Bautechnik, die Zeitschrift für den gesamten Ingenieurbau. Materialunabhängig. Fachübergreifend. Konstruktiv. Bautechnik ist die Diskussionsplattform für den gesamten Ingenieurbau. Aktuelle und zukunftweisende Themenschwerpunkte, wissenschaftliche Erstveröffentlichungen kombiniert mit Beträgen aus der Baupraxis, ein übersichtliches Layout: dieses Konzept macht Bautechnik zu einer der erfolgreichsten Fachzeitschriften für den Ingenieurbau – seit mehr als 90 Jahren!
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1 93. Jahrgang Januar 2016 ISSN 0932-8351 A 1556 - 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 Bautechnik Zeitschrift für den gesamten Ingenieurbau
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193. JahrgangJanuar 2016ISSN 0932-8351A 1556
- 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
BautechnikZeitschrift für den gesamten Ingenieurbau
Geschichte der Baustatik
* Der €-Preis gilt ausschließlich für Deutschland. Inkl. MwSt. zzgl. Versandkosten. Irrtum und Änderungen vorbehalten. 1110116_dp
Was wissen Bauingenieure heute über die Herkunft der Bausta-tik? Wann und welcherart setzte das statische Rechnen im Ent-wurfsprozess ein? Wir wissen viel über die Hervorbringung und Entfaltung von Bauformen, während die Phasen der Entwick-lung von Berechnungsmethoden und -verfahren für die Mehr-heit 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 ver-breitete Berechnungsverfahren den Zugang zum Thema aus der Berechnungspraxis der Gegenwart. Beginnend mit den Festig-keitsbetrachtungen von Leonardo und Galilei wird der Heraus-bildung einzelner baustatischer Verfahren und ihrer Formierung zur Baustatik nachgegangen. Dabei gelingt es dem Autor, die Unterschiedlichkeit der Akteure hinsichtlich ihres technisch-wissenschaftlichen Profils und ihrer Persönlichkeit plastisch zu schildern und das Verständnis für den gesellschaftlichen Kon-text zu erzeugen.
Zum Titelbild Einem überdimensioniertenGolfball gleich ragt das Radom Wachtberg, eineRadarkuppel (engl.: Radar Dome), in dieLandschaft. Nach fast 50 Jahren wurde die indie Jahre gekommene Hülle – Stahlgerüst undkunststoffbeschichtetes Gewebe – kompletterneuert. Im Rahmen der Erneuerungsarbeitenmusste das Fundament, auf dem das Radompassgenau aufsitzt, ebenfalls verändert werden.Der Betonsockel wurde, angepasst an denDurchmesser der Kuppel, verkleinert. DieAbdichtung des Betonsockels erfolgte mitKemperol 2K-PUR, einer geruchsneutralenFlüssigabdichtung. Für diese Abdichtungs -technologie sprach, dass die Verarbeitung inflüssiger Form eine homogene Abdichtungs -fläche sowie die sichere Einbindung allerAnschlüsse gewährleistet. (Foto: KemperSystem, Bericht siehe S. A4)
Inhalt Bautechnik 1/16
BAUEN IM BESTAND, BAUWERKSERHALTUNG UND -SANIERUNG
AUFSÄTZE
Konstantin Klein, Michael Hermann, Sebastian Herkel1 Gebäude als netzdienliche Wärmespeicher
Milad Mehdianpour, Carl-Friedrich Waßmuth 8 Minimalinvasive Materialuntersuchungen an seilabgespannten
Rohrmasten zur Bauwerkserhaltung
BERICHTE
Benno Eierle, Alex-W. Gutsch14 Neufassung der DIN 4103-1 für nichttragende innere Trennwände
Michael Weber, Jürgen Schnell, Frank Fingerloos, Konrad Zilch20 Mechanische Kennwerte für die Nachrechnung bestehender
Massivbauwerke – Vorbereitung neuer Arbeitshilfen
Michael Fischer, Carl-Friedrich Waßmuth28 Grundinstandsetzung der Kaminkühler auf Zollverein
Rainer Barthel, Helmut Maus, Jörg Rehm35 Das Radom in Raisting am Ammersee – Die Instandsetzung
eines Technikdenkmals
41 BAUTECHNIK aktuell46 VERANSTALTUNGSKALENDER
Produkte & ObjekteA4 Bauen im Bestand und Bauwerkssanierung
Peer-reviewed journal Bautechnik ist ab Jahrgang 2007 bei Thomson ReutersWeb of Knowledge (ISI Web of Science) akkreditiert.
