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94. Jahrgang Januar 2017 ISSN 0932-8351 A 1556

Bautechnik Zeitschrift für den gesamten Ingenieurbau

- Methode zur Analyse der Rezyklierbarkeit von Baukonstruktionen - Zu Grundlagen für materialeffizientes Planen und Bauen - Entsorgung radioaktiver Abfälle – Herausforderungen und Lösungsansätze - Zur Beurteilung alter Stützbauwerke aus Natursteinmauerwerk - Langzeiterfahrungen an einer Gabionenkonstruktion - Philosophicum - Altes Tragwerk – ganz schön leistungsfähig - Neue Orgel Konstantin-Basilika, Trier - Sensibel, pragmatisch und entscheidungsfreudig


Fachthemen kompakt Hrsg.: Ernst & Sohn Erhaltung und Instandsetzung von Betonbauwerken Beton- und Stahlbetonbau Sonderheft August 2015. Bestell-Nr. 5093 0315 € 25,–* journal erhältlich. Auch als

Hrsg.: Ernst & Sohn Verstärken mit Textilbeton Beton- und Stahlbetonbau Sonderheft Januar 2015. Bestell-Nr. 5093-0115 € 25,–* journal erhältlich. Auch als

Hrsg.: Ernst & Sohn Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton 2014 Beton- und Stahlbetonbau Sonderheft Oktober 2014. Bestell-Nr. 5093 0114 € 25,–* journal erhältlich. Auch als

Hrsg.: Ernst & Sohn Erneuerbare Energien 2014 Stahlbau Sonderheft März 2014. Bestell-Nr. 509214 € 25,–* journal erhältlich. Auch als

Hrsg.: Ernst & Sohn 90 Jahre Bautechnikgeschichte Bautechnik Sonderheft 2013. Bestell-Nr. 5091 0213 € 25,–* Sonderpreis für Abonnenten der Bautechnik € 14,90* journal erhältlich. Auch als

Beispiele aus Europa und der Welt Dieses Sonderheft enthält acht Projekte aus Europa und der Welt zur Erhaltung und Verstärkung von Betonbauwerken. Konkret sind dies neben unterschiedlichsten Brückenarten auch ein Wellenbrecher und ein Wasserbehälter.

Verstärken mit Textilbeton Der innovative Verbundwerkstoff Textilbeton wird seit ca. zwanzig Jahren maßgeblich an den Universitäten in Dresden und Aachen erforscht und entwickelt. Er eröffnet neue Möglichkeiten für den Betonbau und bietet besondere Vorteile in vielen Bereichen des Bauwesens. Die mittlerweile zahlreichen realisierten praktischen Anwendungen belegen die Vielseitigkeit und Leistungsfähigkeit des Werkstoffs.

WU-Beton – ein aktueller Überblick Der aktuelle Wissensstand der WU-Bauweise wird in diesem Sonderheft umfassend dargestellt. Die Fachbeiträge behandeln alle wesentlichen Teilbereiche, beginnend bei den Grundlagen der Bemessung, betontechnologischen und ausführungstechnischen Hinweisen sowie Fragen im Rahmen der Planung über Fugenabdichtungssysteme, Weiße Wannen und Elementwände bis hin zur Abdichtung von Rissen und Fehlstellen sowie rechtlichen Fragen.

Erneuerbare Energien Im von Professor Ummenhofer editierten Sonderheft der Zeitschrift Stahlbau finden Sie Resultate aus F+E im Bereich der Gründung und Tragstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen für Ihre Ingenieurpraxis verständlich aufbereitet. Dabei stehen Monopiles der nächsten Generation im Fokus, die die Kosten von Gründungen deutlich reduzieren.

Meilensteine des Bauwesens Einige der bedeutendsten Meilensteine der vergangenen 90 Jahre auf dem Gebiet der Bautechnik (neue Verfahren, Materialien, Tragwerkskonzepte) werden in besonderer Weise vorgestellt. Renommierte Autoren kommentieren und bewerten den jeweiligen Meilenstein aus heutiger Sicht und schlagen die Brücke zu den Entwicklungen in der Bautechnik in Gegenwart und Zukunft.

Online Bestellung: www.ernst-und-sohn.de/sonderhefte

Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG

Kundenservice: Wiley-VCH Boschstraße 12 D-69469 Weinheim

Tel. +49 (0)800 1800-536 Fax +49 (0)6201 606-184 cs-germany@wiley.com

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Inhalt Bautechnik 1/17 Zum Titelbild Was in den 1970er-Jahren en vogue war, wird dieser Tage den neuen Bestimmungen und geänderten Bedürfnissen oft nicht mehr gerecht. Hohe Energie- und Unterhaltskosten, geringe Nutzerakzeptanz und Defizite bei der Betriebsorganisation infolge baulicher Zwänge führen zu Gedankenspielen, das Gebäude durch einen Neubau zu ersetzen. Dass junges Altes durchaus erhalten werden kann, zeigt der Beitrag „Tragwerk in neuem Kleid“ ab S. 56.

BAUEN UND SANIERUNG – BAUEN IM BESTAND AUFSÄTZE

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Dirk Schwede, Elke Störl Methode zur Analyse der Rezyklierbarkeit von Baukonstruktionen Regine Ortlepp, Karin Gruhler, Georg Schiller, Sebastian Ortlepp Grundlagen für materialeffizientes Planen und Bauen

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Matthias Bode, Steffen Marx, Gregor Schacht Entsorgung von radioaktiven Abfällen – Herausforderungen und Lösungsansätze

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Bernd Kister, Johannes Hugenschmidt Zerstörungsfreie Prüfverfahren unterstützen die Beurteilung alter Stützbauwerke aus Natursteinmauerwerk

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Jens Lehmann, Joachim Fischer, Andreas Burkert, Jürgen Mietz Langzeiterfahrungen an einer Gabionenkonstruktion

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Horst Peseke, Alexander Freund, Katja Bärenfänger, Christoph Duppel Rekonstruktion

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Josef Seiler Tragwerk in neuem Kleid

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Boris Peter, Klaus Pfaff Die neue Orgel der Konstantin-Basilika in Trier

BERICHTE

94. Jahrgang Januar 2017, Heft 1 ISSN 0932-8351 (print) ISSN 1437-0999 (online) Peer-reviewed journal Bautechnik ist ab Jahrgang 2007 bei Thomson Reuters Web of Knowledge (ISI Web of Science) akkreditiert. Impact Factor 2015: 0,311

http://wileyonlinelibrary.com/journal/bate

www.ernst-und-sohn.de/bautechnik

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Josef Steiner Sensibel, pragmatisch und entscheidungsfreudig – Die breite Spur von Martin Bachmann in Pergamon

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BAUTECHNIK aktuell VERANSTALTUNGSKALENDER

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Produkte & Objekte Bauen im Bestand Abbruch Aktuell


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Leitfähige Bodenbeschichtungen schützen Mensch und Produkt In vielen Produktionsbetrieben – insbesondere in der Elektronikfertigung – ist der Schutz vor elektrostatischen Entladungen ein wesentlicher Faktor des Personenschutzes und für fehlerfreie Endprodukte. Solch sensible Produktionsbereiche werden u. a. mit einer leitfähigen Bodenbeschichtung ausgerüstet. Ihre Aufgabe besteht darin, elektrostatische Potentiale zuverlässig an die Erdung abzuleiten. Dafür müssen alle Komponenten perfekt aufeinander abgestimmt sein: Grundierung, Leitebene und Deckschicht. StoCretec bietet hier verschiedene Lösungen an, die sowohl den Explosions- als auch den ESD-Schutz sicherstellen. Die Hindenburg – wer kennt sie nicht? Mit einer Länge von 245 m und einem Durchmesser von 41 m war sie das größte je erbaute Luftschiff. Ihr Gasinhalt: 200.000 m3 leicht entzündlicher Wasserstoff. Am 6. Mai 1937 ging die Hindenburg beim Landeanflug auf Lakehurst in Flammen auf. Die Ursache: Ein Funke als Folge elektrostatischer Entladung. Doch wie kommt es dazu? Statische Elektrizität ist eine elektrische Ladung in Ruhestellung. Sie entsteht meist durch Reibung und anschließende Trennung. Reibung verursacht Wärme, welche die Moleküle eines Materials in Bewegung versetzt. Bei der Trennung zweier Materialien findet ein Elektronenübergang zwischen diesen statt. Dies führt zu einem Unter- oder Überschuss an Elektronen (" Ladungen) und damit zu statischer Elektrizität. Je nachdem, ob Materialien Ladungen leicht oder nicht so leicht austauschen, spricht man von Leitern (z. B. Metalle, Kohlenstoff) oder Isolatoren (z. B. Plastik, Glas, Luft). Kommt ein elektrostatisch geladener Körper mit einem geerdeten Leiter in Kontakt, entlädt er sich – meist unter Funkenbildung.

Auswirkungen elektrostatischer Entladungen

Die Oberfläche lässt sich entsprechend der jeweiligen Anforderung in der geforderten Rutschhemmungsklasse ausführen.

Industrieunternehmen legen immer mehr Wert auf den Schutz vor elektrostatischen Entladungen. Unterschieden wird dabei zwischen dem Schutz von Elektronik (ESD-Schutz) und dem Explosionsschutz. Der ESD-Schutz spielt vor allem in der Elektronikfertigung, aber auch in Reinräumen oder OP-Sälen eine sehr wichtige Rolle. Beispielsweise ziehen elektrostatische Potenziale kleine Partikel wie Stäube an. Im Reinraum können diese Stäube Verunreinigungen verursachen. Die Elektronikfertigung beklagt jedoch meist die höchsten finanziellen Einbußen. Sehr häufig führen elektrostatische Entladungen, sofern sie nicht kontrolliert werden, zu irreparablen Schäden an elektronisch sensiblen Bauteilen. In Fabriken oder Lagern mit einer lösemittel- oder staubhaltigen Atmosphäre, wie etwa Lösungsmittel- und Düngemittellager,

(Fotos: StoCretec)

Elektrostatische Entladungen können, wie das Beispiel Hindenburg zeigt, schlimme Folgen haben. Das bewusste Vermeiden elektrostatischer Aufladungen kann dies verhindern. Besonders

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Sicher und zuverlässig: ESD-Böden verhindern elektrostatische Entladungen.

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Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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Praktisch: StoCretec liefert das komplette Leitset in einer handlichen Box.


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Die Deckschicht: Je nach Einsatzbereich kommen Epoxid- oder Polyurethanharze zur Anwendung. Ihre Funktion ist der vertikale Ladungstransport zur Leitebene. Konventionelle Systeme erhalten ihre leitfähigen Eigenschaften durch die Zugabe von Kohlenstofffasern. Jedoch erfüllen diese nur die Anforderungen an den Explosionsschutz, nicht die ESD-Normen. Eine zusätzliche leitfähige Versiegelung ist notwendig, um auch den ESDSchutz zu gewährleisten. Die moderneren volumenleitfähigen

Das ultimative FEM-Programm

3D-Finite Elemente BIM / Eurocodes

Schutzsysteme, die heute noch funktionieren, reichen voraussichtlich in Zukunft nicht mehr aus. Die rasante Entwicklung der Mikroelektronik führt dazu, dass elektro nische Bauteile immer kleiner werden. Dies bedeutet eine fortlaufende Reduzierung der mikroskopisch kleinen Abstände zwischen Isolatoren und Stromkreisen, was die Anfälligkeit gegenüber elektrostatischer Entladung verschärft. StoCretec hat sich dieser Herausforderung gestellt und arbeitet stetig an der Weiterentwicklung seiner Produkte, um auch in Zukunft die optimale Systemlösung bieten zu können.

Tipps und Checklisten, z. B. zur Untergrundimprägnierung, zum Arbeitsschutz oder zur Bodenpflege ergänzen das 740-Seiten-Werk. Das aktuelle TM-Handbuch ist ab sofort bei StoCretec bestellbar. www.stocretec.de

© www.form-tl.de

Formfindung

Technische Merkblätter Betonistandsetzung/ Bodenbeschichtung Erweitert, überarbeitet und mit dem bewährten SchnellZugriff-Register ist jetzt das neue Handbuch Technische Merkblätter erschienen. Es erläutert detailliert Systeme zur Betoninstandsetzung, Bodenbeschichtungen, FarbtonTabellen, Siloservice etc. Hinzu kommen Arbeitsanweisungen für den Hoch- und Ingenieurbau, zum Oberflächenschutz und zur Beschichtung von Parkdecks, Balkonen und Industrieböden sowie zur Riss- und Fugensanierung.

Stahlbau

Brückenbau

3D-Stabwerke Stabilität und Dynamik

Die Leitebene: Durch sie fließen die elektrostatischen Ladun-gen mit konstantem Widerstand zur Erde ab. Die Zwischen-schicht besteht in der Regel aus einer ruß- oder graphitgefüllten wässrigen Epoxidharzdispersion. Ruß oder Graphit bewirken dabei eine gute elektrische Leitfähigkeit. Die Verbindung der Leitebene zur Erdung wird mit selbstklebenden Kupferbändern oder den stabileren Leitsets hergestellt. Diese Sets bestehen aus Dübeln, die fest mit dem Untergrund verbunden werden. Über einen Kabelschuh erfolgt die Kopplung zur Erdung.

Ein Blick in die Zukunft

Verbindungen

Die Grundierung: Als Haftvermittler zwischen Untergrund und Beschichtung verschließt sie außerdem die im Untergrund befindlichen Poren. Ist der Boden rau und uneben, sollte eine Ausgleichsspachtelung vorgenommen werden. Warum? Der Ableitwiderstand eines leitfähigen Beschichtungssystems resultiert zum Teil aus der Dicke der Deckschicht. Diese muss also gleichmäßig sein, um über die gesamte Fläche einen einheitlichen Widerstand zu erhalten.

Das räumliche Stabwerksprogramm

© www.wirth-baustatik.de

Die Hersteller sensibler Bauteile verfügen im Regelfall über elektrostatisch geschützte Arbeitsplätze. Zu deren Ausstattung gehört neben ableitfähigen Stühlen, Tischen, Schuhen, Handgelenkerdungsbändern oder Ionisatoren ebenfalls eine leitfähige Fußbodenbeschichtung. Diese leitet den Großteil der durch Personen oder Transportgegenstände generierten elektrostatischen Potenziale zuverlässig an die Erdung ab. Alle Systemkomponenten müssen perfekt aufeinander abgestimmt sein, um zuverlässig und dauerhaft die Funktionsfähigkeit der Beschichtung sicherzustellen.

Software für Statik und Dynamik

© www.novumstructures.com

Massivbau

Leitfähiger Boden: Schutz mit System

Deckbeschichtungen hingegen sind mit speziellen Leitfüllstoffen versehen. Sie garantieren sowohl den Explosions- als auch den ESD-Schutz ohne die Notwendigkeit einer zusätzlichen Versiegelung. Eine rutschhemmende Ausführung erhält man durch Zugabe leitfähiger Siliciumcarbide oder gecoateter Quarzsande.

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Aktuelle Informationen...

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Munitionsfabriken oder Getreidemühlen, ist ein Explosionsschutz unabdingbar. Die bei elektrostatischer Entladung entstehenden Funken können sonst gefährliche Explosionen auslösen.

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(Fotos: GABA)

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Perfekte Dämmung der obersten Geschoßfläche mit den GABA-D-DElementen von JOMA in den SDW-Häusern in der Erkrather Straße in Düsseldorf.

Dämmung der obersten Geschoßdecke von 250 Häusern im Stadtgebiet Düsseldorf „Zu Hause in Düsseldorf“ – mit diesem Slogan wirbt die SWD Städtische Wohnungsgesellschaft Düsseldorf AG. Dass dies kein Reklamespruch, zeigt sich auch bei der Sanierung von 250 Häusern mit mehr als 1.000 Wohneinheiten durch den führenden Dienst- und Serviceleister auf dem kommunalen Wohnungsmarkt der Landeshauptstadt.

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Außenansicht der Erkrather Straße in Düsseldorf.

Nicht etwa die billigsten, sondern die besten Produkte wurden von der SWD bei diesem Mammutprojekt eingesetzt, als es darum ging, in allen Häusern die oberste Geschoßdecke zu dämmen – auf einer Gesamtfläche von 26.500 m2. Projektleiter Ingolf van Noppen von der SWD wählte dafür die Dachbodendämmelemente GABA-D-D mit 120 mm Dämmschichtstärke aus. die hochwertigen Verbundelemente von GABA kamen in zwei Ausführungen zum Einsatz: Als HDF-Dämmelement mit einer 8 mm starken HDF-Platte und als Holzwerkstoff-Element mit einer 16 mm starken lackierten Holzwerkstoffplatte P3 V100. Die Controller hatten ursprünglich ein billigeres Produkt favorisiert, was jedoch nicht mit den bauphysikalischen Eigenschaften und der Verlegefreundlichkeit der GABA-Elemente mithalten konnte. Die GABA-Elemente bieten einen großen Vorteil für die Verarbeitung: Die Platten können über das doppelte Nut- und Federsystem wärmebrückenfrei und ohne Folie direkt auf der obersten Geschossdecke verlegt werden.

Der große Unterschied Andreas Stratmann, Geschäftsführer der GABA GmbH: „Wir haben einige Kunden, die erst ein vermeintlich günstigeres Produkt eingesetzt haben und am Ende dann doch zu uns gekommen sind, weil sie mit der Qualität nicht zufrieden waren.“ Der große Unterschied: Die GABA-Elemente von JOMA leiten dank ihrer Unterlüftungskanäle Feuchtigkeit aus der Bausubstanz ab und beugen so effektiv der Schimmelbildung vor, ohne den Wärmeschutz zu beeinträchtigen. Das beeindruckte auch die beiden ausführenden Unternehmen F. Ricken GmbH (Düsseldorf) und W. Exner Stuck- und Akustikbau GmbH & Co. KG (Recklinghausen). Dass in der Ausschreibung die D-D-Verbundelemente von GABA vorgeschrieben waren, löste bei Projektleiter Adam Szymczak von der F. Ricken GmbH zunächst nicht gerade Jubel aus, der vor diesem Auftrag kein Fan von Styropor war und auf negative Berichte über angeblich mangelnde Sicherheit im Brandfall verweist.

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Perfekte Verarbeitung, einfaches Handling Heute, gut ein halbes Jahr nach dem ersten Auftrag, sieht Adam Szymczak das ganz anders: „Ich bin sehr zufrieden mit den GABA-D-D-Elementen. Die Verarbeitung war perfekt und das Handling für unsere Mitarbeiter einfach.“ Für Projektleiter Christoph Schwarz von der W. Exner Stuckund Akustikbau war dagegen von Beginn an klar, dass die ausgeschriebenen GABAD-D-Verbundelemente in der 16 mm-V 100-Ausführung mit Lackierung die richtige Wahl waren: Sein Unternehmen verbaut schon lange GABA-D-DElemente, weil mit ihnen eine hochwirksame Dämmung zum Dach hin erreicht wird. Schwarz zufrieden: „Die Dämmung der Dachgeschossdecke ist wesentlich wirksamer als beispielsweise eine Dämmung im Sparrenbereich.“ Immer wieder wird auch die exakt schließende Fuge angesprochen. Damit sparen die Handwerker vor Ort eine Menge Kraft, und Beschädigungen beim Zusammenschieben der Platten sind nahezu ausgeschlossen. Beim GABA-Verbundelement sind Nut und Feder im Dämmstoff doppelt ausgeführt, ab einer Stärke von 250 mm sogar dreifach. Auch der erst skeptische Adam Szymczak staunte über das einfache Handling: „Die verwendeten Verbundelemente erfüllen maximale Qualitätsansprüche und sind dennoch leicht zu verlegen, das ist auf der Baustelle entscheidend.“ Überzeugt habe ihn auch das geringe Gewicht, was vor allem beim Transport ins Dachgeschoß eine wesentliche Erleichterung war. Die GABA-D-D- und GABA-D-D-„HDF“ -Elemente werden direkt über dem Wohnbereich, also auf dem Fußboden des Dachbodens verlegt. Aufgrund des ausgeklügelten Entfeuchtungssystems darf unter die Dämmelemente keine Dampfbremse oder Dampfsperre gelegt werden, so bleibt die Diffusionsfähigkeit der obersten Geschossdecke voll erhalten und es kommt weder zur Schüsselung der Spanplatten noch zu Feuchtigkeitsschäden im Wohnbereich. Beide Elemente sind als WLS 034 und als WLS 032 erhältlich. Die Fußbodendämm-Verbundelemente mit einer 20 mm dicken Dämmschicht haben eine stumpfe Kante, von 30 – 50 mm Hartschaumdicke haben sie einen Stufenfalz, von 60 – 90 mm verfügen sie bereits über ein Nut-/Feder-System im Hartschaum, und ab 100 mm werden die Hartschaumplatten mit dem doppelten Nut-/Feder-System (WSS) gefertigt. Der Hartschaum ist derzeit bis 280 mm Dicke lieferbar, höhere Stärken sind aber auf Anfrage auch lieferbar. Diese Qualitätsmerkmale werden gerade bei der Sanierung von Bestandsimmobilien in den kommenden Jahren immer wichtiger. Die gesetzlichen Vorgaben der EnEV sind streng und daher ist der Einsatz von hochwertigen und langlebigen Dämmstoffen unabdingbar. Überzeugend auch die neue Profilierung der Dämmelemente: Die Lüftungskanäle haben jetzt die Form eines Trapezes. Durch eine neue Produktionsstraße bei dem Hersteller JOMA ist so gewährleistet, dass nun alle Kanäle an genau der gleichen Stelle sind, und dass die Dampfdruckentspannung noch besser funktioniert. Aufgrund der immer dichter werdenden Gebäude wurde dieser Optimierungsschritt nötig. www.gaba.de

Bereit für die Bauindustrie 4.0 Meistern Sie mit Tekla BIM Software von Trimble die Digitalisierung des Bauens. Unsere Software Tekla Structures kann von Bauunternehmern und Planungsbüros, Konstrukteuren und Fertigungsbetrieben im Stahl- und Massivbau gemeinsam genutzt werden. Tekla-Modelle enthalten exakte und zuverlässige Informationen, um Bauprojekte von der Planung bis zur Ausführung zeitund kosteneffizient abzuwickeln.


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Quellender Injektionsschlauch für weiße Wanne

24. Fachsymposium „Betoninstandhaltung heute für die Zukunft“ mit Rekordbeteiligung

Einfach genial: StekoX® GmbH hat einen quellenden Injektionsschlauch entwickelt. Der Injektionsschlauch TwinproofX® 1 dient zur Fugenabdichtung von Stahlbetonkonstruktionen. Durch seine spezielle Materialzusammenstellung und ein besonderes Herstellungsverfahren quillt der Injektionsschlauch unter Feuchtigkeitseinwirkung, ohne dass der Injektionsschlauchkanal verschlossen wird. Dadurch ist eine Injektion zu einem späteren Zeitpunkt jederzeit möglich.

Im Fokus des 24. Fachsymposiums stand das Thema: Gütesichernde Maßnahmen bei der Betonerhaltung als Grundlage für eine langfristige Werthaltigkeit der Bausubstanz sowie zur Abwehr von Gefahren, die sich aus Mängeln der Bausubstanz für die Allgemeinheit ergeben. Ein voller Erfolg war das 24. Fachsymposium „Betoninstandhaltung heute für die Zukunft“, das die Landesgütegemeinschaft Instandsetzung von Betonbauwerken NRW e.V. (LIB) in Kooperation mit der Bundesgütegemeinschaft Betonflächeninstandsetzung (BFI) durchführte. 270 Teilnehmer aus allen Bereichen der Betoninstandhaltung, darunter öffentliche und private Auftraggeber, Vertreter von Wohnungsbaugesellschaften und Energieversorgern, Mitarbeiter aus Architekten- und Ingenieurbüros sowie von ausführenden Unternehmen waren zu dem jährlich in Dortmund stattfindenden Expertentreff ebenso gekommen wie Sachverständige, Produkthersteller oder Studenten mit ihren Professoren und Meisterschüler des Baugewerbes. Sie profitierten von einem aktuellen Themenmix aus den unterschiedlichen Bereichen der Betoninstandsetzung genauso, wie von einer großen begleitende Fachausstellung.

Nicht nur Technik und Vertragstechnik beherrschen Bild 1

„Betoninstandsetzung bewusst zu machen“, so Sebastian Fink Vorsitzender der LIB NRW e. V., Krefeld und Technischer Leiter SBS GmbH, Mülheim, bei der Begrüßung, „ist neben den technischen Informationen eines der wichtigsten Ziele dieses 24. Fachsymposiums.“ Das bedeute, nicht nur Technik und Vertragstechnik zu beherrschen, sondern auch Öffentlichkeit und Auftraggeber von Instandhaltungsmaßnahmen zu überzeugen. „Dies mit einem kreativen Dienstleistungsangebot gekoppelt, eröffnet auch heute und künftig gute Chancen, in dieser Branche erfolgreich bestehen zu können“, betonte Sebastian Fink und freute sich angesichts der hohen Teilnehmerzahl: „Dies ist für uns ein neuer Rekord an Zuhörern. Das Thema „Instandhaltung“ mobilisiert erfreulicherweise nach wie vor eine große Zahl der beteiligten Fachleute.“ Damit sei die NRW-Veranstaltung mit das teilnehmerstärkste Fachsymposium bundesweit.

Durch seine spezielle Materialzusammenstellung und ein besonderes Herstellungsverfahren quillt der Injektionsschlauch TwinproofX® 1 …

Zuerst erzielt TwinproofX® 1 seine abdichtende Wirkung durch Quellen und dem daraus resultierenden Quelldruck. Als zweites kann ein Injektionsstoff in den offenen Kanal des gequollenen Schlauches injiziert werden. TwinproofX® 1 weist kleinste Mikroöffnungen auf, durch die das Injektionsmaterial bei Druckaufbau im Schlauchkern austritt und so Poren und Risse im Beton verfüllt. Er eignet sich für alle am Markt befindlichen Injektionsstoffe wie Feinstzement, PUR-Schaum, PUR-Harz, Epoxidharz oder Polymer-Gelmatrix. So sind dem Planer bei der Wahl des Injektionsmaterials keine Grenzen gesetzt. TwinproofX® 1 ist einfach zu verlegen und lässt sich dank der Längenmarkierung auf dem Schlauch leicht ablängen. Für den Verarbeiter ist darüber hinaus interessant, dass StekoX® ein breites Sortiment an patentierten Zubehörteilen (Varioclix) zur Verfügung stellt, die einen effizienten und sicheren Einbau sowie die Injektion des Quellinjektionsschlauches ermöglichen.

(Abb: StekoX)

Expertenwissen vom Feinsten

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… unter Feuchtigkeitseinwirkung, ohne dass der Injektionsschlauchkanal verschlossen wird.

www.stekox.de

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Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Der Start in die Veranstaltung gelang mit einem Vortrag von Prof. Dr.-Ing. Michael Raupach, Leiter des Instituts für Bauforschung an der RWTH Aachen. „Was ist neu an der neuen Instandhaltungsrichtlinie des DAfStb?“ fragte Raupach, um anschließend detailliert auf die Veränderungen einzugehen. Demnach wird die bisherige Instandsetzungs-Richtlinie im Planungsteil um die Aspekte Wartung, Inspektion und Verbesserung erweitert und damit integraler Bestandteil der Instandhaltungsplanung. Deutlicher als bisher werden laut Raupach dabei die Bereiche „Planung“, „Verwendungsregelungen für die Instandsetzungsprodukte“ und „Ausführung“ der Instandhaltungsarbeiten inhaltlich voneinander abgegrenzt und dabei gleichzeitig die Verantwortlichkeiten und Nahtstellen klarer geregelt. Das positive Fazit des Fachmanns: „Die Ausführung von Instandhaltungsmaßnahmen wird durch die Einführung von Überwachungsklassen mit zugehörigen Anforderungen an die durchzuführenden Prüfungen spezifiziert und damit konkretisiert.“


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Ein Beispiel aus der täglichen Praxis stellte Dipl.-Ing., Dipl. Wirtsch.-Ing. (FH) Sven Emunds, Geschäftsführer des Institut renoplan gmbh in Netzbach und Leonberg, vor. Dabei beschrieb er die aktuelle Instandsetzung eines Darmstädter Parkhauses, bei der eine früher durchgeführte Maßnahme für unvorhersehbare Probleme sorgte und analysierte gleichzeitig die Umsetzung der Instandsetzungsrichtlinie. Sein Hinweis an die Teilnehmer: „Bei bereits instandgesetzten Bauwerken ist eine fachgerechte Zustandserfassung zwingend notwendig. Die damaligen Dokumentationen sind ebenso zu prüfen wie die Instandsetzungsunterlagen der durchgeführten Maßnahme.“ „Qualität bei Bauwerksprüfung und Instandsetzungsplanung bedeutet Risikominimierung von Nachträgen und Baukostenerhöhung“ – mit diesem Statement trat Prof. Dr. Dipl.-Ing. Rainer Auberg von der Uni Duisburg-Essen, Honorarprofessor am Institut für Bauphysik und Materialwissenschaften sowie stellvertretender Vorsitzender der GUEP/(Bundesgütegemeinschaft der Planer im Bereich Betonerhaltung, Krefeld), vor das Auditorium und plädierte für eine fundierte und systematische Betonprüfung am Bauwerk im Vorfeld zur Risikominimierung. „Alle vor der Ausschreibung bzw. vor Baubeginn nicht erkannten Mängel“, so Auberg, „bedeuten für den Bauherrn ein nicht kalkulierbares Risiko einer Baukostenerhöhung und Bauzeitverzögerung.“ Notwendig sei daher eine rechtzeitige, qualifizierte Bauwerksprüfung mit sachkundiger Bewertung als Grundlage für die Erstellung eines Instandsetzungskonzeptes und einer Instandsetzungsplanung. „Darauf aufbauend“, stellte Auberg fest, „kann eine gesicherte Ausschreibung mit Kostenermittlung stattfinden, die geringe Risiken von Nachträgen und Baukostenerhöhungen beinhalten.“

Regufoam® | Regupol®

Die Frage „Gütesicherung durch Eigen- und Fremdüberwachung. Mehrwert für den Auftraggeber?“ –stellte Dipl.-Ing. Klaus Lehmann, Lehrbeauftragter an der Uni Duisburg-Essen für den Bereich Instandsetzen von Massivbauwerken und Güteschutzbeauftragter der ib, Berlin und bestätigte auch gleich: „Erfahrungen zeigen, dass die Qualität einer Baumaßnahme durch die Eigenund Fremdüberwachung gesteigert wird.“ Der Grund: „Schwachstellen oder nicht geplante Randbedingungen, aber auch Abweichungen vom vertraglich vereinbartem Soll werden schnell erkannt und können fachgerecht geändert werden.“ Abschließend beleuchtete Dr. Martin Stelzner, Fachanwalt für Bau- und Architektenrecht aus der Kanzlei RAe Kapellmann, Krefeld, die komplexe Haftungssituation der Planungs-, Überwachungs- und Baubeteiligten sowohl im Verhältnis zum Bauherrn als auch im Innenverhältnis untereinander. Dabei wurde klar: Planer, Überwacher und Bauunternehmer sehen sich bei der Betoninstandsetzung einer zunehmend verschärften Haftung seitens der Gerichte ausgesetzt. Haften mehrere Planungsoder Baubeteiligte dem Bauherrn als Gesamtschuldner, so führt dies zusätzlich zu einer Risikoerhöhung, da selbst verjährte Mängelansprüche ggf. im Regressweg noch durchgesetzt werden können und Ausgleichszahlungen in Betracht kommen, selbst wenn keine Inanspruchnahme durch den Bauherrn erfolgt ist. Das nächste Fachsymposium der Landesgütegemeinschaft Instandsetzung von Betonbauwerken NRW e.V. (LIB) ist bereits geplant und wird im Februar 2017 stattfinden. Die genauen Daten und alle anderen wichtigen Details dazu können rechtzeitig vorher unter der u. s. Webadresse abgerufen werden. www.lib-nrw.de

on your wavelength

Trittschall dämmen Neubau einer Wohnanlage, Stuttgart Der Gebäudekomplex an der Hauptstätter Straße besteht aus 47 Eigentumswohnungen in den Obergeschossen, dem Markt einer Einzelhandelskette im Erdgeschoss sowie einer Tiefgarage mit rund 200 Stellplätzen. Um einen guten Trittschallschutz vom Supermarkt zu den darüber liegenden Wohnungen zu gewährleisten, wurde sein Fußbodenaufbau mit Regupol® sound 12 unterhalb des Estrichs ausgestattet. BSW GmbH Telefon: +49 2751 803-224 Fax: +49 2751 803-159 schwingung@berleburger.de www.bsw-schwingungstechnik.de

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Erstes bauaufsichtlich zugelassenes Abdichtungssystem für LAU-Anlagen BPA, der Spezialist für dichte Bauwerke, bringt mit CEMflex VB das erste beschichtete Fugenblech auf den Markt, das für LAU-Anlagen zugelassen ist. Zudem hat es eine ETA-Zulassung/ein CE-Zeichen. LAU-Anlagen sind Bauwerke, die dem Lagern, Abfüllen und Umschlagen wassergefährdender Stoffe dienen. An sie werden

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BPA bringt – gemäß Herstellerangaben – weltweit das erste beschichtete Fugenblech auf den Markt, das für LAU-Anlagen zugelassen ist

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besonders hohe Anforderungen gestellt. Neben dem Einsatz von FD-Beton sollten die Beton-Konstruktionen nach WHG möglichst fugenlos errichtet werden. Ist dies aus konstruktiven Gründen nicht möglich, durften bislang nur speziell für LAU Anlagen zugelassene, hoch beständige Fugenbänder und unbeschichtete Fugenbleche gem. DIN und WU-Richtlinie verwendet werden. CEMflex wird in diesem Bereich durch extrem einfaches „Handling“ und ein Höchstmaß an Sicherheit ganz neue Maßstäbe setzen.

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Der Einbau von CEMflex VB ist äußerst einfach. Es muss lediglich mindestens 3 cm in den Beton einbinden. Zur leichteren Montage liefert der Hersteller passende Klammern.

LAU-Anlagenzulassung Jetzt bringt BPA laut Unternehmensangaben weltweit das erste beschichtete Fugenblech auf den Markt, das für LAU-Anlagen zugelassen ist. Dessen Spezialbeschichtung reagiert mit der eindringenden Feuchtigkeit und dem umgebenden Beton. Dadurch bilden sich mikrofeine CSH Kristalle, die die Fuge zusätzlich abdichten. Der Vorteil: So ist das Bauwerk nicht nur durch die Barrierewirkung des Bleches vor Feuchtigkeit geschützt, sondern darüber hinaus noch durch die aktive Beschichtung. Sollte im Laufe der Jahre kein Wasser mehr ins Gebäude gedrungen und die Spezialbeschichtung getrocknet sein, reagiert sie dennoch erneut, sobald sie mit Feuchtigkeit in Kontakt kommt.

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Die Spezialbeschichtung des Fugenbleches reagiert mit der eindringenden Feuchtigkeit und dem umgebenden Beton. Dadurch wird es noch dichter.

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Darüber hinaus hat CEMflex VB auch eine ETA-Zulassung. Dadurch wird das sonst übliche nationale allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnis, speziell im europäischen Ausland, durch die


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Effiziente Montage

(Fotos: BPA)

Bild 4 CEMflex VB hat eine ETA-Zulassung. Dadurch wird das sonst übliche nationale allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnis ersetzt.

Europäische Technische Bewertung ersetzt. Das bedeutet: Das beschichtete Fugenblech CEMflex kann problemlos in 28 europäischen Ländern, inklusive der Schweiz und der Türkei, baurechtlich anerkannt verwendet werden. Dies erleichtert die Arbeit vor allem für Unternehmen, die länderübergreifend tätig sind, enorm.

Der Einbau des CEMflex VB Fugenbleches ist denkbar einfach: Es muss lediglich mindestens 3 cm in den Beton einbinden und die Enden des Bleches müssen einander 5 cm überlappen. Bei Rundungen und Eckausbildungen ist das Fugenblech in die entsprechende Form zu biegen. So bietet der Hersteller BPA mit dem CEMflex VB ein beschichtetes Fugenblech, das nicht nur leicht zu montieren ist, sondern auch noch eine ETA-Zulassung hat und als weltweit erstes beschichtetes Fugenblech für LAU-Anlagen zugelassen ist.

www.dichte-bauwerke.de

Einkomponentige selbstverlaufende Abdichtung

ARDEX S8 FLOW kann als Abdichtung unter Fliesen und Platten auf Bodenflächen im Innen- und Außenbereich sowie in Schwimmbecken verwendet werden. Auch Gefälleflächen bis zu 3 % können problemlos abgedichtet werden. Ideal ist die Produktneuheit für größere Flächen, weil sie über hervorragende Verlaufs- und Glätteigenschaften verfügt und sich bequem im Stehen verarbeiten lässt. Aber auch verwinkelte Flächen können so einfach und schnell abgedichtet werden. Bei der Entwicklung war dem Hersteller besonders wichtig, das Produkt für den Verarbeiter so komfortabel wie möglich zu machen. Dazu gehört auch, dass die Abdichtung auf nahezu allen Untergründen ohne Grundierung einsetzbar und bereits nach drei bis vier Stunden begehbar und überarbeitbar ist. Weitere Vorteile: ARDEX S8 FLOW verläuft lange und gleicht kleine Unebenheiten direkt mit aus. Daher lassen sich schnell und komfortabel perfekte Ergebnisse erzielen und gegenüber einer herkömmlichen Abdichtung bis zu 50 % Zeit sparen.

DESOI GmbH Gewerbestraße 16 D-36148 Kalbach/Rhön

(Foto: Ardex)

Ardex hat gemäß Unternehmensangaben mit ARDEX S8 FLOW die erste selbstverlaufende einkomponentige Abdichtung weltweit entwickelt. Verarbeiter können sie bequem im Stehen auftragen – durch die guten Verlaufs- und Glätteigenschaften geht das schnell und einfach. Zudem kann die neue Abdichtung bis zu einer Schichtstärke von 5 mm eingesetzt werden und dabei leichte Unebenheiten direkt mit ausgleichen. Mit der neuen, einkomponentigen Abdichtung erzielen Verarbeiter nicht nur perfekte Ergebnisse, sondern sie sparen im Vergleich zu herkömmlichen Abdichtungen auch bis zu 50 % der Verarbeitungszeit.

Bequem im Stehen aufzutragen: ARDEX S8 FLOW, gemäß Unternehmensangaben die erste selbstverlaufende einkomponentige Abdichtung weltweit.

Zusätzlich hat Ardex die erfolgreiche Dichtschlämme ARDEX S7 optimiert. Man hat die Standfestigkeit verbessert und die Konsistenz noch geschmeidiger gemacht. Hinzu kommt die Faserarmierung. ARDEX S7 PLUS ist jetzt bis 5 bar druckwasserdicht. Die Abdichtung kann sowohl für Wand- als auch für Bodenflächen im Innen- und Außenbereich verwendet werden. www.ardex.de

Tel: +49 6655 9636-0 Fax: +49 6655 9636-6666 info@desoi.de | www.desoi.de

Hersteller von Injektionstechnik

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INJEKTIONSTECHNIK – ABDICHTEN UND VERGELEN

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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Weiße Alternative zu schwarzen Bitumenbeschichtungen Ceresit hat mit CP 1 Poldydicht ein Produkt entwickelt, das nicht nur sauberer, schneller und effizienter denn je arbeitet, sondern mit der Farbe Weiß auch eine echte Alternative zu schwarzen Bitumendickbeschichtungen darstellt.

CP 1 Polydicht ist im Vergleich zu herkömmlichen Dickbeschichtungen unkomplizierter und effizienter in der Anwendung. Die Polystyrolfüllung erleichtert neben dem Auftragen auch das Erreichen der Schichtdicken. CP 1 ist universell einsetzbar und findet sowohl auf Mauerwerk, Estrich, Beton als auch auf Putz Anwendung. Im Sanierungsbereich werden alte Bitumenflächen damit einfach und sicher überarbeitet, während in Neubauten die helle Optik sowie die damit einhergehende gestalterische Freiheit zum Tragen kommt. Ein weiterer immenser Vorteil: Frisch angerührtes CP 1 Polydicht lässt sich mit Wasser leicht von Werkzeugen und Kleidung entfernen. Die Arbeitsmaterialien können somit auf mehreren

(Foto: Ceresit)

Die gemäß Herstellerangaben weltweit erste weiße Dickbeschichtung CP 1 Polydicht mit Aktiv-Polymer-Technologie dichtet sämtliche Untergründe dauerhaft ab. Sie bietet die gewohnt guten Verarbeitungseigenschaften einer polymer-modifizierten Bitumendickbeschichtung (PMB), verzichtet dabei jedoch auf Bitumen und Lösemittel. Wenn beide Komponenten mit einander reagieren, verdunstet ein Teil der Feuchtigkeit, während der andere Teil chemisch gebunden wird. Dies führt zu einem geringen Schwund von nur neun Prozent und zu einer Reichweite, die die herkömmlicher PMBs um 20 % übersteigt.

CP 1 Polydicht ist gemäß Unternehmensangaben die weltweit erste weiße Dickbeschichtung mit Aktiv-Polymer-Technologie und dichtet sämtliche Untergründe dauerhaft ab.

Baustellen verwendet werden, was Geld und Zeit einspart. Statt sich mit schwarzen Bitumenflecken herumzuärgern, erhält der Bauherr mit dem strahlenden Weiß einen freundlichen, zeitlosen Farbton, der nach Bedarf nachgestrichen werden kann. www.ceresit-bautechnik.de

save the date

Digitales Planen und Bauen BIM und Industrie 4.0 im Stahlbau 27.03.2017 Mövenpick Hotel Frankfurt Oberursel

Weitere Informationen unter: www.ernst-und-sohn.de/dpb-2017

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Es gibt keine Alternative zur Digitalisierung. Auch nicht für die Bauwirtschaft. Der Stahlbau nimmt eine Vorreiterrolle ein. Diskutieren Sie mit uns Chancen und Herausforderungen des digitalen Planens und Bauens.


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(Foto: quick-mix)

Eine potenzielle Gefährdung von Gewässern durch Metalle bei der Deponierung der Baumaterialien schließt das IBR aus. Außerdem werden die Maßgaben der Trinkwasserverordnung durch die Putzsysteme eingehalten.

Die HYDROCON-Produktlinie von quick-mix eignet sich für Innen- wie Außenbau

Die HYDROCON-Produktlinie kann sowohl für den Innen- als auch für den Außenbau verwendet werden und vereint die Vorteile eines mineralischen Edelputzes mit dem neuartigen HydroControl-Effekt: Feuchtigkeit wird vorübergehend aufgenommen und durch die Dampfdiffusionsfähigkeit des Putzes kontinuierlich wieder abgegeben. Dadurch entzieht HYDROCON Algen und Pilzen auf natürliche Weise das lebensnotwendige Wasser. Darüber hinaus schützt der quick-mix Edelputz vor Kalkausblühungen aus dem Oberputz. Durch unterschiedliche Auftragsdicken und verwendete Werkzeuge zur Endbearbeitung entstehen verschiedene Strukturen, wie etwa abgeriebener Feinputz, Strukturputz oder Landhausputz. www.quick-mix.de

Umweltfreundlich und wohngesund – IBR-Prüfsiegel für HYDROCON-Putze Die quick-mix Gruppe GmbH & Co. KG hat für ihre HYDROCON Putzsysteme das Prüfsiegel des Instituts für Baubiologie Rosenheim (IBR) erhalten. Ausgezeichnet und empfohlen werden ausschließlich Bauprodukte, die nachweislich wohngesund und umweltfreundlich sind. Dabei begutachtet das IBR neben möglichen physiologischen Auswirkungen des verbauten Produktes auf Mensch und Umwelt auch die Herstellung und Verarbeitung. Für die HYDROCON Produktlinie ist es bereits das zweite Gütesiegel, das deren ökologische Nachhaltigkeit dokumentiert: Als Teil des Wärmedämmverbundsystems LOBATHERM wurden die mineralischen Edelputze im vergangenen Jahr mit dem Blauen Engel ausgezeichnet. Getestet wurden die Produkte HYDROCON Scheibenputz HSS, Rillenputz HRS und Feinputz HFS des Herstellers. Das Ergebnis: Die Edelputze sind umweltfreundlich und ermöglichen ein baubiologisch unbedenkliches Wohnen. Das Unternehmen sieht die Auszeichnung als Bestätigung für sein kontinuierliches Engagement, Verbraucher vor gesundheitlichen Schäden zu bewahren und gleichzeitig neue baubiologische Maßstäbe zu setzen. Das Siegel „Geprüft und empfohlen vom IBR“ ist zwei Jahre lang international gültig und wird während der Nutzung vom Güteausschuss des IBR überwacht. IBR-geprüfte Produkte müssen insgesamt sechs Testkategorien erfolgreich durchlaufen. Sie werden dabei u. a. auf Radioaktivität, Biozide, Lösemittel, Schwermetalle und Feinstaub untersucht. Die quick-mix Putzsysteme haben alle Prüfkriterien erfüllt und die geforderten Richtwerte zum Teil deutlich unterschritten. Verbraucher dürften nicht zuletzt die Messergebnisse bei Emissionen von flüchtigen organischen Verbindungen interessieren. Sie zeigen, dass HYDROCON-Putze hiervon frei und damit gesundheitlich unbedenklich sind.

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Umweltschonende Systemlösungen Die IBR-Messwerte belegen, dass die Edelputze umweltschonend sind, das gilt auch für Abfall, Reste und Bauschutt hieraus.

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Bodensysteme für Parkhäuser und Tiefgaragen Arturo, eine Marke der Uzin Utz AG und Spezialist für Kunstharzböden, hat in einer Broschüre funktionale und gestalterische Lösungen zu OS8-Bodensystemen für Parkhäuser und Tiefgaragen zusammengestellt. Architekten, Planer und Beschichter erhalten technische Daten zu den nach DIN EN 1504-2 geprüften Bodensystemen und Beispiele für Systemaufbauten. Die Broschüre und weitere Informationen zu Bodensystemen für unterschiedliche industrielle Anforderungen gibt es bei Arturo kostenlos als PDF zum Download unter www.arturoflooring.de.

Arturo-Bodensysteme für Parkhäuser und Tiefgaragen sind hochbelastbar, abriebfest und rutschhemmend. Eine große Auswahl an Farben gibt Orientierung und Sicherheit.

Treibstoffe, Streusalze, Temperaturschwankungen und Feuchtigkeit – die Oberfläche eines Parkhausbodens ist extremen mechanischen und chemischen Belastungen ausgesetzt. Mit abriebfesten Systemen lassen sich Bodenbeläge in Parkhäusern und Tiefgaragen dauerhaft schützen und die Funktionstüchtigkeit, Attraktivität und Wirtschaftlichkeit eines Parkhauses langfristig sicherstellen. Die Arturo-Broschüre gibt einen Überblick zum passenden Bodensystem für Neubau und Sanierung in Parkhäusern und Tiefgaragen, zu den nötigen Eigenschaften, relevanten Normen und Einsatzbereichen. Zudem stehen Zeichnungen zu Bodenaufbauten und zu Detaillösungen wie Sockelanschlüssen zur Verfügung.

Farben geben Orientierung und ein ansprechendes Erscheinungsbild Arturo-Bodensysteme gibt es in einer großen Auswahl an Farben und Optiken, die untereinander kombiniert werden können und zusammen mit individuell konzipierten Designs einen breiten Gestaltungsspielraum bieten. Für Böden in Tiefgaragen ist die große Auswahl an Farbtönen wichtig, um mit Farbakzenten oder Texthinweisen Orientierung zu geben und damit Park-

Die Broschüre zeigt Beispiele eines Bodenaufbaus im System nach DAfStb 2001, Detaillösungen für den Sockelanschluss sowie technische Daten.

Bild 3 Die rutschhemmenden Arturo-OS8Systeme eignen sich für Neubau, Sanierung und die schnelle Instandsetzung von erdberührten Bereichen, Zwischendecks, Rampen, Spindeln und Gehwegen.

(Fotos/Abb.: Uzin Utz)

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flächen ansprechend, übersichtlich und nutzerfreundlich zu gestalten. Die Broschüre zu den Bodensystemen Arturo OS8 für Parkhäuser und Tiefgaragen kann kostenlos per E-Mail unter info@arturoflooring.de oder unter der Telefonnummer 01805 229638 angefordert werden. Es gibt sie auch direkt bei Arturo als PDF zum Download unter www.arturoflooring.de. Über das Kontaktformular können zusätzliche Informationen, Beratungstermine oder Produktdatenblätter angefordert werden. Weitere Beispiele zu Bodenlösungen für alle Einsatzbereiche in der Industrie – von hochbelastbaren, chemikalienbeständigen, ableitfähigen Bodensystemen über wirtschaftliche DünnschichtBodensysteme bis hin zu repräsentativen Designböden gibt es auf einer 28-seitigen Industrie-Broschüre zum Blättern unter http://bit.ly/Arturo_Industrieboden_Broschuere.

Umweltfreundliche Fertigung und Produkte Alle Arturo-Produkte werden nach den ISO-Normen 9001 und 14001 hergestellt. Die PU-Produkte entsprechen den VOCsowie den AgBB-Richtlinien, sie sind lösemittelfrei und werden regelmäßig von namhaften Instituten geprüft, beispielsweise auf Rutschsicherheit, Chemikalienbeständigkeit und Lebensmittelunbedenklichkeit. Gefertigt werden die Bodenbeschichtungen CO2-neutral und ressourcenschonend in der „grünen Fabrik“ von Unipro bv in Haaksbergen. Diese wurde vom niederländischen Institut GPR Gebouw geprüft und bei einer Nachhaltigkeitsbewertung mit 8,66 Punkten von 10 möglichen Punkten ausgezeichnet. www.arturoflooring.de

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ABBRUCH

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23. Fachtagung Abbruch vom 10. – 11. März 2017 in Berlin

Der Dialogabend im Anschluss an die Fachtagung wird erstmalig in der „Station Berlin“, einem beliebten, denkmalgeschützten Veranstaltungsort für viele Wirtschafts- und Industrie-Events, stattfinden. In diesem Jahr waren über 800 Teilnehmer und exakt 100 Aussteller zu Europas größtem Branchenereignis für Abbruch und Rückbau gekommen. Für 2017 konnten rund 22 hochkarätige Fachreferenten gewonnen werden, die Vorträge über aktuelle und interessante Themen rund um den Abbruch halten werden. Praxisorientierte Informationen über wichtige rechtliche Neuerungen und interessante Baustellenberichte runden das Fachprogramm ab.

(Foto: Deutscher Abbruchverband)

Der jährlich erfreulich wachsende Zuspruch zu Europas größter Fachtagung macht für 2017 einen Wechsel des Tagungshotels und auch der Location für den Dialogabend erforderlich. Der Deutsche Abbruchverband e.V. (DA) veranstaltet daher die 23. Fachtagung Abbruch im Hotel MARITIM, Stauffenbergstraße und freut sich bereits darauf, die Teilnehmer und Austeller in den größeren Räumlichkeiten begrüßen zu können. Impression von der 22. Fachtagung Abbruch im vergangenen Jahr

Fachtagung unter www.fachtagung–abbruch.de. Dort finden sich sämtliche Informationen und Details zur Veranstaltung und dort kann man auch die ausschließliche Online-Anmeldung zur Teilnahme an der 23. Fachtagung Abbruch vornehmen.

www.deutscher-abbruchverband.de

So wird in diesem Jahr u. a. über das „Abwracken der Concordia im Hafen Genuas“ informiert, genauso wie über „Die neue Gewerbeabfallverordnung - Was Abbruchunternehmer und Recycler jetzt wissen müssen“ aufgeklärt. Weitere interessante Vorträge wie „Rückbau und Recycling von Wärmedämm-Verbundsystemen“ oder „Die Komplexität der Abfälle bei Schadstoffsanierung“ tragen zum bewährten Themenmix ebenso bei wie diverse Baustellenberichte, wie z. B. Deutschlands größter Brückenabbruch, Praxisbeispiele des Fachausschusses Sprengtechnik, usw. Da die Anzahl der internationalen Besucher auch stetig wächst, wird der Veranstalter 2017 wieder Simultanübersetzungen ins Englische, Französische und erstmals auch ins Italienische anbieten. Tagungsbegleitend findet eine Fachausstellung statt, für die bis Mitte November erfreulicherweise bereits über die Hälfte der zur Verfügung stehenden Ausstellungsfläche an namhafte fachbezogene Aussteller vermietet war. Weitere interessierte Aussteller können sich anmelden, solange es noch verfügbare Ausstellungsfläche gibt. Der sich an die Fachtagung direkt anschließende Dialogabend bietet traditionell reichlich Gelegenheit, um bestehende Kontakte zu festigen und neue zu knüpfen. Das neue und industrielle Ambiente der „Station Berlin“ sichert vor allem genügend Platz für alle Teilnehmer. Am zweiten Veranstaltungstag haben die Teilnehmer die Möglichkeit an einer Stadtrundfahrt durch Berlin teilzunehmen. Das Programm ist im Dezember letzten Jahres verschickt worden und steht sowohl auf der DA-Webseite zum Download bereit als auch auf der eigenen Veranstaltungswebseite der

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ABBRUCH

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Mit Höchstgeschwindigkeit – Bau- und Rückbaumaßnahmen für die Bahn

Die beiden Arge-Partner Wittfeld und Eiffage Rail sind Tochterunternehmen des Infrastruktur-Konzerns Eiffage, den bei Zeppelin Rental der Key Account Manager Thomas Gräb betreut. In der Vergangenheit wurden zahlreiche Bauvorhaben gemeinsam umgesetzt. Auch beim Ausbau der Bahnstrecke von BerlinKöpenick bis Erkner vertraut die Arbeitsgemeinschaft in Sachen Maschinen- und Gerätemiete auf Zeppelin Rental. Zuständig ist die Mietstation Schenkendorf um Leiter Ralph Fiedler.

