Gebäudemodell: Innovative Tragwerksplanung dank Softwarelösung

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HeidelbergCement demonstriert mit seiner neuen Konzernzentrale die große Bandbreite von Beton als attraktiven Baustoff. Die beratenden Ingenieure der Wulle Lichti Walz GmbH waren im Planungsteam für die Tragwerksplanung des eindrucksvollen Gebäudes verantwortlich und geben Einblicke in ihre Arbeit.

Lange Zeit waren die Angestellten von HeidelbergCement auf verschiedene Bürogebäude im Heidelberger Stadtgebiet verteilt. Nach dreijähriger Bauzeit ist nun seit Juni 2020 ein moderner Neubau bezogen, der Raum für bis zu 1.000 Mitarbeitende bietet.

Bei der Planung und Errichtung legte HeidelbergCement auch viel Wert auf ein innovatives und energieeffizientes Gebäudekonzept. Der Komplex erstreckt sich über eine Bruttogeschossfläche von 51.975,60 m². Er setzt sich zusammen aus drei unterschiedlich hohen, würfelförmigen Gebäudeteilen, die ineinander verwoben sind und zu einer Einheit verschmelzen.

Die Konzernzentrale mit sieben überirdischen Geschossen und zwei Tiefgeschossen ist als Stahlbeton-Skelettbau mit Stahlbeton-Rundstützen und aussteifenden Wandkernen ausgeführt. In dem integralen Bauwerk, bei dem nur an den beiden Enden der Brücken im ersten und zweiten Obergeschoss Fugen ausgeführt wurden, steht insgesamt 182.418,20 m³ umbauter Raum zur Verfügung.

Architektonisches Highlight: Schlanke Baumstützen

Neben dem großzügig gestalteten Innenraum tragen separate, aufwändig begrünte Innenhöfe sowie die firmeneigene Kantine (Casino) zu einem komfortablen und kommunikativen Arbeitsumfeld bei. Bei der Materialauswahl war es dem Unternehmen ein besonderes Anliegen, die vielseitigen sowie ästhetischen Einsatzmöglichkeiten des Baustoffs Beton zur Geltung zu bringen. Leitgedanke bei Entwurf und Planung war, in der neuen Hauptverwaltung das Unternehmen und seine Produkte zu reflektieren.

Einen ersten bleibenden Eindruck hinterlässt die geschwungene Fassade, die als Mischung aus viel Glas und weißen Betonfertigteilen eine einladende Transparenz vermittelt.

Dieses Erscheinungsbild findet seine Fortsetzung im Eingangsbereich. Der selbstverdichtende Feinbeton der höchsten Sichtbeton-Klasse SB 4, der dort für die teilweise filigranen und dicht bewehrten Sichtbetonbauteile verwendet wurde, strahlt Harmonie, Eleganz und Leichtigkeit aus.

Ein architektonisches sowie statisches Highlight sind die drei im Raum stehenden, elf Meter hohen Baumstützen aus Stahlbeton, über die die Last aus den darüber liegenden Geschossen abgetragen werden. Die schlanke Sonderkonstruktion verdankt ihren Namen ihrer äußeren Gestalt, die dem eines Baums ähnelt.

„Gebäudemodell GEO“: Schneller Überblick über Lastabtrag auch bei komplexen Strukturen

Im Rahmen der Gebäudeplanung waren die beratenden Ingenieure der Wulle Licht Walz GmbH für die baustatische Betreuung des Bauwerks zuständig. Auf Basis eines zuvor in Allplan gezeichneten 3D-Modells ermittelten sie mit Hilfe des FRILO-Programms „Gebäudemodell GEO“ zunächst den Lastabtrag des gesamten Gebäudes. „Das GEO war eine große Hilfe, weil es bei komplexen Gebäudestrukturen dazu beiträgt, einen schnellen Überblick über den vertikalen Lastabtrag zu verschaffen“, urteilt Oliver Lichti, der entgegen der eigentlichen Form der schrägen Baumstützen senkrechte Stützen im Gebäudemodell platzierte, um einen Stützpunkt zu erzeugen und die Weiterleitung der Last zu simulieren. „Sind die Informationen einmal im GEO drin, lassen sich Änderungen unkompliziert vornehmen. Mit speziellen Anschlusslösungen kann man anschließend die Details ausarbeiten“, ergänzt der Tragwerksplaner.

Nach Ermittlung des Lastabtrags wurde das Gebäudemodell an der Decke über Untergeschoss geteilt, um die beiden Untergeschosse sowie die sieben darüber liegenden Geschosse bei der anfallenden Bauteilbemessung getrennt voneinander zu bearbeiten. Die statische Berechnung der Decken fand nach der Übergabe aus dem Gebäudemodell im FRILO-Programm „Platten“ mit finiten Elementen PLT statt. Für die Bemessung der Stahlbetonträger kam das Programm „Durchlaufträger DLT“ zum Einsatz.

Große Hilfe bei der Berechnung der fächerartigen Casinodecke

Insbesondere für die Berechnung der Casinodecke mit ihren fächerartigen Unterzügen von zwei Seiten waren beide Programme eine große Hilfe. Um die scharfen Kanten auszubilden, wurden 64 maßgefertigte Hohlkörper mit leicht konischen Rändern auf die Schalung aufgelegt, die man beim Ausschalen nach unten entnehmen konnte. Mit der Lösung Stahlbetonstütze B5+ wurde der Nachweis für ein- und zweiachsig beanspruchte Stahlbetonstützen sowie -wände geführt. Für die räumliche Berechnung der Baumstützen griffen die Verantwortlichen auf ein Stabwerkprogramm zurück. Insgesamt zeichneten die mitwirkenden Tragwerksplaner:innen knapp 3.600 Bewehrungs- sowie 2.000 Schalpläne. Wie bei Projekten mit Tiefgarage üblich wurde ein Systemwechsel für die Decke über dem Untergeschoss vollzogen. Die Decke, die auf dem Untergeschoss aufliegt, fängt die Lasten der oberen Geschosse über ein Unterzugsraster ab.

In der Bodenplatte in den Untergeschossen wurden vier Lagen Durchmesser 32 verbaut. Wegen der Fahrbahn in der Tiefgarage konnten weder Unterzüge noch Stützen im Bereich der im Foyer befindlichen Baumstützen im Tiefgeschoss einzogen werden. Folglich wurde in der Decke über dem Untergeschoss unter jedem der drei Baumstützen ein Europilz von knapp 22 Tonnen sowie ergänzend Halfen-Schubbewehrung verbaut. Bei den Baumstützen im Erdgeschoss wurde der selbstverdichtende C50/60-Beton mit Hilfe von eingeschweißten Leitblechen von unten in die Stützen eingepumpt und in die Schalung elf Meter nach oben gedrückt. „Es ist unglaublich zu sehen, was im Umgang mit Beton technologisch bereits möglich ist“, schwärmt Lichti, der seine Beteiligung am Neubau der Konzernzentrale gut in Erinnerung behalten wird.

Autor: Tim Kullmann