Stahl in der Sanierung
Flusseisen (Windfrischverfahren) [kg/cm2]
Hochbau zul. σ [kg/cm2]
Flussstahl (Windfrischverfahren) [kg/cm2]
Brückenbau zul. σ [kg/cm2]
St 37 Streckgrenze σs
2400
3800
Lastfall Hauptlasten σzul
1400
Lastfall Haupt- und Zusatzlasten σzul
1600
Scherspannung τzul
Biegung und Zug
1200
1000
2200
Schub
1560
1120
2500
St 48 Biegung und Zug
1400
1820
Schub
1300
1456
0,8 σs C 3.9
Enge an den Anschluss- und Knotenpunkten das Bohren der Bestandskonstruktion überhaupt durchführbar ist. Brandschutz
Ähnlich wie heute erstreckte sich der Brandschutz um 1900 auf die tragende Struktur aus Wänden, Stützen und Geschossdecken. Dabei unterschied man bei Vorkriegsbauten zwischen feuerhemmend, was in etwa F 15 A entspricht, und feuerbeständig ohne genaue Festlegung der Brandwiderstandsdauer. Die geringere Anforderung feuerhemmend galt in Berlin 1929 beispielsweise für Kleinhäuser und Treppenläufe. An Dächer wurden, ausgenommen der Eindeckung, keine Anforderungen gestellt. Das erklärt die ungeschützten Tragwerke von erdgeschossigen Hallen. DIN 4102 aus dem Jahr 1940 stellte erstmals Anforderungen an Stahlbauteile, die mit den heutigen vergleichbar sind. Dies gilt jedoch nicht unbedingt für Industriebauwerke, für die aufgrund kompensatorsicher Maßnahmen, wie den verpflichtenden Stockwerkshydranten, regelmäßig Ausnahmen genehmigt wurden. Graues Gusseisen Gusseiserne Säulen galten bis Mitte des 19. Jahrhunderts im Vergleich zu Holzbauteilen als brandsicher. Zum Ende des 19. Jahrhunderts wurden aufgrund vorhergegangener Brände, die das Gegenteil bewiesen, die Baugesetze verschärft und entsprechende Schutzmaßnahmen vorgeschrieben. Ein Beispiel hierfür war das Aufbringen einer Putzschicht aus Kalk- oder Zementputz auf einem Drahtgewebe, wobei zwischen der Gusseisensäule und dem Drahtgewebe eine dünne Luftschicht verblieb [7]. Nach heutigen Maßstäben gelten unverkleidete Gusseisenstützen allenfalls als brandhemmend (F 30 A). Dies ist vorrangig der großen Wandstärke geschuldet, die sich während des Löschens jedoch auch negativ auswirken kann: Gusseisenstützen können schlagartig bersten. Dies gilt insbesondere auch für den Sanierungsversuch des Ausbetonierens von Hohlstützen, da sich das im Beton gebundene Wasser im Brandfall ausdehnen kann und die Stütze von innen sprengt.
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Jahr 1890 1)
Einheit Jahr ca. [kg/m2] [kN/m2] 2006 2)
Einheit [kN/m2]
Decken von 250 2,5 Wohnräume 1,5/2,0 Wohngebäuden Geschäfts400 4,0 Verkaufs2,0/5,0 bauten räume Versammlungs400 4,0 Versamm- 4,0/5,0 stätten lungsräume Treppen, 400 4,0 Treppen 3,0/5,0 Treppenpodeste 1) Quelle: Belastungsannahmen des Preußischen Ministeriums der öffentlichen Arbeiten von 1890, Königer, Anhang, S. 10, Tabelle 5 d 2) DIN 1025-3
C 3.10
C 3.11
Stahl Schmiedeeisen der Jahrhundertwende verhält sich im Brandfall nicht wesentlich anders als heutiger Stahl. Der Schmelzpunkt liegt zwar knapp oberhalb heutiger Stahlsorten, jedoch noch weit unter den Temperaturen im Brandfall, woraus sich also keine höhere Brandsicherheit ergibt. Bis in die Nachkriegszeit schützte häufig eine Zementschicht die Stahlprofile, entweder durch Verputz (mit und ohne Putzträger), Einbetonieren von offenen Profilen oder Ausbetonieren von Hohlprofilen. Stützen wurden auch vollständig eingemauert oder mit speziellen Formsteinen ummantelt. Feuerbeständige Beschichtungen auf Asbestbasis waren in den 1920er-Jahren zwar noch selten, kamen aber durchaus schon zum Einsatz. Stand der Technik – und demnach auch bei verkleideten Stützen zu vermuten – sind Asbestverkleidungen in Gebäuden aus Baujahren zwischen 1940 und 1980.