Impact Factor 2013: 0,317
www.ernst-und-sohn.de/bautechnik
http://wileyonlinelibrary.com/journal/bate
Einem überdimensio-nierten Golfball gleichragt das Radom Wacht-berg, eine Radarkuppel(engl.: Radar Dome), indie Landschaft. Beiguter Sicht ist die Wet-terschutzhülle derRadaranlage über 50km weit zu sehen. Dieoffizielle Bezeichnunglautet Weltraumbeob-achtungsradar TIRA(Tracking and ImagingRadar). Der riesigeParabolspiegel beob-achtet Satelliten, Rake-ten undWeltraumschrott. TIRAkann bis zu zwei Zenti-meter kleine Schrott-Partikel noch in 1.000km Entfernung aufspü-ren.
Für Raumfahrtorgani-sationen auf der gan-zen Welt bietet diesesWeltraumbeobach-tungsradar als eines der wenigen Systeme außerhalb der USAdie Möglichkeit, vom Boden aus in hoher Präzision die Bahn zuvermessen und in hoher Auflösung Objekte wie Satelliten abzu-bilden, beschreibt das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphy-sik und Radartechnik FHR die Anwendungen. Das System wirddaher unter anderem eingesetzt, um Weltraumschrott genau zuvermessen, um Kollisionen operativer Satelliten mit anderenObjekten zu vermeiden oder etwa um Objekte, die außer Kon-trolle geraten sind, abzubilden und zu analysieren.
Neue Hülle für TIRA
Nach fast 50 Jahren wurde 2014 die in die Jahre gekommeneHülle – Stahlgerüst und kunststoffbeschichtetes Gewebe –
A4 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG
Betonsockelabdichtung Radom, Wachtberg
komplett erneuert. Obwohl der Durchmesser von 49 auf47,5 m etwas verkleinert wurde, ist das Radom weiterhin dasgrößte der Welt. Der dreh- und schwenkbare Parabolspiegelin seinem Inneren hat einen Durchmesser von 34 m und wiegt240 t.
Im Rahmen der Erneuerungsarbeiten musste das Fundament,auf dem das Radom passgenau aufsitzt, ebenfalls verändertwerden. Der Betonsockel wurde, angepasst an den Durchmesserder Kuppel, verkleinert. Als Abdichtungsmaterial schrieb dasfederführende Ingenieurbüro, die Wallerich IngenieurtechnikGmbH u. Co. KG, eine Flüssigabdichtung aus. Man entschiedsich für diese Abdichtungstechnologie, da die Verarbeitung inflüssiger Form eine homogene Abdichtungsfläche sowie diesichere Einbindung aller Anschlüsse gewährleistet.
Bild 1 Bei guter Sicht ist die einem überdimensionalen Golfball gleichende Wetterschutzhülle der Radaranlage Wachtbergüber 50 km weit zu sehen.
Bild 2 Der Betonsockel wurde mit Kemperol 2KPUR abgedichtet. Bild 3 Die Kemperol Abdichtung berührt das spezielle Kunststoffgewebenur an den Knotenpunkten, die extra abgedichtet wurden.
BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG
Die Abdichtung des Betonsockels erfolg-te mit dem geruchsneutralen Kemperol2K-PUR. Das lösemittelfreie Produkthaftet vollflächig auf dem Untergrund, sodass selbst bei einer punktuellen Beschä-digung der Abdichtung Unterläufigkeitausgeschlossen ist. Die Arbeiten führtedie Körner + Körner Bedachungsgesell-schaft aus Bonn aus.
Abdichtung in flüssiger Form
Die Kemperol Abdichtung berührt dasspezielle Kunststoffgewebe nur an denKnotenpunkten, die extra abgedichtetwurden. Rundum schließt die Abdich-tung an eine Metallschiene an. Dachseitigwar zudem die Einbindung eines umlau-fenden Tropfblechs von ca. 120 m Um-fang in die homogene Flächenabdichtungzu integrieren. Kemperol ist dauerhaftelastisch und flexibel von – 30 °C bis + 90°C. Der Flüssigkunststoff ist in der LageTemperaturausdehnungen unterschiedli-cher Materialien aufzunehmen. Ein Ein-satz auf ungleichen Werkstoffen, hierBeton und Metall, ist deshalb unproble-matisch.
