Preisgekrönt: Foyertreppe mit Autodesk Advance Steel

Unternehmen : Ingenieurbüro Dipl.-Ing. M. Hopf
Projekt: Autodesk Advance Steel: mehrfach-radial-gewendelte Wangenkastentreppe aus Stahl, mit Glasgeländer und Edelstahlhandlauf
Standort : Hilden, Deutschland

Das Projekt

Die Idee zu dem Objekt entstand im Zuge der Überlegungen zur Treppenausführung im Foyer zwischen dem Bauherrn und dem Architekten. Zuerst war eine Foyertreppe aus Stahlbeton angedacht, bei welcher es allerdings einer Mittelstütze bedurft hätte. Diese Ausführung wäre nicht nur optisch weniger elegant, sondern von den Lasten her auch deutlich schwerer gewesen. Zudem hätte das Foyer durch die notwendige Mittelstütze intransparenter gewirkt.

Auf der Suche nach einer ästhetisch sowie statisch optimierten Lösung fragte der Bauherr den Metallbauer AK-Metallbau aus Marl an. Durch das gemeinsame Netzwerk der Firma AK-Metallbau und uns (Ingenieurbüros Dipl.-Ing. M. Hopf) konnte somit das Konzept für eine Foyertreppe aus Stahl und Glas ausgearbeitet werden. Das Konzept wurde stetig mit dem Bauherrn und dem Architekturbüro Creativ SFBau Schlüsselfertiges Bauen abgestimmt.

Das finale Konzept ist eine mehrfach-radial gewendelte Wangenkastentreppe aus Stahl mit Glasgeländer und Edelstahlhandlauf. Die Wangenkästen bestehen jeweils aus zwei Treppenwangen der Stärke t=12mm, welche einen lichten Abstand von d=35mm haben. Eine dem Treppenlauf folgende Mittelwange ist durch Schottbleche der Stärke t=6mm, welche zugleich als Setzstufen fungieren, mit den äußeren Wangenkästen verbunden. Die vorgenannten Bauteile inkl. der t=6mm starken Stufen bilden das statische Konstrukt der Treppe. Diese ist am Fußpunkt sechsfach gedübelt und am Kopfpunkt torsionssteif an zwei an einem Einbauträger (U220) angeschweißten Schienen eingehängt. Von unten wurde die Treppe mit zweiachsig gebogenen Trogblechen blickdicht abgeschlossen. Die einachsig gebogenen Glasgeländer wurden geklotzt montiert. Die Zwischenräume zwischen Stahl und Glas wurden mit vorgefertigten Dichtgummis linienförmig aufgefüllt. Der Edelstahlhandlauf wurde zusätzlich mit Hochglanzfolie schwarz foliert. Der Stufenaufbau besteht aus bewehrtem Estrich, darauf Marmor und Teppichboden. Die Antrittskante der Stufen besteht aus einem gebogenen Edelstahlblech mit Längsschliff 240 und Kantenfasung.

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Besonderheiten

Das Besondere an dem Konzept der Foyertreppe ist die komplexe Grundrissgeometrie, welche nicht einfach-radial und mit gleichbleibender Treppenlaufbreite, sondern gemäß der architektonischen Grundrissskizze vom Fußpunkt bis zum Scheitelpunkt her mit einer schmaler zulaufenden Treppenlaufbreite ausgeführt werden sollte. Daraus ergaben sich besondere Herausforderungen – insbesondere im und durch das Dreidimensionale  – für die Planung und die Erstellung.

Eingesetzte Autodesk-Software-Lösungen

• Autodesk Advance Steel (Konstruktion)
• Autodesk Revit (Import des Architekturmodells)
• Autodesk 3ds Max (Renderings)

Herausforderungen und deren Bewältigung

Planung:

Die größte Herausforderung bei der Planung war es, die Anforderungen an die architektonische Eleganz mit der praktischen Fertigungsmöglichkeit (Stahl und Glas) in Einklang zu bringen. Dazu mussten von uns sowohl die Grenzen der Fertigungsprozesse berücksichtigt als auch softwaretechnische Prozesse in der Planung ausgearbeitet werden, um diese Herausforderung mit dem Funktionsumfang der CAD-Software Autodesk Advance Steel umsetzbar zu machen.

