Issuu on Google+

1

93. Jahrgang Januar 2016 ISSN 0932-8351 A 1556

Bautechnik Zeitschrift für den gesamten Ingenieurbau

- Anforderungen an die Gebäude der Zukunft - Minimalinvasive Materialuntersuchungen zur Bauwerkserhaltung - Neufassung der DIN 4103-1 für nichttragende innere Trennwände - Mechanische Kennwerte für die Nachrechnung bestehender Massivbauwerke - Grundinstandsetzung zweier großer Kaminkühler – Zeche Zollverein - Instandsetzung eines Technikdenkmals – Das Radom


Geschichte der Baustatik Was wissen Bauingenieure heute über die Herkunft der Baustatik? Wann und welcherart setzte das statische Rechnen im Entwurfsprozess ein? Wir wissen viel über die Hervorbringung und Entfaltung von Bauformen, während die Phasen der Entwicklung von Berechnungsmethoden und -verfahren für die Mehrheit der Bauingenieure unbekannt sind. Das vorliegende Buch zeichnet die Entstehung von Statik und Festigkeitslehre als die Entwicklung vom geometrischen Denken der Renaissance über die klassische Mechanik bis hin zur modernen Strukturmechanik nach. Eine Einführung eröffnet mit kurzen Einblicken in zwölf verbreitete Berechnungsverfahren den Zugang zum Thema aus der Berechnungspraxis der Gegenwart. Beginnend mit den Festigkeitsbetrachtungen von Leonardo und Galilei wird der Herausbildung einzelner baustatischer Verfahren und ihrer Formierung zur Baustatik nachgegangen. Dabei gelingt es dem Autor, die Unterschiedlichkeit der Akteure hinsichtlich ihres technischwissenschaftlichen Profils und ihrer Persönlichkeit plastisch zu schildern und das Verständnis für den gesellschaftlichen Kontext zu erzeugen. Karl-Eugen Kurrer Geschichte der Baustatik Auf der Suche nach dem Gleichgewicht 2., stark erweiterte Auflage 2015. ca. 1200 S. ca. € 109,–* ISBN 978-3-433-03134-6 Auch als erhältlich

Buchempfehlungen: Baustatik The History of the Theory of Structures

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

Tel. +49 (0)6201 606-400 Fax +49 (0)6201 606-184 service@wiley-vch.de

* Der €-Preis gilt ausschließlich für Deutschland. Inkl. MwSt. zzgl. Versandkosten. Irrtum und Änderungen vorbehalten. 1110116_dp


Inhalt Bautechnik 1/16 Zum Titelbild Einem überdimensionierten Golfball gleich ragt das Radom Wachtberg, eine Radarkuppel (engl.: Radar Dome), in die Landschaft. Nach fast 50 Jahren wurde die in die Jahre gekommene Hülle – Stahlgerüst und kunststoffbeschichtetes Gewebe – komplett erneuert. Im Rahmen der Erneuerungsarbeiten musste das Fundament, auf dem das Radom passgenau aufsitzt, ebenfalls verändert werden. Der Betonsockel wurde, angepasst an den Durchmesser der Kuppel, verkleinert. Die Abdichtung des Betonsockels erfolgte mit Kemperol 2K-PUR, einer geruchsneutralen Flüssigabdichtung. Für diese Abdichtungstechnologie sprach, dass die Verarbeitung in flüssiger Form eine homogene Abdichtungsfläche sowie die sichere Einbindung aller Anschlüsse gewährleistet. (Foto: Kemper System, Bericht siehe S. A4)

BAUEN IM BESTAND, BAUWERKSERHALTUNG UND -SANIERUNG AUFSÄTZE

1 8

14 20

Impact Factor 2013: 0,317

http://wileyonlinelibrary.com/journal/bate

www.ernst-und-sohn.de/bautechnik

Benno Eierle, Alex-W. Gutsch Neufassung der DIN 4103-1 für nichttragende innere Trennwände Michael Weber, Jürgen Schnell, Frank Fingerloos, Konrad Zilch Mechanische Kennwerte für die Nachrechnung bestehender Massivbauwerke – Vorbereitung neuer Arbeitshilfen Michael Fischer, Carl-Friedrich Waßmuth Grundinstandsetzung der Kaminkühler auf Zollverein

35

Rainer Barthel, Helmut Maus, Jörg Rehm Das Radom in Raisting am Ammersee – Die Instandsetzung eines Technikdenkmals

41 46

BAUTECHNIK aktuell VERANSTALTUNGSKALENDER

A4 A15 A18

Peer-reviewed journal Bautechnik ist ab Jahrgang 2007 bei Thomson Reuters Web of Knowledge (ISI Web of Science) akkreditiert.

Milad Mehdianpour, Carl-Friedrich Waßmuth Minimalinvasive Materialuntersuchungen an seilabgespannten Rohrmasten zur Bauwerkserhaltung BERICHTE

28

93. Jahrgang Januar 2016, Heft 1 ISSN 0932-8351 (print) ISSN 1437-0999 (online)

Konstantin Klein, Michael Hermann, Sebastian Herkel Gebäude als netzdienliche Wärmespeicher

Produkte & Objekte Bauen im Bestand und Bauwerkssanierung Bodenbeläge und Beschichtungen Aktuell


BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG

Betonsockelabdichtung Radom, Wachtberg Einem überdimensionierten Golfball gleich ragt das Radom Wachtberg, eine Radarkuppel (engl.: Radar Dome), in die Landschaft. Bei guter Sicht ist die Wetterschutzhülle der Radaranlage über 50 km weit zu sehen. Die offizielle Bezeichnung lautet Weltraumbeobachtungsradar TIRA (Tracking and Imaging Radar). Der riesige Parabolspiegel beobachtet Satelliten, Raketen und Weltraumschrott. TIRA kann bis zu zwei Zentimeter kleine SchrottPartikel noch in 1.000 km Entfernung aufspüren. Für RaumfahrtorganiBild 1 Bei guter Sicht ist die einem überdimensionalen Golfball gleichende Wetterschutzhülle der Radaranlage Wachtberg sationen auf der ganüber 50 km weit zu sehen. zen Welt bietet dieses Weltraumbeobachtungsradar als eines der wenigen Systeme außerhalb der USA komplett erneuert. Obwohl der Durchmesser von 49 auf die Möglichkeit, vom Boden aus in hoher Präzision die Bahn zu 47,5 m etwas verkleinert wurde, ist das Radom weiterhin das vermessen und in hoher Auflösung Objekte wie Satelliten abzugrößte der Welt. Der dreh- und schwenkbare Parabolspiegel bilden, beschreibt das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphyin seinem Inneren hat einen Durchmesser von 34 m und wiegt sik und Radartechnik FHR die Anwendungen. Das System wird 240 t. daher unter anderem eingesetzt, um Weltraumschrott genau zu vermessen, um Kollisionen operativer Satelliten mit anderen Im Rahmen der Erneuerungsarbeiten musste das Fundament, Objekten zu vermeiden oder etwa um Objekte, die außer Konauf dem das Radom passgenau aufsitzt, ebenfalls verändert trolle geraten sind, abzubilden und zu analysieren. werden. Der Betonsockel wurde, angepasst an den Durchmesser der Kuppel, verkleinert. Als Abdichtungsmaterial schrieb das federführende Ingenieurbüro, die Wallerich Ingenieurtechnik Neue Hülle für TIRA GmbH u. Co. KG, eine Flüssigabdichtung aus. Man entschied sich für diese Abdichtungstechnologie, da die Verarbeitung in Nach fast 50 Jahren wurde 2014 die in die Jahre gekommene flüssiger Form eine homogene Abdichtungsfläche sowie die Hülle – Stahlgerüst und kunststoffbeschichtetes Gewebe – sichere Einbindung aller Anschlüsse gewährleistet.

Bild 2

Der Betonsockel wurde mit Kemperol 2KPUR abgedichtet.

A4

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

Bild 3

Die Kemperol Abdichtung berührt das spezielle Kunststoffgewebe nur an den Knotenpunkten, die extra abgedichtet wurden.


BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG

Software für Statik und Dynamik

Das räumliche Stabwerksprogramm

Bild 4 Verarbeitung: Die erste Lage Kemperol wird vorgelegt, das Armierungsvlies eingebettet und...

Die Dachdecker säuberten im ersten Schritt den Betonuntergrund und schliffen das Blech an. Danach brachten sie auf die Oberfläche eine Kempertec EP-

BIM / Eurocodes © www.wirth-baustatik.de

Membran- und Glasbau

Elvira Döscher Betonsockelabdichtung Radom (ca. 210 m2) Auftraggeber: Bundesrepublik Deutschland; vertreten durch: Bundesministerium der Verteidigung; vertreten durch: Oberfinanzdirektion Münster; vertreten durch: Bau- und Liegenschaftsbetrieb NRW Niederlassung Köln Projektleitung: Wallerich Ingenieurtechnik GmbH u. Co. KG, Kassel Abdichtungssystem: Kempertec EP-Grundierung, Kemperol 2K-PUR Abdichtung, Kemper System Verarbeiter: Körner + Körner Bedachungsgesellschaft mbH, Bonn

Bautafel:

www.kemperol.com

© www.ibehlenz.de

Brückenbau

3D-Stabwerke

© www.wtm-engineers.de

© www.mgm-ki.pl

Stabilität und Dynamik

Die Kemperol Abdichtung berührt das spezielle Kunststoffgewebe nur an den Knotenpunkten, die extra abgedichtet wurden. Rundum schließt die Abdichtung an eine Metallschiene an. Dachseitig war zudem die Einbindung eines umlaufenden Tropfblechs von ca. 120 m Umfang in die homogene Flächenabdichtung zu integrieren. Kemperol ist dauerhaft elastisch und flexibel von – 30 °C bis + 90 °C. Der Flüssigkunststoff ist in der Lage Temperaturausdehnungen unterschiedlicher Materialien aufzunehmen. Ein Einsatz auf ungleichen Werkstoffen, hier Beton und Metall, ist deshalb unproblematisch.

Stahlbau

Verbindungen

Abdichtung in flüssiger Form

Grundierung auf, die mit Naturquarz abgesandet wurde. Die so vorbehandelten Flächen gewährleisten eine sichere und kraftschlüssige Haftung des Flüssigkunststoffes. Anschließend kam Kemperol 2K-PUR zum Einsatz. Die Abdichtung wird kalt und in flüssiger Form verarbeitet und gehärtet. Die erste Lage (2/3 des Materials) wird vorgelegt, das Armierungsvlies blasenfrei eingebettet und mit der zweiten Lage (1/3 des Materials) satt überarbeitet.

3D-Finite Elemente

Massivbau

Die Abdichtung des Betonsockels erfolgte mit dem geruchsneutralen Kemperol 2K-PUR. Das lösemittelfreie Produkt haftet vollflächig auf dem Untergrund, so dass selbst bei einer punktuellen Beschädigung der Abdichtung Unterläufigkeit ausgeschlossen ist. Die Arbeiten führte die Körner + Körner Bedachungsgesellschaft aus Bonn aus.

Das ultimative FEM-Programm

Bild 5 ... mit einer zweiten Lage Kemperol überabeitet.

Folgen Sie uns auf:

(Fotos: Wolfgang Hauck Fotodesign/Kemper System)

Aktuelle Informationen... RF-FORMFINDUNG:)RUPÀQGXQJYRQ Membran- und Seilkonstruktionen RF-/DYNAM Pro: Neue Module zur (UPLWWOXQJYRQEigenschwingungen, Analyse erzwungener Schwingungen, *HQHULHUXQJY(UGEHEHQErsatzlasten

Kostenlose Testversion auf

www.dlubal.de

Weitere Informationen: Dlubal Software GmbH Am Zellweg 2, D-93464 Tiefenbach Tel.: +49 9673 9203-0 Fax: +49 9673 9203-51 info@dlubal.com www.dlubal.de


BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG

Revitalisierung statt Entvölkerung In Deutschlands wachsenden Ballungsgebieten fehlt bezahlbarer Wohnraum. Mit zahlreichen Initiativen versuchen Politik, Bau und Immobilienwirtschaft diesen Missstand zu beseitigen. Doch was passiert, wenn eine Stadt nicht wächst, sondern schrumpft und Wohnraum nicht mehr genutzt wird? Brachflächen im Herzen der Stadt – Die brandenburgische Stadt Schwedt/Oder muss seit der politischen Wende 1990 mit einem massiven Rückgang der Bevölkerungszahl um etwa 20.000 auf heute knapp 31.000 Einwohner fertig werden. Der traditionelle Chemie-Standort steht vor der Herausforderung, den Gebäudebestand zu modernisieren und für attraktiven Ersatz zu sorgen, um dringend benötige Arbeitskräfte zurück in die Stadt zu locken. Dabei geht es nicht nur um Architektur oder Raumplanung, sondern um einen praktischen Aspekt: Ersatz- oder Neubauten müssen für das Gros der Bevölkerung bezahlbar sein.

Bild 3

Entstanden sind moderne 1,5- bis 3-Zimmer-Wohnungen in Größen zwischen 45 und 75 Quadratmeter mit Kaltmieten von knapp sieben Euro je Quadratmeter.

Bild 4

Das revitalisierte Wohnquartier in der Karl-Marx-Straße fügt sich in die Stadtstruktur ein und stellt ein vielfältiges Angebot an Wohnformen wie altersgerechten Geschosswohnungsbau, Reihenhäuser und Einfamilienhäuser bereit. Infrastruktureinrichtungen der angrenzenden Innenstadt sind fußläufig zu erreichen.

Das Bahnhofsquartier in Schwedt ist ein typisches Beispiel. Das an die Innenstadt grenzende, heterogene Quartier lag aufgrund von Leerstand brach. Der bisherige Hauptnutzer, die Polizei,

beschloss den Standort zu verlagern. Die zurückgelassenen Flächen wären komplett ohne Nutzung gewesen.

Bild 1

Die drei Stadthäuser in Schwedt wurden mit Perlit verfüllten Poroton-Ziegeln errichtet. Dies macht zusätzliche, kostenintensive Dämmmaßnahmen überflüssig und hält die Wartungskosten niedrig.

Bild 2

Mit den Stadthäusern in der Karl-Marx-Straße haben die Verantwortlichen in Schwedt einen Volltreffer gelandet. Alle 33 Wohnungen konnten von den Mietern früher als geplant bezogen werden.

A6

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

Quartier mit verschiedenen Wohnformen Deshalb beauftragte die Stadt Schwedt unter anderem das Architekturbüro Uwe Fohmann aus Potsdam mit einem ganzheitlichen Konzept zur Revitalisierung des Bahnhofquartiers. Die Herausforderung besteht darin, das Wohnquartier in die Stadtstruktur zu integrieren und trotzdem ein vielfältiges Angebot differenzierter und preiswerter Wohnformen bereitzustellen, wie altersgerechten Geschosswohnungsbau, Reihenhäuser und Einfamilienhäuser. Planer Uwe Fohmann betont: „Was sonst eher auf der grünen Wiese entsteht, holen wir mit diesem Konzept in die Stadt.“ Nach Veräußerung der Grundstücke durch die Stadt beginnt die Umsetzung des Projektes. Realisiert werden die Gebäude durch die kommunale Wohnungsbaugesellschaft Schwedter Wohnbauten GmbH, die gemeinsam mit Fohmann und seinem Team an der Verfeinerung des Konzepts arbeitet. Erste Projekte sind realisiert. So entstanden in der Karl-Marx-Straße beispielsweise drei Stadthäuser in Massivbauweise, deren 33 Wohnungen bereits kurz nach Fertigstellung im Sommer 2014 vermietet waren.


(Fotos/Abb.: 1 u. 4 Uwe Fohmann, , 2 u. 3 Deutsche Poroton / Frank Korte, 5 Deutsche Poroton)

BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG

Bild 5

Die Poroton-Ziegel der S-Linie – hier der S11-P – wurden für den Geschosswohnungsbau entwickelt. Sie bieten Statik, Schall- und Brandschutz sowie Wärmedämmung auf hohem Niveau, bis zu neun Geschosse sind möglich. Die innenliegende Dämmung aus Perlit macht kostenintensive Zusatzdämmung überflüssig, Wartungskosten entfallen weitestgehend.

Investition in dauerhafte Gebäudehülle Um qualitativ hochwertigen und wohngesunden, dennoch bezahlbaren Wohnraum zu schaffen, entschieden sich die Planer beim Wandbaustoff für Poroton-Ziegel. „Er ist einer der langlebigsten Baustoffe, wohngesund, wertbeständig, wartungsarm – und genau deshalb wirtschaftlich“, erläutert Uwe Fohmann. Die Außenwände wurden, je nach statischer Anforderung, monolithisch mit dem Poroton-S9-P oder -S11-P errichtet. Beide Ziegel der Stärke 36,5 cm gehören zur Poroton S-Klasse, die für den mehrgeschossigen Wohnungsbau entwickelt wurde. Mit der innenliegenden Perlitfüllung ist bei diesen Ziegeln mit der Wärmeleitfähigkeit 0,09 W/mK (S9-P) und 0,11 W/mK (S11-P) die Wärmedämmung inklusive und macht zusätzliche kostenintensive Dämmmaßnahmen überflüssig. Im Verbund mit den sehr guten statischen Eigenschaften mit Mauerwerksdruckfestigkeiten von fk ≥ 3,1 MN/m2 (S9-P) und fk ≥ 4,2 MN/m2 (S11-P) sowie schalldämmenden Eigenschaften mit Direkt-Schalldämmmaßen Rw,Bau,ref von 49,2 dB (S9-P) und Rw,Bau,ref von 50,7 (S11-P) garantieren beide Poroton-Ziegel Qualität, Dauerhaftigkeit und Wertbeständigkeit im Geschosswohnungsbau. „Hinzu kommt, dass moderne Ziegel diffusionsoffen sind und eine hohe thermische Speichermasse besitzen. Sie regulieren also Feuchte und Temperatur sehr gut und sorgen ganzjährig für Wohlfühlklima“, ergänzt Uwe Fohmann. Konsequent setzte der Architekt auch bei den Innenwänden auf Ziegel. Schalltechnisch sensible Treppenhaus- und Wohnungstrennwände sind mit Poroton-Planfüllziegeln in der Stärke 24 cm errichtet, die aufgrund ihrer hohen Rohdichte ein Schalldämmmaß R’w,R von 55 dB (verfüllt, beidseitig verputzt) erreichen und Schallübertragung wirksam reduzieren. Für tragende Innenwände wurden Poroton-Hochlochziegel in der Stärke 24 cm verarbeitet. Alle 33 Wohnungen mit Kaltmieten von knapp sieben Euro und Nebenkosten von zwei Euro je Quadratmeter waren schneller als geplant vermietet. „Unser Konzept einer gemischten und bezahlbaren Wohnbebauung am Rande der Innenstadt scheint also aufzugehen“, freut sich Architekt Uwe Fohmann. „Bewohner aller Altersgruppen wohnen idyllisch, erreichen dennoch die städtische Infrastruktur wie Geschäfte, Ärzte, Apotheken oder Schule und Kita, bei Bedarf auch fußläufig.“ www.poroton.org

Aki Luntamo BIM Meister, Sweco, Gewinner der Tekla BIM Awards 2015

Join the evolution. tekla.com/evolution

The

E VO LU TI O N

OF THE LINE

In den Händen des BIMMeisters verwandeln sich Architekturentwürfe in detaillierte, akkurate 3D-Modelle, die zu realen Gebäuden werden. All das wird möglich durch Tekla Software. TEKLA HEISST JETZT TRIMBLE. Zusammen gestalten wir eine erfolgreiche Zukunft der Bauindustrie.


BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG

Energetische Sanierung – Qualifikation durch entsprechende Fernlehrgänge Planer, die heutzutage modernisieren, müssen sich fragen: Was ist bei der Sanierung zu beachten und welche energetischen Maßnahmen sind sinnvoll? Abhängig vom Alter der Immobilie ergeben sich typische Lösungsansätze. Prinzipiell erfolgt eine energetische Sanierung am besten im Zuge eines Umbaus oder bei ohnehin notwendigen Instandsetzungsmaßnahmen. Bestandsbauten verursachen gut dreimal höhere Kosten für Heizung und Warmwasser als Neubauten. Das jeweilige Sanierungskonzept hängt wesentlich vom Alter der Immobilie ab. Für vor 1950 errichtete Bauten sind kaum allgemeingültige Empfehlungen zu treffen, da hier der Denkmalschutz oft individuelle Kompromisse erfordert. Gebäude aus den 1950er bis 1960er Jahren bilden mit rund 45 % nicht nur den größten Anteil des deutschen Wohnbestands. Sie haben auch mit gut 255 kWh/m2a den höchsten Heizwärmebedarf. „Ausgebaute Dachräume wurden damals mit zementgebundenen Holzwolleplatten gedämmt. Diese erfüllen keineswegs die heutigen Kriterien. Ähnliches gilt für die einschaligen Massivwände“, erklären die Energieberater. „Der Wärmedurchgangskoeffizient einer Außenwand darf aktuell höchstens 0,24 W/m2 K betragen.“ Allein eine 16 cm starke Dämmung erzielt hier einen Wert von rund 0,2 W/m2 K. Etwa 60 % der Energie geht über die Außenflächen verloren. Deshalb sollten auch die oft vorhandenen Holzfenster mit einfacher Isolierverglasung (5,0 W/m2 K) durch moderne Zweischeiben-Wärmeschutz-Verglasungen (1,30 W/m2 K) ausgetauscht und in die Dämmebene versetzt werden. Für das Ganze sind rund 120 €/m2 für die Dämmung und 350 €/m2 für neue Fenster einzuplanen. Unter der Annahme einer Energiepreissteigerung von drei Prozent pro Jahr amortisieren sich die Investitionskosten für die Fassadendämmung in etwa in sechs Jahren. Eine wirtschaftlich optimale Dämmung nach der aktuellen Energieeinsparverordnung 2014 kann den durchschnittlichen Heizwärmebedarf auf ca. 65 kWh/m2a reduzieren.

Schematische Darstellung: Anteile der Wärmeverluste eines Wohnhauses.

„Der Energieverbrauch ließe sich wirtschaftlich auf rund 65 kWh/m2a drücken. Darüber hinaus ist die Energiebereitstellung zu prüfen“, raten Ingo Lenz und Michael Keller. „Über ineffiziente Heizungen gehen etwa 30 % Energie verloren.“ Gebäude ab 1990 werden überwiegend mit Öl und Gas beheizt. Moderne Niedertemperatur- oder Brennwertkessel leisten hier einen erheblichen Beitrag zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der Schadstoffemissionen. Alternativ können erneuerbare Brennstoffe, zum Beispiel Holzpellets, eingesetzt werden. Die Anschaffung einer solchen Heizung (etwa 7.000 €) ist zwar teurer als vergleichbare Gas- und Ölheizungen, aber im laufenden Betrieb günstiger. Sie wird außerdem vom Bundesumweltministerium bezuschusst: Für Pelletkessel mit einer Nennwärmeleistung von 5 bis 43,7 kW mit einem Pufferspeicher von mindestens 30 l/kW beträgt die Förderung 3.500 €. Eine Heizanlage amortisiert sich in etwa zwölf Jahren. Die ca. 10 % der Bauten ab 2007 verfügen sowohl über eine gute Dämmung als auch eine moderne Anlagentechnik. Einsparpotential bietet der Stromverbrauch, der über Energiesparlampen und Geräte der Effizienzklasse A+++ einfach zu reduzieren ist. Wärmeverluste können durch ein tägliches, zehnminütiges Stoßlüften bei offenen Fenstern und abgeschalteten Heizungen minimiert werden. „Parallel dazu ist hier der Einsatz netzgekoppelter Photovoltaik (PV) zu überlegen“, so die Energieberater. „Semitransparente Dünnschichtmodule erzielen bei einer optimalen Südausrichtung einen jährlichen Ertrag von etwa 40 kWh/m2, monokristalline Zellen sogar bis zu 130 kWh/m2.“ Damit können Bauherren den benötigten Strom selbst erzeugen und Überschüsse ins öffentliche Netz einspeisen. Als Faustregel gilt, dass pro kW Leistung ca. 7,5 m2 Modulfläche und 3.000 € (Fotos/Abb.: 1 Smart Skript nach Vorlesungsunterlagen der TU Darmstadt (FG ee, FB Architektur), Testo AG, Lenzkirch)

Mit der ersten Wärmeschutzverordnung 1977 sank der durchschnittliche Heizwärmebedarf von Gebäuden auf 160 kWh/m2a, mit der letzten Novellierung 1995 auf 100 kWh/m2a. Etwa 15 % der Wohnbauten fallen in diese Ära, in der mehrschalige Wandaufbauten die Regel wurden.

Bild 1

Bilder 2 u. 3

A8

Vergleich zweier Häuser. Links: Realbild. Rechts: Thermographie-Bild: Dieses zeigt die Wärmeabstrahlung der Oberflächen und erlaubt unter Kenntnis der Verhältnisse vor Ort eine einfache Beurteilung der Transmissionswärmeverluste. Thermographie-Bilder werden in der Regel an einem kalten Wintermorgen erstellt. Kalte Flächen erscheinen auf den Bildern in der Regel in Blau- und Grüntönen, warme in Orange und Rot.

Bautechnik 93 (2016), Heft 1


BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG benötigt werden. Die Investition in eine PV-Anlage mit einer Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren amortisiert sich meist nach 18 Jahren.

Qualifizierte Energieberater Nach der EU-Gebäuderichtlinie sind ab 2021 ausschließlich Gebäude zu errichten, die ihren sehr geringen Energiebedarf überwiegend selbst decken („Niedrigstenergiegebäude“). Für öffentliche Bauten soll dies bereits ab 2019 der Fall sein. Dafür müssen Architekten und Ingenieure die Konstruktion der Gebäude und ihre Anlagentechnik optimal aufeinander abstimmen. Qualifizierte Energieberater werden in die Liste der Deutschen Energie-Agentur (dena) aufgenommen: https://www.energie-effizienz- experten.de/energieeffizienzexperten-fuer- foerderprogramme-des-bundes/

– Zertifikatslehrgang „Wohngebäude im Bestand“ zum „Energieberater TU Darmstadt“, – Zertifikatslehrgang „Energieberater Nichtwohngebäude“, – Zertifikatslehrgang „Vom Passiv- zum Plus- Energie-Haus“ zum „Fachplaner TU Darmstadt für Passiv-, Null- und PlusEnergie- Häuser“.

Beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) sowie der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) gibt es Fördermittel für energetische Maßnahmen und Fachberatungen. Zusätzlich bieten viele Bundesländer und örtliche Energieversorger eigene Programme an.

Die Anmeldung und die Teilnahme an den Fortbildungen sind jederzeit und online möglich. Die Kurse beinhalten auch eine kontinuierliche, fachliche Begleitung. Einzig mögliche Präsenzveranstaltung ist eine Abschlussprüfung. Sie findet quartalsweise in Darmstadt statt. So können sich Planer gezielt für ihre berufliche Zukunft fit machen: Berufsbegleitend qualifiziertes Wissen und die Möglichkeit erwerben, in die Energieeffizienz-Expertenliste der dena für Förderprogramme des Bundes aufgenommen zu werden. Da sich seit dem 1. Dezember 2015 die Anforderungen der dena an Auffrischungslehrgänge für diese Fachleute geändert haben, werden die entsprechenden Angebote von ina nun um acht Unterrichtseinheiten (UE) ergänzt. D. h., für bereits eingetragene Energie-Effizienz- Experten stehen seit dem 1. Januar 2016 auch wieder Auffrischungslehrgänge mit dann 24 statt 16 Unterrichtseinheiten (UE) zur Verfügung – 32 UE bei Teilnahme an einer Präsenzveranstaltung.

„Wissen gemäß den dena-Anforderungen erhalten Planer in unseren praxisnahen Fortbildungen“, sagen Ingo Lenz und Michael Keller. Und: „Der zukunftsweisende Fernlehrgang zu Passiv- und Plus-Energie-Häusern wird bislang einzig von uns durchgeführt.“ Diesen sowie weitere Kurse bietet die Ina Planungsgesellschaft zusammen mit der TU Darmstadt für Ingenieure, Architekten und Energieberater rund um das nachhaltige Bauen und Sanieren an:

Weitere Informationen sowie kostenfreie Demo- Versionen: www.energieberater-ausbildung.de, http://energieberater.moodle-kurse.de, Ansprechpartnerin: Bettina Gehbauer-Schumacher, Smart Skript – Fachkommunikation für Architektur und Energie, Donaustraße 7, 64347 Griesheim, Tel.: 06155 / 667708, E-Mail: info@smartskript.de

mit Qualität

.

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

A9


BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG

Fachwerkhaus erhält energieeffizienten Dachaufbau Soll die Energieeffizienz eines Fachwerkhauses verbessert werden, so sind die Möglichkeiten einer Ertüchtigung der Gebäudehülle leider begrenzt. Dessen war sich auch Werner Schumacher bewusst, Architekt, Energieeffizienzexperte der KfW und staatlich anerkannter Sachverständiger für Schall- und Wärmeschutz, als er sich nach Lösungen umsah, um sein Wohn- und Bürogebäude im Bergischen Land energetisch aufzurüsten. Schließlich entschied er sich für eine Komplettsanierung des Schrägdaches.

Bild 2

Für eine zeitsparende und sichere Verarbeitung: Die „Masterrock GF kaschiert“ Aufsparrendämmplatten sind werkseitig mit einer diffusionsoffenen Unterdeckbahn kaschiert, die an zwei Seiten überlappt und mit Klebestreifen versehen ist.

fällig wurde, war für uns klar: Jetzt nutzen wir die Chance für den Einbau einer Dämmung, um die Energiekosten zu senken und die Wohnbehaglichkeit zu verbessern.“ Eine optimale Kombination von Dämmung und Eindeckung fand der Architekt im Angebot von ROCKWOOL und NELSKAMP. Die Produkte dieser Markenhersteller passen besonders gut zusammen, wie Gutachten gezeigt haben und beide Unternehmen betonen. Bild 1

Im Sommer 2014 erhielt ein 1954 errichtetes und 1971 erweitertes Fachwerkhaus in Reichshof sein neues Dach

Ein kleines Gebäudeensemble erwartet den Besucher von Werner Schumacher im idyllischen Reichshof: „Am Anfang stand das 1954 von meinem Vater errichtete Fachwerkhaus, ganz im Stil eines alten Siedlungshauses mit quadratischem Grundriss. Dieses erste Gebäude wurde rein als Wohnhaus genutzt. Es folgte um 1971 ein erster, 1994 ein zweiter Erweiterungsbau. Dort haben wir unsere Büroräume untergebracht“, erläutert der Hausherr.

„Mit der Entscheidung, in einen neuen Dachaufbau zu investieren, hat sich Herr Schumacher aus energetischer Sicht auf alle Fälle für genau die Modernisierungsmaßnahme entschieden, die bei Fachwerkgebäuden die größten Einsparungen erbringt. Gerade bei historischem Fachwerk sind die Möglichkeiten einer Dämmung der Außenwände eben sehr begrenzt. Von außen kann nicht gedämmt werden, da natürlich die Außenanmutung erhalten bleiben soll, eine flächendeckende Innendämmung ist aus bauphysikalischer Sicht problematisch“, erläutert Matthias Becker, der das Projekt als ROCKWOOL Produktmanager begleitete.

Nahezu ungedämmter Gebäudebestand

Leistungsstarke Sanierungsvariante

Baujahrtypisch wohnte man in einer nahezu ungedämmten Gebäudehülle: Denn die Außenwände des Fachwerkhauses bestehen zwar aus einem doppelschaligen Mauerwerk, aber nur an einigen wenigen Stellen war vor Jahrzehnten eine dünne Innendämmung aus Mineralwolle angebracht worden. Das rund 300 Quadratmeter große Schrägdach des Wohnhauses blieb gänzlich ungedämmt. „Als dann eine neue Dacheindeckung

Das Holz des alten Dachstuhls war in tadellosem Zustand und konnte nach der Abdeckung der alten Ziegel problemlos als Basis für den neuen Dachaufbau dienen. Als erstes wurde eine 120 mm dicke Zwischensparrendämmung („Klemmrock 035“) eingebracht. Über die Sparren und die erste Dämmlage verlegte das Team des beauftragten Dachdeckers Oliver Weller anschließend die dreischichtige Luftdichtungsbahn „RockTect Meditop“ (sd-Wert = 0,5 m). Diese besonders schnelle Sanierungsvariante – die Luftdichtungsbahn muss nicht wie üblich in Schlaufen über die Sparren gelegt werden, bevor die Zwischensparrendämmung von außen eingebracht wird – eignet sich vor allem für Dachaufbauten, in denen die Dämmung zwischen den Sparren maximal 140 mm und die Dämmdicke über den Sparren mindestens 100 mm beträgt. Bedingungen, wie sie auf dem Dach in Reichshof gegeben waren, denn für das zusätzliche Plus an Wärmedämmung sorgen dort die Aufsparrendämmplatten „Masterrock GF kaschiert“ in einer Dicke von 140 mm. Auch sie sind für eine besonders schnelle und zeitsparende Verlegung ausgelegt, denn sie sind bereits werkseitig mit einer diffusionsoffenen Unter-

A10

Bautechnik 93 (2016), Heft 1


BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG

(Fotos: 1 – 4 DEUTSCHE ROCKWOOL, 5 Architekt Werner Schumacher)

„Schiebeziegel“: Die Ziegel sind in der Höhenüberdeckung zwischen 310 und 365 mm variabel, was dem Dachdeckerteam mehr Flexibilität bei der Einteilung der Dachflächen ermöglicht.

Bild 3

Schnitt Hauptdach

deckbahn kaschiert, die an zwei Seiten überlappt und mit Klebestreifen versehen ist.

Luftdichte Anschlüsse Auch die Gaubenwangen wurden mit den ,Masterrock’ Platten in 140 mm gedämmt. Der berechnete U-Wert des so durchgängig in Wärmeleitgruppe 035 gedämmten Daches liegt bei 0,14 W/m2K und damit weit unter der Bauteilanforderung nach EnEV 2014 von Umax = 0,24 W/m2K. Entsprechend werden auch die Anforderungen für eine KfW-Förderung klar eingehalten. Die größte Herausforderung bei diesem Objekt, bei älterem Gebäudebestand generell, bedeutet die Herstellung der luftdichten Ebene. An allen Anschlüssen etwa im Bereich des Ortgangs oder der Gauben muss sehr exakt und mit den richtigen Materialien gearbeitet werden, wenn eine Luftzirkulation zuverlässig vermieden werden soll.

Nachhaltiger Schutz der Bausubstanz In kurzer Zeit erhielt das Fachwerkhaus von Werner Schumacher einen ebenso wärmedämmenden wie langlebigen und „schmucken“ Dachaufbau. Neben der Energieeinsparung ist natürlich auch der hörbar verbesserte Schallschutz ein Nutzen des neuen Daches. Wichtiger ist aber noch: Alle in Reichshof eingesetzten Dämmstoffe sind diffusionsoffen, sie tragen also auch zum langfristigen Schutz und Erhalt der Bausubstanz und des Fachwerks bei. Und Eigentümer Werner Schumacher ist überzeugt, dass mehr Wärme bei niedrigerer Heizleistung in den Wohnräumen bleibt. „Der Wunsch nach mehr Wohnkomfort hat sich damit auf alle Fälle erfüllt“, lautet sein Fazit. Bautafel Wohn- und Bürogebäude Bauherr/Planung: Werner Schumacher, Architekt, staatlich anerkannter Sachverständiger für Schall- und Wärmeschutz, Energieeffizienzexperte der KfW, Reichshof Verarbeitung: Meisterbetrieb Bedachungen Oliver Weller, Reichshof Technische Beratung: Deutsche ROCKWOOL Mineralwoll GmbH & Co. OHG, Gladbeck

www.rockwool.de

So erfolgte etwa die Abdichtung an den Giebeln mit einer zweifach, an den Traufen sogar mit einer dreifach parallel angeordneten Kittschnur, sodass kein Windzug mehr durch die bestehende Konstruktion der alten Fachwerkwände und der Dachüberstände eindringen kann. Aufwändig gestalteten sich auch die Detailanschlüsse unter den Gaubenfenstern. Wie auf der Dachschräge wurde zwischen den beiden Dämmlagen die Luftdichtungsbahn verlegt. Ihre Anarbeitung zum Beispiel an die Fensterrahmen und Stichsparren erfolgte mit Luftdichtkomponenten von ROCKWOOL, wie der „RockTect Multikit“ Klebemasse oder dem „RockTect Twinline“ Klebeband. Ebenfalls Teil des „RockTect“ Luftdichtpakets von ROCKWOOL ist das so genannte „Nailkit“: Vor dem Verschrauben der 4-x-6-er Konterlattung über der Aufsparrendämmung wurde jede Konterlatte mit dem Nageldichtband „RockTect Nailkit“ beklebt. Schraubdurchdringungen konnten so gemäß Fachregeln gesichert angeschlossen und abgedichtet werden. Fixiert wurden die Latten dann mit 250 mm langen Doppelgewindeschrauben abwechselnd in einem Winkel von 60º bzw. 120º zur Konterlattenebene. Auf die nachfolgend angebrachte 5-x-3-er Dachlattung verlegten die Dachdecker abschließend das optische Highlight des neuen Daches: Die Reformziegel R 13 S in altfarben engobiert von NELSKAMP zeichnen sich durch eine besonders fein strukturierte Oberfläche aus und verleihen dem Dach neuen Glanz. Das „S“ steht dabei für

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

A11


BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG

Tragwerksverstärkung mit CFK-Lamellen: Denkmalgerecht und statisch belastbar

Im Jahre 1913 wurde die Nibelungenhalle zum Gedenken an den 100. Geburtstag Richard Wagners auf dem Drachenfels bei Königswinter erbaut. Der als Museums- und Ausstellungshalle genutzte Kuppelbau lockt jährlich mehrere Tausend Besucher an. Eigentümerin Marlies Blumenthal widmet sich seit Jahrzehnten dem Erhalt des Gebäudes, wobei bislang die finanziellen Mittel für eine denkmalgerechte Grundinstandsetzung fehlten. 2014 beschloss der Bund, dass er sich an der dringend notwendigen Sanierung der Nibelungenhalle beteiligt. Das historische Gebäude wies an zahlreichen Stellen Bauschäden auf. Das undichte Kuppeldach führte unter anderem zu Wasserschäden an Wandgemälden. Weiterhin waren die am Dach angebrachten Lichtflutungen für die Gemälde sowie zwölf Scheiben mit den Sternkreiszeichen in der Kuppel beschädigt. Im ersten Bauabschnitt galt es also, die Kuppelkonstruktion zu sanieren, um weiteren Schäden im Innenraum vorzubeugen. Die Sanierung der Kuppelkonstruktion und die bereits ursprünglich beim Bau der Halle geplante Verkleidung des Daches mit Kupfer oder Blei gingen mit einer Verdoppelung der Last einher und stellten somit eine große Herausforderung für die Statik dar.

Gebäudegrundriss und verwendeter Baustoff Das dreigliedrige Gebäude besteht aus einem sechseckigen Zentralbau aus Drachenfels-Trachyt, einer Apsis und einer wuchtigen Eingangshalle mit Tonnengewölbe. Der Zentralbau trägt eine hohe doppelschalige Kuppel aus Eisenbeton, die auf sechs massiven Betonsäulen ruht. Zwischen den Säulen spannen sich sechs tragende Stahlbetonunterzüge, auf denen wiederum die Kuppel aufliegt. Diese Unterzüge liegen auf abgestuften Konsolen auf, die aus den Säulen herausragen. Um die Raumwirkung stärker einer überkuppelten Rotunde anzunähern, hat

(Foto: 1 nibelungenhalle.de, 2 Karl-Heinz Müller)

Für die Sanierung der Nibelungenhalle bei Königswinter kamen aus statischen und aus denkmalpflegerischen Gründen spezielle CFK-Lamellen zum Einsatz. Dieses Verfahren verbindet die notwendige hohe Belastbarkeit mit geringem Gewicht und ist somit ideal für nachträgliche Tragwerksverstärkung.