(Fotos: Zeppelin Rental)

Seit dem Frühjahr wird in Friedrichshagen kräftig gebaut. Gleich mehrere Bauherren lassen Gleise, Kanäle und Fahrbahnen im Berliner Ortsteil sanieren. Den Löwenanteil machen Arbeiten im Zuge des Fernbahn-Ausbaus von Berlin bis Frankfurt/Oder aus. Sie werden auf einem Teilabschnitt von der Arge Köpenick Erkner im Auftrag der Deutschen Bahn durchgeführt. Die Arbeitsgemeinschaft setzt neben eigenen Maschinen und Geräten auch Equipment aus dem Mietpark von Zeppelin Rental ein.

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Ein CAT 305E2 mit Hydraulikhammer bei Abbrucharbeiten unter den Hilfsbrücken

unterstützen dank verschiedener Anbaugeräte bei unterschiedlichen Arbeiten, so z. B. beim Abbruch des alten Brückenbauwerks über dem Mühlenfließ.

Bauen im Bestand Im Rahmen der Maßnahme führt die Arge Köpenick Erkner unter anderem Bauarbeiten im Bestand am Bahnhofsgebäude Friedrichshagen durch. So wird ein neuer Südzugang vom Fürstenwalder Damm hergestellt. Für dessen Errichtung war der Einbau von Hilfsbrücken für die beiden Fernbahn- sowie ein S-Bahn-Gleis erforderlich, um den darunterliegenden Bahndamm durchbrechen zu können. Weitere Hilfsbrücken errichtete die Arge Köpenick Erkner auch über dem Neuenhagener Mühlenfließ. Die bei Zeppelin Rental gemieteten Baumaschinen

Umölung auf Bio-Öl Da sich im gesamten Baugebiet insgesamt vier Trinkwasserschutzgebiete und ein Wasserwerk befinden, nahm Zeppelin Rental im Auftrag des Kunden eine Umölung der eingesetzten Kettenbagger CAT 324 ELN und CAT 314 DLCR sowie eines Minibaggers CAT 308 DCR auf Bio-Öl vor. Neben Baumaschinen stellt die Mietstation Schenkendorf für das Bauvorhaben auch Verdichtungstechnik, Kompressoren, Hochdruckreiniger, Betonverarbeitungs- und andere Baugeräte sowie Höhenzugangstechnik zur Verfügung. Die Baumaßnahmen in Friedrichshagen laufen unter „rollendem Rad“ ab. Zur Entlastung der Pendler im Berufsverkehr gibt es einige Gleis-Sperrpausen an Wochenenden. In dieser Zeit ist die Arge Köpenick Erkner im 24-Stunden-Betrieb im Einsatz. Die nächtlichen Arbeiten ermöglichen auch über zehn Flutlichtanlagen – ein Großteil davon mit moderner Halogen-Metalldampftechnologie ausgestattet – und sieben LED-Leuchtballone, die Zeppelin Rental zur Verfügung stellt. Dazu kommen zahlreiche Stromaggregate bis 100 kVA aus dem Mietpark, die großteils die Abgasstufe IIIb erfüllen und deshalb zum ecoRentProgramm des Vermieters gehören. Die Bauarbeiten in Friedrichshagen sollen 2017 abgeschlossen werden.

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Strom und Licht aus dem Mietpark von Zeppelin Rental

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www.zeppelin-rental.de


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Erschütterungsarmes Fräsen einer Baugrube in Luxemburg

(Fotos: Erkat)

In der Rue Aldringen entsteht derzeit unter engsten räumlichen Verhältnissen ein neues Apartmenthaus direkt zwischen bereits bestehenden und direkt angrenzenden Häusern. Hierzu wurde zunächst das alte Gebäude abgebrochen und derzeit wird die Baugrube für das neue Haus erstellt. Um den neuen Wohnungseigentümern auch genügend Parkplätze zu bieten, wird das Untergeschoss als Tiefgarage ausgebaut.

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Das ERC2000-Schneidrad fräst sich mit einer Vorschubgeschwindigkeit von ca. 1 m/min durch das Gestein.

ca. 500 mm tief eingebracht und anschließend kann der innere Felsblock selektiv leicht mit einem Felsbrecher heraus gebrochen. Zudem werden mit der ERC2000 Schlitzfräse auch die Kanäle und Schächte für die Drainage und Versorgungsleitungen erstellt.

Da die Baugrubenwände der in der luxemburgischen Rue Aldringen entstehenden Tiefgarage in direkter vertikaler Verlängerung der daneben befindlichen Gebäude sind, dürfen diese nicht durch die Ausbrucharbeiten des Felsgesteins beschädigt werden.

Um dort den bis zu 40 Fahrzeuge einen Stellplatz zu ermöglichen, muss das Untergeschoss um ca. 10 m vertieft werden, und die auf einer Länge und Breite von ca. 30 w 30 m. Dabei verlaufen die Baugrubenwände in direkter vertikaler Verlängerung der daneben stehen Gebäude. Ein schwierige Aufgabe, denn diese bewohnten Gebäude dürfen nicht durch die Ausbrucharbeiten des Felsgesteins beschädigt werden. Dies ist eine echte Spezialaufgabe für die Firma Entrapaulus Construction SA aus Luxemburg, welche schon seit vielen Jahren auf die leistungsfähigen und verlässlichen Baggeranbaufräsen von Erkat vertraut. Bei dem gewählten Ausbruchverfahren setzt man auf die Kombination eines Schneidrads und eines Hydraulikhammers. Zu Reduzierung der Übertragung von Vibrationen wird der innere abzubauende Felskörper seitlich von dem Fundamentfels der Nachbargebäude getrennt. Hierzu wird zunächst direkt an der Baugrubenwand ein paralleler Schlitz

Der modulare Aufbau der Erkat Fräse ermöglicht es, dass die ERC2000 nach Einsatzende wieder auf eine normale Querschneidkopffräse umgebaut und für konventionelle Fräsarbeiten im Kanalbau oder Betonabbruch etc. eingesetzt werden kann. Christoph Goebel www.erkat.de

AKTUELLE STELLENANGEBOTE FÜR BAUINGENIEURE www.ernst-und-sohn.de/stellenmarkt

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Der harte und abrasive luxemburger Sandstein stellte jedoch besondere Anforderungen an die eingesetzten Maschinen. Gemeinsam mit dem luxemburger Erkat-Händler Sermatec sàrl wurde eine Kombination einer Erkat Rotatorfräse ERC2000 mit einem seitlichen Schneidrad zum Schlitzfräsen vorgeschlagen. Dank des integrierten Rotators auf der Fräse ist die optimale Positionierung des Schneidrads parallel direkt bis zur Baugrubenwand möglich; und dies unabhängig von der Stellung des Baggers. Eine optimale Lösung für den Kunden, welcher die Erkat Fräse nun seit Ende Januar 2016 erfolgreich im Einsatz hat. Hierbei fräst sich das ERC2000-Schneidrad mit einer Vorschubgeschwindigkeit von ca. 1 m/min durch das Gestein. Dank der erfahrenen Baustellenmannschaft und der richtigen Frästechnik werden wöchentlich rund 1,5 bis 2 m Baugrube abgeteuft und somit ist auch der der enge Zeitplan für die termingerechte Fertigstellung sicher gestellt.


AKTUELL

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Hotel Redstone in Huntsville, Alabama, USA Das Hotel Redstone in Huntsville ist das erste Hotel in Nordamerika, das in Brettsperrholzbauweise errichtet wurde. Die Eröffnung fand im Jahr 2015 statt. Das vierstöckige Hotel mit 92 Zimmern deckt den Übernachtungsbedarf am Stützpunkt Redstone Arsenal. Für die Wände, Böden/Decken sowie die Treppenhäuser und Aufzugsschächte wurden 1.782 m3 Brettsperrholz sowie 366 m3 Brettschichtholz verbaut. Die statische Berechnung erstellten Nordic Structures und Schaefer Structural Engineering in RFEM.

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3D-Modell (oben) und Schnittgrößendarstellung (unten) der Holztragkonstruktion in RFEM (Screenshot: Dlubal)

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Hotel während der Bauphase

Das Gebäude hat die Abmessungen ca. L w B w H " 89 m w 26 m w 18 m. Die Struktur wurde ursprünglich in der 3D-CADSoftware cadwork modelliert.

(Abb./Foto: 1 Dlubal; 2 Nordic Structures)

Die einzelnen Ebenen wurden anschließend als DXF-Hintergrund-Folien in RFEM importiert. Diese Folien bildeten die Grundlage der Modellierung der Stäbe und Flächen. Die Definition der Nordic-Brettsperrholzelemente erfolgte im Zusatzmodul RF-LAMINATE. Die Berechnung der Schnittgrößen des gesamten Modells (mit Berücksichtigung der in RF-LAMINATE berechneten Plattensteifigkeiten) erfolgte dann in RFEM. Die Bauteilbemessung wurde separat durchgeführt. www.dlubal.de

100 Jahre kompakt – Reprints technischer Regelwerke von 1904 bis 2004 Hrsg.: Frank Fingerloos Historische technische Regelwerke für den Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonbau Bemessung und Ausführung 2009. 1316 Seiten € 49,90* ISBN 978-3-433-02925-1 Auch als erhältlich

Das Buch enthält die Reprints, die für die Bemessung und Ausführung der Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonbauwerke im Hochbau gültig waren, sowie eine chronologische Übersicht und ein umfangreiches Stichwortverzeichnis. Zusammengestellt aus dem umfangreichen Fundus der in den Beton-Kalendern abgedruckten Bestimmungen, ergänzt um die Standards der ehemaligen DDR. Der Band ermöglicht darüber hinaus auch einen interessanten Einblick in die Normengeschichte und damit in die Entwicklung der Betonbauweise in den vergangenen 100 Jahren.

Online Bestellung: www.ernst-und-sohn.de

Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG

Kundenservice: Wiley-VCH Boschstraße 12 D-69469 Weinheim

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Dyckerhoff WEISS im New Yorker Liberty Park In Sichtweite des New Yorker 9/11-Memorials wurde der Liberty Park mit 19 formschönen Planters gestaltet – hergestellt auf Basis von Dyckerhoff WEISS mit der DUCON Technologie. „Planters“ sind unterschiedlich geformte Grüninseln, die mit nur 6 cm dünnem Hochleistungsbeton filigran eingefasst wurden. Hergestellt wurde der Architekturbeton auf Basis von Dyckerhoff WEISS mit der DUCON-Technologie. Dieses Verfahren zur Produktion besonders tragfähiger, dünnwandiger und widerstandsfähiger Bauteile wurde von der Firma DUCON aus Mörfelden-Walldorf entwickelt.

(Fotos: DUCON)

Der Liberty Park wurde fast 15 Jahre nach den Anschlägen auf das New Yorker World Trade Center am südlichen Rand des Ground Zero eröffnet. Gedacht ist das nach der angrenzenden

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Der Liberty Park befindet sich am südlichen Rand des Ground Zero.

Der Architekturbeton für den Liberty Park wurde auf Basis von Dyckerhoff WEISS mit der DUCON-Technologie hergestellt

Liberty Street benannte rund 4.000 m2 umfassende Areal als kleine Ruheinsel für die Bewohner von New York City. Der Park befindet sich 10 m über dem Niveau der umliegenden Straßen auf dem Dach eines eingeschossigen Hochsicherheitsgebäudes, das den gesamten Ground Zero mit einer Tiefgarage logistisch erschließt und dessen südlichen Abschluss bildet. Die auch als „Sharply Angled Concrete Walls“ bezeichneten dünnwandigen Planterelemente sind nur am Boden verschraubt und haben somit den Charakter von Freischwingern. Die meisten der Grüninseln wurden mit Sitzflächen aus recycletem Teakholz ausgestattet und dienen gleichzeitig als Bänke. Für die Herstellung der Elemente hat die Firma DUCON einen Beton auf Basis von Dyckerhoff WEISS mit einer räumlichen Mikroarmierung versehen. Der so produzierte Hochleistungsbeton erfüllte die hohen Anforderungen der Bauherren an die Anprall- und Erdbebensicherheit und wurde als leichteste und dünnste Betonlösung für die Herstellung der Planters ausgewählt. Auch Wandplatten und Treppen des Parks sind in weißem Architekturbeton ausgeführt. Entworfen wurde der Liberty Park vom Landscape and Urban Design Studio von AECOM in New York. Er bietet Platz für rund 750 Besucher. An der östlichen Kopf-seite des Parks entsteht derzeit der von Santiago Calatrava entworfene St. Nicholas National Shrine, der die durch die Terroranschläge zerstörte St. Nicholas Greek Orthodox Church ersetzen soll. Aus Sicht von Dyckerhoff erwähnenswert: Vor rund 130 Jahren wurde schon einmal ein bedeutendes New Yorker Bauwerk mit Dyckerhoff Zement errichtet. Das Wiesbadener Unternehmen lieferte damals 8.000 Fässer grauen Portlandzement für das Fundament der Freiheitsstatue.

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Die Sitzelemente sind nur am Boden verschraubt und haben den Charakter von Freischwingern.

www.dyckerhoff.com

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Anbieterverzeichnis

Produkte & Dienstleistungen Baudynamik

Bauelemente

Q Schwingungsisolierung Q Spannausrüstungen, Spannverankerungen und Zubehör

BSW GmbH Am Hilgenacker 24 D-57319 Bad Berleburg Tel. (0 27 51) 803-224 Fax (0 27 51) 803-159 E-Mail: info@berleburger.de Internet: www.bsw-schwingungstechnik.de PUR-Schaum und hochelastischer Polyurethankautschuk zur Schwingungsisolierung

Paul Maschinenfabrik GmbH & Co. KG Max-Paul-Straße 1 88525 Dürmentingen/Germany Phone: +49 (0) 73 71/5 00-0 Fax: +49 (0) 73 71/5 00-1 11 Mail: stressing@paul.eu Web: www.paul.eu

Q Software für den Verbundbau

Q Brandschutzbeschichtungen

Rudolf Hensel GmbH Lack- und Farbenfabrik Brandschutz-Beschichtungen für Stahl, Holz, Beton, Kabel, Fugen und Abschottungen Tel. +49 (0)40 / 72 10 62-10 www.rudolf-hensel.de

Kretz Software GmbH Europaallee 14 67657 Kaiserslautern Tel. 0631 550999-11 Fax 0631 550999-20 info@kretz.de www.kretz.de

Estrichdämmung

EDV/Software

Befestigungstechnik Q Ankerschienen

GERB Schwingungsisolierungen GmbH & Co. KG Berlin/Essen Elastische Gebäudelagerung, Schwingböden, Raum-in-RaumLösungen, Schwingungstilger Tel. Berlin (030) 4191-0 Tel. Essen (0201) 266 04-0 E-Mail: info@gerb.com www.gerb.com

Brandschutz

mb AEC Software GmbH Europaallee 14 67657 Kaiserslautern Tel. 0631 550999-11 Fax 0631 550999-20 info@mbaec.de www.mbaec.de

CAD-SCHULUNG-BERLIN HALFEN Vertriebsgesellschaft mbH Liebigstraße 14, 40764 Langenfeld Tel.+49 (0) 2173/970-201 Fax +49 (0) 2173/970-225 E-Mail: info@halfen.de Internet: www.halfen.de

Schulung für ViCADo Weydingerstr. 14–16 D-10178 Berlin www.cad-schulung-berlin.de Tel: 0172-313-55-22

BSW GmbH Am Hilgenacker 24 D-57319 Bad Berleburg Tel. (0 27 51) 803-224 Fax (0 27 51) 803-159 E-Mail: info@berleburger.de Internet: www.bsw-schwingungstechnik.de Trittschalldämmung für hoch belastbare Estriche mit bauaufsichtlicher Zulassung.

Q Grundbau

BETON: Verankerungstechnik FASSADE: Befestigungssysteme MONTAGETECHNIK: Produkte und Systeme

Getzner Werkstoffe GmbH Herrenau 5 6706 Bürs Österreich T +43-5552-201-0 F +43-5552-201-1899 E-Mail: info.buers@getzner.com Internet: www.getzner.com Sylomer® und Sylodyn®: PUR-Werkstoffe zur Schalldämmung

Q Kopfbolzendübel

KÖCO Köster + Co. GmbH Postfach 1364 D-58242 Ennepetal Tel. (0 23 33) 83 06-0 Fax (0 23 33) 83 06-78 E-Mail: info@koeco.net www.koeco.net

DC-Software Doster & Christmann GmbH Rubensstraße 13 D-81245 München E-Mail: service@dc-software.de Internet: www.dc-software.de

KRAIBURG Relastec GmbH & Co. KG Fuchsberger Str. 4 D-29410 Salzwedel Tel.: (08683) 701142 Fax: (08683) 7014142 E-mail: damtec@kraiburg-relastec.com Internet: www.kraiburg-relastec.com Schalldämmung aus Recycling-Gummigranulat

Mit Ihrer Eintragung im Anbieterverzeichnis erreichen Sie planende und ausführende Bauingenieure. Kontakt: Tel. (030) 47031-254, Fax (030) 47031-230 A20

Bautechnik 94 (2017), Heft 1


Fachliteratur

Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG Rotherstraße 21 D-10245 Berlin Tel. +49 (0)30 47031 200 Fax +49 (0)30 47031 270 E-Mail: info@ernst-und-sohn.de Internet: www.ernst-und-sohn.de

Geotechnik/ Spezialtiefbau

Q H  ersteller von Injektionstechnik

DESOI GmbH Gewerbestraße 16 D-36148 Kalbach/Rhön Tel.: +49 6655 9636-0 Fax: +49 6655 9636-6666 info@desoi.de www.desoi.de

Ingenieurholzbau

W. u. J. Derix GmbH & Co. Dam 63 · 41372 Niederkrüchten Tel. +49 (21 63) 89 88-0 Fax +49 (21 63) 89 88-87 info@derix.de · www.derix.de

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A21


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Dirk Schwede*, Elke Störl

Methode zur Analyse der Rezyklierbarkeit von Baukonstruktionen Diese Veröffentlichung stellt eine Methode zur Analyse der Rezyklierbarkeit von Baukonstruktionen vor. Sie zielt darauf ab, die Kreislauffähigkeit von Bauwerken am Anfang zu entwickeln und für das Ende des Lebenszyklus’ zu sichern. Bauteilaufbauten werden mit Recyclinggraphen beschrieben, deren Komponenten zum einen die Materialelemente und zum anderen deren Verbindungen (die Fügungen) repräsentieren. Materialien werden hinsichtlich der Rezyklierbarkeit, der Möglichkeit der Verbrennung und der Ablagerung eingeordnet. Die Fügungen werden nach ihrer Lösbarkeit sowie der Verwertungsverträglichkeit der Materialpaarungen bewertet. Die Konstruktionen werden in Fügematrizen überführt und die Bewertungsaspekte individuell und integriert ausgewertet. Sie werden hinsichtlich ihrer Rezyklierbarkeit (Modularität und Verwertungskompatibilität) eingeordnet. Zur möglichen Erweiterung der Methode werden weitere Bewertungsaspekte diskutiert. Die Methode wurde in einem Modellierungswerkzeug implementiert und wird hier anhand von vier praxisrelevanten Außenwandaufbauten demonstriert und beschrieben.

Method for the analysis of the recyclability of building structures This publication introduces a method to analyse the ability of structures to be recycled. It has the objective to develop the recyclability of structures at the beginning and to secure this ability till the end of the life cycle. Structural compositions are described by recycling graphs. The components represent on the one hand material elements and on the other hand the connections between them. Materials are classified in terms of their recyclability, their ability to be incinerated and the harmfulness of their deposition. The connections are evaluated regarding their ability to be disassembled and the compatibility of the materials connected. The structures are translated into connection matrixes and the aspects of the evaluation are assessed individually and in combination. They are classified regarding their ability to be recycled (modularity and compatibility of materials). Further evaluation aspects are discussed for the potential extension of the method. The method has been implemented in a prototype of a modelling environment and is demonstrated and described for the analysis of four wall structures relevant to praxis.

Keywords Konstruktion; Rezyklierbarkeit; Recyclinggraph; Fügematrix; Bewertungsmethode

Keywords structure; recyclability; recycling graph; connection matrix; evaluation method

1

qualitativ einbezogen. Im Produktdesign hingegen sind heute Methoden zur Entwicklung von rezyklierbaren Produkten etabliert [1, 2], auch da durch höhere Stückzahlen und die Produktionsbedingungen die Entwicklung der Rezyklierbarkeit eher möglich ist. M hat die Fertigungs- und die Fügeverfahren vom Produktdesign auf die Baukonstruktion übertragen [3]. Durch die zunehmende Vorfertigung und die vermehrte Anwendung von digitalen Planungsmethoden wird heute auch im Bauwesen die Entwicklung der Rezyklierbarkeit zunehmend relevant und ermöglicht.

Einführung

Die Strategien zum recyclinggerechten Entwerfen und Konstruieren sind seit langem bekannt. Auch ist die Notwendigkeit der Wiederverwendung von Ressourcen zunehmend im Bewusstsein der Bauschaffenden verankert. Die Ressourceneffizienz von Bauwerken wird in der Zukunft, ähnlich wie das energieeffiziente Bauen in der Vergangenheit, als notwendige Qualität von Gebäudeentwürfen etabliert. Es fehlt jedoch heute noch eine praxistaugliche Methode, die Ingenieure und Architekten befähigt, diese Ansprüche in baubare Entwürfe zu übertragen. Zwar existieren bereits Methoden zur Bewertung der Rezyklierbarkeit von Baukonstruktionen, jedoch beschränken sich diese oft auf die Zusammenfassung der Einzelbewertungen der verbauten Materialien. Die Fügetechniken und Fügeprinzipien werden darin, wenn überhaupt, nur *) Corresponding author: dirk.schwede@ilek.uni-stuttgart.de Submitted for review: 21 March 2016 Revised: 28 May 2016 Accepted for publication: 06 July 2016

Im Bauwesen sind heute Datenbanken für die ökologische Bewertung von Materialien im Lebenszyklus vorhanden [4, 5]. Oft sind darin nur Daten für die Herstellungsphase, in einigen Fällen aber auch zu alternativen Verwertungswegen am Ende des Lebenszyklus (Recycling/kein Recycling) verfügbar. Obwohl die Auswahl das Ergebnis maßgeblich bestimmt, fehlt heute eine Richtlinie, die besagt, welcher spätere Verwertungsweg in der Lebenszyklusbetrachtung angenommen werden darf. Da dieser von den baukonstruktiven Qualitäten abhängt (Materialwahl und Fügetechnik), muss eine Analyse der

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 94 (2017), Heft 1

1

AUFSATZ ARTICLE

DOI: 10.1002 / bate.201600025


D. Schwede, E. Störl: Methode zur Analyse der Rezyklierbarkeit von Baukonstruktionen

Bild 1

Bauteilaufbauten, Recyclinggraphen und Fügematrizen für praxisrelevante Außenwandkonstruktionen Wall structures, recycling graphs and connection matrixes for outside wall structures relevant to praxis

Konstruktion der Entscheidung zugrunde gelegt werden. Die hier vorgestellte Methode dient auch dazu, Baukonstruktionen am Anfang des Lebenszyklus’ hinsichtlich der Rezyklierbarkeit zu bewerten und zu entwickeln und die Rezyklierbarkeit am Ende des Lebenszyklus’ zu sichern.

2

Methode

2.1

Beschreibungssystematik

Bauteilaufbauten werden in Recyclinggraphen (Bild 1, oben rechts) und davon abgeleiteten Datensätzen erfasst. Die Recyclinggraphen enthalten zwei Arten von Elementen. Eine repräsentiert die Materialien, hier dargestellt als Rechteck, und die andere die Verbindungen zwischen den Materialien (die Fügungen), dargestellt als Ellipsen. Materialien zur Fügung, wie zum Beispiel Mörtelschichten oder Schrauben, sind als Materialelemente modelliert, während ihre Fügeprinzipien immateriell sind und als Fügelemente abgebildet werden. Die Materialelemente sind mit Farben zur Kennzeichnung der Materialgruppen (z. B. mineralische Baustoffe, Kunststoffe) hinterlegt, sie können aber auch zur Kennzeichnung anderer Eigenschaften (z. B. Bewertung der Rezyklierbarkeit) eingesetzt werden. Parallel zum Recyclinggraphen wird die Konstruktion in einer Fügematrix dargestellt (Bild 1, unten rechts), die die Fügebeziehungen zwischen den Materialelementen wiedergibt. Die Fügematrix kann genutzt werden, um die 2

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Konstruktion hinsichtlich der Demontierbarkeit, der Modularität der Konstruktion und der Verträglichkeit der Materialien zu bewerten. Auch hier repräsentiert die Farbe der Elemente Eigenschaften der Fügung. Werden zum Beispiel zerstörungsfrei lösbare Verbindungen hell und zerstörend lösbare Verbindungen dunkel dargestellt, wird die Struktur und Demontierbarkeit der Konstruktion ersichtlich. Die Fügematrix in dem vorliegenden Beispiel, in dem die Verbindung durch das Element und die Lösbarkeit der Verbindung durch dessen Farbe dargestellt ist, ist symmetrisch. Bei Darstellung zum Beispiel von Verwertungsverträglichkeiten wäre eine unsymmetrische Belegung der Matrix möglich, wenn zum Beispiel Material A die Verwertung von Material B beeinträchtigt, B aber nicht durch A beeinträchtigt wird.

2.2

Materialien

Die Materialelemente werden mit den Daten zur Umweltwirkung im Lebenszyklus aus [4, 5] hinterlegt. Da für viele Materialien derzeit nur Daten zur Herstellungsphase (Lebenszykluselemente A1–A3, nach [6]) vorhanden sind und die Module der Entsorgungsphase (Elemente C) sowie die Angaben zu Gutschriften bei Rückgewinnung und Recycling (Elemente D) nur eingeschränkt zur Verfügung stehen, kann die Umweltwirkung des gesamten Aufbaus derzeit oft nur für die Herstellungsphase berechnet werden.


Tab. 1

Bewertung der Rezyklierbarkeit (nach [7]), analog erfolgt die Bewertung der Verbrennbarkeit und die Bewertung der Ablagerung Assessment of the ability to be recycled (after [7]), parallel to assessment of the incineration and assessment of deposition

X Rezyklieren ist keine Option 1 Wiederverwendung: Recycling zu technisch vergleichbaren Sekundärprodukten oder -rohstoffen 2 Recyclingmaterial ist hochwertiger Rohstoff mit hohem Marktwert; Recycling zu technisch vergleichbarem Sekundärprodukt oder -rohstoff nach Aufbereitung/Trennung 3 Recyclingmaterial ist hochwertiger Rohstoff mit niedrigem Marktwert 4 Recycling technisch möglich, aber wegen zu großem Aufwand nicht praktikabel (z. B. großer Reinigungs- oder Transportaufwand), Downcycling zu minderwertigeren Produkten 5 Recycling mit technisch und wirtschaftlich nicht vertretbarem Aufwand verbunden

Zur Bewertung der Rezyklierbarkeit werden nach IBO (Österreichisches Institut für Bauen und Ökologie GmbH [7]) die Kategorien „Bewertung der Rezyklierbarkeit“ (siehe bespielhaft Tab. 1), „Bewertung der Verbrennbarkeit“ und „Bewertung der Ablagerung“ abgebildet. Die Kategorien werden mit Punkten von 1 (gut) bis 5 (schlecht) bewertet. Weitere Bewertungskategorien, wie zum Bespiel „Dauerhaftigkeit des Materials“, die „Möglichkeit der Wiedergewinnung“, die „Wirtschaftlichkeit der Wiederverwertung“ oder auch die Umweltwirkungen oder eine Gefahrenkennzeichnung, wurden für die zukünftige Analyse im Datensatz der Materialelemente angelegt, für die Analyse in dieser Veröffentlichung jedoch nicht genutzt.

2.3

1 2 3 4 5

Tab. 3

1

2

3

4 5

Verbindungen werden in Anlehnung an DIN 8580 [8] und DIN 8593 [9] gegliedert und zur Durchführung der Untersuchung entsprechend Tab. 2 bewertet. Die Zuordnung ist in Tab. 4 dargestellt.

Auswertung und Analyse

Die Analyse der Konstruktion erfolgt durch die Verknüpfung der abgebildeten Bewertungskategorien der Materialien und Fügungen. Im Sinne der Rezyklierbarkeit kann zum Beispiel die geringe Lösbarkeit dadurch ausgeglichen werden, dass die gefügten Komponenten als Monomateri-

Bewertung der Lösbarkeit (eigene Kategorien) in Anlehnung an [9], je niedriger der Wert der Lösbarkeit, desto besser die Lösbarkeit Assessment of the ability of disassembly (own criteria) according to [9], the lower the rating, the better the parts can be disassembled

ohne Schädigung der Fügeteile lösbar im Allgemeinen ohne Schädigung oder Zerstörung der Fügeteile lösbar im Allgemeinen mit, teils jedoch auch ohne Schädigung oder Zerstörung der Fügeteile lösbar im Allgemeinen nur mit Schädigung oder Zerstörung der Fügeteile lösbar nur durch Schädigung oder Zerstörung der Fügeteile lösbar

Bewertung der Verwertungsverträglichkeit (eigene Kategorien) Assessment of the compatibility for processing (own criteria)

Stoff A und Stoff B sind gemeinsam rezyklierbar und beeinträchtigen sich gegenseitig nicht (Luftschicht, Monostoffsystem) Rezyklierbarkeit von Stoff A erfährt keine Beeinträchtigung, da Stoff A von Stoff B mit geringem Aufwand prozesstechnisch getrennt werden kann Rezyklierbarkeit von Stoff A erfährt geringe Beeinträchtigung, da Stoff A von Stoff B nur mit hohem Aufwand prozesstechnisch getrennt werden kann Stoff B führt zur Qualitätsreduzierung des Rezyklats von Stoff A Stoff B führt zum Verlust der Rezyklierbarkeit von Stoff A

Tab. 4

Verbindungen

Die Fügungen der Materialien werden gesondert nach den folgenden Kategorien bewertet „Lösbarkeit“ (Tab. 2) und „Verwertungsverträglichkeit“ (Tab. 3). Dabei werden für die Kategorie „Verwertungsverträglichkeit“ zwei Bewertungen vorgenommen, um zum Beispiel die Verwertungsverträglichkeit von Material A mit Material B und die Verwertungsverträglichkeit von B mit A zu bewerten. Die Kategorien werden mit Punkten von 1 (gut) bis 5 (schlecht) bewertet.

2.4

Tab. 2

4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.4 4.3 4.3.1 4.3.4 4.3.5 4.4 4.4.1 4.5 4.5.3 4.6 4.6.2 4.8 4.8.2

Bewertung der Lösbarkeit von ausgewählten Verbindungsarten in Anlehnung an [8, 9] (SK: Schwerkraft, FS: Formschluss, KS: Kraftschluss, FK: Federkraft, ES: Einschluss, SV: Stoffverbindung, AD: Adhäsion) Assessment of the ability of disassembly of selected manufacturing techniques developed from [8, 9] (SK: gravity, FS: positive connection, KS: traction, FK: spring power, ES: filling, SV: material connection, AD: adhesion)

Zusammensetzen Auflegen, Aufsetzen, Schichten Einlegen, Einsetzen Einhängen An- und Einpressen Schrauben Fügen durch Presspassung Nageln, Verstiften, Einschlagen Fügen durch Urformen Ausgießen Fügen durch Umformen Fügen durch Nietverfahren Fügen durch Schweißen Schmelzverbindungsschweißen Kleben Kleben mit chemisch abbindenden Klebstoffen (Reaktionsklebstoffe) 5.1 Beschichten 5.1.2 Anstreichen, Lackieren 5.1.4 Putzen, Verputzen

Fügeprinzip SK, FS SK SK, FK

Bewertung

KS KS KS

2 3 4

FS

4

FS

4

SV

5

AD

4

AD AD

5 5

1 1 1

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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D. Schwede, E. Störl: Method for the analysis of the recyclability of building structures


D. Schwede, E. Störl: Methode zur Analyse der Rezyklierbarkeit von Baukonstruktionen

Bild 2

Bauteilaufbauten, Recyclinggraphen und Fügematrizen für praxisrelevante Außenwandkonstruktionen Wall structures, recycling graphs and connection matrixes for outside wall structures relevant to praxis

4

Bautechnik 94 (2017), Heft 1


Bild 2

alsysteme oder mit verwertungsverträglichen Materialen ausgeführt werden. In diesen Fällen ist die Lösbarkeit weniger relevant als in Fällen, in denen die Materialien unverträglich sind und daher trennbar verbunden sein müssen, um eine Rezyklierbarkeit sicherzustellen. Sind Materialelemente nicht lösbar, aber verträglich, ergäbe sich noch eine gute Bewertung, aber Einschränkungen durch die Festlegung auf einen zerstörenden Rückbau. Wären Materialelemente zwar nicht verträglich, aber lösbar, ergäbe sich ebenfalls noch eine gute Bewertung, aber die Notwendigkeit eines geregelten Rückbaus (selektiver Rückbau). Bei Elementen, die sowohl unlösbar als auch unverträglich sind, multiplizieren sich die Einzelbewertungen und der sich ergebende hohe Indikator zeigt an, dass das Materialpaar schlecht rezykliert werden kann. Wenn hingegen sowohl eine gute Verwertungsverträglichkeit als auch die Lösbarkeit der Materialelemente gegeben ist, ist die Konstruktion als besonders gut zu bewerten, da alternative Verwertungsverfahren möglich sind und daher die Rezyklierbarkeit am Ende des Lebenszyklus unabhängig von der Rückbaumethode gesichert ist (also ggf. auch ohne detaillierte Kenntnis der Konstruktion Material hochwertig zurückgewonnen werden kann). Diese Zusammenhänge

werden in der Folge durch Multiplikation der Einzelbewertungen abgebildet. Die Bewertung der Verträglichkeit muss jeweils für die Stoffpaarungen vorgenommen werden und auch die Betrachtungsrichtung einbeziehen. So wäre beispielsweise im Falle der Paarung Metall (A) und Holzwerkstoffe (B) die Verwertung von A aufgrund der Verträglichkeit mit B mit 2 (keine Beeinträchtigung) zu bewerten, während die Verträglichkeit vom B mit A mit 4 (mit Qualitätsreduzierung) einzustufen wäre.

3

Modellierung

Es wurden vier Außenwandkonstruktionen mithilfe des eigens programmierten ILEK RecyclingGraphEditors [10] modelliert und analysiert. Dazu wurde jeweils 1 m2 einer Betonwand mit einem Wärmedämmverbundsystem (WDVS), einer Betonwand mit Dämmung und vorgehängter Ziegelfassade, eines zweischaligen Mauerwerks mit Luftschicht und Kerndämmung und einer gedämmten Holzständerwand abgebildet (Bilder 1, 2). Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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D. Schwede, E. Störl: Method for the analysis of the recyclability of building structures


D. Schwede, E. Störl: Methode zur Analyse der Rezyklierbarkeit von Baukonstruktionen

Die Modellierungssoftware erzeugt strukturierte Datensätze mit den Bewertungen der Elemente des Recylinggraphen zur weiteren Analyse in einer Tabellenkalkulation. In Tab. 5 sind die Ergebnisse der Analyse zusammengefasst und in Abschn. 4 wird durch die Diskussion der Ergebnisse die Methode verdeutlicht.

4

Ergebnisse

4.1

Nicht erneuerbarer Primärenergiegehalt (PENR)

Da die Daten zur Betrachtung aller Lebenszyklusphasen nicht zur Verfügung stehen, kann hier nur der Herstellungsaufwand berechnet werden. Dazu werden die Materialelemente mit ihrer Masse und den spezifischen Aufwandswerten bewertet. In Bild 3 oben sind die Ergebnisse für den nicht erneuerbaren Primärenergiegehalt (PENR) für das gesamte Fassadenelement und die einzelnen Bauteilelemente (Schichten bzw. Konstruktionselemente) dargestellt. Die Betonwand mit WDVS hat mit 804 MJ/m2 im Vergleich den geringsten Wert. Dieses Ergebnis stellt die verbreitete Bewertung von WDVS als wenig ökologisch infrage und soll in der Folge durch eine Bewertung der Rezyklierbarkeit der Konstruktion ergänzt werden. Berechnung des Primärenergieaufwands für die Erstellung von vier typischen Außenwandkonstruktionen (PE: Primärenergiegehalt (gesamt), PENR: Primarenergiegehalt (nicht erneuerbar), Lebenszykluselemente A1–A3) Calculation of the primary energy content for the construction of four typical outside wall structures (PE: primary energy content (total), PENR: primary energy content (non-renewable), life-cycle-elements A1–A3)

Die Holzständerwand mit Mineralwolldämmung hat mit 956 MJ/m2 einen um 19 % höheren Wert. Das zweischalige Mauerwerk mit Luftschicht und Mineralwolldämmschicht ist mit 1 418 MJ/m2 ( 76 %) bewertet und die Betonwand mit Mineralwolldämmung und vorgehängter Ziegelfassade weist mit 2 166 MJ/m2 ( 169 %) den höchsten Wert auf.

Bild 3

Zu dem PENR-Wert der Betonwand mit vorgehängter Ziegelfassade leisten die Aluminiumprofile (M3, M8, M10, M21) einen hohen Beitrag. Da sich Aluminiumelemente materiell gut rezyklieren lassen, müssen die Demontagefähigkeit und die Verträglichkeit mit den gefügten Materialien geprüft und ggf. entwickelt werden. Die Analyse mit dem Recyclinggraph und der Fügematrix (Bild 2) ergibt, dass die Materialelemente M3 und M21 lösbar montiert sind. Hingegen sind die Materialelemente M8 und M10 zwar mit den Materialelementen M7 und M9 (Nieten, Stahl) schlecht lösbar verbunden, die Materialpaarungen (Aluminium/Stahl) sind jedoch verträglich und können so gemeinsam der Wiederverwendung zugeführt werden.

entsprechend viel CO2 in den Holzwerkstoffen gespeichert. Wären nun die Holzelemente so eingebaut, dass sie demontiert und wiederverwendet werden könnten, würden die Baustoffe dauerhaft als CO2-Senke dienen. Bei thermischer Verwertung, zum Beispiel aufgrund von Kontamination durch für das stoffliche Recycling unverträgliche Verbindungsmittel (Stahlnägel, Kleber), wären die Holzbauteile nur zeitweise als CO2-Senke wirksam und es könnten folglich keine Gutschriften in der Lebenszyklusbetrachtung geltend gemacht werden. Die vorgestellte Methode kann so durch die Bewertung der Demontagefähigkeit und Rezyklierbarkeit zu einer besseren Aussagefähigkeit der Lebenszyklusanalyse beitragen.

4.3 4.2

Der Primärenergiegehalt (PE) der Konstruktionen ist in Bild 3 unten gegenübergestellt. Der PE-Gehalt der Holzständerwand ist mit 2 522 MJ/m2 ähnlich hoch wie der der Betonwand mit vorgehängter Ziegelfassade, obwohl ihr PENR-Wert um mehr als 1 500 MJ/m2 geringer ist. In dieser Konstruktion ist also ein großer Teil Primärenergie und 6

Bewertung der Materialelemente

Primärenergiegehalt (PE)

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Die Wiederverwertung der Materialelemente wird in Tab. 5 bewertet. Dazu werden zunächst für jeden Fassadenaufbau Durchschnittswerte der Bewertungen der einzelnen Materialelemente für die abgebildeten Verwertungswege (Rezyklierbarkeit, thermische Verwertung und Ablagerung) gebildet. Da nicht alle Verwertungswege für alle Materialien zutreffen (z. B. die Verbrennung von Beton),


Tab. 5

Zusammenstellung der Ergebnisse der Bewertung von vier Außenwandkonstruktionen, quantitative Analyse (Anzahl, Masse), funktional (U-Wert), Primärenergiegehalt (PET, PENRT, Lebenszykluselemente A1–A3), Bewertung der Materialien und Fügungen, integrierte Bewertung Assembly of the results of the assessment of four outside wall structures, quantitative analysis (number, mass), functional (U-Value), primary energy content (PET, PENRT, life-cycle-elements A1–A3), evaluation of material and connections, as well as integrated evaluation

Anzahl der Materialelemente Anzahl der Fügungen Flächengewicht U-Wert

Betonwand mit WDVS

Betonwand mit vorgehängter Ziegelfassade

Zweischaliges Ziegelmauerwerk

Holzständerwand

13 16 470 kg/m2 0,264 W/m2K

21 36 506 kg/m2 0,245 W/m2K

11 16 400 kg/m2 0,214 W/m2K

21 34 91 kg/m2 0,113 W/m2K

888 MJ/m2

2 564 MJ/m2

1 562 MJ/m2

2 522 MJ/m2

804 MJ/m2

2 166 MJ/m2

1 418 MJ/m2

956 MJ/m2

2,15 0,03 2,03 2,03

1,99 0,06 2,06 1,99

2,73 0,01 2,09 2.06

1,38 0,69 3,27 1,37

3,69 2,75

1,64 1,33

2,81 1,75

1,74 1,29

6,98

1,19

5,74

0,38

LCA Materialelemente Gesamtprimärenergiegehalt (A1–A3, PET) nicht erneuerbarer Gesamtprimärenergiegehalt (A1–A3, PENRT) Materialelemente ‰ Aufwand der Rezyklierbarkeit1 ‰ Möglichkeit der Verbrennung1 ‰ Möglichkeit der Ablagerung1 ‰ beste Art der Verwertung2 Fügungen ‰ Bewertung der Lösbarkeit3 ‰ Bewertung der Verträglichkeit3 integrierte Bewertung ‰ Bewertung von Lösbarkeit und Verträglichkeit4 1

massengewichteter Durchschnitt der Bewertung der Materialelemente, Elemente ohne Verwertungsoption werden in der Berechnung des Durchschnitts vernachlässigt 2 massengewichteter Durchschnitt der besten Verwertungswege der Materialelemente, Elemente ohne Verwertungsoption werden in der Berechnung des Durchschnitts vernachlässigt 3 Durchschnitt der Bewertung der Verbindungen 4 massengewichteter Durchschnitt des Produkts aus Lösbarkeit der Verbindungen und der Verträglichkeit der verbundenen Materialien, Bewertung unter Berücksichtigung der Massen der Verbindungspartner

führen die Durchschnittswerte der einzelnen Aspekte zu nicht aussagekräftigen Indikatoren. Aussagekräftiger ist die gemeinsame Betrachtung der drei Verwertungswege, wobei jeweils die beste Art der Verwertung für das jeweilige Material in der Rechnung berücksichtigt wird.

4.4

Bewertung der Fügungen

Aus den Datensätzen der Fügungen werden Durchschnittswerte der Lösbarkeit und der Verträglichkeit als Indikatoren für die Rezyklierbarkeit berechnet. Die Er-

gebnisse in Tab. 5 zeigen, dass die Betonwand mit WDVS sowohl hinsichtlich Lösbarkeit (3,69) als auch Verträglichkeit (2,75) am schlechtesten abschneidet. Am besten ist hiernach die Betonwand mit vorgehängter Ziegelfassade mit 1,64 bzw. 1,33 bewertet. Zur integrierten Betrachtung der Lösbarkeit und der Verträglichkeit werden, wie oben begründet, die Produkte der jeweiligen Bewertungen berechnet. Es ergeben sich hier die besten Bewertungen für die Betonwand mit vorgehängter Ziegelfassade und die Holzständerwand mit 1,19 bzw. 0,38, wenn die Komponenten entsprechend Bautechnik 94 (2017), Heft 1

7

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D. Schwede, E. Störl: Method for the analysis of the recyclability of building structures


D. Schwede, E. Störl: Methode zur Analyse der Rezyklierbarkeit von Baukonstruktionen

Bild 4

Einordnung der Rezyklierbarkeit der Konstruktion und der Materialverbindungen nach Lösbarkeit und Verwertungsverträglichkeit der Materialpaarungen Classification of the recyclability of the structure and the material connections after the ability to be disassembled and the compatibility for processing of the material pairs

ihren Massen gewichtet werden. Im Gegensatz dazu sind die Betonwand mit WDVS und das zweischalige Mauerwerk mit 6,98 und 5,74 gekennzeichnet.

4.5

Einordnung der Rezyklierbarkeit von Konstruktionen

In Bild 4 ist die Bewertung der Lösbarkeit auf der horizontalen Achse und der Verwertungsverträglichkeit auf der vertikalen Achse dargestellt. Die Datenpunkte repräsentieren die Fügungen der Konstruktion und die Größe der Datenpunkte geben die Summe der Massen der gefügten Materialien und so die Massengewichtung der Verbindung in dem Bauteilaufbau an. Fügungen, die in die untere linke Ecke des Diagramms fallen, sind der Kategorie „gute Separierbarkeit/gemeinsame Verwertung“ zuzuordnen. Verbindungen in der oberen rechten Ecke sind durch schlechte Separierbarkeit und schlechte gemeinsame Verwertbarkeit charakterisiert. Verbindungen mit einer guten Separierbarkeit und einer schlechten Verträglichkeit fallen in die linke obere Ecke und Verbindungen mit einer schlechten Separierbarkeit und einer guten Verträglichkeit fallen in die rechte untere Ecke. 8

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Danach sind die Betonwand mit WDVS und das zweischalige Ziegelmauerwerk eher als „nicht demontierbar“ und „nicht verwertungskompatibel“ einzuordnen, während die Betonwand mit vorgehängter Ziegelfassade und die Holzständerwand als bedingt „demontierbar“ und „verwertungskompatibel“ zu bezeichnen wären. Je nach späterem Verwertungsszenario kann die Konstruktion durch die Analyse und die gezielte Auswahl und Veränderung der Materialien und Verbindungsmittel (z. B. zur Verschiebung der Datenpunkte in den Bereich modular/ demontierbar) optimiert werden.

5

Zusammenfassung und Ausblick

Bisher existiert keine umfassende Methode zur Bewertung und Entwicklung der Rezyklierbarkeit von Konstruktionen im Bauwesen, die die Fügungen zwischen den Materialelementen systematisch einbezieht. Hier wird eine Methode zur Analyse der Rezyklierbarkeit von Baukonstruktionen vorgestellt. Sie beruht auf einer Beschreibungssystematik, die sowohl die Materialelemente als auch deren Verbindungen (die Fügungen) abbildet. Die Materialelemente werden hinsichtlich ihres Herstel-


lungsenergieaufwands, der Rezyklierbarkeit, der MĂśglichkeit der Ablagerung und der thermischen Verwertbarkeit eingeordnet. Zur Bewertung der FĂźgungen werden jeweils die Materialpaare und das FĂźgeprinzip nach ihrer LĂśsbarkeit und der Verträglichkeit der verbundenen Materialien bewertet. Durch die integrierte Betrachtung werden Konstruktionen hinsichtlich ihre Rezyklierbarkeit und der später mĂśglichen ProzessfĂźhrung beim RĂźckbau (zerstĂśrender RĂźckbau, selektiver RĂźckbau) eingeordnet. Weiterhin wurde die Bewertung der Rezyklierbarkeit als notwendige Voraussetzung fĂźr eine aussagefähige Lebenszyklusanalyse begrĂźndet. Es wurden vier AuĂ&#x;enwandkonstruktionen modelliert und die Untersuchung zur Verdeutlichung der Methode und ihres Nutzens diskutiert. Der vorgestellte Ansatz bietet auf dieser Grundlage weiteres Entwicklungspotenzial, so kĂśnnen beispielsweise den Datensätzen der FĂźgungen Zeitaufwandswerte hinterlegt und zur Montage- und Demontageplanung ausgewertet werden. Durch die Ergänzung von mĂśglichen Verkaufspreisen oder Entsorgungskosten der Materialen am Ende des Lebenszyklus kann die Wirtschaftlichkeit der Wiederverwendung berechnet und optimiert werden. Es kĂśnnen durch die systematische Repräsentation der Elemente (Materialien und FĂźgungen) die Bewertungen einer Ge-

samtkonstruktion zusammengefĂźhrt und auch fĂźr grĂśĂ&#x;ere Strukturen ausgewertet werden. Dabei sind, wie oben gezeigt, sowohl kumulierende als auch integrierende Bewertungen verschiedener Kriterien mĂśglich. Auf dieser Grundlage kĂśnnen Konstruktionen hinsichtlich der RessourceneďŹ&#x192;zienz entwickelt und ingenieurmäĂ&#x;ig optimiert werden. Die Methode kann weiterhin durch die strukturierte Repräsentation komplexer Konstruktionen in der folgenden Entwicklung als Grundlage fĂźr systematische und mĂśglicherweise computerbasierte Konstruktionsmethoden dienen und zum Beispiel durch mathematische Transformation der FĂźgematrix, die Optimierung der Modularität, Demontagefähigkeit und Rezyklierbarkeit von Baukonstruktionen unterstĂźtzen.

Dank Diese Untersuchung wurde im Rahmen der RobertBosch-Juniorprofessur â&#x20AC;&#x17E;Nachhaltiges Bauenâ&#x20AC;&#x153; am Institut fĂźr Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK, Leitung o. Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. W S  ) der Universität Stuttgart durchgefĂźhrt und von der Robert-Bosch-Stiftung gefĂśrdert.

Literatur [1] W , J.: Konzept eines rechnergestĂźtzten Assistenzsystems fĂźr die Entwicklung umweltgerechter Produkte. Dissertation, Universität Erlangen-NĂźrnberg, 1997. [2] M , O.: EďŹ&#x192;zienzsteigerung bei Demontage und Recycling durch ďŹ&#x201A;exible Demontagetechnologien und optimierte Produktgestaltung. Dissertation, Universität ErlangenNĂźrnberg, 1998. [3] M, J. L.: Baukonstruktion â&#x20AC;&#x201C; vom Prinzip zum Detail: Band 3 Umsetzung. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2009. [4] Ă&#x2013;KOBAUDAT â&#x20AC;&#x201C; Informationsportal Nachhaltiges Bauen. [Online], VerfĂźgbar unter: http://www.oekobaudat.de/ [zugegriďŹ&#x20AC;en: 13-Aug-2015]. [5] Institut Bauen und Umwelt e.V. [Online], VerfĂźgbar unter: https://epd-online.com/ [zugegriďŹ&#x20AC;en: 13-Aug-2015]. [6] DIN EN 15804:2014-07: Nachhaltigkeit von Bauwerken. Umweltproduktdeklarationen. Grundregeln fĂźr die Produktkategorie Bauprodukte. 2014. [7] EI â&#x20AC;&#x201C; Entsorgungsindikator: Leitfaden zur Berechnung des Entsorgungsindikators von Bauteilen und Gebäuden. Stand Mai 2012, Version 1, Wien: Ă&#x2013;sterreichisches Institut fĂźr Bauen und Ă&#x2013;kologie, 2012.

[8] DIN 8580:2003-09: Fertigungsverfahren: BegriďŹ&#x20AC;e, Einteilung. 2003. [9] DIN 8593 Teil 0 bis 8:2003-09: Fertigungsverfahren FĂźgen. 2003. [10] S  , D.; S , E.: System for the analysis and design for disassembly and recycling in the construction industry. In: CESB16, June 22â&#x20AC;&#x201C;24, Prague, 2016.

