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© 2015 • Prag • Bachmann1 von 24
© 2008 Ed. Züblin AG • ZT
High-Rise Buildings
Structures of Today and Tomorrow Dr. Ing. Hubert Bachmann
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© 2008 Ed. Züblin AG • ZT
ContentIntroduction
High-Rise Projects
Construction
Facade, HVAC design
Structural innovations, examples
Future developements
conclusions
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ContentIntroduction
High-Rise Projects
Construction
Facade, HVAC design
Structural innovations, examples
Future developements
conclusions
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Beton-Innovationspreis CIC 2014 award
Dr.-Ing. Hubert Bachmann
Senior ExpertAuthorised AgentEd. Züblin AG – Zentrale TechnikStructural Engineering
Board Member of the German Association for Precast Concrete Constructions (FDB)
Chairman of the study-group for structural design of precast elements
Member of the National Standardisation Organisation (DIN) of Reinforced Concrete Design
Teaching activity at the University Stuttgart, Institut für LeichtbauEntwerfen Konstruieren, Prof. Werner SobekDesign of Structures using Precast Concrete Elements
Member in German Association of Reinforced Concrete – Study group of Design and Research (DBV and DAfStb)
Member in the Court of Appeal for Inspection Engineers at the Ministry of Economics, Baden- Württemberg, Germany
Züblin Earthquake Column –
A new solution for a ductile RC-Structure
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KONZERN ED. ZÜBLIN AG
1
Marken 1)
Zentralbereiche
Stabsbereiche
Konzernobergesellschaft
Operativ
2) 3) 4)
1)STRABAG Belgium und STRABAG Real Estate GmbH2)BRVZ Bau- Rechen- und Verwaltungszentrum 3)BMTI Baumaschinentechnik International 4)TPA Gesellschaft für Qualitätssicherung und Innovation
RECHTCONTRACT MANAGEMENT
KONZERN- KOMMUNIKATION CONTROLLINGBESCHAFFUNGREVISION
Seite 5
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STRUKTUR
1Seite 6
Berlin
Köln
München
Nürnberg
STUTTGART WIEN
InnsbruckZürich
Pruszków
Hradec Králové
Kopenhagen
Stockholm
Duisburg
Hamburg
KarlsruheFrankfurt/M
Doha
TURNKEY STRUCTURE UNDERGROUND
Mitarbeiterzahl (01/2015)Deutschland 677Österreich 127Andere Länder 20(ohne Fachbauleitungen)
Gesamt 824
ZENTRALE TECHNIK
SF KI TT
CONSTRUCTIONPROCESS
MANAGEMENT
BPM
211303
169
141
BudapestKlagenfurt
Zagreb
Sofia
GrazSalz-
burg
Abu Dhabi
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Why High-Rise?
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Image
Copyright: en.wikipedia.org
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economy
Copyright: actris projektentwicklung,
- Price of land
- Construction cost
- Efficiency of rental area
- Costs od financing
- Rental fee
- Rate of return
Henninger Tower, FrankfurtUnder construction
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Henninger Tower, FrankfurtUnder construction 2015
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Special with high rise buildings!