Die Dachdecker säuberten im erstenSchritt den Betonuntergrund und schlif-fen das Blech an. Danach brachten sieauf die Oberfläche eine Kempertec EP-
Grundierung auf, die mit Naturquarzabgesandet wurde. Die so vorbehandel-ten Flächen gewährleisten eine sichereund kraftschlüssige Haftung des Flüssigkunststoffes. Anschließend kamKemperol 2K-PUR zum Einsatz. DieAbdichtung wird kalt und in flüssigerForm ver arbeitet und gehärtet. Die ersteLage (2/3 des Materials) wird vorgelegt,das Armierungsvlies blasenfrei eingebet-tet und mit der zweiten Lage (1/3 desMaterials) satt überarbeitet.
Bild 4Verarbeitung: Dieerste Lage Kemperolwird vorgelegt, das Armierungsvlieseingebettet und...
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A6 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG
Revitalisierung statt Entvölkerung
In Deutschlands wachsenden Ballungsgebieten fehlt bezahlbarerWohnraum. Mit zahlreichen Initiativen versuchen Politik, Bau undImmobilienwirtschaft diesen Missstand zu beseitigen. Doch waspassiert, wenn eine Stadt nicht wächst, sondern schrumpft undWohnraum nicht mehr genutzt wird?
Brachflächen im Herzen der Stadt – Die brandenburgischeStadt Schwedt/Oder muss seit der politischen Wende 1990 miteinem massiven Rückgang der Bevölkerungszahl um etwa20.000 auf heute knapp 31.000 Einwohner fertig werden. Dertraditionelle Chemie-Standort steht vor der Herausforderung,den Gebäudebestand zu modernisieren und für attraktivenErsatz zu sorgen, um dringend benötige Arbeitskräfte zurück indie Stadt zu locken. Dabei geht es nicht nur um Architekturoder Raumplanung, sondern um einen praktischen Aspekt:Ersatz- oder Neubauten müssen für das Gros der Bevölkerungbezahlbar sein.
Das Bahnhofsquartier in Schwedt ist ein typisches Beispiel. Dasan die Innenstadt grenzende, heterogene Quartier lag aufgrundvon Leerstand brach. Der bisherige Hauptnutzer, die Polizei,
beschloss den Standort zu verlagern. Die zurückgelassenenFlächen wären komplett ohne Nutzung gewesen.
Quartier mit verschiedenen Wohnformen
Deshalb beauftragte die Stadt Schwedt unter anderem das Architekturbüro Uwe Fohmann aus Potsdam mit einem ganz -heit lichen Konzept zur Revitalisierung des Bahnhofquartiers.Die Herausforderung besteht darin, das Wohnquartier in dieStadtstruktur zu integrieren und trotzdem ein vielfältiges Ange-bot differenzierter und preiswerter Wohnformen bereitzustellen,wie altersgerechten Geschosswohnungsbau, Reihenhäuser undEinfamilienhäuser. Planer Uwe Fohmann betont: „Was sonsteher auf der grünen Wiese entsteht, holen wir mit diesem Kon-zept in die Stadt.“
Nach Veräußerung der Grundstücke durch die Stadt beginntdie Umsetzung des Projektes. Realisiert werden die Gebäudedurch die kommunale Wohnungsbaugesellschaft SchwedterWohnbauten GmbH, die gemeinsam mit Fohmann und seinemTeam an der Verfeinerung des Konzepts arbeitet. Erste Projektesind realisiert. So entstanden in der Karl-Marx-Straße beispiels-weise drei Stadthäuser in Massivbauweise, deren 33 Wohnun-gen bereits kurz nach Fertigstellung im Sommer 2014 vermietetwaren.
Bild 1 Die drei Stadthäuser in Schwedt wurden mit Perlit verfüllten Poroton-Ziegeln errichtet. Dies macht zusätzliche, kostenintensiveDämmmaßnahmen überflüssig und hält die Wartungskosten niedrig.
Bild 2 Mit den Stadthäusern in der Karl-Marx-Straße haben die Verant-wortlichen in Schwedt einen Volltreffer gelandet. Alle 33 Wohnungenkonnten von den Mietern früher als geplant bezogen werden.
Bild 3 Entstanden sind moderne 1,5- bis 3-Zimmer-Wohnungen in Größenzwischen 45 und 75 Quadratmeter mit Kaltmieten von knapp siebenEuro je Quadratmeter.