Bild 2

Sanierung der Kuppel: In Schlitze eingeklebte CFK Lamellen werden in den PC-Mörtel eingelegt und sorgen für die statische Sicherheit.

der Architekt noch sechs nicht tragende Stahlbetonbalken in der Unterzugsebene eingefügt. Diese liegen auf einer dritten, in den Innenraum hervorspringenden Konsole auf und lassen ein regelmäßiges Dodekagon entstehen.

Tragwerksverstärkung aufgrund neuer Lastsituation Das Ziel der Dachsanierung war, die ursprünglich geplante Dachverkleidung mit Kupfer oder Blei aufzubringen. Als Schwachstelle für diese neue Lastsituation ermittelte der federführende Statiker die sechs tragenden Unterzüge, da die Belastungen der daraus resultierenden Schnittkräfte im Unterschied zur Originalstatik von 1913 doppelt so hoch waren. Um eine Unterzugsverstärkung zu realisieren, die möglichst zerstörungsfrei mit der Bausubstanz umgeht und keine Änderung der Unterzugsgeometrie zur Folge hat, wurde eine Verstärkung mit CFK-Lamellen geprüft. Nach eingehenden Messungen und Berechnungen war klar, dass nur in Schlitze eingeklebte CFK Lamellen zur Verstärkung der Balken zum Einsatz kommen konnten. Allerdings musste eine spezielle Hürde genommen werden: Die Stahlbewehrung der Unterzüge lag zum Teil direkt an der Oberfläche der Betonbalken. Ein Setzen der notwendigen Schlitze war an diesen Stellen aufgrund der fehlenden Betonüberdeckung nicht möglich. Dieses Problem wurde durch Aufbringen eines Spezialmörtels an der Unterseite der Balken gelöst.

Elegante Lösung mit Kohlefaserverbundwerkstoffen Die Bemessung mit dem Programm S&P FRP Lamella 5.3 der Firma S&P Clever GmbH Reinforcement in Frankfurt/Main ergab eine Verstärkung mit acht in Schlitze eingeklebten Sto S&P CFK Lamellen pro Balken, wobei die Schlitze komplett im nachträglich aufgebrachten, bauaufsichtlich zugelassenen Epoxid-Mörtel „StoPox Mörtel standfest“ von StoCretec liegen.

Bild 1

Ein Denkmal zu Ehren Richard Wagners: Die Nibelungenhalle in Königswinter.

A12

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

Die notwendige Querkraftverstärkung der einzelnen Balken konnte aus Gründen des Denkmalschutzes nicht mit den üblichen Stahlbügeln durchgeführt werden, da diese trotz einer Putzschicht sichtbar geblieben wären. Aus diesem Grund entschied sich die Bauherrschaft für den Einsatz von unidirektionalen Kohlefasergelegen mit einem E-Modul von 640 N/mm2. Die verwendeten Sto S&P C-Sheets 640 haben eine Stärke ohne


BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG Klebstoff von nur 0,19 mm und wurden im Abstand von 48 cm voneinander über den Balken verteilt angebracht. Nach Abschluss des ersten Bauabschnitts und der Abdichtung des Daches der Nibelungenhalle folgt nun die Beseitigung der Schäden im Innenraum der Kuppelhalle. www.stocretec.de

Sanierung der Kairoer Stadtautobahn: Schnelle Sanierung dank Nivelliertechnologie Kairo, das politische, wirtschaftliche und kulturelle Zentrum Ägyptens ist als Hauptstadt mit rund 20 Mio. Einwohnern im gesamten Einzugsgebiet die größte und wichtigste Stadt des nordafrikanischen Landes. Die Stadt und ihr Einzugsgebiet sind in den vergangenen Jahren gemessen an den Einwohnerzahlen stetig gewachsen, was bedeutet, dass immer mehr Menschen täglich die Straßen in und um Kairo nutzen. Das wiederum hat immer häufigere und längere Staus zur Folge, da die Hauptverkehrsstraßen insbesondere zu Stoßzeiten überlastet sind. So auch die rund 100 Kilometer lange Ringautobahn, die wichtigste Verkehrsader Kairos, die in den 1980er Jahren erbaut wurde. Alleine von 1990 bis 2000 stieg sich die Zahl von täglich 38.000 auf 100.000 Fahrzeuge – und auch in den letzten Jahren nahm die Zahl ungebremst zu. Aufgrund von Sanierungsstaus und starker Abnutzung wies die Straßendecke der Autobahn zahlreiche Risse und Schlaglöcher auf und war stark sanierungsbedürftig.

23 .-2 5. 02

Bild 1

MOBA-matic II handset

Im Frühjahr 2015 wurde deshalb im westlichen Bogen der achtspurigen Straße die Fahrbahndecke auf 30 km abgefräst und eine neue, fünf Zentimeter starke Deckschicht eingebaut.

Ultraschallsystem für höchstmögliche Ebenheit Dank des Nivelliersystems MOBA-matic mit dem Big Sonic-Ski, den das Bauunternehmen General Nile Company for Road Construction (GNCRC), eines der größten Straßenbauunternehmen Ägyptens, auf beiden Seiten des Terex CR462 Fertigers einsetzte, konnte der Asphalt schnell und präzise eingebaut werden.

EU -U LM . 20 16 N r. : 38 St an d N

Wenn Innovation und Beständigkeit Hand in Hand gehen Pfeifer Seil- und Hebetechnik GmbH D-87700 Memmingen · bautechnik@pfeifer.de www.pfeifer-bautechnik.de Vertrieb durch:

J&P-Bautechnik Vertriebs GmbH

PFEIFER macht den Unterschied.

D-12057 Berlin · memmingen@jp-bautechnik.de www.jp-bautechnik.de


BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG

Der Big Sonic-Ski ist eine Kombination von bis zu vier Ultraschallsensoren, befestigt an einer flexiblen, 13 m langen, Mechanik. Damit tastet der Big Sonic-Ski den Untergrund an verschiedenen, weit auseinanderliegenden Punkten ab. Jeder einzelne Sonic-Ski sendet je fünf Messkegel zur Höhenerfassung aus. Die Messwerte mit den größten Abweichungen werden ausgesondert, damit werden verfälschte Messungen wie etwa durch Steine, die auf der Referenz liegen, ausgeschlossen. Aus den verbleibenden Messungen leitet der Sensor einen Mittelwert ab. Beim Big Sonic-Ski, der drei oder vier Sensoren kombiniert, übermitteln alle Sensoren ihre Messwerte an die MOBA-matic. Damit wird ein Mittelwert berechnet und es können sogar lang gestreckte Unebenheiten erkannt und beim Asphaltieren durch automatische Anpassung der Bohle ausgeglichen werden.

Big Sonic-Ski sorgt für schnellen, exakten Asphalteinbau Eine vollständige Sperrung der Autobahn konnte mit dieser Lösung vermieden werden, da die Baustelle ohne großen Absteckungsaufwand rasch beendet werden konnte. Und da die Fertiger immer nur nachts arbeiteten, blieben die Auswirkungen auf den Verkehr so gering wie möglich, sodass keine zusätzlichen Staus entstanden. Der Einsatz des Ultraschallsystems, das ohne Referenz arbeitet, war sinnvoll, da die abgefräste Fläche sehr uneben war und zahlreiche Fräsnester aufwies. „Mit dem Big Sonic-Ski konnten die Unebenheiten problemlos ausge-

glichen und eine sehr ebene und gleichmäßige Asphaltdecke eingebaut werden“, erklärt Mohamed Saaied, Technischer Leiter bei GNCRC. Ohne Nivelliersystem wären diese ReferenzUnebenheiten kopiert worden – die neue Straße wäre dann schnell wieder beschädigt, da Unebenheiten nicht nur den Fahrkomfort mindern, sondern auch die Anfälligkeit für Schlaglöcher und Risse erhöhen. Die einzig mögliche Alternative zum Big Sonic-Ski wäre gewesen, ein Nivelliersystem in Kombination mit einer Schnur als Referenz zu nutzen, da der Randstein als Referenz aufgrund zahlreicher Löcher und Unebenheiten nicht geeignet war. Doch eine Absteckung mit Schnur wäre nicht nur teuer und viel zeitaufwändiger gewesen, sondern hätte auch eine Sperrung der Straße notwendig gemacht, was angesichts der Verkehrslage unmöglich war. Deshalb entschieden sich der Kunde für das MOBA Nivelliersystem MOBA-matic mit dem Big Sonic-Ski.

Genauigkeit überzeugte „Die Genauigkeit des Systems hat uns überzeugt und es ist von großem Vorteil auf der Baustelle, dass das System so einfach zu bedienen ist“, so Saaied. Und der Big Sonic-Ski bot einen weiteren spontanen Vorteil: Auf der Mechanik konnten problemlos die Sicherheitslampen befestigt werden, die für die Nachtarbeit vorgeschrieben sind. „Als eines der größten Straßenbauunternehmen in Ägypten sind wir auch einer der Vorreiter in der Nutzung neuer Technologien. Damit können wir die besten Ergebnisse im Straßenbau erzielen“, sagt Hafez Abdelmoamen, Präsident GNCRC.

(Fotos: Moba)

„In Ägypten steckt die Nutzung neuer Technologien sozusagen noch in den Kinderschuhen. Solche Projekte sind wichtig, um den Nutzen von Maschinensteuerungen zu zeigen – und der lässt sich nicht nur an der perfekten Straßenoberfläche erkennen, sondern auch daran, dass Material und Zeit gespart wurden und die Maschine damit schneller für andere Projekte genutzt werden konnte“, berichtet Hesham Farghaly, Geschäftsleiter von Egytitans Engineering, dem MOBA Partner in Ägypten, der die Maschinenausrüstung betreute. Das Unternehmen mit Sitz in Maadi, in der Nähe von Kairo ist auf den Vertrieb und die Installation von Maschinensteuerungen für den Straßenbau spezialisiert. Bild 2

A14

Die Genauigkeit des Systems hat das Baustellenteam überzeugt und seine einfache Bedienung ist von großem Vorteil

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

www.moba-automation.com


BODENBELÄGE UND BESCHICHTUNGEN

Antistatische Beschichtung für Industriebodenlösungen

Als Teil eines Baukastensystems, das sich an individuelle Anforderungen anpassen lässt, bietet MasterTop BC 372AS Flexibilität und Kostenoptimierung gleichermaßen. Zudem erfüllt es die hohen Emissionsschutzanforderungen des AgBB-Schemas (Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten) und ist im Sinne der Arbeitssicherheit auch in rutschfester Ausführung erhältlich. MasterTop BC 372AS ist in nahezu allen RALund NCS-Farben lieferbar und bietet damit kreativen Spielraum. Die antistatischen Eigenschaften (Erdungswiderstand) von MasterTop BC 372AS entsprechen der Norm EN 1081 und eignen sich damit optimal, um statische Elektrizität in Lagerräumen zu minimieren und sind ideal für Einbauten in Industrieanlagen, in denen die Gefahr einer Staub- oder Lösemittelexplosion besteht.

Leichterer Einbau, verbesserte Elastizität, emissionsarm Zur weiteren Optimierung der MasterTop Wandbeschichtungslösungen hat BASF MasterTop BC 328FLR und MasterTop TC 427W auf den Markt gebracht. Neben der stärkeren Deckkraft der weißen Versiegelung und der leicht eingefärbten Beschichtung sind weitere Vorteile bessere Verarbeitbarkeit – d. h. leich-

Regufoam® | Regupol®

(Foto: BASF)

Mit MasterTop BC 372AS ergänzt BASF das unter der Marke Master Builders Solutions® gebündelte Portfolio von Bodenprodukten um eine antistatische Beschichtung auf Epoxidharzbasis. Die Hauptvorteile des neuen Produkts sind verbesserte Entlüftungs- und Selbstnivellierungseigenschaften, die den Einbau erleichtern.

Fußbodenlösungen aus der Master Builders Solutions Produktfamilie von BASF lassen sich optimal auf individuelle technische und dekorative Anforderungen zuschneiden – hier bei Goodyear Dunlop Tires, Riesa, Deutschland

terer Einbau mit Spachtel und Walze – sowie verbesserte Elastizität und statische Rissüberbrückungseigenschaften, die für eine höhere Langlebigkeit und Stoßfestigkeit sorgen. Darüber hinaus sind MasterTop BC 328FLR und MasterTop TC 427W gemäß dem AgBB-Schema emissionsarm. Sowohl die Beschichtung als auch die Versiegelung werden in den fugenlosen MasterTop WS 300 PU und MasterTop WS 200 PU Wandsystemen eingesetzt, die sich besonders für Anwendungen im kommerziellen und institutionellen Bereich, in Industrieanlagen, öffentlichen Gebäuden sowie in Nassbereichen, wie Bädern, eignen.

on your wavelength

Schwingungen isolieren British District Stodůlky, Prag Der British District in Prag ist eine Wohneinheit aus modernen Apartments in unmittelbarer Nähe zur störenden Lärmquelle U-Bahnstation. Deshalb wurde das Gebäudefundament der Wohneinheit mit Regupol® schwingungsisoliert und somit die Wohnqualität der Anwohner gesichert.

BSW GmbH Telefon: +49 2751 803-127 Fax: +49 2751 803-159 schwingung@berleburger.de www.bsw-schwingungstechnik.de

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

A15


BODENBELÄGE UND BESCHICHTUNGEN

(Fotos: Ceresit Bautechnik)

„Die Einführung unserer neuen Produkte bekräftigt unseren Ansatz, unseren Kunden mithilfe kontinuierlicher Forschung und Entwicklung fortlaufend verbesserte Boden- und Wandbeschichtungslösungen anzubieten“, sagt Luc Van Eldere, Leiter des Business Segment Managements, Performance Flooring Europe.

Individuelle, fugenlose Bodengestaltung Unter der Marke MasterTop bietet BASF ein breites Portfolio innovativer, flüssig applizierter Bodenbeschichtungslösungen auf Kunstharzbasis für ein breites Anwendungsspektrum in öffentlichen Gebäuden, Einrichtungen des Gesundheitswesens, in der Hotelbranche und in Produktionshallen – um nur einige wenige zu nennen. Da jeder Boden andere Anforderungen stellt, wurden die MasterTop Produkte so entwickelt, dass sie individuell angepasst werden können, um spezifische Leistungskriterien, technische und ästhetische Anforderungen zu erfüllen und eine schnelle, kostengünstige Anwendung zu ermöglichen. Die nicht Lösemittel-basierten MasterTop Systeme zeichnen sich durch geringe Emissionen, hohe Festigkeit und geringe Wartungskosten in Verbindung mit hoher Langlebigkeit aus. Dank der breiten Farbpalette und der flüssigen Applikation ermöglichen diese Bodenbeschichtungssysteme in Bezug auf Formen und Farben eine individuelle fugenlose Bodengestaltung; MasterTop Wandbeschichtungen erlauben einen fugenlosen Übergang zwischen Boden und Wand, gewährleisten dadurch optimale hygienische Bedingungen und ermöglichen eine ganzheitliche innenarchitektonische Gestaltung. Die Master Builders Solutions Experten von BASF legen besonderes Augenmerk auf die Erforschung und Entwicklung neuer emissionsarmer und langlebiger Boden- und Wandlösungen für den Innenbereich. Das Master Builders Solutions Training Center von BASF in Oldenburg wurde im April 2015 offiziell eröffnet. Dort besteht die Möglichkeit, den Kunden die Anwendung und Vorteile der innovativen Produkte an einem zentralen Standort in Europa zu demonstrieren.

Ceresit bietet ab sofort ein Bodenverlege-Vollsortiment aus einer Hand an.

Mischungsverhältnissen Schnellestrichqualitäten von verschiedener Festigkeit.

Zuverlässige Risssanierung Für einen Untergrund, der nach fachlicher Prüfung und Beurteilung nicht neu erstellt werden muss, sondern einer Riss-Reparatur bedarf, hat Ceresit ab August neu das Silikat-Gießharz R729 im Angebot. Das Reaktionsharz auf Wasserglasbasis schließt schmale und breite Fugen im Estrich und bereitet einen Untergrund ideal auf die Verlegung des Oberbelags vor. Verarbeiterfreundlich ist R729 vor allem, weil sich die zwei Komponenten im praktischen Gebinde leicht mischen und dann in den Riss einbringen lassen. Um einen ausreichend glatten Boden herzustellen, der zu allen Estricharten sowie zu Keramik, Epoxidbeschichtungen, Parkett und weiteren Bodenbelägen kompatibel ist, hat Ceresit ein passendes Sortiment an zementären Spachtelmassen im Angebot. Neu ist der Dickschichtausgleich CN 60, mit dem Schichtdicken bis zu 30 Millimeter in einem Arbeitsgang realisiert werden können – ideal für den Einsatz unter Fliesen und Natursteinen.

www.master-builders-solutions.basf.de

Alle Beläge dauerhaft verkleben

Perfekte Lösungen für perfekte Böden Die Ceresit Bautechnik hat ihr Sortiment für den Fußboden erweitert und stellt Fliesenlegern mit neuen Spachtelmassen, Schnellestrichen, Reparaturharzen und Grundierungen jetzt ein zuverlässiges und umfassendes Sortiment für den Fußbodenaufbau zur Verfügung. Zusätzlich zu den bekannten Verlegesystemen für Fliesen und Natursteine gibt es bei Ceresit mit dem Angebot an Klebstoffen für Parkett und flexible Beläge nun ein Bodenverlege-Vollsortiment aus einer Hand.

Estrich ist die Basis Voraussetzung für das sichere Verlegen von Fliesen und Platten sowie von anderen Belagsstoffen ist ein einwandfreier Untergrund. Mit den beiden Schnellestrichen CN 86 und CN 87 lässt sich nach ein beziehungsweise drei Tagen ein belegreifer Estrich erstellen. Aus dem Bindemittel CN 85 entstehen auf der Baustelle bedarfsgerecht mit Sand in individuell gewählten

A16

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

Ob PVC, Kautschuk oder Linoleum: Für die sichere Verklebung aller elastischen und textilen Beläge eignet sich der universelle „Einer für Alles“-Bodenbelagsklebstoff CH 15. Speziell für Parkettböden hat Ceresit zudem CH 75 Elast Strong in das Sortiment mit aufgenommen. Dieser mit der FlexTec-Technologie aus der Henkel-Forschung ausgestattete Klebstoff balanciert nachhaltig die Spannungen aus, die im Zuge der Bewegungen des Naturwerkstoffes Holz negativ auf den Untergrund wirken könnten und gibt so mehr Sicherheit. Mit der Erweiterung des Angebots im Fußbodenbereich macht Ceresit den nächsten Schritt in Richtung Vollsortiment für den Fliesenleger. „Verarbeiter fragen zunehmend nach Lösungen aus einer Hand“, so Produktmanager Holger Klomp. „Mit unserer Hilfe kann der Fliesenleger sein Leistungsangebot mit einem starken Partner ausbauen – etwa wenn neben den Fliesen und Platten auch Parkett oder ein anderer Fußboden verlegt werden soll. Das eröffnet neue Verdienstmöglichkeiten. Unsere aus dem Fußbodenbereich bekannte Schwestermarke Thomsit hat uns mit dem nötigen Knowhow ausgestattet, dafür optimale Produkte auszuwählen.“ www.ceresit-bautechnik.de


BODENBELÄGE UND BESCHICHTUNGEN

Neuer Kautschukboden noraplan valua verbindet Wohnlichkeit und Funktionalität Wärme, Wohnlichkeit, Natürlichkeit: Diese Kriterien spielen bei der Gestaltung von Innenräumen eine bedeutende Rolle – und das über alle Bereiche hinweg und über den privaten Wohnraum hinaus. Sowohl in Gesundheits- und Bildungseinrichtungen als auch in Bürogebäuden wird der Wohlfühlfaktor immer wichtiger. Dabei geht der Trend verstärkt zu authentischen Materialien. Echte und ursprüngliche Werkstoffe stehen bei der Ausstattung von Gebäuden hoch im Kurs. Der neue Kautschuk-Belag noraplan valua von nora systems erfüllt diesen Anspruch und schafft mit seinen warmen Farben und der natürlich strukturierten Oberfläche in jedem Raum eine wohnliche Atmosphäre. „An Kautschuk gefällt mir die Ehrlichkeit des Materials“, meint auch Innenarchitektin Petra Gunst von dem auf das Gesundheitswesen spezialisierten Architekturbüro sander.hofrichter architekten aus Ludwigshafen.

Bild 2

Der neue Kautschukboden verbindet Funktionalität und Wohnlichkeit.

Bild 3

noraplan valua: Warme Farben und natürlich strukturierte Oberfläche.

Natürlicher, unregelmäßiger Look Wie alle neuen Produkte des Herstellers ist das Design von noraplan valua das Ergebnis internationaler Architektenworkshops. Die Planer wünschten einen Bodenbelag mit einem natürlichen, unregelmäßigen Look, der Wärme und Behaglichkeit ausstrahlt. Die strukturierte Oberfläche bringt Leben in den Boden, verleiht ihm Tiefe und Wertigkeit. Noraplan valua verbindet die Authentizität des Materials Kautschuk mit einer an die Natur angelehnten Ungleichmäßigkeit. Geschäftsführer Andreas Mueller ist überzeugt: „Mit noraplan valua haben wir ein Produkt für alle Einsatzbereiche, in denen ein wohnliches Ambiente gefordert ist, zugleich aber hohe funktionale Anforderungen bestehen.“

Beste Ergonomie und Akustik Denn der neue Bodenbelag punktet nicht nur mit seiner attraktiven Optik, sondern auch mit den Materialeigenschaften des dauerelastischen Kautschuks. Er ist verträglich, extrem widerstandsfähig und pflegeleicht. Zugleich überzeugt noraplan valua auch im Hinblick auf Ergonomie und Akustik. Durch ihre dauerhafte Elastizität bieten Bodenbeläge des Unternehmens einen

hohen Geh- und Stehkomfort: Rücken und Gelenke werden entlastet, so dass der Körper nicht so schnell ermüdet wie auf härteren Böden. Darüber hinaus reduzieren die KautschukBeläge die Entstehung von Gehschall, was zu einer deutlichen Verringerung der Geräuschkulisse im Gebäude führt.

Bild 1

Authentisch, hochwertig, komfortabel: noraplan valua holt die Natur ins Haus.

Als Qualitätsprodukt „Made in Germany“ erfüllt noraplan valua alle Ansprüche an einen langlebigen und nachhaltigen Bodenbelag. „Für uns Architekten sowie für die Bauherren ist die Sicherheit, die wir durch den Einbau von nora Kautschukböden erhalten, ein ganz wesentliches Kriterium“, unterstreicht Schmale. Bei den Erzeugnissen aus Weinheim sei sowohl auf die Qualität als auch auf den Kundenservice Verlass.

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

A17


AKTUELL draußen führt, verbindet diese Erweiterung mit dem bestehenden Gebäude.

Eigenschaften

(© Bilder 1, 3 und 4: nora systems; Bild 2: WIBU Gruppe/nora systems GmbH)

Die Mauern, deren Höhe zwischen 2,30 und 5,90 m beträgt, sind aus Stahlbeton und mit Kalksandstein gefüllt. Die Mauern tragen ein konisches Dach mit einem Durchmesser von 29 m, das nach dem Prinzip der reziproken Struktur mit 7 Reihen konstruiert ist, damit keine Mittel-stütze benötigt wird.

32 Farben sorgen für hohe Gestaltungsfreiheit. (© LIST)

Bild 4

Die reziproke Struktur besteht aus ungefähr 1000 Holzbalken mit einem Querschnitt von 8 × 23 cm und einer Länge von bis zu 6 m.

32 attraktive Farben und verschiedene Formate

Bild 1

Frans Masereel Centrum

Bild 2

Modellierung des Daches

(Foto/Abb. 1 LIST, 2 Bollinger + Grohmann)

Mit seinen 32 attraktiven Farben – acht mit leichter und 24 mit stärkerer Maserung – ermöglicht noraplan valua ein Höchstmaß an Gestaltungsfreiheit. Bei der Farbgestaltung hat sich nora systems einerseits an der Farbgebung der Natur orientiert und möchte andererseits mit ausgewählten Akzentfarben die gestiegene Nachfrage nach Farbe als gestaltungsgebendes Element am Boden unterstützen. Das Besondere an noraplan valua: Der Kautschukboden ist neben den klassischen Bahnen auch im Plankenformat mit angefaster Kante erhältlich. Wie die anderen noraplan Beläge gibt es noraplan valua in einer Stärke von zwei und drei Millimetern. Authentisch, hochwertig, komfortabel – noraplan valua holt die Natur ins Haus und macht jeden Raum lebens- und liebenswert. www.nora.com/de

Frans Masereel Centrum, Kasterlee, Belgien Das 1972 gegründete Frans Masereel Centrum bietet Wohn- und Arbeitsplätze für 70 Grafiker, Künstler oder Kritiker aus der ganzen Welt, die sich in Intaglio, 3D-Druck oder auch Lithografie weiterbilden möchten. 2013 wurde damit begonnen, das Zentrum um ein neues Grafikatelier, eine Dunkelkammer und neue Ausstellungsräume zu erweitern. Um den einwirkenden Schneelasten standzuhalten, hat der neue ebenerdige Pavillon eine konische Form, bei der sechs Dreiecke ausgeschnitten wurden. Ein Gang, der nach

A18

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

Am Bau beteiligte Firmen: Auftraggeber: Frans Masereel Centrum Architekt: LIST & Hideyuki Nakayama Archi-tects Ingenieurbüro: Bollinger + Grohmann Ingenieure Software: Dlubal Software

21. Internationales Holzbau-Forum IHF 2015 in Garmisch Dlubal-Stand: GA010 www.forum-holzbau.com

www.dlubal.de


AKTUELL

British District Stodu° lky, Prag, Tschechische Republik Während sich Prag momentan zu einer der wichtigsten Metropolen in Europa entwickelt, ist der Stadtteil „Stodu° lky“ bereits seit Jahren bei nationalen und internationalen Firmen als Standort beliebt. Entsprechend siedelten sich hier neben Tschechischen Staatsein-richtungen wie dem Geheimdienst auch deutsche und internationale Firmen wie Siemens, Wincor Nixdorf und Hyundai an. Die Besonderheit an diesem Stadtteil ist die attraktive Lage ca. 9 km außerhalb des Stadtzentrums. Umgeben von dörflichen Strukturen und viel Grünflächen bietet es den Bewohnern eine besondere Lebensqualität. Es verbinden sich geschäftliches Treiben, attraktive Einrichtungen wie Restaurants, Bars und Einkaufsmöglichkeiten mit einer schnellen Anbindung an Flughafen und Stadtzentrum über Autobahn und U-Bahn. Als logische Konsequenz entsteht in Stodu° lky mehr und mehr zusätzlicher Wohnraum. Der British District ist genau eine solche Wohneinheit aus modernen Apartments, die Gebäudeteile D + E liegen dabei in unmittelbarer Nähe zur U-Bahnstation des Stadtteils. Die hohe Wohnqualität in diesen Gebäudeteilen wird durch die schwingungstechnische Optimierung des Gebäudefundaments erzielt.

des Fundamentsystems von 10 – 12 Hz als wirksame Maßgabe bestimmt. Auf Grundlage der statischen Berechnung des Gebäudes wurde in enger Zusammenarbeit mit dem involvierten Architektenbüro und in stetiger Abstimmung mit dem akustischen Berater das Konzept und die Materialauswahl zur Schwingungsisolation festgelegt und ausgearbeitet. Dazu wurden drei Hauptlastbereiche festgelegt, die das Lastspektrum zwischen 0,005 – 1,5, MPa abdecken. Die Materialtypen wurden je nach Lage, auftretender Pressung und gewünschter Lagerungsfrequenz ausgewählt und in ihrer jeweiligen Stärke optimiert. Der daraus resultierende Auslegungsplan für die verschiedenen Materialien diente im Verlauf als Grundlage für die Installation auf der Baustelle.

Zusätzlicher Wohnkomfort In Ergänzung zur horizontalen Schwingungsisolierung wurden die Aufzugschächte innerhalb des Gebäudes zusätzlich vertikal

Messungen von Beginn an Teil der Planung Die auftretenden Schwingungen der benachbarten U-Bahnstation und der U-Bahnlinie werden durch durchfahrende aber besonders durch anhaltende und beschleunigende Züge verursacht. Entsprechende Messungen wurden vor Baubeginn durchgeführt und waren von Beginn an Teil des Planungskonzeptes. Aufgabe der schwingungstechnischen Optimierung ist die Reduzierung um 10 – 25 dB je nach auftretenden Schwingungen im kritischen Frequenzbereich. Zusätzlich wurde durch einen führenden akustischen Berater eine Lagerungsfrequenz

Bild 2

Die Gebäudefundamente der Wohneinheit British District werden mit Regupol schwingungstechnisch isoliert.

Sie wünschen Sonderdrucke von einzelnen Artikeln aus einer Zeitschrift unseres Verlages? Bitte wenden Sie sich an: Janette Seifert Verlag Ernst & Sohn Rotherstraße 21, 10245 Berlin Tel +49(0)30 47031-292 Fax +49(0)30 47031-230 E-Mail Janette.Seifert@wiley.com Bild 1

Die U-Bahnstation des Prager Stadtteils Stodu° lky. Die Züge erzeugen unterirdisch Schwingungen, die in den darüber liegenden Gebäuden als Lärm oder Vibration wahrnehmbar sein können.

www.ernst-und-sohn.de/sonderdrucke 1009106_dp

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

A19


AKTUELL

Projektart Streifenförmige Fundamententkopplung und zusätzliche vertikale Entkopplung der Fahrstuhlschächte. Materialauswahl: Regupol vibration 300 Regupol vibration 450 Regupol vibration 550 Regupol vibration 1000

Lagerungsfläche: 960 m2 Beteiligte: Ing. Jan Steˇnicˇka, CSc., Bulding s.r.o., PRUMSTAV, BSW

(Fotos: BSW)

www.berleburger.com

Bild 3

Der Spezialkleber wird auf die Regupol-Platten aufgetragen. Die vertikale Entkopplung der Aufzugsschächte sorgt für zusätzlichen Wohnkomfort der Bewohner.

entkoppelt und bieten damit dem Objekt und seinen Bewohnern einen zusätzlichen Wohnkomfort. Genutzt wurde das speziell für vertikale Entkopplung entwickelte Regupol vibration 450. Kurz vor Beginn der entsprechenden Bauphase wurde zwischen BSW und dem ausführenden Bauunternehmen PRUMSTAV eine umfängliche Besprechung durchgeführt. Zum Beginn der Installationsarbeiten wurden zwei Projektingenieure seitens BSW zur Baustelle entstand um vor Ort die Installationsarbeiten zu begleiten und Hilfestellung zu gewährleisten. Nach Abschluss der Installation wurde die schwingungstechnische Regupol Installation zeitnah im Verlauf der Bautätigkeit mit den aufliegenden Stockwerken überbaut und ist damit zum technisch wirkungsvollen Bestandteil des Gebäudefundaments geworden. Die auftretenden Schwingungen außerhalb des Gebäudes werden innerhalb des Gebäudefundamentes entkoppelt und die überliegenden Gebäudeteile wirksam vor störenden Erschütterungen geschützt.

Projekt Pro in Frankreich Seit mehr als zwei Jahrzehnten macht sich PROJEKT PRO als Software für Architekten und Ingenieure im deutschsprachigen Raum einen angesehenen Namen. Was zu Beginn nur für den Bereich Ausschreibung, Vergabe und Abrechnung begann, entwickelte sich zu einer vollständigen Lösung für die gesamten administrativen, organisatorischen und wirtschaftlichen Aufgaben der Planungsbüros. Zeitgleich mit der Veröffentlichung der neuen deutschsprachigen Version im Herbst 2015 geht PROJEKT PRO einen großen Schritt westwärts und bietet ihre Software auch am französischen Markt an. Das Erfolgsmodell ‚Wir wissen, wovon Sie reden!‘ wird in Frankreich mit der Gründung einer Tochtergesellschaft fortgesetzt. Simon Kuntze-Fechner, erster Mitarbeiter in Lyon, ist Landschaftsarchitekt: Er agiert aus dem Alltag der Planer heraus – wie seine beratenden Kollegen der deutschen PROJEKT PRO. ‚Wir blicken alle sehr positiv gespannt nach Frankreich‘, so Geschäftsführer Harald Mair. ‚Unsere Präsenz auf der Baufachmesse BATIMAT Anfang November in Paris war ein passender Start am neuen Markt.‘ – Die Internationalisierung prägt die neue Version der Software, viele Verbesserungen und Abrundungen ergänzen diese in gewohnter PROJEKT PRO Manier. www.projektpro.com/www.projektpro.fr

Den großen

Stellenmarkt Karriere im Bauingenieurwesen Stellenangebote & Weiterbildung

auf Fachpersonal

hohem

sowie Weiterbildungsangebote finden Sie am Ende jeder Ausgabe

Niveau

weitere Angebote: www.ernst-und-sohn.de/stellenmarkt

A20

Bautechnik 93 (2016), Heft 1


AKTUELL

Nagelplatten schaffen sichere Verbindungen

Der Hersteller fertigt Hallen als kundenindividuell geplante Nagelplattenbinderkonstruktionen in jeder Länge und Breite sowie in praktisch jeder Form. Als hochgradig vorgerichtete Konstruktionsbausätze werden die verbaubereiten Elemente mit sämtlichen Anschlussmitteln wie Betonankern, Schrauben und Nägeln direkt auf die Baustelle geliefert, wo sie von geschulten

(Fotos: Ing.-Holzbau SCHNOOR)

Beim Neubau von Gewerbehallen kommt es auf die Zweckdienlichkeit der Planung, die Wirtschaftlichkeit der Konstruktion und die Schnelligkeit der Umsetzung an. Daher fertigt Ing.-Holzbau Schnoor das Dachtragwerk und auf Wunsch auch die Wände – mithin das gesamte Holzskelett – in Nagelplattenbinderbauweise vor. Im Werk Burg lagern dafür durchschnittlich 3.500 m3 technisch getrocknetes Nadelholz und in der Produktion steht modernste Maschinentechnik bereit, um selbst ausgefallene Kundenwünsche innerhalb kürzester Zeit passgenau zu realisieren.

Bild 2

Schnoor hält 3500 m3 Konstruktionsvollholz laufend am Lager. Dadurch kann der Spezialist für individuelle Nagelplattenbinderkonstruktionen rund 95 % aller Aufträge innerhalb kürzester Zeit bedienen.

Aussteifende Verbände

Bild 1

Das komplette Holzskelett dieser Halle wurde von Ing.-Holzbau Schnoor in Nagelplattenbinderbauweise geplant und vorgefertigt. Das geräumige Gebäude gehört der traditionsreichen Holzhandlung Freese und steht in Wattenbek/Schleswig-Holstein.

Dachdeckern oder Zimmerleuten fachgerecht montiert werden. Der leistungsfähige Hersteller mit Niederlassungen in Burg und Husum gilt bundesweit als ein wichtiger Impulsgeber der mittelständisch geprägten Holzbaubranche.

Dachkonstruktionen aus Nagelplattenbindern bieten ein Maximum an Stabilität und zeichnen sich darüber hinaus durch ein Minimum an Eigengewicht aus. Die Planung der objektspezifischen Binder erfolgt stets einschließlich statischer Bemessung. Enge Abstände zwischen den einzelnen Hallenbindern erübrigen eine Sekundärkonstruktion für die Dacheindeckung und Unterdeckung. Um die statisch wichtige optimale Gebäudeaussteifung zu erzielen, setzt Ing.-Holzbau Schnoor vorgefertigte Aussteifungsverbände aus Nagelplattenbindern ein. Auftretende Lasten werden bei solchen Konstruktionen auf die Umfassungswände abgeleitet. Bei Hallenbreiten bis 30 m sind dadurch keine Stützen erforderlich, der Grundriss kann somit frei gestaltet werden. Die vergleichsweise leichten Dachkonstruktionen ermöglichen außerdem die Gründung des Holzrahmenskeletts auf wirtschaftlichen Streifenfundamenten.

info-burg@schnoor.de, www.schnoor.de

Dach und Wand aus einer Hand Bei dem jeweils zu errichtenden Gebäude kann es sich um eine Fabrik-, Lager- oder Produktionshalle, ein Büro- und Verwaltungsgebäude oder eine Sport- bzw. Mehrzweckhalle handeln: Ing.-Holzbau Schnoor setzt bei allen Gewerbe- und Zweckbauten von der Fertigung bis hin zur Montage auf höchste Präzision und maximale Effizienz. Ebenso vorbildlich ist die Qualitätssicherung, die nichts dem Zufall überlässt. So zählt Ing.-Holzbau Schnoor bundesweit zu den ersten Unternehmen überhaupt, das über die Fertigung hinaus auch die Montage der bis zu 35 m langen Nagelplattenbinder auf der Grundlage der anspruchsvollen RAL-Gütesicherungskriterien durchführen lässt. Als Mitgliedsunternehmen in der Gütegemeinschaft Nagelplattenprodukte sowie im Interessenverband Nagelplatten empfiehlt der Hersteller qualitätsbewussten Bauhandwerkern GIN-Montageschulungen mit dem Ziel der RALZertifizierung.

Professionelle Werkzeuge für die Bodenbeschichtung und Flüssig-KunststoffVerarbeitung

ww

w.

el nag

sch

uhe

.de

Bitte fordern Sie unseren aktuellen Werkzeugkatalog an!

PPW-POLYPLAN-WERKZEUGE GMBH Riekbornweg 20 • D-22457 Hamburg Tel. 040 / 55 97 26-0 • Fax 040 / 55 97 26 65 www.polyplan.com • E-Mail: ppw@polyplan.com

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

A21


Anbieterverzeichnis Produkte & Dienstleistungen Abstandhalter

Max Frank GmbH & Co. KG Technologien für die Bauindustrie Mitterweg 1 D-94339 Leiblfing Tel. +49 (0) 94 27/1 89-0 Fax +49 (0) 94 27/15 88 info@maxfrank.de www.maxfrank.de

Befestigungstechnik 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

Baudynamik I Schwingungsisolierung

I Ankerschienen

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

Brandschutz I 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

EDV/Software

BETON: Verankerungstechnik FASSADE: Befestigungssysteme MONTAGETECHNIK: Produkte und Systeme Speba Bauelemente GmbH In den Lissen 6 D-76547 Sinzheim 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

Tel.: (07221) 9841-0 Fax: (07221) 9841-99 E-mail: info@speba.de Internet: www.speba.de Schwingungsisolierung aus Recycling-Gummigranulat

Bauelemente I Spannausrüstungen, Spannverankerungen und Zubehör

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

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

I 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

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 Online Schulung für ViCADo Weydingerstraße 14–16 10178 Berlin www.cad-schulung-berlin.de

I Grundbau

Bewehrung I Bewehrungsanschlüsse

Max Frank GmbH & Co. KG Technologien für die Bauindustrie Mitterweg 1 D-94339 Leiblfing Tel. +49 (0) 94 27/1 89-0 Fax +49 (0) 94 27/15 88 info@maxfrank.de www.maxfrank.de

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

I Software für den Verbundbau

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

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

A22

Bautechnik 93 (2016), Heft 1


Estrichdämmung

Fachliteratur

I Pfahlgründungen

Spezialtiefbau I Bohrgeräte

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.