Autoren JProf. Dr. Dirk Schwede (PhD USyd AUS) Universität Stuttgart Institut fßr Leichtbau Entwerfen und Konstruieren Pfaffenwaldring 14 70569 Stuttgart dirk.schwede@ilek.uni-stuttgart.de

Dipl.-Ing. (Arch.) Elke StÜrl Universität Stuttgart Institut fßr Leichtbau Entwerfen und Konstruieren Pfaffenwaldring 14 70569 Stuttgart elke.stoerl@ilek.uni-stuttgart.de

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

9

AUFSATZ ARTICLE

D. Schwede, E. StĂśrl: Method for the analysis of the recyclability of building structures


DOI: 10.1002 / bate.201600022

AUFSATZ

Regine Ortlepp*, Karin Gruhler, Georg Schiller, Sebastian Ortlepp

Grundlagen für materialeffizientes Planen und Bauen Baustoffzusammensetzung des deutschen Nichtwohngebäudebestands Der Bausektor verbraucht große Mengen an natürlichen Ressourcen und erzeugt hohe Mengen an Bau- und Abbruchabfällen. Es ist allerdings abzusehen, dass sich Veränderungen in der politischen Rahmensetzung auch zukünftig auf das Bauwesen auswirken werden. Die Bundespolitik fokussiert auf eine verstärkte Kreislaufführung insbesondere ressourcenrelevanter Mengenabfälle, zu denen vor allem die mineralischen Stoffe gehören. Die bundeseinheitliche Harmonisierung des Wasser-, Bodenschutz- und Abfallrechts wird dazu führen, dass die heute üblichen Verwertungsmöglichkeiten als mineralische Ersatzbaustoffe in technischen Bauwerken oder bei der Verfüllung (sog. Downcycling) eingeschränkt werden. Um ein in Zukunft hochwertiges Recycling zu ermöglichen, stellt sich unter anderem die Frage, welche Mengen an Materialien aus den vorhandenen Bauwerksbeständen diesem Prozess zugeführt werden können. Eine Basis für die systematische und wirtschaftliche Nutzung von Ersatzbaustoffen bildet dabei das Wissen über die Menge und Verteilung der Baustoffe, da der erreichbare Verwendungsgrad neben bautechnischen Anforderungen an die Bauprodukte auch von der Verfügbarkeit entsprechender Rezyklatmengen im Verhältnis zum allgemeinen Bedarf an Baustoffen abhängt. Der vorliegende Artikel richtet sich thematisch an die Fachverbände der Baustoffhersteller, Planer sowie weitere für Ausschreibungen verantwortliche Personen. Er soll Einblicke in den vorhandenen Bauwerksbestand geben und dabei helfen, zukünftige Entwicklungstendenzen hinsichtlich der Verfügbarkeit sowie des Bedarfs an hochwertigen Ersatzbaustoffen einzuschätzen. Am Beispiel der Nichtwohngebäude (NWG) in Deutschland wird ein Verfahren vorgestellt, Materialbestände zu quantifizieren. Der Quantifizierungsprozess der Baustoffzusammensetzung erfolgt dabei in drei Schritten: (1) Ermittlung der Gesamtnutzfläche für Deutschland und Aufteilung nach Gebäudetypen; (2) Berechnung der Materialkoeffizienten (MKZ) in Bezug auf verschiedene Gebäudetypen; (3) Bestimmung des gesamten Materialbestands und dessen jährlicher Veränderungen. Die wichtigsten Ergebnisse sind Nutzflächen und MKZ für die in der Bautätigkeitsstatistik ausgewiesenen unterschiedlichen NWG-Arten sowie die Materialmasse des deutschen NWG-Bestands insgesamt. Die Gesamtmaterialmasse von NWG in Deutschland beträgt ca. 6,8 Mrd. t. Dies entspricht 44 % des gesamten Gebäudebestands. Durch Abriss- und Sanierungsmaß-

*) Corresponding author: r.ortlepp@ioer.de Submitted for review: 15 March 2016 Revised: 22 August 2016 Accepted for publication: 12 September 2016

10

nahmen verlassen diesen Bauwerksbestand jährlich ca. 38 Mio. t mineralische Materialien, für welche entsprechende ökologisch und ökonomisch tragbare Verwertungswege zur Verfügung stehen müssen. Keywords Gebäudebestand; Nichtwohngebäude; Materialfluss; Ressourceneffizienz; Materialkoeffizienten; Urban Mining; Anlagevermögen

Fundamentals for efficient planning and building material: building material composition of the German non-domestic building stock The building sector consumes large quantities of resources and generates high levels of construction and demolition waste. It is predictable that changes in the political setting will affect the construction industry in the future as well. The federal policy focusses on an increased recycling of resource-relevant mass waste, which includes mineral materials in particular. The nationwide harmonization of water and soil conservation as well as waste legislation will lead to a limitation of the usage of mineral recycled material in engineering structures or backfills (down-cycling), which is the common method today. To reach a high quality recycling process in the future, the question rises, which quantities of material from existing buildings can be used for this process. The knowledge of the quantity and distribution of materials in buildings forms a basis for this systematic and economical use of recycled materials, because the reachable recycling rate depends besides structural engineering demands of building products on the availability of appropriate quantity of recycled material in relation to the general demand for building materials. This article is thematically aimed at the trade associations of the building-material manufacturers, planners and further persons responsible for announcements. It gives an insight into the existing building stock and helps to assess the future trends with regard to availability and demand for high-quality recycled building materials. Using the example of non-domestic buildings in Germany a method will be presented to quantify the material stock. The quantification process involves three steps: (1) calculation of Germany’s total floor space and disaggregation according to building types; (2) calculation of material composition indicators (MCI) with respect to various building types; (3) calculation of the total material stock and its annual changes. The main results are the floor space of each building type, MCIs for each building type as well as the material mass in total. In Germany the total material mass of non-domestic buildings is approximately 6.8 billion tons, accounting for 44 % of the entire building stock. About 38 million tons of mineral materials

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 94 (2017), Heft 1


annually leave this building stock through demolition and retrofitting, for which ecological and economical recycling methods must be available. Keywords building stock; non-domestic buildings; material flow; resource efficiency; material composition indicators; urban mining; fixed assets

1

Einleitung

Der effiziente Umgang mit natürlichen Ressourcen ist eine der größten Herausforderungen unserer Zeit. Die Themen Klimawandel und Ressourcenknappheit beherrschen mehr denn je zuvor die politische Diskussion sowohl auf europäischer [1] als auch auf nationaler Ebene [2]. Neben der Infrastruktur kommt dabei insbesondere dem Gebäudebestand eine übergeordnete Bedeutung zu. Aktuell wird die öffentliche Diskussion mit dem Gebäudebestand vorwiegend energiedominiert geführt (z. B. [3, 4]). Ressourcenökonomische Aspekte treten demgegenüber deutlich in den Hintergrund, obwohl der Pro-Kopf-Verbrauch an Baurohstoffen den Verbrauch an Energieträgern bei Weitem übersteigt [5]. So werden in Deutschland jährlich etwa 500 Mio. t mineralische Primärrohstoffe abgebaut, deren Hauptabnehmer Bauunternehmer und Baustoffproduzenten sind [6]. Das kürzlich verabschiedete Ressourceneffizienzprogramm II der Bundesregierung [7] zeigt, dass die Thematik der Ressourcenschonung zunehmend in den Blickpunkt der Politik gerät. Im Sinne einer Verbesserung der Kreislaufführung wird darin der Fokus u. a. auf einen verstärkten Einsatz rezyklierter Gesteinskörnungen (Ersatzbaustoffe) gelegt. Insbesondere bei öffentlichen Ausschreibungen soll diesem Aspekt zukünftig Rechnung getragen werden. Die nunmehr im 3. Entwurf vorliegende sogenannte „Mantelverordnung“ (MantelV) [8] sieht eine bundeseinheitliche Harmonisierung des Wasser-, Bodenschutzund Abfallrechts vor und vereint eine geänderte Grundwasserverordnung (GrwV) und eine neugefasste Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) mit einer neu zu schaffenden, bundesweit gültigen Ersatzbaustoffverordnung, woraus sich als Folge auch Änderungen in der Deponieverordnung (DepV) und Gewerbeabfallverordnung (GewerbeabfallV) ergeben. Bislang werden mineralische RC-Materialien im Wesentlichen im Straßen- und Tiefbau eingesetzt, der Anteil in der Betonherstellung für den Hochbau ist dagegen gering [9]. Sowohl die Mantelverordnung als auch der Trend im Straßenbau zum Bestandserhalt werden künftig dazu führen, dass nicht wie bisher diese Mengen an Materialien als Ersatzbaustoff in Verfüllungen bzw. als Unterbaumaterial im Straßenbau untergebracht werden können. Folglich werden stattdessen die Materialströme auf die Deponien zunehmen, was zu einem Verlust von Rohstoffen führt, wenn nicht alternativ auf ein hochwertiges Recycling vom Hochbau zurück in den Hochbau gesetzt wird.

Das Konzept des Urban Mining, welches Bauwerke als sekundäre Rohstofflagerstätte betrachtet, berücksichtigt solche ressourcenökonomischen Aspekte. Urban Mining bezweckt, die von den Bauwerken freigesetzten Materialien wieder in den Kreislauf zurückzubringen. Jedoch kommen bisher im Hochbau in Deutschland hochwertige Ersatzbaustoffe, wie bspw. ressourcenschonender Beton (R-Beton) [10], nur punktuell zum Einsatz. Der in der Schweiz erreichte Stand zum Einsatz von R-Betonen zeigt, dass hier durchaus noch Entwicklungspotenzial besteht [11, 12]. Baden-Württemberg nimmt in diesem Sektor mit einer kürzlich veröffentlichten Gemeinsamen Erklärung zur Abfallvermeidung im Bausektor [13] eine Vorreiterrolle für Deutschland ein. Diese Vereinbarung hat, wie auch die MantelV [8], u. a. zum Ziel, die Akzeptanz von Sekundärrohbaustoffen zu erhöhen. Um die potenziell anfallenden Mengen für ein hochwertiges Recycling nutzbarer Bauabfälle abschätzen zu können, sind Kenntnisse über die Zusammensetzung des Gebäudebestands als Sekundärmateriallagerstätte sowie über dessen Veränderung (durch Neubau-, Sanierungsoder Abbruchmaßnahmen) erforderlich. Über den Wohngebäudebestand liegen bereits umfassende Kenntnisse vor (z. B. [14–20]). Über den Nichtwohngebäudebestand gibt es kaum Angaben. An dieser Stelle setzen die hier vorgestellten Forschungsarbeiten an, welche die Quantifizierung des Materiallagers im deutschen NWGBestand zum Ziel haben. Die größte Aufgabe besteht darin, den Mangel an Daten zu kompensieren, indem geeignete Daten aus unterschiedlichen statistischen Erhebungen selektiert und verknüpft werden. So existieren für den NWG-Bestand in Deutschland keinerlei direkte statistische Daten, wie beispielsweise die Gesamtzahl der Gebäude oder deren Gesamtnutzfläche. Dies gilt ebenso für die Materialverteilung in den verschiedenen Typen von NWG sowie deren Quantität [21]. Um dieses Problem zu lösen, sind daher drei Schritte notwendig, welche in den nachfolgenden Punkten detailliert beschrieben werden: 1) Bestimmung des NWG-Bestands (Nutzfläche) auf Basis von finanzstatistischen Daten (Bruttoanlagevermögen in €), 2) Ermittlung von Materialkoeffizienten (MKZ) als flächenbezogene Kennzahlen, die die spezifischen Materialmassen je Gebäudetyp beschreiben, 3) Berechnung des Gesamtmaterialbestands (absolute Materialmasse) der deutschen NWG. In vorangegangenen Arbeiten [21] wurden bereits verschiedene, für die Analyse potenziell nutzbare Datenquellen untersucht und gegenübergestellt sowie am Beispiel von landwirtschaftlichen Bauten eine Methodik zur Ermittlung der Materialverteilung vorgestellt. Differenzierte Analysen zur Ermittlung von MKZ (2), wie sie dort aufgezeigt wurden, sind mittlerweile auch für andere NWGArten durchgeführt worden und ermöglichen nun in Kombination mit Daten zur Bestandsmenge (1) eine Hochrechnung auf den gesamten deutschen NWG-Bestand (3). Bautechnik 94 (2017), Heft 1

11

AUFSATZ ARTICLE

R. Ortlepp, K. Gruhler, G. Schiller, S. Ortlepp: Fundamentals for efficient planning and building material


R. Ortlepp, K. Gruhler, G. Schiller, S. Ortlepp: Grundlagen für materialeffizientes Planen und Bauen

2

Bestimmung des Nichtwohngebäudebestands

2.2.2 Nutzfläche differenziert nach Gebäudetypen

2.1

Ermittlung des monetären Werts

Für die nachfolgend beschriebene Hochrechnung des Materialbestands in deutschen NWG ist zunächst eine Differenzierung der o. g. Gesamtnutzfläche nach den NWG-Arten notwendig. Diese erfolgte entsprechend der Verteilung der Bautätigkeit der zurückliegenden Jahre (1997–2010) auf die unterschiedenen Nutzungsarten der NWG (Tab. 1).

Aus Angaben der Volkswirtschaftlichen Gesamtrechnung Deutschlands (VGR) [22] kann der monetäre Wert von Bauwerken ermittelt und in physische Größen transferiert werden. Als Ausgangsgröße dient das Bruttoanlagevermögen [23], welches als Wiederbeschaffungswert angegeben wird. Unterschieden wird darin nur zwischen „Wohnbauten“ und „anderen Gebäuden und Strukturen“. In Letztgenannten sind die NWG neben den Bauwerken des Tiefbaus (Straßen, Tunnel etc., ebenso Brücken) enthalten, jedoch nicht explizit ausgewiesen. Im Jahr 2010 belief sich der Wiederbeschaffungswert des Gesamtbestands an Bauten in Deutschland auf 11 367 Mrd. €. Davon entfielen 57 % auf WG und 43 % auf die Gruppe der anderen Gebäude und Strukturen. Um den Anteil der NWG am angegebenen Wiederbeschaffungswert der anderen Gebäude und Strukturen zu extrahieren, wurde ein Umsatz-Ansatz verfolgt. Dieser basiert auf Zahlen zu baugewerblichen Umsätzen, die vom Statistischen Bundesamt jährlich ausgewiesen werden [24–26]. Die Umsatzzahlen sind separat für Bauhauptgewerbe und Ausbaugewerbe angegeben. Der Tiefbau wurde ausschließlich dem Bauhauptgewerbe zugeordnet. Im Hochbau wurde der Rohbau dem Bauhauptgewerbe und der Innenausbau dem Ausbaugewerbe zugeordnet. Die Umsätze des Bauhauptgewerbes wurden somit in die drei Bereiche Wohnungsbau, Bau von NWG und Tiefbau unterschieden, die Umsätze des Ausbaugewerbes anteilig den beiden Bereichen des Hochbaus (Wohnen und Nichtwohnen) zugeschlagen. Hieraus resultiert eine bestandsbezogene Relation der Teilbestände von 57 : 25 : 18 (Wohnen :  Nichtwohnen : Tiefbau). Unter Beachtung dessen kann der Wiederbeschaffungswert des NWG-Bestands für das Jahr 2010 auf eine Summe von 2 894 Mrd. € geschätzt werden. Der Wiederbeschaffungswert des Wohnungsbestands wird im Vergleich dazu auf 6 464 Mrd. € beziffert.

2.2

Ermittlung der Nutzfläche

2.2.1 Gesamtnutzfläche der NWG Als Bezugsgröße und somit Basis für die nachfolgende Hochrechnung des Gesamtmaterialbestands wird die Nutzfläche (NF) der NWG gewählt, da sie als einzige geometriebezogene Größe in der amtlichen Bautätigkeitsstatistik [27] sowohl für die Neubau- als auch für die Abrisstätigkeit angegeben ist. In den nachfolgenden Berechnungen wird von einer Gesamtnutzfläche von rund 3 Mrd. m2 Nutzfläche ausgegangen, welche unter Ansatz der Kosten-Nutzflächen-Relationen aus der amtlichen Statistik [28] ermittelt wurde. 12

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Die höchsten Anteile entfallen auf Handels- und Lagergebäude, gefolgt von Fabrik- und Werkstattgebäuden. Auffallend ist darüber hinaus der nicht vernachlässigbare Anteil von 15 %, den landwirtschaftliche Betriebsgebäude an der Gesamtnutzfläche einnehmen, welche bislang nur wenig Beachtung fanden.

3

Materialkoeffizienten für den Nichtwohngebäudebestand

3.1

Methodisches Vorgehen

Materialkoeffizienten (MKZ) beschreiben spezifische Materialmassen bezogen auf Bauteile oder ganze Gebäude. Die Bestimmung von MKZ für NWG erfolgt entlang eines modularen Konzepts (Bild 1). Das Modell verwendet synthetisch zusammengesetzte Elemente (synthetische Bauteile, synthetische Gebäude), welche die durchschnittliche Zusammensetzung einer Gruppe beschreiben. Die Basis bilden Beschreibungen der Materialzusammensetzung unterschiedlicher Konstruktionsvarianten der Bauteile Gründung, Außenwand, Innenwand, Decke und Tab. 1

Nutzfläche im Nichtwohngebäudebestand im Jahr 2010 nach Nutzungsarten unter Verwendung eines Aufteilungsschlüssels entsprechend der Bautätigkeit von 1997–2010 Floor space in the non-domestic building stock in 2010 according to type of use using a distribution corresponding to building activity from 1997–2010

NWG-Art

Nutzfläche [%]

[Mio. m2]

Anstaltsgebäude (Krankenhäuser, Erziehungsheime, Justizvollzugsanstaltsgebäude etc.)

4

120

Büro- u. Verwaltungsgebäude

13

390

Landwirtschaftliche Betriebsgebäude

15

450

Fabrik- und Werkstattgebäude

21

630

Handels- und Lagergebäude (Markt37 und Messehallen, Einzelhandelsgebäude, Warenlagergebäude etc.)

1 110

Hotels und Gaststätten

2

60

Sonstige Nichtwohngebäude (Kitas, Schulen, Museen, Theater, Kirchen, Sporthallen etc.)

8

240

Gesamt

100

3 000


rücksichtigung der Verhältnisse von Bauteilflächen zu Nutzfläche berechnen. Das Ergebnis sind nutzflächenbezogene MKZg pro Gebäudetyp. Da sich diese aus synthetischen Bauteilen zusammensetzen, spiegeln sie synthetische Gebäude wider, welche die Materialzusammensetzung repräsentieren, wie sie im Bestand dieser Gebäudeart (im Mittel) anzutreffen ist.

3.2

Bild 1

Modulares Konzept zur Beschreibung von Materialkoeffizienten (MKZ) Modular concept for describing material composition indicators (MCIs)

Dach in Abhängigkeit vom Gebäudetyp, innerhalb dessen sich das Bauteil befindet. Hieraus werden, bezogen auf die Bauteilfläche, einzelne MKZb der Bauteile unterschiedlicher Konstruktionsvarianten gebildet. Unter Berücksichtigung der Häufigkeit des Auftretens der unterschiedenen Konstruktionsvarianten werden für jede nach Nutzung unterschiedene Gebäudeart synthetische Bauteile beschrieben. Es handelt sich dabei um theoretische Bauteile (z. B. Außenwand) in einem definierten Gebäudetyp (z. B. Produktionshalle), welche im Modell synthetisch zusammengesetzt werden. Sie beschreiben die durchschnittliche Zusammensetzung der bestehenden Bauteile der einzelnen Konstruktionsvarianten (z. B. Mauerwerkswand, Betonwand etc.). Dabei werden die einzelnen MKZb der Bauteile unterschiedlicher Konstruktionsvarianten mit einem Prozentsatz multipliziert, der die Häufigkeit der Ausführung des Bauteils in der jeweiligen Konstruktionsvariante innerhalb von Gebäuden eines Gebäudetyps beschreibt. Damit lassen sich gewichtete bauteilflächenbezogene MKZb für synthetische Bauteile beschreiben. Die Materialzusammensetzung von Gebäuden einer Nutzungsart lässt sich hieraus unter Be-

Tab. 2

Ermittlung der gebäudebezogenen MKZ

Um dieses Konzept umzusetzen, bedarf es einer Datengrundlage, die entsprechende Auswertungen zulässt. Dies gilt für die Objektdatenbank des Baukosteninformationszentrums Deutscher Architektenkammern (BKI-Datenbank) [29, 30]. Die in der Datenbank enthaltenen Flächenund Mengenangaben und konstruktiven Beschreibungen können für Analysen der Baustoffzusammensetzung in Nichtwohngebäuden genutzt werden [21]. Die BKI-Datenbank enthält u. a. ca. 1 000 Nichtwohngebäude, unterteilt in 38 Kategorien. Acht dieser 38 Kategorien (mit einer Gesamtzahl von 252 NWG) wurden von den Autoren untersucht, um die MKZ zu berechnen. Die untersuchten NWG der BKI-Datenbank umfassen die Baujahre 1976–2010. Im ersten Schritt der Bestimmung von MKZ wurden auf der Grundlage dieses Datenmaterials und unter Hinzuziehung von Dichteparametern spezifische MKZb für Konstruktionsvarianten von Bauteilen (z. B. Vorhangfassade, Tab. 2) bestimmt. Im zweiten Schritt erfolgte die Beschreibung der gewichteten MKZb für Bauteile unter Berücksichtigung der Auftretenshäufigkeit der verschiedenen Konstruktionsvarianten je Bauteil pro Gebäudetyp (z. B. Außenwand von Produktionshallen, Tab. 3, [31]). Das Ergebnis sind gewichtete MKZb für synthetische Bauteile. Im dritten Schritt erfolgte die Berechnung der MKZ für ganze Gebäude. Diese wurden unter Berücksichtigung

Spezifische MKZb des Bauteils „Außenwand von Produktionshallen, Konstruktion: Vorhangfassade“ Specific MCIe of the building element “exterior wall of factory building; construction: curtain wall construction”

Flächenanteil1)

Dicke1)

Dichte

Spezifische MKZb

[%]

[m]

[kg/m3]

[kg/m2 BF]

Pfosten (Riegel integriert) – Aluminium (0,9 m Achsabstand) – Holz (0,9 m Achsabstand) – Stahl (0,9 m Achsabstand)

45 5 50

0,003 0,014 0,001

2 700 600 7 800

3,5 0,4 4,7

Wärmeschutzverglasung Leichtbauplatten (Polycarbon, PVC, Acryl)

90 10

0,012 0,003

2 500 1 200

27,0 0,3

Aluminiumabdeckprofile

100

0,001

2 700

1,4

Bauteilschicht

Gesamt

37,4

1) ermittelt aus der BKI-Datenauswertung

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

13

AUFSATZ ARTICLE

R. Ortlepp, K. Gruhler, G. Schiller, S. Ortlepp: Fundamentals for efficient planning and building material


R. Ortlepp, K. Gruhler, G. Schiller, S. Ortlepp: Grundlagen für materialeffizientes Planen und Bauen Tab. 3

Zusammensetzung des synthetischen Bauteils „Außenwand von Produktionshallen“ Composition of the synthetic building element “exterior wall of factory building”

Konstruktion

Auftretenshäufigkeit [%]

Mauerwerk, mit/ohne Dämmung, verputzt

3

Mauerwerk, hinterlüftet, Metallverkleidungen, Verblendmauerwerk

12

Stahl-/Stahlbetonkonstruktion, massiv, hinterlüftet, Metallverkleidung

35

Stahl-/Stahlbetontragkonstruktion, Sandwichelemente, Stahlblechkassetten

35

Vorhangfassade, wärmeschutzverglast

10

Fensterband, isolierverglast

5

Außenwand von Produktionshallen gesamt

100

des Verhältnisses der Fläche des Bauteils (d. h. Gründung, Wand, Decke, Dach, etc.) (m2 Elementfläche) zur Gebäudefläche (m2 Nutzfläche) ermittelt. Tab. 4 zeigt eine Zusammenstellung der auf die Bauteilfläche (m2 BF) bezogenen gewichteten MKZb und der auf die Nutzfläche des Gebäudes (m2 NF) bezogenen MKZg beispielhaft für das synthetische Bauelement „Außenwand von Produktionshallen“. Die mittlere Bauteilfläche von Außenwänden der analysierten Produktionshallen aus der BKI-Datenbank beläuft sich auf 1 764 m2, die mittlere Nutzfläche auf 2 535 m2, was einem Faktor von 0,696 entspricht. Die Mehrzahl dieser Produktionshallen besitzt einen mehrgeschossigen Gebäudeteil (zumeist ein angeschlossener Bürotrakt), weshalb die Nutzfläche deutlich größer ist als die überbaute Fläche von durchschnittlich 1 905 m2. Aus der Summe der einzelnen nutzflächenbezogenen MKZg pro Bauteil lassen sich die Gesamt-MKZg für die synthetischen Gebäudetypen berechnen. Im Abschn. 2.2.2 (Tab. 1) wurde die Nutzfläche des Nichtwohngebäudebestands als Gesamtsumme und differenziert nach den sieben in der Bautätigkeitsstatistik [27]

Tab. 4

Gewichtete MKZb und MKZg des synthetischen Bauelements „Außenwand von Produktionshallen“ General MCI of the synthetic building element “exterior wall of factory building” in relation to element surface and floor space

Material

Gewichtete MKZg MKZb [kg/m2 NF] [kg/m2 BF]

Kalkmörtel, Kalkzementmörtel

6,3

4,39

Normalbeton

95,0

66,07

Klinker

1,5

1,06

Hochlochziegel

16,8

11,69

Kalksandstein

12,0

8,35

Porenbeton

32,4

22,54

Faserzementplatten

0,1

0,09

Schnittholz-Bretter

0,6

0,41

Schnittholz-Kanthölzer

2,1

1,43

Polystyrol(PS)-Hartschaum

1,3

0,88

Mineralwolle

12,7

8,84

PVC-Folie

0,1

0,08

Glas

3,7

2,57

Stahl

18,8

13,11

Aluminium

1,5

1,07

Gesamt

205,0

143

ausgewiesenen Nutzungsarten bestimmt. Um daran anschlussfähig zu sein, zielen die beschriebenen Datenbankanalysen darauf ab, gebäudebezogene MKZ in derselben Differenzierung zu beschreiben. Bislang liegen aus den Datenbankanalysen MKZ für Bürogebäude, Schulen, Sport- und Mehrzweckhallen, Produktionshallen, Lagergebäude, landwirtschaftliche Gebäude, Parkhäuser/Parkdecks und Tiefgaragen vor. Dies deckt nur einen Teil der in der Statistik genannten Hauptnutzungsarten ab. Um erste Abschätzungen vornehmen zu können, wurden die Daten mit vorliegenden Ergebnissen aus Fallstudien er-

Bild 2

MKZg für Nichtwohngebäude nach Nutzungsarten aus der amtlichen Statistik (eigene Berechnung) MCIb of non-domestic buildings by usage types of official building statistics (own calculation)

14

Bautechnik 94 (2017), Heft 1


Bild 3

MKZb differenziert nach Bauteilarten (eigene Berechnung) MCIe differentiated by building elements (own calculation)

gänzt. Hierzu wurden Bauunterlagen von Einzelgebäuden untersucht. Bild 2 zeigt die resultierenden MKZ. Nutzungsarten, die verstärkt hallenartige Räume nachfragen, wie zum Beispiel landwirtschaftliche Betriebsgebäude, weisen deutlich geringere MKZ auf als Gebäude mit einem massiven Innenausbau mit Wänden und Decken, wie es z. B. bei Bürogebäuden der Fall ist. Die im Bild 2 dargestellten gebäudebezogenen MKZ zeigen absolut betrachtet die Dominanz des Betons als Baumaterial, lassen jedoch keine Verortung der Materialien im Gebäude zu. Hinsichtlich der Eignung vorhandener Betonkonstruktionen bspw. als Sekundärrohstoff zur R-Beton-Herstellung spielt aber die Art des Bauteils, in welchem sich der Altbeton befindet, eine entscheidende Rolle. So ist Beton in Gründungsbauteilen wie Bodenplatten vergleichsweise frei von störenden Verunreinigungen wie z. B. Gips oder organischen Materialien, wohingegen Wände oft verputzt und tapeziert sind und daher eher Probleme der Materialtrennung im Zuge des Rückbaus verursachen. Relativ rein extrahierbar sind hingegen Decken, die in NWG i. d. R. weniger oft Putz tragen und häufig mit Unterhangdecken verkleidet werden. Anhand einer zusätzlichen Differenzierung nach Bauteilen (Bild 3a, b) lassen sich die Materialmassen innerhalb der NWG verorten und gebäudeartspezifische Unterschiede sowie Gemeinsamkeiten hinsichtlich der Materialverteilung innerhalb der NWG verdeutlichen. Am Beispiel von Produktionshallen zeigt sich eine starke (massebezogene) Dominanz der Gründung in Form von (Kies-) Schüttungen und Stahlbetonfundamenten im Vergleich zu einem eher großvolumigen, hallenartigen NWG (Bild  3a). Bei Geschossbauten hingegen zeigt sich am Beispiel der Büro- und Verwaltungsgebäude der Einfluss der massiven Decken auf die Materialmasse des Gebäudes (Bild 3b). Hinzu kommt hier ein deutlich größerer Anteil an Mauerwerkswänden. Für beide Gebäudetypen

gilt gleichermaßen, dass Beton der primär verwendete Baustoff ist. Jedoch unterscheidet sich die Verteilung zwischen den Bauteilen innerhalb des Gebäudes deutlich. Insgesamt ist anhand der nach Bauteilen differenzierten, gebäudebezogenen MKZ festzustellen, dass ein massemäßig relevanter Anteil an Betonen für ein potenzielles Recycling vergleichsweise wenig mit fremdstoffkontaminierten Bauteilen wie Fundamenten, Decken und Flachdächern verortet ist.

4

Materialbestand in deutschen Nichtwohngebäuden

Mit den Daten zur Nutzfläche im Nichtwohngebäudebestand und den MKZ lässt sich das Materiallager im deutschen NWG-Bestand berechnen (Gl. (1)). Die Masse M einer Baustoffgruppe i eines NWG-Typs j ergibt sich durch Multiplikation der Gesamtnutzfläche NFj des NWG-Typs j mit dem jeweiligen spezifischen Materialkoeffizienten MKZi,j.

(

)

(

)

Mi,j ( NWG ) = NF NWGsynth,j × MKZi NWGsynth,j (1)

mit M… absolute Masse [Mio. t] NWGsynth … synthetisches Nichtwohngebäude i… Index der Baumaterialgruppe j… Index des synthetischen NWG NF… Nutzfläche [Mio. m2] MKZ… Materialkoeffizient [t/m2 NF] Die Gesamtmasse, die unterschiedliche Materialgruppen im Nichtwohngebäudebestand einnehmen, ergibt sich aus Gl. (2).

(

7

) ∑ Mi,j (NWG)

Mi NWG =

(2)

j=1

Deutlich dominieren mineralische Baustoffe das Materiallager gegenüber organischen und metallischen BaustofBautechnik 94 (2017), Heft 1

15

AUFSATZ ARTICLE

R. Ortlepp, K. Gruhler, G. Schiller, S. Ortlepp: Fundamentals for efficient planning and building material


R. Ortlepp, K. Gruhler, G. Schiller, S. Ortlepp: Grundlagen für materialeffizientes Planen und Bauen

Bild 4

Materialzusammensetzung des deutschen Gebäudebestands (eigene Berechnung) Material composition of Germany’s building stock (own calculation)

fen. Davon nehmen Betone mit Abstand den größten Anteil ein (Bild 4a). Analysen zu Wohngebäuden (z. B. [9, 32–34]) zeigen bei der Materialverteilung ähnliche Größenordnungen (Bild 4b). Der auffälligste Unterschied betrifft den Anteil, den Metalle einnehmen (im Wesentlichen Konstruktionsund Bewehrungsstahl sowie Bleche u. a.). Dieser ist bei den Nichtwohngebäuden mit rund 8 M.-% deutlich größer als bei Wohngebäuden, wo Werte zwischen 1–4 M.-% angegeben werden [9]. Die Differenz resultiert aus den Stahlbauten, die es in Deutschland bei Wohngebäuden kaum gibt [35]. Ein weiterer charakteristischer Unterschied ist der Anteil der mineralischen Schüttungen in der Gründung. Dieser fällt im Nichtwohngebäudesektor aufgrund der Mengenrelevanz von zumeist eingeschossigen, aber oft großvolumigen Betriebsgebäuden (Fabrik-, Werkstatt-, Handels- und Lagergebäude, s. auch [21] bzw. Bild 5) deutlich höher aus als bei den Wohngebäuden. Nach Gl.  (3) ergibt sich die jeweilige Materialmasse der unterschiedenen Gebäudearten im Nichtwohngebäudebestand (Bild 5).

(

10

) ∑ Mi,j (NWG)

M j NWG =

(3)

i=1

Die Verteilung der Massen auf die Gebäudearten folgt insgesamt einem ähnlichen Bild, wie es sich auch bei der Verteilung der Nutzflächen (Tab. 1) zeigt. Die auffälligste Ausnahme bilden landwirtschaftliche Betriebsgebäude. Während sich 15 % der Flächen in landwirtschaftlichen Betriebsgebäuden befinden, befinden sich lediglich 6 % der Baustoffmasse in diesem Bestand.

5

Materialflüsse in den und aus dem Bestand

Neubau-, Sanierungs- und Abrissmaßnahmen führen zu Veränderungen im Gebäudebestand. Im Modell wird diese Veränderungsdynamik mithilfe von jährlichen Materialzuflüssen (Input) und -abflüssen (Output) beschrie16

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Bild 5

Materialmassen im deutschen Nichtwohngebäudebestand nach Gebäudearten (eigene Berechnung) Material masses in Germany’s non-domestic building stock by building types (own calculation)

ben. Ersterer charakterisiert den jährlichen Bedarf bzw. die Nachfrage nach Baustoffen und Letzterer die Baurestmassen bzw. das Angebot an potenziell nutzbaren Sekundärrohstoffen. Die Ermittlung der In- und Outputflüsse erfolgte auf der Basis von Nutzflächenangaben aus der Bautätigkeitsstatistik [27] sowie der im Abschn. 3 beschriebenen Materialkoeffizienten für 2010 als Referenzjahr. Wie Bild 6 zeigt, dominiert die Gruppe der mineralischen Baustoffe sowohl den jährlichen Materialbedarf (84 %) als auch die jährlich anfallende Menge an mineralischem Bauschutt (87 %) im NWG-Sektor. Im WG-Sektor zeigt sich ein ähnliches Bild, wenngleich dort aufgrund der kaum vorhandenen Stahlkonstruktionen der Anteil an mineralischen Baustoffen in beiden Fällen höher liegt (Input 91 %, Output 90 % [9]) als bei den NWG. In absoluten Zahlen fließen pro Jahr mehr Baumaterialien in die NWG (66,6 Mio. t insgesamt, 56,1 Mio. t mineralisch) als


Bild 6

Materialzu- und -abďŹ&#x201A;Ăźsse des deutschen NWG-Bestands nach Hauptmaterialgruppen in 2010 (eigene Berechnung) Material in- and output of Germanyâ&#x20AC;&#x2122;s NDB stock according to main material groups in 2010 (own calculation)

in WG (52,6 Mio. t insgesamt, 47,8 Mio. t mineralisch). Auch der Anfall an Bauabfällen durch Abriss- und SanierungsmaĂ&#x;nahmen liegt bei NWG (23,3 Mio. t insgesamt, 20,3 Mio. t mineralisch) geringfĂźgig hĂśher als bei WG (20,1 Mio. t insgesamt, 18,0 Mio. t mineralisch). Sowohl fĂźr NWG als auch fĂźr WG ist festzustellen, dass der jährliche Bedarf an BaustoďŹ&#x20AC;en das Aufkommen an potenziellem Sekundärbaumaterial aus Sanierungs- und AbbruchmaĂ&#x;nahmen bei der gesamtdeutschen Betrachtung um mehr als das 1,5-Fache Ăźbersteigt.

6

Fazit

Um von der gegenwärtig Ăźblichen Praxis eines Downcyclings in den Tiefbau zu einer tatsächlichen KreislauffĂźhrung von BaustoďŹ&#x20AC;en zu kommen ist es wichtig, die Materialien aus dem Hochbau wieder in Bauwerke des Hochbaus zurĂźckzufĂźhren. Die Analyse der Bestandsveränderungen hat gezeigt, dass der jährliche Bedarf an BaustoďŹ&#x20AC;en im Hochbau mehr als das 2,5-Fache des dort an-

fallenden Abbruchmaterials ausmacht. Die alleinige Abschätzung von Input- und OutputstrĂśmen aus der Bau- und Abrisstätigkeit lässt zwar noch keine vollständige Aussage darĂźber zu, welche Menge der anfallenden Materialien tatsächlich zu SekundärrohstoďŹ&#x20AC;en mit der erforderlichen Qualität fĂźr hochwertige ErsatzbaustoďŹ&#x20AC;e aufbereitet werden kĂśnnen. Hierbei spielen aufbereitungstechnische Aspekte ebenso eine Rolle wie AnforderungsproďŹ le an die Eigenschaften der ErsatzbaustoďŹ&#x20AC;e, welche sich aus den gĂźltigen Normen, Richtlinien, Verordnungen und gesetzlichen Grundlagen ergeben. Es kann jedoch der Schluss gezogen werden, dass vom Blickpunt der Angebots- und Nachfragesituation grundsätzlich Potenzial besteht, die aus dem Gebäudebestand freiwerdenden Baumaterialien wieder in HochbaumaĂ&#x;nahmen zu nutzen, da die Nachfrage fĂźr Neubau- und SanierungsmaĂ&#x;nahmen entsprechend groĂ&#x; genug ist. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass der in Diskussionen um Ressourcen im Bauwerksbestand oftmals vernachlässigte Nichtwohngebäudebestand sowohl hinsichtlich der verbauten BaustoďŹ&#x20AC;masse als auch hinsichtlich des jährlichen BaustoďŹ&#x20AC;bedarfs und Bauabfallaufkommens ähnlich bedeutsam ist wie der Wohngebäudebestand. Dies wird mit der hier vorgestellten Arbeit am Beispiel des Gebäudebestands Deutschlands erstmals detailliert empirisch untermauert. 44 % des in Gebäuden verbauten BaustoďŹ&#x201E;agers stecken in Nichtwohngebäuden. Hinsichtlich der jährlichen Bestandsveränderungen liegt der Anteil der Nichtwohngebäude sogar bei Ăźber 50 %. Auch das Wissen darĂźber, welche Materialmassen an welchen Stellen im Gebäude verortet sind, bildet u. a. eine wesentliche Grundlage hinsichtlich potenziell nutzbarer Gebäudebestandteile fĂźr ein hochwertiges Recycling. So weisen beispielsweise Betonbodenplatten eine hĂśhere Materialreinheit auf als Wandbauteile, welche oft mit Putzen unterschiedlicher Materialzusammensetzung verunreinigt sind, und eignen sich somit besser zur Herstellung von R-Betonen als ErsatzbaustoďŹ&#x20AC;e.

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AUFSATZ ARTICLE

R. Ortlepp, K. Gruhler, G. Schiller, S. Ortlepp: Fundamentals for efďŹ cient planning and building material


R. Ortlepp, K. Gruhler, G. Schiller, S. Ortlepp: Grundlagen fĂźr materialefďŹ zientes Planen und Bauen

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Autoren Dr.-Ing. habil. Regine Ortlepp Leibniz-Institut fĂźr Ăśkologische Raumentwicklung Weberplatz 1 01217 Dresden r.ortlepp@ioer.de

Dipl.-Ing. Karin Gruhler Leibniz-Institut fĂźr Ăśkologische Raumentwicklung Weberplatz 1 01217 Dresden k.gruhler@ioer.de Dr.-Ing. Georg Schiller Leibniz-Institut fĂźr Ăśkologische Raumentwicklung Weberplatz 1 01217 Dresden g.schiller@ioer.de Dr.-Ing. habil. Sebastian Ortlepp Ortlepp Ingenieure SchĂśne Aussicht 4d 01705 Freital orting@t-online.de


AUFSATZ

Matthias Bode*, Steffen Marx, Gregor Schacht

Entsorgung von radioaktiven Abfällen – Herausforderungen und Lösungsansätze International besteht Einigkeit darüber, dass die wärmeentwickelnden hoch radioaktiven Abfälle in tiefengeologischen Endlagern entsorgt werden sollen. Durch die Neuordnung des Standortauswahlverfahrens liegt die Betriebsbereitschaft eines solchen Endlagers in Deutschland noch in weiter Ferne. Auch international gibt es zum heutigen Zeitpunkt kein betriebsbereites Endlager. Derzeit wird für die wärmeentwickelnden hoch radioaktiven Abfälle in Deutschland das Konzept der trockenen Zwischenlagerung angewendet. Dabei lagern die Abfälle in speziellen gusseisernen Transport- und Lagerbehältern. Diese Behälter stehen wiederum in Stahlbetongebäuden, den dezentralen und zentralen Zwischenlagern. Die Lagerung in den Zwischenlagern ist für einen Zeitraum von 40 Jahren genehmigt. Mit dem Auslaufen der Genehmigungen zwischen 2034 und 2047 sollten die Abfälle in ein tiefengeologisches Endlager eingelagert werden können. Da aufgrund zahlreicher Verzögerungen ein Endlager zu diesem Zeitpunkt voraussichtlich noch nicht betriebsbereit sein wird, gilt es zunächst ein Konzept für die sichere Lagerung der wärmeentwickelnden hoch radioaktiven Abfälle nach Genehmigungsende der Zwischenlager zu entwickeln. Eine solche Überbrückungslagerung ist nach unterschiedlichen Prognosen für einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten bis zu über einem Jahrhundert erforderlich. Dieser Beitrag beschreibt und diskutiert prinzipielle Lösungsvarianten.

Disposal or radioactive waste – challenges and approaches International there’s a consensus that the high active waste has to be disposed in deep geological repository. After the reform of the site selection process it’s still a long way from having a fully operational final repository in Germany. Currently there is no operational final repository for high active waste around the world. Presently the high active waste is stored regarding the concept of the dry interim storage. Thereby the waste is stored in special cast-iron casks for storage and transport of radioactive material. These casks are located in reinforced concrete buildings, the centralised and decentralised interim storage facilities. This storage is licensed for 40 years. After expiration of the licenses between 2034 and 2047 the high active waste shall disposed in a deep geological final repository in Germany. Due to several delays there won’t be an operational available final repository when the licenses will expire. Therefore a new concept for the storage after the expirations has to be developed. Such a „Überbrückungslagerung“ will be necessary for several decades up to more than a century regarding different prognoses. This article describes and discuss different solutions.

Keywords Endlager; Zwischenlager; Abfall, radioaktiver; Überbrückungslager; Kerntechnik; Nationales Entsorgungsprogramm

Keywords final repository; interim storage; radioactive waste; nuclear technology

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Abfälle aus den Wiederaufarbeitungsanlagen, in denen abgebrannte Brennelemente bis 2005 wiederaufgearbeitet wurden. Bei den radioaktiven Abfällen mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung, im Folgenden LAW-Abfälle (Low Active Waste) genannt, handelt es sich um kontaminierte Stoffe aus dem regulären Betrieb sowie um die beim Kraftwerksrückbau zu entsorgenden kontaminierten Anlagen- und Bauwerkskomponenten.

Einleitung

Seit über 50 Jahren wird in Deutschland und anderen führenden Industrienationen die Kerntechnik zur Energiegewinnung genutzt und dabei stetig weiterentwickelt. Bei den dabei anfallenden radioaktiven Abfällen wird vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit zwischen den wärmeentwickelnden hoch radioaktiven Abfällen und den Abfällen mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung unterschieden [1]. Bei den wärmeentwickelnden hoch radioaktiven Abfällen, im Folgenden HAW-Abfälle (High Active Waste) genannt, handelt es sich um abgebrannte Brennelemente, welche beim Kernkraftwerksbetrieb anfallen, und um die

*) Corresponding author: bode@ifma.uni-hannover.de Submitted for review: 12 August 2016 Accepted for publication: 24 October 2016

Schon vor dem Bau des ersten zivilen Kernkraftwerks in Deutschland hat die Suche nach einer sicheren und zuverlässigen Entsorgungsmöglichkeit für die radioaktiven Abfälle in Form eines tiefengeologischen Endlagers begonnen. Auch die anderen Nationen sind zum Teil seit Jahrzehnten mit der Entwicklung von Endlagerkonzepten beschäftigt. Trotzdem gibt es bis zum heutigen Tag weltweit kein betriebsbereites Endlager für die Entsorgung von HAW-Abfällen. Die Gründe hierfür liegen

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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AUFSATZ ARTICLE

DOI: 10.1002 / bate.201600072


M. Bode, S. Marx, G. Schacht: Entsorgung von radioaktiven Abfällen – Herausforderungen und Lösungsansätze

kraftwerke betrieben werden oder betrieben wurden, die abgebrannten Brennelemente und die Abfälle aus den Wiederaufarbeitungsanlagen zwischengelagert werden oder sich noch in den Reaktorgebäuden befinden. Die Definition der abgebrannten Brennelemente ist international zum Teil unterschiedlich. Während abgebrannte Brennelemente in Deutschland definitionsgemäß Abfall sind [3], werden sie in anderen Ländern zum Teil als Wertstoff, welcher zu neuem Brennstoff wiederaufgearbeitet wird, angesehen [4]. In Deutschland werden seit 2005 die abgebrannten Brennelemente aufgrund des beschränkten Nutzens, des zusätzlich entstehenden HAWAbfalls und des erhöhten Risikos nicht mehr wiederaufgearbeitet, sondern bis zur direkten Endlagerung zwischengelagert. In anderen Ländern, wie beispielsweise Frankreich, werden die Brennelemente weiterhin wiederaufgearbeitet und nur die dabei entstehenden Abfälle entsorgt. Diese Abfälle sind flüssig und werden daher in einer Glasmatrix eingebunden, man spricht deshalb von verglasten HAW-Abfällen. Die folgenden Abschnitte erläutern die gesetzlichen Randbedingungen sowie die gegenwärtigen nationalen und internationalen Entsorgungsoptionen für die abgebrannten Brennelemente, welche direkt endgelagert werden sollen, und für die verglasten HAW-Abfälle aus den Wiederaufarbeitungsanlagen. Bild 1

Massenanteile und Anteile der Gesamtaktivität von wärmeentwickelnden hoch radioaktiven Abfällen und radioaktiven Abfällen mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung Mass and total activity percentages of high active waste and low active waste

neben der fehlenden Akzeptanz in der Bevölkerung vor allem an den technischen Schwierigkeiten, da HAW-Abfälle wegen ihrer hohen Radiotoxizität für bis zu 1 Mio. Jahre von der Biosphäre isoliert werden müssen. Für 300 000 m3 LAW-Abfälle gibt es mit dem Schacht Konrad bereits ein planfestgestelltes Endlager. In dieser Planung waren die Abfallmengen, welche bei Rückholung der radioaktiven Abfälle aus dem Versuchsendlager Asse anfallen werden, noch nicht berücksichtigt. Der Volumenanteil der LAW-Abfälle in Deutschland beträgt über 90 % des gesamten radioaktiven Abfalls. Betrachtet man hingegen die Anteile an der Gesamtradioaktivität aller radioaktiven Abfälle in Deutschland, machen die HAW-Abfälle 99,9 % aus [2]. Diese Zahlen zeigen die besondere Gefährdung durch die HAW-Abfälle. In diesem Artikel wird daher der Fokus auf die Lagerung und Entsorgung der HAW-Abfälle gelegt.

2

Gegenwärtige Entsorgungsoptionen der HAW-Abfälle

2.1

Vorbemerkungen

Weltweit gibt es noch keine Entsorgungsmöglichkeit für HAW-Abfälle, sodass in allen Ländern, in denen Kern20

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

2.2

Internationale Entsorgungskonzepte

In dem Abkommen der Internationalen Atomenergie-Organisation (IAEA) [5] sind sicherheitstechnische Standards im Umgang mit HAW-Abfällen vereinbart. Im Artikel 15 (ii) [5] werden dabei insbesondere für den Zeitraum nach dem Verschluss eines Endlagers eine Sicherheitsbewertung und ein Umweltnachweis gefordert. Da der geforderte Isolationszeitraum für HAW-Abfälle bis zu 1 Mio. Jahre beträgt, sind die Nachweise folglich über diesen Zeitraum zu führen. Für diesen Nachweis ist ein in [6] beschriebener „Safety Case“ zu erstellen. Vergleicht man den Nachweiszeitraum für sonstige technische Bauwerke mit dem für Endlager benötigten und geforderten Nachweiszeitraum von bis zu 1 Mio. Jahren, lassen sich die Komplexität und die Schwierigkeiten bei der Endlagerplanung erahnen. Die europäischen Staaten haben sich mit der „Richtlinie 2011/70/Euratom des Rates vom 19. Juli 2011 über einen Gemeinschaftsrahmen für die verantwortungsvolle und sichere Entsorgung abgebrannter Brennelemente und radioaktiver Abfälle“ [7] verpflichtet, auf nationaler Ebene alle notwendigen Vorkehrungen für die Entwicklung und die stetige Verbesserung eines Entsorgungssystems für HAW-Abfälle zu treffen. Am weitesten fortgeschritten sind die Entsorgungskonzepte in Finnland und Schweden. Beide Länder planen die Entsorgung ihrer HAW-Abfälle in tiefengeologischen Endlagern im Wirtsgestein Granit und arbeiten in der Forschung und Entwicklung eng zusammen. Die im Ver-


gleich zu anderen Ländern fortgeschrittene Planung ist unter anderem dadurch begründbar, dass die Kernkraftwerksbetreiber im Unterschied zu den Betreibern der deutschen Kernkraftwerke nicht nur für die Finanzierung, sondern auch für die Planung und Errichtung der Entsorgungseinrichtungen verantwortlich sind. In Finnland existiert für das Endlager ONKALO seit November 2015 eine gültige Baugenehmigung. Der Betriebsbeginn für das Endlager ONKALO ist zu Beginn der 2020er-Jahre geplant [8]. In Schweden gibt es für das Endlager in Forsmark zwar noch keine Baugenehmigung, es soll trotzdem bereits 2030 [9] in Betrieb gehen. In Frankreich wird derzeit die Region um die Ortschaft Bure auf ihre grundsätzliche Eignung als Endlagerstandort untersucht. Ein im Schnellverfahren verabschiedetes Gesetz, in dem Bure als Endlagerstandort festgelegt wird, ist aufgrund eines nicht verfassungskonformen Verabschiedungsverfahrens zunächst vom französischen Verfassungsgericht gestoppt wurden. Gemäß der aktuellen Planung soll in Frankreich 2025 mit der Einlagerung von HAWAbfällen in das Tiefen-Endlager begonnen werden [10]. In Großbritannien und der Schweiz wird es mittelfristig kein betriebsbereites Endlager für die HAW-Abfälle geben. Während in Großbritannien erst 2013 ein für die einzelnen Regionen freiwilliges Standortauswahlverfahren erfolglos abgebrochen wurde [11], ist das Standortauswahlverfahren in der Schweiz zwar weit fortgeschritten, jedoch wird mit der Betriebsbereitschaft eines Endlagers erst für das Jahr 2060 gerechnet [12]. Auch in den USA, in Japan sowie in Russland ist eine Lösung der Entsorgungsfrage der radioaktiven Abfälle nicht in Sicht.

2.3

Nationales Entsorgungskonzept

Gemäß Atomgesetz § 9a Abs. 3 [13] ist der Bund verpflichtet, „Anlagen zur Sicherstellung und zur Endlagerung radioaktiver Abfälle einzurichten“, wobei diese entsprechend § 21b von den Betreibern der kerntechnischen Anlagen finanziert werden müssen. Mit dem Nationalen Entsorgungsprogramm [14] ist der Bund gemäß der „Richtlinie 2011/70/Euratom des Rates vom 19. Juli 2011 über einen Gemeinschaftsrahmen für die verantwortungsvolle und sichere Entsorgung abgebrannter Brennelemente und radioaktiver Abfälle“ [7] seiner Verpflichtung nachgekommen, ein Entsorgungsprogramm zu erstellen und der Europäischen Kommission bekannt zu geben. Im Nationalen Entsorgungsprogramm sind zum einen die aktuellen sowie prognostizierten Mengen an LAW- und HAW-Abfällen und zum anderen die Entsorgungskonzepte für diese Abfälle enthalten. Zu dem Entsorgungskonzept gehört neben der Endlagerung auch die aktuelle Zwischenlagerung, welche nach der „Empfehlung der Entsorgungskommission – den Leitlinien für die trockene Zwischenlagerung bestrahlter

Brennelemente und Wärme entwickelnder radioaktiver Abfälle in Behältern“ [15] erfolgt. Als ein Schutzziel der Endlagerung wurde in den Sicherheitsanforderungen von 2010 des Bundesumweltministeriums [3] unter Absatz 3.2 die „Vermeidung unzumutbarer Lasten und Verpflichtungen für zukünftige Generationen“ gefordert. Um jedoch eine noch größere Last für folgende Generationen zu verhindern, müssen Planung und Auslegung eines Endlagers mit größter Sorgfalt durchgeführt werden. Solange eine dauerhafte sichere Entsorgung der HAW-Abfälle nicht gewährleistet ist, sollten die Abfälle nur so entsorgt oder gelagert werden, dass ein verlässliches Monitoring möglich ist und eine Rückholung mit einem vertretbaren Aufwand erfolgen kann. Die Dauer für eine Bergung der Abfälle aus einem verschlossenen Endlager wird auf 40 Jahre kalkuliert [16]. Entsprechend dem Standortauswahlgesetz von 2013 war die „Kommission Lagerung hoch radioaktiver Abfallstoffe“ bis Mitte 2016 damit beschäftigt, die Rahmenbedingungen für ein neues Standortauswahlverfahren festzulegen. Eine Aufgabe der Kommission war die Prüfung, inwieweit „zur Beurteilung und Entscheidung der Frage, ob anstelle einer unverzüglichen Endlagerung hoch radioaktiver Abfälle in tiefen geologischen Formationen andere Möglichkeiten für eine geordnete Entsorgung dieser Abfälle wissenschaftlich untersucht und bis zum Abschluss der Untersuchungen die Abfälle in oberirdischen Zwischenlagern aufbewahrt werden sollen“ ([17] § 4, Abs. 2). Durch das Inkrafttreten des Standortauswahlgesetzes [17] wurde mit der Endlagersuche in Deutschland von Neuem begonnen. Mit dem Gesetz wurde festgelegt, dass der Standort Gorleben nicht als Referenzstandort bei der Endlagersuche dienen darf. Das heißt, dass die Verfügbarkeit der bisherigen Erkundungserkenntnisse sowie die vorhandene Infrastruktur für Erkundungen nicht in die Standortbewertung mit einfließen dürfen. Im Nationalen Entsorgungsprogramm [14] wird mit der Standortentscheidung für ein Endlager der HAW-Abfälle in Deutschland im Jahr 2031 und der Inbetriebnahme im Jahr 2050 gerechnet. Derzeit lagern die verglasten Abfälle sowie die bestrahlten Brennelemente nach ihrer Zeit in den Abklingbecken der Reaktorgebäude in drei zentralen Zwischenlagern sowie in dezentralen Zwischenlagern an den Kernkraftwerksstandorten. In Deutschland wird das Konzept der trockenen Zwischenlagerung angewendet, bei dem die HAW-Abfälle in Transport- und Lagerbehältern aufbewahrt werden. Diese Behälter befinden sich wiederum in Stahlbetongebäuden – den Zwischenlagern. Die Genehmigung der Zwischenlagerung ist auf 40 Jahre begrenzt. Für die deutschen Zwischenlager laufen die Genehmigungen zwischen 2034 und 2047 aus. Die Genehmigungsdauer beruht jedoch nicht auf vorgegebenen technischen oder physikalischen Randbedingungen, sondern hat rein planerische und politische Gründe. Bei dem Konzept der trockenen Zwischenlagerung übernehmen die Behälter die wesentlichen passiven Sicherheitsfunktionen. Dazu Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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AUFSATZ ARTICLE

M. Bode, S. Marx, G. Schacht: Disposal or radioactive waste – challenges and approaches


M. Bode, S. Marx, G. Schacht: Entsorgung von radioaktiven Abfällen – Herausforderungen und Lösungsansätze

Bild 2

Zeitliche Maßstäbe entsprechend einer optimistischen Prognose nach dem Nationalen Entsorgungsprogramm und einer konservativen Prognose bis zur Betriebsbereitschaft eines Endlagers in Verbindung mit den Ablauffristen der Zwischenlagergenehmigungen, in Anlehnung an [19] Time steps according to an optimistic prognosis regarding the „Nationales Entsorgungsprogramm“ and according to a conservative prognosis until an operational available final repository in combination with the expirations of the licenses for the interim storages, according to [19]

gehören der sichere Einschluss des radioaktiven Abfalls, die sichere Abfuhr der Zerfallswärme, die Vermeidung der Kritikalität und die Vermeidung unnötiger Strahlenexposition [15]. Die sicherheitstechnischen Funktionen der Zwischenlagergebäude beziehen sich hingegen auf die Gewährleistung der Standsicherheit der Behälter, die Abschirmung ionisierender Strahlung sowie die Wärmeabfuhr durch Zu- und Abluftöffnungen.

sicherzustellen, müssen zwingend neue Lösungen gefunden werden. Während in der Vergangenheit der Schwerpunkt der Untersuchungen für die Entsorgung der HAWAbfälle auf der Endlagerung lag, gilt es nach Ansicht der Autoren den Umfang der Untersuchungen bezüglich einer verlängerten Lagerung zu erhöhen, um die Lücke in der Entsorgungskette zu schließen.

