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Fassadenerhaltungskonstruktion – Unterstützung

Budapest

Im Rahmen eines Sanierungsprojekts des Bem Centers in Budapest, Ungarn, wurde STEELEXPERT Ltd. mit der Entwicklung einer temporären Lösung zur Fassadenerhaltung beauftragt. Ziel war es, die Fassade des Gebäudes zu erhalten, während die innere Struktur an das neue Konzept angepasst und umgebaut wird. IDEA StatiCa wurde eingesetzt, um Verbindungen für eine modulare, leichte und dennoch robuste Stahlkonstruktion zu bemessen, die Windlasten standhält und sich in die dichte Infrastruktur des Stadtzentrums einfügt.

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Über das Projekt

Das Bem Center mit Blick auf den Bem-Platz an der Donau stammt aus dem 19. Jahrhundert und zählt zu den wichtigsten Wahrzeichen Budapests. Der Hauptteil des Gebäudes, die Radetzky-Kaserne, war Schauplatz einer bedeutenden Demonstration der ungarischen Revolution von 1956 und wurde dadurch zu einem Symbol und festen Bestandteil des Gedächtnisses der Stadt.

Nach jahrzehntelangem Verfall wurde die baufällige Anlage schließlich im Rahmen des Bem-Projekts zur Sanierung vorgesehen. Ziel ist es, aus der ehemaligen Kaserne und dem angrenzenden Gebäudeblock einen neuen Gebäudekomplex zu schaffen. Alle Teile sollen zu einer modernen Einheit verbunden werden, die dem 21. Jahrhundert entspricht, aber zugleich der Geschichte Tribut zollt. Ab 2023 wird der Komplex als Hotel und Bürogebäude dienen, und in seiner teilweise offenen Passage sollen Geschäfte und Cafés Platz finden. Auch die Wiederherstellung des Bem-Platzes selbst ist Teil des Projekts, damit dieser Ort erneut zu einem lebendigen sozialen Treffpunkt für Einheimische und Budapest-Besucher werden kann.

Ingenieurtechnische Herausforderungen

Angesichts des historischen und architektonischen Werts des Bem Centers hatte der Erhalt der historisierenden Fassade und der Ornamente oberste Priorität für das Projekt. Das Innere des Gebäudes befand sich jedoch in einem desolaten Zustand und war zum Abriss vorgesehen, sodass eine temporäre Lösung zur Sicherung der Fassade erforderlich war. Dies stellte eine Reihe erheblicher Herausforderungen dar.

Zunächst musste die Struktur die Fassade abstützen, während der Rest des Gebäudes entfernt wurde, und zugleich zuverlässigen Schutz vor Erdbeben und starken Winden am Standort bieten. Eine Abstützung der Struktur vor dem Gebäude war jedoch aufgrund der dichten unterirdischen Verlegung öffentlicher Versorgungsleitungen wie Abwasser, Wasser, Gas, Strom (einschließlich Hochspannungsleitungen), Telekommunikation und Ampelverkabelung nicht möglich. Es gab nicht einmal genug Platz für eine schmale äußere Abstützung, sodass eine besondere technische Lösung entwickelt werden musste.

Zusätzlich zu den genannten Anforderungen und Einschränkungen waren in diesem Bereich archäologische Ausgrabungen geplant, sodass die Tragkonstruktion eine zusätzliche seitliche Aussteifung ermöglichen musste, um die entfernten Bodenschichten auszugleichen.

Lösungen und Ergebnisse

Wie bereits erwähnt, war eine unterirdische Verankerung der Stahlkonstruktion vor dem Gebäude nicht möglich. Um die erforderliche Steifigkeit zu erreichen, entschied sich STEELEXPERT für eine orthogonale Fachwerkkonstruktion (vertikal und horizontal). Die schwierigste Aufgabe bestand darin, die gesamte Struktur vom Gebäudeinneren aus abzustützen; zu diesem Zweck wurden vertikale Stützen hinter der Wand im Boden verankert und über V-förmige Verstrebungen durch die Fassadenfenster mit der Frontkonstruktion verbunden.