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

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

CentrumPfähle GmbH Friedrich-Ebert-Damm 111 22047 Hamburg Tel. (0 40) 69 67 20 Fax (0 40) 69 67 22 22 info@centrum.de www.centrum.de Beratung, Planung und Ausführung von Tiefgründungen

Geotechnik/ Spezialtiefbau

Ingenieurholzbau

I Baugrundverbesserung/ Bodenstabilisierung

Laumer GmbH & Co. CSV Bodenstabilisierung KG D-84323 Massing Tel. (0 87 24) 88-9 00 Fax (0 87 24) 88-8 60 info@laumer.de www.laumer.de

I Injektionstechnik

DESOI GmbH Gewerbestraße 16 36148 Kalbach/Rhön Telefon: +49 6655 9636-0 Telefax: +49 6655 9636-6666 E-Mail: info@desoi.de Internet: www.desoi.de • Blähpacker • Rammverpresslanzen • Mechanische Packer • Bohrlochverschlüsse

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

Poppensieker & Derix GmbH & Co. KG Industriestr. 24 · 49492 Westerkappeln Tel. +49 (54 56) 93 03-0 Fax +49 (54 56) 93 03-30 info@poppensieker-derix.de www.poppensieker-derix.de

Schalungstechnik

Hütte Bohrtechnik GmbH Ziegeleistraße 36 D-57462 Olpe, Germany www.casagrandegroup.com Tel. +49 (0) 2761 9644 0 Fax +49 (0) 2761 63852 info.huette@casagrandegroup.com

Statiksoftware für Tragwerksplanung & FEM

Dlubal Software GmbH Am Zellweg 2 93464 Tiefenbach Tel. (09673) 9203-0 Fax (09673) 9203-51 E-Mail: info@dlubal.com Internet: www.dlubal.de

Trittschalldämmung

Max Frank GmbH & Co. KG Technologien für die Bauindustrie Mitterweg 1 D-94339 Leiblfing Tel. +49 (0) 94 27/1 89-0 Fax +49 (0) 94 27/15 88 info@maxfrank.de www.maxfrank.de

Max Frank GmbH & Co. KG Technologien für die Bauindustrie Mitterweg 1 D-94339 Leiblfing Tel. +49 (0) 94 27/1 89-0 Fax +49 (0) 94 27/15 88 info@maxfrank.de www.maxfrank.de

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

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

A23


Hrsg.: Ernst & Sohn 90 Jahre Bautechnik-

Meilensteine des Bauwesens

geschichte Bautechnik Sonderheft 2013. 124 S. Bestell-Nr. 50910213

Aus Anlass des 90. Jahrgangs der Bautechnik erschien ein besonderes Sonderheft der „Bautechnik“. 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.

€ 25,–* Sonderpreis für Abonnenten der Bautechnik € 14,90* Auch als

journal erhältlich.

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

Der aktuelle Wissensstand der WU-Bauweise wird in diesem Sonderheft umfassend dargestellt. Die Fachbeiträge behandeln dabei 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 2014

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

Bauingenieure sorgen für wirtschaftliche und umweltverträgliche Lösungen bei der Analyse und beim Bau von Windenergieanlagen. 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.

journal erhältlich.

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

* Der €-Preis gilt ausschließlich für Deutschland. Inkl. MwSt. Inkl. Versandkosten. Irrtum und Änderungen vorbehalten. 1077116_dp


AUFSATZ

Konstantin Klein*, Michael Hermann, Sebastian Herkel

Gebäude als netzdienliche Wärmespeicher Anforderungen an die Gebäude der Zukunft Gebäude können einen Beitrag zur Energiewende leisten, indem sie bevorzugt Wind- und Sonnenstrom zum Heizen und Kühlen nutzen und die Energie in thermischer Form im Gebäude zwischenspeichern. Dieser Fachaufsatz analysiert die heutigen und zukünftigen Anforderungen an „netzdienliche“ Gebäude und stellt ein Konzept vor, mit dem sich die Gebäudemasse selbst als Wärme- und Kältespeicher nutzen lässt. Das Konzept basiert auf TABSOLAR genannten, durchströmbaren Bauteilen aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC) mit eingeformten FracTherm®-Hohlraumstrukturen, welche sich thermisch aktivieren lassen. Aufgrund des innovativen Fertigungsverfahrens lassen sich sehr dünne Bauteile mit einer entsprechend geringen thermischen Trägheit realisieren. Im vorgestellten Anwendungsbeispiel werden TABSOLAR-Elemente als deckeninstalliertes schnelles Wärmeübergabesystem in Verbindung mit einem thermisch mittels Wärmedämmung von der Zone getrennten, thermoaktiven Bauteil-System (TABS) genutzt, dessen große thermische Masse als Wärmespeicher dient. Erste Simulationen zeigen, dass das gewählte Konzept einen Übergang zu netzdienlichem Betrieb der Wärmeversorgungsanlagen auf Basis von Wärmepumpen bei einer gleichzeitigen wesentlichen Verbesserung des Raumkomforts ermöglicht.

Buildings as grid-supportive heat storages – Requirements to buildings of the future Buildings can contribute to the Energy Transition in Germany by using predominantly electricity generated by Wind and PV plants for heating and cooling and by storing energy in thermal form decentrally in the building. This paper analyzes presentday and future requirements to “grid-supportive” buildings and presents a concept for using the building mass as a heat and cold storage. The concept is based on so-called TABSOLAR construction elements made of Ultra High Performance Concrete (UHPC) which can be thermally activated via molded FracTherm® capillary fluid canals. Due to the innovative manufacturing process, very thin and thermally light components can be realized. In the example of use presented as part of this paper, TABSOLAR elements are used as a fast, ceiling-mounted heat delivery system in combination with a thermally insulated thermally activated building System TABS, whose large thermal inertia serves as a heat storage. First simulations show that the chosen concept allows for a transition to “grid-supportive” heat generation using heat pumps and simultaneously improves thermal comfort significantly.

Keywords Netzdienlichkeit; Demand-Side-Management; TABS; TABSOLAR; FracTherm®; UHPC; Ultrahochleistungs-Beton; Regelstrategie; Gebäude; Energie

Keywords grid support; demand-side-management; TABS; TABSOLAR; FracTherm®; UHPC; ultra-high performance concrete; control strategy; buildings; energy

1

Energiespeichern und aufwändigen Energiewandlungsprozessen (z. B. Power-to-Gas) reduzieren [1].

Hintergrund

Der starke Ausbau erneuerbarer Energien wie Wind und Photovoltaik zieht bereits heute starke Schwankungen in der Nachfrage nach konventionell erzeugtem Strom nach sich, was eine technische und energiewirtschaftliche Herausforderung darstellt. Aktuelle Szenario-Rechnungen und Energiesystem-Simulationen (z. B. [1]) zeigen, dass diese Schwankungen bei dem avisierten Ausbau der erneuerbaren Energien stark zunehmen werden. Flexible Stromverbraucher, die ihren Strombezug an die aktuelle Verfügbarkeit von Elektrizität im Energiesystem anpassen („Demand-Response“), können zur Glättung der Nachfrageschwankungen beitragen und so den Bedarf an

*) Corresponding author: konstantin.klein@ise.fraunhofer.de Submitted for review: 02 April 2015 Revised: 27 August 2015 Accepted for publication: 02 September 2015

Ein bestimmter Ansatz für Demand-Response liegt darin, den Strombezug von strombasierten Wärme- und Kälteerzeugern wie Wärmepumpen und Kältemaschinen in Zeiträume zu verschieben, in denen Strom in ausreichender Menge zur Verfügung steht, und die Energie in thermischer Form zwischenzuspeichern. Erste Untersuchungen zeigen jedoch, dass die vorhandenen technischen Warmund Kaltwasserspeicher in Bestandsgebäuden oftmals nicht ausreichend dimensioniert sind, um die Wärmeund Kälteerzeugung „netzdienlich“ zu gestalten [2]. Darüber hinaus kann auch die Gebäudestruktur selbst als Wärme- oder Kältespeicher genutzt werden, indem das Profil der zeitlichen Lieferung von thermischer Energie angepasst wird. Hierbei muss sichergestellt werden, dass thermische Komfortkriterien eingehalten werden, was eine regelungstechnische Herausforderung darstellt. Die

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 93 (2016), Heft 1

1

AUFSATZ ARTICLE

DOI: 10.1002 / bate.201500033


K. Klein, M. Hermann, S. Herkel: Gebäude als netzdienliche Wärmespeicher

2023

2033

Netzoptimaler Verbraucher (RES)

Mittleres Teillastverhältnis

2013

40

20

0

2013 2023

0.6

0.4

0.2

0.0

-20

0 0

8

16

24 0

8

16

24 0

8

16

24

Tageszeit [h] Bild 1

Im Abschn. 2 des vorliegenden Beitrags wird analysiert, welche Anforderungen – heute und in Zukunft – an einen „netzdienlichen“ Gebäudebetrieb gestellt werden. In Abschn. 3 wird die TABSOLAR-Technologie auf Basis von Ultrahochleistungsbeton (UHPC) vorgestellt, welche die technische Realisierung thermisch leichter, bauteilintegrierter Wärmeübergabesysteme und Solarabsorber ermöglicht. In Abschn. 4 wird in Form einer ersten Simulationsstudie gezeigt, dass TABSOLAR-Elemente in Verbindung mit einer wärmegedämmten, thermisch aktivierten Zwischengeschossdecke (TABS) das Potenzial für einen netzdienlichen Gebäudebetrieb signifikant steigern und gleichzeitig den thermischen Komfort verbessern können.

Anforderungen an netzdienliche Verbraucher

Um zu analysieren, welche Zeitpunkte für einen Strombezug besonders günstig sind, wird in diesem Beitrag die Residuallast in Deutschland als netzbasierte Referenzgröße herangezogen. Die Residuallast ist definiert als Differenz zwischen der Netto-Stromlast und der Netto-Einspeiseleistung aus Wind- und PV-Kraftwerken und entspricht somit der Leistung, welche von konventionellen, regelbaren Kraftwerken gedeckt werden muss. In Zeiträumen 2

6

12

18

24

Tageszeit [h]

Links: normierte Tagesverläufe der Residuallast 2013 sowie Prognosen für die Jahre 2023 und 2033 (durchgezogene Linie: Median, gestrichelte Linien: 10%-/90%-Quantil); rechts: jährlich aggregiertes Tagesprofil eines „netzoptimalen“ Stromverbrauchers in Bezug auf die Residuallast der Jahre 2013, 2023 und 2033 Left: normed daily profiles of the residual load 2013 as well as projections for the years 2023 and 2033 (solid line: median, dashed lines: 10% / 90% quantiles); Right: annually aggregated daily profile of "grid-optimal" consumers with respect to the residual load of 2013, 2023 and 2033

zur Verfügung stehenden Wärmeübergabesysteme haben einen entscheidenden Einfluss auf die Aktivierbarkeit der Gebäudemasse als Speicher. Dies bedeutet einerseits, dass das Potenzial für eine „netzdienliche“ Wärme- und Kälteerzeugung maßgeblich in der Planungsphase des Gebäudes festgelegt wird, und andererseits, dass sich eine Schnittmenge zwischen den strukturellen bzw. bauphysikalischen Eigenschaften und der Versorgungstechnik des Gebäudes ergibt.

2

2033

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

mit einer besonders niedrigen oder gar negativen Residuallast ist Strom im Überfluss vorhanden, deshalb sind diese Perioden aus Sicht des Energiesystems besonders günstig für eine Stromabnahme. Umgekehrt sollte der Stromverbrauch in Zeiträumen mit einer besonders hohen Residuallast möglichst vermieden werden, um den Bedarf an Spitzenlastkraftwerken zu begrenzen. Auch andere Referenzgrößen (z.  B. der EEX-Börsenstrompreis, der kumulierte Energieverbrauch KEV, eine primärenergetische Größe, sowie der Anteil von Wind und Photovoltaik im Strommix) sind prinzipiell denkbar und führen zu jeweils unterschiedlichen Netzanforderungen für netzdienliche Verbraucher (siehe [3]). Im heutigen Zustand (hier: 2013) ist die Residuallast typischerweise nachts am niedrigsten und weist darüber hinaus zwei Peaks in den Morgen- und Abendstunden sowie eine leichte Absenkung in der Mittagszeit auf (Bild 1, links). In der Konsequenz bedeutet dies, dass ein in Bezug auf die Residuallast „netzdienlicher“ bzw. „netzoptimaler“ Stromverbraucher – ausreichende Speicherkapazität vorausgesetzt – den größten Teil seines Bedarfs nachts deckt und den restlichen Strom in den Mittagsstunden bezieht (Bild 1, rechts). Mit den Annahmen aus [4] wurde die Residuallast für die zukünftigen Jahre 2023 und 2033 prognostiziert. Es wird deutlich, dass die Residuallast voraussichtlich nicht nur in ihrer absoluten Höhe abnimmt, sondern dass sich ihre Struktur auch dahingehend verändert, dass die Mittagsstunden die niedrigste Residuallast aufweisen werden und den günstigsten Zeitpunkt für einen Strombezug darstellen werden. Demzufolge sollten „netzdienliche“ Wärmepumpen zukünftig vor allem mittags laufen, obwohl in diesem Zeitraum der Heizwärmebedarf typischerweise

Fraunhofer ISE

Residuallast [GW]

60


AUFSATZ ARTICLE

K. Klein, M. Hermann, S. Herkel: Buildings as grid-supportive heat storages

am geringsten ist. Dies verdeutlicht, dass Speicher notwendig sind, um einen netzdienlichen Betrieb ohne Einschränkung des thermischen Komforts zu ermöglichen.

Durchströmbare Bauteile aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC) für die thermische Aktivierung der Gebäudestruktur

Die thermische Aktivierung mittels TABS ist bereits in der Baubranche etabliert. So sind Konzepte wie Betonkernaktivierung oder die oberflächennahe Integration von Kapillarrohrmatten in Wänden oder Decken seit vielen Jahren Stand der Technik. Hier wird dagegen ein neuer, integraler Ansatz vorgestellt, mit dem multifunktionale Niedertemperatur-Bauteile in Form von Wänden, Decken oder Böden für Neu- und Altbauten entwickelt werden, die mechanische (z.  B. tragende Wand), thermisch aktive (von Fluid durchströmt), thermisch passive (Wärmedämmung) sowie gestalterische Funktionalität (Struktur, Farbe, Beschichtung) aufweisen können [5–7]. Basis für das neuartige Konzept ist ein Ultrahochleistungsbeton (Ultra High Performance Concrete, UHPC), der per se bereits zu sehr filigranen, materialsparenden und gleichzeitig hochfesten Bauteilen führen kann. Als Anwendung ist somit beispielsweise eine vollständig vorgefertigte tragende Wand vorstellbar, die auf der Außenseite einen spektralselektiv beschichteten, vor Ort zu verglasenden durchströmten Absorber aufweist, in ihrem Kern wärmegedämmt ist und auf der Innenseite eine weitere Kanalstruktur enthält und damit als Wandflächenheizung fungieren kann (Bild 2).

Bild 2

Aufbau eines multifunktionalen TABSOLAR-Elements Design of a multifunctional TABSOLAR element

beliebigen Fläche nach Eingabe eines Ein- und Austrittspunkts sowie einiger Geometrieparameter fraktalartige, mehrfach verzweigte Kanalnetzwerke ähnlich natürlichen Strukturen (z. B. Blutbahnen, Leitbündelstrukturen von Blättern) erstellt werden. Das Ziel besteht dabei darin, eine möglichst gleichmäßige Durchströmung bei gleichzeitig geringem Druckverlust und damit geringem Energiebedarf für die Pumpe zu erreichen (Bild 3). Im Rahmen des Projekts wurden die FracTherm®-Kanalstrukturen mithilfe eines Membran-Vakuumtiefziehverfahrens erfolgreich in Form erster Musterelemente (340 mm × 460 mm) hergestellt. Dabei wird UHPC zunächst wenige Millimeter dick auf eine Membran aufgetragen, die sich auf einem Formwerkzeug befindet, das die gewünschte eingefräste Kanalstruktur aufweist (Bild 4a). Anschließend wird der Bereich zwischen Membran und Formwerkzeug evakuiert, sodass sich Membran und UHPC an die Form anpassen und eine Halbschale bilden (Bild 4b). Das komplette Werkzeug wird im noch frischen Zustand des UHPC gewendet und auf eine

Fraunhofer ISE

Der dargestellte hochintegrierte Ansatz setzt eine hohe Zuverlässigkeit der Bauteile voraus. Die Besonderheit des Ansatzes besteht darin, dass die Durchströmbarkeit anders als üblich nicht durch eingelegte Rohrleitungen, sondern direkt durch eine Formgebung des UHPC zur Herstellung von Hohlkammerstrukturen realisiert wird. Es wurden für die Fluidkanäle sogenannte FracTherm®Strukturen gewählt, die mithilfe eines auf bionischen Prinzipien beruhenden Algorithmus erstellt werden [8]. Mit FracTherm® können auf einer vorgegebenen, nahezu

Fraunhofer ISE

3

Bild 3

Beispielhafte FracTherm®-Strukturen, die für eine vorgegebene Fläche mit gegebenem Ein- und Austrittspunkt mit unterschiedlichen Geometrieparametern erstellt wurden Examples of FracTherm® structures for a given surface with fixed inlet and outlet location and different geometric parameters

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

3


a)

b)

c)

d)

Durchführung des ersten Membran-Vakuumtiefziehversuchs mit UHPC: a) Auftragen des UHPC, b) FracTherm®-Struktur nach Tiefziehen, c) Abziehen der ebenen Platte, d) Zusammenfügen von Ober- und Unterteil (UHPC noch frisch) Execution of membrane-vacuum deep drawing experiment with UHPC: a) application of UHPC, b) FracTherm® structure after deep drawing, c) smoothing the flat plate, d) joining of upper and lower halves (UHPC still wet)

a) Bild 5

b)

a) TABSOLAR-Element aus UHPC nach Ausschalen, b) Schnitt durch das TABSOLAR-Element a) TABSOLAR element made from UHPC after stripping the forms, b) cross-section of a TABSOLAR element

bereits gegossene, ebenfalls noch frische UHPC-Platte (Bild 4c) aufgebracht und leicht eingedrückt (Bild 4d).

So können beispielweise die Viskosität und die Fließgrenze eingestellt werden.

Nach dem Aushärten kann das Bauteil schließlich ausgeschalt werden (Bild 5). Eine Herausforderung ist dabei, den UHPC derart zu entwickeln, dass er neben einer hohen Festigkeit auch geeignete rheologische Eigenschaften aufweist. Hierzu entwickelte G.tecz mit seiner Quantz®-Technologie eine optimale Mischung, mit der die angestrebten Eigenschaften erreicht werden können.

Ein Vorteil der Fertigung durch Gießen ist, dass die Oberfläche unterschiedlich gestaltet werden kann. So sind beispielsweise auch integrierte Reliefstrukturen vorstellbar. Für die dargestellten Funktionsmuster wurden spektralselektive Schichten für Solarabsorber, die auf üblichen Absorbermaterialien wie Kupfer oder Aluminium bereits Stand der Technik sind, mittels Sputtertechnologie direkt

4

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

Fraunhofer ISE

Bild 4

Fraunhofer ISE

K. Klein, M. Hermann, S. Herkel: Gebäude als netzdienliche Wärmespeicher


Fraunhofer ISE

AUFSATZ ARTICLE

K. Klein, M. Hermann, S. Herkel: Buildings as grid-supportive heat storages

Bild 6

Hydraulische Verschaltung bei Nutzung einer Kombination aus TABS und TABSOLAR als Wärmeübergabesystem Hydraulic layout for using a combination of TABS and TABSOLAR as a heat delivery system

auf UHPC aufgebracht. Diese Schichten können in gewissen Grenzen ohne allzu große Leistungseinbußen auch in unterschiedlichen Farben hergestellt werden. Erste TABSOLAR-Muster wurden mittels Thermografieaufnahmen untersucht und an einem Heizkörperteststand vermessen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich Leistungen im Bereich üblicher Heizkörper realisieren lassen, sofern die Prozesssicherheit bei der Fertigung gewährleistet ist.

4

Die Gebäudemasse als Speicher

4.1

Kombination von TABS und TABSOLAR zur Wärmespeicherung und -übergabe

Das in diesem Beitrag untersuchte Konzept ist ein hybrides Wärmeübergabesystem, bestehend aus einem konventionellen, zentral positionierten TABS in einer 30 cm Zwischengeschossdecke aus Beton, einer beidseitigen, jeweils 15 cm dicken Dämmung (λ = 0,04 W/mK) sowie einem unter der Decke installierten, 2 cm dicken TABSOLAR-Element mit einem Kanalabstand von 4 cm (Bild 6). Ziel des Konzepts ist es, das TABS in erster Linie als Wärmespeicher zu nutzen, während das TABSOLAR-Element als Wärmeübergabesystem fungiert. Dies wird über die gezeigte Verschaltung unter Nutzung von drei regelbaren Ventilen und einer Zirkulationspumpe („Pump_TABSOLAR“) erreicht. Im Ladebetrieb wird der Volumenstrom durch das TABSOLAR-Element durch das Ventil „val_TABSOLAR“ so geregelt, dass die Raumtemperatur auf 21 °C gehalten wird, das Ventil „val_bypass“ ist geöffnet und die Zirkulationspumpe „Pump_TABSOLAR“ ist ausgeschaltet. Im Entladebetrieb ist val_TABSOLAR geöffnet und die Raumtemperatur wird durch Pump_TABSOLAR reguliert, das Bypassventil ist in diesem Fall geschlossen. Als Regler wird ein PI-Element genutzt, dessen Koeffizienten iterativ bestimmt wurden. Wenn die operative Raumtemperatur über 22 °C und die verfügbare Vorlauftemperatur unterhalb der Raumtemperatur liegt, wird ein „freier Kühlmodus“ aktiviert und das TABSOLARElement wird mit dem Nennvolumenstrom durchströmt.

4.2

Simulationsmodell

Das vorausgehend beschriebene Konzept für ein Versorgungs- und Übergabesystem wurde in der Sprache Modelica unter Nutzung der Simulationsumgebung Dymola 2014 modelliert. Die geometrischen und bauphysikalischen Parameter und sonstigen angenommenen Randbedingungen sind in Tab. 1 zusammengefasst. Die Untersuchung beschränkt sich auf den Heizfall. Hierfür wurden die ersten 90 Tage des Jahres mit dem IWEC-Wetterdatensatz für den Standort Mannheim simuliert [9]. Das Zonenmodell ist ein einfaches 5R1C-Modell gemäß der Modellierungsvorschriften der Norm ISO 13780, das in [10] validiert und für diese Untersuchung neu parametriert und mit dem TABS-Modell aus der Modelica BuildingsLibrary [11] gekoppelt wurde. Zur Bestimmung der Wärmegewinne durch Beleuchtung wurde eine Raytracing-Simulation in Daysim/Radiance durchgeführt und angenommen, dass die Beleuchtungsstärke auf der Arbeitsebene durch einen stufenlosen Regler bei 300 lux gehalten wird.

Wärmeübergabesystem und Regelung der Wärmeübergabe In den Simulationen werden drei unterschiedliche Varianten miteinander verglichen. Das Referenzsystem (Ref) nutzt ein kontinuierlich durchströmtes, konventionelles TABS als Wärmeübergabesystem. Die Vorlauftemperatur wird viermal täglich so angepasst, dass die Abweichungen der Raumtemperatur von 21  °C minimiert werden. Somit handelt es sich um eine komfortoptimale Regelstrategie. In der ersten Vergleichsvariante (TABS Netz) wird das identische TABS „netzoptimal“ in Bezug auf die Residuallast im Jahr 2014 beladen. Die identischen täglichen Wärmemengen wie im Referenzfall werden während der Tagesstunden mit der niedrigsten Residuallast erzeugt und in das TABS eingespeist. Hierbei wird angenommen, dass für die gewählte Zone 1,01 kWth bzw. 135 % der NormBautechnik 93 (2016), Heft 1

5


K. Klein, M. Hermann, S. Herkel: Gebäude als netzdienliche Wärmespeicher Geometrische und technische Eigenschaften der Zone und angenommene Nutzungsparameter Geometrical and technical properties of considered zone and usage parameters Zum Flur (adiabat)

Tiefe [m]

5,2

Anwesenheit

7.00–18.00

Breite [m]

3,9

1,3/0,7

Höhe [m]

3

Luftwechselrate [h–1] (Anwesenheit/Abwesenheit)

Fensterfläche [m2]

4,68

Wärmegewinne [Wh/m2d]

100,6

U-Wert Wand [W/m2K]

0,28

Aktivierung Verschattung [W/m2]

200

G-Wert Fenster [1]

0,58

Verschattungsfaktor

1/2,5

24

Ref TABS Netz

TABSOLAR Komfortgrenzen

23

22

21

20

Mo, 17.1.

Di, 18.1.

Mi, 19.1.

Tage

Komfortverletzung während Anwesenheit [Kh]

Annahmen zur Nutzung

Operative Raumtemperatur [°C]

Geometrie und Wärmeübergang

(adiabat)

5,2 m 3,9m

Außenluft

SolarStrahlung

Ref (Gesamt: 266.1 Kh) TABS Netz (Gesamt: 258 Kh) TABSOLAR (Gesamt: 128.2 Kh)

20

15

10

5

0 0

5

10

Täglicher Wärmeverbrauch [kWh] Bild 7

Dynamischer Verlauf der Raumtemperaturen und tageweise Analyse der Komfortverletzungen für die drei Varianten Dynamic curves of room temperatures and daily analysis of comfort violations for three simulated variants

heizlast bei -12 °C an Erzeugungsleistung zur Verfügung stehen. In der Variante TABSOLAR kommt das in Abschn. 4.1 beschriebene Konzept zum Einsatz.

4.3

Simulationsergebnisse

Um zu beurteilen, wie exakt die gewünschte Raumtemperatur mit den untersuchten Systemvarianten im Verlauf der Heizsaison eingehalten werden kann, wird ausgehend von den Nutzungsempfehlungen für ein Gruppenbüro nach DIN-V 18599-10 (Raum-Solltemperatur von 21 °C und Minimaltemperatur von 20 °C) [12] ein vereinfachter zulässiger Bereich der operativen Raumtemperatur von 20 bis 22 °C definiert. In der 90-tägigen Simulationszeit werden in der Referenzvariante Über- bzw. Unterschreitungen der definierten Temperaturgrenzen während der Anwesenheitszeit in Höhe von 266 Kh verzeichnet. Durch die in der Variante TABS Netz umgesetzte „netzdienliche“ Wärmeerzeugung und Beladung des TABS sinken die Über- bzw. Unterschreitungen der definierten Rautemperaturgrenzen wäh6

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

rend der Anwesenheitszeit leicht auf 258 Kh. In der Variante TABSOLAR wird dieser Wert auf 128 Kh halbiert und an 36 der 65 betrachteten Werktage wird die operative Raumtemperatur während der Nutzungszeit vollständig zwischen 20 und 22 °C gehalten. Die Einhaltung der Solltemperatur verbessert sich durch den Einsatz von TABSOLAR gleichermaßen an kalten und milden Tagen und durch die freie Kühlung auch an Tagen mit sehr geringem Heizwärmebedarf. Demgegenüber stehen, neben dem höheren technischen Aufwand für das Wärmeübergabesystem, eine im Mittel 0,5 K höhere Vorlauftemperatur beim Wärmepumpenbetrieb sowie ein höherer Pumpenstromverbrauch.

5

Fazit und Ausblick

Das heute bestehende Anforderungsspektrum für den Gebäudebetrieb kann in Zukunft um weitere Dimensionen, wie z. B. Optimierung der Netzinteraktion, erweitert werden. Die Fähigkeit eines Gebäudes, diese zusätzlichen Anforderungen zu erfüllen, hängt jedoch in hohem Maße von der technischen Ausstattung und bauphysikalischen

Fraunhofer ISE

Tab. 1


Struktur eines Gebäudes ab und wird somit bereits in der Planungsphase maßgeblich festgelegt. Diese Herausforderung erfordert eine interdisziplinäre Zusammenarbeit in den Bereichen Bauphysik, Anlagentechnik, Regelungstechnik und Energiesystemforschung.

Direktbeheizung, Rückkühlung, Wärmequelle für Wärmepumpe), welche ein signifikantes Potenzial zur Steigerung der Systemeffizienz versprechen.

Dank In dem vorliegenden Beitrag wurde gezeigt, dass hybride Wärmeübergabesysteme, die einerseits eine große thermische Speicherkapazität und andererseits eine hohe Flexibilität aufweisen, gute Voraussetzungen bieten, um die Netzdienlichkeit zu steigern und gleichzeitig den thermischen Komfort zu verbessern. Mit den vorgestellten TABSOLAR-Elementen auf Basis von Ultrahochleistungsbeton (UHPC) lassen sich konstruktiv und hydraulisch attraktive, hochgradig flexible Wärmeübergabesysteme realisieren. Über die gezeigte Anwendung hinaus kann die Technologie u.  a. für fassadenintegrierte Solarabsorber genutzt werden. Bei dieser Anwendung ergeben sich vielfältige hydraulische Verschaltungsmöglichkeiten (z. B.

Die vorgestellten Arbeiten zu TABSOLAR wurden vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert (Förderkennzeichen: 03ET1117A/C/D), mit Unterstützung und Beteiligung der Firmen G.tecz Engineering UG (haftungsbeschränkt), Betonfertigteile Spürgin GmbH & Co. KG, Visiotex GmbH, Zehnder GmbH sowie dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Die Arbeiten zu dem netzdienlichen Betrieb von Gebäuden wurden vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) unter dem Förderkennzeichen 03ET1111A gefördert.

Literatur [1] PALZER, A.; HENNING, H.-M.: A Future German Energy System with a Dominating Contribution from Renewable Energies: A Holistic Model Based on Hourly Simulation. Energy Technology 2 (2014), pp. 13–18. [2] KLEIN, K.; K ALZ, D.; HERKEL, S.: Messdaten- und simulationsgestützte Untersuchung von Lastverschiebungsstrategien für einen netzdienlichen Betrieb von Nichtwohngebäuden. Tagung des deutschen Klima- und Kältevereins, Düsseldorf, 19.–21. November 2014. [3] KLEIN, K.; K ALZ, D.; HERKEL, S.: Netzdienlicher Betrieb von Nichtwohngebäuden: Analyse und Vergleich netzbasierter Referenzgrößen und Definition einer Bewertungskennzahl. Bauphysik 36 (2014), S. 49–58. [4] Deutsche Übertragungsnetzbetreiber: Netzentwicklungsplan 2013/II. http://www.netzentwicklungsplan.de/. [5] HERMANN, M.; DI LAURO, P.; KENNEMANN, F.; KOCH, L.; TEICHMANN, T.; SABLOTNY, T.: TABSOLAR – Materialentwicklung und Fertigung durchströmter Bauteile aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC). 24. OTTI-Symposium „Thermische Solarenergie“, 7.–9. Mai 2014. [6] TABSOLAR – Solarabsorber und andere thermisch aktive Bauteile aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC). https:// www.tabsolar.de/. [7] Thermoaktive Bauteile aus UHPC-Beton. http://www. enob. info/de/neue-technologien/projekt/details/thermo aktive-bauteile-aus-uhpc-beton/. [8] HERMANN, M.: Bionische Ansätze zur Entwicklung energieeffizienter Fluidsysteme für den Wärmetransport. Universität Karlsruhe (TH), 2005. [9] US Department of Energy, ASHRAE, Inc.: International Weather for Energy Calculations. http://apps1.eere.energy.

gov/buildings/energyplus/cfm/weather_data3.cfm/region =6_europe_wmo_region_6/country=DEU/cname= Germany. [10] WYSTRCIL, D.; K ALZ, D.: Prädiktive Regelung thermoaktiver Bauteilsysteme unter Berücksichtigung der hydraulischen Typologie. IBPSA BauSim, Aachen, 22.–24. September 2014. [11] WETTER, M.: Modelica Buildings Library, online documentation. http://simulationresearch.lbl.goc/modelica/. [12] Deutsches Institut für Normung: DIN-V 18599:2011-12: Energetische Bewertung von Gebäuden. Beuth-Verlag, 2011.

Autoren Konstantin Klein, M.Sc. Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme Heidenhofstr. 2 79110 Freiburg konstantin.klein@ise.fraunhofer.de

Dr.-Ing. Michael Hermann Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme Heidenhofstr. 2 79110 Freiburg michael.hermann@ise.fraunhofer.de Dipl.-Ing. Sebastian Herkel Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme Heidenhofstr. 2 79110 Freiburg sebastian.herkel@ise.fraunhofer.de

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

7

AUFSATZ ARTICLE

K. Klein, M. Hermann, S. Herkel: Buildings as grid-supportive heat storages


DOI: 10.1002 / bate.201500094

AUFSATZ AUFSATZ

Milad Mehdianpour, Carl-Friedrich Waßmuth

Minimalinvasive Materialuntersuchungen an seilabgespannten Rohrmasten zur Bauwerkserhaltung Abgespannte Stahlrohrmaste zur Rundfunkübertragung wurden in den 1950er- und 60er-Jahren häufig mit Paralleldrahtbündeln errichtet. Diese Seile werden seit geraumer Zeit wegen Korrosionsschäden sukzessive gegen vollverschlossene Spiralseile ausgetauscht. Infolge der damit einhergehenden Veränderung der Steifigkeiten ist mit dem Austausch oft eine Neuberechnung erforderlich. Unter Berücksichtigung der aktuellen Normen können nicht immer alle Nachweise erfüllt werden, selbst wenn das Bauwerk weitgehend noch intakt erscheint. Rohrschaftsanierungen sind extrem aufwändig und können den wirtschaftlichen Totalschaden darstellen, d. h., dem Bauwerk droht Abriss und Neubau. Für die Sanierung des 231 m hohen abgespannten Stahlrohrmastes am Standort Berlin Scholzplatz wurden minimalinvasive Materialuntersuchungen vorgenommen, basierend auf In-situ- und Labortests. In den statistischen Auswertungen konnte belegt werden, dass gegenüber den Angaben der Bauwerksdokumentation höhere Festigkeiten vorlagen. Durch präzise Lastannahmen und für das Bauwerk optimierte Seilvorspannungen konnten aufwändige Verstärkungsmaßnahmen des Rohrschaftes vermieden werden.

Minimally invasive material tests on guyed tubular masts Guyed tubular radio masts were erected in the fifties and sixties using parallel wire bundles. Due to corrosion problems, the guying must often be replaced by fully locked coil ropes. The measure changes the system stiffness and results often into the need of a repetitive calculation of the structure. Even without any material deterioration, it is not always possible to fulfill the (high) requirements of the actual standards. Strengthening works on the mast shaft are usually extremely costly and can cause a total loss of the structure economically. For the refurbishment of a 231 m high guyed tubular radio mast in Berlin Scholzplatz minimally invasive material testing was performed basing on a combination of in situ and lab testing. The statistical evaluation of the data showed that the existing material properties are better than specified in the original design documents of the structure. Costly renovation works on the mast shaft could be avoided and the mast was preserved.

Keywords Bauwerkserhaltung; Mast, abgespannter; Rohrmast; Antennenträger aus Stahl; Seile; Materialuntersuchung; Härtemessung; Zugversuch; Brinellhärte/Zugfestigkeit; Zugfestigkeit/Streckgrenze

Keywords structural maintenance; guyed mast; tubular mast; steel antenna mast; guy ropes; material test; measurement of hardness; tensile test; conversion BRINELL hardness into tensile strength; conversion tensile strength into yield strength

1

den, was wiederum einen Einfluss auf den Durchhang bzw. die Vorspannung hat. Es war im vorliegenden Fall der Nachweis der Standsicherheit für den geänderten Systemzustand neu zu erbringen. Dazu war der neue Stand der Normung, insbesondere hinsichtlich der Windlastannahmen, zu berücksichtigen.

Veranlassung

Am in drei Richtungen abgespanten, 231 m hohen Sendemast Berlin Scholzplatz mussten 2010 die Seile der beiden oberen von insgesamt vier Abspannebenen ausgetauscht werden. Die betroffenen sechs Seile des Stahlrohrmastes bestanden noch aus Paralleldrahtbündeln von 1963, sie waren wegen Korrosionsschäden durch vollverschlossene Spiralseile zu ersetzen. Durch den Wechsel von Paralleldrahtbündeln zu vollverschlossenen Seilen wurde in die Systemsteifigkeit eingegriffen: Paralleldrahtbündel haben eine höhere Steifigkeit. Wenn mit vollverschlossenen Seilen eine vergleichbare Steifigkeit erreicht werden soll, muss der Seilquerschnitt und somit das Seilgewicht verändert wer-

*) Corresponding author: mail@cf-wassmuth.de, carl.wassmuth@gemeingut.org Submitted for review: 04 October 2015 Revised: 25 November 2015 Accepted for publication: 25 November 2015

8

Die Vorstatik ergab, dass unter Annahme der Materialangaben aus den Bestandsunterlagen am Mast an mehreren Stellen die geforderten Sicherheitsnachweise nicht mehr erbracht werden konnten. Als ungünstig erwiesen sich zum Beispiel die aus einer vorausgegangenen Verstärkung stammenden außen liegenden Beulsteifen im oberen Bereich, die die Windlast deutlich erhöht hatten. Davon abgesehen aber war das Szenario gewissermaßen für Rohrmaste typisch: Der Austausch der Paralleldrahtbündel erfordert eine Neuberechnung nach neuer Norm, der Bestandsschutz entfällt, der Mastschaft zeigt sich den neuen Anforderungen nicht gewachsen. Die Lebensdauer eines austauschbaren Bauteils droht, die Lebensdauer des ganzen Bauwerks zu begrenzen, es muss eventuell abgerissen und neugebaut werden (siehe z. B. [1]).