Bild 4 Das revitalisierte Wohnquartier in der Karl-Marx-Straße fügt sich indie Stadtstruktur ein und stellt ein vielfältiges Angebot an Wohnfor-men wie altersgerechten Geschosswohnungsbau, Reihenhäuser undEinfamilienhäuser bereit. Infrastruktureinrichtungen der angrenzen-den Innenstadt sind fußläufig zu erreichen.
BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG
Investition in dauerhafte Gebäudehülle
Um qualitativ hochwertigen und wohngesunden, dennoch be-zahlbaren Wohnraum zu schaffen, entschieden sich die Planerbeim Wandbaustoff für Poroton-Ziegel. „Er ist einer der langle-bigsten Baustoffe, wohngesund, wertbeständig, wartungsarm –und genau deshalb wirtschaftlich“, erläutert Uwe Fohmann. DieAußenwände wurden, je nach statischer Anforderung, monoli-thisch mit dem Poroton-S9-P oder -S11-P errichtet. Beide Ziegelder Stärke 36,5 cm gehören zur Poroton S-Klasse, die für denmehrgeschossigen Wohnungsbau entwickelt wurde. Mit derinnenliegenden Perlitfüllung ist bei diesen Ziegeln mit der Wär-meleitfähigkeit 0,09 W/mK (S9-P) und 0,11 W/mK (S11-P) dieWärmedämmung inklusive und macht zusätzliche kosteninten-sive Dämmmaßnahmen überflüssig. Im Verbund mit den sehrguten statischen Eigenschaften mit Mauerwerksdruckfestigkei-ten von fk ≥ 3,1 MN/m2 (S9-P) und fk ≥ 4,2 MN/m2 (S11-P)sowie schalldämmenden Eigenschaften mit Direkt-Schalldämm-maßen Rw,Bau,ref von 49,2 dB (S9-P) und Rw,Bau,ref von 50,7(S11-P) garantieren beide Poroton-Ziegel Qualität, Dauerhaftig-keit und Wertbeständigkeit im Geschosswohnungsbau. „Hinzukommt, dass moderne Ziegel diffusionsoffen sind und eine hohethermische Speichermasse besitzen. Sie regulieren also Feuchteund Temperatur sehr gut und sorgen ganzjährig für Wohlfühl -klima“, ergänzt Uwe Fohmann.
Konsequent setzte der Architekt auch bei den Innenwänden aufZiegel. Schalltechnisch sensible Treppenhaus- und Wohnungs-trennwände sind mit Poroton-Planfüllziegeln in der Stärke24 cm errichtet, die aufgrund ihrer hohen Rohdichte ein Schall-dämmmaß R’w,R von 55 dB (verfüllt, beidseitig verputzt) errei-chen und Schallübertragung wirksam reduzieren. Für tragendeInnenwände wurden Poroton-Hochlochziegel in der Stärke24 cm verarbeitet.
Alle 33 Wohnungen mit Kaltmieten von knapp sieben Euro undNebenkosten von zwei Euro je Quadratmeter waren schnellerals geplant vermietet. „Unser Konzept einer gemischten undbezahlbaren Wohnbebauung am Rande der Innenstadt scheintalso aufzugehen“, freut sich Architekt Uwe Fohmann. „Bewoh-ner aller Altersgruppen wohnen idyllisch, erreichen dennoch diestädtische Infrastruktur wie Geschäfte, Ärzte, Apotheken oderSchule und Kita, bei Bedarf auch fußläufig.“
www.poroton.org
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Bild 5 Die Poroton-Ziegel der S-Linie – hier der S11-P – wurden für denGeschosswohnungsbau entwickelt. Sie bieten Statik, Schall- undBrandschutz sowie Wärmedämmung auf hohem Niveau, bis zu neunGeschosse sind möglich. Die innenliegende Dämmung aus Perlitmacht kostenintensive Zusatzdämmung überflüssig, Wartungskostenentfallen weitestgehend.
Planer, die heutzutage modernisieren, müssen sich fragen: Was istbei der Sanierung zu beachten und welche energetischen Maß -nahmen sind sinnvoll? Abhängig vom Alter der Immobilie ergebensich typische Lösungsansätze. Prinzipiell erfolgt eine energetischeSanierung am besten im Zuge eines Umbaus oder bei ohnehin not-wendigen Instandsetzungsmaßnahmen.
