Aussteifung. Das gesamte neue Gebäude ist fugenlos geplant

Elbphilharmonie Hamburg Machbarkeitsstudie

- 16 Gründung Gemäss verschiedenen Untersuchungen hat die bestehende Pfahlgründung wesentliche Traglastreserven. Für die Pfähle selbst liegen diese Reserven in der Größenordnung von 45 bis sogar 60 Prozent. Die Bewehrungen der Pfahlköpfe sind jedoch für solche Lasten nicht ausgelegt.

Sie limitieren die Reserven der bestehenden Pfahlgründung auf 10 bis 20 Prozent.

Der im 2. Untergeschoss angeordnete Lastverteilrost hat daher zwei wesentliche Aufgaben.

Einerseits muss er die Lasten möglichst gleichmäßig auf alle Pfahlgruppen verteilen und andererseits eine optimale Lasteinleitung in Pfahlköpfe ermöglichen. Mit einer optimalen Lasteinleitung in die Pfahlköpfe werden die bestehenden Bewehrungen weniger beansprucht bzw. es können höhere Lasten eingeleitet werden. Mit der geplanten Pfahlrostlösung ist auch eine höhere Traglast der Pfahlköpfe von 40 % zu erreichen.

Aussteifung

Das gesamte neue Gebäude ist fugenlos geplant. Somit tragen alle aussteifenden Bauteile zur Gesamtsteifigkeit bei. Das Gesamtsteifigkeitskonzept lässt sich in zwei Hauptbereiche aufteilen, den Neubau bis zur Lastverteilebene im 7. Obergeschoss und teilweise 6. Obergeschoss, und den entkernten Bestand bis zur Lastverteilebene im 2. Untergeschoss.

Im Neubau sind die Hauptbestandteile der Aussteifung die Kerne und die Konzertsaalrippen.

Drei Kerne verlaufen vom Dach bis in die obere Lastverteilebene, wo sie eingespannt sind. Die Kerne steifen Hotelbereich und Wohnbereich aus. Ein relativ grosser Abstand der Kerne sorgt zusammen mit den Deckenscheiben für eine gute Torsionssteifigkeit.

Die große Windangriffsfläche im Bereich des Konzertsaals auf der Nord- und Südfassade stützt sich am Konzertsaal ab. Dieser ist ähnlich einem Schiffsrumpf mit vertikal verlaufenden Rippen ausgesteift. Die um den Konzertsaal herum verlaufende Außenwand bildet zusammen mit den Rippen eine stabile Form. Jeweils zwei Rippen auf der Nordseite und Südseite des Konzertsaals sind stärker ausgebildet und gehen nahtlos in zwei Kerne im mittleren Bereich des Gebäudes über. Diese Kerne enden seitlich unter dem Konzertsaal, sind aber durch die Rippen mit diesem verbunden. Die Einspannung dieser Kerne in die obere Lastverteilebene verleiht dem Konzertsaal seine Stabilität.

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Im Altbau erfolgt die Aussteifung über die außen- und innenliegenden Kerne (Treppenhäuser, Fahrstuhlschächte) und die Rampe im süd-östlichen Teil des Gebäudes.

Decken

Im Sinne der Gewichtsersparnis und Kostenreduktion sind die Regelgeschossdecken als Verbundkonstruktion ausgebildet. Um einen zügigen Bauablauf zu ermöglichen, wird die Betondecke mit Filigrandecken ausgeführt. Im Bereich Wohnen und Hotel, indem ein regelmäßiges und enges Stützenraster gewählt wurde, können die Felder mit einer schlanken Decke überbrückt werden. Um dies auch bei den größeren Spannweiten im Konzertsaalbereich zu ermöglichen, wird die Feldgröße mit stärker dimensionierten Stahlträgern ausgeführt, in die Zwischenträger eingehängt werden.

Stützen

Im Regelfall sind Stahlstützen aus HEB-Profilen mit angeschweißten Flanschblechen geplant.