Der obere der beiden in Bild 2 dargestellten Zeitverläufe mit einem geplanten Einlagerungsbeginn der HAW-Abfälle in ein Endlager ab dem Jahr 2050 bezieht sich auf das vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit erstellte Nationale Entsorgungsprogramm [14]. Zahlreiche Institutionen sind sich darin einig, dass ein vorzeitiger Einlagerungsbeginn unrealistisch ist. Das Erkundungsbergwerk Gorleben wurde bis zum Ende der Erkundungsarbeiten über 20 Jahre lang untersucht [18], ohne dabei die Eignung als Endlager zweifelsfrei zu klären. Da mit dem Standortauswahlgesetz 2013 ein Neustart bei der Standortsuche vollzogen wurde, deutet dies darauf hin, dass dieser in Bild 2 als optimistische Prognose dargestellte obere Zeitplan mindestens als sehr ambitioniert anzusehen ist. Als Gegensatz ist eine konservativere Prognose nach [19] vorgestellt. Da die Zwischenlagergenehmigungen zwischen 2034 und 2047 auslaufen, ergibt sich in beiden Zeitverläufen eine Lücke in der Entsorgungskette der HAW-Abfälle. Diese beträgt zwischen wenigen Jahrzehnten und bis zu einem Jahrhundert. Um die Sicherheit der Lagerung der HAW-Abfälle in diesem Zeitraum bis zur Betriebsbereitschaft eines Endlagers

3

Lösungsoptionen für die Überbrückung der zeitlichen Lücke

3.1

Allgemein

22

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Die zunächst wichtigste Herausforderung im Umgang mit radioaktiven Abfällen ist es, die in Abschn. 2.3 aufgezeigte zeitliche Lücke in der Entsorgungskette der HAW-Abfälle zu schließen. Bisher wurden die Planung und die Nachweise in Bezug auf die Zwischenlagerung auf einen Zeitraum von 40 Jahren begrenzt. Dieser Nachweiszeitraum beruht auf rein politischen und organisatorischen Randbedingungen, da in der Vergangenheit stets von einem betriebsbereiten Endlanger nach Ablauf der 40 Jahre ausgegangen wurde. Erste Untersuchungen bezüglich der Langzeitsicherheit der Behälterdichtungen über den Zeitraum von 40 Jahren hinaus wurden bereits von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung durchgeführt [20]. Sämtliche Untersuchungsergebnisse ergeben sich durch Extrapolation der Ergebnisse von einem kleinen Untersuchungszeitraum auf die gewünschte Lagerungszeit. Ziel solcher Untersuchungen ist es, ein


systematisches Versagen der einzelnen Sicherheitsfunktionen auszuschließen. Des Weiteren ist das Langzeitverhalten der Brennelemente, der Behältereinbauten und des Behälterinnenraums zu untersuchen [21]. Da Fehler im Allgemeinen nicht auszuschließen sind und um das Sicherheitsniveau zu erhöhen, sollte die lokale Verfügbarkeit von Heißen Zellen zum Austausch von defekten Behälterdichtungen an den Standorten Bedingung für die Lagerung der HAW-Abfälle sein. Eine Heiße Zelle ist ein stark abgeschirmter Raum oder Gehäuse, in dem ferngesteuert mit hoch radioaktiven Materialien hantiert werden kann, ohne dass Personen einer zu hohen Strahlenbelastung ausgesetzt sind. Für ein durchgängiges Entsorgungskonzept der HAWAbfälle sind für den Zeitraum nach Ablauf der Zwischenlagergenehmigungen und vor der Betriebsbereitschaft eines Endlagers grundsätzlich drei Varianten denkbar. Die erste Variante ist, dass die aktuell auf 40 Jahre befristeten Genehmigungen für die Zwischenlagerung verlängert werden. Alternativ sind der Neubau eines zentralen Überbrückungslagers für sämtliche HAW-Abfälle der Bundesrepublik und der Neubau von einzelnen wenigen dezentralen Überbrückungslagern denkbar. Bei der letzten Variante ist eine Anzahl der Überbrückungslager zwischen drei und sechs Neubauten anzustreben. Für jede der Varianten wird ein ausgereiftes Monitoringkonzept von signifikanter Bedeutung sein. Darüber hinaus ist ein Alterungsmanagementkonzept zu erarbeiten und regelmäßige periodische Sicherheitsüberprüfungen durchzuführen. Leitlinien für das technische Alterungsmanagement und die periodischen Sicherheitsüberprüfungen existieren bereits für die derzeitige Zwischenlagerung [22].

3.2

3.3

Neubau eines zentralen Überbrückungslagers

Um den aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik insbesondere hinsichtlich der Sicherheit bestmöglich berücksichtigen zu können, besitzt ein aktualisiertes Lagerungskonzept, verbunden mit einem Neubau, gegenüber der Genehmigungsverlängerung deutliche Vorteile. Wichtiger Bestandteil eines neuen Lagerungskonzepts muss dabei ein umfangreiches Monitoringkonzept sein, welches eine optimale Überwachung und regelmäßige Überprüfung des Sicherheitsniveaus ermöglicht. Die nukleare Gefahr der HAW-Abfälle ist so groß, dass bereits der austretende Inhalt eines Transport- und Lagerbehälters große Teile der Umgebung radioaktiv verseuchen würde. Die Gesamtaktivität des Behälterinventars von einem Transport- und Lagerbehälter ist mit bis zu 1 900 PBq [23] nicht wesentlich kleiner als die gesamte freigesetzte Aktivität beim Reaktorunfall in Tschernobyl mit etwa 9 500 PBq [24]. Durch diesen Vergleich wird die immense Gefahr durch die HAW-Abfälle deutlich. Eine großflächige Verteilung der insgesamt knapp 2 000 benötigten Transport- und Lagerbehälter bringt aufgrund der großen Gefahr von bereits einem einzelnen Behälter keine sicherheitstechnischen Vorteile gegenüber der Lagerung der Behälter in einem Überbrückungslager sowie gegenüber der im folgenden Abschnitt beschriebenen Lagerung in einer geringen Anzahl von Überbrückungslagern. In den letzten Jahren gewinnt die Terrorgefahr zunehmend an Bedeutung. Die damit verbundenen sicherheitstechnischen Anpassungen ließen sich bei einer Neubaumaßnahme bestmöglich umsetzen. Um Transporte zu vermeiden, wäre der bestmögliche Standort eines solchen Lagers der zukünftige Endlagerstandort. Es ist jedoch nicht zu erwarten, dass diese Standortentscheidung rechtzeitig getroffen wird.

Verlängerung der derzeitigen Zwischenlager

Die Verlängerung der Genehmigungen für die derzeitigen Zwischenlager würde bezüglich des Umfangs und der Anforderungen analog zu einer Neugenehmigung sein. Da die Zwischenlager und deren zugrunde liegende Konzepte zu dem Zeitpunkt der auslaufenden Genehmigungen bereits 40 Jahre alt sind, ist der aktuelle Stand von Wissenschaft und Technik mindestens anzuzweifeln. Insbesondere die Sicherheitsfunktionen der Gebäude sind bei den derzeitigen Zwischenlagern sehr begrenzt. Neue Anforderungen, wie der Bau von vorgesetzten Wänden zum Schutz vor Flugzeugabstürzen, zeigen, dass das Grundkonzept nicht mehr ausreichend ist. Eine sicherheitstechnische Schwachstelle stellen die großen Gebäudeöffnungen zur Abfuhr der Nachzerfallswärme dar. Da die Wärmeleistung der HAW-Abfälle kontinuierlich abnimmt, sind diese Öffnungen nach 40 Jahren deutlich größer als notwendig dimensioniert. Insgesamt gilt festzuhalten, dass eine Genehmigungsverlängerung neben rechtlichen auch große technische Herausforderungen verursacht.

3.4

Neubau dezentraler Überbrückungslager

Eine Lösungsvariante, bei der die Sicherheitsanforderungen entsprechend dem aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik optimal berücksichtigt werden können und die darüber hinaus politisch sowie gesellschaftlich einfacher umsetzbar erscheint, ist der Neubau von wenigen dezentralen Überbrückungslagern. So könnten beispielsweise vier neue Überbrückungslager über die Bundesländer verteilt werden, in denen Kernkraftwerke betrieben wurden. Dabei werden die Anzahl und insbesondere die Länge der Transporte der HAW-Abfälle vom Zwischenlager in ein Überbrückungslager verringert. Außerdem tragen mehrere Regionen die Lasten infolge des jahrelangen Betriebs der Kernkraftwerke in Deutschland. An den Kernkraftwerkstandorten befinden sich außerdem viele Fachkräfte für den Umgang mit den radioaktiven Materialien. Deren Know-how stellt einen wichtigen Faktor bei Planung und Betrieb von Überbrückungslagern dar. Durch ein einheitliches Konzept für die verschiedenen Standorte können Erfahrungen aus Planung und Betrieb Bautechnik 94 (2017), Heft 1

23

AUFSATZ ARTICLE

M. Bode, S. Marx, G. Schacht: Disposal or radioactive waste – challenges and approaches


M. Bode, S. Marx, G. Schacht: Entsorgung von radioaktiven Abfällen – Herausforderungen und Lösungsansätze Tab.1

Vergleich der drei Varianten zur Überbrückung der zeitlichen Lücke Comparison of the three options to close the time gap

gern deutlich einfacher zu gewährleisten als die Überwachung der derzeitigen Zwischenlager. Die Kosten für den Neubau von Überbrückungslagern sind vermutlich höher als bei einer Verlängerung der derzeitigen Zwischenlagergenehmigungen, auch wenn diese Kosten nur schwer abzuschätzen sind und in großem Maße von den notwendigen Anpassungen abhängen. Gegenüber der Sicherheit sind die Kosten jedoch immer als nachrangiges Bewertungskriterium bei einem Variantenvergleich zur Entsorgung und Lagerung von HAW-Abfällen anzusehen.

des ersten Überbrückungslagers für die weiteren Lager ebenfalls genutzt werden. Auch in diesem Neubaukonzept sind Heiße Zellen zu berücksichtigen. Außerdem ist bei der Auslegung zur Abführung der Zerfallswärme die Verringerung der Wärmeleistung bis zum Ende der derzeitigen Zwischenlagerung zu beachten. Auch beim Neubau dezentraler Überbrückungslager können notwendige Anpassungen zum Schutz gegen Terroristen bestmöglich umgesetzt werden.

3.5

Eine Veränderung der Standorte einzelner Behälter verursacht Transporte. Da diese immer mit einem großen logistischen und sicherheitstechnischen Aufwand verbunden sind, gilt es deren Anzahl grundsätzlich zu minimieren. Dieses ist demnach auch ein Vorteil des Neubaus mehrerer Überbrückungslager gegenüber dem Neubau von einem zentralen Überbrückungslager. Da beim Bau eines Überbrückungslagers die Bevölkerung die dafür zugrunde liegende Standortentscheidung mit einer Vorentscheidung für einen späteren Endlagerstandort sehen wird, muss davon ausgegangen werden, dass diese Variante nicht oder nur sehr schwer politisch zu realisieren ist. Demnach besitzt die Lösungsoption des Neubaus mehrerer dezentraler Überbrückungslager die meisten Vorteile.

Zusammenfasssende Bewertung der Lösungsvarianten 4

Jede der vorgestellten Varianten besitzt sowohl Vor- als auch Nachteile. Einzelne Kriterien und deren Wertung für die drei Varianten sind in Tab. 1 zusammengestellt. Der aktuelle Stand von Wissenschaft und Technik verändert sich analog zu anderen Fachbereichen auch bei der Entsorgung radioaktiver Abfälle laufend. Um diesen optimal berücksichtigen zu können, ist ein grundlegend neues Konzept anzustreben und der Neubau von einem oder mehreren Überbrückungslagern der Variante mit den Genehmigungsverlängerungen vorzuziehen. Gleiches gilt für das Erreichen eines bestmöglichen Sicherheitsniveaus, die Anpassung an die Wärmefreisetzung und die Realisierbarkeit einer Heißen Zelle. Nur bei einem neuen Konzept können neuartige Gefährdungen sowie Erkenntnisse, wie die nach 40 Jahren deutlich verringerte Wärmefreisetzung und der Bedarf einer Heißen Zelle, optimal berücksichtigt werden. Neue Anforderungen hinsichtlich einer steigenden Terrorgefahr lassen sich ebenfalls durch neue Gebäudekonzepte besser berücksichtigen als bei den bestehenden Zwischenlagern. In den bisherigen Zwischenlagern sind die großen Gebäudeöffnungen zur Kühlung der Transport- und Lagerbehälter eine der größten sicherheitstechnischen Schwachstellen. Bei Neubauten kann die Größe dieser Öffnungen aufgrund der abnehmenden Zerfallswärme zumindest minimiert werden. Ebenfalls ist die notwendige Bewachung von wenigen Überbrückungsla24

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Aussicht

Die Entsorgung der radioaktiven Abfälle ist zweifelsfrei eine der größten Herausforderungen unserer Gesellschaft. Während in der Vergangenheit zumindest im Bereich der Endlagerung zahlreiche Forschungsarbeiten durchgeführt wurden, wurde sich bezüglich der Lagerung auf das derzeitige Zwischenlagerkonzept verlassen. Dies lag vor allem an der Zuversicht, am Ende der 40-jährigen Laufzeit ein betriebsbereites tiefengeologisches Endlager zu haben. Durch die Verzögerungen und den Neubeginn der Endlagersuche kann davon nun nicht mehr ausgegangen werden. Eine zeitliche Lücke in der Entsorgungskette zwischen wenigen Jahrzehnten und einem Jahrhundert ist zu erwarten. Dies wurde zwar in Fachkreisen erkannt, erfährt jedoch politisch meist noch eine untergeordnete Priorität. Wichtigste Voraussetzung für einen verantwortungsvollen Umgang mit den HAW-Abfällen in der Zukunft ist es daher, den Forschungs- und Entwicklungsumfang für die längerfristige Lagerung zu erhöhen. Dafür ist neben der Wissenschaft insbesondere der Bund gefordert, der gemäß dem Atomgesetz § 9a Abs. 3 [13] verpflichtet ist, „Anlagen zur Sicherstellung und zur Endlagerung radioaktiver Abfälle einzurichten“. Daher ist es Aufgabe der Politik und der entsprechenden Institutionen, Forschungsrichtlinien entsprechend anzupassen, um somit Forschungsarbeiten bezüglich des Schließens der zeitlichen Lücke in der Entsorgungskette der HAW-Abfälle zu unterstützen.


Literatur [1] BMUB: Verzeichnis radioaktiver Abfälle. Bestand zum 31. Dezember 2014 und Prognose. 2015. [2] M-L , I.; S, M.; et al.: Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle in Deutschland. GRS 247, GRS, 2008. [3] BMU: Sicherheitsanforderungen an die Endlagerung wärmentwickelnder radioaktiver Abfälle. 2010. [4] G , H.: Endlagerung von hochradioaktiven Abfällen â&#x20AC;&#x201C; internationaler Stand und Perspektiven. In: FrĂźhjahrstagung des Arbeitskreises 2011, S. 64â&#x20AC;&#x201C;80. [5] INFCIRC/546: Join Convention on the Safety of Spent Fuel Management and on the Safety of Radioactive Waste Management. [6] M-L , I.; S, M.: Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle in Deutschland. Anhang Safety Case, Anforderungen und Inhalte eines Safety Case fĂźr ein Endlager fĂźr wärmeentwickelnde Abfälle. 2008. [7] Richtlinie 2011/70/Euratom des Rates vom 19. Juli 2011 Ăźber einen Gemeinschaftsrahmen fĂźr die verantwortungsvolle und sichere Entsorgung abgebrannter Brennelemente und radioaktiver Abfälle. [8] Posiva: Press release: Posiva is granted construction licence for ďŹ nal disposal facility of spent nuclear fuel. 2015. [9] SKB: Spent Fuel Repository. Fact Sheet, 2015. [10] Andra Solutions: Andra â&#x20AC;&#x201C; the French National Radioactive Waste Management Agency. Andraâ&#x20AC;&#x2DC;s solutions and experience. 2014. [11] DECC: Triennial Review Report 2015: Committee on Radioactive Waste Management (CoRWM). 2015. [12] Agneb: Jahresbericht 2014, 2015. [13] Bundesrepublik Deutschland: Atomgesetz. 1985. [14] BMUB: Programm fĂźr eine verantwortungsvolle und sichere Entsorgung bestrahlter Brennelemente und radioaktiver Abfälle. Nationales Entsorgungsprogramm, 2015. [15] ESK â&#x20AC;&#x201C; Entsorgungskommission: Leitlinien fĂźr die trockene Zwischenlagerung bestrahlter Brennelemente und Wärme entwickelnder radioaktiver Abfälle in Behältern. Empfehlung der Entsorgungskommission, 2013. [16] B, W.; H , P.; D, S.; et al.: Auswirkungen der Sicherheitsanforderung RĂźckholbarkeit auf existierende Einlagerungskonzepte und Anforderungen an neue Konzepte. Abschlussbericht, 2014. [17] Bundesrepublik Deutschland: Standortauswahlgesetz. 2013.

[18] BMWi: Endlagerung hochradioaktiver Abfälle in Deutschland â&#x20AC;&#x201C; Das Endlagerprojekt Gorleben. 2008. [19] B , J.: Notwendige Zwischenlagerung â&#x20AC;&#x201C; Zeit fĂźr ein neues Konzept? Bis in alle Ewigkeit. Hannover, 2016. [20] V , H.; W, D.; P  , U.; et al. (Hrsg.): LongTerm Performance of Metal Seals for Transport and Storage Casks. San Francisco: PATRAM, 18.8.2013â&#x20AC;&#x201C;23.8.2013, 2013. [21] E, A.; G, S.; G, K.; et al.: Sicherheitstechnische Aspekte der langfristigen Zwischenlagerung von bestrahlten Brennelementen und verglastem HAW. GRS-A3597, GRS, Ă&#x2013;ko-Institut. [22] ESK â&#x20AC;&#x201C; Entsorgungskommission: ESK-Leitlinien zur DurchfĂźhrung von periodischen SicherheitsĂźberprĂźfungen und zum technischen Alterungsmanagement fĂźr Zwischenlager fĂźr bestrahlte Brennelemente und Wärme entwickelnde Abfälle. 2014. [23] GNS: CASTOR V/19 Transport- und Lagerbehälter fĂźr Brennelemente (DWR). 2014. [24] DAtF: Der Reaktorunfall in Tschernobyl. 2011.

Autoren Dipl.-Ing. Matthias Bode Leibniz Universität Hannover Institut fĂźr Massivbau AppelstraĂ&#x;e 9A 30167 Hannover bode@ifma.uni-hannover.de

Univ. Prof. Dr.-Ing. Steffen Marx Leibniz Universität Hannover Institut fĂźr Massivbau AppelstraĂ&#x;e 9A 30167 Hannover marx@ifma.uni-hannover.de Dr.-Ing. Gregor Schacht Leibniz Universität Hannover Institut fĂźr Massivbau AppelstraĂ&#x;e 9A 30167 Hannover schacht@ifma.uni-hannover.de

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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M. Bode, S. Marx, G. Schacht: Disposal or radioactive waste â&#x20AC;&#x201C; challenges and approaches


DOI: 10.1002 / bate.201500052

AUFSATZ

Bernd Kister*, Johannes Hugenschmidt

ZerstĂśrungsfreie PrĂźfverfahren unterstĂźtzen die Beurteilung alter StĂźtzbauwerke aus Natursteinmauerwerk An der Hochschule Luzern wurde in den vergangenen zwĂślf Jahren ein Rating-System zur Beurteilung alter StĂźtzbauwerke aus Natursteinmauerwerk entwickelt und bereits bei verschiedenen Projekten angewendet. Das Ziel dieses Rating-Systems ist es, sowohl den Zustand der StĂźtzbauwerke als auch deren konstruktive Eigenschaften zu ermitteln und zu bewerten. Da Unterlagen zum Aufbau dieser Bauwerke in der Regel fehlen, wurde in einem Forschungsprojekt geprĂźft, welchen Beitrag zerstĂśrungsfreie PrĂźfverfahren bei der Erkundung der konstruktiven Eigenschaften von alten StĂźtzbauwerken aus Natursteinmauerwerk leisten kĂśnnen. Zum Einsatz kamen sowohl Verfahren mit akustischen Wellen als auch solche mit elektromagnetischen Wellen. Nachfolgend wird Ăźber die Ergebnisse verschiedener Messverfahren an einem ca. 5 m langen und 1,8 m hohen, extra fĂźr das Projekt hergestellten MauerwerksprobekĂśrper sowie an einer bestehenden alten StĂźtzmauer berichtet. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass die Wahl der Messmethode auf die Art des Mauerwerks abgestimmt werden muss.

Nondestructive testing assists the assessment of old retaining walls made of natural stonework During the last twelve years a rating system has been developed at the Lucerne University of Applied Sciences and Arts for the assessment of old retaining walls made of natural stonework. Up to now this rating system has been applied successfully in several projects. The goal of this rating system is to assess the as-is state of old retaining walls as well as their constructiveness. Unfortunately, in many cases there is no information available about the design and construction details. Therefore a research project has been carried out to evaluate the possible contribution of nondestructive testing for the investigation of the constructiveness of such walls. In this project different methods have been used with acoustic and electromagnetic waves. Data were acquired with those different methods on a test wall with a length of approximately 5 m and a height of 1.8 m. In addition, data were acquired on an existing old retaining wall on a Swiss pass road. The test results show that the selection of a test method for those old retaining walls made of natural stonework is highly dependent on the type of masonry of the retaining wall.

Keywords Natursteinmauerwerk, StĂźtzbauwerke aus; Luzerner RatingSystem; PrĂźfverfahren, zerstĂśrungsfreie; Georadar; OberďŹ&#x201A;ächenwellen, Spektralanalyse von; Wandstärke; Querschnittsform; Schlankheitsgrad

Keywords retaining walls made of natural stonework; Lucerne Rating System; non-destructive testing; ground penetrating radar; spectral analysis of surface waves; wall thickness; wall cross section; slenderness ratio

1

noch in Betrieb und sichern insbesondere die Schweizer PassstraĂ&#x;en.

Einleitung

Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts war die BlĂźtezeit des Baus von StĂźtzbauwerken aus Natursteinmauerwerk im Rahmen der Erstellung von Verkehrswegen im Alpenraum. Die Nutzung der neuen Verkehrsmittel â&#x20AC;&#x201C; Automobil und Eisenbahn â&#x20AC;&#x201C;, deren Bedeutung während der Industrialisierung immer wichtiger wurde, erforderte den Bau neuer Verkehrswege. FĂźr die zahlreichen StĂźtzbauwerke, welche fĂźr die StraĂ&#x;en und Bahnstrecken erstellt werden mussten, wurde in der Regel das vor Ort vorhandene Material â&#x20AC;&#x201C; Naturstein â&#x20AC;&#x201C; eingesetzt. Die Bauwerke sind daher regional sehr unterschiedlich (Bild 1). Der Naturstein wurde sowohl in Form von MĂśrtelmauerwerk als auch in Form von Trockenmauerwerk beim Bau der StĂźtzbauwerke verwendet. Viele dieser mittlerweile ca. 100-jährigen Mauern sind auch heute *) Corresponding author: bernd.kister@hslu.ch Submitted for review: 05 June 2015 Revised: 13 September 2016 Accepted for publication: 24 October 2016

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2

Konstruktive Eigenschaften und ihr EinďŹ&#x201A;uss auf die Bauwerksstabilität

Die konstruktiven Eigenschaften eines StĂźtzbauwerks spielen insbesondere hinsichtlich der Beurteilung der Standsicherheit des Bauwerks eine wesentliche Rolle. S  [1] hat ausgefĂźhrt, dass von 25 untersuchten alten StĂźtzmauern die meisten einen Schlankheitsgrad, d. h. ein Verhältnis Wandstärke am FuĂ&#x; B zu BauwerkshĂśhe H, zwischen 0,15 und 0,25 aufwiesen, dass aber alle diese Mauern Verformungen erlitten hatten und an den meisten dieser Bauwerke Reparaturen durchgefĂźhrt worden waren. Im GBC Report on Study of Old Masonry Retaining Walls [2] wird darauf hingewiesen, dass StĂźtzbauwerke aus Natursteinmauerwerk mit einem Schlankheitsgrad ! 0,33 häuďŹ g von Schäden betroďŹ&#x20AC;en waren und wieder abgerissen werden mussten bzw. sogar kollabierten (Bild 2). Bauwerke, deren Schlankheitsgrad # 0,33

Š Ernst & Sohn Verlag fßr Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 94 (2017), Heft 1


Quelle: BERND KISTER

Bild 1

Beispiele für die Verschiedenartigkeit der Stützbauwerke und ihres Mauerwerks aus Naturstein Diverseness of old retaining walls made of natural stonework

war, blieben hingegen in der Regel stabil (in Bild 2 als „Bauwerke mit hohen Konsequenzen bei einem Kollaps“ bezeichnet). Untersuchungen von B aus dem Jahr 1834 an vier verschiedenen Mauerwerksquerschnitten [2] haben zudem gezeigt, dass auch der Querschnittsform des Stützbauwerks und der Neigung der Lagerfugen einer Mauer eine erhebliche Bedeutung in Bezug auf die Stabilität des Bauwerks zukommt. Aus den vorliegenden Untersuchungen lässt sich somit schließen, dass Stützbauwerke aus Natursteinmauerwerk mit einem Schlankheitsgrad ! 0,3 häufig ein Problem bezüglich ihrer Stabilität aufweisen. Je kleiner der Wert für den Schlankheitsgrad ist, umso eher ist mit Schäden am Bauwerk bis hin zu einem Kollaps zu rechnen.

Bild 2

Eine weitere wesentliche Größe für die Stabilität von Mauerwerk ist der sogenannte Querverband, d. h. die Verzahnung und Einbindung der Mauerwerkssteine in die Tiefe. Bereits in den ersten Richtlinien zur Ausführung von Natursteinmauerwerk in der Schweiz aus den 30er- und 40er-Jahren des letzten Jahrhunderts wurden Regeln für die Anzahl und Verteilung der sogenannten Bindersteine, d. h. der Steine, die die vorderste Mauerwerksebene „zurückbinden“ bzw. nach hinten verankern, festgelegt [3]. Nach den Vorgaben dieser Richtlinien sollte mindestens jeder dritte Mauerwerksstein ein Binderstein sein und der Abstand zwischen Bindersteinen höchstens 1,8 m betragen. Neben den Eigenschaften Wandstärke bzw. Schlankheitsgrad, der Querschnittsform und dem Querverband spielen weitere konstruktive Eigenschaften wie – Einbindetiefe des Bauwerks – Form der Mauerwerkssteine – Variation der Steingröße im Mauerwerk – Position der größten Mauerwerkssteine in der Mauer – Verhältnis von Schichtdicke (Steinhöhe) zu Steinlänge – Lagerhaftigkeit der Steine – Ausführung der Fugen (Kreuzfugen, Stoßfugen über mehr als zwei Schichten) – Drainagen des Stützbauwerks und Drainagen am Wandfuß eine mehr oder weniger signifikante Rolle für die Stabilität einer Stützmauer aus Natursteinmauerwerk. Bei der Beurteilung des Zustands eines Stützbauwerks hinsichtlich seiner Tragsicherheit und seiner Gebrauchstauglichkeit sind also folglich auch die konstruktiven Eigenschaften des Bauwerks mit zu berücksichtigen.

Zusammenhang zwischen Bauwerkshöhe H und Wandstärke am Fuß B und der Stabilität eines Stützbauwerks aus Natursteinmauerwerk nach [2] (Darstellung modifiziert) Relationship of height H, wall thickness at the bottom B of retaining walls made of natural stonework and their structural safety according to [2] (graph reproduced)

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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B. Kister, J. Hugenschmidt: Nondestructive testing assists the assessment of old retaining walls made of natural stonework


B. Kister, J. Hugenschmidt: Zerstörungsfreie Prüfverfahren unterstützen die Beurteilung alter Stützbauwerke aus Natursteinmauerwerk

Bild 3

Konstruktive Eigenschaften bzw. Grunddaten zur Beurteilung eines Stützbauwerks aus Natursteinmauerwerk Basic data for the assessment of the constructiveness of a retaining wall made of natural stonework

3

Das Luzerner Rating-System

Das Luzerner Rating-System ist eine Systematik zur Beurteilung und Bewertung des Zustands von Stützbauwerken aus Natursteinmauerwerk. Ziel dieses Rating-Systems ist es, eine Bauwerksbeurteilung möglichst objektiv vorzunehmen und subjektive Einflüsse durch denjenigen, der die Bauwerksbeurteilung durchführt, möglichst zu vermeiden. Neben den Zustandsdaten des Bauwerks werden auch die konstruktiven Eigenschaften des Bauwerks mit aufgenommen, denn ungünstige konstruktive Eigenschaften, die bei der Erstellung des Bauwerks noch keine maßgebliche Rolle hinsichtlich der Tragsicherheit spielten, können mit der Zeit aufgrund von Alterungsprozessen an Bedeutung gewinnen. Das Rating-System untersucht die drei Bereiche – konstruktive Eigenschaften des Bauwerks, zusammengefasst in dem Rating qMk (Parameter in Bild 3), – Zustand des Bauwerks, zusammengefasst in dem Rating qMz (Parameter in Bild 4), und – Zustand der „Umgebung“, zusammengefasst in dem Rating qTGz (Parameter in Bild 5). Bei den Zustandsdaten handelt es sich um Daten, die einer zeitlichen Entwicklung unterliegen und regelmäßig bei jeder Inspektion anfallen und beurteilt werden müssen. Die Grunddaten hingegen müssen nur einmal erfasst werden, da sie, falls keine baulichen Modifikationen vorgenommen werden, keinen zeitlichen Veränderungen unterliegen. Bei dem Rating-System wird unterschieden zwischen Parametern, die das Bauwerk als Ganzes betreffen, wie z. B. 28

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Bild 4

Parameter zur Beurteilung des Zustands eines Stützbauwerks aus Natursteinmauerwerk Assessment critera of the as-is state of a retaining wall made of natural stonework

Bild 5

Parameter zur Zustandsbeurteilung „Umgebung“ Critera to assess the as-is state of the „surrounding area“

eine Schiefstellung bzw. ein Überhang der Mauer, und Parametern, die die Bauelemente, d. h. Steine und Fugen, betreffen (z. B. Lagerhaftigkeit der eingebauten Mauerwerkssteine). Aufgrund der hohen Bedeutung des Wasserdrucks werden die Entwässerungseinrichtungen gesondert betrachtet. Mit der Auflistung der Parameter alleine erhält man noch keine Bewertung. Die einzelnen Parameter müssen gewichtet und untereinander in Relation gesetzt werden. Ein solches Verfahren wird als Klassifizierung oder Rating bezeichnet. Für ein Bewertungssystem, das die Eigenschaften eines Stützbauwerks gesamthaft berücksichtigen will, d. h. die Eigenschaften des Bauwerks und seiner Elemente, den Zustand des Bauwerks und seiner Elemente sowie Einflüsse aus der Umgebung (Topografie, Geologie, Wasser, Bewuchs), ist davon auszugehen, dass die Bewertungsgrößen oder Ratings der verschiedenen Bereiche nicht nur additiv miteinander verknüpft sein werden, sondern auch multiplikativ. Für das Luzerner Rating-System für Stützbauwerke aus Natursteinmauerwerk wurde daher eine Kombination aus additiven und multiplikativen Elementen gewählt. Der Rating-Wert qMk für die konstruktiven Eigenschaften bzw. Grunddaten ergibt sich


z. B. aus der Multiplikation der Rating-Teilwerte RKB, RKF, RKG und RKE (Bild 3): qMk " RKB * RKF * RKG * RKE. Der Schlankheitsgrad eines Stützbauwerks aus Natursteinmauerwerk (RKB) geht somit multiplikativ in das Rating ein und hat damit einen hohen Einfluss. Der Wert RKG setzt sich dagegen additiv aus neun Werten zusammen, die die Eigenschaften der Elemente – Steine und Fugen – beschreiben (Bild 3): RKG " (8 RKGi)/100, i " 1,9. Hierzu gehören z. B. die Variation der Steingröße und die Lagerhaftigkeit der eingebauten Mauerwerkssteine. Diese Größen haben zwar einen Einfluss auf die Stabilität des Bauwerks, dieser ist jedoch geringer als z. B. der Einfluss des Schlankheitsgrads. Eine detaillierte Beschreibung des Luzerner Rating-Systems findet sich in [4]. Die Beurteilung des Zustands eines Bauwerks im Verkehrswegebau wird in der Schweiz üblicherweise in einer Notenskala von 1–5 dargestellt: 1 " in gutem Zustand, 2 " in annehmbarem Zustand, 3 " in schadhaftem Zustand, 4 " in schlechtem Zustand, 5 " in alarmierendem Zustand. Die Ratings qMk, qMz und qTGz können Werte zwischen 0 und 1 annehmen. Dieses Intervall wurde entsprechend der fünfteiligen Skala unterteilt. Ein Wert v 0,8 entspricht einem guten Zustand bzw. guten konstruktiven Eigenschaften. Sind die ermittelten Werte für qMk, qMz und qTGz v 0,6, aber ! 0,8, so ist von annehmbaren konstruktiven Eigenschaften des Bauwerks bzw. von einem annehmbaren Zustand auszugehen, d. h., es liegen keine größeren Schäden und damit auch kein Handlungsbedarf vor. Ergeben sich hingegen für die Zustandsbewertungen bzw. die konstruktiven Eigenschaften Werte ! 0,6 respektive ! 0,5, so liegt ein schadhafter Zustand respektive ein schlechter Zustand vor bzw., im Falle der Grunddaten „konstruktive Eigenschaften“, liegen, falls die entsprechenden Merkmale nicht ermittelt werden konnten, zumindest Kenntnislücken bzw. erhebliche Kenntnislücken vor. In solchen Fällen sind weitergehende Abklärungen vorzunehmen. Die meisten der im Luzerner Rating-System verwendeten Größen lassen sich visuell am Bauwerk direkt bestimmen. Dies gilt jedoch nicht für die Wandstärke, die Querschnittsform und den Querverband eines Stützbauwerks aus Natursteinmauerwerk. Da zum einen zu den konstruktiven Eigenschaften solcher alten Bauwerke in der Regel keine Planunterlagen mehr vorliegen und diese auch visuell im Gelände nicht erfasst werden können und

zum anderen das Öffnen des Mauerwerks mit hohen Kosten und einer Zerstörung der Bausubstanz verbunden ist, wurde in einem Forschungsprojekt [5] untersucht, inwieweit zerstörungsfreie Prüfverfahren helfen können, die fehlenden Informationen zu den konstruktiven Eigenschaften der Bauwerke zu ermitteln. Der Fokus lag dabei auf – der Ermittlung der Wandstärke und damit des Schlankheitsgrads des Bauwerks, – der Bestimmung der Querschnittsform und – der Ermittlung der Ausführung des Querverbands. Da die alten Stützbauwerke in der Regel nur eine geringe Einbindetiefe besitzen, lässt sich die Bauwerkshöhe meist mit ausreichender Genauigkeit einfach direkt am Bauwerk messen. Für die Ermittlung des Schlankheitsgrads des Bauwerks muss daher nur noch die Wandstärke am Mauerwerksfuß ermittelt werden. Durch die Bestimmung der Wandstärke des Bauwerks auf verschiedenen Höhen erhält man Informationen zur Querschnittsform des Bauwerks. Auf die durchgeführten Untersuchungen zur Ausführung des Querverbands wird hier nicht eingegangen.

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Untersuchungsobjekte

Zerstörungsfreie Prüfverfahren sind indirekte Messverfahren und bedürfen der Interpretation. Um Fehlinterpretationen in der Evaluierungsphase des Projekts zu vermeiden, wurde an der Hochschule Luzern ein Stützmauerabschnitt aus Natursteinmauerwerk nach historischem Vorbild nachgebaut (Bild 6a). Da in diesem Fall der Aufbau des Mauerwerksprobekörpers bekannt ist, lassen sich die Messergebnisse direkt mit den Bauwerkseigenschaften vergleichen und Fehlinterpretationen können so vermieden werden. Damit unterschiedliche Wandstärken untersucht werden können, wurde die Rückseite des Mauerwerks stufenförmig ausgebildet (Bild 6b). Um verschiedene Mauerwerksarten bzw. „Alterungszustände“ untersuchen zu können, wurde die Stützmauer in ihrer Länge ebenfalls in drei Abschnitte von jeweils ca. 1,65 m Länge unterteilt. Ein Teilbereich besteht aus Trockenmauerwerk (Teil A), ein zweiter aus vermörteltem Mauerwerk (Teil B). Im dritten Teilbereich (Teil C) wurde der Fugenraum mit Sand verfüllt (Bild 7). Der Sand soll dabei einen vollständig zersetzten Mörtel simulieren. Des Weiteren wurden zwei Hohlräume im Teil A bzw. im Übergang Teil A/Teil B in das Mauerwerk integriert (Bild 6b), um deren Einfluss bei den Messungen mit zerstörungsfreien Prüfverfahren zu untersuchen. Der rückseitige Abschluss des Bauwerks wird durch Betonwinkelplatten gebildet. Der Zwischenraum zwischen Natursteinmauer und Betonplatte wurde mit Kiessand verfüllt. Für In-situ-Messungen an einem bestehenden Stützbauwerk, bei dem auch gleichzeitig die Möglichkeit bestand, die Messergebnisse aufgrund eines teilweisen Rückbaus des Bauwerks zu überprüfen, wurde vom Amt für Tiefbau Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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B. Kister, J. Hugenschmidt: Nondestructive testing assists the assessment of old retaining walls made of natural stonework


B. Kister, J. Hugenschmidt: Zerstörungsfreie Prüfverfahren unterstützen die Beurteilung alter Stützbauwerke aus Natursteinmauerwerk

Bild 6

a) Mauerwerksprobekörper an der Hochschule Luzern, b) Querschnitt des Mauerwerksprobekörpers a) Test wall at the Lucerne University of Applied Sciences and Arts, b) cross section of the test wall

Bild 7

Die drei unterschiedlichen Mauerwerksabschnitte des Mauerwerksprobekörpers, aufgenommen vor der Hinterfüllung des Bauwerks The three different sections of the test wall, picture was taken before the backfill

des Kantons Uri die Mauer Eggental vorgeschlagen. Bei dem Mauerwerk des Abschnitts der Mauer Eggental, der für den Rückbau vorgesehen war, handelt es sich um ein Trockenmauerwerk, welches nach der Schweizer Norm SIA 262/2:2012 als Bruchsteinmauerwerk, Verbandsart B, einzuordnen ist. Der Verband ist unregelmäßig und die Steingröße variiert sehr stark, was einen ungünstigen Einfluss auf die Stabilität solcher Bauwerke hat. Bild 8 zeigt das Stützbauwerk Eggental in dem zu sanierenden Bauwerksabschnitt zum Zeitpunkt der Messungen und während der Rückbauarbeiten. Bild 8

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Zerstörungsfreie Messverfahren

Im Rahmen des Projekts sollten sowohl Messverfahren mit akustischen Wellen als auch solche mit elektromagnetischen Wellen hinsichtlich ihrer Eignung für Untersuchungen an Natursteinmauerwerk getestet werden. Hierfür wurden vier Verfahren ausgewählt: – Impact-Echo-Verfahren (p-Wellen), – Ultraschall-Impuls-Messverfahren (s-Wellen), – Spektralanalyse von Oberflächenwellen (Spectral Analysis of Surface Waves, SASW, Rayleigh-Wellen), – Georadar (elektromagnetische Wellen). 30

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

a) Stützbauwerk Eggental an der Klausenstrasse, Kanton Uri, b) Rückbau des schadhaften Mauerabschnitts a) Retaining wall Eggental at the Klausenstrasse, Canton Uri, b) retreating work at the damaged section of the retaining wall

Beim Impact-Echo-Verfahren liegen zahlreiche Untersuchungen zur Wandstärkenbestimmung an Betonbauwerken vor. Auch wurden bereits Messungen an Mauerwerk mit Kunststeinen vorgenommen [6]. Es sollte daher überprüft werden, ob die dort verwendeten Auswertegleichungen, die eine Bestimmung der Wandstärke in Abhängigkeit von p-Wellengeschwindigkeit und Eigenfrequenz erlauben, auch für Stützbauwerke aus Natursteinmauerwerk angewendet werden können.


Bei nur einseitig zugänglichen Bauwerken bietet sich bei Untersuchungen zur Wandstärkenbestimmung mit Wellenausbreitung das ReďŹ&#x201A;exionsverfahren an. Bei ReďŹ&#x201A;exionsmessungen wird Ăźblicherweise der Abstand Senderâ&#x20AC;&#x201C;Empfänger klein gewählt, sodass davon ausgegangen werden kann, dass der Weg der Welle vom Sender zum ReďŹ&#x201A;ektor und der Weg vom ReďŹ&#x201A;ektor zum Empfänger gleich groĂ&#x; sind. Die Laufzeit der Welle vom Sender zum ReďŹ&#x201A;ektor beträgt dann die Hälfte der am Empfänger registrierten Laufzeit. Unter dieser Voraussetzung und den vorgängig ermittelten Wellengeschwindigkeiten lässt sich das gemessene Signal, auch Zeitsektion genannt, in eine Tiefendarstellung umwandeln und die Lage von ReďŹ&#x201A;ektoren oder Beugungsstrukturen lässt sich so bestimmen. Die Genauigkeit, mit der die Tiefenlage einer Struktur bestimmt werden kann, hängt somit ganz wesentlich davon ab, mit welcher Genauigkeit die Wellengeschwindigkeit vorab ermittelt werden konnte. ReďŹ&#x201A;exionsmessungen kĂśnnen sowohl mit akustischen Raumwellen als auch mit elektromagnetischen Wellen ausgefĂźhrt werden. Die Eindringtiefe und das AuďŹ&#x201A;ĂśsungsvermĂśgen bei diesen Verfahren werden wesentlich von der verwendeten Wellenlänge bzw. der Frequenz bestimmt. Je kleiner die Wellenlänge bzw. je hĂśher die Frequenz, umso besser das AuďŹ&#x201A;ĂśsungsvermĂśgen, aber umso geringer die Eindringtiefe [7]. FĂźr Messungen mit dem Georadar an StĂźtzbauwerken aus Stahlbeton liegen bereits Erfahrungen vor [8] und es gibt fĂźr das Bauwesen ein Merkblatt zur Vorgehensweise bei solchen Messungen [9]. Zu Georadarmessungen an StĂźtzbauwerken aus Natursteinmauerwerk liegen jedoch zurzeit nur wenige Untersuchungen vor. Die Ausbreitung und Eindringtiefe der Radarwellen wird im Wesentlichen durch die elektrische Leitfähigkeit des BaustoďŹ&#x20AC;s bestimmt. Da diese sehr stark vom Feuchtigkeitsgehalt des untersuchten Materials abhängig ist, kann die Eindringtiefe der Radarwelle durch ein hohes MaĂ&#x; an Feuchtigkeit im Mauerwerk drastisch reduziert werden. Mit dem Ultraschall-Impuls-Echo-Gerät A1220 stand ein Messgerät zur VerfĂźgung, welches zum einen mit s-Wellen arbeitet und zum anderen kein Kontaktmedium fĂźr die Sensoren am Messpunkt benĂśtigt. Durch Letzteres werden EinďŹ&#x201A;Ăźsse aus den Kontaktmedien bei den Messungen, wie sie z. B. von P [10] beschrieben werden, vermieden. Da vom Hersteller des Geräts die Messtiefe in Beton mit max. 60 cm angegeben wurde, war dieses Gerät in erster Linie dafĂźr vorgesehen, die Steintiefen der Mauerwerkssteine zu messen (AusfĂźhrung des Querverbands). Bei Messungen am MauerwerksprobekĂśrper zeigte sich dann auch schnell, dass das Gerät fĂźr die Messung der Wandstärke weniger geeignet ist. Die Spektralanalyse von OberďŹ&#x201A;ächenwellen (Spectral Analysis of Surface Waves, SASW) ist ein zerstĂśrungsfreies PrĂźfverfahren, welches dazu verwendet wird, die Schichtmächtigkeiten in geschichteten Medien sowie deren elastische Eigenschaften zu bestimmen. Ein Anwendungsgebiet dieses Verfahrens ist z. B. die Ermittlung der Belagsdicke im StraĂ&#x;enbau.

Bild 9

Schema einer SASW-Messanordnung mit zwei Sensoren, commonreceivers midpoint geometry Field arrangement used in SASW testing with a common-receivers midpoint geometry

Mit einem Impaktor (z. B. Hammer) werden akustische Wellen erzeugt und an mindestens zwei Messstellen aufgenommen (Bild 9). Analysiert werden bei diesem Verfahren die Rayleigh-Wellen, ein spezieller Typ von OberďŹ&#x201A;ächenwellen. Das SASW-Verfahren nutzt hierbei die dispersiven Eigenschaften der Rayleigh-Wellen, d. h. den Umstand, dass dieser Wellentyp in geschichteten Medien mit unterschiedlichen elastischen Eigenschaften unterschiedliche Wellengeschwindigkeiten fĂźr unterschiedliche Wellenlängen aufweist. Aus den Messdaten wird die sogenannte Dispersionskurve bestimmt, d. h. eine GraďŹ k, die die Wellengeschwindigkeit vR Ăźber der Wellenlänge Q oder der Frequenz f darstellt. Sind die Wellenlängen Q der Rayleigh-Wellen grĂśĂ&#x;er als die Mächtigkeit der obersten Schicht (im Falle eines StĂźtzbauwerks wäre dies die Wandstärke), wird die Wellengeschwindigkeit der Wellen durch die elastischen Eigenschaften des darunterliegenden Materials beeinďŹ&#x201A;usst und dies zeigt sich im Kurvenverlauf der Dispersionskurve. Je grĂśĂ&#x;er die Unterschiede in den Wellengeschwindigkeiten der beiden Schichten (d. h. von Wand und HinterfĂźllung) sind, umso deutlicher tritt diese Ă&#x201E;nderung des Kurvenverlaufs hervor. Beschreibungen des SASW-Messverfahrens ďŹ nden sich z. B. bei N & S   [11] und F  et al. [12]. Aufgrund der geometrischen Vorgabe, dass diesem Messverfahren ein geschichtetes Medium zugrunde liegt, war es naheliegend, dieses Verfahren auch fĂźr die Erkundung der Mauerwerksstärke eines StĂźtzbauwerks mit HinterfĂźllung einzusetzen. Nachfolgend wird auf die Ergebnisse der Messungen zur Bestimmung der Wandstärke mit Georadar und mit der Methode der Spektralanalyse von OberďŹ&#x201A;ächenwellen eingegangen. Die Ergebnisse aller im Rahmen des Forschungsprojekts durchgefĂźhrten Messungen sind in [5] dokumentiert. Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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B. Kister, J. Hugenschmidt: Zerstörungsfreie Prüfverfahren unterstützen die Beurteilung alter Stützbauwerke aus Natursteinmauerwerk

Bild 10 Ergebnisse der Georadarmessungen in Graustufendarstellung in Vertikalschnitten am Mauerwerksprobekörper mit einer 400-MHz-Antenne, oben: Messung vor der Hinterfüllung, unten: Messung nach der Hinterfüllung Results of the measurements with Ground Penetration Radar (GPR) at the test wall in vertical sections with a 400 MHz antenna, top: measurement done before backfill, bottom: measurement done after backfill

5.1

Ermittlung der Wandstärke und des Wandquerschnitts mit Georadar

fung des Signals durch den verwendeten Kalkmörtel so groß, dass die Reflexion an der Rückseite der Wand nur noch schwach ausgeprägt ist.

5.1.1 Mauerwerksprobekörper Mit dem Georadar wurden am Mauerwerksprobekörper zunächst Messungen ausgeführt, bevor der Mauerwerksprobekörper hinterfüllt wurde. Diese Messungen fanden sieben Wochen nach der Fertigstellung des Mauerwerksprobekörpers statt. Für die Messungen kamen verschiedene Antennen zum Einsatz, um die optimale Auflösung und Eindringtiefe zu bestimmen. Bild 10 zeigt die Georadardaten einer 400-MHz-Antenne entlang von drei vertikalen, auf der Vorderseite der Mauer aufgezeichneten Messlinien (unvermörtelter Bereich A, vermörtelter Bereich B, Fugen mit Sand gefüllt C). In diesem Bild ist in den oberen drei Darstellungen zusätzlich die tatsächliche Wandstärke mit gelben Rechtecken dargestellt. Der Übergang von Naturstein zu Luft führt zu deutlichen Reflexionen an der Rückseite der Wand, welche bezüglich der Mauerdicke ausgewertet werden können und welche im Bild 10, oben, mit blauen Pfeilen gekennzeichnet sind. Lediglich im Bereich B (mittlerer Bereich) ist die Dämp32

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Nach der Hinterfüllung des Mauerwerksprobekörpers waren keine deutlichen Rückwandreflexionen mehr zu erkennen (Bild 10, unten). Dies ist auf den mangelnden Kontrast in den Eigenschaften der Materialien, d. h. des Mauerwerks und des Materials für die Hinterfüllung, zurückzuführen. Allerdings zeigen sich Bereiche mit zahlreichen Reflexionen, wie sie an den Grenzen einzelner Mauersteine entstehen. Damit lässt sich zumindest eine minimale Wandstärke abschätzen (gelb markierte Bereiche in Bild 10, unten). Wie bereits erwähnt, führte die Vermörtelung im mittleren Bereich der Mauer zu einer stark erhöhten Dämpfung des Radarsignals und erschwerte damit die Identifikation der Rückwandreflexion und folglich auch die Bestimmung der Dicke der Wand bereits vor Einbringung der Hinterfüllung. Bild 11 zeigt die Daten, welche entlang einer horizontalen Messlinie auf der Vorderseite der Mauer aufgezeichnet wurden. Im unvermörtelten


Bild 11 Georadardaten in Graustufendarstellung, dargestellt auf einer horizontalen Messlinie von 3,5 m Länge im untersten Drittel des Bauwerks vor der Hinterfüllung, 400-MHz-Antenne, im mittleren Teil B sind kaum Reflexionen der Rückwand zu erkennen Ground Penetration Radar (GPR) data, horizontal section from lower part of wall before backfill, 400 MHz antenna, hardly any backwall reflections visible in the centre part B

Bereich und im Bereich der mit Sand gefüllten Fugen ist die Reflexion an der Rückseite der Wand deutlich erkennbar und mit blauen Pfeilen gekennzeichnet. Im mittleren, vermörtelten Teil ist eine Reflexion an der Rückwand kaum erkennbar. Ursache für diesen Effekt dürfte der verwendete Kalkmörtel sein. Dieser bindet Feuchtigkeit und erhöht damit die Leitfähigkeit im Mauerwerk. Eine erhöhte Leitfähigkeit führt jedoch zu einer höheren Dämpfung des Signals und zu geringeren Eindringtiefen.