Zunächst wurde versucht, die äußere architektonisch vorgegebene Grundrissgeometrie mit zwei polynomialen Funktionen zu approximieren. Die zweidimensionale Abwicklung davon wäre aber nicht zu fertigen gewesen. Daher wurden die inneren Treppenwangen mit fünf Radien und die Äußeren mit vier Radien approximiert. Hier war es eine besondere Herausforderung den fließenden, nahtlosen Übergang im Dreidimensionalen zu planen. Wir würden gerne behaupten, dass wir hierfür eine mathematische Grundlage erarbeiten konnten, aber dies erfolgte rein iterativ bis zur gewünschten optischen Perfektion.

Als weitere Herausforderung in der Planung ist die Umsetzung der Deutschen Normierung zu nennen. Jeder Planungsschritt war insbesondere mit der Treppennorm DIN 18065 abzugleichen. Hier war es besonders herausfordernd die Stufengeometrie innerhalb der vorgegebenen Grenzen des Schrittmaßes zu finden.

Montage

Für die Montage musste eine schwere Stahlunterkonstruktion gefertigt werden, um die drei Bauteile anzuheben und perfekt zusammenzufügen. Die Montagestöße mussten fachgerecht eben hergestellt und sauber planverschliffen werden, da diese in keiner Weise sichtbar sein durften, um den perfekten nahtlosen Übergang umzusetzen. In der Herstellung und Montage war eine enorme Sorgfaltspflicht zur Umsetzung maximaler optischer Qualität von Nöten. Dies erforderte eine dauerhaft hohe Konzentration und Professionalität aller an der Erstellung Beteiligten.

Über das Ingenieurbüro Dipl-Ing. Manfred Hopf

Das Ingenieurbüro Dipl.-Ing. Manfred Hopf spezialisiert sich auf Tragwerksplanung und Verbundbau. Es bietet architektonische Dienstleistungen und ist bekannt für seine Expertise in diesen Bereichen. Das Büro befindet sich in Deutschland, genauer in Hilden
Website IB Hopf:
www.ib-hopf.com

Autodesk Advance Steel in Verbindung mit dem GRAITEC PowerPack für Advance Steel bildet ein leistungsstarkes Duo, das Nutzern ausgezeichnete Funktionen bietet.

Ihre Vorteile mit Autodesk Advance Steel:

• Effiziente 3D-Modellierung: Bietet eine starke Plattform zur Erstellung von 3D-Stahlstrukturmodellen.
• Präzise Detailplanung: Ermöglicht detaillierte Planung für genaue Fertigung und Montage.
• Nahtlose Interoperabilität: Integriert sich mit anderen Autodesk-Produkten wie Revit und AutoCAD für optimierte Arbeitsabläufe.
• Umfassende Bauteilbibliothek: Zugriff auf eine breite Palette von Stahlprofilen und Bauteilen.
• Verbesserte Kommunikation: Erleichtert die Zusammenarbeit und Kommunikation zwischen allen Projektbeteiligten durch detaillierte 3D-Modelle.

Ihre Vorteile mit dem GRAITEC PowerPack für Advance Steel:

• Erweiterte Modellierungswerkzeuge: Ergänzt Autodesk Advance Steel um spezialisierte Modellierungsoptionen.
• Automatisierung von Routineaufgaben: Beschleunigt Prozesse durch die Automatisierung wiederkehrender Aufgaben.
• Spezifische Komponenten und Verbindungen: Bietet Zugriff auf zusätzliche Bauteile und Verbindungsdetails.
• Verbesserte Dokumentation: Erleichtert die Erstellung detaillierter Zeichnungen und Berichte.
• Anpassbare Vorlagen: Ermöglicht Benutzern die Anpassung und Erstellung eigener Vorlagen für effizienteres Arbeiten.

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