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 93 (2016), Heft 1


(Foto: C.-F. WASSMUTH)

Seilkopf Paralleldrahtbündel Cable end of parallel wire bundle

Bild 3

Mastverkleidung zur Reduktion der Windlast Mast cladding for wind load reduction

(Foto: C.-F. WASSMUTH)

Bild 2

231 m-Mast Berlin Scholzplatz vor der Sanierung 231 m high mast Berlin Scholzplatz before refurbishment

Ein Abriss kommt infrage, weil Verstärkungen von Rohrmasten enorm aufwändig sind. Im Inneren eines Rohrmastes ist der lichte Raum für Stahlbaumaßnahmen klein, was die maximale Bauteillänge der Verstärkungselemente begrenzt. Kurze Bauteile bedeuten wiederum viele Stöße mit vielen Schrauben, für die ein großer Anteil der Löcher obendrein vor Ort gebohrt werden muss. Die Kabelführungen, der innen laufende Aufzug sowie die innen laufende Steigleiter schränken den verfügbaren Platz zusätzlich ein. Zudem ist eine mögliche Versagensform Zylinderbeulen, sodass unter Umständen eine Verkleinerung von Beulfeldern wünschenswert wäre, die sich baupraktisch aber kaum kleinteilig genug umsetzen lässt. Die Alternative zur Beulfeldverkleinerung ist die Vergrößerung der Querschnittsfläche des Mastschaftes. Allerdings entlastet diese Maßnahme nicht die Beanspruchung aus der Vorspannung des Mastes, sondern nur die Beanspruchung aus Wind. Werden als Verstärkung außen kantige Profile angebaut, stören sie die windschnittige Umströmung des Kreisquerschnitts und erhöhen die Windlast im verstärkten Bereich beträchtlich, unter Umständen bis zu 50 %. Soll der günstige c-Beiwert von Kreisquerschnitten erhalten werden, ist die Verstärkungsmaßnahme zusätzlich zu verkleiden, was weiteren Aufwand verursacht. Ob innen oder außen verstärkt wird, es muss im Verhältnis zur festgestellten Überlastung in jedem Fall überproportional viel Stahl unter schwierigen Montagebedingun-

(Foto: C.-F. WASSMUTH)

Bild 1

gen verbaut werden. In der Konsequenz sind heute bereits viele der als „H-L-Rohrmaste“ bekannten Bauwerke der 1950er- und 60er-Jahre aus der Landschaft verschwunden bzw. wurden durch Gittermaste ersetzt. Auch wegen der hohen Bedeutung für den Sendebetrieb war es im vorliegenden Fall das Anliegen der Bauherren, den Mast zu erhalten. Gleichzeitig wurde die Entscheidung gefällt, schon im Vorfeld der Ausschreibung in PlaBautechnik 93 (2016), Heft 1

9

AUFSATZ ARTICLE

M. Mehdianpour, C.-F. Waßmuth: Minimally invasive material tests on guyed tubular masts


M. Mehdianpour, C.-F. Waßmuth: Minimalinvasive Materialuntersuchungen an seilabgespannten Rohrmasten zur Bauwerkserhaltung

nung zu investieren, um die Kosten der späteren Baumaßnahme zu begrenzen, eine – wie sich später zeigte – überaus sinnvolle Investition.

Umbaugeschichte

Seit der Errichtung 1963 hatte der Mast bereits vier konstruktive Umbaumaßnahmen erfahren. Um die Umbaugeschichte nachzuvollziehen, wurden insgesamt zwölf statische Berechnungen und 48 Zeichnungen gesichtet. Die Mast-Dokumentation erwies sich als für die relevanten Bauteile vollständig, eine wichtige Voraussetzung für weitergehende Maßnahmen. Vorausgegangene Umbauten betrafen den Kragarm oberhalb der obersten Abspannung, den Austausch der Seile der unteren Abspannebene sowie den Anbau einer vierten Abspannebene in 60 m Höhe.

3

Konstruktive Bestandsanalyse

Das Bauwerk wurde innen vom Fahrstuhl aus begutachtet und zusätzlich über die Leiter abgestiegen. Zudem wurden die Podeste, die Fundamente, die Seilanschlüsse sowie die Seile begutachtet, soweit sie ohne Befahrung zugänglich waren. Die Begehungen wurden per Foto dokumentiert, einzelne Schäden zu bereits vorliegenden Schadenslisten hinzugefügt. Dimensionsangaben aus der Dokumentation wurden in Stichproben geprüft. Der Endzustand aus den verschiedenen Umbauphasen wurde nachvollzogen und auf Übereinstimmung mit der dokumentierten Planung geprüft. Abschließend wurde der IstZustand des Mastes entsprechend der zusammengefassten Planungen von 1963 bis 2009, bezogen auf seine Hauptmaße, zeichnerisch dargestellt.

4

Statik

Unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Sichtung der Dokumente sowie der konstruktiven Bestandsanalyse wurde der Mast mit neuen Seilen neu berechnet. Nach einer ersten Überschlagsrechnung zeigte sich der Mastschaft nahezu vollständig überlastet. Es wurde daraufhin eine Variantenberechnung durchgeführt, in der die außen liegenden Beulsteifen als verkleidet, d. h. mit geringerer Windbelastung, angesetzt wurden. In einem weiteren Schritt wurden die Vorspannungen der Abspannungen zusammen mit den Querschnitten der neuen Seile in einer Serie mehrerer nichtlinearer Berechnungen optimiert. Der Bereich mit Spannungsüberschreitungen konnte in der optimalen Variante auf 50 m Länge beschränkt werden. Schon während des Planungsprozesses wurde der Prüfingenieur einbezogen. So wurde abgestimmt, ob lastseitig genauere Ansätze getroffen werden können. Zur Berücksichtigung von Wind und Vereisung lagen zum Zeitpunkt der Aufstellung der Statik Erkenntnisse vor, die zwar schon in den Normungsprozess eingeflossen waren, nicht jedoch in die 10

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

(Foto: BAM)

2

Bild 4

Bohrkernentnahmestelle und eine für die mobile Härtemessung vorbereitete Stelle Location of core sample and mobile hardness measurement

zum Zeitpunkt der Aufstellung der Statik bauaufsichtlich eingeführte Norm.

5

Materialprüfung

Für den Mastschaft war als Stahlsorte St 37-2 angegeben. Der Schaft wird aus 4,34 m hohen Mastschüssen mit einem Außendurchmesser von 1,60 m gebildet. Jeder Schuss besteht aus drei Blechen, die in Längsstößen verschraubt sind. Von den Spannungsüberschreitungen betroffen waren zehn Schüsse, d. h. insgesamt 30 Bleche. Es bestand die Hoffnung, dass die tatsächlich vorhandene Streckgrenze des Blechmaterials deutlich über der Streckgrenze von St 37-2 liegt. Um eventuelle Tragreserven auszuloten, wurden am Sendemast Materialuntersuchungen vorgenommen. Beauftragt wurde die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM). Die Vorgabe des Bauherren für die Materialuntersuchungen verlangte eine möglichst bauwerkschonende Vorgehensweise. Eine Entnahme von größeren Flachzugproben an allen Blechen kam nicht infrage. Es wurde daher ein minimalinvasives Konzept erarbeitet: An den sieben höchstbelasteten Schüssen wurde per 55-mm-Kernbohrung Material für sogenannte „B6 w 30“-Zugproben entnommen und daraus im Labor die Festigkeitswerte bestimmt. Anschließend wurden an den sieben Entnahmestellen sowie an 23 weiteren Stellen zerstörungsfreie Härtemessungen mit einem mobilen Härtemessgerät vorgenommen. Bild 4 zeigt eine Untersuchungsstelle am Mast. Eine Umwertung von Härtewerten in Zugfestigkeiten wird in [2] DIN EN ISO 18265: 02.2004 geregelt. Die Beziehung zwischen der Zugfestigkeit und dem Härtewert gilt allerdings für nicht legierte Baustähle als unsicher und kann je nach Behandlungszustand und Herstellungsprozess unterschiedlich ausfallen. Die in [2] in der Tabelle A.1 angegebenen Werte gelten daher als Näherungswerte. Der Zusammenhang zwischen der B 

härte und der Zugfestigkeit gilt in guter Näherung als linear und ist durch die folgende Gleichung gegeben.


Vergleich der Härtemessung mit zwei verschiedenen Geräten an gleichen Proben; Achsenskala in HB Hardness measurements of two different methods in comparison (HB)

Rm ~(3,1 { 3,5) HB [MPa] Solche Umwertungen stellen daher keinen adäquaten Ersatz für Zugversuche dar. Wegen der großen Unsicherheiten wären alleinige Härtemessungen am Bauwerk und das Herleiten von Festigkeiten aus der oben genannten Beziehung nicht zielführend. Zur Materialcharakterisierung wurde daher ausgehend von der geringen Datenbasis aus den sieben vorliegenden Materialproben eine statistisch abgesicherte Beziehung zwischen der in dem Fall vorliegenden Brinellhärte und der Zugfestigkeit bzw. Streckgrenze aufgestellt. Anschließend wurde die Beziehung auf beliebige Stellen des Mastes, die nur einer mobilen Härtemessung unterzogen wurden, angewandt, um deren Festigkeitskennwerte abzuschätzen. Im Einzelnen wurden folgende Schritte durchgeführt: 1. Ermittlung der Zugfestigkeit Rm aus sieben Bohrkernen (BAM V.3). 2. Vergleich von Messverfahren zur Ermittlung der B 

härte HB an den Bohrkernen (BAM V.3 stationär vs. BAM VII.2 mobil). Die Regelungen der DIN EN ISO 18265: 02.2004 gehen vom Einsatz klassischer, d. h. stationärer Messverfahren aus (z.  B. Abdruck der Brinellkugel). Diese Messverfahren sind jedoch für einen (mobilen) Einsatz am Sendemast nicht geeignet. Die Brauchbarkeit des eingesetzten Messgerätes MIC 10 DL für den vorliegenden Anwendungsfall wurde daher zunächst an Referenzplatten definierter Härte und anhand von Vergleichsmessungen mit stationären Härtemessungen von BAM V.3 an den Bohrkernen geprüft. Sie konnte als sehr zufriedenstellend eingestuft werden (Bild 5). 3. Härtemessungen mit dem mobilen Gerät an den sieben Probenentnahmestellen am Bauwerk und Vergleich der Ergebnisse mit den im Labor an den Bohr-

(Quelle: BAM)

(Quelle: BAM)

Bild 5

AUFSATZ ARTICLE

M. Mehdianpour, C.-F. Waßmuth: Minimally invasive material tests on guyed tubular masts

Bild 6

Vergleich des gleichen Härteprüfverfahrens im Labor und in situ; Achsenskala in HB Comparison of measurements in lab and in situ (HB)

kernen mit dem mobilen Gerät gemessenen Härtewerten zur Bewertung der Labormessung gegenüber der In-situ-Messung. Dadurch sollte gezeigt werden, dass keine Messwertverfälschungen aus unterschiedlichen Temperaturen am Bauwerk und im Labor, aus der Bauteilbelastung während der Messung oder aus eventuell unterschiedlicher Oberflächenvorbereitung zu erwarten sind. Das Ergebnis der Gegenüberstellung in Bild 6 zeigt eine sehr gute Übereinstimmung der Messwerte. 4. Verwendung der vorliegenden sieben Wertepaare (Brinellhärten; Zugfestigkeiten) zur Aufstellung einer mathematischen Beziehung zwischen HB und Rm. Dadurch soll eine eigene, für den vorliegenden Werkstoff und speziell für den vorliegenden Härtebereich geltende Beziehung ermittelt werden. 5. Vergleich der Größenordnung der im Labor gemessenen Härtewerte an Bohrkernen (bekannter Zugfestigkeit) mit in situ gemessenen Härtewerten. 6. Statistische Absicherung der unter Schritt 4. abgeleiteten Beziehung und Angabe eines Prognoseintervalls zur Abschätzung der zu erwartenden Zugfestigkeiten auf der Basis von Härtewerten. Die Ergebnisse der Schritte 4, 5 und 6 sind in Bild 7 dargestellt. Die Härtemessungen am Bauwerk (nur HB bekannt) sind in dem Diagramm auf der Abszisse durch Dreiecksymbole und das Ergebnis der Labormessungen an den Bohrkernen (HB und Rm bekannt) durch die sieben gelben Rauten dargestellt. In beiden Fällen liegen die Härtemesswerte zwischen ca. 120 HB und 150 HB. Eine erste Vorabeinschätzung lässt wegen der identischen Größenordnung der in situ gemessenen Härtewerte vermuten, dass die Festigkeiten der restlichen nicht beprobten 23 Stellen des Sendemastes ähnlich sind wie die Festigkeiten der sieben Laborproben. Daher spricht zunächst nichts gegen die Werkstoffähnlichkeit aller Messstellen, wenn davon ausgegangen wird, dass überall planmäßig Bautechnik 93 (2016), Heft 1

11


Baustahl verbaut wurde. Inwieweit und wie zuverlässig die Zugversuchsergebnisse auf die nicht beprobten Stellen übertragen werden können, wurde mithilfe von Methoden aus [3] statistisch untersucht und im Diagramm von Bild 7 dargestellt. Zur besseren Übersicht des enthaltenen Informationsgehalts und zur Interpretation der dargestellten Ergebnisse folgen einige Erläuterungen zum Hintergrund: – Würde man die Probenentnahme sowie die Zugversuche und die Härtemessungen mehrfach unter identischen Bedingungen, aber an verschiedenen Stellen des Bauwerks wiederholen, bekäme man aufgrund von natürlichen Streuungen verschiedene Abschätzungsresultate für den Erwartungswert. Die zwei gekrümmten Regressionskurven für das Prognoseintervall des Erwartungswertes besagen, dass 75  % aller Abschätzungsresultate innerhalb des angegebenen Bereiches liegen müssten. Dabei sind insbesondere die Anzahl der Beobachtungen (hier sieben Bohrkernuntersuchungen) und deren Streuung maßgeblich. Je größer die Anzahl der Beobachtungen ist, umso zuverlässiger ist die Aussage bzw. umso schmaler das Intervall. Analoges gilt für die Streuung. – Es zeigt sich, dass die in der DIN EN ISO 18265, Tabelle A.1 angegebene Beziehung zwischen der Zugfestigkeit und der Brinellhärte noch gut in dem Prognoseintervall liegt. Der Vergleich deutet qualitativ auf die Brauchbarkeit der Messwerte und des konstruierten Intervalls hin. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die für unlegierte Baustähle angegebene Beziehung in der DIN EN ISO 18265 selbst als nicht abgesichert gilt. – Im konstruktiven Ingenieurbau ist das Quantil (in der Regel der 5%-Fraktilwert einer Verteilung) von Bedeutung. Daher wurde ausgehend von dem 5%-Quantil der Beobachtungen, der sich aus dem Mittelwert und der Standardabweichung ableitet, zunächst eine weitere Regression durch den „5%-Quantil-Punkt“ durchgeführt (rote Linie). Ähnlich wie die Gerade für den Erwartungswert unterliegt auch die Regression durch den 5%-Quantil-Punkt einer Streuung, die aber in der Regel geringer ist als die Streuung des Erwartungswertes. Die mit roter Doppellinie dargestellte Regressionskurve für das Prognoseintervall des 5%-Quantils zum Vertrauensniveau 75  % besagt, dass 75 von 100 Abschätzungen des 5%-Quantils entweder auf oder oberhalb der roten Doppellinie liegen müssten. Auch hier sind die Anzahl der Beobachtungen und deren Streuungen implementiert. – Das Ergebnis der Härtemessungen am Bauwerk ist in dem Diagramm auf der Abszisse durch Dreiecksymbole dargestellt. Der niedrigste am Sendemast gemessene Härtewert beträgt 117 HB. An der Regressionskurve für das Prognoseintervall des 5%-Quantils entsprechen 117 HB einer Zugfestigkeit von 354  Mpa. Mit einer 75%-igen Sicherheit kann der Schluss gezogen werden, dass von 100 (gedachten) Messstellen, die einen Härtewert von 117 HB aufweisen, 95 Stellen einen Zugfestigkeitswert von mindestens 354 MPa zeigen müssten. Der höchste am Sendemast gemesse12

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

(Quelle: BAM)

M. Mehdianpour, C.-F. Waßmuth: Minimalinvasive Materialuntersuchungen an seilabgespannten Rohrmasten zur Bauwerkserhaltung

Bild 7

Statistische Auswertung der Ergebnisse der Härtemessung und Zugversuche Statistical evaluation of hardness measurements and tensile tests

ne Härtewert beträgt 147 HB. An der Regressionskurve für das Prognoseintervall des 5%-Quantils entsprechen 147 HB einer Zugfestigkeit von 412,5 Mpa. – Ein allgemein anerkannter Zusammenhang zwischen dem Härtewert und der Streckgrenze ReH eines Werkstoffs existiert nicht. Für die nicht beprobten Stellen des Sendemastes ist ggf. die Abschätzung der Streckgrenzen über die abgesicherte Zugfestigkeit Rm und das Streckgrenzenverhältnis denkbar. Dabei ist der statistisch abgesicherte Quantilwert aus den sieben Zugversuchen zugrunde zu legen (5%-Quantil zu 75%-Konfidenzintervall). Dies ergibt ein Verhältnis Rm/ReH von mindestens 1,29. Der Wert wurde abschließend mit dem Prüfer abgestimmt. – Den Messwerten wurde näherungsweise die Normalverteilung zugrunde gelegt. Die Messstellen wurden als repräsentativ für den Untersuchungsbereich postuliert bzw. es wird angenommen, dass an den nicht beprobten Stellen, die hier über ihren Härtewert bewertet werden, auch unlegierter Baustahl verbaut wurde. In ihrer gutachterlichen Stellungnahme konnte die BAM somit belegen, dass, bezogen auf die Zugfestigkeit, die Ähnlichkeit der beprobten Bleche mit der im Stahlbau geforderten Sicherheit (5%-Quantil zu 75%-Konfidenzintervall) gegeben ist. In Abstimmung mit dem Prüfer wurde auf dieser Basis eine realistische Annahme zur rechnerisch ansetzbaren Streckgrenze für den vorliegenden Werkstoff getroffen. Auf einen anerkannten Zusammenhang zwischen dem Härtewert und der Streckgrenze konnte zwar nicht zurückgegriffen werden, für die beprobten Stellen ergab sich jedoch ein statistisch abgesichertes Verhältnis von Zugfestigkeit zur Streckgrenze von 1,29. Der Stahl lag somit von seiner Charakteristik recht genau beim in den 1960er-Jahren noch häufig eingesetzten St44. Zusammen mit den Ähnlichkeitsbelegen aus den Härtemessungen wurde somit für die statische Berechnung für alle 30 Bleche eine Streckgrenze von 275 N/mm² zugrunde gelegt.


7

Einsparungen

(Foto: C.-F. WASSMUTH)

Planungen und Materialuntersuchungen erfolgten vorbereitend und begleitend zur Ausschreibung. Die unterschiedlichen Verstärkungsmaßnahmen wurden als Option ausgeschrieben. Aus den jeweiligen Angeboten konnten so die Einsparungen abgelesen werden. Der Unterschied zwischen dem günstigsten Angebot mit Verstärkungsmaßnahme und der letztlich beauftragten Variante war erheblich. Die Kosten für Probeentnahme, Materialprüfung, Gutachten sowie für die zugehörige Statik und Planung zahlten sich somit aus: Die Einsparungen waren ca. zehnmal höher als die für die Untersuchungen investierten Mittel.

Bild 8

Verkleidung des Mastes im Bereich außen liegender Beulsteifen Mast cladding at outer stiffener

6

Baumaßnahmen

Vor dem Hintergrund der höheren Festigkeit konnten Verstärkungsmaßnahmen am Mastschaft vollkommen entfallen. Als Baumaßnahmen umgesetzt wurde somit nur die Verkleidung des Mastes zur Reduktion der Windlast im Bereich der aus der vorigen Verstärkung herrührenden Längssteifen. Außerdem wurde die Vorspannung der beiden unteren Abspannungen so mit den Vorspannungen der neu eingebauten vollverschlossenen Seile abgestimmt, dass die Momentenbelastung des Bauwerks zwischen den Stützmomenten an den Abspannungen und den Feldmomenten zwischen den Abspannungen weitgehend ausgewogen war.

8

Fazit

Der Fall zeigt, wie durch sorgfältige Werkstoffprüfung einerseits und genauere Berechnungen andererseits vorhandene Systemreserven aufgezeigt werden konnten und aufwändige Sanierungsmaßnahmen vermeidbar wurden. Speziell im Stahlbau lassen sich Fragen bezüglich mechanisch-technologischer Werkstoffeigenschaften nicht allein durch eine zerstörungsfreie Prüfung beantworten, Probenentnahmen aus dem Tragwerk sind erforderlich. Im Vordergrund bei der Materialentnahme aus dem Bestand steht allerdings häufig die Herausforderung, einen Kompromiss zwischen der Schonung des Tragwerks und der statistischen Belastbarkeit zu finden. Die hier vorgestellte Methode konnte diesen Kompromiss durch die spezielle Charakterisierung der Probeninformationen erreichen. Dafür wurden Informationen aus der nicht zerstörungsfreien und der zerstörungsfreien Prüfung miteinander statistisch verknüpft. Im Ergebnis konnten durch eine minimalinvasive Vorgehensweise erhebliche Einsparungen bei der Sanierungsmaßnahme erreicht werden.

Literatur [1] S 

 , H.: Gitter-Gigant ersetzt Riesen-Röhre in Steinkimmen. NWZ-online, 2015. [2] DIN EN ISO 18265: 02.2004 Metallische Werkstoffe – Umwertung von Härtewerten. Berlin: Beuth-Verlag, 2004. [3] F  , L.: Sicherheitskonzept für neue Normen – ENV und DIN-neu. Grundlagen und Hintergrundinformationen Teil 1 bis 6, Bautechnik 76 (1999), H. 2, 3, 7, 8.

Autoren Dr.-Ing. Milad Mehdianpour IPU Ingenieurgesellschaft Berlin mbH John F. Kennedy Haus, 3. OG Rahel-Hirsch-Straße 10 10557 Berlin m.mehdianpour@ipu-ing.de (Bis 31.08.2015 Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM))

Dipl.-Ing. Carl-Friedrich Waßmuth Ingenieurbüro C.-F. Waßmuth Weidenweg 37 10249 Berlin mail@cf-wassmuth.de

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

13

AUFSATZ ARTICLE

M. Mehdianpour, C.-F. Waßmuth: Minimally invasive material tests on guyed tubular masts


DOI: 10.1002 / bate.201500059

BERICHT

Benno Eierle, Alex-W. Gutsch

Neufassung der DIN 4103-1 für nichttragende innere Trennwände Die DIN 4103-1 „Nichttragende innere Trennwände – Teil 1: Anforderungen und Nachweise“ ist eine der grundlegenden Normen des Ausbaus. Sie gilt prinzipiell für alle Bauarten und Baustoffe, d. h. für Mauerwerkswände ebenso wie für Trockenbaukonstruktionen oder Systemtrennwände aus Glas. Die bisherige Fassung aus dem Jahr 1984 hatte mit über 30 Jahren eine erstaunlich lange Haltbarkeit. Durch Veränderungen der umgebenden Normenlandschaft an vielen Stellen, z. B. die Einführung der Eurocodes, war nunmehr eine Anpassung der DIN 4103-1 erforderlich. Der Beitrag stellt die wesentlichen Unterschiede in der Neufassung gegenüber dem bisherigen Stand dar. Da sich die DIN 4103-1:1984 in Deutschland bewährt hatte, stand bei der Überarbeitung die Anpassung an die tangierenden Normen im Vordergrund. Weiterhin wurden einige Klarstellungen zu den bisherigen Regelungen aufgenommen. Als wesentliche Neuerung ist die Aufnahme des alternativen Nachweisverfahrens C für den weichen Stoß in Anlehnung an die ETAG 003 zu sehen.

New DIN 4103-1 for Internal non-loadbearing partitions DIN 4103-1 „Internal non-loadbearing partitions – Part 1: Requirements and verification“ is one of the fundamental codes for interior construction. It applies in principle to all types and materials, that is masonry walls as well as drywall constructions or partitions made of glass. The previous version of 1984 had a surprisingly long validity. Due to changes in the surrounding codes, especially the introduction of the Eurocodes, an adaptation of DIN 4103-1 was necessary. The article describes the main differences in the new version compared to the previous state.

Keywords Trennwände, nichttragende innere; DIN 4103-1; Trockenbau; Ausbau

Keywords internal non-loadbearing partitions; DIN 4103-1; drywall construction; interior construction

1

Die Abmessungen der Probekörper, d. h. Wandbreite und Wandhöhe, sind nach DIN 4103-1 so zu wählen, dass „der für die vorgesehene Beanspruchungsart ungünstigste Verwendungsfall“ simuliert wird [1]. Konkret bedeutet dies: – Geringste Wandbreite bzw. Wandabschnitte mit Türöffnungen – Größte Wandhöhe beim Nachweis der Biegegrenztragfähigkeit – Kleinste Wandhöhe beim Nachweis des weichen Stoßes

Anwendungsbereich und Abgrenzung zu anderen Vorschriften

Die DIN 4103-1 [1] gilt für nichttragende innere Trennwände aller Bauarten und Baustoffe, d.  h. für Mauerwerkswände, Trockenbaukonstruktionen oder Systemtrennwände aus Glas, für ein- oder mehrschalige Konstruktion. Voraussetzung ist lediglich, dass die Wände nichttragend sind, d.  h. keine Lasten aus dem Gebäude abtragen, und dass sie nicht beweglich sind (z. B. Schiebeoder Faltwände). Die Norm legt statische und konstruktive Anforderungen an die Trennwand fest. Weitere Anforderungen z. B. aus Bauphysik oder Brandschutz sind nicht enthalten, da diese in Fachnormen geregelt sind. Parallel existiert die „Leitlinie für die europäische technische Zulassung für Bausätze für innere Trennwände (…)“ ETAG 003 [2], die bisher in Deutschland weitgehend ohne Anwendung blieb, da aufgrund der DIN 4103-1 keine Zulassungen für Trennwände erforderlich waren und sind. Die wesentlichen Unterschiede zwischen DIN und ETAG sind in Tab. 1 zusammengestellt.

Bei stoßartiger Belastung wird umso mehr Energie in die Wand eingeleitet, je größer die Steifigkeit der Wand ist. Daher sind für Stoßversuche stets die kleinsten Wandhöhen maßgebend. Neben einem Stoß auf halber Wandhöhe (max. auf 1,50 m Höhe) sind auch Stoßstellen nahe der Auflager am Boden oder an der Seite kritisch.

2

Lastannahmen

2.1

Nachweis der Biegegrenztragfähigkeit

Für die überwiegende Anzahl der Trennwände, die keine Funktion als Absturzsicherung erfüllen, gelten weiter14

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 93 (2016), Heft 1


Tab. 1

Vergleich der Anforderungen nach DIN 4103-1 (1984 bzw. 2015 [1]) und ETAG 003 [2] Comparison of the requirements according to DIN 4103-1 (1984 resp. 2015 [1]) and ETAG 003 [2]

DIN 4103-1:1984

DIN 4103-1:2015

ETAG 003 (2012)

Geltungsbereich

nichttragende innere Trennwände

Bausätze für nichttragende innere Trennwände

Streckenlast für Wände ohne Absturzsicherung

0,5 kN/m (Einbaubereich 1) 1,0 kN/m (Einbaubereich 2)

wie Fassung 1984

keine Anforderung

Streckenlast für Wände mit Absturzsicherung

1,0 kN/m

nach Eurocode 1, nationaler Anhang, Tab. 6.12DE [4]

nach Eurocode 1 [3]

Weicher Stoß

Stoßlast abhängig von der Wandkonstruktion (Masse)

Wie Fassung 1984 oder alternativer Nachweis in Anlehnung an ETAG 003

Stoßlast abhängig von der Nutzung und der Funktion als Absturzsicherung

Sonstiges statische Anforderungen

Konsollasten Harter Stoß

wie Fassung 1984

Konsollasten Harter Stoß Mehrmaliger weicher Stoß

Bild 1

Statische und dynamische Lasten auf nichttragende innere Trennwände (1) Flächenlast nur in Sonderfällen, s. Abschn. 2.4) Static and dynamic loads on internal non-loadbearing partitions (1) surface load only in special cases, see. section 2.4)

hin die horizontalen Streckenlasten im Einbaubereich 1 (0,5 kN/m) und 2 (1,0 kN/m). Da sich die bisherige Regelung in der Praxis des Ausbaus etabliert und bewährt hat, wurde in Kauf genommen, dass die Zuordnung von Nutzungen zu den beiden Einbaubereichen nicht 100%ig mit den Nutzungsklassen nach Eurocode 1/NA [4] übereinstimmt. Sowohl bei der Rechnung wie auch im Versuch ist beim Nachweis der Biegegrenztragfähigkeit ein Lastsicherheitsfaktor von 1,5 zu berücksichtigen.

2.2

Sonderfall absturzsichernde Trennwand

Dass Wände mit einer absturzsichernden Funktion (s. [3], 1.1(6)) in den Geltungsbereich des Eurocode 1 [3, 4] fallen, ergab sich seit 2012 aus der Liste der technischen Baubestimmungen. Daher wurde die bisher in DIN 41031 enthaltene Anforderung von 1,0 kN/m für absturzsichernde Wände gestrichen und durch den Verweis auf Tab. 6.12DE des nationalen Anhangs zu Eurocode 1-1-1 [4] ersetzt.

Der Nachweis der Lastabtragung kann wie bisher rechnerisch nach den eingeführten technischen Baubestimmungen erfolgen oder durch Versuch nach DIN 4103-1. Auch hinsichtlich der Anforderungen an die Stoß- und Konsollasten ist die DIN 4103-1 maßgebend, da der Eurocode keine entsprechenden Regelungen enthält. Eine für die Praxis relevante Klarstellung ist der Hinweis, dass die horizontale Linienlast nur dann in 0,9 m über dem Wandfuß anzusetzen ist, sofern bauaufsichtlich keine andere Höhe gefordert wird. Bei absturzsichernden Wänden ist Letzteres regelmäßig der Fall: Zum einen sind die Holmlasten je nach Landesbauordnung und Absturzhöhe in bis zu 1,1 m Höhe anzusetzen, zum anderen ist die Bezugshöhe nicht der Wandfuß, sondern der Fertigfußboden. Dadurch können sich deutlich größere Beanspruchungen ergeben, sodass die bisherigen Nachweise für absturzsichernde Wände auf ihre Gültigkeit zu überprüfen sind. Dies kann überschlägig über die Diagramme in den Bildern 1 und 2 erfolgen. In Bild 1 ist der Vergrößerungsfaktor des Biegemoments durch den höheren Lastangriffspunkt h1 gegenüber dem bisherigen Wert (0,9 m über dem Wandfuß) dargestellt. Bild 2 zeigt eine Bautechnik 93 (2016), Heft 1

15

BERICHT REPORT

B. Eierle, A.-W. Gutsch: New DIN 4103-1 for Internal non-loadbearing partitions


B. Eierle, A.-W. Gutsch: Neufassung der DIN 4103-1 für nichttragende innere Trennwände

Bild 2

Nachweis der Biegegrenztragfähigkeit nach DIN 4103-1 ohne Absturzsicherung (links), mit Absturzsicherung (rechts) Proof of bending resistance according to DIN 4103-1 in standard cases (left) and as a safety barrier (right)

einfache Umrechnung der bisherigen Wandhöhe auf die Wandhöhe bei höherem Lastangriffspunkt bei gleicher Momententragfähigkeit. Hierzu sei angemerkt, dass für die Funktion als Absturzsicherung keine Anforderungen an die Verformung der Wand gestellt werden, sondern nur die Tragsicherheit nachzuweisen ist (s. auch Abschn. 3). Seitens der Autoren wird es daher als ausreichend erachtet, die Tragfähigkeit absturzsichernder Wände mit dem höheren Lastangriffspunkt nachzuweisen. Die Gebrauchstauglichkeit (Verformung) kann unabhängig davon beurteilt werden (s. Abschn. 3). Somit kann es sein, dass bei Wänden, deren Höhe durch die Verformung bestimmt wird, keine Auswirkungen auf die maximale Wandhöhe entstehen. Die Umstellung auf den Eurocode 1 stellt für absturzsichernde Wände in Wohnungen eine Absenkung der Anforderungen gegenüber der DIN 4103-1 von 1984 dar, die alle absturzsichernden Wände – unabhängig von der Flächennutzung – in den Einbaubereich 2 (1,0 kN/m) einge-

stuft hatte. Nach Eurocode 1 ist es nun erlaubt, die Streckenlast für eine absturzsichernde Wand im Wohnbereich (Kategorie A) mit nur 0,5 kN/m anzusetzen. In diesen Fällen kann die ungünstigere Lastangriffshöhe stets durch die Halbierung der Last kompensiert werden. Theoretisch gilt dies nach Eurocode 1 auch für eine Büronutzung (Kategorie B1), allerdings wird nach Arbeitsstättenverordnung das bisherige Lastniveau von 1,0 kN/m gefordert. Nur in den seltenen Fällen von absturzsichernden Wänden an Tribünen, Konzertsälen oder vergleichbaren Versammlungsstätten mit sehr großen Menschenansammlungen ergibt sich nach Eurocode 1 eine Erhöhung der statischen Last auf 2,0 kN/m, quasi ein „Einbaubereich 3“.

2.3

Weicher Stoß

Unabhängig von der Funktion als Absturzsicherung besteht die Anforderung, dass die Trennwand einem wei-

Bild 3

Erhöhung der Anforderung an die Tragfähigkeit (Biegemoment) der Trennwand durch den höheren Angriffspunkt der Streckenlast bei absturzsichernden Wänden Increase of the requirements for the bending capacity caused by the higher loading point for partitions as safety barriers

16

Bautechnik 93 (2016), Heft 1


Wandhöhe mit gleichem Biegemoment Wandhöhe in m für Lastangriff h 1

5,0 h1 = 1,0 m

4,5 4,0

1,1 m 3,5

1,2 m 1,3 m 1,4 m 1,5 m

3,0 2,5 3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

Wandhöhe in m für Lastangriff 0,9 m über Wandfuß Bild 4

Umrechnung bisheriger Wandhöhen auf den höheren Angriffspunkt der Streckenlast bei absturzsichernden Wänden (s. Bild 2) Conversion of existing wall heights regarding to the higher loading point for partitions as safety barriers (see Fig. 2)

chen Stoß, der den unabsichtlichen Anprall eines Menschen gegen die Wand abbildet, widersteht [5]. Neben den bereits früher enthaltenen Nachweismethoden des Pendelschlagversuchs (jetzt als Nachweisverfahren A bezeichnet) und der statischen Ersatzlast (Verfahren B) ist nun ein neuer Stoßversuch in Anlehnung an ETAG 003 (Verfahren C) hinzugekommen. Er unterscheidet sich von den bisherigen Nachweisverfahren, bei denen die Stoßenergie von der mitschwingenden Masse und den physikalischen Eigenschaften des Stoßkörpers abhängig ist. Das neue Verfahren bietet zwei Vorteile: Zum einen stellt es die Kompatibilität zur ETAG 003 her, sodass Wände mit einer entsprechenden europäischen Zulassung zukünftig im Hinblick auf den weichen Stoß auch den Anforderungen der DIN 4103-1 genügen. Zum anderen ist es für die Betriebe und Prüfinstitute leichter zu handhaben, da die Pendelfallhöhen nicht mehr von der Wand-

Tab. 2

konstruktion abhängen, sondern nur noch vom Einsatzbereich der Wand. Der Ersteller des Nachweises hat also zukünftig die Wahl zwischen mehreren Verfahren, die ein ausreichendes Sicherheitsniveau gewährleisten (Tab. 2). Einen Sonderfall stellen Glastrennwände mit einer Anforderung an die Absturzsicherung oder an den Brandschutz [9] dar, die mit dem Zwillingsreifen zu testen sind [10]. Für Glastrennwände mit Brandschutzanforderung ohne gleichzeitig absturzsichernde Funktion stellt diese Forderung des DIBt eine deutliche Verschärfung der Anforderungen dar, da der Stoß mit dem Zwillingsreifen bei gleicher Fallhöhe deutlich mehr Energie in die Wand einleitet als der Glaskugelsack nach DIN 4103-1 [5]. Beim Nachweisverfahren A, welches bisher überwiegend für Nachweise des weichen Stoßes angewandt wurde, gibt es geringfügige Modifikationen: – Die Höhe des Stoßpunkts wird auf 1,50 m beschränkt.

Nachweisverfahren weicher Stoß Verification methods for the soft body impact

DIN 4103-1:2015

DIN 18008-4

Verfahren A Stoßversuch

Verfahren B statische Ersatzlast Versuch (B.1) oder Berechnung (B.2)

Verfahren C Stoßversuch in Anlehnung an ETAG 003

Sonderfall Glastrennwand mit besonderen Anforderungen

Pendelfallhöhe abhängig von der mitschwingenden Masse der Wand und vom Stoßkörper im Versuch

Erforderliche Verformungsenergie abhängig von der mitschwingenden Masse der Wand

Vorgegebene Pendelfallhöhen in Kategorie I, II und III Kategorie IV der ETAG 003 für absturzsichernde Wände wurde nicht übernommen

Nur für Glaswände mit Anforderung an Absturzsicherung oder Brandschutz [9]

Stoßkörper: Glaskugelsack 50 kg (plastischer Stoß) Anforderung abhängig von Konstruktion, unabhängig von Einbaubereich oder Funktion als Absturzsicherung

Zwillingsreifen 50 kg (elastischer Stoß) Anforderung abhängig von Nutzungskategorie

Anforderung abhängig von Konstruktion

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

17

BERICHT REPORT

B. Eierle, A.-W. Gutsch: New DIN 4103-1 for Internal non-loadbearing partitions


B. Eierle, A.-W. Gutsch: Neufassung der DIN 4103-1 für nichttragende innere Trennwände

– Der Stoßübertragungsfaktor α′′’, der für die Berechnung der Pendelauslenkung benötigt wird, wurde in den Text der Norm integriert (früher Verweis auf Literatur [11]). – Statt drei Probekörpern darf nun alternativ der gleiche Probekörper dreimal gestoßen werden, was im Allgemeinen durch die wiederholte Belastung zwar ungünstigere Ergebnisse liefert, jedoch Kosteneinsparungen bei der Versuchsdurchführung aufwändiger Wandaufbauten bringt.

2.4

Sonstige Lasten

Unverändert blieben die Regelungen hinsichtlich des harten Stoßes und des Nachweises für die Beplankung. Auch die Anforderung an die Konsollasten wurde übernommen, wobei klargestellt wurde, dass die Konsollasten nicht gleichzeitig mit anderen Lasten anzusetzen sind. Zur Klarstellung wurde ein neuer Hinweis aufgenommen, dass bei planmäßig nicht lotrechten Wänden die Zusatzbeanspruchungen aus der Schrägstellung zu beachten sind. Sofern Windlasten auf die Trennwände wirken, z. B. infolge von Öffnungen in der Fassade, sind diese gemäß Eurocode 1-1-4/NA zu berücksichtigen und nachzuweisen. Der Eurocode enthält genaue Regelungen zur Windlastermittlung im Gebäudeinneren. Der frühere Hinweis auf die halbe Windlast ist daher nicht mehr gültig. Eine Erleichterung stellt die Regelung dar, dass Windlasten nicht mit anderen Lasten zu überlagern sind, was nach Eurocode eigentlich der Fall wäre.

3

Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit

Wie bisher trifft die DIN 4103-1 keine Aussagen zur Gebrauchstauglichkeit, also zur zulässigen Durchbiegung oder zum Schwingungsverhalten. Alle Nachweise beziehen sich auf die Standsicherheit. Diese vermeintliche Regelungslücke entbindet den Konstrukteur jedoch nicht davon, sich in jedem Einzelfall über die Verformungen Gedanken zu machen, und zwar abhängig von der Nutzung und den sonstigen Randbedingungen. Nicht jede standsichere Wand ist auch gebrauchstauglich!

Im Bereich des Trockenbaus enthalten z.B. DIN 18183-1 [7] oder das Merkblatt 8 [8] Hinweise für die zulässige Durchbiegung. Bei Glaskonstruktionen sind die Verformungen der Unterkonstruktion durch die DIN 18008-2 oder durch Vorgaben der Glashersteller begrenzt. Normativ ist nach DIN 4103-1 und auch nach ETAG 003 auf die meisten Trennwände keine Wind- oder Flächenlast anzusetzen. In Bezug auf die Tragfähigkeit ist dies ausreichend. Allerdings können derart bemessene Konstruktionen bei großen Wandhöhen Probleme mit der Gebrauchstauglichkeit, insbesondere mit der Schwingungsanfälligkeit, aufweisen. Daher hat der Bundesverband der Gipsindustrie e. V. in seinem Merkblatt 8 [8] für Metallständerwände eine Ersatzflächenlast von 0,285 kN/m2 vorgeschlagen, die zusammen mit den Durchbiegungsgrenzwerten den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit hoher Wände erlaubt und gleichzeitig eine Mindesttragfähigkeit für Druckunterschiede (Wind) im Gebäude sicherstellt.