5.1.2 Mauer Eggental An der Mauer Eggental wurde für die Aufzeichnung von Georadardaten zur Ermittlung der Wandstärke eine 900-MHz-Antenne eingesetzt. Die Daten von drei vertikalen Messlinien sind in Bild 12 wiedergegeben. Sie geben eine Bauwerkshöhe von 3 m wieder und reichen bis in eine Tiefe von ca. 2 m. Eine durchgehende Reflexion, die von der Wandrückseite herrühren könnte, ist nicht auszumachen. Im oberen Drittel der Profile lassen die Reflexionen auf eine Wandstärke von ca. 65–80 cm schließen. Die entsprechende Reflexion ist im rechten Teil des Bilds mit einem blauen Pfeil gekennzeichnet. Dies stimmt in diesem Bereich gut mit der im Rahmen des Rückbaus gemessenen Wandstärke überein. Auf mittlerer Höhe der Profile 10,5 m und 11,5 m treten Reflexionen bis in Tiefen von ca. 2 m auf. Die entsprechenden Reflexionen sind im rechten Teil des Bilds mit einem gelben Pfeil gekennzeichnet. Eine solche Wandstärke wurde jedoch durch den Rückbau der Mauer Eggental nicht bestätigt. Vielmehr ergab sich, einschließlich einer vorgefundenen Steinpackung hinter der vorderen „Mauerebene“, eine Wandstärke von ca. 1–1,2 m in diesem Bereich. Die Reflexionen aus der größeren Tiefe stammen somit aus dem hinter der Mauer anstehenden, stark geklüfteten Fels (Bild 13).

5.2

Ermittlung der Wandstärke und des Wandquerschnitts mit SASW

5.2.1 Mauerwerksprobekörper Messungen nach der Methode der Spektralanalyse von Oberflächenwellen (SASW) konnten im oberen Drittel des Mauerwerksprobekörpers durchgeführt werden. Als Signalquelle kamen Kugelkopfhämmer unterschiedlicher Größe bzw. mit unterschiedlichem Gewicht zum Einsatz, um so die erzeugten Wellenfrequenzen bzw. Wellenlängen zu variieren. Der Abstand D zwischen den beiden verwendeten Accelerometern betrug bei diesen Messungen 88 cm, der Abstand d1 zwischen Accelerometer 1 und dem Schlagpunkt betrug 52 cm (Bild 9 bzw. Bild 14). Für die Messung im vermörtelten Mauerwerk des Teils B ergab sich eine Wandstärke von etwas weniger als 60 cm (Bild 15). Dies entspricht ziemlich genau der tatsächlichen Wandstärke an dieser Stelle des Mauerwerksprobekörpers (Bild 6b). Für größere Abstände d1, d. h. d1 v 75 cm, lag der Schlagpunkt entweder im Bereich A, Trockenmauerwerk, oder im Bereich C, Mauerwerk, dessen Fugen mit Sand verfüllt sind. In beiden Fällen konnten dann keine auswertbaren Signale mehr an den Accelerometern empfangen werden. Da für die größeren Wandstärken in den zwei unteren Bauwerksebenen (0,9 m bzw. 1,2 m) größere SASW-Messauslagen notwendig sind als der mit 1,65 m Breite zur Verfügung stehende Bereich mit vermörteltem Mauerwerk, konnten hier keine Messungen mit SASW ausgeführt werden.

5.2.2 Mauer Eggental Die Mauer Eggental besteht aus einem Bereich A, der klar als Trockenmauerwerk anzusprechen ist (Bild 8), und aus einem Bereich B, der zunächst aufgrund des ErscheinungsBautechnik 94 (2017), Heft 1

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B. Kister, J. Hugenschmidt: Zerstörungsfreie Prüfverfahren unterstützen die Beurteilung alter Stützbauwerke aus Natursteinmauerwerk

Bild 12 Georadardaten in Graustufendarstellung von drei vertikalen Messlinien bei 8 m, 10,5 m und 11,5 m an der Mauer Eggental; die Messung erfolgte mit einer 900-MHz-Antenne Ground Penetrating Radar (GPR) data at three vertical sections of the Eggental retaining wall; a 900 MHz antenna was used for data acquisition

Bild 13 Hinter der Mauer Eggental anstehender, stark geklüfteter Fels Intensely jointed rock was found behind the Eggental retaining wall

Bild 14 Messanordnung für das Messverfahren SASW am Mauerwerksprobekörper Test set-up for the SASW-measurement at the test wall

bilds mit verfüllten Fugen als vermörteltes Mauerwerk angesehen wurde (Bild 16). An beiden Bereichen der Mauer Eggental wurden mehrere Versuche ausgeführt, um die Wandstärke des Mauerwerks mithilfe der Spektralanalyse von Oberflächenwellen (SASW) zu bestimmen. Leider war es jedoch weder im Bereich A noch im Bereich B möglich, die Wandstärke des Mauerwerks mithilfe von SASW zu bestimmen. Beim Bereich A war dies aufgrund seines Aufbaus als Trockenmauerwerk mit lufterfüllten Fugen erwartet worden, beim Teil B mit den in der Ansicht vermörtelten Fugen hingegen nicht. Der teilweise Rückbau der Mauer Eggental offenbarte dann, dass die Fugen im Bereich B lediglich bis in eine geringe Tiefe von wenigen cm

mit Mörtel verfüllt waren. Beim Bereich B handelt es sich also ebenfalls um ein Trockenmauerwerk.

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Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Einige der Mauerwerkssteine der Mauer Eggental haben in der Ansicht eine beachtliche Längenausdehnung. Aufgrund der Größe dieser Steine wurde versucht, die Steintiefe mithilfe des SASW-Verfahrens zu ermitteln. Als Beispiel für diese Messungen werden nachfolgend die Ergebnisse für den Stein mit der Bezeichnung Egg-2 vorgestellt. Bild 17 zeigt den Stein Egg-2 mit einer der Anordnungen der Accelerometer. Die Gesamtlänge des Steins in der Ansicht beträgt ca. 1,2 m. Der Abstand der beiden Accelerometer in Bild 17 beträgt ca. 0,6 m. Die Anordnung wurde


Bild 17 Mauerwerksstein Egg-2 mit den beiden Accelerometern Block Egg-2 with two accelerometers

Bild 15 Dispersionskurve der Rayleigh-Wellen aus der SASW-Messung am Mauerwerksprobekörper – die Wandstärke ergibt sich hieraus zu ca. 0,6 m Experimental dispersion curve of the Rayleigh waves as a result of the SASW-measurement at the test wall – the wall thickness can be estimated to approximately 0.6 m

Bild 18 Am Stein Egg-2 ermittelte Dispersionskurve Dispersion curve determined at block Egg-2

mauerwerk gleich gut geeignet ist, um Informationen bezüglich der Wandstärke und der Querschnittsform dieser Bauwerke zu erlangen. Vielmehr ist die Messmethode entsprechend dem vorgefundenen Mauerwerk auszuwählen. Bild 16 Mauer Eggental, Bereich B mit vermörtelten Fugen in der Ansicht, eingezeichnet ist eine Auslage für die SASW-Messungen Retaining wall Eggental, section B with joints filled with mortar at the front side, a test set-up for the SASW-measurements is plotted in the picture

hier so gewählt, dass sowohl rechts als auch links der Accelerometer noch ein Schlagpunkt gesetzt werden konnte. Bild 18 zeigt eine aus den Messungen am Stein Egg-2 ermittelte Dispersionskurve. Der Abfall der Wellengeschwindigkeit in der Dispersionskurve erfolgt hier bei ca. 0,8 m, d. h., die Steintiefe beträgt beim Stein Egg-2 ca. 80 cm. Daraus lässt sich schließen, dass die Wandstärke dieses Mauerabschnitts am Wandfuß ebenfalls mind. 80 cm beträgt.

6

Zusammenfassung

Als wesentlichstes Ergebnis des Forschungsprojekts lässt sich festhalten, dass es kein einzelnes Verfahren gibt, welches für alle Arten von Stützbauwerken aus Naturstein-

Bei Trockenmauerwerk sind die Chancen, diese Informationen mit dem Georadar zu gewinnen, am größten. Um Reflexionen von der Wandrückseite zu erhalten, muss jedoch ein entsprechender Kontrast bei den elektrischen Eigenschaften von Mauerwerk und Hinterfüllung bzw. anstehendem Fels vorhanden sein. Zu beachten ist auch, dass eine geeignete Antenne für die Messungen verwendet wird. Je höher die Frequenz der gewählten Antenne ist, umso besser ist zwar die Auflösung bei dieser Messmethode, die Eindringtiefe nimmt aber mit zunehmender Frequenz ab. Fehlen eindeutige Rückwandreflexionen bei den Messresultaten, so können die Reflexionen in den Radargrammen zumindest ein Hinweis dafür sein, welche Bereiche mit Mauerwerk ausgefüllt sind, und man erhält so eine Art minimale Wandstärke. Hierfür ist unter Umständen eine zweite Messung mit einer Antenne mit höherer Frequenz auszuführen. Zu beachten ist auch, dass bestimmte Baustoffe, wie der beim Mauerwerksprobekörper verwendete Kalkmörtel, dazu führen können, dass die Dämpfung der elektromagnetischen Welle signifikant erhöht ist und die Eindringtiefe des Georadars dadurch reduziert werden kann. Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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B. Kister, J. Hugenschmidt: ZerstĂśrungsfreie PrĂźfverfahren unterstĂźtzen die Beurteilung alter StĂźtzbauwerke aus Natursteinmauerwerk

Gute Chancen, die Wandstärke mit dem SASW-Verfahren zu bestimmen, bestehen immer dann, wenn das Mauerwerk kompakt ist, die Fugen mit MĂśrtel verfĂźllt sind und zwischen Mauerwerk und HinterfĂźllung ein signiďŹ kanter Unterschied bei den elastischen Eigenschaften, d. h. bei den Ausbreitungsgeschwindigkeiten der Wellen, besteht. Zu beachten ist, dass bei diesem Verfahren bei grĂśĂ&#x;eren Wandstärken eine vergleichsweise groĂ&#x;e Auslage der Versuchsanordnung notwendig wird. Da die Wandstärke ja die gesuchte GrĂśĂ&#x;e ist und nicht bekannt ist, werden in der Regel mehrere Messungen mit unterschiedlichen Messauslagen und unterschiedlichen Signalquellen notwendig sein, um die Wandstärke zu bestimmen. Bei Trockenmauerwerk, bei dem die Fugen lufterfĂźllt sind und somit eine Ă&#x153;bertragung der Wellenenergie lediglich an den Kontaktstellen Steinâ&#x20AC;&#x201C;Stein stattďŹ ndet, ist die Anwendung dieses Messverfahrens nicht zielfĂźhrend. Umgekehrt haben die Messungen an der Mauer Eggental an dem Mauerabschnitt mit in der Front vollständig vermĂśrtelten Fugen aufgezeigt, dass es sich hierbei nicht um durchgehend vermĂśrteltes Mauerwerk handelt, d. h., dass hier der visuelle Eindruck täuscht.

eine groĂ&#x;e Bedeutung hinsichtlich der Beurteilung der Stabilität zu. Im Luzerner Rating-System wird dies dadurch berĂźcksichtigt, dass dem Schlankheitsgrad ein multiplikativer Wert zugeordnet ist. Die durchgefĂźhrten Untersuchungen haben aufgezeigt, dass es grundsätzlich mĂśglich ist, die fĂźr die Beurteilung des Bauwerks wichtige GrĂśĂ&#x;e â&#x20AC;&#x17E;Wandstärkeâ&#x20AC;&#x153; eines StĂźtzbauwerks aus Natursteinmauerwerk mit zerstĂśrungsfreien PrĂźfverfahren zu ermitteln, sofern ein ausreichender Kontrast zwischen den Materialkennwerten von Mauerwerk und HinterfĂźllung besteht. Allerdings sind die einzusetzenden Verfahren auf den Mauerwerkstyp abzustimmen. Aber auch dann wird es nicht in jedem Fall gelingen, die Wandstärke mit zerstĂśrungsfreien PrĂźfmethoden zu bestimmen und so Erkundungsbohrungen vollständig zu ersetzen.

Dank Das Projekt wurde durch die Gebert RĂźf Stiftung und den Kanton Uri gefĂśrdert. Wir mĂśchten der Gebert RĂźf Stiftung und dem Kanton Uri an dieser Stelle fĂźr die UnterstĂźtzung des Projekts danken.

Wie im Abschn. 2 aufgezeigt wurde, kommt der Wandstärke bzw. dem Schlankheitsgrad einer Stßtzmauer

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Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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Autoren Dr.-Ing. Bernd Kister Hochschule Luzern â&#x20AC;&#x201C; Technik & Architektur CC Konstruktiver Ingenieurbau Technikumstrasse 21 CH-6048 Horw bernd.kister@hslu.ch

Dr. Johannes Hugenschmidt Hochschule fĂźr Technik Rapperswil Fachstelle Bauwerkserhaltung und zerstĂśrungsfreie PrĂźfung Oberseestrasse 10 CH-8640 Rapperswil johannes.hugenschmidt@hsr.ch


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AUFSATZ

Jens Lehmann, Joachim Fischer, Andreas Burkert, Jürgen Mietz*

Langzeiterfahrungen an einer Gabionenkonstruktion Anhand der hier vorliegenden Untersuchungsergebnisse kann eine umfassende Einschätzung des Korrosionszustands einer Gabionenkonstruktion aus Drähten mit Zink-Aluminium-Überzug nach 20 Jahren Einsatzzeit in Abhängigkeit von unterschiedlichen Expositionsbedingungen einzelner Bereiche vorgenommen werden. Die festgestellten Massenverluste der Zink-Aluminium-Überzüge waren an den Untersuchungspositionen, insbesondere hinsichtlich der verschiedenen Expositionsbedingungen der Probenentnahmestellen, unterschiedlich ausgeprägt. Gabionendrähte, die im direkten Bodenkontakt standen, wiesen dabei die geringsten Restauflagen auf. Atmosphärisch beanspruchte sowie durch Vlies vor direktem Bodenkontakt geschützte Gabionendrähte zeigten dagegen etwas größere Restauflagen. Über den Drahtumfang wurden bei allen untersuchten Gabionendrahtproben stark variierende Schichtdicken festgestellt, was offensichtlich herstellungsbedingte Ursachen hatte. Die Untersuchungen an der Gabionenkonstruktion haben gezeigt, dass die Annahme einer mittleren linearen Abtragsrate des metallischen Überzugs von 1 Rm/a unter den hier untersuchten Bedingungen ein realistischer Wert ist. An örtlichen Positionen bei direktem Bodenkontakt kann dieser Wert aber deutlich größer werden, sobald sich die Aggressivität des Bodens erhöht. Eine Rotrostbildung war an den Drahtproben nicht feststellbar.

Long term experiences with a gabion construction With the help of the presented investigations a comprehensive assessment of the corrosion behaviour of a gabion construction made of wires coated with a zinc-aluminium alloy after 20 years of service in dependence of different exposure conditions can be obtained. The mass loss of the zinc-aluminium coating was especially pronounced with respect to the different conditions at the sampling points. Gabion wires with direct soil contact revealed the lowest remaining metal coating. Atmospherically exposed wires as well those protected against direct soil contact by means of a fleece showed somewhat larger remaining metal coating. Around the circumference all wires revealed significantly varying layer thicknesses probably resulting from the production process. The investigations at the gabion construction have shown that the assumption of a mean linear corrosion rate of 1 Rm/a is a realistic value under the given conditions. In local areas with direct soil contact this value can be considerably increased as soon as the aggressivity of the soil is increased. Formation of red rust was not detected at any of the investigated specimens.

Keywords Korrosion; Zink-Aluminium-Überzug; Gabionen; Boden; Massenverlust

Keywords corrosion; zinc-aluminium coating; gabions; soil; mass loss

1

Boden bewirkt. Für verzinkte Überzüge liegen ausreichende Erfahrungen und entsprechende Regelwerke vor [6–8].

Einleitung

Während zum Korrosionsverhalten von Konstruktionen mit Zink-Aluminium-Überzügen unter atmosphärischen Bedingungen zahlreiche Untersuchungen und Veröffentlichungen vorhanden sind [1–5], gibt es für Einsatzbedingungen im Boden bisher keine statistisch abgesicherten Untersuchungsergebnisse. In einzelnen Arbeiten [4] und unveröffentlichten eigenen Erfahrungen sind Hinweise enthalten, ohne dass speziell die Bereiche mit Bodenkontakt systematisch bewertet werden können. Für die Einschätzung des Korrosionsverhaltens bezieht man sich deshalb bisher auf verzinkte Überzüge. Insbesondere auch, weil bisher nicht nachgewiesen wurde, dass der Aluminiumanteil im Zinküberzug eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit unter Einsatzbedingungen im *) Corresponding author: juergen.mietz@bam.de Submitted for review: 18 April 2016 Revised: 13 July 2016 Accepted for publication: 12 September 2016

Für die Beurteilung der Korrosionswahrscheinlichkeit unlegierter Stähle und feuerverzinkter Stähle in Böden können generell die gleichen Maßstäbe herangezogen werden, da sie sich qualitativ ähnlich verhalten [6, 8]. In Böden im pH-Wertbereich zwischen 5–9 tritt an beiden Werkstoffen Korrosion unter Sauerstoffverbrauch auf. Geschwindigkeitsbestimmend ist das Angebot an Feuchtigkeit und Sauerstoff an der Werkstoffoberfläche. Für verzinkte Stähle beträgt die Schwankungsbreite der linearen Abtragungsrate zwischen 1 Rm/a in praktisch nicht aggressiven/schwach aggressiven Böden (Bodenklasse I) und 55 Rm/a in stark aggressiven Böden (Bodenklasse III) [7, 9]. Im Allgemeinen wird die Zinkschicht flächig durch Korrosion in Zinkoxide/-hydroxide umgewandelt. Das Korrosionsverhalten wird maßgeblich durch die Beschaffenheit des Erdbodens beeinflusst. Wie bei der atmosphärischen Korrosion von Zink ist die Voraussetzung

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 94 (2017), Heft 1

37

AUFSATZ ARTICLE

DOI: 10.1002 / bate.201600030


(Quelle: BAM)

(Quelle: Google Maps)

J. Lehmann, J. Fischer, A. Burkert, J. Mietz: Langzeiterfahrungen an einer Gabionenkonstruktion

Bild 1

Luftbild mit Übersicht der Untersuchungsbereiche WN, WM, WS (links); Übersichtsaufnahme der Gabionenwand (rechts) Aerial image with overview of the surveyed areas WN, WM, WS (left) and photograph of the gabion wall (right)

für Dauerhaftigkeit des Schutzes im Boden die Ausbildung stabiler Deckschichten. Die Deckschichtbildung ist in gut belüfteten Böden geringer Aggressivität nach spätestens zwei Jahren abgeschlossen [8] und eine Abnahme der Korrosionsgeschwindigkeit mit Übergang zu einem stationären Korrosionsvorgang findet statt. Der Unterschied zwischen den anfänglich (meist in den ersten beiden Jahren) erhöhten Korrosionsraten und den stationären Werten liegt nicht selten im Bereich von einer Zehnerpotenz. Die Aggressivität des Bodens in Bezug auf Zinküberzüge kann nach DIN 50929-3 [6] eingeschätzt werden. Hierzu ist eine Vielzahl von Einflussparametern zu berücksichtigen, die in einem komplexen Zusammenwirken die Korrosionswahrscheinlichkeit bestimmen. Je nach Aggressivität des Bodens wird die Zinkauflage mit der Zeit mehr oder weniger schnell abgebaut. Bei der Umwandlung von Zink in seine Korrosionsprodukte erfolgt zunächst eine Volumenzunahme, wodurch das Erdreich von der Zinkoberfläche weggedrückt und verdichtet wird. Zinkkorrosionsprodukte dringen zwischen die Bodenbestandteile ein und verdichten diese. Wenn der Zinküberzug abgebaut ist, beginnt der Stahluntergrund zu korrodieren. Die Korrosionsgeschwindigkeit des unlegierten Stahls ist nach vorhergehendem Zinkabtrag in der Regel beträchtlich langsamer als bei unverzinkten Stählen. Grund dafür ist der oben beschriebene Korrosionsvorgang am Zink: der Stahl ist mit der verdichteten, mit Zink- und Eisenkorrosionsprodukten durchsetzten Bodenschicht bedeckt und Zink ist in die Korrosionsprodukte des Eisens eingebaut. Die positive Wirkung des Aluminiumanteils im Zink auf das Korrosionsverhalten wird in [5] ausführlich beschrieben. Demnach ist vorrangig ein gegenüber reinen Zinküberzügen anderer Korrosionsmechanismus für diese positiven Eigenschaften verantwortlich. Bei reinen Zinküberzügen bilden sich infolge des Korrosionsprozesses poröse Deckschichten aus Zinkoxiden/-hydroxiden aus, die den Zugang von weiterem Elektrolyt und damit einen 38

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

weiteren Deckschichtabbau erlauben. Bei Zink-Aluminium-Überzügen lässt sich der Korrosionsmechanismus in zwei Einzelschritte für Al und Zn unterteilen. Zunächst löst sich Aluminium aus den aluminiumreichen Lamellen des Überzugs und wird zu einer Aluminiumoxidschicht umgewandelt. Das Zink kann erst in einem zweiten Schritt durch diese Schicht diffundieren und reagiert danach mit den Elektrolyten. Es läuft somit eine diffusionsgesteuerte und damit gehemmte Zinkkorrosion aufgrund der Aluminiumoxiddeckschicht ab. Weiterhin wird beschrieben, dass die korrodierten Oberflächen der ZinkAluminium-Überzüge allgemein glatter sind als reine Zinküberzüge. Des Weiteren wird ausgeführt, dass der innere Aufbau der eutektischen Zink-Aluminium-Legierung sehr fein und homogen ist und den Korrosionsfortschritt an den Korngrenzen erschwert.

2

Gabinenkonstruktion/Untersuchungspositionen

Im Zuge des Rückbaus einer ca. 20 Jahre alten Gabionenkonstruktion konnten auf Initiative der Autobahndirektion Nordbayern umfangreiche Untersuchungen und Probenahmen an der Konstruktion vorgenommen und wertvolle Langzeiterfahrungen gesammelt werden. Die im Rahmen der vorliegenden Arbeit untersuchte Gabionenkonstruktion befindet sich direkt neben einer Autobahn und sichert die Hanglage neben einer Ausfahrtsspur ab (Übersichtsaufnahme in Bild 1). Die Gabionenkonstruktion ist ca. 200 m lang und ragt bis ca. 2,5 m über Straßenniveau heraus. Die Gabionenkörbe bestehen aus maschendrahtartig verdrilltem Stahldraht, der mit einer Zink-Aluminium-Legierung überzogen ist. Die genaue Legierungszusammensetzung des Überzugsmetalls war aus den zur Verfügung gestellten Unterlagen nicht ersichtlich und wurde daher im Rahmen der Untersuchungen bestimmt (Abschn. 4.1). Über den Hersteller der Drähte sowie über ggf. herstellungsbedingte Störungen


Bild 2

Schnittdarstellung durch den Aufbau der Gabionenkonstruktion mit Expositionsbereichen und Bezeichnungen der entnommenen Gabionendrahtproben (Skizze nicht maßstäblich) Sectional drawing through the gabion construction with exposure areas and designation of collected wire samples (sketch is not to scale)

liegen keine Informationen vor. Mechanische Beschädigungen, z. B. durch den Einbau bedingt, wurden nicht festgestellt. Aus der Gabionenkonstruktion wurden an drei exemplarischen Untersuchungsbereichen (WN, WM, WS) mehrere Proben aus den Drahtkörben herausgetrennt sowie Bodenproben entnommen. Der prinzipielle Aufbau der Gabionenkonstruktion war in allen Untersuchungsbereichen vergleichbar und ist in Bild 2 im Schnitt dargestellt. Es handelte sich um würfelförmige Gabionenkörbe mit einem Kantenmaß von jeweils 100 cm, die in drei Ebenen übereinandergeschichtet wurden. Die Gabionenkörbe der untersten Ebene ragten nur zum Teil aus dem Boden heraus und befanden sich größtenteils unterhalb des Gelände- bzw. Straßenniveaus. In die Wandtiefe hinein wurden jeweils zwei Gabionenkörbe hintereinander angeordnet. Zwischen den Gabionenkörben und dem dahinterliegenden natürlichen Massivgestein wurde Füllboden unterschiedlicher Arten verwendet. Als Trennlage zwischen Gabionenkorb und Füllboden kamen Vliesbahnen zum Einsatz (in Bild 2 grün). Im vorderen Bereich der untersten Gabionenebene 1 (Randstreifen) sowie im oberen Bereich der Gabionenebene 3 waren über dem Füllboden Bewuchs und eine humose Schicht vorhanden, eine Trennlage war hier nicht vorhanden und ein direkter Bodenkontakt der Gabionenkörbe gegeben. In Bild 2 sind die im Folgenden verwendeten Probenbezeichnungen (rot) enthalten und den jeweiligen Probenentnahmestellen zugeordnet.

An allen Untersuchungsbereichen wurden jeweils aus allen drei Ebenen der Gabionenkonstruktion Drahtproben aus den vorderen und hinteren Gabionenkörben entnommen. Diese konnten hinsichtlich der Korrosionsbedingungen in drei unterschiedliche Expositionsbereiche (atmosphärisch, direkter und indirekter Bodenkontakt) für die Probenentnahmen eingeteilt werden. In Bild 3 sind die verschiedenen örtlichen Gegebenheiten der Expositionsbereiche dargestellt.

2.1

Atmosphärisch beanspruchte Gabionendrähte

Atmosphärisch beanspruchte Gabionendrähte waren jeweils an den vorderen Ansichtsseiten vorhanden. Die Oberflächen der Drähte waren mattgrau, geringfügig mit weißen Korrosionsprodukten des Überzugsmetalls versehen, aber frei von Rotrost. Bei makroskopischer Betrachtung war an einigen Gabionendrähten eine z. T. schuppige Oberflächenstruktur des Überzugsmetalls erkennbar. Die Oberflächen waren mit leichten Verschmutzungen belegt (Bild 4).

2.2

Gabionendrähte mit direktem Bodenkontakt

Die Gabionenkonstruktion, die direkten Bodenkontakt hatte, war durchsetzt mit Feinanteilen der Füllböden bzw. von humosen Anteilen des Bodens. Die Böden wiesen einen hohen Feuchtegehalt auf und die Gabionendrähte waren überzogen von z. T. festhaftenden BodenbeBautechnik 94 (2017), Heft 1

39

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Abschnitt einer Gabionendrahtprobe mit direktem Bodenkontakt (Schotter); Oberfläche belegt mit Bodenbestandteilen Section of one of the gabion wire specimens with direct soil contact (gravel); surface covered with soil components

(Quelle: BAM)

Bild 6

Abschnitt einer Gabionendrahtprobe mit direktem Bodenkontakt (Humus); Oberfläche belegt mit humosen Bodenbestandteilen Section of one of the gabion wire specimens with direct soil contact (humus); surface covered with soil components rich in humus

Bild 7

Abschnitt einer Gabionendrahtprobe mit indirektem Bodenkontakt (Vlies); Ablagerungen und aufgewachsene Schichten Section of one of the gabion wire specimens with indirect soil contact (fleece); deposits and generated layers

3

Untersuchungen

3.1

Materialanalyse des metallischen Überzugs

(Quelle: BAM)

Bild 5

(Quelle: BAM)

(Quelle: BAM)

J. Lehmann, J. Fischer, A. Burkert, J. Mietz: Langzeiterfahrungen an einer Gabionenkonstruktion

Bild 4

Gabionenkonstruktion bei der Probenentnahme mit Expositionsbereichen Gabion construction during sampling with exposure areas

Abschnitt einer Gabionendrahtprobe aus dem atmosphärisch beanspruchten Bereich Section of one of the gabion wire specimens from the atmospherically exposed area

standteilen. Die Bilder 5 und 6 dokumentieren beispielhaft den Oberflächenzustand.

2.3

Gabionendrähte mit indirektem Bodenkontakt

Die Gabionendrähte, die durch Vlies vom Hinterfüllboden getrennt waren, wiesen an der Oberfläche Ablagerungen und weiße Korrosionsprodukte des Überzugsmetalls auf (Bild 7). Die gesamte Gabionenkonstruktion war in diesem Bereich stark durchfeuchtet. Es kann aufgrund des tiefen Wandaufbaus und der Schotterverfüllung der Gabionenkörbe von schlecht belüfteten und nahezu dauerfeuchten Bedingungen ausgegangen werden. 40

(Quelle: BAM)

Bild 3

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Einige Drahtproben aus den Gabionenkörben wurden mittels Röntgenfluoreszenzanalyse hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung des metallischen Überzugs untersucht. Je Probe wurden dafür drei Vergleichsmessungen durchgeführt.

3.2

Bestimmung der Restauflagemasse

Die Restauflagemasse des Überzugsmetalls wurde gravimetrisch bestimmt. Dafür wurden repräsentative Drahtabschnitte von jeweils ca. 25 cm2 Mantelfläche an den Probepositionen entnommen und eine Differenzwägung vor und nach der Beizbehandlung mittels inhibierter


Tab. 1

Messwerte der Röntgenfluoreszenzanalyse des metallischen Überzugs an zwei Proben mit jeweils drei Vergleichsmessungen in [M.-%] Measured values of X-ray fluorescence analysis of the metallic coating at two specimens with three reference samples each

Probe WN1

WN2

Zn 84 84,3 84,4 89,3 89,3 89,2

Al 3,4 3,3 3,2 3,8 3,7 3,9

Si 5,1 4,9 4,9 4,8 4,9 4,8

P 0,1 0,1 0,1 0,3 0,3 0,3

Ti 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

Cr 0,1 0,1 0,1 0 0 0

Fe 6,9 6,9 6,9 1,6 1,6 1,6

Co 0,2 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1

Cu 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

Salzsäure (Sparbeize) durchgeführt. Die ermittelte Masse des Überzugsmetalls wurde auf die jeweilige Mantelfläche der Proben bezogen.

talls beträgt zwischen 3,2–3,9 M.-%. Es kann von einer Zinklegierung mit maximal 5 % Aluminium ausgegangen werden.

3.3

4.2

Bestimmung der Restschichtdicke

An den Probenentnahmepositionen sind mittels metallografischer Querschliffe exemplarisch die Restschichtdicken ermittelt worden. Dafür wurden mikroskopisch je Probe 15 Schichtdickenmesswerte am Umfang eines Schliffs verteilt ermittelt. Für die Ergebnisdarstellungen wurden die Messwerte der Probenentnahmepositionen von den drei Untersuchungsbereichen (WN, WM, WS) zusammengefasst und Mittelwerte und Streubänder ermittelt. Durch die fehlende Information zum Ausgangszustand (Auflage/Schichtdicke) des Überzugsmetalls waren reale Abtragswerte nicht ermittelbar. Als Ausgangsauflage des Überzugsmetalls wurde die für kontinuierlich verzinkte Drähte in [10] festgelegte Mindestauflage von 275 g/m2 angenommen. Daraus kann nach [11, 12] eine Schichtdicke errechnet werden, die ca. 42 Rm entspricht.

3.4

Bodenanalysen

Die Bodenanalysen wurden nach den Bewertungskriterien in DIN 50929-3 [6] angefertigt. Aus den einzelnen Bewertungszahlen sind die B0-Werte (1) für die Einordnung in Bodenklassen sowie die BD-Werte (2) zur Beurteilung der Güte der Deckschichten von feuerverzinkten Stählen nach den Gln. (1, 2) berechnet worden. Die Werte für Z6 (Sulfid, S2–) und Z8 (Sulfat, SO2– 4 , salzsaurer Auszug) wurden nicht bestimmt.

Restauflage des Überzugsmetalls

Die Ergebnisse der Restauflageermittlungen sind für die verschiedenen Expositionsbereiche in Bild 8 dargestellt. Ausschließlich atmosphärisch beanspruchte Gabionendrähte wiesen dabei in den drei Ebenen nahezu identische mittlere Restauflagen um 240 g/m2 auf. Die sich aufgrund der drei Untersuchungsbereiche (WN, WM, WS) ergebenden Streubänder sind dabei gering. Bei Gabionendrähten, die im direkten Bodenkontakt standen, konnten mit im Mittel 150–210 g/m2 die geringsten Werte der Restauflage ermittelt werden. Die Mittelwerte waren im Vergleich zu den atmosphärisch beanspruchten Gabionendrähten nicht so einheitlich, sondern konnten hinsichtlich der Probenentnahmebereiche differenziert werden. Die niedrigsten Werte konnten dabei in der Ebene 1 unterhalb des Straßenniveaus im Bereich der Schotterverfüllung festgestellt werden. Die Gabionendrähte aus der darüber befindlichen humosen Schicht der Ebene 1 wiesen hingegen die höchsten Restauflagen auf. Für Gabionendrähte, die durch Vlieslagen keinen direkten Bodenkontakt hatten, konnten teils mit atmosphärischen Proben vergleichbare (240 g/m2), teils aber auch überdurchschnittlich hohe mittlere Restauflagen #  275 g/m2 ermittelt werden. Die Streuungen waren bei den Proben im indirekten Bodenkontakt im Vergleich zu den anderen Probenentnahmebereichen etwas größer.

B0 = Z1 + Z2 + Z3 + Z4 + Z5 + Z7 + Z9

(1)

4.3

BD = Z 2 + Z 4 + Z 5

(2)

Bei den metallografischen Schichtdickenmessungen wurden sehr große Streubreiten der messbaren Schichtdicken festgestellt. Die Überzugsschichten waren in Segmenten einer Schliffebene zum Teil stark abgetragen, während gleichzeitig andere Segmente überdurchschnittlich hohe Werte aufwiesen. Als Beispiel ist in Bild 9 ein metallografischer Querschliff durch einen Gabionendraht dargestellt. An dieser Probe lagen die Schichtdicken auf etwa halbem Umfang bei überdurchschnittlich hohen

4

Ergebnisse

4.1

Materialanalyse des Überzugsmetalls

Die Ergebnisse der Röntgenfluoreszenzanalyse sind in Tab. 1 dargestellt. Der Aluminiumanteil des Überzugsme-

Restschichtdicke des Überzugsmetalls

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

41

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J. Lehmann, J. Fischer, A. Burkert, J. Mietz: Langzeiterfahrungen an einer Gabionenkonstruktion

Gravimetrisch ermittelte Restauflagen des Überzugsmetalls an den unterschiedlichen Expositionsbereichen; Mittelwerte und Streubänder aus drei Untersuchungsbereichen (WN, WM, WS); angenommene Ausgangsauflage von 275 g/m2 (rote Linie) Gravimetrically determined remaining coating metal at the different exposure areas; mean values and scatter bands from the three sampling areas (WN, WM, WS); assumed initial metal coating of 275 g/m2 (red line)

Bild 9

Metallografischer Schliff durch Gabionendrahtprobe, Beispiel für partielle Abzehrung des Überzugsmetalls Metallographic cross section through one of the gabion wires, example for partial corrosion of the coating metal

(Quelle: BAM)

Bild 8

Werten von ca. 90 Rm, während der andere halbe Umfang nur Schichtdicken f 20 Rm aufwies. Ausgehend von der Annahme einer Ausgangsschichtdicke von etwa 42 Rm für kontinuierlich verzinktes Drahtmaterial mit einer Auflage von 275 g/m2 (rote Linie in Bild 10) sind mittlere Schichtdickenverluste bei den Gabionendrähten mit direktem Bodenkontakt sowie bei den atmosphärisch beanspruchten Gabionendrähten von ca. 10–20 Rm feststellbar. Die maximalen Schichtdickenverluste sind dabei auf Umfangssegmente begrenzt und in einigen Fällen sehr hoch bis hin zur gesamten Schichtdickenaufzehrung. Für die Gabionendrähte, welche im Hinterfüllungsbereich durch Vlies vor direktem Bodenkontakt geschützt waren, konnten im Mittel die geringsten Schichtdickenverluste ermittelt werden. Teilweise lagen die Messwerte auch über dem Annahmewert von 42 Rm. Im Mittel konnten hier Schichtdickenverluste von 5 Rm (bezogen 42

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

auf den Annahmewert 42 Rm) festgestellt werden. Die minimalen Restschichtdicken lagen um 15 Rm, eine Abzehrung der gesamten Schicht war hier an keiner Probe feststellbar.

4.4

Beurteilung der Böden

In Tab. 2 ist die aufgrund der Bodenanalysen vorgenommene Beurteilung der Böden nach DIN 50929-3 [6] dargestellt. Alle Bodenproben der hinteren Füllböden waren in der Bodenklasse Ia als praktisch nicht aggressiv einzustufen. Die humosen Böden sowie die Füllböden vor der Ebene 1 unten waren in der Bodenklasse Ib als schwach aggressiv einzustufen. Alle Bodenproben der Füllböden wiesen BD-Werte von # 0 auf. Die Güte der sich bildenden Deckschichten auf feuerverzinkten Stählen wird nach [6] in diesem Fall als sehr gut bewertet. Für die humosen Böden waren


Bild 10 Metallografisch ermittelte Schichtdicken des Überzugsmetalls in den unterschiedlichen Expositionsbereichen; Mittelwerte und Streubänder aus drei Untersuchungsbereichen (WN, WM, WS) mit jeweils 15 Einzelmesswerten; angenommene Ausgangsschichtdicke von 42 Rm (rote Linie) Metallographically determined layer thicknesses of the coating metal at the different exposure areas; mean values and scatter bands from the three sampling areas (WN, WM, WS) with 15 single measurements each; assumed initial coating thickness of 42 Rm (red line)

Tab. 2

Beurteilung der Böden nach DIN 50929-3 [6] Evaluation of soils according to DIN 50929-3 [6]

G abionen mit direktem B odenkontakt B ewertungs k ategorie

B

WN 1 v orn/ Humus

WM 1 v orn/ Humus

-2

-2

-4

-1

-2

-1

-1

-3

-3

3

1

3

0

(Z 1 +Z 2 +Z 3 +Z 4 +Z 5 +Z 7 +Z 9 )

B

D

(Z 2 +Z 4 +Z 5 )

B odenklasse nach B 0

Deckschichtgüte nach B D

WS 1 WN 1 WM 1 WS 1 WN 3 v orn/ v orn/ v orn/ v orn/ v orn/ Humus S chotter S chotter S chotter Humus

Ia

praktisch nicht aggressiv

Ib

schwach agressiv

WM 3 v orn/ Humus

WN 1 hinten

WM 1 hinten

WS 1 hinten

WN 2 hinten

WM 2 hinten

WS 2 hinten

WN 3 hinten

WM 3 hinten

WS 3 hinten

-4

-3

4

5

4

4

4

4

2

3

0

-1

-1

3

3

3

3

3

3

5

3

3

sehr gut gut

BD-Werte zwischen –1 und –3 ermittelt worden, womit die Güte der sich bildenden Deckschichten auf feuerverzinkten Stählen als gut zu bewerten ist.

5

G abionen mit indirektem B odenkontakt (V lies )

Diskussion

Anhand der hier vorliegenden Untersuchungsergebnisse kann eine umfassende Einschätzung des Korrosionszustands einer Gabionenkonstruktion nach 20 Jahren Einsatzzeit in Abhängigkeit von unterschiedlichen Expositionsbedingungen einzelner Bereiche vorgenommen werden. Betrachtet man an den untersuchten Proben statt der Mittelwerte die Werte mit der höchsten Schichtabzehrung, so wird deutlich, dass die Überzugsminderung parti-

ell signifikant größer ist. Die Bewertung der Oberflächen anhand von Mittelwerten der Restüberzugsdicke ergibt daher kein reales Bild. Dass die Überzüge der Drähte bereits durch die Herstellung üblicherweise einen Toleranzbereich von etwa t 10 Rm haben und diese Toleranz in der Praxis sogar noch sehr viel größer sein kann, zeigen die metallografischen Schliffbilder vieler Proben aus den hier durchgeführten Untersuchungen. Entsprechend lagen die Schichtdicken teilweise mit # 80 Rm sehr weit über der angenommenen Ausgangsschichtdicke von 42 Rm. Diese Unregelmäßigkeiten sind durch eine gravimetrische Bestimmung nur schwer erfassbar. Aus den gravimetrisch ermittelten Restauflagen des Überzugsmetalls können jedoch Tendenzaussagen abgeleitet werden, die am ehesten einem flächigen Abtrag entsprechen. So wurde aus den gravimetrisch ermittelten Werten ein prozentualer Abtrag entsprechend den ExpositionsbedingunBautechnik 94 (2017), Heft 1

43

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J. Lehmann, J. Fischer, A. Burkert, J. Mietz: Langzeiterfahrungen an einer Gabionenkonstruktion

stark ausgeprägte Dickenverluste des Überzugsmetalls auf. Diese lokal signifikant erhöhten Abträge spiegeln sich auch in den Streubändern der Schichtdickenmessungen dieser Proben wider. Betrachtet man die mittleren Schichtdicken, so waren Verluste von etwa 15 Rm, bezogen auf angenommene 42 Rm Ausgangsschichtdicke, vorhanden, die minimalen Restschichtdicken lagen um 20 Rm. Nur bei einer Gabionendrahtprobe war bereits der gesamte Überzug teilweise lokal abgezehrt (Bild 12).

Bild 11 Einfluss der Expositionsbedingungen auf den prozentualen Abtrag des Überzugsmetalls; Mittelwerte und Streubänder aus gravimetrisch ermittelten Restauflagen des Überzugsmetalls (Werte aus Bild 8) bezogen auf eine angenommene Ausgangsauflage von 275 g/m2 Influence of exposure conditions on the percentage corrosion of the coating metal; mean values and scatter bands from gravimetrically determined remaining metal coating (values taken from Fig. 8) related to the assumed initial layer of 275 g/m2

gen und bezogen auf die angenommene Ausgangsauflage von 275 g/m2 errechnet. Dies ist zusammenfassend für die unterschiedlich exponierten Untersuchungspositionen in Bild 11 gegenübergestellt. Diese Werte zusammen mit den minimalen Restschichtdicken (Bild 10) betrachtet, ergeben ein differenzierteres Bild der tatsächlichen korrosionsbedingten Überzugsverluste und sind nachfolgend für die unterschiedlichen Expositionsbereiche beschrieben.

5.1

Atmosphärisch beanspruchte Gabionendrähte

5.2

Gabionendrähte mit direktem Bodenkontakt

An den Gabionendrahtproben, die im direkten Kontakt zum anstehenden Boden (Humus/Schotter) standen, wurden statistisch mit im Mittel 30 % die höchsten prozentualen Auflagemasseverluste gemessen (Bild 11). Die Drähte wiesen in den metallografischen Untersuchungen über den Umfang verteilt unterschiedlich stark ausgeprägte Abträge des Überzugsmetalls auf (Bilder 13, 14). Die dabei ermittelten mittleren Schichtdickenverluste lagen zwischen 10–17 Rm bezogen auf die angenommenen 42 Rm Ausgangsschichtdicke. An mehreren Proben waren deutliche Schichtdickenminderungen mit minimalen Restschichtdicken von unter 20 Rm bis hin zur gesamten Schichtabzehrung feststellbar.

(Quelle: BAM)

Für die überwiegend atmosphärisch beanspruchten Gabionendrähte war ein prozentualer Auflagenverlust des Überzugsmetalls von im Mittel 14 % feststellbar (Bild 11). Die Drähte wiesen in den metallografischen Untersuchungen über den Umfang verteilt unterschiedlich

Am hier betrachteten Einsatzort kann, hinsichtlich der atmosphärischen Korrosionsbedingungen, entsprechend [14, Tab. C.1] eine Korrosivitätskategorie C4 abgeschätzt werden. Für eine derartige Beanspruchung wäre bei reinen Zinküberzügen entsprechend [13] nach 20 Jahren Einsatzzeit mit einem Auflageverlust von 343 g/m2 bzw. einem Schichtdickenverlust von 48 Rm zu rechnen. Die Ergebnisse an den hier untersuchten Zink-AluminiumÜberzügen zeigen im atmosphärisch beanspruchten Bereich deutlich geringere Abtragungsraten zwischen 10–20 Rm. Dieses signifikant günstigere Korrosionsverhalten der Zink-Aluminium-Überzüge gegenüber verzinkten Überzügen bestätigen die Untersuchungsergebnisse verschiedener Veröffentlichungen [1–5].

Bild 12 Metallografischer Schliff durch Gabionenkorbprobe WS-1-vorn-oben; atmosphärische Belastung; unterschiedliche Schichtdicken am Umfang und lokaler Verlust des Überzugsmetalls (Pfeil) Metallographic cross section through specimen WS-1-front-top; atmospheric exposure; different layer thicknesses at the circumference and local loss of the coating metal (arrow)

44

Bautechnik 94 (2017), Heft 1


(Quelle: BAM) (Quelle: BAM)

Bild 13 Metallografischer Schliff durch Gabionendrahtprobe aus direktem Bodenkontakt (Schotter); lokal starker Abtrag des Überzugsmetalls (Pfeil) Metallographic cross section through one gabion wire with direct soil contact (gravel); locally severe corrosion of the coating metal (arrow)

Bild 14 Metallografischer Schliff durch Gabionendrahtprobe aus direktem Bodenkontakt (Humus); lokal starker Abtrag des Überzugsmetalls Metallographic cross section through one gabion wire with direct soil contact (humus); locally severe corrosion of the coating metal

Der Boden, der diese Proben direkt umgab, konnte aufgrund der chemischen Analysen nach [6] in Bodenklasse Ib als schwach aggressiv eingestuft werden. Bezogen auf die 20-jährige Einsatzzeit und unter Berücksichtigung einer Ausgangsauflage/-schichtdicke von 275 g/m2/ 42 Rm, war in diesem Boden eine mittlere lineare Abtragungsrate von bis zu 0,85 Rm/a ermittelbar. Lokal begrenzt waren maximale lineare Abtragungsraten von 2,1 Rm/a vorhanden. Diese Werte decken sich in etwa mit den in der Literatur vorzufindenden Werten von 1–2 Rm/a [7, 9] für verzinkte Stähle in Böden der Bodenklasse I (Ia, Ib). Unter diesen Randbedingungen entspricht das Korrosionsverhalten der hier untersuchten Zink-Aluminium-Überzüge dem von reinen Zinküberzügen.

beanspruchten Proben überlagert (Bild 11). Die metallografischen Untersuchungen zeigen, bezogen auf die angenommene Ausgangsschichtdicke von 42 Rm, nur geringe mittlere Schichtdickenverluste von bis zu 7 Rm. An einigen Proben liegt die mittlere Restschichtdicke noch über dem Annahmewert der Ausgangsschichtdicke. Lokal waren Abträge der metallischen Überzüge bis zu minimalen Restschichtdicken von 15 Rm vorhanden. An vielen Proben konnten mit bis zu 88 Rm partiell auch signifikant dickere Überzugsmetallschichten als die angenommenen 42 Rm festgestellt werden. Dies ist auf herstellungsbedingte Abweichungen zurückzuführen (Bild 15).

Gabionendrähte mit indirektem Bodenkontakt

Bezogen auf die 20-jährige Einsatzzeit und unter Berücksichtigung der Ausgangsauflage/-schichtdicke von 275 g/m2/42 Rm, ist eine mittlere lineare Abtragungsrate von bis zu 0,35 Rm/a ermittelbar. Lokal begrenzt waren maximale lineare Abtragungsraten von bis zu 1,4 Rm/a vorhanden.

Die Gabionendrähte, die durch ein Vlies vom direkten Bodenkontakt geschützt waren, wiesen im Vergleich zu den anderen Expositionsbereichen den geringsten Abtrag auf, wobei sich das Streuband mit dem der atmosphärisch

Durch das Vlies als Trennlage war kein direkter Kontakt des Bodens zum Gabionendraht möglich. Wegen des hohen Feuchtigkeitsangebots wäre der Antransport löslicher Bodeninhaltsstoffe durch das Vlies filtriert an die

5.3

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

45

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J. Lehmann, J. Fischer, A. Burkert, J. Mietz: Long term experiences with a gabion construction


(Quelle: BAM)

J. Lehmann, J. Fischer, A. Burkert, J. Mietz: Langzeiterfahrungen an einer Gabionenkonstruktion

Bild 15 Metallografischer Schliff durch Gabionenkorbprobe bei indirektem Bodenkontakt (Vlies); unterschiedliche Schichtdicken am Umfang Metallographic cross section through one gabion wire with indirect soil contact (fleece); different layer thicknesses at the circumference

Gabionendrähte möglich. Die hinter dem Vlies befindlichen Böden im Bereich der Probenentnahmepositionen konnten aufgrund der chemischen Analysen nach [6] allerdings in Bodenklasse Ia als praktisch nicht aggressiv eingestuft werden. Eine erhöhte korrosive Belastung durch Bodeninhaltsstoffe ist daher nicht anzunehmen. Vielmehr ist durch die hohe Feuchtigkeit im hinteren Gabionenbereich von nahezu dauerfeuchten Bedingungen auszugehen. Da es sich bei der Exposition weder um eine rein atmosphärische Beanspruchung noch um direkten Bodenkontakt handelt, ist ein normativer Vergleich nicht möglich. Als Näherung werden die Werte mit beiden Beanspruchungsarten verglichen. Die gemessenen Werte sind etwas geringer als die in der Literatur vorzufindenden Werte von 1–2 Rm/a [7, 9] für verzinkte Stähle in Böden der Bodenklasse I (Ia, Ib). Die vorgefundenen Umgebungsbedingungen (Dauerfeuchte) kommen etwa einer atmosphärischen Beanspruchung nach Korrosivitätskategorie C4 ohne zusätzliche Luftverunreinigungen [14] gleich. Für diese Korrosivitätskategorie wäre bei reinen Zinküberzügen entsprechend [13] nach 20 Jahren Einsatzzeit mit einem Auflageverlust von 343 g/m2 bzw. einem Schichtdickenverlust von 48 Rm zu rechnen. Die Ergebnisse an den hier untersuchten Zink-Aluminium-Überzügen zeigen deutlich geringere Abtragungsraten, was die eingangs erwähnten und in [5] beschriebenen positiven Auswirkungen der Zink-Aluminium-Legierungen gegenüber reinen Zinküberzügen bestätigt.

5.4

Einfluss der Bodenklasse auf die Schichtabzehrung

Die metallografisch ermittelten Restschichtdicken der Gabionendrahtproben sind in Bild 16 den entsprechend ermittelten Bodenklassen gegenübergestellt. Es kann festgestellt werden, dass in der Tendenz mit (relativ) steigender Bodenaggressivität, also geringeren Bewertungszahlsummen B0, auch die Restschichtdicken geringer sind. 46

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Bild 16 Einfluss der Bodenklasse auf die Restschichtdicke des Überzugsmetalls, Mittelwerte (blau) und Minimalwerte (rot) aus jeweils 15 Einzelmesswerten mit Trendlinien Influence of the soil class on the residual layer thickness of the coating metal, mean values (blue) und minimum values (red) from 15 single measurements with trend line

Betrachtet man die Mittelwerte der Restschichtdicken, liegen diese in beiden vorgefundenen Bodenklassen im Bereich v 20 Rm, für die Bodenklasse Ia in einigen Fällen sogar z. T. oberhalb der angenommenen Ausgangsschichtdicke von 42 Rm. Betrachtet man hingegen die minimalen Schichtdicken (Bild 16), so liegen die Restschichtdicken bei den praktisch nicht aggressiven Böden (Ia) in einigen Fällen und bei den schwach aggressiven Böden (Ib) in allen Fällen unter 20 Rm. An einigen Stellen war bei Bodenklasse Ib eine Schichtabzehrung der Überzüge teils bis auf das Grundmetall vorhanden. Hier sind unter der Annahme von 42 Rm Ausgangsschichtdicke damit Abtragsraten von v 2 Rm/a vorhanden. Diese lokal stark erhöhten Schichtabzehrungen werden bei der alleinigen Betrachtung von Schichtdickenmittelwerten nicht deutlich.


6

Schlussfolgerung

Die Untersuchungen an der Gabionenkonstruktion haben gezeigt, dass die Annahme einer mittleren linearen Abtragsrate des metallischen Ă&#x153;berzugs von 1 Rm/a unter den hier untersuchten Bedingungen ein realistischer Wert ist. An lokalen Positionen bei direktem Bodenkontakt war dieser Wert aber deutlich grĂśĂ&#x;er. Mit relativ steigender Bodenaggressivität erhĂśhte sich auch die Schichtabzehrung. Eine Rotrostbildung war auch an den Drahtproben mit lokal fast vollständiger Abzehrung nicht feststellbar. Die kathodische Schutzwirkung des metallischen Ă&#x153;berzugs ist an diesen Teilen der Gabionenkonstruktion oďŹ&#x20AC;enbar infolge der sehr feuchten Bedingungen noch vorhanden.

