5. März 2021

Ed. Züblin AG erneuert mit digitaler Geotechnik-Lösung die Stuttgarter Innenstadt

Die zuverlässigen Analyse- und vielseitigen Visualisierungsfunktionen von PLAXIS 3D verbessern die Projekteffizienz und führen zu erheblichen Kosteneinsparungen

Bild mit freundlicher Genehmigung von RKW Architektur / STRABAG

Exton (pm) — Auf einem dreieckigen, 1.800 Quadratmeter großen Grundstück wird der 66 Meter hohe Turm auf dem Mailänder Platz in Stuttgart eine Bruttogeschossfläche von 21.000 Quadratmetern haben. Auf der Grundfläche werden zwei Hotels führender Marken und Einzelhandels- und Gastronomieeinrichtungen sowie eine Tiefgarage untergebracht werden. Der Turm wird in der Nähe großer Gebäude und des Stuttgarter Hauptbahnhofs gebaut.

Das Projekt der STRABAG Real Estate GmbH im Wert von 150 Millionen GBP wird das Zentrum Stuttgarts mit seiner unverwechselbaren und umweltfreundlichen Architektur entscheidend prägen. Der Turm am Mailänder Platz wird unter Berücksichtigung neuester Nachhaltigkeitstrends geplant und gebaut, einschließlich Dachgartenflächen, in die Steinfassade gepflanztes Grün und viel öffentlichem Raum. In die Steinnischen werden Weinreben gepflanzt und mit gesammeltem Regenwasser bewässert.

Ausgrabung legt zwei unterirdische Tunnel frei

Die Ed. Züblin AG wurde beauftragt, den Turm 20 Zentimeter oberhalb von zwei in Betrieb befindlichen U-Bahn-Tunneln in offener Bauweise zu errichten. Bei den Aushubarbeiten wurden die unterirdischen Tunnel freigelegt und an einer Seite teilweise ausgebaggert, sodass einer der Tunnel eine Stufe in der Aushubsohle ausbildet.

An der äußeren Tunnelwand erhöht sich die Anzahl der unterirdischen Etagen von drei auf zwei und die Bodenplatte des neuen Gebäudes wird an die vorhandenen Tunnel angepasst. Eine Herausforderung für das Projektteam bestand darin, dass der Tunneleigner einen beidseitigen Aushub durch das Geotechnik Team vorschrieb, da sonst ein asymmetrischer horizontaler Erddruck auf den Tunnel entstehen würde. Die Forderung war fast unmöglich zu erfüllen, da sie erhebliche Auswirkungen auf die Komplexität der Baugrube und die Kosteneffizienz des Bauprozesses hatte.

Digitale Lösungen für eine robustere Analyse

Zur Bewältigung der Herausforderungen, die die Bautätigkeit mit sich bringt, musste die Ed. Züblin AG eine zuverlässige digitale Lösung einsetzen, um verlässlichere geotechnische Analysen und Berechnungen durchzuführen, die zu der effizientesten Strategie bezüglich der Aushubarbeiten führen würden.

Außerdem musste die digitale Lösung die Übertragung von Analysen und Berechnungen während des Bauprozesses ermöglichen, deren Ergebnisse nicht von den empfohlenen Einschränkungen der geotechnischen Analyse abweichen durften. Die Geotechnik-Software muss deshalb ein solides Bauprojektmanagement ermöglichen.

Vor allem musste die digitale Lösung eine klare und einfache Kommunikation mit wichtigen Interessenvertretern ermöglichen, um die Zustimmung für die vorgeschlagene Herangehensweise an die Bautätigkeit zu erhalten.

PLAXIS 3D für die Analyse komplexer Verformungen

Die Geotechnik-Software PLAXIS 3D wurde eingesetzt, um alle Projektanforderungen zu erfüllen und zuverlässige Analysen, eine leistungsstarke dreidimensional abgestufte Baumodellierung zu ermöglichen sowie vielseitige Visualisierungsmöglichkeiten zu bieten. PLAXIS 3D war entscheidend für die Durchführung komplexer Verformungsanalysen der Baugrube und der beiden unterirdischen Tunnel.

Daher wurde ein dreidimensionales Finite-Elemente-Modell erstellt, um sämtliche Aushubphasen zu simulieren, einschließlich der erforderlichen Baustrukturen und des Einbaus von auf vier Ebenen vorgesehenen Erdankern. Darüber hinaus wurden die Gründungspfähle des neuen Gebäudes in das Modell einbezogen und dienen als seitliche Stütze, um potenzielle horizontale Verschiebungen zu verringern.

Sicherstellen der Genehmigungserteilung seitens des Tunneleigentümers

PLAXIS 3D ermöglichte den Geotechnikern einen sicheren Bau nach den gewünschten Parametern und einen innovativen Bau- und Geotechnik-Ansatz.

Solide Berechnung

Die Ergebnisse der PLAXIS 3D Analyse zeigten, dass nur geringe horizontale Verformungen sowie Setzungen des Tunnels zu erwarten sind, bei denen keine kritischen Differenzverschiebungen an den Segmentfugen auftreten.

Zuverlässige Informationen für verbesserte Zusammenarbeit

Nach Vorlage der Berechnungsergebnisse stimmte der Tunnelplaner zu, dass die vorhergesagten Verschiebungen innerhalb der für die Tunnel festgelegten Grenzen liegen. Aufgrund dieser Beurteilung akzeptierte der Tunneleigner das angepasste Aushubkonzept mit dem daraus resultierenden asymmetrischen Erddruck.

Robuste Baumodellierung und -verwaltung

Diese Entscheidung ermöglichte wichtige Vereinfachungen, welche die Planung der Baugrube und der Bauabschnitte vereinfachten.

Die kritischste Situation während der Bautätigkeit sollte an dem Punkt entstehen, an dem sich eines der Tunnelsegmente diagonal mit der Stützwand schneidet. Um unzulässige Verformungen zu vermeiden, entwarf das Team daher eine seitliche Stütze für dieses Segment. Die Stahlkonstruktion verbindet die Tunneldeckenplatte mit der Bodenplatte des neuen Gebäudes, während die Untergeschosse im Bau sind. Während des Einbaus der Stahlstreben stützt eine Berme das Tunnelsegment seitlich ab. Sobald die Streben installiert sind, wird die stützende Berme wieder entfernt.

„Die Besonderheit, dass für dieses Projekt ein Gebäude auf bestehenden Tunneln gebaut werden muss, macht PLAXIS 3D zu einem sehr leistungsfähigen Werkzeug für geotechnische Fragestellungen bei solchen Projekten. Der Einsatz von PLAXIS 3D ermöglichte es uns, gemeinsam mit dem Bauherrn wirtschaftlichere Wege zu finden, um die Anforderungen dieses Projekts zu erfüllen, indem wir Vertrauen zum Tunneleigentümer aufgebaut haben. Gemeinsam konnten wir außerdem die vordefinierten Grenzen aufsprengen, die während des Bauprozesses zu immensen Konflikten geführt hätten.“ — Jörg Schreiber, Teamleiter, Geotechnik.

Pressemitteilung: Bentley Systems