Schwebende Glastreppe

Ingenieurtechnische Meisterleistung in einem Wohnhaus

bauplaner 06/2022
Gebäudetechnik

Einheimische Steine verschiedener Größen fügen sich in die rötliche Steinwüstenumgebung ein, einschließlich der Zufahrt, deren Gestaltung aus halbrunden Steinformationen besteht und dem Haus seinen Namen verliehen hat. Das Haus, entworfen vom Architektur- und Planungsbüro Swaback aus Scottsdale, besteht aus einem rechteckigen Glasbau, an den sich zwei Flügel im Halbkreis anschließen. In dem Glasbau befinden sich der Eingangsbereich und die abgehängte Glastreppe. Stutzki Engineering aus Milwaukee, Wisconsin war mit der herausfordernden Konstruktion für dieses Projekt beauftragt worden. Die geschwungenen gläsernen Treppenstufen scheinen über den riesigen Fenstern des Eingangsbereichs und den Innenwänden aus dekorativem rötlichem Gestein zu schweben. Auf der linken Seite der Treppe sind die Stufen sicher, aber filigran am Gestein befestigt. Die rechte Seite der Treppe ist an dünnen Stahlstangen abgehängt, die sich jeweils von mehreren Punkten der einzelnen Stufen aus zur Decke spannen. Für diese Konstruktion waren keinerlei Bauteile unter der Treppe erforderlich, wodurch die Glastreppe und der Schwebeeindruck noch mehr Leichtigkeit erfährt.

Konstruktionsdetails
Die Konstruktion ist eine ungewöhnliche Zusammenstellung aus Glasstufen, Zugstäben (Seilen), Stahlträgern und filigraner, individuell angepasster Verbinder aus Edelstahl. Diese Verbinder, hergestellt von Tripyramid (Massachusetts), bieten sowohl Anpassungsfähigkeit als auch Beanspruchbarkeit. Sie ziehen jede Glasstufe zum Stein auf der einen Seite und zu den Stahlstangen entlang des inneren Kreises der Treppe. Die komplexe Ausführung der Verbinder minimiert örtliche Spannungsspitzen im Glas. Jedes Detail wurde entsprechend seiner einzigartigen Funktion und mittels der Gelenkfreiheitsgrade in RFEM modelliert. Der Schwingungsnachweis zeigte ausreichend hohe Frequenzen, wodurch es für die Nutzenden der Treppe zu keinen unangenehmen Situationen kommt. Die Spannung in den Stangen wird durch das Gewicht des Glases verursacht, ist aber gering. Der Handlauf wurde aus Sicherheitsgründen montiert, hat aber keine statische Notwendigkeit. Eine vereinfachte Vorbemessung wurde mit nur einer repräsentativen Stufe und wenigen dazugehörigen Zugstangen durchgeführt. Die Entscheidung, das komplette Modell der ganzen Treppe zu konstruieren, war notwendig, um die seitliche Stabilität und das dynamische Verhalten richtig zu verstehen. RFEM zeigte seine solide und genaue Modellierung und Lösungsmöglichkeiten, obwohl dieses Modell aus verschiedenen Materialien und Details besteht, deren Steifigkeiten sehr weit voneinander abweichen.

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