4

Fazit

Bestehende Nachweise und Prüfzeugnisse für Trennwände behalten in den meisten Fällen auch im Rahmen der neuen DIN 4103-1 ihre Gültigkeit. Nur für absturzsichernde Wände kann eine Überprüfung notwendig sein, da die horizontale Linienlast nun nach den eingeführten technischen Baubestimmungen anzusetzen ist. Während die Größe der Last dadurch teilweise sogar reduziert wird, nämlich bei absturzsichernden Trennwänden in Wohngebäuden, ist die Höhe des Lastangriffspunktes jetzt gemäß Landesbauordnung, und damit ungünstiger als bisher, nachzuweisen. Die Annäherung an die europäische Leitlinie ETAG 003 durch die Aufnahme eines alternativen Nachweisverfahrens C für den weichen Stoß stellt zumindest eine Vereinfachung, in manchen Fällen auch eine Reduzierung der Stoßanforderung dar. Kritisch zu bewerten ist allerdings, dass die Übernahme der Nutzungskategorien nicht vollständig erfolgte, da die Kategorie IV für absturzsichernde Wände fehlt. Dies folgt zwar dem traditionellen Gedanken der DIN 4103-1, wonach die Stoßbelastung unabhängig von der Funktion als Absturzsicherung festgelegt wird, andererseits ist damit die Kompatibilität zur ETAG 003 nur teilweise vollzogen.

Literatur [1] DIN 4103-1:2015-06: Nichttragende innere Trennwände — Teil 1: Anforderungen und Nachweise. [2] ETAG 003: Leitlinie für die europäische technische Zulassung für Bausätze für innere Trennwände zur Verwendung als nichttragende Wände. Geänderte Fassung April 2012, Veröffentlicht im Bundesanzeiger BAnz AT 05.09.2013. [3] DIN EN 1991-1-1  (Eurocode 1): Einwirkungen auf Tragwerke, Teil 1-1: Allgemeine Einwirkungen auf Tragwerke –

18

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

Wichten, Eigengewicht und Nutzlasten im Hochbau. Ausgabe 2010-12. [4] DIN EN 1991-1-1/NA: Nationaler Anhang zu Teil -1-1. Ausgabe 2010-12. [5] EIERLE, B.; RIMBÖCK, R.: Dynamische Einwirkungen auf absturzsichernde Bauteile im Hochbau. Bautechnik 89 (2012), H. 4, S. 238–248.


[6] RIMBÖCK, R.; EIERLE, B.: Statische Lastannahmen für absturzsichernde Bauteile im Hochbau. Bautechnik 89 (2012), H. 4, S. 249–256. [7] DIN 18183-1: Trennwände und Vorsatzschalen aus Gipsplatten mit Metallunterkonstruktion. Teil 1 – Beplankung mit Gipsplatten. Ausgabe 05.2009. [8] Bundesverband der Gipsindustrie e. V.: Wandhöhen leichter Trennwände (Merkblatt 8). Berlin, 2010. [9] DIBt: Hinweise zur Führung von Nachweisen der Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit für Brandschutzverglasungen nach allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen. Juni 2011. [10] DIN 18008-1: Glas im Bauwesen – Bemessungs- und Konstruktionsregeln – Teil 4: Zusatzanforderungen an absturzsichernde Verglasungen. Juli 2013. [11] STRUCK, W.; LIMBERGER, E.: Die Energieübertragung auf leichte, nichttragende Bauteile beim Stoß mit einem Glaskugelsack im Vergleich zum Schulterstoß. Mitteilungen Institut für Bautechnik 9 (1978), S. 129/136.

BERICHT REPORT

B. Eierle, A.-W. Gutsch: New DIN 4103-1 for Internal non-loadbearing partitions Autoren Prof. Dr. Benno Eierle Hochschule Rosenheim Fakultät für Holztechnik und Bau Hochschulstr. 1 83024 Rosenheim eierle@fh-rosenheim.de

Dr.-Ing. Alex-W. Gutsch Materialprüfanstalt (MPA) für das Bauwesen Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (IBMB) Technische Universität Braunschweig Beethovenstraße 52 38106 Braunschweig A.Gutsch@mpa.tu-bs.de

FIRMEN UND VERBÄNDE

Wenn sich Kompetenzen ergänzen

Das Forum Holzbaukompetenz war ein voller Erfolg. Hochkarätige Redner begeisterten die Teilnehmer und machten Lust auf mehr.

Im zweiten Vortrag ging K ARL-HEINZ WEINISCH auf die bauphysikalischen Eigenschaften von Kalkbeschichtungen in Innenräumen ein und schlug einen Bogen speziell zum Holzbau. Der Leiter des Instituts für Qualitätsmanagement und Umfeldhygiene in Weikersheim und Sachverständige für Innenraumhygiene führte den Nachweis, dass Kalkputze als natürliche Luftfilter für das Raumklima dienen und so zum Beispiel die Harzund Säuregerüche der unterschiedlichen Holzarten kompensieren können. „Wenn der Holzbau konsequent zu Ende gedacht wird, dann mit Kalkprodukten“, so sein Fazit.

Anschließend hielt F LORIAN WICK, Schulungsleiter der Firma Steico, einen Vortrag über die Möglichkeiten der Energieeinsparung im Holzbau und ging ausführlich auf die bauphysikalischen Besonderheiten im Holzbau ein. Das Fazit seines Vortrages war die Ausgewogenheit zwischen hohem Witterungsschutz und gleichzeitig hoher Diffusionsfähigkeit im Holzbau. Abgerundet wurde der Vortrag durch den anschließenden Referenten MANUEL DÖHLER von der Bauberatung der Schwenk Putztechnik, der zum gewerkeübergreifenden Dialog einlud und wichtige Hinweise für die

Foto: Schwenk Putztechnik

Über 100 Teilnehmer waren am 12. November 2015 vor Ort, als Steico und Schwenk Putztechnik zum „Forum Holzbaukompetenz“ geladen hatten. Die als gewerkeübergreifende Plattform konzipierte Veranstaltung richtete sich gleichermaßen an Holzbauingenieure und Zimmerer sowie Stuckateure und Putzspezialisten. Auch Architekten und der Baustofffachhandel waren unter den interessierten Zuhörern, sodass der Holzbau aus ganz unterschiedlichen Blickwinkeln betrachtet wurde. Den Eröffnungsvortrag hielt der Diplomdesigner TOM K ADEN aus Berlin. Er gilt als Spezialist für mehrgeschossige Holzbauten und wurde zuletzt mehrfach ausgezeichnet. In seinem Vortrag ging er darauf ein, wie sich selbst Hochhäuser aus Holz realisieren lassen. Eines seiner renommiertesten Bauvorhaben – das c13 in Berlin – ging über Monate durch die einschlägige Fachpresse.

Ausführung von Detailanschlüssen und das Verputzen von Holzfaser-Dämmplatten gab. Den Abschluss bildete der Vortrag von Rechtsanwalt Dr. F REDERIK NEYHEUSEL, der in gewohnter Weise sehr praxisnah auf die rechtlichen Probleme beim Mischen von Systemkomponenten bei zugelassenen Systemen einging. Die anschließende Diskussion zeigte, dass dieser Vortrag den Nerv der Teilnehmer getroffen hat. Aufgrund der positiven Reaktion wird das „Forum Holzbaukompetenz“ 2016 seine Fortsetzung finden.

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

19


DOI: 10.1002 10.1002 // bate.201500108 bate.201500108 DOI:

BERICHT BERICHT

Michael Weber, Jürgen Schnell, Frank Fingerloos, Konrad Zilch

Mechanische Kennwerte für die Nachrechnung bestehender Massivbauwerke – Vorbereitung neuer Arbeitshilfen Derzeit werden auf europäischer und nationaler Ebene in Deutschland verschiedene neue Regelwerke und Arbeitshilfen zur Nachrechnung bestehender Massivbauwerke vorbereitet, die sich speziell mit der Festlegung mechanischer Kennwerte historischer Baustoffe befassen. In diesem Zusammenhang wurde der neue DAfStb-Sachstandbericht „Mechanische Kennwerte historischer Betone, Betonstähle und Spannstähle für die Nachrechnung von bestehenden Bauwerken“ [1] erstellt, der die Umrechnung von aus der Herstellzeit in Deutschland dokumentierten mechanischen Materialkennwerten auf Größen, wie sie zur Anwendung der aktuell bauaufsichtlich eingeführten Eurocodes benötigt werden, beinhaltet. Der Sachstandbericht ist das Ergebnis eines von der TU Kaiserslautern und Zilch  Müller Ingenieure GmbH, München gemeinsam bearbeiteten und vom Deutschen Ausschuss für Stahlbeton DAfStb finanzierten Verbundprojektes. Der Sachstandbericht [1] wurde im DIN-Unterausschuss NA 005-07-01 UA „Bewertung von Bestandsbauwerken“ bearbeitet und erweitert. Zusätzlich wird zurzeit ein weiterer DAfStb-Sachstandbericht zur Bestimmung charakteristischer Betondruckfestigkeiten im Bestand mittels Bestandsanalyse ausgearbeitet [2]. Parallel dazu wird das DBV-Merkblatt „Bauen im Bestand – Beton und Betonstahl“ [3] überarbeitet und ein neues DBVMerkblatt „Bewertung der In-situ-Druckfestigkeit von Beton“ [4] herausgegeben.

Mechanical properties for the reanalysis of existing reinforced concrete structures – Preparation of new tools Currently, in Germany new technical regulations for the structural reanalysis of existing reinforced concrete structures are being prepared. The new DAfStb-Report „Mechanical properties of historical concretes, reinforcing steel and prestressing steel for the structural analysis of existing structures” [1] contains the conversion of historical mechanical properties into values, used in Eurocodes. For this purpose, the annex of the new DAfStb-Report also contains background information on the mathematical conversion. The Report is the result of a study conducted by the TU Kaiserslautern and Zilch  Müller Ingenieure GmbH, München that was financed by the DAfStb. The DIN subgroup NA 005-07-01 UA „Bewertung von Bestandsbauwerken“ has reviewed it. Furthermore a second report on the determination of characteristic material properties is currently being prepared by DAfStb [2]. At the present time the DBV-Guide-to-good-practice „Existing Structures – Concrete and Reinforcing Steel“ [3] has been updated and a new DBV-Guide-to-good-practice „Assessment of in-situ Compressive Strength of Concrete“ [4] will be published.

Keywords Nachrechnung; Massivbauwerke; Kennwerte, mechanische

Keywords structural reanalysis; reinforced concrete members; material properties

1

rechnung von Bestandstragwerken allerdings bisher nicht vor.

Überblick

Nachrechnungen an bestehenden Tragwerken sind grundsätzlich, insbesondere bei fehlendem Bestandsschutz, nach dem aktuell bauaufsichtlich eingeführten Normenwerk zu führen. National und international sind verschiedene Dokumente entstanden, die Hilfestellungen bei der Bewältigung dieser Aufgabe leisten können. Eine Zusammenstellung ist in [5] enthalten. National sind in diesem Zusammenhang insbesondere zu nennen:  DBV-Merkblatt „Modifizierte Teilsicherheitsbeiwerte für Stahlbetonbauteile“ [6],  Richtlinie zur Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand (Nachrechnungsrichtlinie) [7],  Richtlinie 805 – Tragsicherheit bestehender Eisenbahnbrücken [8]. Für den Anwendungsbereich des allgemeinen Hochbaus liegen bauaufsichtlich eingeführte Regelwerke zur Nach20

Auf europäischer Ebene wurde unterhalb des Steuerungsgremiums für alle Eurocodes (CEN/TC 250) bereits vor fünf Jahren eine Working-Group „Assessment and Retrofitting of Existing Structures“ gegründet, die einen entsprechenden Anhang oder Abschnitt zu Eurocode 0 (EN 1990 Grundlagen der Tragwerksplanung) vorbereiten soll. Dort wird der Rahmen zur Modifikation von Teilsicherheitsbeiwerten gesetzt werden. Auf Grundlage des EU-Mandates M/515 wurde kürzlich eine sechsköpfige, international besetzte Gruppe damit  beauftragt, eine entsprechende technische Spezifikation als Vorstufe zu einem Normentext auszuarbeiten. Diese Arbeiten werden national im DINAusschuss NA 005-51-01 AA „Grundlagen für Entwurf, Berechnung und Bemessung von Tragwerken“ gespiegelt.

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 93 (2016), Heft 1


Hinsichtlich der Regelungen für Bestandstragwerke im Stahlbeton- und Spannbetonbau arbeitet eine Task-Group unterhalb der Working-Group CEN/TC250/SC2/WG1. Die Arbeiten in dieser Task-Group ruhen allerdings, bis entsprechende grundsätzliche Festlegungen zum Sicherheitskonzept und zu Nachweisformaten im Bestand zu Eurocode  0 getroffen wurden. Die Spiegelung erfolgt in Deutschland im Unterausschuss DIN NA 005-07-01 UA „Bewertung von Bestandsbauwerken“ des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton DAfStb.

sierend auf Grundsätzen der Bemessung, die in Eurocode 0 [9] geregelt sind. Dabei sind Informationen zur Betonbaunormung, beginnend mit den „Vorläufigen Leitsätzen für die Vorbereitung, Ausführung und Prüfung von Eisenbetonbauten“ [10] von 1904 bis zum aktuell gültigen Regelwerk, dem Eurocode 2 mit seinen Teilen 1-1 und 2 [11, 12], enthalten.

2.2 Dieser Ausschuss hat auf nationaler Ebene auch den Sachstandbericht „Mechanische Kennwerte historischer Betone, Betonstähle und Spannstähle für die Nachrechnung von bestehenden Bauwerken“ [1] vorgelegt, über dessen Inhalte in diesem Beitrag in der Hauptsache berichtet wird. Allgemein können die charakteristischen Werte der Festigkeiten der verwendeten Baustoffe je nach Ziel der Nachrechnung entweder den aus der Herstellzeit überlieferten Planungsdokumenten entnommen oder durch zerstörende Materialprüfungen an aus dem Bauwerk entnommenen Proben bestimmt werden. Der neue DAfStb-Sachstandbericht [1] enthält Hinweise und Erläuterungen zur Umrechnung von aus der Herstellzeit überlieferten mechanischen Materialkennwerten von Beton, Betonstahl und Spannstahl, wie sie zur Anwendung der Eurocodes benötigt werden. Zusätzlich zur Umrechnung der überlieferten mechanischen Kennwerte sind Angaben zur Historie der Güteüberwachung bei der Ausführung enthalten. Regelungen und Hinweise zur Durchführung einer qualifizierten Bestandsaufnahme sowie zur anschließenden statistischen Bewertung der Prüfergebnisse werden in einem weiteren DAfStb-Sachstandbericht „Bestimmung charakteristischer Betondruckfestigkeiten im Bestand“ [2], dessen Veröffentlichung für 2016 geplant ist, zusammengefasst.

2

Materialkennwerte auf Basis von überlieferten Planungsdokumenten – Sachstandbericht [1]

2.1

Allgemeines

Zumindest im Rahmen einer Vordimensionierung ist die Nachrechnung bestehender Tragwerke unter Verwendung der überlieferten Werkstoffkennwerte, die aktuellen Festigkeitsdefinitionen zugeordnet werden, sinnvoll. Inwieweit den so ermittelten Festigkeiten vertraut werden darf, muss im Einzelfall beurteilt werden. Durch den umfassenden Überblick über die in Deutschland (einschließlich der DDR) in den verschiedenen Normengenerationen verwendeten Betone, Betonstähle und Spannstähle bildet der neue Sachstandbericht die Grundlage für die Nachrechnung von Hoch- und Ingenieurbauten aller Art aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton, ba-

Geschichte der Güteüberwachung von Beton und Betonstahl

Beton Für die Beurteilung, mit welcher Wahrscheinlichkeit die in der Planung festgelegte Betondruckfestigkeit im Bauwerk tatsächlich erreicht wurde, ist es zweckmäßig, die zum jeweiligen Herstellzeitpunkt vorgesehene Betonüberwachung einzubeziehen. In den Regelwerken wurde seit 1904 die Betonüberwachung bis heute fortlaufend verbessert. Dabei galt der Grundsatz, dass der Verwender des Betons sicherstellt, dass die geforderten Betoneigenschaften eingehalten sind und dies auch prüfbar dokumentiert wird. Mit zunehmender Verwendung von Transportbeton und Fertigteilen sind viele Verantwortlichkeiten vom Verwender auf den Hersteller übergegangen. In der Neufassung der DIN 1045:1972 wurden erstmals in Verbindung mit der Normenreihe DIN 1084 ab 1978 getrennte Anforderungen für die Überwachung von Baustellenbeton BII sowie von Transportbeton und Beton für Fertigteile sowie die Fremdüberwachung der Betonherstellung durch anerkannte Überwachungsstellen eingeführt. Davor fand die Betonüberwachung nur als Eigenüberwachung durch den Unternehmer statt, die durch die Bauaufsichtsbehörden (Baupolizei) kontrolliert werden konnte. Ab 1963 und bis 1990 waren für die Betongüteprüfung in der DDR eigenständige Regelungen eingeführt. Als Überwachungsorgan wurde die Technische Kontrollorganisation (TKO) für die betriebliche Gütekontrolle (Eigenüberwachung) etabliert. In den Fertigteilwerken oblag der TKO die Kontrolle des Betonfestigkeitsnachweises. Die Ergebnisse der Qualitätsprüfungen im Rahmen der (Eigen-)Überwachung durch die TKO mussten für die Abnahmen der Bauaufsicht bereitliegen. Eine Fremdüberwachung durch betrieblich unabhängige Überwachungsstellen war nicht vorgesehen. Die Rahmenbedingungen der Überwachung der Betondruckfestigkeit für den Zeitraum ab 1916 werden im DAfStb-Sachstandbericht [1] zusammengefasst. Anhand dieser Informationen kann eine erste Einschätzung dazu erfolgen, welcher Qualitätssicherung der damals verwendete Beton unterlag. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Überwachung bei schwierigen Bauwerken (Spannbetonbau, Brückenbau) sorgfältiger als im Holzbau durchgeführt wurde. Bautechnik 93 (2016), Heft 1

21

BERICHT REPORT

M. Weber, J. Schnell, F. Fingerloos, K. Zilch: Mechanical properties for the reanalysis of existing reinforced concrete structures – Preparation of new tools


M. Weber, J. Schnell, F. Fingerloos, K. Zilch: Mechanische Kennwerte für die Nachrechnung bestehender Massivbauwerke – Vorbereitung neuer Arbeitshilfen

Betonstahl Auch für die Beurteilung der vermutlichen Streckgrenze des Betonstahls im Bauwerk ist es hilfreich, die zum jeweiligen Bauzeitpunkt vorgesehene Überwachung der mechanischen Eigenschaften einzubeziehen. In den Bestimmungen des Deutschen Ausschusses für Eisenbeton (DAfEB) ab 1914 wurden Mindestanforderungen an Stähle zur Bewehrung von Beton gemäß den Vorschriften für die Lieferung von Eisen und Stahl festgelegt. Dabei wurde gefordert, dass bei der Anlieferung auf der Baustelle der Durchmesser zu prüfen ist. Des Weiteren sollte eine Kaltbiegeprobe (Faltversuch) durchgeführt werden. In den 1920er-Jahren bestand der überwiegende Anteil der Bewehrung aus allgemeinen Baustählen mit einer Klassifizierung der Stahlgüten. Einige mechanische Eigenschaften mussten mit Zugversuchen und Faltversuchen nachgewiesen werden. Mit DIN 1045:1943 wurden höherfeste Bewehrungsstäbe (Gruppen II, III und IV) aufgenommen, ihre Verwendung wurde über allgemeine baupolizeiliche Zulassungen geregelt. Die Festigkeitseigenschaften gehen auf die Normenreihe der DIN 17100 zurück. Dort wurden die Sorten und die zu gewährleistenden Werte der mechanischen Eigenschaften definiert. Dazu wurden für die Zugfestigkeiten Wertebereiche angegeben, die im Rahmen der Prüfung mit Toleranzwerten einzuhalten waren. Für die Streckgrenze und die Bruchdehnung wurden Mindestwerte angegeben. Ab dem Jahr 1953 wurden im Zusammenhang mit DIN 4227 die Spannstähle über allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen geregelt, woran sich bis heute nichts geändert hat.

Tab. 1

Parallel zur Einführung der DIN 1045:1972 wurde die Normenreihe zur DIN 488 überarbeitet, die erstmals eine statistische Auswertung der Festigkeitseigenschaften beinhaltete. Bei der Verwendung auf der Baustelle waren nur noch die Rippengeometrie und das Werkkennzeichen zu prüfen. Die Güteüberwachung wurde grundlegend mit Einführung der DIN 488-6:1972 geändert. Früher zugelassene Stähle mit höheren Festigkeitsklassen II bis V wurden in die Normenreihe aufgenommen. Betonstahlbewehrung wurde bis in die 1970er-Jahre in der DDR nach TGL 101-054 geregelt. Für Stähle aus dieser Normung wurde seinerzeit die Einhaltung von Mindestwerten für die mechanischen Eigenschaften Zugfestigkeit, Streckgrenze und Bruchdehnung bei der Prüfung gefordert. Mit Einführung der Normenreihe TGL 12530-1 bis TGL 12530-10 ab 1980 wurde eine statistische Auswertung der vorgenannten Prüfwerte durchgeführt. Dieses entspricht von der zeitlichen Entwicklung in etwa dem Stand in der Bundesrepublik Deutschland.

2.3

Beton

In Tab. 1 ist ausschnittsweise die charakteristische Betondruckfestigkeit fck für historische, in Deutschland verwendete Betone nach [1] angegeben. Dabei erfolgt eine Zuordnung von Betonfestigkeiten, die sich auf die charakteristische Zylinderdruckfestigkeit fck nach DIN EN 206-1 [13] bezieht, auf Basis der historischen, normativen Festlegungen und daraus resultierenden Umrechnungsfaktoren. Es ist anzumerken, dass in Nachberechnungen grundsätzlich Zwischenfestigkeiten zu den festgelegten Klassen verwendet werden dürfen. Dazugehörige mechanische Kennwerte wie Elastizitätsmodul Ecm und Betonzugfestigkeit fct dürfen anhand der analy-

Zuordnung von Betonfestigkeiten ab 1916 nach [1] (Auszug) Assignment of concrete strength starting from 1916 according to [1] (excerpt)

Zeitraum

Würfelkantenlänge [mm]

Bezeichnung

M: Mittelwert aus 3 Proben; 5%-Quantilwert

Nennwert der Betondruckfestigkeita) geprüft am Würfel

zugeordnete charakteristische Zylinderdruckfestigkeit fck [N/mm2] 1916–1925 DAfEb

1925–1932 DIN

ab 2001

Wb28

Wb28

M

[kg/cm2]

150

180

fck

[N/mm2]

8

9,5

200

Wb28

Wb28

Wb28

M

[kg/cm2]

100

130

180

fck

[N/mm2]

5

7

10

200

150 [N/mm2]

DIN

fck,cube

DIN EN

fck [N/mm2]

a)

22

Einheiten: 100 kg/cm2 " 100 kp/cm2 " 10 N/mm2

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

C8

C12

C16

C20

C25

C30

C35

C40

10

15

20

25

30

37

45

50

8

12

16

20

25

30

35

40


Tab. 2

Charakteristische Streckgrenzen und Duktilitätsklassen von Betonstabstählen und Betonformstählen verschiedener Zeitperioden [1] (Auszug) Characteristic yield strength and ductility characteristics of reinforcing bar steels and deformed bars from different periods [1] (excerpt)

Bezeichnung

Stahlsorte

Verwendungszeitraum

fyk [N/mm2]

Duktilitätsklasse

Glatte Rundstähle (DIN 1000, DIN 1612, DIN 488)

Schweißeisen

vor 1923

180a) b)

Flusseisen (Bauwerks-, Handelseisen)

vor 1925

220a) b)

B

Rippen-Torstahl

Betonstahlgruppe IIIb (kaltgereckt)

1962–1972

HI-BOND-A-Stahl

Betonstahlgruppe IIIa (naturhart)

1962–1973

a) b) c)

400b) c)

A B

Erhöhung des Teilsicherheitsbeiwertes Ls um 10 % (vor 1943) Bei glatten Betonstählen und Betonformstählen ist deren von DIN EN 1992 abweichendes Verbundverhalten zu berücksichtigen (siehe [15]) Erhöhung auf 420 N/mm2 bei Stabdurchmesser f 18 mm

Bild 1

Vergleich der Spannungs-Dehnungs-Linien von Betonstählen nach DBV-Merkblatt „Bauen im Bestand – Beton und Betonstahl“ [3] Comparison of stress-strain-diagramms of reinforcing steel according to DBV-Merkblatt „Bauen im Bestand – Beton und Betonstahl“ [3]

tischen Beziehungen in DIN EN 1992-1-1 [11] näherungsweise berechnet werden [14].

2.4

Betonstahl

In Tab. 2 nach [1] sind ausschnittsweise spezifische Eigenschaften für historischen Betonstahl angegeben. Neben Informationen zur charakteristischen Streckgrenze fyk und zur Duktilitätsklasse sind in [1] zusätzlich Hinweise zu Betonstahl in den Lieferformen Betonstahlmatte und Gitterträger enthalten. Die Zuordnung in die Duktilitätsklassen A oder B erfolgt dabei entsprechend den in DIN 488-1 [16] angegebenen Mindestwerten für das Verhältnis der Zugfestigkeit zur Streckgrenze (ft/fy)k und der Dehnung bei Höchstlast Juk. Eine weitere bedeutende Kenngröße gerippter Betonstähle stellt deren bezogene Rippenfläche fR dar. Sie hat einen maßgeblichen Einfluss auf den Bemessungswert der Verbundfestigkeit fbd. Im DAfStb-Sachstandbericht [1] ist eine tabellarische Auflistung der bezogenen Rippenfläche der ab 1972 in DIN 488 sowie der in TGL 12530 geregel-

ten Betonrippenstähle in Abhängigkeit vom Durchmesser der Bewehrung enthalten. Nach Bild 1 ist für nur wenige Betonstähle ein Anstieg der Arbeitslinie nach Überschreiten der Streckgrenze bis zur 2,5 % Bemessungsdehnung ausnutzbar. Danach kann z. B. für Betonstahl der Güten BSt 500 und BSt 420 ein Anstieg der Arbeitslinie nach Überschreiten der Streckgrenze angesetzt werden. Bei hochgerippten Betonstahlmatten BSt 500 M und älteren Betonstahlmatten sollte jedoch auf die Ausnutzung des ansteigenden Astes der Spannungs-Dehnungs-Linie nach dem Erreichen der Streckgrenze verzichtet werden [15]. Zusätzlich sollte die Stahldehnung bei der Biegebemessung im GZT bei diesen Matten auf maximal 1,5 % begrenzt werden, da sie nicht die Bedingungen der Duktilitätsklasse A erfüllen.

2.5

Spannstahl

Neben Informationen zu Beton und Betonstahl sind in [1] auch Informationen zum Umgang mit Spannstählen mit heute nicht mehr gültiger Zulassung enthalten. Bautechnik 93 (2016), Heft 1

23

BERICHT REPORT

M. Weber, J. Schnell, F. Fingerloos, K. Zilch: Mechanical properties for the reanalysis of existing reinforced concrete structures – Preparation of new tools


24

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

c)

Bruchdehnung am langen Proportionalstab (L " 10 · dp). Spannung, unter der zwischen der 6. Minute und der 1000. Stunde einer Dauerbelastung höchstens 3 % der unter zügiger Belastung erfolgten Dehnung als Zeitdehnung auftreten. Diese Stähle gelten als spannungsrisskorrosionsgefährdet. Bauwerke, die unter Verwendung dieser Stähle erstellt wurden, bedürfen einer gesonderten Betrachtung, um ein Versagen ohne Vorankündigung auszuschließen. b)

a)

II A 4 – 2.43 Nr. 2151/56 Hüttenwerk Rheinhausen 110 6 2,05 · 104 120 160 145 Sigma-Spannstahl 145/160 c) vergütet

rund; ‰5,2-6,0

50 10 85 55 rund; ‰10,0-20,0

[mm]-[mm2]

50

2,10 · 104

[kg/mm2] [kg/mm2]

[kg/mm2]

[kg/mm2]

Bruchdehnung I10 a) [%] Elastizitätsgrenze G0,01 Zugfestigkeit Gz

Streckgrenze Gs bzw. G0,2 [kg/mm2] Querschnitte ‰-A Handelsbezeichnung

Sigma-Spannstahl

Neben den Eigenschaften der verwendeten Spannstähle selbst stellen die verwendeten Spannverfahren bei der Bewertung bzw. Nachrechnung eine wichtige Information dar. In [1] sind Angaben zur maximalen Vorspannkraft während des Spannvorgangs Pmax, zum Höchstwert des Mittelwertes der Vorspannkraft Pm0(x) unmittelbar

55/85

Kennwerte älterer Spannsysteme

warmgewalzt

2.6

Stahlgüte St

In Tab. 3 ist exemplarisch ein Ausschnitt der Übersicht der 1958 in der Bundesrepublik Deutschland zugelassenen Spannstähle und Spanndrahtlitzen nach [1] dargestellt. Darüber hinaus sind in [1] auch Informationen zu Duktilitäts- und Ermüdungseigenschaften, Relaxation sowie Spannungsrisskorrosion historischer Spannstähle enthalten. Insgesamt sind für verschiedene Zeitpunkte ab 1958 ca. 400 zugelassene Spannstähle einschließlich der wichtigsten Materialkennwerte aufgelistet.

Art

Unter anderem sind in [1] die für die Nachrechnung erforderliche Zugfestigkeit fpk und die Dehnung bei Höchstlast Juk aus der zum Bauzeitpunkt gültigen Zulassung der bauaufsichtlich (baupolizeilich) in der Bundesrepublik Deutschland sowie der DDR zugelassenen Spannstähle enthalten. In älteren Zulassungen mit Bezug auf DIN 4227 ist die 0,1%-Dehngrenze oft nicht angegeben. Die erste Kennzahl der Stahlgüte stellt dort nicht fp0,1, sondern die 0,2%-Dehngrenze dar. Wenn die 0,1%-Dehngrenze bei der Nachrechnung benötigt wird, kann sie mit ausreichender Genauigkeit nach [1] aus den in den Zulassungen angegebenen Spannungs-Dehnungs-Linien der Spannstähle wie in Bild 2 exemplarisch dargestellt ermittelt werden.

Teilübersicht der 1958 in der Bundesrepublik Deutschland zugelassenen Spannstähle und Spanndrahtlitzen, Auszug aus [1] Survey of prestressing steels from the Federal Republic of Germany with valid general technical approval in 1958 [1] (excerpt)

Grafische Ermittlung der für die Nachweise im GZT benötigten 0,1%-Dehngrenze aus der in Spannstahlzulassungen enthaltenen Spannungs-Dehnungs-Linie [1] Determination of 0,1%-proof stress of prestressing steel from stressstrain diagram contained in technical approval documents [1]

Tab. 3

Bild 2

Elastizitätsmodul Es

Kriechgrenze b)

Hersteller

Hüttenwerk Rheinhausen

Zulassungs nummer

II A 4 – 2.43 Nr. 2153/56

M. Weber, J. Schnell, F. Fingerloos, K. Zilch: Mechanische Kennwerte für die Nachrechnung bestehender Massivbauwerke – Vorbereitung neuer Arbeitshilfen


Tab. 4

Teilübersicht über die 1960–2019 in der Bundesrepublik Deutschland und der DDR zugelassenen Spannverfahren (nicht vollständig, Auszug aus IRB BPZ Datenbank, Stand 15.01.2015), Auszug aus [1] Survey of Federal Republic of Germany and GDR prestressing systems with general technical approval from 1960–2019 (incomplete, excerpt from IRB BPZ database) [1]

Antragsteller (Firma, Zulassungsinhaber)

Gegenstand (Spannverfahren)

Gültigkeit von

bis

Zulassungsnummer

Art

B  B Vorspanntechnik GmbH

Litzenspannverfahren Bilfinger  Berger

31.01.1979

31.01.1984

Z-13.1-31

Z

DIBt

BBR Systems Ltd

Spannverfahren CONA-Single Litzenspannglied ohne Verbund

25.01.2002

31.03.2005

Z-13.2-46

Z

DIBt

a) b)

Zulassungsstelle b)

Z " Zulassung, E " Ergänzung, Ä " Änderung, V " Verlängerung DIBt " Deutsches Institut für Bautechnik (vor 1993 Institut für Bautechnik)

nach Spannen und Verankern bzw. nach dem Übertragen der Vorspannung, zur Berechnung sofortiger Spannkraftverluste sowie Parameter der Ermüdungsfestigkeitskurven für Spannstahl in Kopplungen und Verankerungen enthalten. Als Hilfe bei der Suche nach der damaligen Zulassung und der eindeutigen Zuordnung eines früher verwendeten Spannverfahrens ist in [1] eine Tabelle mit ca. 400 bauaufsichtlich (baupolizeilich) zugelassenen Spannverfahren enthalten. Exemplarisch ist in Tab. 4 ein Ausschnitt dieser Übersicht dargestellt.

3

a)

Bestimmung charakteristischer Betonfestigkeiten im Bestand – Ausblick

Liegen keine Informationen/Planungsunterlagen über ein zu bewertendes Bauwerk vor bzw. sind die nach Abschn. 2 angenommenen Materialkennwerte zu verifizieren, so sind Untersuchungen am Bauwerk unerlässlich. Wie hierbei vorzugehen ist, soll in einem weiteren DAfStb-Sachstandbericht [2] erläutert werden. Die Arbeiten hieran wurden zwischenzeitlich aufgenommen. Zur Bewertung der Betonfestigkeit werden in aller Regel Bohrkerne aus dem zu bewertenden Bauwerk/-teil nach DIN EN 12504-1 [17] entnommen und im Prüflabor je nach gewünschtem Kennwert nach dem entsprechenden Teil von DIN EN 12390 untersucht. Weitere Größen wie z.  B. die Betonzugfestigkeit und der E-Modul können ebenfalls direkt am Bohrkern bestimmt oder basierend auf den in DIN EN 1992-1-1 [11] für den Neubau enthaltenen analytischen Beziehungen abgeschätzt werden [14].

in DIN EN 1990  –  Anhang D [9] geregelt. Wie bereits L et al. [19] zu entnehmen ist, kann eine Bestimmung der charakteristischen Betonfestigkeit nach DIN  EN  13791 [18] bei kleinem Stichprobenumfang n (Ansatz B) zu einer kritischen Überschätzung des tatsächlichen Wertes führen. Auswertungen an verschiedenen umfangreichen Datensätzen aus realen Bauteilen zeigen darüber hinaus, dass eine Auswertung nach DIN EN 1990  –  Anhang D [9] bei kleinem Stichprobenumfang auch zu einer erheblichen Über- oder Unterschätzung der tatsächlichen charakteristischen Betondruckfestigkeit führen kann. Entscheidend für die Aussagekraft eines statistischen Verfahrens ist dabei die Abweichung des berechneten 5%-Fraktilwertes vom tatsächlichen charakteristischen Wert der Grundgesamtheit. Exemplarisch wurden im Rahmen eines Forschungsprojektes der TU Kaiserslautern an einem Bauwerk aus dem Jahr 1970 im Jahr 2014 63 Bohrkerne entnommen, an denen anschließend die Betondruckfestigkeit bestimmt wurde. Aufgrund des großen Umfangs der Stichprobe kann davon ausgegangen werden, dass der an der Gesamtstichprobe ermittelte Wert xk dem tatsächlichen 5%-Quantil der Grundgesamtheit nahezu entspricht. Zum Vergleich der verschiedenen Auswerteverfahren wurden aus der Gesamtstichprobe alle möglichen Kombinationen mit n " 3, n " 5 und n " 8 Prüfergebnissen gebildet und anschließend nach DIN  EN  1990 [9] und DIN EN 13791 [18] ausgewertet.

Der zusätzliche Einsatz zerstörungsfreier Prüfverfahren kann mit dem Ziel geprüft werden, die bestehende Tragstruktur möglichst wenig zu schädigen. Zur Anwendung modifizierter Teilsicherheitsbeiwerte nach [6] ist jedoch eine Untersuchung der tatsächlich vorliegenden Betondruckfestigkeit durch Bohrkernentnahme unbedingt erforderlich.

Beispielhaft sind in Bild 3 die Ergebnisse der Auswertung für Kombinationen mit n " 3 dargestellt. Dabei beschreibt die grüne Linie den tatsächlichen 5%-Quantilwert der Grundgesamtheit. Die blauen Punkte beschreiben die Auswertung der einzelnen Stichproben mit n  "  3 nach DIN EN 13791 [18]; die roten die entsprechende Auswertung nach DIN  EN  1990 [9] unter Annahme einer Normalverteilung.

Die anschließende Bestimmung charakteristischer Materialkennwerte ist derzeit in DIN  EN  13791  [18] bzw.

Auf Grundlage dieser Untersuchungen wurde von der TU Kaiserslautern und dem Deutschen Beton- und BautechBautechnik 93 (2016), Heft 1

25

BERICHT REPORT

M. Weber, J. Schnell, F. Fingerloos, K. Zilch: Mechanical properties for the reanalysis of existing reinforced concrete structures – Preparation of new tools


M. Weber, J. Schnell, F. Fingerloos, K. Zilch: Mechanische Kennwerte für die Nachrechnung bestehender Massivbauwerke – Vorbereitung neuer Arbeitshilfen

Bild 3

Bestimmung charakteristischer Materialkennwerte nach DIN EN 1990 und DIN EN 13791 Determination of characteristic material properties according to DIN EN 1990 and DIN EN 13791

nik-Verein ein statistisches Näherungsverfahren entwickelt, welches die Abweichungen auch bei kleinem Stichprobenumfang auf ein akzeptables Maß beschränkt [20]. Details sowie ein Hintergrundbericht werden in dem noch folgenden zweiten DAfStb-Sachstandbericht [2] veröffentlicht werden. Deshalb wird auch der bisherige Anhang A des DBVMerkblatts „Bauen im Bestand – Beton und Betonstahl“ [3] in der Neuausgabe 2016 gestrichen und durch das neue Merkblatt „Bewertung der In-situ-Druckfestigkeit von Beton“ [4] ersetzt. Bei dieser Gelegenheit wurde im Merkblatt [3] auch die Zuordnung der historischen Betonfestigkeiten und Betonstahlstreckgrenzen zu charakteristischen Werten mit den Werten des DAfStb-Sachstandberichts [1] und der Brücken-Nachrechnungsrichtlinie [7] weitestgehend abgeglichen. Das neue DBV-Merkblatt „Bewertung der In-situ-Druckfestigkeit von Beton“ [4] nimmt die o. g. Neuvorschläge zur Ermittlung der In-situ-Druckfestigkeit von Beton ebenfalls auf und gibt weitergehende praktische Hilfestellung insbesondere zur Anwendung der DIN EN 13791 [18] sowohl für Bestandsbauten als auch für Neubauteile.

