torsionssteifes Horizontalauflager (Bild 2). Ein freitragender Trägerrost aus Stahlfachwerkträgern mit säbelförmig gekrümmten Untergurten bildet die sogenannte Fischbauchebene E2. Die 2 Bild 1. Aussteifende Elemente Fig. 1. Stiffening elements freigeformte Untersicht ist gleichzeitig der untere Abschluß der Wolke. Der Trägerrost hängt sich in die dachhohen Seitenfachwerke. Die Seitenfachwerke sind durch die Betondeckenscheiben E2, E3 und E4 (Dachebene) ausgesteift. Das Nordfachwerk ist im Grundriß gekrümmt und vertikal unterbrochen. In der Deckenebene E3 verspringt das Fachwerk horizontal um ca. 3 m und kragt mit der Ebene 4 über die unteren Ebenen aus. Der so gebildete, auf der Nordseite gekrümmte und abgestufte „Schuhkarton“ stützt sich auf die beiden schrägen Fingerauflager auf der Südseite und die beiden geneigten Einzelstützen auf der Nordseite. Der Scheibenanschluß der Stahlbeton- Doppelkegel Gastro-Komplex Lounge © Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Stahlbau 76 (2007), Heft 1 DOI: 10.1002/stab.200710002
Bild 2. Lounge-Tragwerk-Modell Fig. 2. Lounge model structure deckenscheiben an den zentralen Treppenhauskern gibt die erforderliche horizontale Aussteifung. 2 Herstellverfahren Die technische Herausforderung liegt in der Herstellung. Kein Einzelbauteil ist für sich alleine standsicher. Die geneigten Einzelstützen und die schrägen seitlichen Fingerauflager (Bild 3) an den Aufzügen können die Lasten während der Montage nicht aufnehmen. Durch die Schrägstellung von ca. 30° resultieren aus den Vertikallasten rund 8 MN horizontale Ab- Bild 3a. Fingerauflager P7, Vertikallast 19000 kN, Schrägstellung ca. 30° Fig. 3a. „Finger“-bearing P7, Vd 19000 kN, incline structure about 30° R. Schidzig/St. Wagner/J. Peters/H. Päßler · BMW-Welt München: die Kundenlounge als das zentrale Element im statischen Gesamtsystem Fingerauflager Stützen Fischbauchebene triebskräfte. Die Wirkungslinie der Abtriebskräfte hat einen Hebelarm zum aussteifenden Treppenhauskern von 40 m und erzeugt damit Torsionsmomente von rund 320 MNm. Der Kraftschluß erfolgt durch die schubsteif ausgebildeten Scheiben der Betondecken. Auch die umlaufenden vertikalen Fachwerke sind erst mit wirksamer Scheibensteifigkeit der Dachdecke (E4) tragfähig. Das gekrümmte und abgestufte Seitenfachwerk auf der Nordseite kann seine Tragfähigkeit erst im Verbund mit den Deckenscheiben entwickeln. Bild 3b. Fingerauflager P5/6, Vertikallast 14000 kN, Schrägstellung ca. 25° Fig. 3b. „Finger“-bearing P5/6, Vd 14000 kN, incline structure about 25° Die insgesamt auftretenden Scheibenbeanspruchungen lassen die Deckenlasten aus Eigengewicht, Ausbau und Nutzlast in den Hintergrund treten. Neben lotrechten Verformungen sind Horizontal- und Rotationsbewegungen in gleicher Größenordnung zu beherrschen. Das Montagekonzept und die unterschiedlichen Bauzustände wurden wegen der komplexen Struktur bemessungsrelevant für die komplette Konstruktion. Nochmals erschwert wurde die Herstellung durch die baubetriebliche Vorgabe, in den Untergeschossen ungehindert den Ausbau beginnen zu wollen. Ein Durchstützen der Lounge bis zur tragfähigen Herstellung schied dadurch aus. Dennoch wurde die Montage auf Rüsttürmen vorgesehen. Die Rüsttürme standen ohne Durchsteifungen auf der Kellerdecke, Decke über U0 und durften nur soviel Lasten abtragen, wie von der Kellerdecke aufgenommen werden konnten (Bild 4). Das Rüstschema hat bis zu seiner endgültig ausgeführten Aufstellung eine Vielzahl von Varianten durchlaufen. In iterativen Schritten wurden Rüstturmstellungen so lange verschoben und die Lastermittlungen jeweils aus dem Tragwerk heraus in enger Abstimmung mit dem Massivbauplaner abgeglichen, bis die Dekkenbelastungen in einem verträglichen Maß waren. Auf den Rüsttürmen wurde der Trägerrost der Fischbauchebene montiert. Die Fischbauchträger durften dabei am Treppenhauskern nur gelenkig aufgelegt werden, um keine Einspannung zu erzeugen. Im zweiten Schritt wurden die Seitenfachwerke bis zur Ebene E3 und das Stahlskelett der Verbundträger diese Decke E3 aufgestellt und durch Stahlverbände horizontal ausgesteift. Erst dann durfte die Betondecke auf der Fischbauchebene betoniert werden. Die Betondecke selbst ist als Holoribblechverbunddecke ausgeführt. Der hohe Bewehrungsgrad dient hauptsächlich der Scheibenbeanspruchung. Die Rüsttürme sind durch diese Lasten nahezu ausgelastet. Um ein Durchstanzen durch die Kellerdecke Stahlbau 76 (2007), Heft 1 3
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