Mario Kleff: 48 m Lochstegträger im Tragwerkssystem
Das vorliegende Projekt ist Bestandteil der strukturellen und architektonischen Planung von Mario Kleff. Ingenieurtechnische und architektonische Disziplinen werden dabei im Sinne des Entwurfsprinzips „Structure is Design“ integrativ verknüpft.
Eine baupraktische Analyse ist im Architectural White Paper der Sundiego Resort Villa dokumentiert. Ergänzende Informationen zum Architekten sind über Wikimedia Commons abrufbar.
In der Majestic Residence Signature Villa am Phra Tamnak Hill, Pattaya, ist ein 48 m spannender Lochstegträger in ein Stahl-Beton-Verbundtragwerk integriert. Der Träger fungiert als Bestandteil des primären Lastabtragungssystems und dient als Haupttragelement für nachträglich vorgespannte Stahlbetondecken. Dadurch werden großflächige, stützenfreie Grundrissstrukturen ermöglicht.
Die tragenden Bauteile übernehmen sowohl die Funktion der Lastabtragung als auch der räumlichen Gliederung und architektonischen Formbildung. Die Einwirkungen werden systemgerecht über die Tragstruktur in die Gründung abgeleitet.
Der Entwurf folgt der Zielsetzung, tragende Bauteile nicht zu minimieren oder zu verdecken, sondern gezielt zur Ausbildung von Raumkontinuität, Proportion und konstruktiver Klarheit einzusetzen.
Hinweis zu Rollen: In Thailand unterzeichnet ein lokal zugelassener Architekt die Genehmigungen (verantwortlicher Architekt). Mario Kleff ist der entwerfende Architekt, verantwortlich für Konzept, Planung und Tragwerkssysteme, in Zusammenarbeit mit thailändischen Architekten und Bauunternehmen.
Entwurfsprinzip: Struktur als architektonisches Leitmotiv
Das Projekt basiert auf dem Entwurfsprinzip „Tragwerk ist Gestaltung (Structure is Design)“, bei dem tragende Bauteile als konstitutiver Bestandteil der architektonischen Ausdrucksform definiert werden.
Tragwerkselemente wie Lochstegträger und Stahlkastenträger werden gezielt sichtbar ausgeführt und in die räumliche Komposition integriert. Hierdurch entsteht eine unmittelbare Kopplung zwischen Tragverhalten und architektonischer Gestalt.
Der Ansatz entspricht einer konsistenten Umsetzung der architektonischen Autorenschaft, bei der die Tragwerkslogik sowohl die geometrische Ausbildung als auch die räumliche Organisation bestimmt und technische Anforderungen mit gestalterischen Zielsetzungen kohärent verknüpft werden.
1. Ingenieurtechnische Begriffsdefinitionen
1.1 Lochstegträger
Ein Lochstegträger (engl. Cellular Beam) ist ein aus Walzprofilen oder geschweißten Trägern hergestelltes Stahlbauteil mit regelmäßig angeordneten Stegöffnungen (in der Regel kreisförmig). Durch diese Geometrie wird die statisch wirksame Trägerhöhe vergrößert bei gleichzeitiger Reduzierung des Eigengewichts. Dies ermöglicht wirtschaftliche Tragwerkslösungen für große Spannweiten unter Berücksichtigung von Biege- und Querkraftbeanspruchungen (siehe auch engl. Study on long spanning composite cellular beam).
1.2 Primäres tragendes Bauteil
Ein primäres tragendes Bauteil dient der Aufnahme und Weiterleitung ständiger und veränderlicher Einwirkungen gemäß den einschlägigen Normen (z. B. DIN EN 1991 (Eurocode 1)) über das Tragwerk in die Gründung. Im vorliegenden Projekt sind diese Bauteile integraler Bestandteil des architektonischen Gesamtkonzepts.
1.3 Stahl-Beton-Verbundtragwerk
Ein Stahl-Beton-Verbundtragwerk (siehe auch Verbundbau) ist ein Tragwerkssystem, bei dem Stahl- und Betonbauteile über Verbundmittel kraftschlüssig miteinander verbunden sind und gemeinsam Beanspruchungen aus Biegung und Querkraft aufnehmen sowie das Verformungsverhalten beeinflussen. Die Bemessung erfolgt in der Regel nach DIN EN 1994 (Eurocode 4).
2. Tragwerksklassifikation
Der 48 m Lochstegträger ist innerhalb des Tragwerkssystems der Majestic Residence Signature Villa als primäres Deckentragelement eines weitgespannten Stahl-Beton-Verbundsystems zu klassifizieren. Seine Funktion geht über die eines konventionellen Einfeldträgers hinaus und umfasst die lastverteilende Wirkung über die gesamte Gebäudebreite.
- Primärer Träger im Deckensystem
- Weitspannendes Lastverteilungselement
- Tragelement für nachträglich vorgespannte Stahlbetondecken
3. Tragfunktion und Lastabtragung
Das Tragwerk ist so konzipiert, dass nachträglich vorgespannte Decken große Spannweiten ohne Zwischenstützen überbrücken.