Bild 17 EinďŹ&#x201A;uss der Bodenklasse auf die gravimetrisch ermittelte RestauďŹ&#x201A;age des Ă&#x153;berzugsmetalls, Messwerte aus repräsentativen Gabionendrahtproben mit je ca. 25 cm2 MantelďŹ&#x201A;äche, angenommene AusgangsauďŹ&#x201A;age 275 g/m2 (rote Linie) InďŹ&#x201A;uence of the soil class on the gravimetrically determined remaining metal coating with 25 cm2 shell surface each, assumed initial metal coating of 275 g/m2 (red line)

Die Auswertung hinsichtlich der RestauďŹ&#x201A;agemasse der Gabionendrahtproben ist in Bild 17 dargestellt. Auch hier ist analog zu Bild 16 feststellbar, dass mit steigender Bodenaggressivität die RestauďŹ&#x201A;agemasse des Ă&#x153;berzugs sinkt. Die in Bild 16 hinsichtlich der Minimalschichtdicken festgestellten lokal stark erhĂśhten Schichtabzehrungen werden auch bei Betrachtung der RestauďŹ&#x201A;agen des Ă&#x153;berzugs nicht deutlich, was der integralen Methodik bei der Bestimmung der RestauďŹ&#x201A;agen geschuldet ist. Um Fehleinschätzungen zu vermeiden, ist somit neben der mittleren Restschichtdicke bzw. der RestauďŹ&#x201A;agemasse auch die Betrachtung der Minimalschichtdicken erforderlich.

Die positiven Korrosionseigenschaften der Zink-Aluminium-Ă&#x153;berzĂźge gegenĂźber reinen ZinkĂźberzĂźgen konnten im atmosphärischen und im dauerfeuchten Bereich (indirekter Bodenkontakt) bestätigt werden. Im direkten Bodenkontakt waren keine Vorteile fĂźr Zink-AluminiumĂ&#x153;berzĂźge feststellbar. Mit Hinblick auf eine Ăźblicherweise geforderte Dauerhaftigkeit von mehr als 50 Jahren sollte die Mindestschichtdicke des Ă&#x153;berzugs sowohl fĂźr Zink-Aluminium-Legierungen als auch fĂźr reine ZinkĂźberzĂźge daher mindestens 50 Rm betragen, was einer AuďŹ&#x201A;age von ca. 330 g/m2 entspricht. Ein direkter Kontakt der Gabionen zum HinterfĂźllboden ist durch Vlies zu verhindern, und die HinterfĂźllbĂśden mĂźssen Bedingungen erfĂźllen, um als praktisch nicht aggressiv bzw. schwach aggressiv (Bodenklasse Ia, Ib) eingestuft zu werden. Die hier durchgefĂźhrten Untersuchungen bestätigen die Notwendigkeit dieser Anforderungen. Weil systematische Untersuchungen metallischer Ă&#x153;berzĂźge mit unterschiedlicher Legierungszusammensetzung im direkten Bodenkontakt fehlen, sind allgemeingĂźltige SchlĂźsse nach wie vor schwierig. Hier sind weitere Untersuchungen und systematische Forschung notwendig.

Literatur [1] S  , B.; W , D.: Korrosionsbeständigkeit metallisch und organisch vorveredelter Stahlfeinbleche in der Freibewitterung. Materials and Corrosion 49 (1998), No. 10, pp. 725â&#x20AC;&#x201C;735. [2] P, Z.; M , L.; M , M.; F, S.; R , J.; P!, J.J.; H, F.; C", F.; S , M.; R , O.T.; P  , G.; S , J.: Steel cathodic protection aďŹ&#x20AC;orded by zinc, aluminium and zinc/aluminium alloy coatings in the atmosphere. Surface and Coatings Technology 190 (2005), No. 2â&#x20AC;&#x201C;3, pp. 244â&#x20AC;&#x201C;248. [3] R #, O. ; R #, A.; S , M.; R, N.; S, O.; D , R.; L#, B.; U  , J.; M , M.; Z P: Evaluating Zn, Al and Alâ&#x20AC;&#x201C;Zn coatings on carbon steel in a special atmosphere. Construc-

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tion and Building Materials 23 (2009), No. 3, pp. 1465â&#x20AC;&#x201C; 1471. B , M.:  EinďŹ&#x201A;uss  des  Aluminiumgehaltes  gespritzter ZinkĂźberzĂźge auf den Korrosionsschutz von Stahl. OttoGraf-Institut, MPA Stuttgart, Schriftenreihe Heft 91, 2006. Bericht EUR 13990 DE: Untersuchung zu den MĂśglichkeiten eines verbesserten Korrosionsschutzes von SchachtfĂśrderseilen durch neuartige Zink-Aluminium-Ă&#x153;berzĂźge. Technische Forschung Kohle, Kommission der Europäischen Gemeinschaften, 1992. DIN 50929-3:1985 Korrosionswahrscheinlichkeit metallischer WerkstoďŹ&#x20AC;e bei äuĂ&#x;erer Korrosionsbelastung, Rohrleitungen und Bauteile in BĂśden und Wässern. Merkblatt 400 Korrosionsverhalten von feuerverzinktem Stahl. Stahl-Informations-Zentrum DĂźsseldorf, 2001.

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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AUFSATZ ARTICLE

J. Lehmann, J. Fischer, A. Burkert, J. Mietz: Long term experiences with a gabion construction


J. Lehmann, J. Fischer, A. Burkert, J. Mietz: Langzeiterfahrungen an einer Gabionenkonstruktion

[8] DIN EN 12501-2:2003 Korrosionswahrscheinlichkeit in BĂśden. [9] N , U.: Long-time behavior of non-galvanized and galvanized steels for geotechnical stabilization applications. Materials and Corrosion 63 (2012), No. 12, pp. 1173â&#x20AC;&#x201C;1180. [10] DIN EN 10244-2:2009 Stahldraht und Drahterzeugnisse â&#x20AC;&#x201C; Ă&#x153;berzĂźge aus Nichteisenmetall auf Stahldraht â&#x20AC;&#x201C; Teil 2: Ă&#x153;berzĂźge aus Zink oder Zinklegierungen. [11] DIN EN 10244-1:2009 Stahldraht und Drahterzeugnisse â&#x20AC;&#x201C; Ă&#x153;berzĂźge aus Nichteisenmetall auf Stahldraht â&#x20AC;&#x201C; Teil 1: Allgemeine Regeln. [12] Charakteristische Merkmale 094 â&#x20AC;&#x17E;Feuerverzinkter Bandstahlâ&#x20AC;&#x153;. Stahl-Informationszentrum DĂźsseldorf, 2013. [13] DIN EN ISO 9224:2012 Korrosion von Metallen und Legierungen â&#x20AC;&#x201C; Korrosivität von Atmosphären â&#x20AC;&#x201C; Anhaltswerte fĂźr die Korrosivitätskategorien. [14] DIN EN ISO 9223:2012 Korrosion von Metallen und Legierungen â&#x20AC;&#x201C; Korrosivität von Atmosphären â&#x20AC;&#x201C; KlassiďŹ zierung, Bestimmung und Abschätzung.

Autoren Dipl.-Ing. (FH) Jens Lehmann Bundesanstalt fĂźr Materialforschung und -prĂźfung (BAM) Unter den Eichen 87 12205 Berlin jens.lehmann@bam.de

Dipl.-Ing. (FH) Joachim Fischer Bundesanstalt fĂźr Materialforschung und -prĂźfung (BAM) Unter den Eichen 87 12205 Berlin joachim.ďŹ scher@bam.de Dr.-Ing. Andreas Burkert Bundesanstalt fĂźr Materialforschung und -prĂźfung (BAM) Unter den Eichen 87 12205 Berlin andreas.burkert@bam.de Dr.-Ing. JĂźrgen Mietz Bundesanstalt fĂźr Materialforschung und -prĂźfung (BAM) Unter den Eichen 87 12205 Berlin juergen.mietz@bam.de

FIRMEN UND VERBĂ&#x201E;NDE

AHO-Herbsttagung 2016 â&#x20AC;&#x201C; HOAI vor dem Europäischen Gerichtshof Das Motto der diesjährigen AHO-Herbsttagung am 24. November 2016 hatte das Ereignis schon vorweggenommen â&#x20AC;&#x17E;HOAI-Vertragsverletzungsverfahren â&#x20AC;&#x201C; Finale vor dem EuGH?â&#x20AC;&#x153;. Am 17. November hat die Europäische Kommission beschlossen, im Vertragsverletzungsverfahren zur HOAI den nächsten Schritt zu gehen und Klage vor dem EUGH einzureichen. In seiner EinfĂźhrung wies der AHO-Vorstandsvorsitzende Dr.-Ing. E  R

nachdrĂźcklich darauf hin, dass die HOAI seit 2009 nur fĂźr â&#x20AC;&#x17E;Inländerâ&#x20AC;&#x153; gilt, also BĂźros mit Sitz in der Bundesrepublik, die ihre Leistungen in Deutschland erbringen. Ausländische BĂźros sind also grundsätzlich nicht daran gehindert, ihre Leistungen ggf. zu niedrigeren Preisen anzubieten. Die HOAI stellt auch kein Niederlassungshindernis fĂźr ausländische BĂźros dar, wie das von Seiten der EU-Kommission behauptet wird. Die GrĂśĂ&#x;enordnung grenzĂźberschreitender Niederlassungen von Architektur- und IngenieurbĂźros in den europäischen Staaten ist durchweg gering und auch nicht plĂśtzlich gestiegen. Die GrĂźnde fĂźr europaweit grundsätzlich geringere Niederlassungszahlen liegen vielmehr in Sprachbarrieren, unterschiedlichen Rechts- und Haftungssystemen in den Mitgliedsstaaten und den fehlenden Erfahrungen auf dem jeweili-

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Bautechnik 94 (2017), Heft 1

gen lokalen Markt. Es ist oďŹ&#x20AC;ensichtlich, dass die EU-Kommission das alleinige Ziel verfolgt, den europäischen Binnenmarkt durch einen schrankenlosen Preiswettbewerb herzustellen. Dagegen werden sich Architekten und Ingenieure mit aller Kraft wenden. Der Unterabteilungsleiter fĂźr Bauwesen und Bauwirtschaft im BMUB, L  F K , betonte in seinem GruĂ&#x;wort, dass die Bundesregierung an ihrer AuďŹ&#x20AC;assung festhalte, dass die HOAI weder diskriminierend, noch unverhältnismäĂ&#x;ig, aber aus zwingenden GrĂźnden des Allgemeininteresses erforderlich sei. UnterstĂźtzung gab es auch aus dem Deutschen Bundestag. Die Abgeordnete B  L (CDU/CSU-Bundestagsfraktion) betonte, dass der europäische Binnenmarkt eine groĂ&#x;e Errungenschaft ist und entscheidend zur Wettbewerbsfähigkeit und zum Wohlstand in Europa beiträgt. Deregulierung durch die Europäische Union muss aber mit AugenmaĂ&#x; und nicht allein aus Ăśkonomischen Gesichtspunkten erfolgen. Bewährte Qualitätsstandards und gewachsene Strukturen gilt es zu erhalten. Dazu gehĂśren die in Deutschland bewährte Berufszugangs- und AusĂźbungsregeln sowie die Honorarordnung fĂźr die freien Berufe. Sie sind ein Garant fĂźr Qualität und Exzellenz die maĂ&#x;geblich zum Er-

folg der deutschen Wirtschaft auch im internationalen Vergleich beitragen und fĂźr die wir geschätzt werden, hob Lanzinger hervor. Die zuständige Ministerialbeamtin im Bundesministerium fĂźr Wirtschaft und Energie, Dr. N W  , skizzierte den weiteren Gang des Vertragsverletzungsverfahrens und wies darauf hin, dass mit dem Klagebeschluss der EUKommission noch nicht die Einreichung der Klage vor dem Europäischen Gerichtshof verbunden sei. Dieser erfolge erfahrungsgemäĂ&#x; Wochen oder Monate später, so dass realistisch Anfang 2017 mit der Klageeinreichung gerechnet werden kann. Im Anschluss hat die Bundesregierung zwei Monate Zeit zur Klageerwiderung. Das Klageverfahren dauert im Durchschnitt 18 Monate, so dass spätestens im Jahr 2018 mit einer Entscheidung des EuGH gerechnet werden kann. Der Europarechtsexperte Dr. M

 K

, Redeker Sellner Dahs, Berlin erläuterte, dass die Mindest- und HÜchstsätze der HOAI mit Artikel 15 der Dientsleistungsrichtlinie und mit Artikel 49 des EU-Vertrages vereinbar sind. Dem Vertragsverletzungsverfahren der Europäischen Kommission dßrfte daher kein Erfolg beschieden sein.


Horst Peseke, Alexander Freund, Katja Bärenfänger, Christoph Duppel

BERICHT

Rekonstruktion Philosophicum, Frankfurt am Main Das Philosophicum wurde von 1958 bis 1960 als Seminargebäude auf dem Campus Bockenheim in Frankfurt errichtet. Sein Architekt, FERDINAND KRAMER, entwarf das Gebäude als eines der ersten Stahlskelettbauten in Deutschland mit außen liegenden Stützen und einer Curtain-Wall-Fassade. Durch die Verlagerung der Uni Anfang 2001 ins Frankfurter Westend auf das Gelände der ehemaligen I.G. Farbenindustrie entwickelte sich eine Diskussion über die Neugestaltung bzw. Neunutzung des Geländes in Bockenheim und somit auch des Philosophicums. Um die Potenziale und Risiken eines seit ca. 15 Jahren leer stehenden hochkarätigen Zeugnisses eines intensiven und prägenden Zeitabschnitts der Stadtentwicklung auszuloten, ist Bollinger  Grohmann seit 2011 mit der denkmalpflegerischen Bestandsaufnahme, der Tragwerksplanung, der Fassadenplanung und der Bauphysik in unterschiedlichen Fragestellungen und Bearbeitungstiefen betraut. Im Rahmen vorlaufender Machbarkeitsstudien wurden Erweiterungen, verschiedene bauphysikalische und Fassadenkonzepte erarbeitet, die alle den Bestand berücksichtigten. Im Jahre 2014 wurde die Immobilie an den jetzigen Eigentümer verkauft. Bis Ende 2016 wird das Gebäude in ein StudierendenWohnheim mit 270 Apartments, einer Kindertagesstätte und einem Café im Erdgeschoss umgebaut. Dabei wurde der denkmalgeschützte Altbau um einen fünfgeschossigen Neubauriegel ergänzt. Im Zuge der Baumaßnahme wurden die Stahlbetonfassaden behutsam instand gesetzt und die Curtain Wall in ihrem Erscheinungsbild als Stahlfassade rekonstruiert. Die Rekonstruktion ist Hauptgegenstand des Artikels.

Reconstruction – Philosophicum, Frankfurt The Philosophicum was built between 1958 and 1960 as a seminar building on the campus Bockenheim in Frankfurt. Its architect, FERDINAND KRAMER, designed the building as one of the first steel skeleton buildings in Germany with external columns and a curtain wall façade. Due to the relocation of the university at the beginning of 2001 to Frankfurt Westend on the site of the former I.G. paint industry arose a discussion about the new design or redevelopment of the campus in Bockenheim and thus also of the Philosophicum. Since 2011 Bollinger  Grohmann has been responsible for the recording of the existing structures with regard to the historic preservation, structural and façade design and building physics regarding various questions and different depths in order to determine the potentials and risks of a high-quality testimonial vacant for 15 years of an intense and outstanding time segment of urban development history. Within the scope of a preliminary feasibility study, extensions, various building physical and façade concepts were developed which all considered the existing structures. In 2014, the property was sold to the current owner and will be converted into a student dormitory with 270 apartments, a children’s day care centre and a café on the ground floor by the end of 2016. The listed old building was supplemented by a fivestorey new building. In the course of the project, the reinforced concrete façades were carefully restored and the curtain wall was visually reconstructed as a steel façade. The reconstruction is the main subject of this article.

Keywords Denkmal; Rekonstruktion; Curtain-Wall-Fassade; Sanierung; Erweiterung

Keywords monument; reconstruction; curtain wall façade; renovation; extension

1

Das Objekt

1.1

Bestandsbeschreibung

beitet und fortgeschrieben. Aufgrund der Menge an zu errichtenden Gebäuden innerhalb kürzester Zeit wurde auf die Erfahrungen des rationellen Bauens des neuen Frankfurts und die der Projekte in den Staaten zurückgegriffen; bewährte kostengünstige Konstruktionen wurden gebäudeübergreifend eingesetzt, ohne dass stereotype Bauten entstanden. Das Philosophicum weist etliche Neuerungen auf, die K in seiner Eröffnungsrede beschreibt: Die Wahl des Hochhauses begründe sich durch den innerstädtischen Standort und den Flächenbedarf. Die neuartige Stahlskelettkonstruktion sei aus funktionalen, wirtschaftlichen und fertigungszeitlichen Gründen heraus gewählt. Die Schlankheit der Stützen stelle eine ästhetische Qualität dar. Durch den stützenfreien Innenraum würde die größtmögliche Flexibilität erreicht, Räume und Ebenen könnten zusammenmontiert werden,

Nach dem Zweiten Weltkrieg stand Frankfurt vor der Aufgabe, den Wiederaufbau der zerstörten und die Instandsetzung der beschädigten Universitätsgebäude, die im Stadtteil Bockenheim verteilt standen, durchzuführen. Mit der Leitung des Universitätsbauamts wurde F  K beauftragt, der 1952 für diese Aufgabe aus dem amerikanischen Exil zurückkehrte. K war vor dem Krieg unter E M im Hochbauamt für die Typisierung im Wohnungsbau sowie die Entwicklung von Möbeln und Gebrauchsgegenständen zuständig gewesen [1]. In den Jahren 1952 und 1955 wurde der Generalbebauungsplan für die Universität als Campusanlage erar-

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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BERICHT REPORT

DOI: 10.1002 / bate.201600093


Quelle: ISG

H. Peseke, A. Freund, K. Bärenfänger, C. Duppel: Rekonstruktion

Bild 1

Ostseite Bestand (li.), Struktur (Mitte), Verband (re.) East side existence building (left), structure (center), laying pattern (right)

das Gebäude würde zum Montagebau. Das Philosophicum wurde für 1 000 Studierende in den Seminaren Deutsch, Slawisch, Romanisch u. a. m. und für wissenschaftliches und unterstützendes Personal von 181 Personen ausgelegt [2]. Die Kosten für das Gebäude mit seinen 32 000 m3 betrugen 165 DM/m3 und lagen um ca. 16 % über dem Mittelwert der anderen Gebäude, dies trotz der erstmalig auf dem Unigelände eingesetzten Curtain-WallFassade. Das Bestandsgebäude ist ein Stahlskelettbau mit Stützen und Trägern sowie einbetonierten Fachwerkwänden. Die tragenden Stahlstützen stehen ungeschützt vor der Fassade. Dies wurde im Rahmen eines Brandversuchs getestet und zur Ausführung freigegeben. Die Stahlträger im Skelettbau wirken nach der Betonage der Decke als Verbundträger. Das gesamte Gebäude wurde auf einem System aus Streifen- und Plattenelementen in Stahlbetonbauweise gegründet. Die Stahlstruktur wurde hinsichtlich ihres Materialeinsatzes minimiert, dies war den Materialpreisen und der Materialverfügbarkeit geschuldet. Am deutlichsten wird das materialökonomische Entwurfsprinzip in den Verbänden. Hier wurden die Profile passend zur Beanspruchung teilweise geschossweise verändert (Bild 1). Die Hülle des Philosophicums setzt sich aus drei verschiedenen Elementen zusammen: der Curtain Wall mit ihren Brüstungs- und Fensterelementen, den Flächen mit Glasbausteinen und den Stahlbetonflächen. K differenzierte die Fassadenarten je nach der Orientierung der Außenflächen des Philosophicums und der Geschosse. Für die Nord- und Südseite sowie Teile der Vorbauten wurde eine Stahlbetonfassade entworfen, in der sich die Deckenbreiten abzeichnen. An der Ost- und Westseite wurde vom ersten bis zum siebten Geschoss die Curtain Wall, das an den Längsseiten einspringende Erdgeschoss als Stahlbetonfassade mit Stahlrahmenfenstern geplant. Das achte Geschoss erhielt eine Fassadenkombination aus Curtain Wall und Stahlbetonelementen. Die Vorbau50

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

ten wurden durch vertikale Bänder aus Glasbausteinen, welche durch Lüftungselemente als Stahllamellen unterbrochen werden, vom Hauptbau abgelöst. So entsteht auf der Oberfläche des Baukörpers ein Wechselspiel zwischen den unterschiedlichen Fassadentypen, in das die Dachfläche mit ihren 15 Oberlichtern über dem Antikenraum mit einbezogen wird. Das Grundelement der Curtain Wall besteht aus einem Brüstungselement und einem Fensterelement. Das Brüstungselement ist ein geschichtetes Bauteil aus Stahl, Dämm- und Brandschutzmaterialien. Das Fensterelement besteht aus einem größeren, fest verglasten Element mit einem kleineren Öffnungsflügel. Sie sind in der Fassade so angeordnet, dass sich die Öffnungsflügel an einer Stützenachse treffen. Bei einer von der Stützenstellung abweichenden Anordnung der Trennwände können die Fensterelemente zwei Öffnungsflügel enthalten. Die großen Flächen wurden, als das Irreguläre im Regulären, durch diese kleinen Eingriffe gegliedert (Bild 2). Der jetzige Eigentümer erwarb das Gebäude, um mit Mikroapartments eine strukturkonforme Nutzung zu realisieren. In enger Abstimmung zwischen Bauherrn, seinem Planungsteam und dem Denkmalamt der Stadt Frankfurt sowie dem hessischen Landesamt für Denkmalpflege wurden alle Aspekte des Umbaus im Spannungsfeld zwischen Substanzerhalt, Erscheinungsbild, funktionalen Ansprüchen, Umnutzung und Komfortstandards geplant.

1.2

Bestandsaufnahme Fassade

Im ersten Schritt wurden die vorliegenden Pläne ausgewertet, durch örtliches Überprüfen und eine Recherche ergänzt. Die vorgefertigten Elemente bestehen aus einem Brüstungselement mit den Abmessungen von 1,46 m w 3,45 m mit 5,05 m2 und einem Fensterelement mit den Maßen von 3,28 m w 2,11 m mit einer Fläche von 6,92 m2. Die Fenster bestehen aus Aluminiumrahmen mit Mehr-


Quelle: ISG

schlossenen Zustand sind die Bolzen in der Schließplatte gehakt.

Bild 2

Westseite Bestand West side existence building

scheiben-Isolierglas von Thermopane (erste Generation), da die Scheiben einen gelöteten Randverbund aufweisen [3]. Die Rahmen sind dem damaligen Stand der Technik nach nicht thermisch getrennt. Die Öffnungsflügel werden durch die Drehbewegung des Handgriffs über eine Schubstange mit aufgeschweißten Riegelbolzen entriegelt und können gekippt oder ganz geöffnet werden. Im ge-

Bild 3

In einem zweiten Schritt wurde die 60 Jahre alte Curtain Wall detailliert aufgenommen. Die Aufnahme der Fassade fand im Winter 2014 statt. Das Gebäude steht seit 2001 leer. Betrieb und Unterhalt des Gebäudes waren seitdem weitgehend eingestellt. Bei der Bewertung des aktuellen Zustands der Fassade ist dies zwingend zu berücksichtigen, da die Geschwindigkeit der Alterung wesentlich vom Unterhalt abhängt. Einige der aktuellen Mängel sind der Vernachlässigung zuzuschreiben: Vermoosung, spröde Dichtungen und schwergängige Mechanismen. Eintrübungen sind der Alterung des Randverbunds und seiner großen Schubbeanspruchung infolge der Nachgiebigkeit des mittleren Fensterprofils geschuldet. Betrachtet wurden der Anteil der Originalscheiben und der Zustand der 315 Fenster, um den Umfang der Mängel und Schäden zu erfassen. Die Gläser wurden hinsichtlich ihrer Transparenz (transparent, blind) geprüft und das Ergebnis in die Pläne eingetragen, an einigen Fenstern waren die Drehkipplager ausgetauscht, teilweise waren die Riegelbolzen abgerissen (Bild 3). Im Rahmen der denkmalpflegerischen Bestandsaufnahme konnten durch den Ausbau eines Elements der tatsächliche Aufbau und dessen Geometrie aufgenommen

Mängel und Verteilung trüber Thermopane-Scheiben Deficiencies and distribution of turbid “Thermopane” panes

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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BERICHT REPORT

H. Peseke, A. Freund, K. Bärenfänger, C. Duppel: Reconstruction


H. Peseke, A. Freund, K. Bärenfänger, C. Duppel: Rekonstruktion

Bild 4

Fensterbrüstung, bauzeitlich (li.), Aufnahme (Mitte), freigelegt (re.) Window parapet, original (left), inventory (center), exposed (right)

werden. Gegenüber der Planung sind Abweichungen und Detaillierungen festzustellen. Aus den verschiedenen Einzelprofilen des Querprofils zwischen Brüstung und Fenster wurde ein zusammenhängendes Profil, das eine höhere Steifigkeit aufwies. Der Aufbau des inneren Brüstungselements ist: Stahlblech – Vermiculite – Blech – Holzfaserplatte – Blech – Vermiculite – Stahlblech. Vermiculite ist ein Brandschutzmaterial. Auf der Innenseite wurden eine weitere Holzfaserplatte und eine Stahlplatte montiert (Bild 4). Die Bestandsaufnahme bildet die Grundlage für die Untersuchung, die Bewertung der Ergebnisse und die Neuplanung der Fassade.

1.3

Untersuchungen Fassade

Auf Grundlage der Aufnahme wurde das Verhalten der Fassade unter verschiedenen Einwirkungen untersucht. Während sich die Tragfähigkeit der Fassade bestätigte, ergab die Abschätzung der Verformungen der Fensterprofile unter Wind hingegen Werte, die ca. dreifach über den heute zulässigen (L/200) liegen. Dies führt zu einer Überbeanspruchung des Scheibenrandverbunds und in letzter Konsequenz zu seiner Undichtigkeit und zum Zutritt von Kondenswasser. Die Aufnahme zeigt, dass in den Hüllflächen, mit Ausnahme der Betonwände, Materialien mit Dämmeigenschaften vorhanden sind. Die Schichtfolgen deuten auf einen grundsätzlichen Umgang mit der Fragestellung zum Wärmedurchgang von innen nach außen und umgekehrt. Konstruktive Wärmebrücken und Feuchtigkeitsausfall an der die Fassade durchdringenden Tragkonstruktion wurden durch den Einbau einer Deckenheizung kompensiert. Die Themen Energieeinsparung und Komfort waren bei Errichtung des Gebäudes noch nicht Gegenstand einer Gesetzgebung oder einer Normung und daher noch nicht so entwurfsbestimmend wie heute. Die erste Wärmeschutzverordnung wurde 1977 eingeführt. Diese defi52

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

nierte erstmals Anforderungen zur Sicherstellung der Mangelfreiheit der Konstruktionen und der Hygiene durch Vermeidung von Schimmelbildung sowie zur Energieeinsparung in beheizten Gebäuden. Bei Gesprächen mit ehemaligen Nutzern tauchen als gemeinsam geteilte Erinnerungen die Schwierigkeiten auf, ein angenehmes winterliches und sommerliches Innenklima herzustellen. Über die großen Fensterflächen erwärmten sich im Sommer die Räume auf unangenehme Innentemperaturen. Im Nachgang wurden damals außen liegende Jalousien nachgerüstet, um ein behagliches Innenraumklima für die Nutzer zu schaffen. Die Abschätzung des bauphysikalischen Verhaltens zeigte, dass die Mindestanforderungen zum Schutz der Bauteile durch technische Maßnahmen gegeben sind, nicht jedoch im Hinblick auf die energetischen Anforderungen der heutigen Zeit. In bauphysikalischer Hinsicht wurden mehrere auf das Gebäude abgestimmte Szenarien mit unterschiedlichen Bauteilanforderungen sowie die Ermittlung der Oberflächentemperatur zur Prüfung des Tauwasserausfalls durchgeführt. Die Oberflächentemperatur der thermisch nicht getrennten Aluminiumprofile lag bei ca. 2 °C und damit weit unterhalb der minimal erforderlichen Oberflächentemperatur von 12,6 °C zur Vermeidung von Tauwasserausfall (Bild 5). Auf Grundlage des Verständnisses von Aufbau und Eigenschaften der Fassade wurden verschiedene Varianten untersucht, um Möglichkeiten zur Optimierung der Bestandsfassade hinsichtlich der Wärmeverluste sowohl in der Fläche als auch über die konstruktiven Wärmebrücken aufzuzeigen. Ein Szenario sah z. B. das Aufbringen einer außen liegenden Dämmung auf den Fensterprofilen vor, das wurde aufgrund der zu geringen Verbesserung im Verhältnis zur sich einstellenden Wirkung verworfen. Im Falle einer Innendämmung hingegen wären erhebliche konstruktive Eingriffe wie das erforderliche Zurückschneiden der Decken notwendig geworden. Parallel zur


Bild 5

Varianten zur energetischen Aufrüstung: a) Innendämmung Brüstung, b) Außendämmung Rahmen, c) Innendämmung Brüstung und zweites Fensterelement, d) Rekonstruktion der Fassade Variants for an energetic upgrade: a) internal insulation of the parapet, b) external insulation of the frame, c) internal insulation of the parapet and a second window element, d) reconstruction of the façade

Planung der Ertüchtigung wurde die Möglichkeit der Fassadenrekonstruktion überprüft. Alle Varianten wurden mit mittleren Kosten und deren Streuung hinterlegt. Zum Abschluss der Untersuchungsphase wurden die Teilergebnisse zusammengeführt und die Frage nach der Erhaltungsmöglichkeit der Fassade unter ästhetischen und entwurfstechnischen, statischen und bauphysikalischen sowie ausführungstechnischen und wirtschaftlichen Aspekten in einer gemeinsamen Sitzung zwischen Bauherr, Planungsteam und den Vertretern der Denkmalpflege diskutiert und sich schließlich einvernehmlich für eine Rekonstruktion entschieden. Die energetische Berechnung für das Philosophicum wurde nach den KfW-Denkmalvorgaben vom Ingenieurbüro EnergieHaus in Darmstadt aufgestellt.

2

Planung und Ausführung der Fassade

So wurde die Planung der Rekonstruktion der Fassade vertieft und weiter detailliert. Die Anforderung, das bauzeitliche Erscheinungsbild wiederherzustellen, schloss eine herkömmliche Pfosten-Riegel-Fassade oder Elementfassade, wie sie gegenwärtig überwiegend verbaut wird, aus. Es galt, die Paneelfelder mit Einsatzelementen wiederherzustellen, gleichzeitig sollte eine ausreichende Wärmedämmung gewährleistet werden. Schwierigkeiten ergaben sich in der Planung insbesondere mit den bauseitigen Zwängen der zur Verfügung stehenden Bautiefe von

Bild 6

nur 60 mm im Deckenbereich. Ein weiteres besonderes Augenmerk galt der Entwässerung der Fensterprofile. Umgesetzt wurden die Randbedingungen durch eine innen liegende Tragkonstruktion aus dünnwandigen Stahl-Profilen, wie sie im Industriebau üblich ist. Außenseitig wurden gedämmte Leichtmetallpaneele eingesetzt. Die Fensterprofile wurden als thermisch getrennte Aluminiumprofile ausgeführt, das Übergangsprofil Blendrahmen zu Paneel wurde als Sonderprofil realisiert. Die Glasscheiben wurden als Zweifach-Isolierglas mit Argonfüllung erneuert. Das Kämpferprofil wurde durch einen Stahleinschub statisch ertüchtigt, so konnten die schlanken Abmessungen beibehalten werden. Der Raum innerhalb der Tragkonstruktion wurde ausgedämmt, um die thermische Behaglichkeit zu erhöhen. Der sommerliche Wärmeschutz wird durch einen außen liegenden Raffstore gewährleistet. Nachdem die Planung der Hauptfassade abgeschlossen und mit sämtlichen Beteiligten abgestimmt war, wurde ein Musterelement installiert. Dazu musste zunächst ein Element der Bestandsfassade rückgebaut werden. Das Musterelement diente dem optischen Abgleich mit dem Bestand hinsichtlich der Profilgrößen und der Farbigkeit. Gleichzeitig lieferte es wertvolle Erkenntnisse für die weitere Ausführungsplanung und die Montage der restlichen Elemente (Bild 6). Aufgrund dieser Planungen erfolgten die Ausschreibung und die Vergabe. Zum Zeitpunkt der Montage befand

Rekonstruktion: Musterelement von außen (li.), innen (Mitte), Farbabgleich (re.) Reconstruction: pattern element ouside (left), inside (center), color matching (right)

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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BERICHT REPORT

H. Peseke, A. Freund, K. Bärenfänger, C. Duppel: Reconstruction


H. Peseke, A. Freund, K. Bärenfänger, C. Duppel: Rekonstruktion

Bild 7

Fassadeneindrücke Bestand 1962 (1), vor Instandsetzung und Rekonstruktion 2015 (2), nach Fertigstellung 2016 (3  4) Impressions of the façade in1962 (left), before restoration and reconstruction in 2015 (2), after completion in 2016 (3  4)

Bild 8

Grundriss gesamtes Ensemble: grau hinterlegt der Altbau, rot hinterlegt der neue Flurverlauf Floorplan of the overall ensemble, the old building with a grey background, the new course of the corridor in red

sich der Bau im Rohbau. Die Montage erfolgte in vier Schritten: Nach dem Rückbau wurde zuerst die innen liegende Stahlkonstruktion montiert. Diese wurde teils auf den dünnen Betondecken, teils am Stahlbau befestigt. Anschließend wurden die Rahmenprofile installiert und die Gläser von innen eingesetzt. Als Nächstes wurden die 55 mm tiefen Paneele geschossübergreifend montiert und angedichtet. Abschließend wurden die innen liegende Dämmung sowie Folien und Ausbau montiert.

3

Nach Abschluss der Arbeiten und dem ersten Teilbezug zeigt sich die Fassade in guter Übereinstimmung mit dem historischen Fassadenbild, bei gleichzeitiger Erfüllung aller modernen Ansprüche (Bild 7). Aufgrund der Besonderheit der raumzeitlichen Fassade wurde ein historisches Element im Bauwerk als Primärdokument erhalten.

Um jegliche Belastungen durch den neuen Baukörper auf das Bestandsgebäude auszuschließen, lagert der Neubau auf einem unabhängigen, in Form einer Pfahlgründung ausgeführten Gründungssystem. An den Schnittstellen zwischen Bestandsgebäude und Neubau wurde eine umlaufende, in allen Richtungen bewegliche Gebäudefuge ausgebildet.

54

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Erweiterung

Neben den oben beschriebenen Maßnahmen wurde das Philosophicum an seiner Westseite um einen fünfgeschossigen Neubau in Massivbauweise ergänzt. Während sich die Westseite dieses Neubaus an der Straßenflucht orientiert, verläuft die Ostseite parallel zum Bestandsgebäude. So entsteht ein keilförmiger Grundriss, welcher die beiden Bestandstreppenhäuser „umgreift“ (Bild 8).


Bild 9

Vorhandenes Aussteifungssystem, im Vordergrund die neue PfahlgrĂźndung (li.); neues Aussteifungssystem: deutlich erkennbar die umlaufende Fuge zwischen Alt- und Neubau (re.) Existing bracing system, the new pile foundation in the front (left); new bracing system: the surrounding joint between the old and new building is clearly visible

Trotz dieser â&#x20AC;&#x201C; in tragwerksplanerischer Hinsicht â&#x20AC;&#x201C; vollständigen Entkopplung der beiden BaukĂśrper wurde es aus GrĂźnden der ErschlieĂ&#x;ung erforderlich, Ă&#x153;bergangsbereiche zwischen Neubau und Bestandsgebäude zu schaďŹ&#x20AC;en. Eine bautechnisch zu lĂśsende Aufgabe bildete der Verlauf des Flurs im neuen BaukĂśrper: Dieser durchdringt die aussteifenden Querwände der vorhandenen Treppenhäuser und damit die in dieser Fachwerkwand integrierten Stahldiagonalen. Um deren aussteifende Funktion sicherzustellen, musste die Stahlkonstruktion vollständig umgebaut werden (Bild 9). Die neue Situation basiert auf zwei zusätzlichen â&#x20AC;&#x201C; den zukĂźnftigen Flurbereich begrenzenden â&#x20AC;&#x201C; vertikalen StĂźtzen und der Auskreuzung der entstehenden seitlichen Wandfelder. Der Umbau der aussteifenden Fachwerke erfolgte von unten nach oben. Bedingt durch die Tatsache, dass während des Umbaus die Fachwerkkonstruktion ihre aussteifende Funktion verliert, musste dieser schrittweise und alternierend zwischen den beiden TreppenhaustĂźrmen erfolgen. So wurde sichergestellt, dass zu jeder Zeit maximal ein Treppenhaus seine aussteifende Wirkung verliert.

4

Zusammenfassung

Der fĂźnfgeschossige Anbau an der GräfstraĂ&#x;e greift mit der Aufnahme von BauďŹ&#x201A;ucht und TraufhĂśhe der Nachbargebäude das Thema des Blockrands auf und integriert auf diese Weise die Nachkriegsarchitektur in den aktuellen Stadtraum. Die denkmalgerechte energetische Sanierung unterstĂźtzt das Andenken an eines der bedeutendsten Baudenkmäler der Nachkriegsmoderne. Die intensive Auseinandersetzung mit der Bestandsfassade unter dem Erhaltungsaspekt hat nach Abwägung

durch alle Planungsbeteiligten zur Entscheidung der Rekonstruktion gefĂźhrt. Diese wurde in einem konstruktiven Abstimmungsprozess gemeinsam entwickelt und durch die ausfĂźhrende Firma behutsam umgesetzt. Im Ergebnis wurde eine moderne, an das bauzeitliche Entwurfsziel erinnernde Fassade errichtet. Projektbeteiligte Bauherr:

RMW Wohnungsgesellschaft Frankfurt II GmbH; Dr. RUDOLF MUHR Projektsteuerer: Bieker Baumanagement, Lennestadt; MARKUS BIEKER Architekt: Stefan Forster Architekten GmbH, Frankfurt; STEFAN FORSTER, JELENA DUCHROW, NINA BĂ&#x2013;LINGER, ILDIKĂ&#x201C; NĂ VAY, NORA VITALE Tragwerksplanung, Bollinger und Grohmann Ingenieure, Frankfurt; Fassadenplanung, MANFRED GROHMANN, CHRISTOPH DUPPEL, Bauphysik, ALEXANDER ENGEL, ALEXANDER FREUND, Fachbauleitung KATJA BĂ&#x201E;RENFĂ&#x201E;NGER, ANNETTE SCHULTE, HORST PESEKE Denkmalschutz: Energie & Haus, Darmstadt; THOMAS BECKER, JASMIN SCHIEWE Restaurator: SVEN RAECKE, Erfurt DenkmalpďŹ&#x201A;ege: Landesamt fĂźr DenkmalpďŹ&#x201A;ege Hessen, Wiesbaden; Hr. WIONSKI Denkmalamt Frankfurt; Hr. Dr. TIMPE

Literatur [1] M, C ; M, M : Funktionalität und Moderne. Das Neue  Frankfurt  und  seine  Bauten 1925â&#x20AC;&#x201C; 1933. KĂśln, 1984, S. 33. [2] K, F  : Seminargebäude der Universität Frankfurt. Bauwelt (1961), Heft 15, S. 427. [3] M, B ; R , W : Formulierung von Kleb- und DichtstoďŹ&#x20AC;en. Hannover: Vincentz Network, 2004, S. 255. Autoren Dipl.-Ing. Horst Peseke Dipl.-Ing. Alexander Freund Dipl.-Ing. Katja Bärenfänger Prof. Dr.-Ing. Christoph Duppel

Bollinger  Grohmann Ingenieure Westhafenplatz 1 60327 Frankfurt ofďŹ ce@bollinger-grohmann.de

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

55

BERICHT REPORT

H. Peseke, A. Freund, K. Bärenfänger, C. Duppel: Reconstruction


DOI: 10.1002 / bate.201600096

BERICHT

Josef Seiler

Tragwerk in neuem Kleid Ein in den 70er-Jahren des vergangenen Jahrhunderts entstandenes ikonografisches Gebäude in Sichtbetonbauweise der Architekten GÖTZ und BÄTZNER unter Mitwirkung der Ingenieurgruppe Bauen wurde dem Nutzer zur Last. Hohe Energie- und Unterhaltskosten, geringe Nutzerakzeptanz und Defizite bei der Betriebsorganisation infolge baulicher Zwänge führten zu Gedankenspielen, das Gebäude durch einen Neubau zu ersetzen. Im Zuge dieser Überlegungen wurde auch untersucht, inwieweit eine Revitalisierung des Gebäudes mit der vorhandenen Substanz realisierungsfähig ist. Dabei wurden nicht ausschließlich rein merkantile Aspekte betrachtet, sondern auch differenzierte Überlegungen zur Nachhaltigkeit angestellt. Der Entschluss, die Rohbaukonstruktion zu erhalten und das Gebäude zu revitalisieren, führte zu einem modernen Gebäude mit Wohlfühlcharakter, das aber auch den Anforderungen an zeitgemäße Arbeitsplatzkonzepte gerecht wird.

Supporting structure in a new dress An iconic 1970s building constructed with fair-faced concrete, which was designed by the architects GÖTZ and BÄTZNER with the involvement of the Ingenieurgruppe Bauen, was becoming a burden on the users. High energy and maintenance costs, low user acceptance and deficits in the operational organisation caused by structural constraints led to the idea of replacing the building with a new-build scheme. During the course of these discussions it was also investigated as to how far the building could be rejuvenated with the existing fabric. Here not only purely commercial aspects were considered but also differentiated assessments made as to the sustainability. The decision to preserve the structural frame and rejuvenate the building has resulted in a modern building with a feel-good character, which also meets the requirements of modern workplace concepts.

Keywords Revitalisierung; Energieeffizienz; Nachhaltigkeit

Keywords Revitalisation; Energy effiziency; sustainability

1

ein bestehendes historisches Kasernengebäude wurde ebenfalls integriert. Das zum Zeitpunkt der Errichtung hochmoderne Gebäude wurde mit seinem rauen Sichtbetoncharme, der etwas betulichen und wartungsintensiven Erschließung mittels Rolltreppen, einer wenig übersichtlichen Raumeinteilung mit einem relativ dunklen Trennwandsys-

Ausgangssituation

Das Hauptgebäude der Badischen Versicherungen in Karlsruhe wurde in der zweiten Hälfte der 1970er-Jahre erbaut und 1979 in Betrieb genommen. Es handelt sich um eine extrovertierte Sichtbetonkonstruktion in Rahmenbauweise. Die Rahmen bestehen aus gevouteten Unterzügen, die paarweise in beiden Gebäudehauptrichtungen angeordnet sind und über ca. 16 m spannen. In den Kreuzungspunkten der Unterzüge sind jeweils vier, in den Gebäudeecken drei winkelförmige Stützen angeordnet, über die sowohl die Vertikal- als auch die Aussteifungslasten abgeleitet werden. Die Decken sind als kreuzweise tragende Rippendecken (Bild 1) ausgebildet, mit einem Raster von 1,20 m, nach dem auch der gesamte Innenausbau ausgelegt war.

Im Laufe der Zeit gruppierten sich zu dem ursprünglich als Solitär vorgesehenen Gebäude zwei weitere Neubauten; 56

Quelle: Ingenieurgruppe Bauen

Über einem Mehrzwecksaal, der auch anderen, gemeinnützigen Zwecken zugänglich war, lag ein großer bewitterter Innenhof – ein weiterer, kleinerer Innenhof auf der diagonal gegenüberliegenden Gebäudeseite, überdacht, jedoch nicht nutzbar. Eine Fassade aus Wartungsbalkonen mit Gitterrosten, feststehendem Sonnenschutz aus Lärchenholzlamellen und stählernen Pflanzbehältern gaben dem Gebäude sein typisches konstruktivistisches Aussehen und nicht ganz zu Unrecht im Volksmund den Namen Karlsruher Centre Pompidou (Bild 2). Bild 1

Die Sichtbetonkonstruktion im Rohbau The fair-faced concrete frame structure

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 94 (2017), Heft 1


BERICHT REPORT

J. Seiler: Supporting structure in a new dress

Aspekte anderer Planungsbeteiligter anzuführen, die zum Verständnis der Gesamtmaßnahme hilfreich sind, hoffentlich ohne den Eindruck zu erwecken, mehr als die Tragwerksplanung verantwortet zu haben.

Quelle: Ingenieurgruppe Bauen

2.1

Bild 2

Das ursprüngliche Bauwerk – die Konstruktion dominiert, Wärmeschutz Fehlanzeige The original building – the dominating feature is its structural expression, but there is a lack of thermal insulation

tem und einer katastrophalen Energiebilanz bei Geschäftsleitung und Mitarbeitern zur kostenträchtigen und ungeliebten Liegenschaft. Im Zuge einer Validierung und Reorganisation des Gesamtensembles konnte dieses Gebäude durch seine ihm innewohnenden, jedoch bisher ungenutzten Möglichkeiten der Flexibilität, die vor allem die Rohbaukonstruktion bietet, vor dem Abriss bewahrt werden.

2

Ziele

Im Zuge der Entwurfsplanung standen diverse Ziele im Vordergrund: – Optimierung der Energiebilanz durch eine komplett neue Gebäudehülle (Bild 3); Beseitigung der Kältebrücken und Schaffung eines günstigen U/A-Verhältnisses – Vergrößerung der Flächen durch eine Komplettierung im Bereich der ehemals einspringenden Gebäudeecken, Überdachung des großen Innenhofs und Nutzung des Bereichs über dem ehemaligen Mehrzwecksaal als zentrale Piazza (Bild 4) – Erhöhung der Nutzerakzeptanz durch Aufhellen der Sichtbetonflächen und Schaffung zeitgemäßer, attraktiver Arbeitsplatzkonzepte – Nutzung der Deckenunterseiten als Heiz- bzw. Kühlrippen durch nachträglich oberseitig angeordnete Bauteilaktivierung – Schaffung eines öffentlichen Raums durch die Piazza innerhalb des Gebäudes mit umliegenden, auch fremdvermietbaren Konferenzräumen und dem der Öffentlichkeit zugänglichen Betriebsrestaurant.

Revitalisierung 2.2

Realisierung

2.2.1 Die neue Dachkonstruktion über dem 3. OG Das Gebäude wurde bis auf den nackten Rohbau vollständig entkernt. Die Decke über dem 3. OG, das nur über die Hälfte der Gebäudefläche bestand, wurde zurückgebaut. Über dem ehemaligen Mehrzwecksaal wurde in Höhe der UG-Decke eine Deckenergänzung als Plattform (Bild 5) für die Piazza eingebaut. Darunter wurde

Quelle: Ingenieurgruppe Bauen

Der Verfasser und sein Team waren als Tragwerksplaner für den Generalplaner tätig. Da die Planung der Rohbaukonstruktion bereits bei der Ersterstellung in den 1970erJahren im selben Büro betreut wurde, standen alle Originalunterlagen zur Verfügung. Daraus ergab sich eine zentrale Rolle des Tragwerksplaners im Planungsteam, denn alle Eingriffe ins Tragwerk mussten unter dem Aspekt der Leistungsfähigkeit der vorhandenen oder verbleibenden Bausubstanz beurteilt werden. Vor diesem Hintergrund erlaubt sich der Verfasser deshalb hier auch

Bild 3

Das Gebäude heute – rundum ENEV-tauglich The building today – fully compliant with Germany’s ENEV energy efficiency ordinance

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

57


Quelle: Ingenieurgruppe Bauen

J. Seiler: Tragwerk in neuem Kleid

Bild 5

Quelle: Ingenieurgruppe Bauen

Die zentrale Piazza ist auch versammlungsstättentauglich The central piazza is also suitable for gatherings

Quelle: Ingenieurgruppe Bauen

Bild 4

Bild 6

Die von der Dachkonstruktion abgehängte neue Treppe umschließt die neuen Aufzüge The new staircase, which is suspended from the roof structure, encloses the new lifts

Bild 7

Die neue Stahlkonstruktion im 3. OG belastet fast ausschließlich vorhandene Bauteile The new steel structure on the third floor rests almost completely on existing building elements

Das Glasdach über dem vormaligen Mehrzwecksaal im UG macht Platz für die Piazza The glass roof above the former multi-purpose hall in the basement has been removed to provide space for the piazza

Neben einer vollkommen neuen Erschließung (Bild 6) im Bereich des ursprünglich vorhandenen kleineren Innenhofs wurde ein neues 3. OG in Stahlbauweise über die gesamte Gebäudefläche einschließlich Überdachung des großen Innenhofs realisiert. Zuvor konnte durch Erkundung der Tragreserven – weitgehende Nachrechnung des vorhandenen Tragsystems unter den neuen Lasten, einschließlich der Auswirkungen aus Erdbebenbeanspruchung, – sichergestellt werden, dass nur wenige Verstärkungen erforderlich werden, wenn möglichst viele der neuen Lasten an einen diagonal von Nord-West nach Süd-Ost gespannten zentralen Abfangeträger (Bild 7) angehängt werden können. Durch den Abbruch des 3. OG konnten in den darunterliegenden Stützen in der Nord-West-Ecke genügend Re58

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Quelle: Ingenieurgruppe Bauen

das Lager für die Möblierung der Piazza, auf der bis zu 500 Personen Platz haben, angeordnet. Die Beschickung mit der erforderlichen Möblierung erfolgt über eine in den Boden ebenengleich eingelassene Hebebühne.

serven mobilisiert werden, um die Lasten aus der neuen Situation aufzunehmen. Auf der diagonal gegenüberliegenden Seite – dort war im 3. OG ursprünglich keine Bebauung vorhanden – mussten neue Stützen, die als Verbundstützen ausgeführt wurden, in einem vorhandenen Installationsschacht bis auf die Fundamente geführt werden. Die Gründung in diesem Bereich war aus konstruktiven Gründen ausreichend dimensioniert, sodass dort keine Verstärkungen notwendig wurden.


Quelle: Ingenieurgruppe Bauen

BERICHT REPORT

J. Seiler: Supporting structure in a new dress

Bild 8

Der lemniskatenförmige Träger ist zentrales Element für den Lastabtrag der neuen Bauteile The lemniscate-shaped beam is a central element for transferring loads from the new building elements

Der über 41 m zwischen den Unterstützungen spannende und nach beiden Seiten bis zu 12 m auskragende Träger wurde in der expressiven Form einer Lemniskate als stählerner Hohlkastenträger mit ca. 2 m Höhe ausgeführt. Daran konnten große Teile des Dachs, der neue Sitzungssaal, eine den Träger in der Ebene des 3. OG nach unten spiegelnde Passerelle (Bilder 8, 9) und die neue, repräsentative gewendelte Treppe über drei Geschosse (Bild 6) angehängt werden.

Aus gleichem Grund wurde auch für die Aufbringung der Dachlast eine Reihenfolge vorgegeben, damit sich die Relativverformungen, die letztendlich nicht zu vermeiden sind, innerhalb vorbestimmter Grenzwerte bewegen. Diese Vorgaben sind auch bei zukünftigen Auswechslungen der Schüttung auf dem Dach zu beachten. Im Weiteren war sicherzustellen, dass der Unterstützungspunkt auf der Nord-West-Seite mit insgesamt vier Stützen so konfiguriert wird, dass die vier Stützen aus ständigen Einwirkungen weitgehend gleichmäßig belastet werden und die Auflagerreaktionen aus veränderlichen Lasten nur in engen Grenzen variieren. Dies erfolgte mit einer „Voreinstellung“ der Stützenlasten mittels kontrollierter Lastverteilung über einzeln angesteuerte Pressen nach der Montage.

2.2.2 Die Ergänzungen in den Gebäudeecken In den neuen Räumen in den Gebäudeecken sind Sondernutzungen als Besprechungs- oder Kommunikationsräume vorgesehen. Dort konnten auch Räume über zwei Geschosse (Bild 10) realisiert werden, die diesen Bereichen – dem Charakter ihrer Nutzung entsprechend – eine gewisse Luftigkeit verleihen. Dies erfolgte über Stahlfachwerkkonstruktionen (Bild 11) neben den Stützenachsen und stählerne Trägerroste in den Deckenebenen, die teilweise im Verbund mit der Stahlbetondecke tragend herzustellen waren. Die Vertikalkräfte konnten über Dübel in die Stüt-

Quelle: Ingenieurgruppe Bauen

Dies erforderte eine aufwändige Montagelogistik, da der alles unterstützende Stahlträger erst eingebracht werden konnte, nachdem die daran anzuhängenden Bauteile bereits positioniert worden waren. Die Hänger der „Anhänge“-Teile (Brücke, Treppe, Sitzungssaal) wurden nachjustierbar ausgebildet, da natürlich auch die Verformungen des Systems infolge der unterschiedlichen Bauund Montagezustände zu beachten waren.