4

Zusammenfassung und Ausblick

Der neue DAfStb-Sachstandbericht stellt durch einen umfassenden Überblick der in Deutschland (einschließ-

26

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

lich der DDR) verwendeten Betone, Betonstähle und Spannstähle eine zweckmäßige Grundlage für die Nachrechnung von Hoch- und Ingenieurbauwerken aus Beton dar. Zumindest im Rahmen von Vordimensionierungen ist die Verwendung charakteristischer Materialeigenschaften basierend auf einer Zuordnung auf Grundlage vorliegender Planungsdokumente sinnvoll, da dadurch eine Schädigung der Tragstruktur durch Probekörperentnahme vermieden wird. Für eine abgesicherte Nachrechnung, insbesondere bei Verwendung modifizierter Teilsicherheitsbeiwerte nach dem entsprechenden DBV-Merkblatt [6], ist allerdings eine qualifizierte Bestandsaufnahme unerlässlich. Wie in Abschn. 3 gezeigt, können die derzeit vorliegenden statistischen Verfahren bzw. Näherungsverfahren besonders bei kleinem Stichprobenumfang n sowohl zu einer erheblichen Überschätzung als auch zu einer Unterschätzung der tatsächlich am Bauwerk vorliegenden Betondruckfestigkeit führen. Hierzu wurde von der Technischen Universität Kaiserslautern in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Beton- und Bautechnik-Verein ein statistisches Näherungsverfahren entwickelt, welches bei Eingrenzung des Anwendungsbereiches hinsichtlich auftretender Streuung auch bei kleinem Stichprobenumfang noch statistisch abgesicherte Werte liefert. Das Verfahren soll in einem weiteren DAfStb-Sachstandbericht [2] mit Hintergrundbericht und in einem DBV-Merkblatt [4] veröffentlicht werden.


Literatur [1] DAfStb-Heft 616: Sachstandbericht Bauen im Bestand – Teil I „Mechanische Kennwerte historischer Betone, Betonstähle und Spannstähle fĂźr die Nachrechnung von bestehenden Bauwerken“. Berlin: Beuth Verlag, 2016 (in Vorbereitung). [2] DAfStb-Heft 619: Sachstandbericht Bauen im Bestand – Teil II „Bestimmung charakteristischer Betondruckfestigkeiten“. Berlin: Beuth Verlag, 2016 (in Vorbereitung). [3] DBV-Merkblatt „Bauen im Bestand – Beton und Betonstahl“. Eigenverlag, Ausgabe 2008. [4] DBV-Merkblatt „Bewertung der In-situ-Druckfestigkeit von Beton“. Eigenverlag, Ausgabe 2016 (in Vorbereitung). [5] C   , C.; D  , G.; L, F.; L   , S.; M , N.; M  , G.; M, J.; M  , S.; N, T.; N , C.; O  , E.; R, G.; S , J.; T , P. (Hrsg.): JRC Science and Policy Report: New European Technical Rules for the Assessment and RetroďŹ tting of Existing Structures. Luxembourg: Publications OfďŹ ce of the European Union, 2015. [6] DBV-Merkblatt „Bauen im Bestand – ModiďŹ zierte Teilsicherheitsbeiwerte fĂźr Stahlbetonbauteile“. Eigenverlag, Ausgabe März 2013. [7] Bundesministerium fĂźr Verkehr, Bau und Stadtentwicklung: Richtlinie zur Nachrechnung von StraĂ&#x;enbrĂźcken im Bestand (Nachrechnungsrichtlinie). Berlin, Ausgabe 05/2011, einschlieĂ&#x;lich 1. Ergänzung, Ausgabe 04/2015. [8] Deutsche Bahn AG: Richtlinie 805 – Tragsicherheit bestehender EisenbahnbrĂźcken. Frankfurt am Main, 2010. [9] DIN EN 1990:2010-12: Eurocode 0: Grundlagen der Tragwerksplanung mit DIN  EN  1990/NA:2010-12: Nationaler Anhang und DIN EN 1990/NA/A1:2012-08: A1-Ă„nderung zum Nationalen Anhang. [10] Verband Deutscher Architekten- und Ingenieur-Vereine und Deutscher Betonverein: VorläuďŹ ge Leitsätze fĂźr die Vorbereitung, AusfĂźhrung und PrĂźfung von Eisenbetonbauteilen. Berlin, 1904. [11] DIN  EN  1992-1-1:2011-01: Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln fĂźr den Hochbau mit DIN EN 1992-1-1/NA:2013-04: Nationaler Anhang und DIN EN 1992-1-1/NA/A1:2015-12: A1Ă„nderung zum Nationalen Anhang. [12] DIN  EN  1992-2:2010-12: Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 2: BetonbrĂźcken – Bemessungs- und Konstruktionsregeln mit DIN  EN  1992-2/NA:2013-04: Nationaler Anhang. [13] DIN EN 206-1:2001-07: Beton – Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität. [14] W  , M.; T  , C.: Bundesamt fĂźr Bauwesen und Raumordnung (BBR): Untersuchungen zur Korrelation von Druck- und Zugfestigkeit in alten, niederfesten Betonen als Grundlage fĂźr die Bestimmung der Tragfähigkeit von z. B.

[15]

[16] [17]

[18]

[19]

[20]

Befestigungsmitteln. Abschlussbericht im Rahmen der Forschungsinitiative „Zukunft Bau“, TU Kaiserslautern, 2015. F  , F.; M, S.; S , J.: Tragwerksplanung im Bestand – Bewertung bestehender Tragwerke. In: Bergmeister, K.; Fingerloos, F.; WĂśrner, J.-D. (Hrsg.): Betonkalender 2015 – Bauen im Bestand, Teil 1, Berlin: Ernst & Sohn, 2015, S. 27–113. DIN  EN  488-1:2009-08: Betonstahl – Teil 1: Stahlsorten, Eigenschaften, Kennzeichnung. DIN EN 12504-1:2009-07: PrĂźfung von Beton in Bauwerken – Teil 1: Bohrkernproben – Herstellung, Untersuchung und PrĂźfung der Druckfestigkeit; Deutsche Fassung EN 12504-1:2009. DIN  EN  13791:2008-05: Bewertung der Druckfestigkeit von Beton in Bauwerken oder in Bauwerksteilen; Deutsche Fassung EN 13791:2007. L, M.; S   , F.; S , J.: Bestimmung der charakteristischen Betonfestigkeiten in Bestandstragwerken – Anwendungsgrenzen von DIN EN 13791. Beton- und Stahlbetonbau 106 (2011), H. 12, S. 804–813. W  , M.; S; E.: Textvorschlag fĂźr A20-Ă„nderung DIN EN 13791, Nationale Anwendungsregeln. 2015, (unverÜentlicht).

Autoren Dipl.-Ing. Michael Weber Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Massivbau und Baukonstruktion Paul-Ehrlich-StraĂ&#x;e 14 67663 Kaiserslautern michael.weber@bauing.uni-kl.de

Prof. Dr.-Ing. JĂźrgen Schnell Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Massivbau und Baukonstruktion Paul-Ehrlich-StraĂ&#x;e 14 67663 Kaiserslautern juergen.schnell@bauing.uni-kl.de Prof. Dr.-Ing. Frank Fingerloos Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. KurfĂźrstenstraĂ&#x;e 129 10785 Berlin ďŹ ngerloos@betonverein.de Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E.h. Konrad Zilch Zilch  MĂźller Ingenieure GmbH Erika-Mann-StraĂ&#x;e 63 80636 MĂźnchen konrad.zilch@tum.de

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

27

BERICHT REPORT

M. Weber, J. Schnell, F. Fingerloos, K. Zilch: Mechanical properties for the reanalysis of existing reinforced concrete structures – Preparation of new tools


DOI: 10.1002 10.1002 // bate.201500106 bate.201500106 DOI:

BERICHT BERICHT

Michael Fischer, Carl-Friedrich Waßmuth

Grundinstandsetzung der Kaminkühler auf Zollverein Zwei Kaminkühler in Stahlgitterbauweise wiesen nach der Außerbetriebnahme Korrosionschäden auf. In der Folge war für die unter Denkmalschutz stehenden und als Bestandteil des Gesamtensembles Zeche Zollverein in der Liste des UNESCOWeltkulturerbes eingetragenen Bauwerke der Abriss beantragt. Mittels einer konstruktiven Bestandsaufnahme konnte jedoch aufgezeigt werden, dass im überwiegenden Teil der Turmwände nur geringe Schädigungen vorlagen. Gemäß einer Berechnung mit verfeinerten Lastansätzen waren die Bauwerke nach der Sanierung einzelner stark geschädigter Teilbereiche grundsätzlich in der Lage, alle auf sie wirkenden Lasten sicher aufzunehmen und abzutragen. Mithilfe von Mitteln aus dem Investitionsprogramm des Bundes „Nationale UNESCOWeltkulturerbestätten“ konnten beide Kaminkühler saniert sowie an einem Kaminkühler die bauliche Vorbereitung einer Nutzungserweiterung durch eine textile Membran finanziert werden. Herausforderungen der Sanierung waren im Stahlbau insbesondere die schwache Horizontalsteifigkeit der Türme, im Korrosionsschutz der Umgang mit der stark durch polyzyklisch aromatische Kohlenwasserstoffe kontaminierten Altbeschichtung sowie der Spaltkorrosion.

Keywords Stahlgitter; Kaminkühler; Denkmalschutz; Korrosionsschutz; Kohlenwasserstoffe, polyzyklisch aromatische; Spaltkorrosion; Abbeizen

1

Kurzbeschreibung der Kaminkühler

1.1

Geschichte

Die Kaminkühler 1 und 2 wurden 1958 für die ReinelbeBergbau-AG Gelsenkirchen als hyperbolisch geformte Gitterfachwerke aus Stahl errichtet. Industriearchitekt F S hatte für die beiden nahezu baugleichen, ca. 52 m hohen Bauwerke je einen achteckigen Grundriss sowie eine innen liegende Wellasbestverkleidung vorgesehen (Bild 1). An der Verkleidung wurde das bei der Koksproduktion anfallende flüchtige Ammoniakgas aufgefangen, das dort abkühlte, kondensierte und dann in den Betontassen gesammelt und im angrenzenden Saugbecken abgepumpt wurde. Das Leistungsvermögen eines solchen Naturzugkühlers vom Typ „Balcke“ betrug etwa 2 500 m³/h. Mit der Stahlkrise in den 1990er-Jahren und der damit fallenden Koksnachfrage wurde die Kokerei am 30. Juni 28

Overhaul of cooling towers at Zollverein After decommissioning, two steel lattice cooling towers showed corrosion damage. As a result, an application was submitted for the demolition of these two listed buildings, which are also part of the entire ensemble of the Zeche Zollverein UNESCO World Heritage Site. However, a structural analysis proved that the greater parts of the tower walls sustained only minor damage. According to a calculation with more detailed design loads the buildings were generally able to support and to carry reliably all loads after the restoration of seriously damaged individual parts. Thanks to financial funding offered by the investment programme of the German Federal Government „Nationale UNESCOWeltkulturerbestätten“(national UNESCO world heritage sites), it was possible to renovate both cooling towers as well as to prepare the later placement of a textile membrane in order to broaden the range of potential uses of the cooling towers. Key challenges faced during the renovation process were twofold: concerning steel construction the weak lateral stiffness of the towers in particular, and concerning corrosion protection how to handle crevice corrosion and PAH-contaminated old coating. Keywords steel lattice; cooling towers; protection of historic monuments; protection against corrosion; polycyclic aromatic hydrocarbons PAH; crevice corrosion; paint removing

1993 stillgelegt. Nach der Stilllegung wurde das Gelände zunächst durch das Land Nordrhein-Westfalen, namentlich durch die landeseigene Ruhrkohle AG (RAG), übernommen und später an die Stiftung Zollverein übertragen. Im Jahr 2000 wurde die Anlage schließlich unter Denkmalschutz gestellt. Seit dem 31. August 2002 stehen die Kaminkühler als Bestandteil der Kokerei Zollverein gemeinsam mit der unmittelbar benachbarten Zeche Zollverein als Teile des Gesamtensembles in der Liste des UNESCO-Weltkulturerbes.

1.2

Bau- und Tragwerk

Die beiden baugleichen Kaminkühler 1 und 2 haben jeweils eine Höhe von 52,30 m und eine maximale Breite von 39,40 m im Bereich der Tassen sowie einen Achsabstand von 54,20 m. Die Haupttragelemente sind: – die eigentlichen Kaminkühler aus Stahltragwerk in Fachwerkbauweise (Bild 2),

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 93 (2016), Heft 1


Zeche Zollverein, rechts Kaminkühler mit ursprünglicher Wellasbestverkleidung Zeche Zollverein, to the right the cooling towers with original cover made of corrugated asbestos cement

(Foto: C.-F. WASSMUTH)

(Foto: Stiftung Zollverein)

Bild 1

Bild 2

Innenansicht der Stahlgitterkonstruktion Interior view of the steel lattice

– die jeweils achteckigen Gründungsbauwerke aus Stahlbeton, die sogenannten Tassen, – ein zwischen den Tassen angeordnetes Saugbecken in Stahlbetonbauweise.

tragwerk hauptsächlich Schrauben mit metrischem Gewinde sowie Rundkopfniete zum Einsatz. Verbindungen mit Schweißnähten treten nur bei untergeordneten Anschlüssen auf.

Der für die Gitterkonstruktion verwendete Stahl ist bauzeitlich handelsüblicher Baustahl St 37 mit einer Nennzugfestigkeit von 370 N/mm². Die Stahlbetonbauwerke (Tassen und Saugbecken) wurden in damals üblichem B 225 mit einer Bewehrung aus Rundstahleinlagen aus Stahl St 220 (Stahl I, mit glatter Oberfläche) hergestellt.

Die Gründung des Stahltragwerkes erfolgt mittels in den acht Eckpunkten angeordneten fünfeckigen Stahlbetonstützen, die ihrerseits mit pyramidenartig geformten Einzelfundamenten in die Stahlbetontassen integriert sind. Die Stahlbetontassen binden etwa 1,50 m in den Baugrund ein.

Das Stahltragwerk jedes Kaminkühlers umfasst 27 horizontale Ebenen. Jede dieser Ebenen besteht ihrerseits aus acht jeweils baugleichen Parabelträgern, die zusammen im Grundriss die Figur eines Achteckes bilden. Die Parabelträger bestehen aus einem Innengurt, einem gebogenen Außengurt und senkrecht zum Innengurt angeordneten Pfosten. Der Stich der Parabelträger ist durchgängig mit einem Vierzehntel der Innengurtlänge ausgeführt. Der Außengurt besitzt in den Viertelspunkten entweder eine Abstützung oder eine Abhängung – auf den darunteroder an den darüberliegenden Innengurt. Alle diese Bauteile sind Profile mit L-Querschnitt. Die vertikale Tragstruktur bilden acht Eckstiele aus Doppelwinkeln, die in einem Polygonzug die hyperboloide Form der Bauwerke bilden. Daran sind die Parabelträger angeschlossen, die zur Gewährleistung der Ecksteifigkeit mit horizontal liegenden Knotenblechen um die Eckstiele herum miteinander biegesteif verbunden sind. Jede der vorhandenen acht Seitenwände weist ein durchgehendes Fachwerk aus Diagonalstreben auf, das der Ableitung der Horizontalkräfte aus den Windlasten dient. Die Anschlüsse in den Kreuzungspunkten zwischen den horizontalen Parabelträger-Innengurten und den Diagonalstreben sind mit Knotenblechen ausgeführt. Als Verbindungsmittel kommen dort wie auch im übrigen Stahl-

BERICHT REPORT

M. Fischer, C.-F. Waßmuth: Overhaul of cooling towers at Zollverein

Zwischen den beiden Tassen befindet sich das Saugbecken, ein 13,20 m w 12,60 m breites Bauwerk, das 3,20 m tief in den Baugrund einbindet und aus sieben nebeneinander angeordneten Kammern besteht.

2

Ausgangssituation

2.1

Rückbauantrag

2007, 14 Jahre nach der Stilllegung, wiesen beide Kaminkühler punktuell gravierende Korrosionsschäden auf. Der Eigentümer beauftragte daher im Herbst 2007 bei einem örtlichen Ingenieurbüro ein Gutachten zur Standsicherheit zunächst von Kaminkühler 1. Das Gutachten kam zu dem Ergebnis, dass die Standsicherheit des untersuchten Kühlers rechnerisch nicht mehr gegeben wäre und empfahl den Rückbau des gesamten Bauwerkes. Es wurde auch darauf hingewiesen, dass für den Kühler 2 kein grundsätzlich anderes Ergebnis zu erwarten sei. In der Folge beantragte der Eigentümer mit Datum vom 9.1.2008 die Erlaubnis zum Abriss beider Kaminkühler. Zur Begründung für die Eilbedürftigkeit wies er insbesondere darauf hin, dass bei einem Einsturz die eingeleitete örtliche Absperrung zwar die unmittelbare Gefährdung von Personen verhindern könne, jedoch durch den Zusammenbruch auch der noch in Teilen vorhandenen Hülle Bautechnik 93 (2016), Heft 1

29


(Darstellung: Lorenz & Co. Bauingenieure)

M. Fischer, C.-F. Waßmuth: Grundinstandsetzung der Kaminkühler auf Zollverein

Begründung für den Abriss: Befundete Wandabschnitte farbig markiert Motivations for demolition: appraised tower faces highlighted

Bild 4

Begründung für den Abriss: Extrapolation der Befunde Motivations for demolition: extrapolation of appraisal

(Darstellung: Lorenz & Co. Bauingenieure)

Bild 3

aus Wellasbestplatten die Gefahr der großflächigen Freisetzung von Asbestfasern drohe. In Hinblick auf die herausragende denkmalpflegerische Bedeutung der zur Disposition stehenden Bauten und die mit der Verleihung des Welterbetitels gegenüber dem Welterbekomitee der UNESCO eingegangenen Verpflichtungen war die Abrissforderung aus denkmalpflegerischer Sicht mit größtmöglicher Sorgfalt zu prüfen. Zur Beurteilung des Rückbauantrages wurde deshalb die aus den Bestandsaufnahmen und Berechnungen entwickelte Abrissempfehlung in Hinblick auf ihre Zwangsläufigkeit untersucht. Der Schwerpunkt der Prüfung lag dabei auf der Realitätsnähe des Rechenmodells in Hinblick auf das tatsächliche Schadensbild und der Frage, inwieweit alternativ zum Abriss eine Ertüchtigung möglich und sinnvoll sein könnte. Mit der Prüfung der Standsicherheitsuntersuchung für den Kaminkühler 1 wurde die Prof. Dr. Lorenz & Co. Bauingenieure GmbH beauftragt. Unter der Projektleitung von Prof. Dr.-Ing. W   L   stellte sich heraus: Die statische Modellierung im Erstgutachten des 30

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

Tragwerkes ging von einem sehr ungünstigen Schadensbild aus, das nicht durch tatsächliche Befunde abgesichert war. Die zugrunde gelegte Schadensaufnahme beschränkte sich auf partielle Aufmaße der noch vorhandenen Profilstärken und ergänzende Fotografien von Teilbereichen von zweien der acht Seitenwände; in einer dritten Wand waren Wandstärken ausgewählter Knotenbleche aufgemessen worden. Für die statische Modellierung wurden aus diesen partiellen Befunden (Bild 3) die ungünstigsten Profil- und Knotenblechstärken ausgewählt und anschließend im statischen Modell auf fast alle Profile des gleichen Typs im gesamten Tragwerk übertragen (Bild 4). Durch diese radikale Extrapolation entstand ein extrem geschwächtes Systemmodell, das in der statischen Berechnung deutliche Überschreitungen der zulässigen Spannungen lieferte. Eine realitätsnahe Aussage zum tatsächlichen Sicherheitsniveau des Kaminkühlers 1 lieferte die Berechnung wegen der zu ungünstigen Annahmen nicht; entsprechendes galt für die Übertragung der Bewertung auf den Kaminkühler 2. Die Notwendigkeit eines Abrisses der denkmalgeschützten Türme ließ sich anhand der vorgelegten Standsicherheitsuntersuchung nicht bestätigen.


2.2

BERICHT REPORT

M. Fischer, C.-F. WaĂ&#x;muth: Overhaul of cooling towers at Zollverein

Gutachten zur Standsicherheit

Die Begutachtung zeigte, dass die Tragwerke beider KaminkĂźhler nach der bereits erfolgten Entfernung der Wellasbestverkleidung grundsätzlich in der Lage waren, alle nach geltenden Normen anzusetzenden Lasten inklusive der neu zu berĂźcksichtigenden Eislasten und der zugehĂśrigen Lastkombinationen sicher abzutragen. Dies galt auch unter BerĂźcksichtigung kleinerer korrosionsbedingter Querschnittsschwächungen, einer Reduzierung der Grenzspannungen in Hinblick auf die VersprĂśdung des Materials und einer etwaigen Lagersenkung. Im Zuge einer konstruktiven Bestandsaufnahme wurden beide KaminkĂźhler mit Kran und Mannkorbe sowie Hubsteiger abgefahren und die Schäden handnah aufgenommen. Es zeigte sich, dass im Ăźberwiegenden Teil der Turmwände nur geringe Schädigungen vorlagen. Die Korrosionsschäden konzentrierten sich an den FuĂ&#x;ringen und den drei oberen Ringen (Bild 5). Weit verbreitet war zudem Spaltkorrosion in den Knotenpunkten und bei zusammengesetzten ProďŹ len. In der Gesamtwertung aus detailliertem Lastansatz und dierenzierter Modellierung geschädigter Stäbe und Knoten zeigte sich zwar, dass ohne Sanierung und ErtĂźchtigung die Standsicherheit des gegenwärtigen Bestandes nicht nachzuweisen war. Die Schwachstellen bildeten wenige, aber stark geschädigte ProďŹ le. Auch wenn ein Gesamteinsturz aufgrund vorhandener Lastumlagerungspotenziale selbst bei starken Winden nicht zu erwarten war, musste die Absperrung und Sicherung des unmittelbar umgebenden Geländes bis zur Umsetzung der Sanierungs- und ErtĂźchtigungsmaĂ&#x;nahmen aufrecht erhalten werden, da der Abgang einzelner Stäbe nicht auszuschlieĂ&#x;en war.

2.3

Finanzierung

Die genauere Begutachtung der beiden KaminkĂźhler hatte gezeigt, dass deren Sanierung technisch mĂśglich war. Der Stiftung Zollverein, die seit 1998 fĂźr den weiteren Erhalt und die Nutzung der stillgelegten Anlagen auf Zollverein zuständig war, standen jedoch nicht die nĂśtigen ďŹ nanziellen Mittel fĂźr eine Grundinstandsetzung zur VerfĂźgung. Erfreulicherweise wurde genau zu diesem Zeitpunkt vom Bundesministerium fĂźr Verkehr, Bau und Stadtentwicklung das „Investitionsprogramm nationale UNESCO-Welterbestätten“ fĂźr die Weiterentwicklung und Pege der deutschen UNESCO-Welterbestätten aufgelegt. Von den ausgeschriebenen 220 Mio. Euro konnte die Stiftung Zollverein 13,75 Mio. Euro akquirieren. Vor dem Hintergrund dieser FĂśrderung konnte auch die MĂśglichkeit in Betracht gezogen werden, nicht nur Stahltrag-

(Foto: Lorenz & Co. Bauingenieure)

Im Ergebnis der Diskussion um den RĂźckbauantrag wurde die Prof. Dr. Lorenz & Co. Bauingenieure GmbH mit einer weitergehenden Begutachtung beauftragt. Sie sollte Klarheit zum Sicherheitsniveau der Stahltragwerke unter BerĂźcksichtigung aller relevanten EinussgrĂśĂ&#x;en im gegenwärtigen Zustand bringen und gegebenenfalls vorhandenen ErtĂźchtigungsbedarf benennen.

Bild 5

Starke Korrosionsschäden am oberen Ring Heavy corrosion damage at the top level

werk und Betontassen aufzuarbeiten, sondern den TĂźrmen auch ihre „Haut“ wiederzugeben. In Abstimmung mit der zuständigen DenkmalbehĂśrde sowie dem Bauherren wurde aus verschiedenen zur Disposition stehenden Varianten die innere Verkleidung durch eine textile Membran ausgewählt (Bild 6).

3

Planen und Bauen

3.1

Windgutachten

Um die BaumaĂ&#x;nahmen im Umfang zu begrenzen, wurden die Lastansätze weiter verfeinert. Hyperboloide Gittertragwerke wie die KaminkĂźhler sind in den betreenden Normen nicht explizit geregelt. Nichtdestotrotz handelt es sich um einen Bauwerkstyp, der einige Jahrzehnte recht häuďŹ g gebaut worden war und fĂźr den daher in der Literatur Erkenntnisse vorliegen (z.  B. zum KĂźhlturm Schmehausen [1, 2]). Es wurde vor diesem Hintergrund Prof. R   damit beauftragt, bezogen auf das Bauwerk realistische Windkraftbeiwerte und Staudruckverläufe zusammenzustellen. GegenĂźber den vereinfachenden Windlastansätzen nach Norm konnte so eine Lastreduktion erreicht werden.

3.2

Stahlbau

Hyperboloide Gittertragwerke als TraggerĂźste fĂźr NaturzugkĂźhler weisen gegenĂźber klassischen TĂźrmen den Nachteil auf, dass keine Horizontalverbände zur Aussteifung gegen eine Verformung des Querschnitts vorliegen. Das hat seinen Grund darin, dass zum einen der Durchmesser der Bauwerke mit 20 bis 30 m fĂźr drucksteife Stäbe sehr groĂ&#x; ist, und zum anderen solche Aussteifungen auch stark dem Ammoniakgas ausgesetzt wären. Die Ovalisierung in der Draufsicht soll deswegen durch die zu (mĂśglichst) biegesteifen Achtecken zusammengeschlossenen Parabelträger verhindert werden. Wo die AuĂ&#x;enwänBautechnik 93 (2016), Heft 1

31


(Quelle: form TL)

M. Fischer, C.-F. Waßmuth: Grundinstandsetzung der Kaminkühler auf Zollverein

Bild 6

Entwurf der Membran Design of the textile membrane

de stark geneigt sind, hilft die Wandneigung zusätzlich, da ein Anteil der Windlasten in die Diagonalen und auch (in geringerem Maße) in die geneigten Eckstiele abgeleitet werden kann. Die Schwachstelle gegenüber Verformungen und (mittelbar) Verursacher von Spannungsspitzen ist somit der Bereich, in dem die Außenwände weitgehend vertikal verlaufen und somit die Parabelträger-Achtecke die Windlasten alleine aufnehmen müssen. Im vorliegenden Fall sollte das Bauwerk nicht nur infolge der aufgetretenen Korrosionsschäden ertüchtigt werden, sondern auch Anschlusspunkte für eine (später einzubauende) innen liegende textile Membran bieten. Die als optischer Ersatz für die Wellasbestplatten geplante Membran sollte als Projektionsfläche im Zuge von Ausstellungen und Sonderveranstaltungen dienen können. Membrane benötigen zur Formsteifigkeit sowohl eine doppelt gegenläufige Krümmung (z.  B. die Sattelform) als auch eine ausreichende Vorspannung. Die zugehörige Formfindung ergab, dass nur an jedes zweite horizontal aussteifende Parabelträger-Achteck anzuschließen war. Dazu mussten die betroffenen Ebenen verstärkt werden, der weitgehend kontinuierliche Anstieg und Abfall der horizontalen Steifigkeit des Bauwerkes wurde somit diskontinuierlich. Steifere Ebenen zogen nun aber auch Lasten aus dem äußeren Wind an und verlangten weitere Verstärkungen. Im Iterationsprozess konnte dieser Effekt zwar begrenzt werden, dennoch verblieb eine starke Materialkonzentration in Höhe des schmalsten Durchmessers des Kaminkühlers – der Preis für den Eingriff in die Bauwerkshomogenität.

3.3

Korrosionsschutz

Als wichtiges Thema im zu erarbeitenden Sanierungskonzept stellte sich der Korrosionsschutz heraus. Bei einem 32

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

nicht mehr genutzten Industriebauwerk genießen Pflege und Wartung der Beschichtung häufig keinen sehr hohen Stellenwert mehr. Entsprechend war eine hohe Qualität der neuen Beschichtung gefordert. Eine weitere Herausforderung stellte die bei zusammengesetzten Stahlkonstruktionen übliche Spaltkorrosion dar (Bild 7). Die übliche Lösung ist das Auseinandernehmen der betroffenen Profile und Bleche, um eine Grundsanierung der Einzelteile zu ermöglichen. Diese Lösung schied im vorliegenden Falle allerdings aus, sie hätte die Demontage und den Wiederaufbau der gesamten Stahlkonstruktion bedeutet. Nach Rücksprache mit dem frühzeitig hinzugezogenen Korrosionsschutzsachverständigen (D   S  , dsccc, Duisburg), Beschichtungsstoff-Herstellern sowie einer Literaturauswertung zum Thema (siehe [3 und 4]) wurde festgelegt, lediglich Bauteile mit Spalten größer 10 mm nach der klassischen Methode zu behandeln. Spalte bis 10 mm wurden im Bestand belassen, sorgfältig gereinigt und anschließend abgedichtet. Für Spalte von 0,5 mm bis 5 mm wurde dafür 1K-PUR-Fugendichtstoff ausgewählt, der nach der Grundierung in die Fugen eingebracht wurde. Fugen und Spalte größer 5 mm bis max. 10 mm wurden vor dem Spachteln mit einer Hinterfüllschnur ausgelegt. Wegen des Überstreichens des Spachtels mit den Zwischen- sowie den Deckbeschichtungen musste der Spachtel auf das Beschichtungssystem abgestimmt werden; Glättmittel jeglicher Art durften nicht verwendet werden. Aufgrund des Standortes der Kaminkühler wurde von einer Korrosionskategorie C 3 ausgegangen. Eine lange Schutzdauer des Beschichtungssystems von mindestens 15 Jahren hätte somit eine Gesamtschichtdicke von 200 µm erfordert. Wegen der gewünschten langen Standzeit der Beschichtung sollten vier Beschichtungen mit Dicken von jeweils 80 µm eine Sollschichtdicke von 320 µm ergeben. Hinzu kam der zusätzliche Schutz der Kanten, Nietund Schraubenverbindungen mit Beschichtungsstoff. Die Korrosionsschutzbeschichtung wurde nach Blatt 87 der TL/TP- KOR-Stahlbauten geplant.

3.4

Umweltschutz

Die Voruntersuchungen der Altbeschichtung hatten ergeben, dass diese durch polyzyklisch aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und Reste von Bleimennige kontaminiert war. Die Regelschichtdicke betrug 500 µm. Teilweise wurden Schichtdicken von bis zu 1200 µm gemessen. Um die Altbeschichtung vom Stahl zu entfernen, kam nach Planung und Ausschreibung das Druckstrahlen mit festen Strahlmitteln zur Anwendung. Die komplette staubdichte Einhausung des zu bearbeitenden Kühlturms sollte verhindern, dass kontaminiertes Strahlgut in die Bauwerksumgebung gelang. Es zeigte sich allerdings, dass eine tatsächlich staubdichte Einhausung wenn überhaupt dann nur mit hohen finanziellen Mitteln gewährleistet werden konnte. Darüber hinaus zerstörten Herbststürme partiell wiederholt jede Art von Einhausung (Bild 8). Als Alternative zum Druckstrahlen bot sich Hochdruckwas-


Spaltkorrosion Crevice corrosion

(Foto: Lorenz & Co. Bauingenieure)

(Foto: Lorenz & Co. Bauingenieure)

Bild 9

Auftragen des Abbeizers Paint removing

(Foto: Lorenz & Co. Bauingenieure)

(Foto: Lorenz & Co. Bauingenieure)

Bild 7

BERICHT REPORT

M. Fischer, C.-F. Waßmuth: Overhaul of cooling towers at Zollverein

Bild 8

Einhausung nach starkem Herbststurm Enclosure after heavy storm at autumn

serstrahlen an. Die vorhandenen Betontassen hätten dabei als Auffangbehälter fungieren können. Die beauftragte Korrosionsschutz-Fachfirma (Massenberg GmbH, Essen) schlug als dritten Weg vor, die Altbeschichtung mittels Abbeizer zu entfernen (Bild 9). Abbeizer bindet die gelöste Altbeschichtung, Blei und PAK können somit nicht in die Atmosphäre gelangen. Gegenüber Wasser ist der Abbeizer so zäh, dass er auf den Stahlbauteilen haften bleibt und gemeinsam mit der Altbeschichtung durch einen Spachtel abgekratzt werden kann. Weil man sich nicht gegen das herabstürzende Wasser schützen musste, bot das Abbeizen die Möglichkeit, gleichzeitig untereinander auf zwei Gerüstebenen zu arbeiten. Abschließend

Bild 10 Knotenblech mit Deckbeschichtung Gusset plate with finishing coat

war das Sweepen der Stahlbauteile nötig, um den erforderlichen Norm-Reinheitsgrad Sa 2 1/2 nach [5] gewährleisten zu können. In der Summe betrachtet war diese Lösung preiswerter als das Druckstrahlen, weil dort erhebliche Kosten für die staubdichte Einhausung aufzuschlagen waren.

4

Fazit

Die Grundinstandsetzung der Kaminkühler auf Zollverein zeigt, dass die im Bauen im Bestand tätigen Bauingenieure und Architekten alltäglich vor komplexen Aufgaben stehen, die nicht selten Spezialwissen fernab von den Belangen des Neubaus erfordern. Das Bewusstsein für die Besonderheiten und spezifischen Probleme beim Bauen im Bestand ist für den späteren Erfolg maßgebend. Das frühzeitige Hinzuziehen von mit Bestandsbauten vertrauten Fachleuten kann zuweilen sogar einen bislang als unausweichlich erscheinenden Abriss verhindern. Eine häufig anzutreffende Fehlerquelle beim Bauen im Bestand ist Bautechnik 93 (2016), Heft 1

33


M. Fischer, C.-F. WaĂ&#x;muth: Grundinstandsetzung der KaminkĂźhler auf Zollverein

eine unzureichend durchgefßhrte konstruktive Bestandsaufnahme. Je feiner das System- und Schadensmodell fßr die realitätsnahe Bewertung des Bestandes eingestellt werden soll, umso genauer ist diese Realität vorab zu erfassen. Auch der Interaktion von Planen und Bauen sollte

im Bestand ausreichend Aufmerksamkeit geschenkt werden, um während der Bauphase kurzfristig auf Probleme bei der Bauausfßhrung sowie auf von ursprßnglichen Annahmen abweichende Konstruktionsdetails reagieren zu kÜnnen.

Literatur [1] S, J.; M, G.: NaturzugkĂźhlturm mit vorgespanntem Membranmantel. Der Bauingenieur 49 (1974), S. 41– 45. [2] S, J.; M, G.; W  , P.; J, E.: Der SeilnetzkĂźhlturm Schmehausen. Bauingenieur 51 (1976), S. 401– 412. [3] MĂśll, R.: Grundhafte Erneuerung des groĂ&#x;en Palmenhauses im Palmegarten in Frankfurt am Main. Stahlbau 69 (2000), S. 741 . [4] G , A.; H , J.: Instandsetzung von Korrosionsschäden an der ElbebrĂźcke Loschwitz-Blasewitz „Blaues Wunder“. Stahlbau 75 (2006), S. 357. [5] DIN EN ISO 12944-1: Beschichtungsstoe  – Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme. Berlin: Beuth Verlag, 1998.

Autoren Dr.-Ing. Michael Fischer Prof. Dr. Lorenz & Co. Bauingenieure GmbH ArndtstraĂ&#x;e 34 10965 Berlin Michael.Fischer@lorenz-co.de

Dipl.-Ing. Carl-Friedrich WaĂ&#x;muth IngenieurbĂźro C.-F. WaĂ&#x;muth Weidenweg 37 10249 Berlin mail@cf-wassmuth.de

FIRMEN UND VERBĂ„NDE

Bildrechte: DBV

DBV-Regionaltagungen „BauausfĂźhrung“ 2016

Flyer der DBV-Regionaltagungen „BauausfĂźhrung“ 2016

34

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

Der DBV fĂźhrt auch im FrĂźhjahr 2016 die traditionellen DBV-Regionaltagungen durch. Die Tagungen in Berlin (mit Schwerpunkt Sichtbeton), Bochum, Frankfurt, Hamburg, MĂźnchen und NĂźrnberg stehen unter der Ăœberschrift „BauausfĂźhrung“. Sie sind im Februar und März der Trepunkt fĂźr Bauleiter, Oberbauleiter, Poliere und Technische Leiter. Hier diskutieren sowohl die regional ansässigen Mitgliedsunternehmen mit den DBV-Bauberatern als auch alle, die mit der Tragwerksplanung, Arbeitsvorbereitung, Betonherstellung und BauausfĂźhrung befasst sind.

Termine und Orte: 16. Februar 2016 Mßnchen-Ottobrunn 23. Februar 2016 Hamburg 1. März 2016 Frankfurt am Main 2. März 2016 Berlin 3. März 2016 Bochum 10. März 2016 Nßrnberg Die Teilnahmegebßhr beträgt 119 ₏ fßr DBV-Mitglieder, 159 ₏ fßr Nichtmitglieder. www.betonverein.de/veranstaltungen.php


BERICHT REPORT

DOI: 10.1002 / bate.201500099

BERICHT

Rainer Barthel, Helmut Maus, Jörg Rehm

Das Radom in Raisting am Ammersee – Die Instandsetzung eines Technikdenkmals Das Radom in Raisting wurde 1963 erbaut. Als Wetterschutz für eine der ersten Satellitenantennen der Welt dient eine Traglufthalle mit der Form eines Kugelabschnittes, einer Höhe von ca. 39,50 m und einem Durchmesser von 48,80 m. Über diese Anlage wurden in Deutschland erstmals interkontinentale Telefonverbindungen über Satellit möglich. Die Fernsehbilder der ersten Mondlandung und der Olympischen Spiele 1972 wurden hier übertragen. Die Membran, bestehend aus einem zweilagigen Polyestergewebe, hat bis 2010 ihren Dienst getan. 1999 wurde das Bauwerk in die Denkmalliste aufgenommen und in den Jahren 2010/11 umfassend saniert. Die Membran wurde unter Beibehaltung sämtlicher konstruktiver Anschlüsse ausgetauscht. Der Massivbau mit vielen typischen Details aus der Bebauungszeit wurde denkmalgerecht instand gesetzt, die technische Ausrüstung ertüchtigt und eine energetische Sanierung durchgeführt.

The Radome in Raisting near Ammersee – The restoration of a technical monument The radome in Raisting was built in 1963. The weather protection of the sensible equipment was realized by a spherical airdome with a hight of 39.50 m and a diameter of 48.80 m. With this aerial system telecommunication via satellite was made possible for the first time in Germany. The live broadcasting of the moon landing and the Olympic Games in 1972 were transmitted from here. The polyester fabric membrane had been in use till 2010. In 1999 the Bavarian department listed the radome as a “monument of national interest”. From 2010 to 2011 an extensive restoration was arranged. The membrane was replaced using the existing connection details. The solid building with its details typical of the time, was restored taking all heritage requirements into consideration. The technical equipment was improved and energy-saving measures implemented.

Keywords Radom; Denkmal, technisches; Instandsetzung

Keywords radome; technical monument; restoration

1

rigen 15 Raistinger Antennen gingen an die US Telekommunikationsfirma EMC, welche die Antennen bis heute nutzt. Das Radom, das noch voll funktionsfähig ist, wird seitdem von der Technischen Universität München und der Luft- und Raumfahrtgesellschaft (DLR) für wissenschaftliche Zwecke genutzt. Zwischen Juli 2010 und Juli 2012 wurde an dem Gebäude eine Generalsanierung durchgeführt. Die Hülle wurde im September 2010 ausgetauscht, außerdem wurde eine energetische Sanierung durchgeführt.