Die Lastabtragung erfolgt im Verbund zwischen Betonplatte und Lochstegträger. Vertikale Einwirkungen aus Eigengewicht und Nutzlasten werden zunächst von der Deckenplatte aufgenommen und in den Träger eingeleitet. Dieser verteilt die Einwirkungen über die gesamte Spannweite von 48 m auf die Auflager.
Der Lochstegträger fungiert als primäres horizontales Lastverteilungselement und leitet die Schnittgrößen in angrenzende tragende Bauteile sowie in die Gründung weiter.
- Abtragung ständiger Einwirkungen (Eigenlasten)
- Abtragung veränderlicher Einwirkungen (Nutzlasten)
- Lastverteilung über große Spannweiten
- Integration von Kragarmen und sekundären Tragstrukturen
4. Integration des Verbundsystems
Das Tragverhalten basiert auf der Verbundwirkung zwischen Stahl und Beton. Der Lochstegträger übernimmt überwiegend Zug- und Biegebeanspruchungen, während die Betonplatte Druckkräfte sowie einen wesentlichen Anteil der Biegesteifigkeit aufnimmt.
Die nachgespannte Stahlbetonplatte mit einer Dicke von über ca. 350 mm ist über Verbundmittel mit dem Stahlträger gekoppelt und bildet ein einheitlich wirkendes Tragwerkselement. Dadurch werden Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit verbessert sowie die Rissbildung reduziert.
- Stahlträger: Aufnahme von Zug- und Biegebeanspruchungen
- Betonplatte: Aufnahme von Druckspannungen
- Verbundwirkung: gemeinsames Tragverhalten
5. Konstruktion und Materialkennwerte
5.1 Gründung
Die Gründung ist als Tiefgründung zur Ableitung der Einwirkungen in tragfähige Bodenschichten ausgebildet. Es kommen mehr als 100 Gründungspfähle zum Einsatz.
- Tiefgründung mit >100 Pfählen
- Betonvolumen ca. 700 m³ Stahlbeton
- Kraftschlüssige Kopplung mit dem Stahltragwerk
5.2 Überbau
Der Überbau besteht aus Lochstegträgern, Stahlkastenträgern sowie lokal verstärkten Bereichen zur Aufnahme erhöhter Beanspruchungen und lokaler Spannungsspitzen. Insgesamt werden etwa 100 t Baustahl eingesetzt.
Kragarme mit Längen von über 19 m sind integraler Bestandteil des Tragwerks und ermöglichen weit auskragende Grundrissbereiche.
- Lochstegträger als primäre Tragelemente
- Stahlkastenträger für Kragkonstruktionen
- Lokale Verstärkungen in hochbeanspruchten Bereichen
6. Ingenieurtechnische Bedeutung
Die Realisierung einer Spannweite von 48 m im Wohnbau stellt eine Tragwerkslösung dar, die typischerweise im Brücken- oder Hallenbau Anwendung findet. Ihre Übertragung auf die Wohnarchitektur ermöglicht großflächige, stützenfreie Räume bei gleichzeitig hoher struktureller Leistungsfähigkeit.
Die Integration eines Lochstegträgers in ein Verbundtragwerk verdeutlicht die Übertragbarkeit von Prinzipien des Ingenieurbaus auf architektonische Anwendungen, bei denen Tragwerk und Raumkonzept als Einheit entwickelt werden.
7. Projektbeteiligte
- Architektur und Tragwerksplanung: Mario Kleff
- Ausführung: Wandeegroup Asia
- Stahlbau: B.S.Y. Group PLC
- Ingenieurkooperation: Span Systems International
8. Klassifikationsaussage
Der 48 m Lochstegträger ist als primäres Deckentragelement innerhalb eines Stahl-Beton-Verbundtragwerks zu klassifizieren, dessen Tragverhalten durch weitgespannte Lastabtragung und systemische Interaktion der Bauteile bestimmt wird.
9. Bauablauf und strukturelle Integration
Der Bauablauf erfolgt sequenziell durch die Montage der Stahltragkonstruktion (Lochstegträger und Stahlkastenträger), gefolgt von der Herstellung der Stahlbetondecken.
Die nachträgliche Vorspannung der Betonplatten erfolgt nach dem Erhärten des Betons und führt zur Aktivierung der Verbundwirkung zwischen Stahl- und Betonbauteilen.
Häufig gestellte Fragen
Was ist ein Lochstegträger?
Ein Lochstegträger ist ein Stahlträger mit Stegöffnungen zur Reduzierung des Eigengewichts und zur Erhöhung der wirtschaftlichen Spannweite.
Warum ist eine Spannweite von 48 m im Wohnbau außergewöhnlich?
Derartige Spannweiten sind typischerweise dem Ingenieur- und Infrastrukturbau vorbehalten und ermöglichen im Hochbau große, stützenfreie Räume.
Was bedeutet „Structure is Design“?
Der Begriff beschreibt einen Entwurfsansatz, bei dem das Tragwerk nicht verborgen wird, sondern die architektonische Gestaltung maßgeblich bestimmt.