Bei der Sanierung denkmalgeschützer Stahlbauwerke mit Bauteilen, die sichtbar bleiben sollen, eignet sich jedoch je nach Brandwiderstandsanforderung weder die erste, noch die zweite Methode. So sind die aufschäumenden Beschichtungen bei Brandschutzklassen über F 30 so dick aufzutragen und schwierig zu verarbeiten, dass sie die denkmalpflegerisch entscheidenden Details, beispielsweise von Gusseisenkonstruktionen, verdecken würden. Auch bei nicht denkmalgeschützten Bauteilen ist eine Verbesserung des Brandschutzes durch Beschichtungen technisch schwierig und häufig unwirtschaftlich, da die Altanstriche vorher vollständig entfernt werden müssen. Wenn auch eine Verkleidung aus formalen Gründen ausgeschlossen ist, verbleiben nur noch baubehördliche Verhandlungen mit dem Ziel einer Ausnahmegenehmigung. Dabei ist der Einbau von Kompensationsmaßnahmen wie Rauchabzug und Frühwarnanlagen oder sogar selbsttätige Löschanlagen (Sprinkler) in die Überlegungen einzubeziehen.
Brandschutztechnische Sanierung Die im Laufe der Jahrzehnte immer wieder erhöhten Anforderungen an den Brandschutz stellen ein ernsthaftes Problem bei der Sanierung dar, denn früher zulässige, ungeschützte Bauteile müssen heute einen Brandwiderstand von F 30 oder sogar F 90 erreichen. Hier muss der Planer umdenken: Bei Sanierungen von Massivbauten lassen sich die Holzbalkendecken meist relativ leicht nachrüsten. Mauerwerk und – eingeschränkt – auch Stahlbetonbauteile können meist unverändert übernommen werden. Dies gilt jedoch nicht bei der Sanierung historischer Stahlbauwerke. Diese sind schon zu Beginn der Planung auf Widersprüchlichkeiten zur heutigen Bauordnung bzw. Industriebaurichtlinie zu untersuchen, da die notwendigen Brandschutzmaßnahmen einen hohen Einfluss auf die ökonomische Sanierungsfähigkeit des gesamten Gebäudes haben. Mögliche Verbesserungen des Brandschutzes lassen sich auf zweierlei Weise realisieren (Abb. B 5.58 und B 5.59, S. 119): • durch nachträgliche Ummantelung mit Feuerschutzplatten oder Beton • durch neu aufgebrachte, profilfolgende, im Brandfall aufschäumende Beschichtungen
Korrosion
Die Korrosion nicht bewitterter Stahlbauteile stellt im Sanierungsfall meist kein großes Problem dar. Während Gusseisen einen hohen natürlichen Korrosionsschutz aufweist, wurden Stahlbauteile seit dem 20. Jahrhundert durch Beschichtungen geschützt. Besonders zu untersuchen sind Stahlbauteile in Kellern (Kappendecken) und bewitterte Bauteile. Probleme drohen zudem bei alten, häufig giftigen Beschichtungssystemen. Graues Gusseisen Gusseiserne Stützen kamen bevorzugt bei offenen Hallen, z. B. Markthallen, oder Überdachungen zum Einsatz, da der Korrosionsschutz von Gusseisenstützen ohne weitere Behandlung hervorragend ist. Die Gusshaut enthält hohe Bestandteile von Grafit und Korrosionsprodukten, weshalb sie das Bauteil vor weiterer Korrosion schützt, solange sie unverletzt bleibt. Das Entfernen der Gusshaut, beispielsweise durch Sandstrahlen, ist daher sowohl aus denkmalpflegerischen als auch unter technischen Aspekten nicht zu empfehlen.