Auf der Suche nach einem Standort für die erste Satellitenantenne Deutschlands fiel 1962 die Entscheidung auf Raisting in Oberbayern. Gründe waren unter anderem die gegenüber Störwellen geschützte Lage in der „Raistinger Wanne“ südlich des Ammersees und eine gute Verkehrsanbindung. In den Jahren 1962/63 wurde die Anlage erbaut und im Oktober 1963 die Traglufthülle errichtet. Erst anschließend wurde die Antenne im Inneren der Hülle montiert Bild 1). Es ist die erste von 16 Antennen, die in den Folgejahren in nächster Nachbarschaft gebaut wurden. Diese jüngeren Antennen wurden bereits ohne den Wetterschutz einer Tragluftkuppel errichtet, da dies aufgrund neuer Antennenkonstruktionen nicht mehr erforderlich war. 1964 fand die erste Live-Fernsehübertragung statt. 1965 wurde der kommerzielle Telefonverkehr über die Antenne aufgenommen. Über Satellit waren jetzt 240 Fernsprechkanäle gleichzeitig möglich. Vor 1965 fand die Kommunikationsübertragung mit nur 17 Kanälen durch Unterseekabel, die leicht verletzbar waren, statt. 20 Jahre später, 1985, wurde der Betrieb eingestellt. 2006 gab die Telekom das Radom auf, der Landkreis übernahm die Anlage zum symbolischen Preis von 1 Euro (Bild 2). Die üb-

Die Bedeutung des Radoms in Raisting als Denkmal wird durch folgende Fakten deutlich: Es ist die fünfte Satelli-

Quelle: B&M

Die Geschichte des Radoms und seine Bedeutung als Denkmal

Bild 1

Das Radom in Raisting, rechts jüngere Antennen ohne schützende Tragluftkuppel Radome in Raisting, on the right hand younger antennas without protecting airdome

© Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Bautechnik 93 (2016), Heft 1

35


R. Barthel, H. Maus, J. Rehm: Das Radom in Raisting am Ammersee – Die Instandsetzung eines Technikdenkmals

Bayerischen Landesamtes für Denkmalpflege, EGON JOGREIPL, schreibt: „Das Radom ist ein Denkmal von herausragender nationaler Bedeutung. Es stellt ein hochrangiges, für Deutschland singuläres, bau- und technikgeschichtliches Zeugnis der modernen Kommunikationstechnik dar und ist die deutsche Wiege der satellitengestützten Telekommunikation in Europa.“ Er vergleicht seine Bedeutung mit der Wieskirche und den Olympiabauten in München.

HANNES

Quelle: Josef Beck

2

Bild 2

Antenne auf Stahlbetonsockel Antenna on the base of reinforced concrete

ten-Empfangsstation der Welt. Inzwischen wurden alle frühen Anlagen bis auf die in Raisting und die in Pleumeur-Bodou in der Bretagne abgerissen. Das Radom in Raisting ist im Originalzustand ohne spätere Um- oder Anbauten erhalten geblieben (Bild 2). Hersteller der Antenne ist die Firma MAN, welche die Anfänge des Antennen- und Teleskopbaus weltweit prägte. Die Technologie, die mit dem Radom in Deutschland Einzug hielt, revolutionierte die Telekommunikation. Über Raisting führte zum Beispiel die Direktleitung Washington-Moskau, welche als „Rotes Telefon“ in die Geschichte einging. 1969 wurden die Livebilder der ersten Mondlandung über eine Station in Australien nach Raisting übertragen und dort über einen optischen Normwandler an die Fernsehanstalten weitergegeben. Das Bild des Radoms in idyllischer Landschaft vor der Alpenkulisse und in direkter Nachbarschaft einer barocken Kapelle wurde zu einem in Medien und der Werbung viel verwendeten Symbol für die technische Entwicklung der jungen Bundesrepublik Deutschland und für den Freistaat Bayern. Schon 1985 wurde die Originalausstattung von ehemaligen Mitarbeitern gerettet und erhalten. In der Folgezeit wurde das Radom für Interessierte immer wieder geöffnet. 1999 erfolgte schließlich die Eintragung in die Denkmalliste des Freistaates Bayern als Industriedenkmal. Außerdem wurden 40 Gegenstände der technischen Ausstattung in die Denkmalschutzliste aufgenommen, unter anderem das Modem für das „Rote Telefon“. 2004 wurde ein Verein zur Erhaltung des Baudenkmals gegründet. 2007 gründete der Landkreis eine gemeinnützige Gesellschaft. Der ehemalige Generalkonservator des 36

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

Originalzustand

Der Sockel des Radoms besteht aus einem ringförmigen Stahlbetonbau, dem Technik-, Lager- und ein Schauraum angegliedert sind. Eine große Lkw-Schleuse ermöglicht den Transport großer Teile in die Traglufthalle. Die flach gedeckten Anbauten sind durch ein umlaufendes Lichtband aus Glasbausteinen gegliedert und belichtet. Es handelt sich um einen einfachen, aber qualitätsvollen und für die Zeit typischen Zweckbau. Der Stützluftdruck wird über drei Gebläseeinheiten erzeugt. Die Luft wird über einen etwa 50 m langen Kanal angesaugt und vorkonditioniert. Die Heizung im Radom besteht aus acht mit Fernwärme gespeisten Umluftgeräten, die eine Schichtung der Luft im Radom verhindern und der Bildung von Kondenswasser vorbeugen. Zur Aufrechterhaltung des Betriebs bei Stromausfall wurde eine Netzersatzanlage mit Dieselgeneratoren vorgehalten. Die Kuppel hat die Form eines Kugelabschnittes mit einem Durchmesser von 48,80 m am Äquator und erreicht eine Höhe von 39,50 m. Die Membranoberfläche beträgt 5 200 m2, der Bruttorauminhalt 56 100 m3. Die Kuppel ist auf einer ringförmigen Stahlbetonwand von 5,45 m Höhe gelagert (Bild 3). Die ursprüngliche Membran wurde von Birdair aus den USA geliefert. Sie hatte eine Dicke von 1,8 mm und bestand aus zwei laminierten Gewebeschichten aus Polyesterfasern der Markenbezeichnung DACRON® der Firma DuPont. Die Beschichtung war eine dreilagige (innen, Mitte, außen) Gummierung aus HYPALON®, ebenfalls der Firma DuPont. Auf das doppellagige Gewebe wurden im Abstand von 1,2– 1,5 m diagonal verlaufende, 8 cm breite Streifen aus Polyestergewebe auflaminiert. Die Nähte waren verklebt und vernäht. Zum Schutz des Nähgarns gegen Feuchtigkeit, Witterung und UV-Strahlung wurden über die Nähte Deckstreifen aufgeklebt. DACRON gibt es seit den 1950er-Jahren und ist eine wasserresistente und reißfeste Kunstfaser. Sie wird auch heute vielfältig eingesetzt, z. B. für Textilien, aber auch in der Medizin. HYPALON, ein Chlor-Sulfat-Polyethylen, ist ein hochwertiges und besonders widerstandsfähiges Elastomer. Von dem Grundmaterial sind Probestücke vorhanden, die nicht der Witterung und dem Sonnenlicht ausgesetzt waren. An diesen Probestücken wurden einaxiale Zugversuche durchgeführt. Die ermittelten Zugfestigkeiten bei 20 °C betragen 202 kN/m in Kettrichtung und 173 kN/m


Jahr 2011 wurde die Innenraumtemperatur auch im Winter auf mindestens 13 °C gehalten. Schnee auf der Membran wurde damit abgetaut und Kondenswasser auf den Metallflächen und auf der Innenseite der Membran weitgehend verhindert. Für die Tragluftkuppel liegt eine geprüfte statische Berechnung aus dem Jahr 1963 vor. Die Berechnungen wurden von der amerikanischen Firma Birdair aufgestellt und von der Siemens Bauunion ins Deutsche übersetzt und auf europäische Einheiten übertragen. Die Winddruckverteilungen waren durch Windkanalversuche ermittelt worden und entsprechen im Wesentlichen den heute üblichen Annahmen. Die maximale Bemessungszugkraft in der Membran ergab sich im Lastfall Innendruck und Wind zu 63 kN/m.

Quelle: B&M

Die Membran wurde regelmäßig kontrolliert und gewartet. Bis in das Jahr 1999 wurde in regelmäßigen Abständen die Außenseite der Kuppel gereinigt und mit einer weißen Beschichtung versehen. Dies erfolgte von einer Gondel aus, die von einem Kran über die Kuppel bewegt wurde. Verwendet wurde der Beschichtungsstoff WIEDOPREN (ICI Lacke Farben GmbH).

Bild 3

Schnitt und Isometrie Cross section and isometry

in Schussrichtung (Mittelwert aus je 3 Versuchen). Nähte konnten nicht geprüft werden, da kein entsprechendes Probematerial vorhanden war. Der Zuschnitt erfolgte in Bahnen, die sich vom Äquator zu den Polen verjüngen und dreimal gestoßen waren. Im untersten Abschnitt bestand die Membran aus 128 Bahnen, im zweiten aus 64 Bahnen und im dritten aus 32 Bahnen. Direkt am Pol gab es zusätzlich eine Polkappe, die aus sechs Bahnen bestand. Die Randverbindung erfolgte mittels eines runden Kederprofils aus PVC in einem Hohlsaum, der ebenfalls geklebt und genäht ist. Die Klemmbolzen, die die Membran mit dem Randwinkel aus Stahl verbanden, durchdrangen die Membran. Auf einen besonderen Blitzschutz für die Membran selbst konnte zur Bauzeit nach Untersuchungen am Institut für Hochspannungs- und Anlagentechnik der TH München verzichtet werden [1]. Die Membran wurde in Versuchen auf ihr Verhalten bei Blitzeinschlag geprüft. Dabei entstanden im ungünstigsten Fall Löcher von ca.10 mm Durchmesser. Eine Entflammung wurde nicht beobachtet. Der Stützdruck wurde in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit gesteuert und betrug zwischen 3,8 und 12,5 mbar (= 1 250 Pa = 1 250 N/m2). Bis zur Sanierung im

3

Zustand im Jahr 2009

Das Gebäude, die Antennentechnik, die Haustechnik und die Membran waren im Originalzustand erhalten und voll funktionsfähig. Mit über 45 Jahren Standzeit handelte es sich wahrscheinlich um die weltweit dienstälteste Membran. Allerdings entstanden zunehmend Zweifel an der Standsicherheit der Tragluftkuppel. Zudem war der hohe jährliche Energiebedarf der Anlage nicht weiter tragbar. Der Jahresenergieverbrauch betrug ca. 1 200 MWh, verursacht im Wesentlichen durch einen sehr hohen Luftverlust von ca. 6 000 m3/h (!) und die fehlende Wärmedämmung. Eine Begutachtung wurde beauftragt, in der nicht nur der bauliche Zustand, sondern auch Möglichkeiten zur Erhaltung und Nutzung sowie zur Reduktion des Energiebedarfs untersucht werden sollten. Schäden gab es an den Stahlbetonkonstruktionen, insbesondere an den Anbauten, infolge lokaler Undichtigkeiten am Flachdach und schadhafter Entwässerungsleitungen. Die Glassteine wiesen Frostschäden auf. Mangelhafte Abdichtungen an Schleusen und Zuleitungen verursachten große Luftverluste. Die Membran zeigte vor allem entlang der Nähte starke Verschmutzungen und Stockflecken. Die auf die Nähte aufgeklebten Abdeckstreifen hatten sich über längere Strecken abgelöst. Bei genauerer Betrachtung der Membran zeigten sich viele kleine Löcher unterschiedlichen Ursprungs, die nur teilweise notdürftig geflickt waren. Darüber hinaus waren keine gravierenden Schäden am Polyestergewebe selbst oder an den Nähten festzustellen. Bautechnik 93 (2016), Heft 1

37

BERICHT REPORT

R. Barthel, H. Maus, J. Rehm: The Radome in Raisting near Ammersee – The restoration of a technical monument


R. Barthel, H. Maus, J. Rehm: Das Radom in Raisting am Ammersee – Die Instandsetzung eines Technikdenkmals

Es gab keine Einrisse, keine aufgehenden Nähte (die Abdeckstreifen waren nicht Teil der tragenden Verbindung) und selbst die Beschichtung war in verhältnismäßig gutem Zustand.

aufwändig gewesen wäre. Die Luftdichtigkeit der Schleusen und Türen zur Tragluftkuppel wurde verbessert. Die geschädigten Glasbausteine konnten bestandsgleich ersetzt werden.

Trotzdem war es nicht möglich, die Standsicherheit der alten Membran zweifelsfrei nachzuweisen. Zuverlässige Erkenntnisse über die Dauerhaftigkeit der Werkstoffe über einen solch langen Zeitraum waren nicht verfügbar. Die festgestellten kleinen Löcher waren in ihrer Vielzahl nicht zu flicken. Die Gefahr des Weiterreißens war nicht mit Sicherheit auszuschließen.

Die gesamte Haus- und Stützlufttechnik wurde erhalten und durch eine moderne Regelungstechnik und zusätzliche Aggregate ergänzt. Damit gelang es, den Heizölverbrauch schon im ersten Jahr nach der Instandsetzung um 40 % und den Stromverbrauch um 60 % zu senken. Wie im originalen Zustand ist es erforderlich, Schnee am Zenit der Tragluftkuppel abzutauen. Grund hierfür sind in erster Linie nicht die Schneelasten, sondern die Gefahr, die von abrutschendem Schnee und Eis für Personen und Gegenstände rund um das Radom ausgeht. Anstatt den gesamten Raum zu heizen, wird im Bedarfsfall Warmluft über textile Schläuche in den Zenitbereich geblasen. Diese Schläuche sind auf der Innenseite der Membran befestigt.

Zu berücksichtigen waren außerdem die Erfahrungen aus dem Einsturz der Tragluftkuppel des Radoms in Bochum im Jahre 1999. Nach einer Standzeit von 26 Jahren kollabierte die Membran. Die dort verwendete Membran wurde nach dem Einsturz untersucht [2]. Sie bestand aus einem Polyestergewebe, das mit einer PVC-Beschichtung und einer Acrylat-Schlusslackierung versehen war. Mikroskopaufnahmen zeigen die stark versprödete und aufgebrochene Beschichtung. An vielen Stellen waren die Filamente der Kett- und Schussfäden schon zerstört. Es wurde ein direkter Zusammenhang zwischen dem Grad der Zerstörung und der Position der Gewebeprobe innerhalb der Radomfläche festgestellt. Dort wo die Umweltbelastungen und die Sonneneinstrahlung am intensivsten waren, gab es die stärksten Schäden.

Die Membran wurde innerhalb von zwei Tagen ausgetauscht (Bild 4). Für die Demontage der alten und Montage der neuen Membran musste ein aus acht Türmen bestehendes Stahlgerüst zum Schutz der Antennenanlage aufgebaut werden (Bild 5). Die neue Membran besteht aus einem PVC-beschichteten Polyestergewebe des Typs V. Im unteren Teil der Tragluftkuppel wurde die Membran aufgedoppelt. Dies wurde notwendig, um die Schubverformungen im Bereich des Auflagers zu reduzieren.

Es wurde also beschlossen, die Membran in Raisting zu ersetzen. Nach Abbau der Membran konnten Proben entnommen und die Zugfestigkeiten im Labor untersucht werden. In Kettrichtung ergaben sich bei einer Temperatur von 20 °C Festigkeiten von 185 kN/m, in Schussrichtung 151 kN/m (jeweils Mittelwert aus 5 Versuchen). Bei Versuchen an Proben mit Naht trat das Versagen immer im Material, nicht in der Naht auf. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Lebensdauer des Polyestergewebes sehr groß sein kann, wenn die Beschichtung sorgfältig instand gehalten wird und keine sonstigen Zerstörungen eingetreten sind.

4

Instandsetzung

Auf eine normgerechte Wärmedämmung der Massivbauteile wurde verzichtet. Auch die Membran wurde nicht wärmegedämmt oder zweilagig ausgeführt, was technisch und finanziell 38

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

Quelle: B&M

Entscheidend für die Konzeption der Maßnahmen waren die Überlegungen zur zukünftigen Nutzung der Anlage. Die Antenne sollte weiter funktionsfähig sein, die Nutzung des Gebäudes als Museum war in der Diskussion. Entschieden wurde, dass die Anlage weder für intensivere Nutzungen ausgebaut noch wegen höherer Anforderungen aufgerüstet werden sollte. Nach umfangreichen bauphysikalischen Untersuchungen entschloss man sich, die Anlage lediglich frostfrei zu halten und gleichzeitig sicherzustellen, dass die Luftfeuchte nicht über 65 % steigt.

Bild 4

Austausch der Membran Change of membrane


Quelle: B&M

5

Bild 5

Neue Membran mit noch vorhandenen Gerüsttürmen zum Schutz der Antenne während des Austauschs der Membran New membrane with scaffold towers still in place in order to protect the antenna during the exchange of membrane

Die statischen Berechnungen erfolgten unter Berücksichtigung der 1983 eingeführten DIN 4134 für Tragluftbauten. Obwohl damit neue Lastfälle (Wintersturm, Sommergewitter) mit entsprechenden Sicherheitsfaktoren zugrunde zu legen waren und andere Berechnungsmethoden zur Anwendung kamen (FE-Berechnungen anstatt Handrechnungen), wurden die Ergebnisse der Originalstatik fast exakt bestätigt. Auch der maximale Stützdruck bleibt unverändert bei 1,25 kN/m2.

Beteiligte

Bauherr war die Radom Raisting GmbH, welche vom Landkreis Weilheim-Schongau gegründet worden war, mit den Geschäftsführern HEINZ-GÜNTHER HETTERICH und RENE JAKOB. Vom Bayerischen Landesamt für Denkmalpflege war Dr. NIKOLAUS KÖNNER zuständig. Die Objekt- und Tragwerksplanungsplanung lag bei Barthel & Maus, Beratende Ingenieure GmbH, München, mit den Projektleitern Dr.-Ing. MATTHIAS JAGFELD und Dipl.-Ing. JÖRG REHM. Die Planung der Haustechnik erfolgte durch IB Hausladen GmbH, Kirchheim. Die ausführenden Firmen waren für die Traglufthülle: Temme/Obermeier, Raubling, mit LEICHT Structural engineering and specialist consulting GmbH, Rosenheim, (Genehmigungsplanung), für die Raumlufttechnik: U. Müller GmbH, Waldenbuch. Die Membran wurde geliefert von Mehler Texnologies GmbH. Die Konfektion übernahm Albers Alligator, Wageningen (NL). Der Bericht zum Antrag zur Zustimmung im Einzelfall wurde vom Laboratorium Blum, Stuttgart, erstellt. Die Finanzierung der insgesamt ca. 3 Mio. Euro wurde zu einem großen Teil von dem Entschädigungsfonds des LFD (Landesamt für Denkmalschutz) ermöglicht. Weitere Zuwendungsgeber waren die Deutsche Stiftung Denkmalschutz, die Sparkassenstiftung, der Bund, der Bezirk Oberbayern, die Bayerische Landesstiftung Denkmalschutz sowie der Landkreis Weilheim-Schongau.

Literatur [1] ADAM, H.: Planung und Aufbau der Erdefunkstelle Raisting (Breitbandanlage). Fernmelde-Praxis 42 (1965), H. 9. [2] EICHERT, U.: Das Radom Bochum – 26 Jahre in Funktion. Accordis Industrial Fibers (Hrsg.): EuroFabric 2000, S. 48– 59.

Autoren Prof. Dr.-Ing. Rainer Barthel Barthel und Maus Beratende Ingenieure GmbH Infanteriestr. 11a, 80797 München r.barthel@barthelundmaus.de

Dr.-Ing. Helmut Maus Barthel und Maus Beratende Ingenieure GmbH Infanteriestr. 11a, 80797 München h.maus@barthelundmaus.de Dipl.-Ing. Jörg Rehm Barthel und Maus GmbH, Baudokumentation und Architektur Barthel und Maus Beratende Ingenieure GmbH Infanteriestr. 11a, 80797 München j.rehm@barthelundmaus.de

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

39

BERICHT REPORT

R. Barthel, H. Maus, J. Rehm: The Radome in Raisting near Ammersee – The restoration of a technical monument


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.

Es werden die notwendigen Untersuchungen und BeStefan Holzer Statische Beurteilung

obachtungen am Bauwerk ausführlich erläutert und

historischer Tragwerke Mauerwerkskonstruktionen 2013. 322 S.

schaften, Formen und Herstellungsverfahren histori-

€ 55,–* ISBN 978-3-433-02959-6 erhältlich Auch als

nützliches

Hintergrundwissen

über

Materialeigen-

scher Bogen- und Gewölbekonstruktionen dargestellt. Dabei stehen die Bewertung der Standsicherheit von Gesamtsystemen und die Identifizierung von Gefahrenquellen im Fokus.

Das Bauen im Bestand wird zu einem immer wichtigeren Teilbereich des Bauwesens. Gerade historische Stefan Holzer

Holzkonstruktionen für Dachwerke sind für Umwelt-

Statische Beurteilung historischer Tragwerke

einwirkungen und Überlastungssituationen anfällig

Holzkonstruktionen 2015. 302 S. € 55,–*

und daher meist nicht schadensfrei. Bei realistischer Beurteilung können Tragreserven durch Reparaturmaßnahmen aktiviert und somit die Eingriffe auf ein

ISBN 978-3-433-03058-5 erhältlich Auch als

Mindestmaß begrenzt werden, was besonders unter denkmalpflegerischen Randbedingungen erwünscht ist.

Set-Angebot: € 98,–* ISBN 978-3-433-03060-8

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

Ernst & Sohn

Kundenservice: Wiley-VCH

Tel. +49 (0)6201 606-400

Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG

Boschstraße 12 D-69469 Weinheim

Fax +49 (0)6201 606-184 service@wiley-vch.de

* Der €-Preis gilt ausschließlich für Deutschland. Inkl. MwSt. zzgl. Versandkosten. Irrtum und Änderungen vorbehalten. 1041106_dp


Firmen Verbände – Persönliches– Rezensionen – Nachrichten Aus demund Inhalt Honorarprofessur für Dr.-Ing. Frank Fingerloos .................................. 42 Deutscher Nachhaltigkeitspreis Forschung ........................................ 42 Symposium „Intelligente Brücke – der Weg in die Praxis“ ............... 42 Zweiter Geotechnik-Konvent .................................................................. 43 Volker Cornelius bleibt VBI-Präsident ................................................... 43 Gleitschalungsfertiger SP 850 ................................................................. 43 Doppelpendel mit geteilten Seilen ......................................................... 44 Straßenbauverwaltung verbessert Organisation der Vermessung . 44 Zuschrift ..................................................................................................... 45 Veranstaltungskalender .......................................................................... 46

BAUTECHNIK aktuell 1/16

FIRMEN UND VERBÄNDE

Bahn vergibt Auftrag für Bau der Neckarbrücke

„Der Bau der Eisenbahnüberführung über den Neckar ist ingenieurstechnisch und baubetrieblich eine Herausforderung“, sagt CHRISTOPH LIENHART, DB-Projektleiter für die S21-Zuführungen Feuerbach und Bad Cannstatt. „Der Bau ist deshalb besonders anspruchsvoll, weil zum einen die Brücke auf den drei Hauptpfeilerreihen in Längsrichtung nicht verschiebbar gelagert ist. Zum anderen ist die Ausführung von Stahlbauarbeiten mit Sonderstählen und großen Blechpaketdicken von bis zu 250 mm sehr komplex. Dazu kommt, dass wir bedeutende Verkehrswege überspannen – eine Bundeswasserstraße, zwei Hauptverkehrsstraßen sowie eine Stadtbahnlinie – und uns in unmittelbarer Nachbarschaft zum Bauvorhaben B10-Rosensteintunnel der Landeshauptstadt Stuttgart befinden“, ergänzt LIENHART. Das Bauwerk entsteht in dem stadtbildprägenden Umfeld von Neckar, Wilhelma, Seilerwasen und Schloss Rosenstein. Deshalb wird der Eisenbahnüberführung auch ein hoher städtebaulicher Anspruch beigemessen. Daraus resultierend fand zur Ideenfindung für diese Brücke bereits Ende der 1990er-Jahre ein Gutachterverfahren statt. Der neuartige und technisch anspruchsvolle Siegerentwurf des Stuttgarter Ingenieurbüros Schlaich, Bergermann und Partner überzeugte die Jury, die sich aus Architekten und Vertretern von Land, Stadt und Bahn zusammensetzte.

bgp design

Die DB Projekt Stuttgart–Ulm GmbH hat heute im Zusammenhang mit Stuttgart 21 die Herstellung der rund 345 m langen Neckarbrücke in Stuttgart-Bad Cannstatt an die Firma Max Bögl GmbH & Co. KG in Neumarkt in der Oberpfalz vergeben. Der Auftragswert beträgt rund 35 Mio Euro. An dem Teilnahmewettbewerb zur europaweiten Ausschreibung hatten sich neun Bieter beteiligt.

Visualisierung der Neckarbrücke

Dieser Entwurf wurde von der Bahn in ein Plangenehmigungsverfahren unter Beteiligung der Öffentlichkeit eingebracht. Der Planfeststellungsbeschluss wurde im Oktober 2006 erteilt. Bei der Erstellung der Ausführungsplanung hat sich die Bahn jedoch dazu entschieden, die Pläne zu optimieren. Nun entfällt eine Stützenreihe. Dadurch verschieben sich die Standorte der anderen Stützenreihen um wenige Meter. Darüber hinaus plant die Bahn, die Gründungen der Stützen durch schonende Bohrpfähle auszuführen, um auf den aufwendigen Bau unter Druckluftbedingungen verzichten zu können. Die größte Höhe der neuen Eisenbahnbrücke beträgt etwa 15 m über dem Normalwasserspiegel des Neckars. Auf der Brücke verlaufen zwei zweigleisige Strecken – die der Fernbahn zum neuen Hauptbahnhof und die der S-Bahn zum Hauptbahnhof (tief) über den neuen

S-Bahnhof Mittnachtstraße. Da diese Strecken auf der Westseite in separate Tunnel unterhalb des Rosensteins münden, ist der Brückenüberbau dort mit jeweils etwa 13 Metern Breite zweigeteilt. Im Bereich des gemeinsamen Überbaus der Hauptbrücke beträgt die Breite rund 25 m. Die größten Stützweiten betragen ungefähr 75 m im Bereich der beiden Hauptfelder über dem Neckar. Unter der Eisenbahnüberführung entsteht als untergehängte Konstruktion eine neue Fuß- und Radwegverbindung. Als nächste Maßnahmen werden ab Dezember 2015 in der vegetationsfreien Zeit die erforderlichen Baumfällungen im Bereich der Baufelder ausgeführt. Der Rückbau des Holzsteges mit der bestehenden Fußwegquerung sowie die ersten Erdbaumaßnahmen für die Gründungskörper sind nach der aktuellen Planung ab März 2016 vorgesehen.

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

41


BAUTECHNIK aktuell PERSÖNLICHES

NACHRICHTEN

Honorarprofessur für Dr.-Ing. Frank Fingerloos

Prof. Dr.-Ing. FRANK FINGERLOOS

In einer vom Fachbereich Bauingenieurwesen ausgerichteten Feierstunde hat der Präsident der TU Kaiserslautern, Prof. HELMUT J. SCHMIDT, am 13. November 2015 Herrn Dr.-Ing. F RANK F INGERLOOS die Urkunde zur Ernennung als Honorarprofessor überreicht. Dr. F INGERLOOS lehrt in Kaiserslautern seit 2008 im Fach „Sonderkapitel des Massivbaus“ und wirkt zudem regelmäßig an vom Fachbereich ausgerichteten Weiterbildungsveranstaltungen mit. Er ist im traditionsreichen Deutschen Beton- und Bautechnikverein, Berlin, für die Bautechnik zuständig und nimmt eine führende Rolle bei der Weiterentwicklung der Stahlbeton-Bemessungsnormen auf nationaler und europäischer Ebene ein.

Entschieden: C³-Projekt der TUD erhält den Deutschen Nachhaltigkeitspreis Forschung Am Abend des 27. November 2015 standen die Gewinnchancen für den Deutschen Nachhaltigkeitspreis Forschung bei 33,333333333 %. Drei Finalisten. Ein Gewinner. Eine simple Berechnung. Nach wochenlanger Online-Abstimmung steht nun der Sieger fest und das Bangen hat ein Ende: Das C³-Projekt Carbon Concrete Composite gewinnt den Forschungspreis 2015. „Wir sind überwältigt! Das Publikum hat sich für eine neue, nachhaltige Art des Bauens entschieden. Wir bedanken uns bei allen für das Vertrauen in den neuen Baustoff der Zukunft.“ – sagt Dr. F RANK SCHLADITZ, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Massivbau der TU Dresden und Vertreter des Vorstandes des C³ – Carbon Concrete Composite e.V. Der Forschungspreis, der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung initiiert wurde, steht in diesem Jahr unter der Überschrift „Wissenschaftsjahr 2015 – Zukunftsstadt“ und fokussiert Forschung für nachhaltige Entwicklung im kommunalen Raum. Das C³-Projekt setzt dabei ein Zeichen für eine ressourcenschonende Bauweise. Nicht nur die Jury hat das Potenzial des Baustoffes Carbonbeton erkannt, indem sie aus 87 Bewerbungen u. a. das C³-Projekt ausgesucht

hat, sondern auch das online Publikum sah die Lösung für ein nachhaltiges, flexibles und langlebiges Bauen im carbonbewehrten Beton.

C³ – Carbon Concrete Composite – Kurz & Knapp Das interdisziplinäre Projekt C³ – Carbon Concrete Composite ist eines von zehn geförderten Projekten im Programm „Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation“ der Initiative „Unternehmen Region“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Die Leitung des Konsortiums obliegt der Technischen Universität Dresden. Das C³-Projekt entwickelt mit über 130 Partnern aus Forschung, Unternehmen und Verbänden einen neuen Materialverbund aus Carbonfasern und Hochleistungsbeton. Carbonbeton ist durch seine Flexibilität und Langlebigkeit eine ressourcenschonende Alternative zu Stahlbeton und spart nicht nur bis zu 50 Prozent Material ein, sondern eröffnet zahlreiche architektonische Gestaltungsmöglichkeiten, die durch Leichtigkeit und freie Formbarkeit geprägt sind. Weitere Informationen unter: www.bauen-neu-denken.de; www.nachhaltigkeitspreis.de

NACHRICHTEN

Symposium „Intelligente Brücke – der Weg in die Praxis“ Um die Erhaltung von Brücken zu optimieren, sollen diese künftig bereits frühzeitig Daten über ihren Zustand und dessen Entwicklung senden. Rund 200 Fachleute informierten sich am 30. November 2015 in der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) bei einem Symposium über den Stand der Technik und die Umsetzung in die Praxis. Derzeit beruht das Erhaltungsmanagement von Brücken in erster Linie auf turnusmäßigen manuellen Bauwerksprüfungen. Schäden oder kritische Reaktionen des Bauwerks kündigen sich jedoch oftmals bereits frühzeitig im Inneren der Struktur an. Bestands- und Neubau-Brücken sollten deshalb in der Lage sein, ergänzend zu den Bauwerksprüfungen Zustandsdaten zu übermitteln. Benötigt werden dazu flexible und modular anpassbare Systeme zur messtechnischen

42

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

Unterstützung in und am Bauwerk, differenzierte Bewertungsverfahren und ein entsprechend erweitertes Erhaltungsmanagement. In den letzten Jahren sind hierzu relevante System-Bausteine entwickelt und aktuelle Erkenntnisse gewonnen worden. Die Demonstration von Teilaspekten der Intelligenten Brücke, wie intelligente Fahrbahnübergänge und Kalottenlager sowie verschiedene Informationssysteme erfolgen im „Digitalen Testfeld Autobahn“ im Autobahnkreuz Nürnberg. Das Ziel eines adaptiven Gesamtsystems zur Bereitstellung relevanter Informationen für die ganzheitliche Bewertung von Brückenbauwerken rückt damit in greifbare Nähe. Entscheidend ist hierbei ein weitergehender Transfer der Ergebnisse in

die Praxis sowie die Akzeptanz für neuartige Lösungsansätze. Ein Thema der BASt-Veranstaltung war auch die Teilrealisierung der intelligenten Brücke an einem bestehenden, zweifeldrigen Spannbetonbrückenbauwerk des Demonstrations-, Untersuchungs- und Referenzareals der Bundesanstalt für Straßenwesen (duraBASt). Das Areal liegt im Bereich des Autobahnkreuzes Köln-Ost. Die dort geplanten Untersuchungen ergänzen bereits abgeschlossene und laufende Forschungsprojekte der BASt zur Datenerfassung mit Hilfe von Sensorsystemen (bauteilintegrierte Sensoren sowie drahtlose Sensorik), Datenverarbeitung sowie Modellierung zur Bewertung des Brückenzustands.


BAUTECHNIK aktuell V E R A N S TA LT U N G E N

Zweiter Geotechnik-Konvent Klimawandel und die Folgen für Boden und Bebauung bäuden vorstellen. Dr. DETLEV SCHILLING vom gleichnamigen Büro für Geotechnik wird in seinem Vortrag die Sanierung von Hochwasserschäden im Stadtgebiet von Passau behandeln.

Die URETEK Deutschland GmbH veranstaltet den 2. Geotechnik-Konvent am 21. Januar 2016 in Würzburg. Die Auswirkungen der Klimaveränderungen in Form von austrocknenden Böden sowie von Aus- und Unterspülungen werden von zwei Baugrundspezialisten beleuchtet. Dipl.-Ing. R ALPH SCHÄFFER vom Institut für Geotechnik Dr. Zirfas wird Sanierungsmöglichkeiten von durch Bodenschrumpfungen betroffenen Ge-

Abschließend wird DONATUS P. SCHMID, Ex IT-Manager, Strategieberater und Internetpionier als Gastreferent erwartet. Er spricht in seinem Vortrag „Internet Nutzung – der neue sekundäre Analpha-

betismus“ über den Fluch und Segen der neuen Technologien. Die Veranstaltung ist von den Architekten- und Ingenieurkammern als Fortbildung anerkannt. Weitere Informationen über den Veranstaltungsort, die Referenten und Vortragsthemen sowie den Programmablauf sind unter www.uretek.de (http://www.uretek.de/aktuelles/zweitergeotechnik-konvent.html) zu finden.

NACHRICHTEN

Volker Cornelius bleibt VBI-Präsident Verbandsspitze im Amt bestätigt – Mitgliederversammlung wählt drei neue Mitglieder in den VBI-Vorstand Für die neue Amtszeit kündigte CORNELIUS an, dass er sich insbesondere für die weitere Profilierung des VBI als wirtschaftliche Interessenvertretung der unabhängig planenden und beratenden Ingenieure als Freiberufler im europäischen Binnenmarkt einsetzen wolle.

Dr.-Ing. VOLKER CORNELIUS ist am 20. November in Baden-Baden erneut einstimmig zum VBI-Präsidenten gewählt worden. Die VBI-Mitgliederversammlung sprach dem Darmstädter Bauingenieur und Unternehmer für weitere drei Jahre das Vertrauen aus. Auch die beiden bisherigen Vizepräsidenten wurden von den VBI-Mitgliedern wiedergewählt. Danach bleibt Dr.-Ing. JOACHIM KNÜPFER, Harburg, 1. Vizepräsident des VBI und Dipl.-Ing. JÖRG THIELE, Chemnitz, 2. Vizepräsident.

Neu in den VBI-Vorstand wurden Dr.Ing. MARK HUSMANN, Düsseldorf, Dr.Ing. P ETER WARNECKE, Braunschweig, und Dipl.-Ing. STEPHAN WEBER, Eggenfelden, gewählt. Neben den drei „Neuen“

erhielten Dipl.-Ing. SASCHA R ATAYSKI, Berlin, und Prof. Dr.-Ing. MICHAEL FASTABEND, Duisburg, erneut das Vertrauen des Verbandstags und gehören weiterhin dem Vorstand an. Den beiden ausgeschiedenen Vorstandsmitgliedern Dr. HEINRICH BEST aus Bochum und Dr.-Ing. KLAUS JENSCH, München, dankte VBI-Präsident CORNELIUS im Namen aller Mitglieder für ihr langjähriges ehrenamtliches Engagement als VBI-Vorstandsmitglieder.

FIRMEN UND VERBÄNDE

Gleitschalungsfertiger SP 850 beim Autobahnausbau in Fortaleza, Brasilien

Um das Verkehrsaufkommen in den Griff zu bekommen, hat der Hafen von Pecém einen Transportlogistik-Plan erstellt, der u. a. die Erweiterung der Anel Viário de Fortaleza einschließt. Damit will man den Verkehr durch die Metropole wieder zum Fließen bringen. Bundesinvestitionen von mehr als 200 Mio. Brasilianische Reais (R$) wurden für die

beide Fahrbahnen jeweils 16,5 m breit sein, so dass die Gesamtbreite mit 33 m dreimal so hoch ist wie vor Beginn der Arbeiten.

(Foto: Wirtgen)

Seit der Tiefwasserhafen in Pecém – ca. 60 km von Fortaleza entfernt – 2002 eingeweiht wurde, hat sich Pecém zum Hauptexporthafen für Fruchterzeugnisse in Kühlcontainern entwickelt. Zusätzlich werden dort auch Treibstoff und Flüssiggas, Düngemittel und Stahlerzeugnisse umgeschlagen. Das sorgt für einen hohen Anteil an Schwerlastverkehr auf der Verbindungsstraße von bzw. nach Fortaleza, der Hauptstadt des Bundesstaates Ceará und mit mehr als 3,3 Mio. Einwohnern der fünftgrößten Metropole in Brasilien.

Aufgrund der hohen Belastung durch den Schwerlastverkehr war für die Galvão Engenharia S.A. die erforderliche Widerstandsfähigkeit des neuen Belages ein HauptFür die Anforderungen des Projektes entschied man sich bei Galkriterium für die Entscheivão Engenharia für einen Wirtgen Gleitschalungsfertiger SP 850. dung, Betonfahrbahnen zu erstellen. Auf den Beton wird Baumaßnahme zur Verfügung gestellt, dann eine Asphalt-Deckschicht aufgedie von der Galvão Engenharia S.A. ausbracht. Auf diese Art hat das Betonfundament eine durchschnittliche geführt wird. Lebensdauer von 30 Jahren, während Insgesamt 32,1 km des Autobahnringes eine Asphaltschicht nur etwa 6 Jahre sollen bis Juni 2015 ausgebaut werden. hält. Deshalb sind die Unterhaltungskosten für diese Bauweise deutlich geHeute beträgt die Straßenbreite 11 m. Nach Abschluss der Arbeiten werden ringer.

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

43


BAUTECHNIK aktuell VON DER BAUSTELLE

FIRMEN UND VERBÄNDE

Nach Fehler: Straßenbauverwaltung hat die Organisation der Vermessung verbessert

Doppelpendel mit geteilten Seilen Die aserbaidschanische Hauptstadt Baku gilt als Stadt der Winde und liegt in einer Erdbebenregion. Wenn also die Ölgesellschaft SOCAR (State Oil Company of Azerbaijan Republic) ihr neues Hauptquartier als Wolkenkratzer in Form von zwei sich umzüngelnden Flammen errichtet (Motto: „wind and fire“), dann spielen Schwingungen eine große Rolle.