- big projects
- complex technical design
- coordination of all subsections
- special construction technics
- high replication rate of the floors
- high wind loads and dynamic stress
- bracing elements
Copyright: blauraum architektenwww.deal-magacine.com
Porsche Design Tower, FrankfurtConstruction 2016
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ContentIntroduction
High-Rise Projects
Construction
Facade, HVAC design
Structural innovations, examples
Future developements
conclusions
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GSW - Hochhaus, Berlin
Office High-Rise Building 24 floors (h=86 m) 1999
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GSW - Hochhaus, Berlin
•Concrete-steel-composite columns
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GSW – Hochhaus, 1999
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Power Plants
Kraftwerk Boxberg, 2007 (h=140 m)
Rheinhafen Dampfkraftwerk RDK 8, 2010 (h=118,5 m)
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Triangle – High-Rise Building, Cologne
Office High-Rise Building 28 floors (h=104 m)2004
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Precast composite Column
Triangle – High-Rise Building, Cologne
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Telekom Center, Munich
10 Office High-Rise Buildings 15 floors h=49 m2005
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5,70 m 7,30 m
4 x
5,50
m
Telekom Center, MunichPrefabricated Structural Facade
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Opern Tower Frankfurt 2009
Office High-Rise Building 44 floors h=170 m
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Opern Tower Frankfurt 2009
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First Use of High Strength ReinforcementBar - Diameter 75mm
Mega Column
Opern Tower Frankfurt 2009
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Precast Concrete Elements
Opern Tower Frankfurt 2009
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Vorgespannte Halbfertigteilträger
Opern Tower Frankfurt 2009
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Dancing Towers, Hamburg
Office High-Rise Building 24 floors (h=85 m) 2011
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Precast Inclined Columns
Dancing Towers, Hamburg
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Butt Joint of Precast Columns
Experimental Investigationsfor Special Approval
Dancing Towers, Hamburg
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DeRotterdam, Rotterdam
Residential , Hotel, Offices High-Rise Building 45 floors h= 149 m
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DeRotterdam, Rotterdam
Bürohochhau
Copyright: OMA architects
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DeRotterdam, Rotterdam
Driven Piles L = 100m (approx.)Settlements of 250mm
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DeRotterdam, Rotterdam
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Office High-Rise Building 45 floors h= 185 m
ECB Premises, Frankfurt 2012
Copyright: coop- himmelblau architekten
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ECB Premises, Frankfurt
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Kerne (Beton)
Interchange-Ebenen (Stahl/Beton)
Streben (Stahl)
Hochhaus-Aussteifung
Kerne (Beton)
Interchange-Ebenen (Stahl/Beton)
Streben (Stahl)
ECB Premises, Frankfurt
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Level 0
Level 43
ECB Premises, Frankfurt
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EntwurfslageVerformungVorverformung
Beschreibung der Verformung:Translation x, yDrehung
Beschreibung der Vorverformung:Translation -x, -yDrehung -
X
Y
EntwurfslageVerformungVorverformung
Beschreibung der Verformung:Translation x, yDrehung
Beschreibung der Vorverformung:Translation -x, -yDrehung -
X
Y
ECB Premises, Frankfurt
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Europäische Zentralbank, Frankfurt
n
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Taunus-Tower, Frankfurt
Office High-Rise Building 44 floors h=170 m 2013
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TaunusTurm, Frankfurt
Büro
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Büro
Taunus-Tower, Frankfurt
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Taunus-Tower, Frankfurt
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Taunus-Tower, Frankfurt
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Elevator-Testing Tower Thyssen, Rottweil 2015
architect Helmut Jahn, ChicagoEngineer Werner Sobek, StuttgartConstruction Ed. Züblin AG, Stuttgart
High-Rise Tower industrial use h=246 m
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ContentIntroduction
High Rise Projects
Construction
Facade, HVAC design
Structural innovations, examples
Future developements
conclusions
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High-Rise Buildings in USA using Structural - Steel
Copyright: www. Wikipedia.org
- Fire protection- Cost efficiency
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Fire - Protection
Copyright: en.Wikipedia.org
- Structural fire protection- Preventive fire protection (e.g. Sprinkler)
Recommendations for High-Rise Buildings in Germany (Hochhausrichtlinie)
Structural fire protection:< 60m -> 90 min.> 60m -> 120 min.> 200m -> special recommendations
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Fire test at University of Braunschweig
C50/60 with Plastic-fibres (3 kg/cbm)
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Cost efficiency
Concrete is more cost efficient than structural steel
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ContentIntroduction
High-Rise Projects
Construction
Facade, HVAC design
Structural innovations, examples
Future developements
conclusions
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Facade Technology of High-Rise Buildings
-Architectural point of view
-High Wind Loads
-Deformations between Structure and Facade
-Coordination of Structure and Facade
-Sun protection
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© Zentrale Technik, Fassadentechnik (2014)