Bestandsbauten verursachen gut dreimal höhere Kosten fürHeizung und Warmwasser als Neubauten. Das jeweilige Sanie-rungskonzept hängt wesentlich vom Alter der Immobilie ab. Fürvor 1950 errichtete Bauten sind kaum allgemeingültige Empfeh-lungen zu treffen, da hier der Denkmalschutz oft individuelleKompromisse erfordert.
Gebäude aus den 1950er bis 1960er Jahren bilden mit rund45 % nicht nur den größten Anteil des deutschen Wohn be -stands. Sie haben auch mit gut 255 kWh/m2a den höchstenHeizwärmebedarf. „Ausgebaute Dachräume wurden damals mitzementgebundenen Holzwolleplatten gedämmt. Diese erfüllenkeineswegs die heutigen Kriterien. Ähnliches gilt für die ein-schaligen Massivwände“, erklären die Energieberater. „DerWärmedurchgangskoeffizient einer Außenwand darf aktuellhöchstens 0,24 W/m2 K betragen.“ Allein eine 16 cm starkeDämmung 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 ein -facher Isolierverglasung (5,0 W/m2 K) durch moderne Zwei-scheiben-Wärmeschutz-Verglasungen (1,30 W/m2 K) ausge-tauscht und in die Dämmebene versetzt werden. Für das Ganzesind rund 120 €/m2 für die Dämmung und 350 €/m2 für neueFenster einzuplanen. Unter der Annahme einer Energiepreis -steigerung von drei Prozent pro Jahr amortisieren sich die Inves-titionskosten für die Fassadendämmung in etwa in sechs Jahren.
Eine wirtschaftlich optimale Dämmung nach der aktuellenEnergieeinsparverordnung 2014 kann den durchschnittlichenHeizwärmebedarf auf ca. 65 kWh/m2a reduzieren.
Mit der ersten Wärmeschutzverordnung 1977 sank der durchschnittliche Heizwärmebedarf von Gebäuden auf160 kWh/m2a, mit der letzten Novellierung 1995 auf100 kWh/m2a. Etwa 15 % der Wohnbauten fallen in dieseÄra, in der mehrschalige Wandaufbauten die Regel wurden.
„Der Energieverbrauch ließe sich wirtschaftlich auf rund65 kWh/m2a drücken. Darüber hinaus ist die Energiebereit -stellung zu prüfen“, raten Ingo Lenz und Michael Keller. „Überineffiziente Heizungen gehen etwa 30 % Energie verloren.“Gebäude ab 1990 werden überwiegend mit Öl und Gas beheizt.Moderne Niedertemperatur- oder Brennwertkessel leisten hiereinen erheblichen Beitrag zur Reduzierung des Energie ver -brauchs und der Schadstoffemissionen. Alternativ können er-neuerbare Brennstoffe, zum Beispiel Holzpellets, eingesetztwerden. Die Anschaffung einer solchen Heizung (etwa 7.000 €)ist zwar teurer als vergleichbare Gas- und Ölheizungen, aber imlaufenden Betrieb günstiger. Sie wird außerdem vom Bundesum-weltministerium bezuschusst: Für Pelletkessel mit einer Nenn-wärmeleistung von 5 bis 43,7 kW mit einem Pufferspeicher vonmindestens 30 l/kW beträgt die Förderung 3.500 €. Eine Heiz-anlage amortisiert sich in etwa zwölf Jahren.
Die ca. 10 % der Bauten ab 2007 verfügen sowohl über einegute Dämmung als auch eine moderne Anlagentechnik. Einspar-potential bietet der Stromverbrauch, der über Energiesparlam-pen und Geräte der Effizienzklasse A+++ einfach zu reduzierenist. Wärmeverluste können durch ein tägliches, zehnminütigesStoß lüften bei offenen Fenstern und abgeschalteten Heizungenminimiert werden. „Parallel dazu ist hier der Einsatz netzgekop-pelter Photovoltaik (PV) zu überlegen“, so die Energieberater.„Semitransparente Dünnschichtmodule erzielen bei einer opti-malen Südausrichtung einen jährlichen Ertrag von etwa40 kWh/m2, monokristalline Zellen sogar bis zu 130 kWh/m2.“Damit können Bauherren den benötigten Strom selbst erzeugenund Überschüsse ins öffentliche Netz einspeisen. Als Faustregelgilt, dass pro kW Leistung ca. 7,5 m2 Modulfläche und 3.000 €
Bild 1 Schematische Darstellung: Anteile der Wärmeverluste eines Wohn-hauses.
