物流中心建筑师和工程师团队设计建造了乌克兰物流中心,其中 39 米的净跨度和复杂的地质结构的挑战
案例研究

乌克兰地层复杂区域的39米无柱大跨度物流中心设计

Challenge

Der Logistikstandort in Chmelnyzkyj, Ukraine, musste als stützenfreies Lager für die Bekleidungsmarke Stimma dienen — dafür waren Stahlfachwerke mit einer Spannweite von 39 Metern erforderlich. Die Baustelle verfügte über eine ausgezeichnete Infrastruktur, doch die geotechnische Untersuchung ergab, dass der Boden mit Bauschutt und Betonschutt verunreinigt war, sodass Pfahlgründungen ausgeschlossen waren. Die Frage, ob überhaupt gebaut werden sollte, musste vor allem durch präzise Berechnung geklärt werden, bevor weitere Schritte erfolgen konnten.

Solution

Sergiy Umanskiy nutzte RFEM 6, um die gesamte Konstruktion — Gründung, Überbau und Stahlanschlüsse — in einem einzigen integrierten Modell zu analysieren. Mit den Add-ons Geotechnische Analyse und Bauzustandsanalyse wurde eine Flachgründung möglich und nachweisbar. Die Add-ons Stahldesign und Stahlanschlüsse deckten in Kombination eine kritische Überbeanspruchung in einer vertikalen Aussteifungsanschlussstelle auf und führten rechtzeitig zu einer Überarbeitung der Konstruktion. Die Erweiterte Plastische Bemessung wurde auf die I-förmigen Querschnitte des Fachwerks und der Stützen angewendet und sorgte für gleichmäßigere, realistischere Spannungsverteilungen.

Vorteile

  • Vertrauen in die Gründung: Geotechnische Berechnungen machten es möglich, auf schwierigem Baugrund eine Flachgründung auszuführen; Messungen nach der Bauausführung bestätigten, dass Setzungen und Rissbreiten genau den prognostizierten Werten entsprachen.
  • Sicherheit durch Integration: Der kombinierte Arbeitsablauf von Stahldesign und Stahlanschlüsse erkannte überbeanspruchte Anschlüsse vor dem Bau und verhinderte so einen potenziell gefährlichen Tragwerksfehler.
  • Realistische Optimierung: Die Erweiterte Plastische Bemessung beseitigte künstliche Spannungsspitzen an den Knoten der Fachwerkgurte und erzeugte glattere Diagramme sowie einen effizienteren Materialeinsatz.
  • Effizienz durch einen einzigen Arbeitsbereich: Geotechnische Analyse, Bemessung des Überbaus und Anschlussnachweise laufen alle in einem RFEM 6-Modell ab, wodurch sich leicht nachvollziehen lässt, wie Gründungssetzungen und Verformungen des Überbaus gleichzeitig zusammenwirken.
  • Ergonomische Oberfläche: Umfangreiche Visualisierung — Schatten, Schattierung und farbcodierte Lasten — reduziert den mentalen Aufwand im täglichen Gebrauch und hilft, Schwachstellen wie auch Bereiche mit übermäßigem Materialeinsatz auf einen Blick zu erkennen.

RFEM 6 als Brücke zwischen Geotechnik und Tragwerksplanung

Der entscheidende Vorteil dieses Projekts bestand nicht nur darin, dass geotechnische und statische Berechnungen durchgeführt werden konnten – sondern darin, dass beide im selben Modell zur gleichen Zeit ausgeführt werden konnten. RFEM 6 ermöglichte es Sergiy, Fundamentsetzungen und Verformungen des Überbaus gleichzeitig zu beobachten, sodass die Wechselwirkung zwischen Bodenverhalten und Stahlreaktion stets sichtbar war.

Das ist wichtig, weil die beiden Systeme nicht unabhängig voneinander sind: Die Bodenverformung beeinflusst das Verhalten der Fundamentplatte, was wiederum die Kräfte in den darüberliegenden Stützen und Fachwerken beeinflusst. Werden diese Analysen in separater Software durchgeführt und die Ergebnisse anschließend manuell zusammengeführt, entstehen sowohl Fehler als auch Verzögerungen. Ein einheitliches Modell beseitigt dieses Risiko.

Nach der Bauausführung wurde die Genauigkeit des Modells vor Ort bestätigt. Die gemessenen Setzungen und Rissbreiten im Fundament blieben innerhalb der berechneten Grenzwerte – eine direkte Bestätigung der in RFEM 6 durchgeführten geotechnischen und bauzustandbezogenen Analyse.

Stahlanschlüsse und Sicherheitsnetz der Integration

Die Stahlkonstruktion – Stützen, 39 Meter lange Fachwerkträger, Pfetten und Verbände – enthält eine große Anzahl von Anschlüssen. Sergiy schloss die Bemessung der Stahlstäbe ohne Probleme ab, stellte jedoch bei der Überprüfung der einzelnen Anschlüsse mit dem Add-On Stahlanschlüsse fest, dass mehrere Verbindungen Ausnutzungsgrade von über 1,0 aufwiesen.

Diese Erkenntnis machte eine Neukonstruktion des vertikalen Verbandsfachwerks erforderlich, bevor die Anschlussnachweise erneut durchgeführt wurden. Die korrigierte Konstruktion bestand die Prüfung. Der entscheidende Punkt ist, dass dieses Problem in der Software erkannt wurde, bevor es auf der Baustelle zu einem Problem werden konnte – ein Ergebnis des Zusammenspiels der Add-Ons Stahlbemessung und Stahlanschlüsse als integriertes Paar innerhalb eines Modells und nicht als separate, voneinander getrennte Werkzeuge.

Wichtige Funktionen: Anschlusssteifigkeit & Querschnittsoptimierung

Zwei fortschrittliche Funktionen, die die Genauigkeit des Modells verfeinerten und die vorhandene Querschnittstragfähigkeit optimal ausschöpften

  • Integrierte Anschlusssteifigkeit: Ein weiterer technischer Vorteil ergab sich aus der Fähigkeit von RFEM 6, die berechnete Anfangssteifigkeit jedes Anschlusses automatisch in das globale Tragwerksmodell zurückzuspielen. Da die Anschlusssteifigkeit die Verformungen und inneren Kräfte im gesamten Tragwerk direkt beeinflusst, verbesserte dieser Rückkopplungskreis zwischen Anschluss- und Systemanalyse die Genauigkeit der Gesamtergebnisse.
  • Fortschrittliche plastische Bemessung: Glattere Spannungen, bessere Ergebnisse: Für die in den Stützen und im Obergurt der Fachwerkträger verwendeten HE 240 I-Profile wurde die Option Fortschrittliche plastische Bemessung angewendet. Im direkten Vergleich mit der linear-elastischen Bemessung wurde der Unterschied deutlich: Die elastische Berechnung führte zu Spannungsspitzen an den Knoten des Obergurts, während die plastische Berechnung ein glattes, kontinuierliches Spannungsdiagramm über die gesamte Länge des Obergurts lieferte. Die plastischen Spannungswerte waren nicht nur geringer und effizienter, sondern entsprachen auch physikalisch besser dem tatsächlichen Verhalten der Struktur.