Die gilt es zu dämpfen: Herzstück ist ein Doppelpendel mit 450 t Masse – nur: Wohin mit einem 10 m langen Pendel, wenn die Architektur des höchsten Gebäudes in Aserbeidschan nur 7 m zulässt? Der Münchner Bauwerkschutzexperte MAURER fand eine wohl einzigartige Lösung: Doppelpendel mit geteilten Seilen.

Die Straßenbauverwaltung des Landes Nordrhein-Westfalen hat auf Empfehlung des Bundesrechnungshofes organisatorische Maßnahmen ergriffen, um die Kontrollen von Vermessungen künftig zu verbessern. Hierdurch sollen Vermessungsfehler frühzeitig erkannt und Mehrkosten vermieden werden. Der Bundesrechnungshof prüfte den Ausbau der Bundesautobahn A 2 zwischen Kamen und Hamm von vier auf sechs Streifen durch die Straßenbauverwaltung Nordrhein-Westfalen. Die Vermessungsabteilung der Straßenbauverwaltung hatte Bauunternehmen fehlerhafte Vermessungsdaten übergeben. Die Fehler blieben auch bei einer ersten Kontrollmessung unentdeckt. Dadurch wurde eine Brücke außerhalb der vorgesehenen Lage errichtet und die A 2 in dem Abschnitt um bis zu 0,45 m seitwärts versetzt gebaut. Ursächlich war, das die Straßenbauverwaltung die einschlägigen Richtlinien nicht ausreichend beachtet hatte. Um den verschobenen Abschnitt an die A 2 außerhalb des Abschnittes anzugleichen, musste die Autobahn auf einer Länge von 600 m angepasst werden. Es entstanden Mehrkosten von 0,6 Mio. Euro zulasten des Bundes. Die Straßenbauverwaltung ist den Empfehlungen des Bundesrechnungshofes gefolgt. Sie hat zusagt, die organisatorischen Abläufe zu ändern und alle Beschäftigten auf das VierAugen-Prinzip hinzuweisen. Künftig will sie die Beschäftigten jährlich in den einschlägigen Vorschriften schulen und entsprechende Informationen hierzu auf ihre Intranet-Seiten stellen. Zudem wird sie der Bauüberwachung vor Ort alle Nachweise der Vermessungen aushändigen, um die Lage von Bauwerken kontrollieren zu können.

Quelle: Maurer

Quelle: Bundesrechnungshof

Wie zwei Flammenzungen schlängelt sich der SOCAR Tower in Baku 200 m nach oben oben.

44

Bautechnik 93 (2016), Heft 1


BAUTECHNIK aktuell

ZUSCHRIFTEN

Zuschrift zu „Untersuchungen zur Zementfiltration während der Herstellung von Verpressankern in nichtbindigen Böden“ Zuschrift von Prof. Dr. METE INCECIK, Istanbul, zum Beitrag „Untersuchungen zur Zementfiltration während der Herstellung von Verpressankern in nichtbindigen Böden“ von Dr. XENIA DOMES und Prof. Dr.-Ing. THOMAS BENZ, Bautechnik 92 (2015), Heft 9. Aus verschiedenen bisher veröffentlichten Untersuchungen [1, 2, 3 und 4] ist bekannt, dass die Tragkraft von Verpressankern in nichtbindigen Böden in erster Linie von der Lagerungsdichte abhängig ist. Die hohe Tragfähigkeit der Anker, bzw. die hohen Mantelreibungswerte können mit der behinderten Diletanz von dicht gelagerten körnigen Böden bei einer Verschiebung des Verpresskörpers erklärt werden [2]. Es wurde auch festgestellt, dass eine Vergrößerung der Länge eines Verpresskörpers in dicht gelagerten Böden ab einer bestimmten Grenze die Erhöhung der Tragkraft nicht mehr beeinflusst. Dies hängt wahrscheinlich mit einer Gewölbebildung in den tragenden Schichten der Ankerumgebung und der parabolischen Mantelreibungsverteilung zusammen [3 und 5]. Die Bewertung im dritten Absatz der Einleitung im Bericht (Zitat: „Der Herausziehwiderstand von Verpressankern wird im Wesentlichen durch Kraftübertragung zwischen Zementkörper und Boden bestimmt, welche maßgeblich von den Scherparametern des Bodens abhängt sowie den Radialspannungen auf der Mantelfläche des Verpresskörpers, und damit verbunden des Bodens und der Verzahnung zwischen Verpresskörper und Boden“ steht bei dicht gelagerten nichtbindigen Böden im Widerspruch zu den oben erläuterten Ergebnissen. Die Dilatanzbildung in dichten rölligen Böden spielt eine große Rolle, wobei sehr hohe Mantelreibungswerte erreicht werden. Eine Verzahnung zwischen Verpresskörper und dem umgebenden Boden ist auch bei nicht dicht gelagerten Böden vorhanden, aber hier können keine hohen Mantelreibungswerte entstehen. Im vierten Absatz der Einleitung im Bericht steht „Es wird allgemein davon ausgegangen, dass während des Verpressvorganges Wasser aus der Zementsuspension abfiltert und ein Zement-

Filterkuchen entsteht, der den Verpressdruck in Form einer effektiven Spannung zumindest teilweise in den Boden überträgt.“ Aus den Filterregeln in der Bodenmechanik ist bekannt, dass üblicher Portlandzement, der eine ähnliche Kornverteilung wie ein Schluffboden aufweist, beim Verpressen von Zementsuspension in reine Kies eindringen kann, nicht aber in den Sand bzw. in den Kiessand, deren Porengrössen viel kleiner sind. Die Haftung zwischen Verpresskörper und umgebenden Sand bzw. Kiessand entsteht wahrscheinlich außer Diletanz bedingten Spannungen, auch einer Durchdringung der Zementsuspension in den aufgelockerten Boden um die Bohrlochwand. Man kann auch nicht annehmen, dass Wasser unter Verpressdruck aus einer Zementsuspension voll abgefiltert wird. Bei W/Z Werten von 0,4 und 0,5 wird ein grosser Teil von Wasser zur Hydratation des Zementsteins des Verpresskörpers gedungen. Zum ersten Absatz des zweiten Teiles im Bericht „Grundlagen der Zementfiltration“ ist das selbe zu sagen. Die Behauptung, dass das Wasser beim Verpressvorgang abgefiltert wird und ein Filterkuchen an der Bohrlochwandung ensteht, kann nicht verallgemeinert werden.

Literatur [1] JELINEK, R. und OSTERMAYER, H.: Verpressanker in Böden. Bauingenieur 51, 1976. [2] WERNICK, E.: Tragfähigkeit zylindrischer Anker in Sand unter besonderer Berücksichtigung des Diletanzverfahrens, Veröffentlichung der Univ. Fridericiana Karlsruhe,1978. [3] OSTERMAYER, H. :Verpressanker, Grundbautaschenbuch, vierte Auflage, Teil 2, Ernst und Sohn Verlag, 1991. [4] INCECIK, M.: Modellversuche zur Untersuchung von Erdankern im nichtbindigen Boden, Bautechnik 58 Heft 9, 1981 [5] F RANKE, E.: Pfähle, Grundbautaschenbuch, vierte Auflage, Teil 3, Ernst und Sohn Verlag, 1992. Prof. Dr. METE INCECIK Technische Universität Istanbul Fakultät für Bauwesen 34469 Maslak – Istanbul

Stellungnahme Die Autoren teilen die Ansicht, dass das Tragverhalten von Verpressankern in dicht gelagerten, nichtbindigen Böden maßgeblich von dem Dilatanzverhalten des Bodens beeinflusst wird (vgl. Einleitung des besprochenen Beitrags). Infolge behinderter Volumendehnung erhöht dilatantes Materialverhalten die Radialspannungen um den Verpresskörper und damit auch den Herausziehwiderstand des Ankers. Eine quantitative Beschreibung des Dilatanzverhaltens des Bodens während einer Ankerbelastung sowie des Tragverhaltens eines Ankers insgesamt erfordert jedoch die Kenntnis des Ausgangsspannungszustandes vor Belastung des Ankers. Die vorgestellte Untersuchung fokussiert auf den Zusammenhang von Herstellungsparametern wie z.B. Verpressdruck und -dauer auf diesen Ausgangsspannungszustand und liefert somit wichtige Hinweise für die Modellierung des Tragverhaltens von Verpressankern. Theoretische Überlegungen und Versuche im Vorfeld der beschriebenen Untersuchungen zeigten, dass eine Suspension aus Portlandzement nicht in grobe Sande oder feinere Böden eindringt (siehe [1]). Unabhängig hiervon ist es natürlich richtig, dass in gröbere Böden ein Eindringen der Suspension zu erwarten ist. Dies wurde in dem Beitrag leider nicht explizit erwähnt. Der Begriff „voll ausgefiltert“ impliziert, dass keine flüssige Suspension mehr vorliegt, sondern ein fester Filterkuchen erzeugt wurde, dessen Wassergehalt zwischen 25 und 35 % liegt. Dieses im Filterkuchen verbleibende Wasser (und ggf. Wasser aus dem umgebenden Boden) steht dann der Hydratation des Zementsteins zur Verfügung.

Literatur [1] DOMES, X. A. L.: Cement grouting during installation of ground anchors in non-cohesive soils. Trondheim : Norwegian University of Science and Technology, 2015 (Permanent link: http://hdl.handle.net/ 11250/293294).

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

45


VERANSTALTUNGSKALENDER

Kongresse – Symposien – Seminare – Messen Ort und Termin

Veranstaltung

Auskünfte und Anmeldung

Frankfurt/ Main 20. Januar 2016

DBV-Tagung: Kostensicher und termingerecht bauen

Deutscher Beton- und Bautechnikverein www.betonverein.de/ veranstaltungen.php

Darmstadt 19./20. Januar 2016

Mauerwerkskongress 2016 Schwerpunkt des Mehrgeschoß-Wohnungsbaus

http://www.mauerwerkskongress.de/

Dresden 21. Januar 2016

Sachverständiger für Bautenschutz und Bausanierung

EIPOS www.eipos.de/weiterbildung/ bauwesen.html

Krefeld 25. Januar bis 05. Februar 2016

SIVV-Lehrgang – Schützen, Instandsetzen, Verbinden und Verstärken von Betonbauteilen

BZB Akademie www.bzb.de

Lauterbach 20. Januar 2016 3. März 2016

Stahlbeton – Vermeidung von Mängeln als Aufgabe der Bauleitung Schulungsnachweis für Fachpersonal gemäß DIN 1045, Teil 2–4

Bauakademie Hessen-Thüringen e.V. www.bauhut.de

Berlin 26. Januar 2016

Brückenbaukultur in Deutschland Werner Lorenz: Ent-Sorgen als Programm? Brückenbau am Baudenkmal

TU Berlin Gustav-Meyer-Allee 25, Gebäude 13b, Hörsaal B, 13355 Berlin Beginn 18 Uhr

Ostfildern 26.–27. Januar 2016

Kolloquium Parkbauten Neubauten/Konstruktion Wärmegedämmte Parkdächer – Ist-Zustandserfassung – Neubau – Brandschutz – Fugen – Instandsetzung – Beschichtungen – Chloride – Gussasphalt – TGA/Beleuchtung – Dauerhaftigkeit – Kathodischer Korrosionsschutz – Recht/ Regelwerke – Monitoring – Betrieb

Technische Akademie Esslingen www.tae.de

Alle Termine 2016 unter www.beton.org

Beton-Seminare 2016 Neue und überarbeitete Regelwerke – Auswirkungen des Urteils EuGH zu Handelshemmnissen bei Bauprodukten – Merkblatt zu Sichtbeton – Beton für dichte Bauwerke – Verbundbauteile mit Gitterträgern – neues Merkblatt zu Sichtbeton – Ingenieurbauwerke

Berlin 28. Januar 2016

Auf den Spuren „curioser gewöhlm“ Balthasar Neumanns

VDI-Arbeitskreis Technikgeschichte VDI-Bezirksverein Berlin-Brandenburg e.V. Deutsches Technikmuseum Trebbiner Str. 9 Beginn: 17:30 Uhr Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer Karl-Eugen.Kurrer@wiley.com

Hamburg 29. Januar 2016

DBV-Arbeitstagung: Planen und Bauen im Bestand – Brandschutz und Bewertung von Betontragwerken

Deutscher Beton- und Bautechnikverein E.V. www.betonverein.de

München 29. Januar 2016

24. Bayerischer Ingenieuretag

www.bayika.de

46

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

Informationszentrum Beton GmbH www.beton.org


VERANSTALTUNGSKALENDER

Ort und Termin

Veranstaltung

Auskünfte und Anmeldung

Tübingen 2. Februar 2016

Architektur heute – In Frankreich: Re-enchant the City, Manuelle Gautrand

Universität Tübingen 20 Uhr, Kupfersaal www.uni.tuebingen/.../ Kunsthistorisches-Institut

Berlin 9. Februar 2016

Brückenbaukultur in Deutschland Andreas Keil: Brückenbaukultur – Wege dorthin

TU Berlin Gustav-Meyer-Allee 25, Gebäude 13b, Hörsaal B, 13355 Berlin Beginn: 18 Uhr

Tübingen 9. Februar 2016

Architektur heute – In Frankreich Kontextuelle Architektur in Frankreich; Dominique Gauzin-Müller

Universität Tübingen 20 Uhr, Kupfersaal www.uni.tuebingen/.../ Kunsthistorisches-Institut

Neu Ulm 19.–20. Februar 2016

38. Stahlbauseminar Feuerverzinken im Brückenbau – Verbundbau von Biegeträgern und Stützen nach EN 1994-1-1 – Ausführung geschweißter Stahlbauten nach EN 1090 – Gurtdickensprünge bei geschweißten Biegeträgern – Nachweiskonzepte zum Plattenbeulen nach DIN EN 1993-1-5 – Besonderheiten im Stahlwasserbau – Projektmanagement im Stahlbau

Biberach 22.–25. Februar 2016

Planen und bauen im städtischen Schienenverkehr

Akademie der Hochschule Biberach www.akademie-biberach.de

Lauterbach 23. Februar 2016

Weiße Wannen – Sicher im Detail

Bauakademie Hessen-Thüringen e.V. wwww.bauhut.de

Ulm 23.–27. Februar 2016

60. Betontage

www. betontage.de

Berlin 25. Februar 2016

Chernobyl – Tchernobyl – Tschernobyl: Die gesellschaftlichen Nachwirkungen des Atomunfalls in Westeuropa in vergleichender Perspektive

VDI-Arbeitskreis Technikgeschichte VDI-Bezirksverein Berlin-Brandenburg e.V. Deutsches Technikmuseum Trebbiner Str. 9 Beginn: 17:30 Uhr Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer Karl-Eugen.Kurrer@wiley.com

Ermatingen, Schweiz 28. Februar bis 4. März 2016

Systemtische Beurteilung technischer Schadensfälle

Deutsche Gesellschaft für Materialkunde www.dgm.de

Siegen 29. Februar bis 2. März 2016

Ermüdungsverhalten metallischer Werkstoffe

Deutsche Gesellschaft für Materialkunde www.dgm.de

Rheinbach 1.–3. März 2016

Schadensanalyse an Kunststoffen, Kompositen und Verklebungen

Deutsche Gesellschaft für Materialkunde www.dgm.de

Berlin 3. März 2016

Die französische Schule des Brückenbaus und ihre Ausstrahlung (1750–1850)

VDI-Arbeitskreis Technikgeschichte VDI-Bezirksverein Berlin-Brandenburg e.V. Deutsches Technikmuseum Trebbiner Str. 9 Beginn: 17:30 Uhr Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer Karl-Eugen.Kurrer@wiley.com

Akademie der Hochschule Biberach www.akademie-biberach.de

Bautechnik 93 (2016), Heft 1

47


VERANSTALTUNGSKALENDER

Ort und Termin

Veranstaltung

Auskünfte und Anmeldung

Berlin 10. März 2016

Der Stückgutverkehr zur Versorgung von Berlin

VDI-Arbeitskreis Technikgeschichte VDI-Bezirksverein Berlin-Brandenburg e.V. Deutsches Technikmuseum Trebbiner Str. 9 Beginn: 17:30 Uhr Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer Karl-Eugen.Kurrer@wiley.com

Darmstadt 10. März 2016

23. Darmstädter-Geotechnik-Kolloquium Geotechnik und Naturgefahr – BIM in der Geotechnik – Nationale und internationale Großprojekte – innerstädtisches Bauen/Tunnelbau – Rechtsfragen und Normung in der Geotechnik

TU Darmstadt www.geotechnik.tu-darmstadt.de

Kassel 9.–11. März 2016

4th International Symposium on Ultra-High Performance Concrete and High Performance Materials

Universität Kassel, Massivbau Institut für konstruktiven Ingenieurbau http://hipermat.uni-kassel.de/

Freiberg 16.–18. März 2016

Bruchmechanische Berechnungsmethoden

Deutsche Gesellschaft für Materialkunde www.dgm.de

Wuppertal 17. März 2016

7. RuhrGeo Tag Qualitätssicherung und Schadensprävention in Grundbau und Tunnelbau

Universitäten Bochum, Dortmund, Essen, Wuppertal www.ruhrgeotag.uni-wuppertal.de

Biberach 17.–18. März 2016

Bauphysikseminar Wärmebrückenberechnung

Akademie der Hochschule Biberach www-akademie-biberach.de

Hamburg 1. April 2016

3rd Young Engineers Colloquium 2016 Danish and German Groups of IABSE

International Association for Bridge and Structural Engineering www.iabse.de/YEC2016

Berlin 7. April 2016

Schiffstheorie im 18. Jahrhundert: Von Newton über Bouguer und Euler bis zu Atwood

VDI-Arbeitskreis Technikgeschichte VDI-Bezirksverein Berlin-Brandenburg e.V. Deutsches Technikmuseum Trebbiner Str. 9 Beginn: 17:30 Uhr Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer Karl-Eugen.Kurrer@wiley.com

Lauterbach 13.–17. April 2016

Lehrgang für Ingenieure der Bauwerksprüfung nach DIN 1076 Bauakademie Hessen-Thüringen e.V. bundesweit anerkannter Lehrgang des VFIB (Grundlehrgang) www.bauhut.de

Weinheim 14. April 2016

2. Felsmechanik-Tag Felsmechanische Fragenstellungen beim Bahnprojekt Stuttgart-Ulm

WBI www.felsmechanik.eu

München 3. Juni 2016

5. Münchener Tunnelbau Symposium Planungsmethoden BIM – Tunnel – Großprojekte – Nachhaltigkeit im Tunnelbau

STUVA und Förderverein Konstruktiver Ingenieurbau www.fvki.de/veranstaltungen www.tbam.de

Dresden 24. Juni 2016

Sachverständigentag: Bauschadensbewertung

EIPOS Europäisches Institut für postgraduale Bildung GmbH www.eipos.de

48

Bautechnik 93 (2016), Heft 1


Chefredaktion

Impressum Bautechnik – Fachzeitschrift für Entwurf und Konstruktion, Berechnung und Ausführung, Brücken- 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)

Jahresabonnement (print + online)

Einzelheft

507 v

609 v

48 v

837 sFr

981 sFr

78 sFr

Das Abonnement gilt zunächst für ein Jahr. Es kann jederzeit mit einer Frist von drei Monaten zum Ablauf des Kalenderjahres schriftlich gekündigt werden. Das Abonnement verlängert sich um ein weiteres Bezugsjahres ohne weitere schriftliche Mitteilung.

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 2016. Irrtum und Änderungen vorbehalten. Bankverbindung: Commerzbank Weinheim, Kto 751118800, BLZ 67080050, SWIFT DRESDEFF670 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. © 2015 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

schlaich bergermann und partner GmbH Brunnenstraße 110c D-13355 Berlin Tel.: +49 (0)30 / 8145283-0


Arbeiten in … Katar „Der deutsche Ingenieur genießt in Katar einen guten Ruf“ Fünf Fragen an Dipl.-Ing. Wilhelm Nell, Head of Sales & Senior Sales Specialist TLS, ArcelorMittal Steel Fibres

Dipl.-Ing. Wilhelm Nell, Head of Sales & Senior Sales Specialist TLS, ArcelorMittal Steel Fibres

1. Von den ersten Kontakten in Katar im Jahre 2012 bis zum Auftrag für 3 der 4 in Dohar geplanten U-Bahn-Linien in diesem Jahr, wie schafft man das? Der frühe Kontakt zu möglichst vielen der an den Projekten beteiligten Personen war immer sehr wichtig. Es ist nicht unbedingt von Anfang an klar, wer am Ende die Entscheidung trifft und diese ist natürlich von sehr vielen Faktoren abhängig. Zum einen muss die Lösung und das Konzept, welches wir anbieten, wirtschaftlich sein und einen Vorteil aufzeigen; zum anderen muss aber auch die Lösung technisch sehr hochwertig sein und nicht nur der geforderten Leistung genügen, sondern darüber hinaus gehen. Der Erfolg stellte sich also ein, als alle Beteiligten (Leiter Fertigteil, Einkauf, Projektleiter, Materialprüfer, usw.) mit der Lösung sowohl wirtschaftlich als auch technisch zufrieden waren. Dabei ist es immer wichtig gewesen, die individuellen Bedürfnisse, Probleme und unterschiedlichen technischen Bedingungen in den Fertigteilwerken zu berücksichtigen und die Lösung darauf abzustimmen.

WISSENSWERTES ZUM KATARIANISCHEN BAU-ARBEITSMARKT IM ÜBERBLICK: – erforderliche Papiere Für die Einreise braucht man einen mind. 6 Monate gültigen Reisepass und ein Visum. Das Visum wird sehr einfach direkt bei der Immigration am Flughafen ausgestellt. Hier ist es wichtig, dass man eine Kreditkarte bereithält. Andere Zahlungsmittel sind nicht gestattet. Um dauerhaft in Katar zu bleiben und eine Arbeitserlaubnis zu bekommen, sind natürlich mehr Papiere erforderlich. – praktische Hinweise für Einreise und Alltag Im Winter ist das Klima deutlich angenehmer als in den Sommermonaten. Wer häufiger auch draußen unterwegs ist, braucht dringend lange Funktions-Kleidung (Hosen, Ärmel) weil man bei der direkten und intensiven Sonneneinstrahlung sehr schnell verbrennt. Bei der Einreise nicht versuchen Alkohol oder Schweinefleisch mit einzuführen! Während des Aufenthalts, besonders in der Sommermonaten, immer auf ausreichend Flüssigkeitszufuhr achten.

2. Eine Auslieferung von 1.500 t Stahlfasern im Monat, welche Probleme bringt das schon allein in Sachen Produktion und Logistik mit sich? Grundsätzlich ist eine regelmäßige Menge und Lieferung von Stahlfasern für die Produktion besser, als spontan erforderliche, größere Mengen. Mit den Lieferverträgen für die drei Metro-Linien in Doha kann die Produktion weit im Voraus über einen Zeitraum von ca. zwei Jahren gut planen, das gilt für den Einkauf des Rohmaterials, für die Lagerhaltung, die eigentliche Produktion und den Versand. Die Logistik ist hier das größere Problem, weil wir nicht mehr alles selbst in der Hand haben. Bei der Verladung ist es wichtig, zusammenhängende Ladungen zeitnah und möglichst an einem Tag per LKW zu den Häfen zu bekommen, um die Menge mit einer Schiffsladung zu versenden. Die Transitzeit beträgt alleine vier Wochen von Hafen zu Hafen. Mit den administrativen Aufgaben vergehen gut 5 – 6 Wochen Zeit bis zur Lieferung in Doha. Der Hafen in Doha ist zudem relativ klein und durch den Boom im Land und die zahlreichen Großprojekte stark überlaufen. Hier gibt es quasi täglich Probleme, das Material aus dem Hafen heraus zu bekommen. Meine Kollegen vor Ort aus den ArcelorMittal-Büros in Doha und Dubai helfen dabei und haben durch lokale Kontakte einen großen Vorteil. Zusätzlich haben wir durch die Büros und Lager vor Ort auch die Möglichkeiten, etwas Material zu lagern und bei Bedarf (Verzug im Hafen) dem Kunden kurzfristig per LKW Al Fanar – Islamisches Kulturzentrum im Herzen von Doha zu liefern.


Arbeiten in … Katar 3. Was hat es mit der Bedeutung des deutschen Reisepasses für Ihre Arbeit auf sich? In Katar ist das Gehaltsniveau und die Anerkennung der Qualifikation sehr stark von der Herkunft abhängig. Mit dem „richtigen“ Reisepass stehen also bestimmte Türen von vorn herein schon etwas weiter offen. Der deutsche Ingenieur genießt in Katar einen guten Ruf. Die Qualität der Ausbildung und der Ingenieurleistung vor Ort wird sehr positiv bewertet. Weiter gestalten sich auch die Einreise und das Visum sehr unkompliziert.

Typisches Straßenbild in West Bay

4. Wie hat man sich die Freizeitgestaltung vorzustellen? Katar und auch die Hauptstadt Doha sind keine interessanten, touristischen Ziele. Das Angebot ist sehr begrenzt und wird auch nicht unbedingt beworben. Von vielen Kontakten in Doha ist mir bekannt, dass es bereits nach wenigen Wochen recht langweilig wird, weil man dann schon alles gesehen hat. In einer knappen Stunde kann man nach Dubai fliegen. Das ist das komplette Gegenteil. Dubai ist wie Las Vegas. Dort kann man alles bekommen, was es in Doha nicht gibt, und noch mehr. Viele Leute nutzen das Wochenende für einen kurzen Besuch in Dubai. Mit einem günstigen Flug lohnt sich sogar das Einkaufen dort. Meine Tipps für Doha sind das Museum für Islamische Kunst. Architektur und Lage allein sind schon sehenswert), der Souq Waqif (sehr schöner Basar in traditioneller Bauweise), the Corniche (schöne Promenade mit gutem Blick auf die Skyline, besonders nach Sonnenuntergang), West Bay und The Pearl. 5. Ist die Frage nach der Rolle des Bakschisch im Lande eine eher klischeehafte? Tatsächlich gibt es Bakschisch und hin und wieder kommt man auch in die Verlegenheit darauf angesprochen zu werden. Dieses ist allerdings für ArcelorMittal völlig inakzeptabel und ein klares „no go“ für jede Geschäftsbeziehung. Bei den großen Projekten sind immer Joint Venture aus internationalen Großunternehmen zusammen vor Ort, mit denen wir verhandeln. Da ist Bakschisch auch nie ein Thema.

Auf dem traditionellen Markt Souq Waqif

, an ie S fen te r ru ssan d e d e un s o ter un er in fügen ore i v r n S bst üb n ve sern e b e e l i hre se ung n L , Sc n Sie rfahr sere 1-273 n e un 03 we ands , sie 0) 47 l 3 n s Au habe el. (0 .com T t y . Lus ellen wile t r@ zus bita e l a bt

– offene Stellen in welchen Bereichen Der Markt in Doha bietet für viele Positionen und Qualifikationen interessante Stellen. Fast alle internationalen Unternehmen sind vor Ort vertretenen und suchen oft mehr Personal. Im Bereich Bauwesen werden ständig Bauleiter, Projektleiter, usw. gesucht. Die großen internationalen Ingenieurbüros sind alle vor Ort vertreten und suchen auch häufig entsprechend qualifizierte Leute im Bereich Planung, Qualitätskontrolle, Überwachung, usw. – Gehälter Die Gehälter für qualifiziertes Personal mit dem „richtigen Reisepass“ (USA, UK, Deutschland, Frankreich, usw.) sind auf einem hohen Niveau. Was allerdings richtig interessant wird, ist die Steuerbefreiung, wenn je nach Reglung in den unterschiedlichen Ländern, der Hauptsitz und die Arbeit für den größten Teil im Jahr vor Ort erbracht wird. Da gilt dann Brutto wie Netto. Da zum Gehalt zusätzlich immer noch ein Extrateil für Wohnen und Lebensunterhalt gezahlt wird, kann der Großteil des Gehaltes gespart werden. Wichtig bei der Verhandlung ist die Regelung der Krankenversicherung. – Steuern s.o. – interessante Links http://www.auswaertiges-amt.de/DE/Aussen politik/Laender/Laenderinfos/01-Nodes_ Uebersichtsseiten/Katar_node.html http://botschaft-katar.de/

AUF EIN WORT

Die Arbeit in Doha und in Katar ist schon etwas Besonderes. Hier bin ich nicht nur als Ingenieur gefordert, sondern muss mich mit einer unbekannten Mentalität und Umgebung auseinandersetzen und anfreunden. Dabei war es immer sehr wichtig, kulturelle und religiöse Gepflogenheiten zu verstehen und zu respektieren. Bei 50 °C im Schatten und nach einem harten Tag in einem Fertigteilwerk darf man in der Öffentlichkeit keine Flasche Wasser öffnen und trinken, wenn gerade Ramadan ist. Dieses musste ich lernen und noch viele weitere Dinge. Stahlfaserbewehrte Tübbinge für die Metro Doha Klimatisch ist es für mich immer eine Herausforderung. Im Sommer, wenn die Temperaturen sehr hoch sind und dann auch noch eine entsprechende Luftfeuchtigkeit dazu kommt, wird der Aufenthalt oft sehr anstrengend. Es dauert Tage, um sich an das Klima zu gewöhnen und man muss wirklich darauf achten, ausreichend Flüssigkeit zu sich zu nehmen. Was mich immer etwas überrascht, ist der Einbruch der Dunkelheit. Gegen 18:00 wird es dunkel und zwar sehr schnell. Das ist ganz anders als in Europa. Die Arbeit mit allen Beteiligten vor Ort macht immer Spaß. Ein großer Unterschied zu Europa ist allerdings, dass sehr oft sehr viele Arbeiter ohne Qualifikation eingesetzt werden. Da das Lohnniveau recht niedrig ist, wird bei den Arbeitern nicht viel für eine Qualifikation bezahlt, sondern man versucht durch eine höhere Anzahl an Leuten die erforderliche Leistung zu erreichen. Qualifiziert sind dann immer nur die Leute in leitenden Positionen. Dieses führt meiner Meinung nach viel häufiger zu Problemen und könnte besser geregelt sein.

Menschenleere Straßen und hohe Häuser stellen das tägliche Stadtbild in Doha dar.


Stellenangebote & Weiterbildung

auf Fachpersonal

hohem

Karriere im Bauingenieurwesen

Niveau

weitere Angebote: www.ernst-und-sohn.de/stellenmarkt

Stellenangebote

Fachingenieur (m/w) für den ingenieurtechnischen Einsatz im Bereich Schallimmissionsschutz Ihre Aufgaben: Umfangreiche Bearbeitung von Projekten des Schallimmissionsschutzes an Hochbauprojekten und im Rahmen von Bauleitplanverfahren, Erarbeitung schallimmissionsreduzierender Maßnahmen im Bausektor, Simulationen der Schallimmissionsverhältnisse, Durchführung von Schallpegelmessungen, Erstellung von Gutachten, fachtechnische Beratung von Bauherren, Architekten und Projektbeteiligten zum Thema Industrie- und Gewerbelärm, Sport- und Freizeitlärm, Verkehrslärm, Baustellenlärm sowie Lärm am Arbeitsplatz in Vollzeitanstellung. Ihr Profil: Erfolgreich abgeschlossenes Studium der Fachrichtung technische Akustik, Bauphysik, Umwelttechnik oder angrenzender Ingenieurswissenschaften. Idealerweise Berufspraxis im Bereich des Schallimmissionsschutzes mit Kenntnissen bei der Berechnung, Messung und Bewertung akustischer Zusammenhänge. Erfahrung im strukturierten Arbeiten mit Spaß am selbständigen Lösen gestellter Aufgaben. Kommunikationsstärke, Teamfähigkeit und Verantwortungsbewusstsein. Ihre vollständigen und aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen senden Sie bitte an die genannte Adresse, z. H. Herrn Simon. Lichtenweg 15 51465 Bergisch Gladbach T 02202 936 30 19 andreas.simon@graner-ingenieure.de www.graner-ingenieure.de

WTM Engineers ist ein erfolgreiches und expandierendes Unternehmen mit rund 230 Mitarbeitern in Hamburg, Berlin, München und Kopenhagen. Als Beratende Ingenieure betreuen wir unsere Bauherren bei anspruchsvollen Projekten im Baubereich. Für den Standort Hamburg suchen wir einen

*UXSSHQOHLWHU PZ ,QJHQLHXU%UFNHQEDX Ihre Aufgaben • • • •

Objekt- und Tragwerksplanung von Ingenieur- / Brückenbauwerken Fachliche und personelle Leitung der Gruppe unter Umsetzung der Unternehmensstrategie Verantwortung für den technischen und wirtschaftlichen Erfolg der Projekte Koordination des Personaleinsatzes und Mitwirken bei der Personaleinstellung

,KUH4XDOL¿NDWLRQ • • • •

Abgeschlossenes Bauingenieurstudium (Dr.-Ing., Dipl.-Ing. oder M.Sc./M.Eng.) Mehrjährige Planungs- und Projektleitungserfahrung im Ingenieur- / Brückenbau Teamorientierte Führungsqualitäten Unternehmerisches Denken und sicheres Auftreten

8QVHU$QJHERW • • • •

Spannende nationale und internationale Projekte Eigenständiges Arbeiten mit hohem Gestaltungsspielraum Interne und externe Weiterbildung Persönliche Entwicklungsmöglichkeiten

Bitte senden Sie uns Ihre aussagekräftigen Unterlagen mit dem Stichwort „Gruppenleiter Ingenieur- / Brückenbau“. Wir freuen uns, Sie kennenzulernen!

WTM Engineers GmbH - Personalabteilung Johannisbollwerk 6-8 20459 Hamburg bewerbung@wtm-hh.de 'LHVHVXQGZHLWHUH6WHOOHQDQJHERWH¿QGHQ6LHDXFKXQWHUZZZZWPHQJLQHHUVGH


Ernst & Sohn Stellenmarkt · Januar 2016

Weiterbildung

TAE

Technische Akademie Esslingen Ihr Partner für Weiterbildung

Dr.-Ing. Rüdiger Keuper Telefon +49 711 340 08-18 Telefax +49 711 340 08-65 ruediger.keuper@tae.de

Parkbauten am 26. und 27. Januar 2016 in Ostfildern

Leitung: Dipl.-Ing. S. Gieler-Breßmer

Nr. 50021.00.004

Aufmaß, Abrechnung, Vergütung, Zahlung im Bauwesen am 28. und 29. Januar 2016 in Ostfildern

Referent: Richter D. Ditten

Nr. 32748.00.023

Fachausbildung "Kathodischer Korrosionsschutz (KKS)" Beginn 10. Februar 2016 in Ostfildern

Leitung: Dr.-Ing. T. Eichler Prof. Dr.-Ing. B. Isecke

Nr. 60079.00.001

Sachkundiger Planer für Schützen, Instandsetzen und Verstärken von Stahlbeton Beginn 22. Februar 2016 in Ostfildern

Leitung: Dipl.-Ing. Freier Architekt M. Schröder

Nr. 60056.00.004

Fehler bei der öffentlichen Bauvergabe vermeiden am 23. und 24. Februar 2016 in Ostfildern

Referent: RA T. Osseforth, Mag. rer. publ.

Nr. 34485.00.004

www.tae.de

E-Books bei Ernst & Sohn E-Books von Ernst & Sohn, Wiley-VCH und aus der gesamten Verlagsgruppe John Wiley & Sons Inc. direkt beim Verlag bestellen. Über 35.000 E-Books in den Formaten PDF, ePub und mobi Alle Titel an einem Ort Schnell und effizient zum Rechercheergebnis

klicken

kaufen

lesen

www.ernst-und-sohn.de/ebooks

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

Kundenservice: Wiley-VCH Boschstraße 12 D-69469 Weinheim

Tel. +49 (0)6201 606-400 Fax +49 (0)6201 606-184 service@wiley-vch.de 1008126_dp

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


Vorschau 2/16 Zum Bild Eine Grünbrücke verbindet zunächst zwei Lebensräume, die durch ein Verkehrswerk getrennt werden. Wie ein solches Bauwerk minimalinvasiv errichtet werden kann, wird zum Beispiel mit dem Bau einer Grünbrücke aus Betonfertigteilen gezeigt.

Torsten Schulze, Andrea Suffner Grünbrückenkonstruktion aus Fertigteilbogensegmenten Michael Kleiser Formlogik an Brücken Überlegungen zur authentischen Formbildung von integralen Brückenenden Stefan Franz Fahrdynamische Verträglichkeit Andreas Schacht, Markus Oeser Entwicklung akustisch optimierter Straßendeckschichtsysteme auf Kunststoffbasis Janez Schellander, Alfred Strauß Dämpfungsverhalten unterschiedlicher Fluide in einem Flüssigkeitstilgersystem Marc Wenner, Peter Lippert, Sebastian Plica, Steffen Marx Längskraftabtragung auf Eisenbahnbrücken – Teil 1: Geschichtliche Entwicklung Carla Driessen, Michael Raupach Multifunktionaler Brückenbelag aus Textilbeton (Änderungen vorbehalten)

Zeitschrift: Bautechnik

ƒ

Jahresabonnement print + online

ƒ

Testabonnement (3 Ausgaben)

ƒ

Einzelheftbestellung

ƒ

kostenloses Probeheft

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

➡ 1024156_pf


Pro Zeitschrift eine Box Ingenieurwissen aufbewahren in Zeitschriften-Archivboxen

geschlossen, staubgeschützt beschriftet mit Zeitschriftenname/Jahrgang farbliche Kennung ein Jahrgang an einem Ort Für alle Ernst & Sohn Zeitschriften erhältlich.

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

Telefon-Bestellung: +49 (0)800 1800 536

Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische

Kundenservice: Wiley-VCH Boschstraße 12

Tel. +49 (0)800 1800 536 Fax +49 (0)6201 606-184

Wissenschaften GmbH & Co. KG

D-69469 Weinheim

cs-germany@wiley.com 1008326_dp


...systematisch

COMAX® – Qualität zahlt sich aus. BETOMAX® systems zählt im Bereich ...maximale Vielfalt: 14 Sondertypen für Lösungen statt Behinderungen

vorgefertigter Bewehrungsanschlüsse mit planmäßig vorgesehenen Übergreifungslängen national und international zu den Technologieführern.

...perfekter Betonverbund: MicroMaxx© PerfoSicken atmen statt Lufteinschluss

Mit der Entwicklung des COMAX® Rückbiegeanschlusses hat BETOMAX® systems bereits vor Jahrzehnten eine entscheidende Marke gesetzt, die heute als Synonym für moderne Bewehrungstechnologie schlechthin steht. COMAX® Rückbiegeanschlüsse werden weltweit millionenfach eingesetzt und bewähren sich bei anspruchsvollen Bauprojekten.

COMAX® Rückbiegeanschlüsse verfügen über einzigartige Produkteigenschaften:

....sauberer Abschluss: HeadCaps© statt Styroporabfall

e bauaufsic ein ht m

he lic

All ge

...werkzeuglos ausgeschalt: QuickZip© Abdeckung statt Nageleisen

COMAX

®

Z

U

LA

G

Z-21.8-2056 SSU

N

COMAX® verfügt über die Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung Nr. Z-21.8-2056.

COMAX® ist komozertifiziert COMAX® ist verfügbar in den Ausführungen - P (Perforiert) - Q/ L (Verzahnt in Längs- bzw. Querrichtung)

Weitere Infos hier oder direkt von BETOMAX® systems GmbH & Co. KG · Dyckhofstr. 1 · 41460 Neuss Telefon 02131 2797-0 · Telefax 02131 2797-70 info@betomax.de · www.betomax.de


Bautechnik 01/2016 free sample copy