Bilder 2 u. 3 Vergleich zweier Häuser. Links: Realbild. Rechts: Thermo graphie-Bild: Dieses zeigt die Wärmeabstrahlung der Ober flächen und erlaubt unterKenntnis der Verhältnisse vor Ort eine einfache Beurteilung der Transmissionswärmeverluste. Thermographie-Bilder werden in der Regel aneinem kalten Wintermorgen erstellt. Kalte Flächen erscheinen auf den Bildern in der Regel in Blau- und Grüntönen, warme in Orange und Rot.
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Bautechnik 93 (2016), Heft 1 A9
BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG
benötigt werden. Die Investition in eine PV-Anlage mit einerLebensdauer von 25 bis 30 Jahren amortisiert sich meist nach18 Jahren.
Qualifizierte Energieberater
Nach der EU-Gebäuderichtlinie sind ab 2021 ausschließlichGebäude zu errichten, die ihren sehr geringen Energiebedarfüberwiegend selbst decken („Niedrigstenergiegebäude“). Füröffentliche Bauten soll dies bereits ab 2019 der Fall sein. Dafürmüssen Architekten und Ingenieure die Konstruktion der Ge-bäude und ihre Anlagentechnik optimal aufeinander abstim-men. Qualifizierte Energieberater werden in die Liste der Deutschen Energie-Agentur (dena) aufgenommen:https://www.energie-effizienz- experten.de/energieeffizienz-experten-fuer- foerderprogramme-des-bundes/
Beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA)sowie der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) gibt es Förder-mittel für energetische Maßnahmen und Fachberatungen. Zu-sätzlich bieten viele Bundesländer und örtliche Energieversor-ger eigene Programme an.
„Wissen gemäß den dena-Anforderungen erhalten Planer inunseren praxisnahen Fortbildungen“, sagen Ingo Lenz undMichael Keller. Und: „Der zukunftsweisende Fernlehrgang zuPassiv- und Plus-Energie-Häusern wird bislang einzig von unsdurchgeführt.“ Diesen sowie weitere Kurse bietet die Ina Planungsgesellschaft zusammen mit der TU Darmstadt für Ingenieure, Architekten und Energieberater rund um das nach-haltige Bauen und Sanieren an:
– Zertifikatslehrgang „Wohngebäude im Bestand“ zum „Ener-gieberater TU Darmstadt“,
– Zertifikatslehrgang „Energieberater Nichtwohngebäude“,– Zertifikatslehrgang „Vom Passiv- zum Plus- Energie-Haus“
zum „Fachplaner TU Darmstadt für Passiv-, Null- und Plus-Energie- Häuser“.
Die Anmeldung und die Teilnahme an den Fortbildungen sindjederzeit und online möglich. Die Kurse beinhalten auch einekontinuierliche, fachliche Begleitung. Einzig mögliche Präsenz-veranstaltung ist eine Abschlussprüfung. Sie findet quartalsweisein Darmstadt statt. So können sich Planer gezielt für ihre beruf-liche Zukunft fit machen: Berufsbegleitend qualifiziertes Wissenund die Möglichkeit erwerben, in die Energieeffizienz-Experten-liste der dena für Förderprogramme des Bundes aufgenommenzu werden. Da sich seit dem 1. Dezember 2015 die Anforderun-gen der dena an Auffrischungslehrgänge für diese Fachleutegeändert haben, werden die entsprechenden Angebote von inanun um acht Unterrichtseinheiten (UE) ergänzt. D. h., für be-reits eingetragene Energie-Effizienz- Experten stehen seit dem1. Januar 2016 auch wieder Auffrischungslehrgänge mit dann24 statt 16 Unterrichtseinheiten (UE) zur Verfügung – 32 UEbei Teilnahme an einer Präsenzveranstaltung.
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: [email protected]
mit Qualität
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A10 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG
Fachwerkhaus erhält energieeffizientenDachaufbau
Soll die Energieeffizienz eines Fachwerkhauses verbessert werden,so sind die Möglichkeiten einer Ertüchtigung der Gebäudehülleleider begrenzt. Dessen war sich auch Werner Schumacher bewusst, Architekt, Energieeffizienzexperte der KfW und staatlichanerkannter Sachverständiger für Schall- und Wärmeschutz, als ersich nach Lösungen umsah, um sein Wohn- und Bürogebäude imBergischen Land energetisch aufzurüsten. Schließlich entschied ersich für eine Komplettsanierung des Schrägdaches.