Bild 9

Die Passerelle im 3. OG bildet den Grundriss des Dachträgers ab The Passerelle (bridge) on the third floor mirrors the outline of the roof beam

zen eingeleitet werden; zum Abtrag der Momente wurden Verspannungen über der Decke über dem 2. OG mit der jeweils gegenüberliegenden Eckergänzung vorgenommen. Dies wurde erforderlich, da die Querbewehrung in den Decken, dem Duktus der Philosophie früherer Zeiten folgend, äußerst „wirtschaftlich“ bemessen war. Dabei musste von Ecke zu Ecke differenziert vorgegangen werden. An der südöstlichen Ecke mit dem großen Sitzungssaal wurde die Decke über dem 2. OG noch an den Dachträger angehängt; wegen einer ergänzenden Terrasse in Höhe der Decke über UG wurden zusätzliche Stützen im UG erforderlich. Ohne Sitzungssaal und mit Teilen der Terrasse ist die in die Stützen einzuleitende Last für alle Gebäudeecken nahezu identisch. Darüber hinausgehende Lasten hätten nicht in die vorhandenen Stützen eingeleitet werden können. Zusätzlich konnten auf diese Weise etwaige Verformungen des Dachträgers von den darunterliegenden Deckenebenen entkoppelt werden. Bautechnik 94 (2017), Heft 1

59


Quelle: Ingenieurgruppe Bauen

Quelle: Ingenieurgruppe Bauen

J. Seiler: Tragwerk in neuem Kleid

Bild 10 Die ursprüngliche Gebäudeecke ist nun ein Erker im neu geschaffenen Kommunikationsraum The original building corner is now a bay window in the newly created communal space

2.2.3 Die Auswirkungen aus der neuen Fassade Die neue Fassade mit ihren großen Glaselementen wurde geschossweise über Stahlkonsolen an den Randträgern befestigt. Die Randträger wurden für die höheren Lasten aus der Glasfassade neu nachgewiesen. Generell mussten die Differenzverformungen zwischen zwei Decken auf 5 mm (nach Montage der Fassade) begrenzt werden, damit die Funktionsfähigkeit der Fassade erhalten bleibt. Deshalb mussten Vorgaben für die Montagefolge der Fassade entworfen und die Decken im Bereich der Rundungen in den Ecken durch zusätzliche Vertikalstäbe in der Fassadenebene gekoppelt werden.

Bild 11 Stahlkonstruktionen zur Abrundung der Gebäudeecken; die Deckenflächen werden mit einer mittragenden Verbunddecke ergänzt Steel structures for rounding the building corners; the ceiling areas are supplemented with supporting composite slabs

gungen und einen vergrößerten Küchenbereich folgend, zahlreiche neue Öffnungen nicht vermeidbar. Hierfür war überaus dienlich, dass alle Schal- und Bewehrungspläne für das Bestandsbauwerk zur Verfügung gestanden haben. Daraus war auch ersichtlich, dass in den Randträgern entlang der Fassade jeweils zwei an den Enden verschlossene Rohre mit Durchmessern von 40 cm aus Gründen der Lastreduzierung vorhanden waren. Auch diese wurden einer praktischen Nutzung zugeführt, indem sie in das Lüftungskonzept einbezogen wurden und darüber die Fassadenzonen klimatisch erschlossen werden konnten. Erwähnenswert ist auch die neue Heizung, die über den Deckenspiegeln angeordnet und oberseitig gedämmt wurde. Damit konnten die darunterliegenden Rippendecken thermisch aktiviert werden und ihre neue Wirkung mittels angenehmer Strahlungswärme optimal entfalten.

3

Resümee

2.2.4 Die Auswirkungen aus der neuen Haustechnik Planungsprämisse war, die vorhandenen, teilweise systematisch angeordneten Durchführungen zu nutzen. Trotzdem waren, einem strukturierten Installationskonzept für höhere Anforderungen an die raumklimatischen Bedin60

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Im Rahmen einer Revitalisierungsmaßnahme konnte das vorhandene Tragwerk einer Konstruktion aus den 1970erJahren erhalten und als Grundlage für ein neues Gebäude für eine zeitgemäße Nutzung verwendet werden. Nur in wenigen Fällen war es erforderlich, explizite Verstärkun-


Quelle: BGV/Vollack

BERICHT REPORT

J. Seiler: Supporting structure in a new dress

Bild 12 Das Bauwerk in der Transformation The transformation of the building

gen vorzunehmen; jede Veränderung konnte aufgrund der vollständig erhaltenen Bewehrungspläne im Hinblick auf Positionierung/Machbarkeit überprüft werden. Der Bauingenieur gesteht, dass er zunächst Vorbehalte gegenüber der Veränderung des Gebäudes in der Außenwirkung hatte, da diese eine vollkommene Veränderung erfahren hat. Jetzt kann er sagen, dass er seinen Frieden mit der Veränderung gemacht hat, da die Tragkonstruktion als einzig verbliebenes Element, das aber doch prägend

für dieses außergewöhnliche Gebäude ist, im Innern nun viel besser erlebt werden kann als vorher.

Autor Dipl.-Ing. Josef Seiler Ingenieurgruppe Bauen Karlsruhe, Mannheim, Berlin, Freiburg Fritz-Erler-Str. 25 76133 Karlsruhe

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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DOI: 10.1002 / bate.201600097

BERICHT

Boris Peter, Klaus Pfaff

Die neue Orgel der Konstantin-Basilika in Trier Minimiertes Bauen im UNESCO-Weltkulturerbe Fßr einen europaweit ausgeschriebenen und namhaft besetzten Architekturwettbewerb eine ungewÜhnliche Aufgabe: Eine gewaltige Orgel von ca. 450 m3 Gesamtvolumen und ca. 32 t Gewicht sollte mÜglichst unauffällig in das monumentale Bestandsbauwerk des UNESCO-Weltkulturerbes, der KonstantinBasilika in Trier, integriert werden. Die Eingriffe in die historische Bausubstanz sollten so gering wie mÜglich ausfallen. Der Entwurf der Architekten Auer Weber aus Stuttgart in Zusammenarbeit mit Knippers Helbig Advanced Engineering besticht durch die Reduktion auf ein absolutes Minimum, ohne zusätzlichen Zierrat im fast selbstverständlichen Einklang mit dem beeindruckenden denkmalgeschßtzten Kirchenraum. Getragen wird die beachtliche Last der neuen Orgel und des stählernen Traggerßsts alleine vom historischen Bestandsbauwerk.

A new pipe organ for the Basilica of Constantine in Trier â&#x20AC;&#x201C; minimized construction in the UNESCO world heritage site It has been an unusual task for an international architectural design competition: A gigantic pipe organ with a total volume of about 450 mÂł and 32 tons self-weight should be integrated as inconspicuously as possible into the monumental structure of the Basilica of Constantine in Trier, Germany being an UNESCO World Cultural Heritage. Furthermore the constructional interventions in the historic building conditions should be as small as possible. The design of the architects Auer Weber from Stuttgart in cooperation with Knippers Helbig Advanced Engineering impresses with the reduction to an absolute minimum. The structure, which come along without additional ornaments is in almost self-evident harmony with the impressive listed church space. The dead-load of the new pipe organ and the steel supporting framework is supported by the historical building structure only.

Keywords Weltkulturerbe; Denkmalschutz; Bauen im Bestand; Bestandserkundung; Verpressanker; Tragstruktur, minimale

Keywords listed world heritage site; building in existing context; minimized structure; site survey; grouted anchors

1

Einleitung

Man sollte meinen, dass Orgeln in Kirchen selten stĂśren. Man erwartet sie dort und häuďŹ g ist ihr äuĂ&#x;eres Erscheinungsbild so gestaltet, dass sie den Raum beherrschen und alle Blicke auf sich ziehen, ganz gleich, an welcher Stelle des Raums man sich beďŹ ndet. Nicht so bei der Trierer Konstantin-Basilika. Sie ist von ihrer Bestimmung und ihrer Architektur her keine Kirche, ihr Inneres kein Kirchenraum. Die einstige Palastaula Kaiser K  s aus dem Jahre 305 lieĂ&#x; der preuĂ&#x;ische KĂśnig F   W IV im Jahre 1856 als evangelische Kirche wiedererrichten. Sie ist der grĂśĂ&#x;te säulenlose Einzelraum aus der RĂśmerzeit, der komplett erhalten bzw. wiederhergestellt ist, und lässt jährlich 2 Mio. Besucher erstaunen. Es ist dabei vor allem der monumentale und schlichte Raumeindruck, der aufgrund der ungewĂśhnlich groĂ&#x;en Raumabmessungen von 67 m in der Länge, 27 m in der Breite und 33 m in der HĂśhe beeindruckt (Bild 1). 62

Quelle: Auer Weber Assoziierte, Stuttgart, Fotograf ROLAND HALBE

Es war eine ungewĂśhnliche Wettbewerbsaufgabe, die 2008 von Prof. C W  an Knippers Helbig Advanced Engineering herangetragen wurde, setzte sie doch Begeisterung fĂźr das besondere Thema und den Raum der Konstantin-Basilika und ihre Geschichte voraus.

Bild 1

Innenansicht Konstantin-Basilika, Trier Interior View â&#x20AC;&#x201C; Basilica of Constantine, Trier

Š Ernst & Sohn Verlag fßr Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 94 (2017), Heft 1


Bild 2

Wettbewerbsentwurf von Auer Weber, Stuttgart Design at competition stage – Auer Weber, Stuttgart

Deshalb musste man eigentlich davon ausgehen, dass dort eine Orgel mit 6 006 Pfeifen und 87 Registern (Klangfarben) stets als Fremdkörper empfunden und wirken würde. Für den Bauherrn war es von entscheidender Bedeutung, die neue Orgel so schonend wie möglich in die Kirche zu integrieren.

2

Entwurf

2.1

Allgemeines

Zur Entwurfsabsicht sei aus den Erläuterungen zum Wettbewerb 2008 von Prof. C W  zitiert: „Die eindrucksvolle Raumwirkung der Basilika ist – im Gegensatz zur Erscheinung vor dem Krieg – zurückzuführen auf die klare, einfache, sparsame und strenge Gliederung und Gestaltung des Raumes und seiner begrenzenden Flächen. Nach den gleichen Prinzipien sollte auch das hinzukommende Element, die neue Orgel, gestaltet sein, um mit dem Raum zu harmonieren und ihn in seiner Großzügigkeit und Kraft möglichst wenig zu beeinträchtigen. Die Orgel ist in drei klare Quader mit gleichmäßig und ruhig wirkenden Oberflächen unterteilt. Die Unterteilung in drei gleich große Türme reagiert auf die drei Fensterfelder, wesentliches Gliederungsthema der Südwand (Bild 2). Diese Trias und die vorherrschende Vertikalität der Fensternischen soll auch beim Einbau des neuen Elementes erhalten bleiben. Deshalb sind die horizontalen Verbindungselemente – Galerie und Trakturkanäle – so minimiert wie möglich ausgebildet.“ [1] Schon bei der Wettbewerbsberatung von Prof. C W  wurde klar, dass es diese verhältnismäßig kleine Bauaufgabe in sich hat. Die klare und puristische Formensprache der Basilika sollte durch den architektonischen Orgelentwurf nicht beeinträchtigt werden. Die besondere Herausforderung war es, ein Tragwerk zu entwerfen, das nicht in Erscheinung tritt, ohne Stützen auskommt und trotzdem die zusätzlichen Lasten der

Zur Beurteilung des Bestands wurden die vorhandenen Bestandsunterlagen gesichtet, diverse Bestandsgutachten erstellt sowie Material- und Festigkeitsprüfungen durchgeführt.

2.2

Tragstruktur

Das Tragwerk der drei Quader wurde als sehr steife Skelettkonstruktion aus verschweißten handelsüblichen Stahlhohlprofilen hergestellt. Zum einen, um die Vorgabe des Orgelbauers nach einer möglichst verformungsarmen Konstruktion erfüllen zu können, und zum anderen, um möglichst schmale Profilbreiten zu erreichen. Aus dem Orgelbau und der Orgeltechnik wurden erhöhte Anforderungen an die Verformungen und Toleranzen der Tragkonstruktion gestellt. So sind z. B. die Grundpodeste für eine zulässige Durchbiegung von lediglich 3 mm dimensioniert worden. Das Konzept dafür ist vergleichbar mit einem „Bauchladen“. Die drei Teile der Orgel wurden jeweils auf die Mauerwerksnische der Südwand der Basilika aufgelegt und unterhalb der oberen Fensterreihe angehängt (Bilder 3, 4). Die Orgel selbst besitzt eigenständige Holztragwerke, welche auf den Grundpodesten der Stahlgerüste stehen. Das tragende Gerüst der Orgelkörper besteht im Wesentlichen aus warmgefertigten Stahlhohlprofilen der Güte

Quelle: Knippers Helbig GmbH, Stuttgart

Quelle: Auer Weber Assoziierte, Stuttgart, Fotograf Roland Halbe

neuen Orgel (ca. 320 kN) sicher, schonend und wirtschaftlich in den historischen Bestand einleitet.

Bild 3

Dreidimensionales Rechenmodell 3D numerical modell for structural calculations

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

63

BERICHT REPORT

B. Peter, K. Pfaff: A new pipe organ for the Basilica of Constantine in Trier


B. Peter, K. Pfaff: Die neue Orgel der Konstantin-Basilika in Trier

Zugverankerung 2x M24 Fk50 - A4

Betonkissen l/b/d = ca. 50/50/25cm C25/30

Auflager Kopfpunkt

Stahlträger HEM 180

Stb Geschossdecken

Quelle: Knippers Helbig GmbH, Stuttgart

Bild 4

40

Stahlkonstruktion des Orgelgerüsts im Bauzustand Supporting steel structure during construction

S355 mit den Abmessungen 100 mm w 100 mm bis 260 mm w 260 mm sowie schrägen Zugstäben Durchmesser 30–36 mm aus S460. Die Stahlkörbe werden in die Fensternischen der Basilika aufgesetzt und an den oberen Kopfpunkten gegen „Herauskippen“ verankert. Die Kippverankerung erfolgt mittels Verpressanker in den massiven Mauerwerkspfeilern der Basilika bzw. über Anschlüsse an die Geschossdecken des angrenzenden Palais-Gebäudes (Bilder 5, 6).

Vertikalschnitt Tragwerk Vertical section through structure

3

Anschluss an den Bestand

3.1

Bestandserkundung

Im Bereich der Südwand der Basilika wurde eine Vielzahl an Bestandserkundungen durchgeführt, u. a.: – Materialuntersuchungen an Mauersteinen und Mörtel (Bilder 7, 9) – Bauaufnahme durch Geometrievermessung Verpressanker Betonkissen, C25/30 l/b/t = ca. 50/50/25cm

Betonkissen, C25/30 l/b/t = ca. 50/50/25cm 4,60

4,60

Prüfanker je Pfeiler 4ø16mm Betonrippenstahl (1.4362) Verpressanker

4,60 Stahlträger in Nischenwand HEB 160

HEM 180

HEM 180 0,11

HEM 180

Zusatzverankerung

2,73

2,65

Auflager Fußpunkt Stb-Auflagerbalken b/d > 40/35cm C25/30

Bild 6

Palais Stahlträger HEM 180 Betonkissen, C25/30 l/b/t = ca. 50/50/25cm

1,26

2,73

35

0,11

Quelle: Knippers Helbig GmbH, Stuttgart

Basilika

Palais

4,70

2,82 nach Aufmaß

4,70

Basilika Bild 5

Grundriss Tragwerk Floor plan showing structure

64

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

2,83 nach Aufmaß

4,70

Quelle: Knippers Helbig GmbH, Stuttgart

Betonkissen, C25/30 l/b/t = ca. 50/50/40cm


Quelle: MPA Karlsruhe [2]

BERICHT REPORT

B. Peter, K. Pfaff: A new pipe organ for the Basilica of Constantine in Trier

Bild 8

Auszugversuch an einem PrĂźfanker Pull-out test of mechanical anchor

Quelle: MPA Karlsruhe [2]

Bohrkerne vom historischen Mauerwerk der SĂźdwand Drill core samples of historical brickwork of southern wall

Quelle: Knippers Helbig GmbH, Stuttgart

Bild 7

Bild 9

Ergebnisse DruckfestigkeitsprĂźfung des historischen Mauerwerks Results of compression test for historical brickwork

Zusätzlich zu den Materialuntersuchungen im Labor wurden rund um die Verankerungsbereiche der Verpressanker MauerwerksertĂźchtigungen in Form von Mauerwerksinjektionen und Vernadelungen (PrĂźfanker) ausgefĂźhrt. Um die Laborergebnisse und Berechnungsannahmen zu veriďŹ zieren, wurden an den PrĂźfankern Auszugversuche durchgefĂźhrt (In-situ-Versuche, Bild 8). Die Zugversuche wurden an vier Ankerstäben und in einem zyklischen Belastungsprogramm in Anlehnung an DIN 4125 [3] bzw. DIN EN 1537 [4] durchgefĂźhrt. Es konnten durchgehend sehr positive PrĂźfergebnisse erzielt werden.

3.2

Ermittlung der Verbundfestigkeit zur Bemessung der Verpressanker

Bei der Bemessung der Verpressanker wurde das empirische Bemessungsverfahren nach W und K [5], ausgehend von 5 %-Quantilwerten der Verbundfestigkeit, angewendet (Bild 10).

Quelle: WENZEL und KLEINMANNS [5]

â&#x20AC;&#x201C; Bestandsdokumentation durch Fotogrammetrie mit Kartierung â&#x20AC;&#x201C; Bauhistorische Untersuchung und Bewertung.

Bild 10 Berechnung Bemessungswert der Verbundfestigkeit Determination of bond strength

Die wesentlichen EinďŹ&#x201A;ussfaktoren zur Bemessung der Verpressanker sind: â&#x20AC;&#x201C; Druckfestigkeit des VerpresskĂśrpers, fG,c â&#x20AC;&#x201C; Fugenanteil Mauerwerk im Bereich des VerpresskĂśrpers (Steinverbund) O J â&#x20AC;&#x201C; Saugfähigkeit des Natursteins (Wasseraufnahme) q Verbundfestigkeitssteigerung, XB,W â&#x20AC;&#x201C; Verbundlänge des Verpressankers Bautechnik 94 (2017), Heft 1

65


B. Peter, K. Pfaff: Die neue Orgel der Konstantin-Basilika in Trier

Der Bemessungswert der Verbundfestigkeit ergab sich dann gemäß Bild 10 mit einer Festigkeit für das Verpressgut von 20 N/mm2, einem Teilsicherheitsbeiwert LM von 1,5 und einem Abminderungsfaktor KI von 0,5 zu ca. 2 N/mm2.

Quelle: WENZEL und KLEINMANNS [5]

Des Weiteren wird die Verbundfestigkeit von folgenden Faktoren im Bauablauf beeinflusst: – Ausreichende Verpresszeit (in Abhängigkeit von der Saugfähigkeit) – Mauerwerksinjektion im Bereich der Verankerungsbereiche zur lokalen Gefügevergütung

3.3

Bild 11 Anhaltswert für die Verbundfestigkeitssteigerung XB,W in wassersaugendem Steinmaterial in Abhängigkeit von der flächenbezogenen Wasseraufnahme Indication of bond-strength increase XB,W in water-absorbing stone material as a function of the area-related water absorption

XA,d =

⎞ ϕ J ⎛ fG,c2 ⋅⎜ + XB,W ⎟ ⎠ γ M ⎝ 500

Die Stahlkörbe wurden in die Fensternischen der Südwand aufgesetzt. An den Fußpunkten über dem Gewölbe wurden die vertikalen Auflagerkräfte mittels neuen Stahlbeton-Widerlagerbalken in den Bestand eingeleitet.

(1)

Die Zugverankerung des Stahltragwerks im Bestand erfolgte in zwei prinzipiell unterschiedlichen Einbausituationen.

Vor allem die Saugfähigkeit des Natursteins (flächenbezogene Wasseraufnahme) hat einen großen Einfluss auf die Verbundfestigkeit. Die sich dadurch ergebende Verbundfestigkeitssteigerung XB,W wurde für den vorhandenen Sandstein mit 5 N/mm2 angesetzt, sodass sich eine errechnete charakteristische Verbundfestigkeit von ca. 6 N/mm2 ergab. Dieser Rechenwert zeigte eine gute Übereinstimmung mit den Erfahrungswerten für Sandsteine von ca. 5–7 N/mm2 (Bild 11).

≥ 250

Anschlussdetails

A) An der frei stehenden Südwand erfolgte die Zugverankerung mittels Ankerplatten und Verpressankern in den Mauerwerkspfeilern (Bilder 12–14). Die Kipplasten der Orgel sind planmäßig über einen im Nischenmauerwerk liegenden Stahlträger an die Ankerstäbe angeschlossen. Als zusätzliche Halterung wurde an

Mauerwerkpfeiler Zusatzverankerung vollständiger Orgelmontage

· Verpressanker 3x ø20mm Betonrippenstahl, 1.4362 · Bohrloch dB = 60mm · Trass-Verpressmörtel HS

60

ca .1 80 cm

160/160/20mm

2x M24, Fk50-A4 Bohrloch 60mm

~70°

LB = ca. 1 50cm

Nischenmauerwerk

m 10c ca. 1

(LB )=

ca. 200

LB =

Ve rp res slä ng e

1.4401, S355

~37°

Betonkissen ca. 520/500/420mm

Verpress-Prüfanker, Vernadelung

3xM20, Fk50-A4

Gewindebolzen, 3xM20 (8.8), L=220mm nach Montage der Verpressanker in

Bild 12 Zugverankerung im Mauerwerkspfeiler mittels Ankerplatte und Verpressankern Tensile anchorage in the masonry pillar through anchor plate and grouted anchors

66

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

ca. 150

Quelle: Knippers Helbig GmbH, Stuttgart

HEB 160 ~20°


Quelle: Knippers Helbig GmbH, Stuttgart

Quelle: Knippers Helbig GmbH, Stuttgart

Bild 13 Stahlträger mit Ankerplatten im Nischenmauerwerk Steel beam with anchor plates in masonry wall recess

der Nischenaußenseite eine verdeckte Ankerplatte eingebaut. Die Eigenlast des Nischenmauerwerks dient als Druckstrebe im statischen Modell und überdrückt die Zuglastkomponenten im Mauerwerk. Die Bemessung der Verpressanker wurde für verschiedene Lagerbedingungen, starre und elastische Auflagerfedern, berechnet (Grenzwertbetrachtung).

Bild 14 Verpressanker und Verpressschläuche mit Anschluss an Ankerplatte Anchoring bolts and injection hoses with connection to anchor plate

B) Im Bereich des angrenzenden historischen Palais springt die Südwand zurück. Hier erfolgte die Zugverankerung über Stahltraversen mittels Anschluss an die Geschossdecken des Palais. Das Palais ist ein eigenständiges Gebäude, welches direkt an die Basilika angrenzt. In diesem Bereich wurden die Horizontallasten planmäßig in die Bestandsdeckenkonstruktion des Palais eingeleitet. Die Zugverankerung erfolgte über Stahltraversen im Palais (HEM 180, Hohlprofil 180/180/12,5 mm, Stahlgüte S355). Hierzu sind die Orgelkörbe durch Gewindestangen, je 2 M24, FK50-A4, an die Stahltraversen zurückgehängt und die Stahlträger mit dem Bestand verdübelt (Bild 15). Aufgrund der beengten Verhältnisse im Mansarddach und der begrenzten Zugangsmöglichkeiten durch die Verwaltungsräume des Palais wurden Montagestöße zum Einbau der schweren HEM-Träger erforderlich. Für den geometrisch komple-

Quelle: Knippers Helbig GmbH, Stuttgart

Die Verankerung im Bestand erfolgte mittels Verpressankern in den Wandpfeilern der Südwand. Als Anker wurden nicht rostende Betonrippenstähle aus 1.4362 mit einem Durchmesser von 20 mm eingebaut und mit einem Trassmörtel HS verpresst.

BERICHT REPORT

B. Peter, K. Pfaff: A new pipe organ for the Basilica of Constantine in Trier

Bild 15 Anschlusssituation im Palais mittels Stahltraverse Connection situation in the Palais through transversal steel beam

Bild 16 Anschlusssituation im Palais, Sonderlösung im Bereich der Eckmansarde Connection situation in the Palais, special solution at the corner attic

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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Quelle: Knippers Helbig GmbH, Stuttgart

B. Peter, K. Pfaff: Die neue Orgel der Konstantin-Basilika in Trier

Quelle: Auer Weber Assoziierte, Stuttgart, Fotograf Roland Halbe

Bild 17 Enge Platzverhältnisse im Bauzustand mit Raumgerßst und Hubsteiger Tight space conditions during construction with scaffolding and lifting platform

xen Bereich der Eckmansarde wurde am 3-D-Modell eine SonderlĂśsung mit Quertraverse (HohlproďŹ l 180/180/12,5) und Anschluss an einen Stahlbetonpfeiler entwickelt (Bild 16). FĂźr den unwahrscheinlichen Fall eines unkoordinierten Abbruchs des Palais wurde eine Zusatzverankerung an der rĂźckspringenden Basilika-SĂźdwand vorgesehen (Redundanz).

4

Bauablauf

Der Bauablauf und die GrĂśĂ&#x;e der Bauteile wurden durch die eingeschränkte Belastbarkeit des Bodens sowie die Abmessungen zweier kleiner TĂźren, durch die sämtliche Bauteile und -geräte hindurchpassen mussten, bestimmt. Zum Schutz des Denkmals durfte fĂźr den Bauzustand nichts verändert werden. Sämtliche Konstruktionsteile und Hilfsmittel wurden von Hand oder mit einfachen Hebezeugen bewegt. Der grĂśĂ&#x;te Hubsteiger, der durch die TĂźren hineingebracht werden konnte, reichte nur bis ca. zwei Drittel der WandhĂśhe. Das MontagegerĂźst war 8,50 m hoch, 23 m breit und 7,50 m tief. Erst darauf befanden sich die Werkstatt und die eigentlichen ArbeitsgerĂźste, die weitere 10 m hĂśher hinaufreichten und dem Baufortschritt folgend immer wieder umgebaut werden mussten (Bild 17). Die Stahlkonstruktion wurde teilweise vorgefertigt und vor Ort zusammengesetzt.

5

Zusammenfassung

Die neue, schwere Orgel fĂźr die Basilika in Trier konnte mit minimalem baulichen Aufwand am historischen Mauerwerk und am angrenzenden Palais verankert werden (Bild 18). Beim statischen Nachweis der Mauerwerksverankerungen wurden verschiedene Grenzwertbetrachtungen durchgefĂźhrt, wobei sich die groĂ&#x;e Eigenlast der ca. 33 m hohen SĂźdwand der Basilika lastmindernd ansetzen lieĂ&#x;. Die Verankerung erfolgte mittels Verpressankern und Stahlankerplatten. 68

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Bild 18 Fertiggestelltes Bauwerk Finalized structure

Das Bauen im denkmalgeschĂźtzten Weltkulturerbe erforderte einen behutsamen Umgang mit der historischen Bausubstanz, der nur durch eine umfassende Bestandsanalyse und sorgfältige Planung erreicht werden konnte. Projektbeteiligte Bauherr Land Rheinland-Pfalz Nutzer Evangelische Kirchengemeinde Trier Architekten Auer Weber Assoziierte GmbH, Stuttgart Prof. CARLO WEBER, ACHIM SĂ&#x2013;DING, JAN BERENDES Orgelbau Hermann Eule, Bautzen Standort Konstantinplatz, 54290 Trier

Literatur [1] Festschrift zur Einweihung der Orgel am 30.11.2014. [2] MaterialprĂźfanstalt Karlsruhe: PrĂźfbericht. 30.07.2012. [3] DIN 4125 Verpressanker â&#x20AC;&#x201C; Kurzzeitanker und Daueranker â&#x20AC;&#x201C; Bemessung, AusfĂźhrung und PrĂźfung. 1990. [4] DIN EN 1537 Verpressanker â&#x20AC;&#x201C; Deutsche Fassung prEN 1537. 1994. [5] W, F.; K, J.: Historisches Mauerwerk. Ausgabe 2000. Autoren Dipl.-Ing. Boris Peter (Partner) b.peter@knippershelbig.com

Dipl.-Ing. Klaus Pfaff (Projektleitung) k.pfaff@knippershelbig.com Knippers Helbig Advanced Engineering TĂźbinger Str. 12â&#x20AC;&#x201C;16 70178 Stuttgart


BERICHT

Josef Steiner

Sensibel, pragmatisch und entscheidungsfreudig â&#x20AC;&#x201C; Die breite Spur von Martin Bachmann in Pergamon Widmung MARTIN BACHMANN, geb. am 19. Dezember 1964 in Karlsruhe, wuchs im Stadtteil Durlach in einem äuĂ&#x;erst gastfreundlichen, offenen Elternhaus auf. Nach dem Abitur am Durlacher Gymnasium studierte er in Karlsruhe an der Technischen Hochschule Fridericiana Architektur und widmete sich nach dem Diplom am Institut fĂźr Baugeschichte bei Prof. SCHIRMER als wissenschaftlicher Mitarbeiter schwerpunktmäĂ&#x;ig der Erforschung und Erhaltung alter Bauwerke. In dieser Zeit, und auch schon frĂźher als Student, war er während der sommerlichen Grabungskampagnen der Abteilung Istanbul des Deutschen Archäologischen Instituts (DAI) regelmäĂ&#x;ig in der TĂźrkei bei den Ausgrabungen in Pergamon aktiv, in Karlsruhe war er als Mitarbeiter in den interdisziplinären Sonderforschungsbereich 315 â&#x20AC;&#x17E;Erhaltung historisch bedeutsamer Bauwerkeâ&#x20AC;&#x153; eingebunden. Im Jahr 1999 wurde er mit seiner Arbeit â&#x20AC;&#x17E;Die Karlsburg, Spuren einer Residenzanlage im Karlsruher StadtgefĂźgeâ&#x20AC;&#x153;, einem Thema aus der heimischen Umgebung, promoviert. AnschlieĂ&#x;end verlegte er seine beruďŹ&#x201A;ichen Aktivitäten in die TĂźrkei und nahm am DAI in Istanbul bis 2006 die Stelle eines Referenten fĂźr Bauforschung an. In diesen Zeitraum ďŹ elen Forschungsprojekte zum Quellheiligtum EďŹ&#x201A;atun Pinar bei Konya und erste Erkundungen der Burg Karasis, in Pergamon widmete er sich zusammen mit seinem ehemaligen Studienkollegen ANDREAS SCHWARTING der Planung und der AusfĂźhrung des im August 2004 eingeweihten Schutzbaus Z. Nach der Ă&#x153;bernahme

1

Der Bau Z auf dem Burgberg von Pergamon

Der deutsche Vermessungsingenieur C H beobachtete zu Beginn der 2. Hälfte des 19. Jh. auf einer seiner Reisen durch die TĂźrkei auf dem Burgberg von Pergamon, wie dort antike Marmorteile in KalkbrennĂśfen zerstĂśrt wurden. Vor allem ihm ist zu verdanken, dass damals bereits mit Ausgrabungen zum Schutz und Erhalt der antiken Bauwerksreste begonnen werden konnte. Seit 1926, dem GrĂźndungsjahr der Abteilung Istanbul, ist Pergamon eine der wichtigsten und grĂśĂ&#x;ten Grabungsstätten des DAI. Zu den Aufgaben des DAI gehĂśren neben behutsamen Arbeiten zur Sicherung einsturzgefährdeter Bauteile und zum Schutz wertvoller Funde auch Restaurierungsprojekte, die den Besuchern wenigstens einen Eindruck von der ursprĂźnglichen Gestalt eines antiken Bauwerks vermitteln sollen. Zu dieser Kategorie zählt der in der Fachwelt ausfĂźhrlich diskutierte, weltweit beachtete und 1996 abgeschlossene Wiederaufbau von Teilen des auf dem RĂźcken des Burgbergs von Pergamon schon aus groĂ&#x;er Entfernung wahrnehmbaren Trajane-

von Lehraufträgen in Cottbus, Karlsruhe und Dortmund wurde MARTIN BACHMANN 2006 zum zweiten Direktor der Abteilung Istanbul des DAI gewählt und Ăźbersiedelte endgĂźltig nach Istanbul, wo er sich auch mit der Istanbuler StadttopograďŹ e beschäftigte und sich intensiv fĂźr den Erhalt der historischen Holzhäuser eingesetzt hat. Im Zuge der Planungen fĂźr den Bau Z habe ich MARTIN BACHMANN kennengelernt. Aus diesen ersten Kontakten hat sich im Laufe der vergangenen 14 Jahre bei der Instandsetzung des SĂźdlichen Rundturms und des anschlieĂ&#x;enden KellergewĂślbes neben der Roten Halle in Pergamon, der Stabilisierung absturzgefährdeter Teile des Mauerwerks ihrer Umfassungswände, der Aufstellung einer StĂźtzďŹ gur, der Reparatur eines GewĂślbes der Faustina-Thermen in Milet und bei den vorbereitenden Planungen und MaĂ&#x;nahmen fĂźr die Rekonstruktion einer Palästra-Ecke des oberen Gymnasiums unterhalb von Bau Z eine von groĂ&#x;em gegenseitigen Verständnis geprägte Zusammenarbeit zwischen Bauforscher/Architekt und Bauingenieur entwickelt. Am 3. August 2016, einige Tage nach der RĂźckkehr vom Heimaturlaub, ist MARTIN BACHMANN an seinem Arbeitsplatz in Istanbul im Alter von 51 Jahren und ohne vorherige Warnzeichen an den Folgen einer Herzattacke gestorben. Ein furchtbarer Verlust fĂźr seine Familie, aber auch fĂźr die Wissenschaft und fĂźr seinen groĂ&#x;en Freundeskreis. Dieser Beitrag Ăźber die FuĂ&#x;abdrĂźcke, die er in Pergamon hinterlassen hat und die immer an MARTIN BACHMANN erinnern werden, ist ihm und seinem dortigen Wirken gewidmet.

ums. Der damalige Projektleiter K N hat darĂźber in [1] berichtet. W R hat mit [2] ein umfassendes Werk Ăźber die Geschichte, die Bauten und die Ausgräber von Pergamon verĂśďŹ&#x20AC;entlicht. Im Zuge von umfangreichen Grabungen zur Erforschung der antiken Wohnbebauung des Burgbergs wurden zu Beginn der 1990er-Jahre unter dem Grabungsleiter W R auch die Reste eines groĂ&#x;en und repräsentativen zweigeschossigen Peristylhauses freigelegt, dem sogen. Bau Z. Im Jahr 1909 von SĂźden her durch W D nur angegraben, entdeckte man nun zu Beginn der 1990er-Jahre beim weiteren Freilegen im nĂśrdlichen Gebäudeteil hĂśchst eindrucksvolle farbenfrohe MosaikbĂśden aus der rĂśmischen Kaiserzeit und die hellenistische Stuckverkleidung einer hangseitigen Wand. Es war sofort klar, dass diese auĂ&#x;ergewĂśhnlichen Funde geschĂźtzt und den Besuchern in ansprechender Form präsentiert werden mussten. So kam es zum ersten GroĂ&#x;en FuĂ&#x;abdruck von M  B  in Pergamon, dem neuen Bau Z. Zusammen mit A  S   zeigte er, dass man

Š Ernst & Sohn Verlag fßr Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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BERICHT REPORT

DOI: 10.1002 / bate.201720016


J. Steiner: Sensibel, pragmatisch und entscheidungsfreudig â&#x20AC;&#x201C; Die breite Spur von Martin Bachmann in Pergamon

Bild 1

Blick auf den Burgberg von Pergamon mit dem Trajaneum und dem groĂ&#x;en Theater

Bild 3

Bau Z am Tag der Einweihung im August 2004

Bild 2

Der Bau Z von 2004 auf dem Burgberg von Pergamon

Bild 4

Der eindrucksvolle Innenraum von Bau Z

nicht nur Bauforscher war, sondern auch ein dem Anlass entsprechendes, prägnantes Konzept moderner Schutzbau- und Museumsarchitektur entwickeln konnte. Auf den Grundmauern des antiken Hauses entstand so eine klare Gebäudestruktur, die nicht nur â&#x20AC;&#x17E;funktionalen und konservatorischen Anforderungenâ&#x20AC;&#x153; gerecht wird [3], sondern auch den Besuchern, die auf Stegen durch die Räume gefĂźhrt werden, beim Betrachten der geretteten Kunstwerke ein hĂśchst eindrucksvolles Raumerlebnis bietet. FĂźr die Wände wurde weitgehend antikes Steinmaterial bearbeitet und verbaut, die stählernen R-Träger der leichten Dachkonstruktion mit FĂźllstäben aus schlangenartig gebogenen Rundstählen stellte A  E  , ein Ăśrtlicher Schlosser, her. Er produzierte auch die talseitigen groĂ&#x;en Fassadenelemente, die mit ihren händisch geschweiĂ&#x;ten Schräglamellen aus Flachstahl im Inneren fĂźr eine gute DurchlĂźftung und eine eindrucksvolle Lichtwirkung sorgen. Die Planung und die Bautätigkeit während der jeweils zweimonatigen Grabungskampagnen nahmen insgesamt acht Jahre in Anspruch. Im August 2004 wurde das Gebäude feierlich eingeweiht. Viele ďŹ&#x201A;eiĂ&#x;ige Hände einheimischer Handwerker haben dafĂźr gesorgt, dass ein eindrucksvolles Gebäude entstand, das auf einer Terrasse 70

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

des Burgbergs eine ähnlich dominante Stellung einnimmt wie ehemals das antike, jetzt nur in seiner nÜrdlichen Hälfte ßberbaute Peristylhaus, das damals von kleineren Häusern umgeben war. Eine ausfßhrliche Publikation ßber die Geschichte von Bau Z und seine geschßtzten wertvollen Kunstwerke haben W R und M  B  erst vor einigen Monaten abgeschlossen [4].

2

Instandsetzung und Umwidmung des sĂźdlichen Rundturms neben der Roten Halle

Die ursprĂźngliche Bebauung des Burgbergs mit dem berĂźhmten Altar, dem Athenatempel und dem groĂ&#x;en Theater stammt aus der hellenistischen BlĂźtezeit von Pergamon im 2. Jh. vor Chr. In der rĂśmischen Epoche verlagerte sich der Schwerpunkt der Bebauung in die Ebene am FuĂ&#x; des Burgbergs. Einen eindrucksvollen städtebaulichen Akzent stellt dort die von Kaiser H  im 2. Jh. nach Chr. als Kultanlage auf einer dafĂźr errichteten 275 m langen und 90 m breiten Terrasse erbaute Rote Halle dar. Durch diese Terrasse wurde in zwei unmittelbar benachbarten tunnelartigen GewĂślben der Fluss Selinus gefĂźhrt. Das Hauptge-


Bild 5

Bild 6

Grundriss der Roten Halle auf der groĂ&#x;en rĂśmischen Terrasse

Bild 7

Das Areal der Roten Halle vor Beginn der Arbeiten des DAI in den 1930er-Jahren

Im Bau Z gut geschĂźtzte rĂśmische MosaikbĂśden

bäude, ein in Kleinasien einzigartiger, gewaltiger Bau mit 60 m langen, 19 m hohen sowie 2 m dicken Wänden aus kleinformatigen Ziegeln, die ursprĂźnglich mit Putz und Marmorteilen verkleidet waren, hat eine wechselvolle Geschichte: Zunächst als Kultgebäude gebaut, in byzantinischer Zeit in eine christliche Basilika umgewidmet, wurde es Teil der Stadt mit kleinen Wohnhäusern und einer Olivenfabrik im sĂźdlichen Hof. Zu beiden Seiten der Roten Halle beďŹ nden sich zwei unterkellerte und mit Halbkugelkuppeln abgedeckte RundtĂźrme. Nach dem Beginn des Abbruchs der modernen Bebauung in den 1930er-Jahren durfte das DAI den sĂźdlichen Rundturm als Depot fĂźr FundstĂźcke benutzen. In den Jahren ab 2003 deckte eine umfassende Dokumentation des DAI gravierende Schäden in den oberen Partien des Mauerwerks der Roten Halle, in der hofseitigen Wand des sĂźdlichen Rundturms, in der gewĂślbten Kellerdecke dieses Bauwerks und in den sĂźdlich an den Turm anschlieĂ&#x;enden GewĂślbekellern auf. 2005 brachte der Grabungsleiter F P ein Sanierungsprojekt auf den Weg, Ziel war die Instandsetzung der erwähnten Schäden und die spätere Nutzung des Rundturms fĂźr die Präsentation mittlerer und groĂ&#x;er FundstĂźcke. Projektleiter war M  B . Mit ihm traf ich mich im Dezember 2005 vor Ort zur Besprechung der weiteren Schritte fĂźr die LĂśsung der Probleme. Gravierend waren die Schäden an der Kellerdecke im Rundturm. Bei dieser Decke handelt es sich um ein pilzkopfartiges RundgewĂślbe mit einem zentralen kräftigen Mittelpfeiler und einer Erzeugenden in der Form eines Viertelkreises. Dieses GewĂślbe besteht i. W. aus Opus Caementitium, ist am oberen äuĂ&#x;eren Rand mit einer Dicke von nur 18 cm äuĂ&#x;erst ďŹ ligran und lehnt sich horizontal an die ringfĂśrmige, 2 m dicke Umfassungsmauer an. Wohl aufgrund der Belastung durch schwere FundstĂźcke war dieser dĂźnne äuĂ&#x;ere Bereich des GewĂślbes auf etwa einem Drittel des Umfangs eingebrochen. Es hätte durchaus moderne MĂśglichkeiten der Reparatur und der ErtĂźchtigung z. B. mithilfe von Spritzbeton gegeben. Wir waren uns aber schnell darĂźber

einig, dass dies keine dem antiken Bauteil angemessene MĂśglichkeit sein wĂźrde. AuĂ&#x;erdem geht es bei Reparaturen auf antiken Grabungen immer darum, mĂśglichst einfache Bauverfahren zu wählen, einheimische Handwerker einzusetzen und Kosten, z. B. fĂźr den Einsatz von besonderen Bauverfahren, mĂśglichst zu vermeiden. Mein Vorschlag, die antike Decke in ihrem Zustand zu belassen und nur ihren geschädigten Rand zu stabilisieren und mit einem lichten Zwischenraum von etwa 30 cm eine neue Ebene herzustellen, fand allgemeine Zustimmung. Zur Auslagerung der vielen FundstĂźcke musste jedoch zunächst neuer Depotraum geschaďŹ&#x20AC;en werden. DafĂźr bot sich sĂźdlich neben dem Rundturm die OberďŹ&#x201A;äche des KreuzgratgewĂślbes im Keller an. Die mit dem Rundturm bĂźndige AuĂ&#x;enwand eines durch Brand beschädigten Wächterhauses konnte weiter verwendet werden, dahinter planten wir eine auf den Säulen des KreuzgewĂślbes abgesetzte Stahlkonstruktion, die mithilfe eines Längsträgers Ăźber diese StĂźtzachse hinauskragt. StĂźtzen und Riegel des Tragwerks mit einem Pultdach sind gleichzeitig Bestandteile der Schwerlastregale im Inneren und fĂźr die Fassade hat M  B  die Lamellenkonstruktion des von der Roten Halle aus gut sichtbaren Bau Z wieder aufgenommen. Der FrĂźhsommer 2006 war der Herstellung der Stahlbauteile durch den Ăśrtlichen Schlosserbetrieb vorbehalten und in der folgenden zweimonatigen GrabungskamBautechnik 94 (2017), Heft 1

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BERICHT REPORT

J. Steiner: Sensibel, pragmatisch und entscheidungsfreudig â&#x20AC;&#x201C; Die breite Spur von Martin Bachmann in Pergamon


J. Steiner: Sensibel, pragmatisch und entscheidungsfreudig – Die breite Spur von Martin Bachmann in Pergamon

Bild 8

Längswand der Roten Halle mit dem beschädigten südlichen Rundturm

Bild 10 Schäden im Pilzgwölbe des südlichen Rundturms

Bild 9

Das neue Depot neben dem südlichen Rundturm

Bild 11 Stahlkonstruktion für die neue Decke über dem römischen Gewölbe

pagne wurde das mit alten Ziegeln gedeckte Depot errichtet und mit den vielen Fundstücken aus dem Rundturm befüllt. Aufgrund seiner zurückhaltenden Farbgebung und der Wiederverwendung alter Bauteile fügt sich das neue Depot in das Ensemble der antiken Bauten eher unaufdringlich ein. Nach der Säuberung der Oberfläche des Pilzgewölbes wurde im Sommer 2007 die neue Decke im Rundturm hergestellt. Sie ist für eine Nutzlast von 10 kN/m2 ausgelegt und besteht aus dem mittigen Fundament, einer dort aufgelagerten Stahlkonstruktion aus sechs sternförmig angeordneten, durchlaufenden Stahlprofilen, die in der Umfassungswand auf einem Wandabsatz aufliegen, und aus Querprofilen zur Verkürzung der Deckenspannweite. Auf eine verlorene Schalung aus Stahlblech wurden Verbunddübel aufgeschweißt, Bewehrung verlegt und die flügelgeglättete Betonplatte gegossen. Am äußeren Rand schließt ein umlaufendes Blech die Decke im Abstand von 5 cm zur antiken Wand so ab, dass der Eindruck einer schwebenden Platte entstehen konnte, da man die 72

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

sechs Trägerauflager in der Umfassungswand nicht wahrnimmt. Im beschädigten Teil des antiken Gewölbes ist eine Öffnung ausgespart, die eine Betrachtung bzw. die Begehung des ringförmigen Untergeschosses ermöglicht. Danach stand noch die Reparatur der zum Hof weisenden gerissenen Außenwand und der Kuppel über dem Rundturm an. Der breite Riss in der Wand und seine unmittelbare Fortsetzung in der Kuppel konnten entstehen, weil die Begradigung der kreisringförmig umlaufenden antiken Wand am Übergang zum Hof dort mit einer Reduzierung der Wanddicke um ca. 50 % verbunden war und im Tragwerk so eine Sollbruchstelle entstand. An der dünnsten Stelle des Tragwerks hat sich deshalb schon früh ein einzelner breiter Riss gebildet, der sich gleichartig auch am nördlichen Rundturm, der als Moschee genutzt wird, wiederfindet. Wir waren uns einig, dass dieser uralte Riss für die Kuppel keine Gefahr darstellt und auf eine aufwändige Reparatur verzichtet werden kann, nicht zuletzt aufgrund des mit ca. 12 m geringen lichten Turmdurchmessers. Die Oberfläche der Kuppel wurde von einer dicken Erdschicht


Bild 12 Die fertiggestellte neue Decke im sĂźdlichen Rundturm

Bild 14 Der sanierte Rundturm zum Zeitpunkt der Arbeiten an der StĂźtzďŹ gur

Bild 13 Rundturm nach Sanierung mit Bleieindeckung als Feuchtigkeitsschutz

Bild 15 Eine groĂ&#x;e Fehlstelle im KreuzgratgewĂślbe neben dem sĂźdlichen Rundturm

und von Lagergut befreit und gesäubert, Ăźber der groĂ&#x;en WandĂśďŹ&#x20AC;nung stellten die Arbeiter einen ehemals vorhandenen Entlastungsbogen wieder her und schlieĂ&#x;lich schloss der bewährte Bergamener Schlosser die Ă&#x2013;ďŹ&#x20AC;nung mit der bereits bekannten licht- und luftdurchlässigen Lamellenkonstruktion. Genaueres siehe [5].

den Riss neben der Wandecke und dienen damit der angestrebten Dauerhaftigkeit. In horizontale Wandbohrungen eingefĂźhrte Spannanker wurden aus KostengrĂźnden verworfen. Aufgrund einer vorgefundenen tieďŹ&#x201A;iegenden GrĂźndungssohle der Wände und der GewĂślbepfeiler konnte die RaumhĂśhe um fast 1 m vergrĂśĂ&#x;ert werden. Im Innenraum bestanden die Arbeiten vorwiegend aus der Ergänzung fehlender SteinblĂścke in Wänden und Pfeilern durch neue, von den Steinmetzen bearbeitete BlĂścke. Mit der Wiederherstellung des oberseitig gewĂślbten groĂ&#x;zĂźgigen Eingangs und neuen Bodenbefestigungen ist mit viel Liebe zum Detail von den Ăśrtlichen Arbeitskräften ein groĂ&#x;zĂźgiger Raum geschaďŹ&#x20AC;en worden, der â&#x20AC;&#x201C; leider â&#x20AC;&#x201C; nur als Erweiterung des Depots genutzt werden soll. Ein weiterer groĂ&#x;er FuĂ&#x;abdruck von M  B .

In den letzten Jahren beschäftigten wir uns auch mit der Instandsetzung der an den Rundturm nach SĂźden anschlieĂ&#x;enden Terrassenunterkellerung mit dem schadhaften KreuzgratgewĂślbe und einem vertikalem Riss an der Bauwerksecke. Die LĂźcken im GewĂślbe wurden eingeschalt und von den erfahrenen Ăśrtlichen Arbeitern mit kleinformatigen Steinen geschlossen, ebenso wurden schadhafte Steine in den AuĂ&#x;enwänden ersetzt. Als MaĂ&#x;nahme zur Abdichtung der OberďŹ&#x201A;äche und zur Stabilisierung des GesamtgefĂźges dient eine Stahlbetonplatte mit an beiden Rändern umlaufenden BrĂźstungen. In diesen Ăźberzugartigen Bauteilen sind drei durch Zuganker miteinander verbundene RundstahldĂźbel mit einem Durchmesser von 150 mm eingespannt. Sie sind 1,5 m tief in vertikalen Wandbohrungen eingemĂśrtelt, ĂźberbrĂźcken so

3

Aufstellung einer monumentalen StĂźtzďŹ gur neben der Roten Halle

Auf dem Gelände der Roten Halle ergab sich noch die Gelegenheit fßr ein weiteres, spektakuläres Projekt. Die Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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BERICHT REPORT

J. Steiner: Sensibel, pragmatisch und entscheidungsfreudig â&#x20AC;&#x201C; Die breite Spur von Martin Bachmann in Pergamon


J. Steiner: Sensibel, pragmatisch und entscheidungsfreudig â&#x20AC;&#x201C; Die breite Spur von Martin Bachmann in Pergamon

Bild 16 Das GewĂślbe nach der Instandsetzung

Bild 17 AuĂ&#x;enansicht des fertiggestellten GewĂślbekellers neben dem sĂźdlichen Rundturm

Hofräume zwischen der Roten Halle und den beiden RundtĂźrmen waren ursprĂźnglich teilweise winkel- bzw. U-fĂśrmig Ăźberdacht. Die Aussparungen fĂźr die Deckenbalken und die Sparren dieser Dachkonstruktion in den Längswänden der Roten Halle sind gut zu erkennen. Hofseitig lagen die Architrave unter den Balken der Dachkonstruktion nicht wie Ăźblich auf Säulen, sondern auf monumentalen StĂźtzďŹ guren in der Form menschlicher KĂśrper aus weiĂ&#x;em Marmor mit eingesetzten Armen und KĂśpfen aus dunklem Marmor. Bei den Aufräumarbeiten und Ausgrabungen in den 1930er-Jahren und später sind zum Teil gut erhaltene Fragmente solcher Figuren aufgetaucht. Bei den KĂśrpern handelt es sich jeweils um paarweise RĂźcken an RĂźcken stehende ägyptische Gottheiten mit KĂśpfen aus dem Tierreich. Mit dem Beschluss der Pergamongrabung, eine StĂźtzďŹ gur exemplarisch aufzubauen, war das Ziel verbunden, dem Betrachter eine Vorstellung von der GrĂśĂ&#x;e einer solchen Skulptur und von dem gewaltigen Raum unter der damaligen Ă&#x153;berdachung und dem eindrucksvollen Erscheinungsbild der Roten Halle zu vermitteln. Die ausgewählte Figur erfĂźllt die Voraussetzung, dass mĂśglichst viele Originalteile vorhanden sein mĂźssen. Sie besteht aus einem massiven Sockel, dem mehr als 4 m hohen zweiteiligen KĂśrper und einem ebenfalls zweiteiligen Kopfaufsatz und ist insgesamt mehr als 8 m hoch. Neben dem Sockel mit einem Gewicht von 12 t mussten der OberkĂśrper und Teile des Kopfaufsatzes vor Ort angefertigt werden. In diesem Zusammenhang muss stellvertretend fĂźr alle Arbeiter S B  genannt werden, den ich schon seit 1990 von meiner langjährigen Tätigkeit bei K R auf der Grabung in Aizanoi kenne. Er bewegt schwerste Lasten, mauert, betoniert, baut GerĂźste, er ist ein erfahrener Steinmetz, kurzum ein universeller Handwerker, wie es nicht viele gibt.

bundmĂśrtel der Fa. Fischer, Tumlingen. FĂźr dieses Material existiert eine Bauaufsichtliche Zulassung des DIBt, aber nur fĂźr die Anwendung in Beton. Wir veranlassten deshalb die DurchfĂźhrung von Ausziehversuchen aus Marmor bei Fischer und haben die Ankerlängen unter BerĂźcksichtigung einer Sicherheit v 5 bemessen. Zur Anpassung von Ergänzungsteilen an BruchďŹ&#x201A;ächen wurden auch moderne Hilfsmittel eingesetzt. Die per Laserscan aufgenommenen und auf Styropormodelle Ăźbertragenen BruchďŹ&#x201A;ächen waren dem Steinmetz eine enorme Hilfe bei der Anpassung der Ergänzungsteile. Sie sind mit Epoxidharz ďŹ&#x201A;ächig mit den Originalteilen verbunden und mit Gewindestäben verankert. Bei der Ergänzung von KontaktďŹ&#x201A;ächen zwischen benachbarten Elementen sind diese Gewindestäbe ähnlich bemessen, wie dies bei Konsolen Ăźblich ist. Die StĂźtzďŹ gur konnte im Jahr 2013 fertiggestellt werden und ist auf der Terrasse der Roten Halle ein zusätzlicher attraktiver Anziehungspunkt fĂźr Touristen, die oft genug von den Reiseunternehmen an der Roten Halle vorbei direkt zum Burgberg gelotst werden.