Das orthogonale Tragsystem - vertikale und horizontale Fachwerke, direkt mit der Mauerwerkswand verbunden - kann die Stabilität und Integrität der alten Mauerwerkswand bis zu einer Windgeschwindigkeit von 40 km/h gewährleisten. Der Bauteil des Projekts war jedoch für bis zu anderthalb Jahre angesetzt - lang genug, dass in dieser Zeit ein größerer Sturm oder seismische Aktivität hätte auftreten können. Daher waren zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um die strukturelle Integrität der Wand auch unter extremeren Bedingungen aufrechtzuerhalten. Dazu implementierte STEELEXPERT drei Träger zur Verteilung der Kräfte zwischen den vertikalen Rahmenkonstruktionen sowie fünf lange diagonale Streben an der Rückseite der Fassade, die an Pfahlgründungen verankert wurden.

Die komplette Stahlkonstruktion zur Halterung der Fassade wog 110 Tonnen und umfasste rund 20 verschiedene Verbindungstypen. STEELEXPERT entwarf diese mit IDEA StatiCa. Die komplexesten waren die Knoten zwischen den horizontalen Trägern und den diagonalen Streben sowie jene zwischen den Trägern und der V-förmigen Verstrebung, die die Träger mit der Fachwerkkonstruktion an der Vorderseite verbindet. Mit vielen unterschiedlichen Winkeln und Exzentrizitäten wären diese manuell nur äußerst schwer zu bewältigen gewesen.

Einige der Verbindungen hatten eine so komplexe Geometrie, dass ohne IDEA StatiCa die korrekten Berechnungen und vor allem Optimierungen gar nicht möglich gewesen wären.

Csaba Bán

Sr. Structural Engineer, CEO & Owner – STEELXPERT Ltd.

Ungarn

In bestimmten Bauphasen mussten einige der Streben entfernt werden, um Platz für Bagger und umfangreiche unterirdische Arbeiten zu schaffen. Diese temporäre ungleiche Kräfteverteilung musste in die Berechnungen einbezogen werden. IDEA StatiCa half STEELEXPERT sicherzustellen, dass die Konstruktion auch in diesen Phasen optimal steif war und diesen standhielt.

Nach vielen Jahren manueller Berechnungen haben wir nun endlich ein Software-Tool, das uns bei der Bewältigung der anstehenden Herausforderungen wirklich hilft.

Csaba Bán

Sr. Structural Engineer, CEO & Owner – STEELXPERT Ltd.

Ungarn

IDEA StatiCa bietet eine umfangreiche Auswahl an Vorlagen, wodurch sich die Ingenieure von STEELEXPERT die mühsame Arbeit ersparten, die Verbindungen von Grund auf neu zu entwerfen. Auch die anschließende Präsentation der Geometrie und die abschließende Prüfung fielen mit dem IDEA StatiCa-Berichtsgenerator leichter.

Die Zusammenarbeit mit anderen Teams verlief dank des IDEA StatiCa Online-Viewers reibungslos. Der Stahlbauzeichner erhielt einen vollständigen Entwurf von STEELEXPERT und konnte diesen bequem in 3D mit Rotation, einschließlich aller Details, in dem praktischen Online-Tool betrachten.

Insgesamt sorgten die Vorteile von IDEA StatiCa dafür, dass die Arbeit deutlich schneller voranschritt. Die gesamte Phase der Stahlbemessung dauerte zwei bis drei Monate, und die Ingenieure von STEELEXPERT sind sich einig, dass das manuelle Entwerfen aller Verbindungen von Grund auf sowie sämtliche Berechnungen von Hand zu 1,5 zusätzlichen Monaten Arbeit geführt hätten. Mit anderen Worten: Die gesamte Projektdauer hätte sich verdoppelt. Sie weisen zudem darauf hin, dass die korrekte Berechnung einiger der komplexen Knoten überhaupt nicht möglich gewesen wäre, was bedeutet hätte, dass eine suboptimale Lösung hätte gewählt werden müssen. IDEA StatiCa ermöglichte es, alle Herausforderungen ohne Kompromisse zu lösen.

IDEA StatiCa ist ein hervorragendes Werkzeug und hat uns sehr geholfen. Ohne die Software und das praktische Wissen darüber kann man in diesem Markt nicht wettbewerbsfähig sein.

Csaba Bán

Leitender Tragwerksplaner, Geschäftsführer & Inhaber – STEELXPERT Ltd.

Ungarn