In den Foyerbereichen sollen Stahlrohre verwendet werden. Auf Plazaebene sind runde Verbundstützen angedacht.

Dach

Für die geschwungene Form des Dachs ist eine Verbundkonstruktion mit Trapezblechen vorgesehen, diese Konstruktion folgt der Form des Dachs.

Über dem Konzertsaal entstehen sehr große Spannweiten von bis zu 50 m. Stahlfachwerkträger mit einer Maximalhöhe von 7 m überspannen diesen Bereich. Am Obergurt und Untergurt schließen jeweils Trapezverbunddecken an. Zwischen den Ober- und Untergurten spannen Zwischenträger, um die Auflagerfläche für die Decken zu bilden. Von den Fachwerkträgern wird die Innenkonstruktion des Konzertsaals abgehängt.

Um den akustischen Anforderungen der Schalldämmung bezüglich des Konzertsaals gerecht zu werden, ist nach Angaben des Fachplaners für Akustik eine äquivalente Masse von knapp 50 cm Massivbeton notwendig. Dementsprechend sind Dachträger und Auflagerrippen ausgebildet.

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Diagonalen

Um die umlaufend auskragenden Gebäudeteile auf die zweite Stützenreihe zu stellen, sind auf jeder Stützenachse senkrecht zur Fassade Diagonalen nötig. Die Diagonalen laufen im Regelfall über drei Stockwerke. Die entstehenden Zug- und Druckkräfte werden über stärker ausgebildete Stahlträger in den anschließenden Decken zu den Kernen beziehungsweise Konzertsaalrippen geleitet. In den Eckbereichen des Gebäudes werden keine Diagonalen verwendet. Diese Bereiche werden aufgehängt.

Aufhängung der Gebäudeecken

Um die hochwertigen Flächen in den Eckbereichen des Gebäudes nicht mit Diagonalen erheblich zu beeinträchtigen und unnutzbar zu machen, werden die Fassadenstützen in diesen Bereichen aufgehängt. Auskragende Fachwerke im Dachgeschoss bringen diese Kräfte auf die nächstliegenden Diagonalen. Unter- und Obergurt dieser Fachwerkträger sind gleichzeitig Deckenverbundträger beziehungsweise Dachträger.

Konzertsaal Außenkonstruktion

Die Außenkonstruktion des Konzertsaals besteht aus einer geschlossenen 20 cm dicken Wand, die aus Gründen der akustischen Schalldämmung notwendig ist. Diese wird in regelmäßigem Abstand mit innenliegenden Rippen ausgesteift. Die Rippen rings um den Konzertsaal laufen von einer Seite zur anderen oder sind gegenseitig angeschlossen. Sie bilden so einen Aussteifungsrost, der durch darunter liegende Stützen abgefangen wird. Die Außenwand des Konzertsaals hängt grundsätzlich an diesen Rippen. Im Bereich der Nord- und Südfassade liegen zwischen den beschriebenen Rippen zusätzliche Rippen im vertikalen Bereich, um die konzentriert ankommenden Lasten aus den Dachträgern auch auf die Zwischenstützen zu verteilen. Hier wird die Außenwand als Lastverteilscheibe ausgebildet.

Konzertsaal Innenkonstruktion

Die Innenkonstruktion des Konzertsaals ist auf Federn gelagert. Ringe aus Stahlträgern laufen über die Federpakete hinweg und nutzen diese als Auflager. Die Federpakete sind auf den Rippen der äußeren Konzertsaalwand aufgelagert beziehungsweise von den Dachfachwerkträgern abgehängt. Folglich laufen die Stahlträger entlang der Rippen und entlang der Dachträger und bilden geschlossene Ringe. Sekundärträger verbinden die Ringe und bilden die Auflage für die innere Betonwand, die im Verbund an die Stahlträger angeschlossen wird. Zum Zweck der Platzersparnis ist die Betonkonstruktion innenliegend an die Stahlkonstruktion angeschlossen.