Zum Entwerfen von gewichtsarmen Kräftepfaden

Der Beitrag beschäftigt sich mit dem Themenfeld des “elementierten Stukturleichtbaus” - hauptsächlich unter Verwendung von offenen Stahlprofilen in Kombination mit Spannbetondeckenelementen (weiterführende Überlegungen ersetzen aber auch noch diese, bspw. durch Brettstapeldecken).
Ein weiteres Detailmerkmal besteht darin, dass innerhalb der Struktur entstehende Kräfte nicht “gebündelt” werden, um sie wenig später vor der Einleitung in den Baugrund wieder zu verteilen, sondern ähnlich dem Prinzip einer Rennradfelge mit sehr vielen, aber äußerst schlanken Speichen die Lasten dort abzutragen, wo sie entstehen.
So kann es bspw. gelingen, dass die vertikalen Tragelemente des sog. “Primärtragwerkes” den Strukturabmessungen von Fassadenprofilen sehr stark nahe kommen - bis zu dem Punkt, diese zu ersetzen. Die Fassade erhält somit gar kein eigenes Tragsystem, sondern wird nur mittels “Aufsatzprofilen” integriert.
Das gewählte System zeichnet sich weiterhin auch dadurch aus, dass es gleichzeitig die endgültige Element-/Oberfläche des “Endausbaus” bildet. Es wird nicht verkleidet.
Bestimmte Voraussetzungen müssen hierfür stets erfüllt werden - der konzeptionelle Brandschutz muss eine F0- oder zumindest nur eine F30-Konstruktion zulassen, das Aussteifungskonzept sollte weitestgehend ohne Einspannungen auskommen sowie der weitere technische und baukonstruktive Gebäudeausbau sollte diese “strukturelle Direktheit” aufgreifen. Auch der Schallschutz muss auf diese Art des Leichtbaus reagieren - so würden die verwendeten Betonfertigteildecken z. B. nur einer vergleichsweise 11 cm starken massiven Ortbetondeckenplatte entsprechen. Diese geringe Eigenlast ist aber wiederum Voraussetzung für die äußerst filigrane weiterführende lastabtragende Konstruktion.
Sichtbar wird hierbei der unabdingbare Zusammenhang zwischen konstruktiv bedingter “Eigenlast” und der gewählten zugehörigen lastabtragenden Struktur.

On designing lightweight force paths - with the example of the extension to the Transport Department building Kißlegg.
This article addresses the topic “the design of modular lightweight structures” - using primarily open steel profiles in combination with prestressed concrete slab elements (further considerations, however, even replace these, for example, with slabs in the brettstapel system).
A further design feature consists of forces that arise within the structure not being “bundled” for later distribution prior to being introduced into the ground. Instead, similar to the principle of the rim of a racing bike with many but extremely thin spikes, loads are transferred at the point where they arise.
For example, it may happen that the vertical structural elements of what is referred to as the “primary load-bearing structure” may come so close to the structural dimensions of facade profiles to the point of actually replacing them. Therefore, the façade does not have its own structural system but is integrated only by way of “add-on profiles”.
An additional feature of the chosen system is the fact that it is also the final element/surface of the “inal expansion phase”. It will not be clad.
Certain requirements always have to be fulfilled to achieve this. The fire protection concept has to provide for class F0 design or at the very least only permit an F30 structure, the stiffening concept should be achieved without clamping as far as possible and the additional technical and construction extension is intended to take up this “structural directness”. The sound insulation also has to react to this type of lightweight structure. For example, the precast concrete slabs used would only correspond to a comparable 11 cm thick solid in-situ concrete slab. However, this low dead load is, in turn, a requirement for the extremely delicate, continuous load-bearing design.
The indispensable connection between the design “dead load” and the chosen associated load-bearing structure becomes visible in this case.