Zur Gewährleistung der Standsicherheit der StĂźtzďŹ gur unter Einwirkung aus Wind und Erdbeben mussten trotz des hohen Eigengewichts die einzelnen Bestandteile miteinander zugfest verbunden werden. DafĂźr verwendeten wir Gewindestangen aus nicht rostendem Stahl und Ver74

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Ein derart groĂ&#x;es Projekt kann natĂźrlich nicht mit den beschränkten Haushaltsmitteln des DAI realisiert werden. Besonders groĂ&#x;zĂźgige UnterstĂźtzung erfuhr das Projekt Rote Halle durch die Studiosus-Foundation, die Verankerungsmittel fĂźr den Zusammenbau der StĂźtzďŹ gur hat die Fa. Fischer zur VerfĂźgung gestellt.

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Instandsetzung von StĂźtzmauern

FĂźr die Besiedlung und die Erstellung vieler Prachtbauten war es notwendig, das Gelände des Burgbergs mithilfe von StĂźtzmauern zu terrassieren. Diese etwa 1,0â&#x20AC;&#x201C; 1,5 m dicken antiken Mauern erreichen HĂśhen bis zu 8 m und sind in Schalenbauweise errichtet. Ihre Standsicherheit kann durch einen Ăźblichen geotechnischen Nachweis und nur mit unrealistisch hohen Bodenreibungswinkeln und Kohäsionswerten nachgewiesen werden. Es ist davon auszugehen, dass man vor der Herstellung der StĂźtzmauern das Gelände mehr oder weniger


Bild 19 SchutthĂźgel Ăźber der antiken StraĂ&#x;e zum Gymnasium und beschädigte StĂźtzmauer

Bild 18 Die StĂźtzďŹ gur anlässlich der feierlich begangenen Fertigstellung

senkrecht abgegraben hat und die Mauern wie eine dicke Tapete davorgesetzt worden sind. Ein besonderes Fundament haben solche Mauern Ăźblicherweise nicht, aufgrund ihres hohen Eigengewichts halten viele Mauern aber dem Erddruck, dem sie auch bei tatsächlich hohen Bodenkennwerten ausgesetzt sind, seit vielen Jahrhunderten stand. Viele Mauern sind aber eingestĂźrzt und hin und wieder ereignen sich solche partiellen EinstĂźrze auch aktuell, sei es durch sich verändernden Erddruck, durch die Einwirkung von Hangwasser oder durch eine Kombination von beiden EinďŹ&#x201A;Ăźssen. Unterhalb von Bau Z beďŹ ndet sich auf einer groĂ&#x;en Terrasse das Obere Gymnasium, der Ort des letzten GroĂ&#x;projekts, das M  B  auf den Weg gebracht hat. Im Zuge der Projektvorbereitung musste die antike StraĂ&#x;e zum Gymnasium, die in der Nähe der Ostthermen durch Grabungsabraum aus den zurĂźckliegenden Jahrzehnten verschĂźttet war, wieder freigeräumt werden. Mit Baggerhilfe gelang es, eine riesige Menge von ca. 25 000 m3 Schutt talwärts zu verschieben und die antike StraĂ&#x;e wieder freizulegen. In diesem Bereich zeigten sich auch etliche Schäden in den StĂźtzmauern entlang der antiken StraĂ&#x;e. Manchmal waren die Wände von oben her eingestĂźrzt, an anderer Stelle sind grĂśĂ&#x;ere Flächen aus der Mitte der Wand herausgebrochen. Manchmal war nur die straĂ&#x;enseitige Mauerschale abgestĂźrzt. Es zeigte sich immer wieder, dass an den Schadstellen zu wenig oder keine Bindersteine zwischen den beiden äuĂ&#x;eren Mauerschalen eingebaut waren. Solche Bindersteine sind bei Mauern in Schalenbauweise aber von groĂ&#x;er Bedeutung, weil sie die SteiďŹ gkeit der Mauern und damit auch die Versagenslast wesentlich erhĂśhen. Bei der handwerklichen Reparatur der Schadstellen achteten wir kon-

sequent auf den Einbau von Bindersteinen, teilweise wurden die Schalen unsicher erscheinender, noch nicht eingestĂźrzter Mauern auch mithilfe von Bohrungen und eingemĂśrtelten Rundstählen verbunden und so hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit verbessert. Auf den Einsatz von Erdnägeln oder von anderen Techniken des Spezialtiefbaus, z. B. vorgespannten Erdankern, haben wir â&#x20AC;&#x201C; nicht nur aus ďŹ nanziellen GrĂźnden â&#x20AC;&#x201C; verzichtet. Es macht wenig Sinn, in einem Reparaturbereich Verankerungen einzusetzen und in den anschlieĂ&#x;enden nicht beschädigten Flächen darauf zu verzichten. AuĂ&#x;erdem mĂźsste man zur Vorbereitung solcher MaĂ&#x;nahmen zunächst umfangreiche geotechnische Erkundungen zur Feststellung der geotechnischen Eigenschaften des hinter den Mauern anstehenden Erdmaterials durchfĂźhren. Zwischen Bau Z und der nordwestlichen Ecke des Oberen Gymnasiums beďŹ ndet sich das halbkreisfĂśrmige Odeion und darĂźber eine ebenfalls halbkreisfĂśrmige, terrassiert angelegte StĂźtzmauer, die ebenfalls in schlechtem Zustand war. Auch diese Mauer wurde 2013 und 2014 einer intensiven handwerklichen InstandsetzungmaĂ&#x;nahme unterzogen und vermittelt aktuell wieder einen gesicherten Zustand.

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Anastylose einer Palästra-Ecke am Gymnasium

Das groĂ&#x;e Areal der Oberen Terrasse des Gymnasiums liegt etwa auf halber HĂśhe des Burgbergs, wird aber kaum von Besuchern aufgesucht, da es nicht ausreichend in das aktuelle didaktische Besuchskonzept eingebunden ist und insgesamt auch wenig auďŹ&#x20AC;ällt, auch nicht, wenn man von der Terrasse des nicht weit entfernten Bau Z ins Tal hinabschaut. Mit dem Ziel, diesem Missstand abzuhelfen, hat die Pergamongrabung 2012 ein ehrgeiziges, groĂ&#x;es Projekt angestoĂ&#x;en. Die Entfernung des Grabungsschutts von der antiken StraĂ&#x;e und die beschriebene Instandsetzung von StĂźtzmauern sind als vorbereitende MaĂ&#x;nahmen Projektbestandteile. Zentraler Punkt des Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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BERICHT REPORT

J. Steiner: Sensibel, pragmatisch und entscheidungsfreudig â&#x20AC;&#x201C; Die breite Spur von Martin Bachmann in Pergamon


J. Steiner: Sensibel, pragmatisch und entscheidungsfreudig â&#x20AC;&#x201C; Die breite Spur von Martin Bachmann in Pergamon

Bild 20 Sanierte StĂźtzmauer neben der antiken StraĂ&#x;e

Bild 22 3-D-Modell der geplanten Rekonstruktion

Bild 21 Sanierung der ringfĂśrmigen StĂźtzmauer zwischen Odeion und Bau Z

Projekts ist aber die Rekonstruktion der nordwestlichen Palästra-Ecke unmittelbar vor dem Odeion. Damit soll exemplarisch die HĂśhenentwicklung dieser ehemaligen, aus der rĂśmischen Epoche stammenden hallenartigen Randbebauung vermittelt werden. Eine wesentliche Grundlage fĂźr eine derartige Rekonstruktion ist die Existenz einer Mindestmenge antiker Originalbauteile von 70â&#x20AC;&#x201C;75 %. Bild 22 zeigt ein am PC entwickeltes Modell der wieder aufgebauten Palästra-Ecke aus vorhandenen antiken und ergänzten Bauteilen. Der Wiederaufbau soll in zwei HĂśhenabschnitten durchgefĂźhrt werden, am Ende wird die fertiggestellte Palästra-Ecke 12 m hoch sein. Zu den erforderlichen Bestandteilen der Baustelleneinrichtung gehĂśrt ein Portalkran, der Lasten von 10 t tragen kann. Aufgrund der schlechten Erreichbarkeit der Baustelle mit Transportfahrzeugen musste das Gewicht der 76

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Einzelteile des Krans auf 100 kg beschränkt werden. Ich habe darauf mit den Kleinlogel-Rahmenformeln und ProďŹ ltabellen eine Viergurt-Fachwerkkonstruktion dimensioniert, unser zuverlässiger Schlosser in Bergama hat die Einzelteile hergestellt und den Kran im Herbst 2014 montiert. In einer 2. Ausbaustufe wird er zum Transport der Bauteile der 2. Etage eine HĂśhe von 13 m erreichen, mit der angehängten, 8 t schweren Ecksäule hat er inzwischen seine Bewährungsprobe hinter sich. Bei dieser Ecksäule handelt es sich um ein Marmorbauteil mit herzfĂśrmigem Querschnitt, das zu etwa 2/3 vorhanden ist. Aufgrund ihrer groĂ&#x;en SteiďŹ gkeit ist die Herzsäule auch das Haupttragelement des Bauwerks. FĂźr ein solches Projekt kann man die Standsicherheit und die erforderlichen konstruktiven MaĂ&#x;nahmen im Zuge von VorĂźberlegungen durchaus händisch abschätzen. FĂźr den endgĂźltigen Standsicherheitsnachweis ist allerdings eine statische und dynamische Analyse unter Anwendung eines geeigneten räumlichen Stabwerksprogramms notwendig. Diese Arbeit wird zurzeit bei Prof. G E an der Hochschule Potsdam in Form einer Masterarbeit abgeschlossen. FĂźr M  B  war dieses Projekt eine Herzensangelegenheit. Er hat fĂźr seine Realisierung gekämpft, auch im Denkmalausschuss des DAI im Zusammenhang mit den grundlegenden denkmalpďŹ&#x201A;egerischen Anforderungen. Das Projekt wird auch wieder eine ďŹ nanzielle UnterstĂźtzung durch die Studiosus-Foundation erhalten, dennoch werden bis zum Abschluss weitere Drittmittel benĂśtigt. Mit dem tragischen Tod von M  B  hat das Projekt zwar seinen Kopf und seinen Motor verloren. Es ist fĂźr F P, den Direktor der Abteilung Istanbul des DAI, und die bisher Beteiligten aber eine VerpďŹ&#x201A;ich-


Bild 23 Der Portalkran fßr die Rekonstruktion der Palästra-Ecke

Bild 24 Blick auf die Palästra-Ecke nach Sanierung der Stßtzmauern ßber dem Odeion

tung, im Sinne von M  B  weiterzuarbeiten und das Projekt wie geplant abzuschlieĂ&#x;en.

Orten aktiv, kĂźmmerte sich besonders um den Erhalt der historischen Holzhäuser in Istanbul, und wenn er Ăźber seine Forschungen in Oinoanda sprach, konnte man den Eindruck gewinnen, er bringe die Steine zum Sprechen. Als Vorsitzender der Koldewey-Gesellschaft und als Mitglied etlicher anderer wissenschaftlicher Vereinigungen war er oft zwischen der TĂźrkei und Westeuropa unterwegs und man fragte sich manchmal, wie er das schaďŹ&#x20AC;t. Er stand immer unter Strom, hat es sich aber nicht anmerken lassen. Er war ein herausragender Vertreter praxisbezogener Bauforschung, hatte groĂ&#x;e Kenntnisse in der Konstruktion von antiken Bauten und war ein Freund pragmatischer Entscheidungen.

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Epilog

Die FuĂ&#x;abdrĂźcke, die M  B  in Pergamon hinterlassen hat, sind zu einer breiten Spur geworden. Er war ungemein eďŹ&#x20AC;ektiv und hat beharrlich die gesetzten Ziele verfolgt. Er war mit allen elektronischen Medien vertraut, weit vernetzt und hat schnell die Landessprache erlernt. Bei Verwaltungs- und Museumsvertretern haben ihm dies, seine positive Ausstrahlung und seine immer gute Laune geholfen, TĂźren zu ĂśďŹ&#x20AC;nen und Sponsoren zu ďŹ nden. Mit seinen Arbeitern pďŹ&#x201A;egte er einen freundlichen Umgang und verstand es, sie immer wieder zu motivieren. Ging mal etwas schief, war es ihm wichtiger, rasch eine ProblemlĂśsung zu ďŹ nden, als Kritik zu Ăźben. Er war ja nicht nur in Pergamon, sondern an etlichen anderen

Die Bauforschung und das DAI haben einen ihrer Besten verloren, viele von uns, die wir mit ihm gearbeitet haben, haben einen ßberaus geschätzten Kollegen und Freund, die Familie ihren Mittelpunkt verloren. Ihr gilt unsere Anteilnahme.

Literatur [1] N, K.: The partial re-erection of the Temple of Trajan at Pergamon in Turkey. Conversation and Management of Archaeological Sites 3 (1999), No. 1&2, pp. 91â&#x20AC;&#x201C;102. [2] R , W.: Pergamon: Geschichte und Bauten einer antiken Metropole. Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt, Sonderausgabe 2011. [3] B , M.; S  , A.: Pergamon Bau Z, Schutzbau Ăźber rĂśmischen Mosaiken. Universitätsverlag Eckhard Richter & Co., Dresden 2005. [4] R , W.; B , M.: Bau Z in Pergamon, Architektur und Wanddekor. Verlag de Gruyter, 19.12.2016.

[5] B , M.; S , J.: Erhalt und Instandsetzung mit einfachen Mitteln: Der sĂźdliche Rundturm der Roten Halle in Pergamon. Bautechnik 90 (2013), Heft 9, S. 593â&#x20AC;&#x201C;601.

Autor Dipl.-Ing. Josef Steiner KĂśnigsberger Str. 39 76139 Karlsruhe josef_steiner@gmx.net

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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BERICHT REPORT

J. Steiner: Sensibel, pragmatisch und entscheidungsfreudig â&#x20AC;&#x201C; Die breite Spur von Martin Bachmann in Pergamon


Anleitung zum Hinsehen, Denken, Verstehen Zur Beurteilung von Tragwerken bei Umnutzung, Einschätzung der Standsicherheit, Definition der Tragreserven und Gefahrenpotentiale historischer Konstruktionen: eine unverzichtbare Anleitung für Bauingenieure zum Hinsehen, Denken, Verstehen. Mit Beispielen. In zwei Bänden.

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Firmen und Verbände â&#x20AC;&#x201C; PersĂśnlichesâ&#x20AC;&#x201C; Rezensionen â&#x20AC;&#x201C; Nachrichten

Aus dem Inhalt Arbeitstagungen und Regionaltagung des DBV E.V. ......................... 80 140-Jährige beschenkt sich selbst mit SE ........................................... 80 Rßckblick Forum Tunnelbau und Ausstellung ..................................... 81 Veranstaltungskalender ........................................................................... 82

BAUTECHNIK aktuell 1/17

FIRMEN UND VERBĂ&#x201E;NDE

Neuer Vorstand der Bayerischen Ingenieurekammer-Bau gewählt

Quelle: BIRGIT GLEIXNER

S   fĂźr die hervorragende Arbeit in den vergangenen zehn Jahren: â&#x20AC;&#x17E;Ich trete hier in sehr groĂ&#x;e FuĂ&#x;stapfen. Die Kammer hat enorme Erfolge erzielt. Daran mĂśchte ich anknĂźpfen. Ich danke allen Vertreterinnen und Vertretern fĂźr ihre Stimme und ihr Vertrauen.â&#x20AC;&#x153;

Prof. Dr. NORBERT GEBBEKEN ist neuer Präsident der Bayerischen Ingenieurekammer-Bau

Neuer Vorstand fĂźr die Bayerische Ingenieurekammer-Bau: das hĂśchste Entscheidungsgremium der Kammer, die Vertreterversammlung, wählte turnusgemäĂ&#x; am 24. November2016 den Vorstand sowie Präsident und Vizepräsidenten. Einstimmig votierte die Vertreterversammlung fĂźr Prof. Dr.-Ing. habil. N  G   als neuen Präsidenten.

Neu in den Vorstand gewählt wurden Dr.-Ing. M  H , Dipl.-Ing. (FH) K-J E $ und Dipl.-Ing. Univ. D  R$ . Im Amt bestätigt hat die Vertreterversammlung Dipl.-Ing. (FH) R W, Dipl.-Ing. (FH) A  L  und Dr.-Ing. U  S . Nicht mehr kandidiert hatten neben Dr.-Ing. H  S   auch Univ.-Prof. Dr.-Ing. O" F  und Dr.-Ing. H  H  . Das Wahlergebnis zeige klar, dass die Mitglieder der Bayerischen Ingenieure-

kammer-Bau mit der Arbeit des Vorstands sehr zufrieden seien, freute sich der 1. Vizepräsident Dipl.-Ing. Univ. M  K : â&#x20AC;&#x17E;Das Wahlergebnis ist eine groĂ&#x;artige Bestätigung unserer Arbeit. Wir werden uns weiterhin intensiv fĂźr die Belange der am Bau tätigen Ingenieure einsetzen. Die Vorstandsmitglieder sind beruďŹ&#x201A;ich in unterschiedlichen Bereichen aktiv und bilden damit die Vielfalt der Mitglieder ab. So werden alle Interessen ideal vertreten. Doch nicht nur die Fachkompetenz ist gegeben, auch die Chemie im Vorstand stimmt.â&#x20AC;&#x153; Mit Blick auf die drei neuen Vorstandsmitglieder sagte der 2. Vizepräsident Dr.-Ing. W W: â&#x20AC;&#x17E;Wir freuen uns auf die Impulse und Ideen der neuen Kollegen. Frischer Wind tut immer gut. Ich bin sicher, dass wir auch weiterhin alle an einem Strang ziehen werden.â&#x20AC;&#x153;

Der neu gewählte Präsident dankte seinem Vorgänger Dr.-Ing. H 

Quelle: BIRGIT GLEIXNER

Prof. Dr.-Ing. habil. N  G   ßbernimmt das Präsidentenamt von Dr.-Ing. H  S  , der nach knapp zehn Jahren an der Spitze der Kammer nicht mehr kandidiert hatte. G   war zuvor 2. Vizepräsident der Bayerischen Ingenieurekammer-Bau. In dieser Funktion folgt ihm das langjährige Vorstandsmitglied Dr.-Ing. W W. 1. Vizepräsident bleibt Dipl.-Ing. Univ. M  K .

Der neu gewählte Vorstand der Bayerischen Ingenieurekammer-Bau

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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BAUTECHNIK aktuell FIRMEN UND VERBĂ&#x201E;NDE

Arbeitstagungen und Regionaltagung des DBV E.V. Die Termine zu zwei Arbeitstagungen hat der Deutsche Beton- und Bautechnikverein E.V. (DBV) nun bekannt gegeben. Zum einen handelt es sich dabei um die neu konzipierte Tagungsreihe zum Anfang 2017 erscheinenden DBV-Merkblatt â&#x20AC;&#x17E;IndustriebĂśden aus Betonâ&#x20AC;&#x153; soll allen am Bau Beteiligten â&#x20AC;&#x201C; dem Planer, dem BauausfĂźhrenden und auch dem Bauherrn â&#x20AC;&#x201C; eine Hilfe sein, um IndustriebĂśden so zu planen und herzustellen, dass der Bedarf des Bauherrn bzw. des Nutzers im Rahmen der technischen Machbarkeit und der Wirtschaftlichkeit erfĂźllt wird. Die Besonderheiten von IndustriebĂśden aus Beton fĂźr Hallenund FreiďŹ&#x201A;ächen bei Entwurf, Bemessung und Konstruktion sowie der AusfĂźhrung stehen hierbei im Mittelpunkt. Dabei wird neben unbewehrten Betonplatten auch auf IndustriebĂśden aus Stahlfaserbeton eingegangen. Die Arbeitstagung richtet sich an Planer und BauausfĂźhrende sowie an Auftraggeber fĂźr IndustriebĂśden aus Beton. Termine und Orte: 20. Juni 2017 Hamburg 21. Juni 2017 Frankfurt/Langenselbold 22. Juni 2017 MĂźnchen Zum anderen wiederholt der DBV die Arbeitstagung â&#x20AC;&#x17E;Risse im Stahlbeton â&#x20AC;&#x201C;

bestellt, geplant, gebaut?â&#x20AC;&#x153; aufgrund der groĂ&#x;en Nachfrage. Die Veranstaltung richtet sich sowohl an Bauleiter, Oberbauleiter, Projektleiter, als auch an Tragwerks- und Objektplaner sowie Bauherren. Stahlbeton â&#x20AC;&#x201C; der gerissene BaustoďŹ&#x20AC;. Eigentlich ist diese Feststellung eine Selbstverständlichkeit, und dennoch sind Rissbildungen immer wieder ein Streitthema während und nach der Abwicklung von Bauvorhaben. Oftmals sind Risse planmäĂ&#x;ig vorgesehen, trotzdem werden sie am Bauwerk bemängelt. Wer hat welche Aufgabe, wer braucht welche Informationen, was genau ist eigentlich die Bauaufgabe? Sind Risse planmäĂ&#x;ig vorgesehen und wie geplant am Bauwerk aufgetreten? Oder kĂśnnen Bauwerke auch rissefrei ausgefĂźhrt und geplant werden? Um als Beteiligter unter anderem diese Fragen beantworten zu kĂśnnen, bilden Erläuterungen zu den Entwurfsgrundsätzen mit Blick auf Trennrisse bei Beton- und Stahlbetonbauteilen sowie deren planerische Umsetzung einen Schwerpunkt der Veranstaltung. Diese wurden neu in das DBV-Merkblatt â&#x20AC;&#x17E;Begrenzung der Rissbildung im Stahlbeton- und Spannbetonbauâ&#x20AC;&#x153; aufgenommen, sind aber bereits aus anderen Regelwerken bekannt.

Als zweiten Schwerpunkt behandelt die DBV-Arbeitstagung betontechnische und ausfĂźhrungstechnische MaĂ&#x;nahmen zur Umsetzung des vorgesehenen Entwurfsgrundsatzes. Termine und Orte: 30. Mai 2017, Berlin 31. Mai 2017, Leinfelden-Echterdingen 1. Juni 2017, Ratingen Zum Thema â&#x20AC;&#x17E;BauausfĂźhrungâ&#x20AC;&#x153; 2017 fĂźhrt der DBV im FrĂźhjahr Regionaltagungen durch. Sie sind im Februar und März 2017 wieder der TreďŹ&#x20AC;punkt fĂźr Bauleiter, Oberbauleiter, Poliere und Technische Leiter. Hier diskutieren sowohl die regional ansässigen DBVMitgliedsunternehmen mit den Bauberatern als auch alle, die mit der Tragwerksplanung, Arbeitsvorbereitung, Betonherstellung und BauausfĂźhrung befasst sind. Termine und Orte: 21. Februar 2017, MĂźnchen-Ottobrunn 21. Februar 2017, Hamburg 7. März 2017, Frankfurt am Main 9. März 2017, NĂźrnberg 14. März 2017, Berlin 16. März 2017, Bochum Details zu allen Veranstaltungen sind unter www.betonverein.de/veranstaltungen.php zu ďŹ nden.

FIRMEN UND VERBĂ&#x201E;NDE

140-Jährige beschenkt sich selbst mit SE â&#x20AC;&#x201C; Maurer AG in Maurer SE umgewandelt Seit 140 Jahren gibt es das traditionsreiche MĂźnchner Maschinen-, Anlagen- und Stahlbauunternehmen Maurer. PĂźnktlich zum Geburtstag wurde die Maurer AG in die Maurer SE umgewandelt. Der Rechtsformwechsel ist ein konsequenter Schritt in der Unternehmensstrategie, nachdem vor zwei Jahren der Wechsel zur AG erfolgt war. Der Weg geht weiter in Richtung Internationalisierung.

Das Geburtstagsfest begann beim innovativen Rednerpult aus Edelstahl, desi-

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Bautechnik 94 (2017), Heft 1

Quelle: Maurer/MAX PRECHTEL

GeschäftsfĂźhrende Direktoren der umďŹ rmierten Maurer SE sind J B  und Dr. C  B. Das Unternehmen bleibt weiterhin in Besitz der Familien B  und G, die mit J B  auch den Vorsitzenden des Verwaltungsrats stellen.

Einer von vielen Programmpunkten beim Firmenjubiläum: der Innovationsparcours in Halle 1


BAUTECHNIK aktuell gnt und gefertigt im Maurer-eigenen Ausbildungs- und Trainingszentrum. Festredner war Ministerialrat Prof. K G+, Sachgebietsleiter BrĂźcken und Tunnelbau in der Obersten BaubehĂśrde im Bayerischen Ministerium des Innern, fĂźr Bau und Verkehr. Fachinformationen vermittelte der Parcours der Ent-

wicklungsabteilung in Halle 1, insbesondere fĂźr die Kollegen, die aus den Niederlassungen angereist waren, aus LĂźnen, Holland, Bernsdorf, Ă&#x2013;sterreich, der Schweiz, Frankreich, Spanien und Brasilien. Der Parcours präsentierte technische HĂśhepunkte aus den Bereichen Erdbebenlager, Schwingungs-

dämpfer und Dehnfugen und Neuerungen, zum Beispiel den Erschßtterungsschutz, die den zukßnftigen Erfolg der Maurer SE sichern sollen. Als Motivationskßnstler mit Zukunftsvisionen agierte J W , Deutschlands bekanntester No-Name.

TAGUNGSBERICHT

RĂźckblick Forum Tunnelbau und Ausstellung â&#x20AC;&#x17E;Historische Alpendurchsticheâ&#x20AC;&#x153; Am 18. November 2016 fand an der RWTH Aachen University das erste â&#x20AC;&#x17E;Forum Tunnelbauâ&#x20AC;&#x153; statt. Anlass war die diesjährige ErĂśďŹ&#x20AC;nung des GotthardBasistunnels â&#x20AC;&#x201C; ein Mammut-Projekt, das siebzehn Jahre nach dem ersten Spatenstich sowohl im Zeit- als auch im Kostenrahmen fertig gestellt wurde. Grund genug fĂźr hochkarätige Referenten, sich mit der Frage auseinanderzusetzen, wie mit den erheblichen technischen, vertraglichen und ďŹ nanziellen Risiken bei GroĂ&#x;projekten im europäischen und internationalen Umfeld umgegangen wird. Nach der BegrĂźĂ&#x;ung durch den Gastgeber Prof. M  Z und den GruĂ&#x;worten von Prof. A K, Prorektor fĂźr Lehre und Prof. M  O, Dekan der Fakultät fĂźr Bauingenieurwesen an der RWTH Aachen University ging es mit den Fachvorträgen los. Den Auftakt in dem mit etwa 150 Gästen gut gefĂźllten HĂśrsaal machte P  Z  , 10 Jahre lang CEO der AlpTransit Gotthard, der die ZuhĂśrer â&#x20AC;&#x17E;von den historischen Alpen- und Juradurchstichen zu den Erfolgsfaktoren des GotthardBasistunnelsâ&#x20AC;&#x153; fĂźhrte â&#x20AC;&#x201C; ein Beitrag, der zur PďŹ&#x201A;ichtlektĂźre fĂźr jeden Projektmanager gehĂśren mĂźsste! Der folgende Vortrag sollte eigentlich von Prof. D R, Vorstand Netzplanung und GroĂ&#x;projekte bei der DB Netz AG, gehalten werden. Da dieser jedoch kurzfristig verhindert war, wurde der geplante â&#x20AC;&#x17E;Ausbau der Schieneninfrastruktur in Deutschlandâ&#x20AC;&#x153; ebenso kompetent von H E , Leiter Management GroĂ&#x;projekte bei der DB Netz AG vorgestellt. In dem nächsten Beitrag machte Prof. B  F  von den TOPJUS Rechtsanwälten einen Exkurs zu den Rahmenbedingungen und nationalen Sonderwegen bei Tunnelbauverträgen in Europa

und stellte auch einige internationale LĂśsungsansätze vor. In der Mittagspause, die stilvoll und thematisch passend von zwei Alphornbläsern erĂśďŹ&#x20AC;net wurde, hatten die Besucher Gelegenheit, in dem neuen TextilbetonAusstellungspavillon der Fakultät die extra aus der Schweiz importierte Ausstellung Ăźber â&#x20AC;&#x17E;Historische Alpendurchsticheâ&#x20AC;&#x153; zu besichtigen. Eindrucksvoll wird hier gezeigt, mit welchen Mitteln vor weit Ăźber hundert Jahren bereits GroĂ&#x;projekte wie der Gotthard-StraĂ&#x;entunnel, der LĂśtschberg- oder der Simplontunnel erfolgreich realisiert wurden. Reizvoll ergänzt wurden die alten Fotos, Pläne und Dokumente durch ein von der Firma Herrenknecht zur VerfĂźgung gestelltes Modell der â&#x20AC;&#x17E;aktuellenâ&#x20AC;&#x153; Tunnelbohrmaschine am Gotthard-Basistunnel. Eine ganz besondere Ehre fĂźr die Veranstalter -den Lehrstuhl fĂźr Geotechnik im Bauwesen der RWTH Aachen University und den zugehĂśrigen FĂśrderverein- war es, einen der â&#x20AC;&#x17E;Väterâ&#x20AC;&#x153; der historischen Ausstellung, Herrn Prof. R  F  , ehemals Professor fĂźr Bauverfahrenstechnik und Baubetrieb an der ETH ZĂźrich, in Aachen begrĂźĂ&#x;en zu dĂźrfen. Nach dem Mittagsimbiss folgte der â&#x20AC;&#x17E;eigentlicheâ&#x20AC;&#x153; Vortrag von H E , der -diesmal in seiner frĂźheren Funktion als Leiter Tunnel- und Trasseebau der AlpTransit Gotthard AG und anknĂźpfend an den Beitrag von P  Z   den â&#x20AC;&#x17E;Umgang mit den wesentlichen Erfolgsfaktoren beim Bau des GotthardBasistunnelsâ&#x20AC;&#x153; weiter ausfĂźhrte. AnschlieĂ&#x;end widmeten sich G  O  und J H von der DB Projekt Stuttgart-Ulm GmbH anhand von zwei aktuellen Projektbeispielen aus dem GroĂ&#x;projekt Stuttgart-Ulm der â&#x20AC;&#x17E;Vertragsgestaltung vor und nach der Vergabeâ&#x20AC;&#x153;.

Im letzten Vortrag in diesem Block stellte schlieĂ&#x;lich F B, Vorstand der Ă&#x2013;BB-Infrastruktur AG den frĂźheren und derzeitigen Bau von Eisenbahntunneln in Ă&#x2013;sterreich vor. Nach der KaďŹ&#x20AC;eepause ging es mit internationalen GroĂ&#x;projekten weiter. FĂźr den ebenfalls kurzfristig verhinderten R R präsentierte T  W die Erfahrungen der Porr Bau GmbH mit dem besonderen Vertragsmodell â&#x20AC;&#x17E;Design-Build plus Provisional Sumsâ&#x20AC;&#x153; beim Bau der Metro Doha Green Line in Qatar. Dr.-Ing. M  B  , Vorstand der Wayss & Freytag Ingenieurbau AG erläuterte im Folgenden sehr eindrĂźcklich, wie beim Projekt Crossrail in London aus geteiltem Erfolg doppelter Erfolg werden konnte. Den Schlusspunkt der Vorträge setzte M  H , Mitglied der Geschäftsleitung der Implenia Construction GmbH, Infrastructure â&#x20AC;&#x201C; Global Projects, der das Spannungsfeld von Anspruch und Wirklichkeit mit einem Rundgang durch verschiedene skandinavische GroĂ&#x;projekte beleuchtete. Mit einem herzlichen Dank Prof. Zs an die Referenten, die Schweizer Be- und ErschaďŹ&#x20AC;er der historischen Ausstellung, die Mitarbeiter und insbesondere die ideellen wie ďŹ nanziellen UnterstĂźtzer endete der oďŹ&#x192;zielle Teil der Veranstaltung â&#x20AC;&#x201C; nicht ohne den noch zahlreich anwesenden Gästen und gut gelaunten Vortragenden noch die Gelegenheit zu einem gemĂźtlichen Beisammensein zu geben. Die Beiträge des â&#x20AC;&#x17E;Forum Tunnelbauâ&#x20AC;&#x153; sind in einem Heft der Mitteilungsreihe des Instituts verĂśďŹ&#x20AC;entlicht; unter www.geotechnik.rwth-aachen.de ďŹ nden sich Kontaktdaten fĂźr den Bezug.

Bautechnik 94 (2017), Heft 1

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VERANSTALTUNGSKALENDER

Kongresse – Symposien – Seminare – Messen Ort und Termin

Veranstaltung

Auskünfte und Anmeldung

Biberach 23. Januar 2017

Kompaktkurs Gleisbau

Akademie der Hochschule Biberach www.akademie-biberach.de

Hannover 26./27. Januar2017

3. Geotechnik-Konvent „Bezahlbares Wohnen in Städten – Welche Rolle spielt die Geotechnik?

URETEK Deutschland GmbH www.uretek.de

Wuppertal 31. Januar 2017

Einführung in das öffentliche Baurecht und Planungsrecht

Technische Akademie Wuppertal www.taw.de

Braunschweig Pfahl-Symposium 2017 23. und 24. Februar 2017 Entwicklung und Anwendung neuer Richtlinien oder Normen – Neu- und Weiterentwicklung von Pfahlsystemen – Pfahlherstellung und Qualitätskontrollen – in-situ Messungen – Numerische Auswerte- und Stimulationsverfahren – Fallbeispiele aus dem Spezialtief- und Offshorebau

TU Braunschweig Institut für Grundbau und Bodenmechanik www.pfahl-symposium.de

Biberach 20. bis 23. Februar 2017

Planen und Bauen im städtischen Schienenverkehr

Akademie der Hochschule Biberach www.akademie-biberach.de

München 28. Februar – 4. März 2017

12. Zertifizierlehrgang Sachkundiger Planer im Bereich Schutz Bau-Überwachungsverein BÜV e.V. und Instandsetzung von Betonbauteilen http://zertifizierlehrgang.buev.eu

Köln 15. und 16. März 2017

1. Kölner Netzmeistertage

Berufsförderungswerk des Rohrleitungsbauverbandes GmbH www.brbv.de

Leipzig 16. März 2017

12. Tagung Betonbauteile – Neue Herausforderungen im Betonbau

HTWK Leipzig Institut für Betonbau www.htwk-leipzig.de

Essen 30. März 2017

8. RuhrGeo-Tag 2017 www.uni-due.de/geotechnik Wechselwirkungen Baugrund-Bauwerk, Aufgaben für Ingenieure in Geotechnik und Baustatik

Bochum 31. März 2017

4th Young Engineers Colloquium Dutch and German Group of IABSE

International Association for Bridge and Structural Engineering http://www.iabse.de/YEC2017

Graz 20. und 21. April 2017

32. Christian Veder Kolloquium Zugelemente in der Geotechnik (Nägel, Anker, Zugpfähle)

TU Graz http://cvk.tuggraz.at

Stuttgart 27. und 28. April 2017

Deutscher Bautechnik-Tag 2017 – Digitales Bauen – BIM, Bauen 4.0 – und Lean Construction

Deutscher Beton- und BautechnikVerein E.V www.bautechniktag.de

Münster 11. Mai 2017

Münsteraner Tunnelbau-Kolloquium

www.fh-muenster.de/tunnel

Kiel 7. bis 9. Juni 2017

3rd Euro Intelligent Materials – European Symposium on Intelligent Materials 2017

https://intelligent-materials2017.dgm.de

Bremen 5. bis 7. Juli 2017

21. Symposium Verbundstoffe und Werkstoffverbunde

https://verbund2017.dgm.de

Dresden 21. September 2017

9. Symposium „Experimentelle Untersuchungen von Baukonstruktionen“ Zustandsbewertungen von Hoch- und Brückenbauten – Neue Messverfahren – Experimentelle statische und baudynamische Untersuchungen – Methoden und Bewertung von Tragsicherheit und Restlebensdauer von Bauwerken – Monitoring beim Bauprozess und Bauwerksüberwachung

TU Dresden Institut für Massivbau www.tu-dresden.de

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Bautechnik 94 (2017), Heft 1




DEUTSCHER BETON- UND BAUTECHNIK-VEREIN E.V. STELLENAUSSCHREIBUNG Die LGA ist eine Körperschaft des öffentlichen Rechts mit acht Prüfämtern für Standsicherheit in ganz Bayern. Zur Verstärkung der Teams unserer Prüfämter für Standsicherheit in

Nürnberg, Augsburg, Bayreuth, Hof, Landshut, München, Regensburg und Würzburg suchen wir zum baldmöglichen Eintritt:

Dipl.-Bauingenieure/-innen (TU / FH) Ihre Aufgaben: • Prüfung von Standsicherheitsnachweisen des Stahl-, Massiv- und Holzbaus • Überwachung von Rohbauarbeiten • Erstellung von Gutachten zu Standsicherheitsfragen Anforderungen: • abgeschlossenes Hochschul- oder Fachhochschulstudium • mehrjährige Praxis im Aufstellen statischer Berechnungen Wir bieten: • leistungsgerechte Bezahlung • zusätzliche betriebliche Altersversorgung • selbstständige und abwechslungsreiche Tätigkeit • sehr umfangreiche Softwareausstattung • Fortbildungsmöglichkeiten • moderne, technisch gut ausgestattete Arbeitsplätze • ein gutes Arbeitsklima im Kreis erfahrener Kollegen Bewerbungen schwerbehinderter Menschen werden wir bei gleicher Eignung besonders berücksichtigen. Wenn Sie Interesse an dieser Tätigkeit haben, senden Sie bitte Ihre Bewerbungsunterlagen unter Angabe der Kenn-Nr. 17-S-01-Bauingenieur an

   Als technisch-wissenschaftlicher Verein der deutschen Bauwirtschaft beschäftigen wir uns mit dem Betonbau, den übergeordneten Fragen der Bautechnik und mit deren Weiterentwicklung. Das bedeutet, neuste Entwicklungen aufzugreifen, hieraus wissenschaftlich fundiert und unter Einbeziehung von Erfahrungen Erkenntnisse zu ziehen, die wir anschließend in praxisgerechter Form allen Mitgliedern und der Fachöffentlichkeit vermitteln. Im Rahmen der Wiederbesetzung suchen wir zum nächstmöglichen Zeitpunkt für unsere Bauberatung im Gebiet Süd mit Sitz in München

einen Bauingenieur w/m (Dr.-Ing./Dipl.-Ing./M.Sc.) Die Aufgabe • besteht in der Leitung des DBVBauberatungsgebiets Süd, • beinhaltet insbesondere die technische Beratung unserer Mitglieder aber auch anderer am Bau Beteiligter, • sieht die Betreuung unserer Mitglieder im Bauberatungsgebiet und die Gewinnung neuer Mitglieder vor, • stellt eine Sachverständigentätigkeit mit entsprechenden Freiheiten und Verpflichtungen dar.

Wir bieten • eine der Tätigkeit und Verantwortung angemessene Vergütung mit den üblichen Sozialleistungen, • ein unbefristetes Vertragsverhältnis im Rahmen des Tarifvertrags Bau, • ein Dienstfahrzeug, das auch zur Privatnutzung zur Verfügung steht, • einen modernen und sicheren Arbeitsplatz, • die eigenverantwortliche Mitarbeit im hoch motivierten und anerkannten Team eines technisch geprägten Vereins.

Die Anforderungen sind: • überdurchschnittliches Fachwissen im Bereich des Betonbaus, der Konstruktion und Baustoffe, • mehrjährige Erfahrung bei der Ausführung bzw. Planung von Bauvorhaben, • sicheres und verbindliches Auftreten und im hohen Maße Engagement, Selbstständigkeit und Verantwortungsbewusstsein sowie Flexibilität und Belastbarkeit, • Fähigkeit, eigenes Fachwissen in Vorträgen und Schriften verständlich und praxisgerecht an die am Bau Beteiligten aller Ebenen weiterzugeben.

Wir suchen eine/n Bauingenieur/in • als Dr.-Ing./Dipl.-Ing./M.Sc. oder gleichwertig qualifiziert, • mit ersten Erfahrungen in der Erstellung von Gutachten idealerweise als öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger, • mit der Fähigkeit zur Moderation verschiedener am Bau Beteiligter, • mit Bereitschaft zu teilweise auch mehrtägigen Dienstreisen vorwiegend in Bayern und den angrenzenden Bundesländern – gelegentlich auch im gesamten Bundesgebiet und in Europa (z. B. Österreich).

Wenn wir Ihr Interesse geweckt haben, bitten wir um Ihre aussagekräftige Bewerbung an:

LGA Landesgewerbeanstalt Bayern

Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. Herrn Dr.-Ing. Lars Meyer (persönlich/vertraulich) Kurfürstenstraße 129, 10785 Berlin

Körperschaft des öffentlichen Rechts Personal, Herrn Kalb, Tillystraße 2 · 90431 Nürnberg stellenangebote@lga.de · www.lga.de

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Ernst & Sohn Stellenmarkt · Januar 2017

Wir bauen die Fundamente für morgen. Die Holcim (Deutschland) GmbH gehört zu den führenden Baustoffherstellern Deutschlands mit Sitz in Hamburg. Unser Ursprung war vor über 150 Jahren die Zementherstellung; heute bilden die starken und eigenständigen Produktsparten Bindemittel, Gesteinskörnungen und Beton die Kernbereiche der Unternehmensgruppe. Dem Auftraggeber werden zudem komplette Baustoff-Lösungen und ergänzende Serviceleistungen angeboten. Die Holcim Deutschland Gruppe beschäftigt insgesamt rund 1.800 Mitarbeiter in 12 Bundesländern und gehört zum international agierenden Baustoffkonzern LafargeHolcim Ltd, Jona/Schweiz, dem weltweit führenden Baustoffhersteller. Im Zuge der Erweiterung des Bereichs Customer Solutions suchen wir zum nächstmöglichen Zeitpunkt am Standort Sehnde-Höver bei Hannover zwei Mitarbeiter/innen für die Bereiche Projektmanagement und Produktmanagement Zement

Projektmanager/in Ihre Aufgaben: • • •

Verantwortliche Mitarbeit in interdisziplinären Teams für die Akquisition von Großprojekten und bei der Entwicklung neuer Geschäftsfelder im Bereich der Holcim Deutschland Gruppe Selbstständige Bearbeitung von Innovations-Projekten und Impulsgeber für die Entwicklung innovativer Produkt- und Dienstleistungslösungen Aufbau eines Netzwerks mit Bauingenieuren, Planern sowie privaten und öffentlichen Auftraggebern

Ihr Profil: • • • • • •

Abgeschlossenes Studium des Bauingenieurwesens (Master, Dipl.-Ing. oder Dr.-Ing.) mit sehr guten Baustoff-Kenntnissen Berufserfahrung in Infrastruktur- und anderen Groß-Projekten Fähigkeit zu wissenschaftlich fundierter Anwendungsarbeit unter Einbeziehung ökonomischer Aspekte Team-Player, kommunikativ, kreativ, initiativ und umsetzungsstark Sehr gute Deutsch- und gute Englisch-Kenntnisse in Wort und Schrift Vertiefte betontechnologische Kenntnisse

Produktmanager/in Zement Ihre Aufgaben: • • • •

Anwendungsberatung bei Kunden und in Projekten im In- und Ausland Produktentwicklung und -optimierung in enger Zusammenarbeit mit den Bereichen Produktion und Qualitätssicherung Projektarbeit in interdisziplinären Teams Enge Zusammenarbeit mit dem Vertrieb und Unterstützung des Produktmarketings

Ihr Profil: • • • • •

Abgeschlossenes Studium des Bauingenieurwesens, der Baustoffkunde, Mineralogie oder vergleichbarer Fachrichtungen Fundierte Kenntnisse in den Bereichen mineralische Baustoffe und Betontechnologie (E-Schein von Vorteil) Berufserfahrung in der Baustoffindustrie Team Player, kommunikativ, kreativ, initiativ und umsetzungsstark Sehr gute Deutsch- und gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift

Haben Sie Interesse? Dann senden Sie uns bitte Ihre komplette Bewerbung mit Angabe Ihrer frühesten Verfügbarkeit und Ihrer Gehaltsvorstellung bis zum 17.02.2017 an unsere Personalabteilung.

Holcim (Deutschland) GmbH Werksgruppe Höver Frau Mona Meyer Hannoversche Straße 28 • 31319 Höver mona.meyer@lafargeholcim.com www.holcim.com/de

Mit Ihrer Präsenz im Ernst & Sohn Stellenmarkt erreichen Sie qualifiziertes Personal im Fachgebiet Bauingenieurwesen Kontakt: Jasmin.Meyer@Wiley.com oder Tel. +49 (0)30/47031-238


Chefredaktion

Impressum Bautechnik – Fachzeitschrift für Entwurf und Konstruktion, Berechnung und Ausführung, Brükken- und Verkehrsbau, Ingenieurhoch-, Holz-, und Mauerwerksbau, Grundbau, Wasserbau Bauwerkserhaltung und Baukultur.

Dr.-Ing. Dirk Jesse Chefredaktion Bautechnik Verlag Ernst & Sohn Rotherstraße 21 D-10245 Berlin Tel.: +49 (0)30 / 47031-275 Fax: +49 (0)30 / 47031-270 dirk.jesse@wiley.com

Verlag Wilhelm Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co.KG Rotherstraße 21, 10245 D-Berlin Tel. +49 (0)30 / 47031-200, Fax +49 (0)30 / 47031-270 info@ernst-und-sohn.de www.ernst-und-sohn.de Amtsgericht Charlottenburg HRA33115B Persönlich haftender Gesellschafter: Wiley Fachverlag GmbH, Weinheim Amtsgericht Mannheim HRB 432736 Geschäftsführerin: Franka Stürmer Steuernummer: 47013 / 01644 Umsatzsteueridentifikationsnummer: DE 813496225

Redaktionsbeirat

Chefredakteur Dr.-Ing. Dirk Jesse Tel.: +49 (0)30 / 47031-275, Fax: +49 (0)30 / 47031-270 dirk.jesse@wiley.com

Prof. Dr.-Ing. Annette Bögle Hafencity Universität Hamburg Hebebrandstraße 1 D-22297 Hamburg Tel.: +49 (0)40 / 42827-5691 annette.boegle@hcu-hamburg.de

Project Editor Esther Schleidweiler Tel.:+49 (0)30 / 47031-267, Fax: +49 (0)30 / 47031-227 esther.schleidweiler@wiley.com Ehrenmitglieder Prof. Dr.-Ing. Fritz Gehbauer M.S. Prof. Dr.-Ing. habil. Ulrich Smoltczyk Produkte und Objekte Dr. Burkhard Talebitari Tel.: +49 (0)30 / 47031-273, Fax: +49 (0)30 / 47031-229 btalebitar@wiley.com Gesamtanzeigenleitung Verlag Ernst & Sohn Fred Doischer Anzeigenleitung Sigrid Elgner Tel.: +49 (0)30 / 47031-254, Fax:+49 (0)30 / 47031-230 sigrid.elgner@wiley.com

Dr.-Ing. Christian Dehlinger Ed. Züblin AG Leitung Dir. Konstruktiver Ingenieurbau Albstadtweg 3 D-70567 Stuttgart Tel.: +49 (0)711 / 7883-9787 christian.dehlinger@zueblin.de

Verkauf von Sonderdrucken Janette Seifert Tel.: +49(0)30 / 47031-292, Fax:+49 (0)30 / 47031-230, janette.seifert@wiley.com www.ernst-und-sohn.de/sonderdrucke Kunden-/Leserservice Wiley-VCH Kundenservice für Ernst & Sohn Boschstr. 12, D-69469 Weinheim Tel.: +49 (0)8001800536 (innerhalb Deutschlands) +44(0)1865476721 (außerhalb Deutschlands) Fax: +49(0)6201606184 Schnelleinstieg: www.wileycustomerhelp.com Einzelheft-Verkauf: CS-Germany@wiley.com Die in der Zeitschrift veröffentlichten Beiträge sind urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieser Zeitschrift darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form – durch Fotokopie, Mikrofilm oder andere Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsanlagen, verwendbare Sprache übertragen werden. Auch die Rechte der Wiedergabe durch Vortrag, Funk oder Fernsehsendung bleiben vorbehalten. Warenbezeich-nungen, Handelsnamen oder Gebrauchsnamen, die in der Zeitschrift veröffentlicht werden, sind nicht als frei im Sinne der Markenschutz- und Warenzeichen-Gesetze zu betrachten, auch wenn sie nicht eigens als geschützte Bezeichnungen gekennzeichnet sind. Hinweise zur Einreichung von Manuskripten: www.ernst-und-sohn.de/bate/for_authors.

Prof. Dr.-Ing. Achim Hettler Technische Universität Dortmund Lehrstuhl für Baugrund August-Schmidt-Straße 8 D-44227 Dortmund Tel.: +49 (0)231 / 7553012 achim.hettler@tu-dortmund.de

Aktuelle Bezugspreise Die Zeitschrift „Bautechnik“ erscheint mit zwölf Ausgaben pro Jahr. Neben „Bautechnik print“ steht „Bautechnik online“ im PDF-Format über den Online-Dienst Wiley Online Library im Abonnement zur Verfügung. Jahresabonnement (print)

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Prof. Dr.-Ing. Steffen Marx Universität Hannover Appelstraße 9a D-30167 Hannover Tel.: +49 (0)511 / 7623351 Marx@ifma.uni-hannover.de

Spezielle Angebote und Probeheftanforderung unter www.ernst-und-sohn.de Alle Preise sind Nettopreise. Die Preise sind gültig bis 31. August 2017. Irrtum und Änderungen vorbehalten. Bankverbindung: JP Morgan, Frankfurt, DE12501108006161517732, CHASDEFX Bei Änderung der Anschrift eines Abonnenten sendet die Post die Lieferung nach und informiert den Verlag über die neue Anschrift. Wir weisen auf das dagegen bestehende Widerspruchsrecht hin. Wenn der Bezieher nicht innerhalb von 2 Monaten widersprochen hat, wird Einverständnis mit dieser Vorgehensweise vorausgesetzt. Bautechnik, 0932-8351, is published monthly. US mailing agent: SPP, PO Box 437, Emigsville, PA 17318. Periodicals postage paid at Emigsville PA. Postmaster: Send all address changes to Bautechnik, John Wiley & Sons Inc., C/O The Sheridan Press, PO Box 465, Hanover, PA 17331. Satz: TypoDesign Hecker GmbH, Leimen Druck: ColorDruck Solutions GmbH, Leimen Gedruckt auf säurefreiem Papier. © 2017 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co.KG, Berlin Beilagenhinweis: Diese Ausgabe enthält folgende Beilage: Verlag Ernst & Sohn GmbH & Co. KG, 10245 Berlin

Prof. Dr. sc. techn. Mike Schlaich Technische Universität Berlin FG Entwerfen und Konstruieren – Massivbau Gustav-Meyer-Allee 25 D-13355 Berlin Tel.: +49 (0)30 / 314-72130 mike.schlaich@tu-berlin.de

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Vorschau 2/17 Michael Kleiser Formlogik an Brücken- Teil 2: Überlegungen zur authentischen Formbildung von fugenlosen Stützenanschlüssen

Zum Bild Früher wie heute müssen Infrastrukturprojekte Berge, Täler und Flüsse überwinden. Das Bild zeigt Schloss Rosenstein mit der gleichnamigen Brücke und dem Tunnelportal im Jahre 1846. Wie ein ähnliches Unterfangen am Neckar im Rahmen des Infrastrukturprojekts Stuttgart 21 heute aussieht, erfahren Sie im Heft 2/2017.

Martin Romberg Neue Queensferry Brücke in Schottland – Herausforderungen bei der Planung und Montage Phillipp Wenger, Martin Zimmerer, Christpoh Lienhart, Sebastian Heer Planung und Bau der neuen Eisenbahnbrücke über den Neckar – Herausforderungen bei der Gründung Frank Schächner Schlank und elegant – Stahlbogenbrücke über die A8 bei Stuttgart Gregor Schacht, Jens Piehler, Jens Müller, Steffen Marx Belastungsversuch an einer historischen EisenbahnGewölbebrücke Joachm Göhlmann Zur Ermittlung der rechnerische Lebensdauer von Stahlbrücken mittels Strukturspannungen Patrick Becker, Jan Lüking Vergleich der CPT basierten direkten Berechnungsverfahren nach EA-Pfähle und ICP-05 für Fertigrammpfähle Arne Kindler, Maria Schaller, Jürgen Glötzl Nachweis der Ankertragfähigkeit auf Grundlage der faseroptischen Messtechnik (Änderungen vorbehalten)

Bautechnik Zeitschrift für den gesamten Ingenieurbau Themen 2016 1 2 3 4 5 6 7

Bauen im Bestand, Bauwerkserhaltung und Sanierung Brückenbautechnologie Parametrisches Entwerfen Naturgefahrenabsicherung Wasserbau Verbundbau, Bericht der DGGT Infrastrukturprojekte / Verkehrswegebau / Mobilität (Straße / Schiene) 8 Brandschutz 9 Geotechnik 10 Prüfmethoden, Messtechnik, Monitoring für das Bauwesen 11 Holzbau, Abdichtungen 12 Wasserbau, Bauen in Europa, Berichte der DGGT

Themen 2015 1 2 3 4 5 6

Holzbau Brücken Infrastruktur Bemessung Brandschutz Tragverhalten, Baugeschichte, Bericht der DGGT EAU 7 Infrastuktur, Mobilität 8 Wasserbau 9 Geotechnik 10 Prüfmethoden, Messtechnik, Monitoring für das Bauwesen 11 Holzbau 12 Glas, Baugeschichte, Berichte der DGGT EAU EAP

Bestellen: www.ernst-und-sohn.de/bautechnik-Einzelheftübersicht (redaktionelle Änderungen vorbehalten) 1024176_dp


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