Alu-Glas-Einfach- und Doppel- Fassadenkonstruktion in Elementbauweise
Triangle – High-Rise Building, Cologne
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Mounting of the facade elements
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Dancing Towers, Hamburg
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ADAC Head Quarter, Munich
Alu-Elementfassade als Doppelfassade mit Sonnenschutzeinrichtungen im FassadenzwischenraumDifferenzierter Einsatz von Sonnenschutzglas in „hochbelasteten Räumen“
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TaunusTower, Frankfurt
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TaunusTower, Frankfurt
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TourTotal – Hochhaus, BerlinCopyright: Fa. Dressler Bau
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HVAC Technology of High-Rise Buildings
-Elevator technic incl. Wind effects
-Smoke extractor
-Special fire protection - request
-High amount of air transport
-Coverage of the whole area
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Coverage of the whole area
Roof HVAC
3. Floor HVAC
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Upper West, Berlin
Hotel High-Rise Building34 floors h= 118 mUnder construction
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SprinklerleitungSprinklerkopfBetonkerntemperierungLeerrohrLeerrohrdose
Upper West, Berlin
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ContentIntroduction
High Rise Projects
Construction
Facade, HVAC design
Structural innovations, examples
Future developements
conclusions
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Structural innovations
-High strength reinforcement
-Precast concrete elements
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Structural innovations
-High strength reinforcement
-Precast concrete elements
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Precast columns using High strength reinforcement
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Precast columns
Details:
Dimensions:
• 38x45 – 4.OG-15.OG
• 38x38 – 16.OG-25.OG
• 38x30 – 26.OG-38.OG
Reinforcement:
• SAS 670/800 (14,6%)
• BSt 500
Beton C50/60
Butt joint
Precast columns using High Strength Reinforcement
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Precast Column - Butt Joint
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Precast Column - Erection
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Precast Column - Erection
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Precast Column - Hugh Strength Reinforcement
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Column with maximum load carrying capacity
38 x 45 cm
4d43 + 6d57 mm
Precast Column - Test Equipement
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Precast Column failure
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Precast Column failure
with Butt Joint
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Precast Column - Mortar layer after failure
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Structural innovations
-High strength reinforcement
-Precast concrete elements
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TaunusTower, Frankfurt - Construction Sequence using Precast Elements
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Construction Sequence each Floor is 4 days
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Steel corbel from Peikko Comp. (PC-Konsole)
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Erection of one beam in 11 minutes
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Erection phases - no temporary stuts
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Semi – Precast slab elements
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ContentIntroduction
High Rise Projects
Construction
Structural, facade, HVAC design
Structural innovations, examples
Future developements
conclusions
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Structural Developements
Ultra – High – Performance – Concrete- less reinforcement
- high prestressing
- no cracking
- less weight
Precast Elements for Construction
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Facade Developments
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Erfassung der Einflüsseüber den Einsatz von Sensorik•Innentemperatur•Außentemperatur•CO2 -Gehalt•Luftqualität•Strömungsgeschwindigkeiten•Sonneneinstrahlung•Witterung / Wind•Präsenz / Raumbelegung•...
Auswertung derErfassungsdaten
Auslösung von Szenarien und Regelschemen durch Ansteuerung adaptiver Systeme
HaustechnischeEinrichtungen Fassade / Sonnenschutz
konstruktionsintegrierteFassadensysteme mitveränderbaren EigenschaftenIm Hinblick auf U-Werte, g- Werte und Lichtdurchlässigkeit
Facade Developments
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Sustainability
Nachhaltiges Bauen heißt, ausgewogene Ziele zu definieren, die den ökologischen, wirtschaftlichen, technischen, gesellschaftlichen und kulturellen Bedürfnissen gerecht werden.
Nachhaltige Konzepte sind ganzheitlich und berücksichtigen über die Planungs- und Bau- phase hinaus die Möglichkeit zur Revitalisierung, zum Rückbau und zum Recycling. Im Vordergrund stehen das Denken und Handeln in Kreisläufen, die wirksame Nutzung der verfügbaren Ressourcen und der verantwortungsvolle Umgang mit ihnen. Der Entwicklung und Anwendung naturverträglicher Technologien wird Vorrang eingeräumt.
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2/2013 – 4/2017
DGNB Gold
UPPER WEST, BERLIN
2/2007 – 3/2010
LEED Gold
OPERNTURM, FRANKFURT/MAIN
6/2011 – 7/2014
LEED Platinum
TAUNUSTURM, FRANKFURT/MAIN
9/2010 – 11/2012
LEED Gold
VODAFONE CAMPUS, DÜSSELDORF
Sustainability Certificates
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Hyper-Green -TowerCopyright: Lafarge, France
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ContentIntroduction
High Rise Projects
Construction
Structural, facade, HVAC design
Structural innovations, examples
Future developements
conclusions
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Thank you for your attention