Ein kleines Gebäudeensemble erwartet den Besucher von Werner Schumacher im idyllischen Reichshof: „Am Anfangstand das 1954 von meinem Vater errichtete Fachwerkhaus,ganz im Stil eines alten Siedlungshauses mit quadratischemGrundriss. Dieses erste Gebäude wurde rein als Wohnhausgenutzt. Es folgte um 1971 ein erster, 1994 ein zweiter Erweite-rungsbau. Dort haben wir unsere Büroräume untergebracht“,erläutert der Hausherr.
Nahezu ungedämmter Gebäudebestand
Baujahrtypisch wohnte man in einer nahezu ungedämmtenGebäudehülle: Denn die Außenwände des Fachwerkhausesbestehen zwar aus einem doppelschaligen Mauerwerk, aber nuran einigen wenigen Stellen war vor Jahrzehnten eine dünneInnendämmung aus Mineralwolle angebracht worden. Das rund300 Quadratmeter große Schrägdach des Wohnhauses bliebgänzlich ungedämmt. „Als dann eine neue Dacheindeckung
fällig wurde, war für uns klar: Jetzt nutzen wir die Chance fürden Einbau einer Dämmung, um die Energiekosten zu senkenund die Wohnbehaglichkeit zu verbessern.“ Eine optimale Kom-bination von Dämmung und Eindeckung fand der Architekt imAngebot von ROCKWOOL und NELSKAMP. Die Produktedieser Markenhersteller passen besonders gut zusammen, wieGutachten gezeigt haben und beide Unternehmen betonen.
„Mit der Entscheidung, in einen neuen Dachaufbau zu investie-ren, hat sich Herr Schumacher aus energetischer Sicht auf alleFälle für genau die Modernisierungsmaßnahme entschieden, diebei Fachwerkgebäuden die größten Einsparungen erbringt.Gerade bei historischem Fachwerk sind die Möglichkeiten einerDämmung der Außenwände eben sehr begrenzt. Von außenkann nicht gedämmt werden, da natürlich die Außenanmutungerhalten bleiben soll, eine flächendeckende Innendämmung istaus bauphysikalischer Sicht problematisch“, erläutert MatthiasBecker, der das Projekt als ROCKWOOL Produktmanagerbegleitete.
Leistungsstarke Sanierungsvariante
Das Holz des alten Dachstuhls war in tadellosem Zustand undkonnte nach der Abdeckung der alten Ziegel problemlos alsBasis für den neuen Dachaufbau dienen. Als erstes wurde eine120 mm dicke Zwischensparrendämmung („Klemmrock 035“)eingebracht. Über die Sparren und die erste Dämmlage verlegtedas Team des beauftragten Dachdeckers Oliver Weller anschlie-ßend die dreischichtige Luftdichtungsbahn „RockTect Meditop“(sd-Wert = 0,5 m).
Diese besonders schnelle Sanierungsvariante – die Luftdich-tungsbahn muss nicht wie üblich in Schlaufen über die Sparrengelegt werden, bevor die Zwischensparrendämmung von außeneingebracht wird – eignet sich vor allem für Dachaufbauten, indenen die Dämmung zwischen den Sparren maximal 140 mmund die Dämmdicke über den Sparren mindestens 100 mmbeträgt. Bedingungen, wie sie auf dem Dach in Reichshof gege-ben waren, denn für das zusätzliche Plus an Wärmedämmungsorgen dort die Aufsparrendämmplatten „Masterrock GF kaschiert“ in einer Dicke von 140 mm. Auch sie sind für einebesonders schnelle und zeitsparende Verlegung ausgelegt, dennsie sind bereits werkseitig mit einer diffusionsoffenen Unter-
Bild 1 Im Sommer 2014 erhielt ein 1954 errichtetes und 1971 erweitertesFachwerkhaus in Reichshof sein neues Dach
Bild 2 Für eine zeitsparende und sichere Verarbeitung: Die „Masterrock GFkaschiert“ Aufsparrendämmplatten sind werkseitig mit einer diffusionsoffenen Unterdeckbahn kaschiert, die an zwei Seitenüberlappt und mit Klebestreifen versehen ist.
Bautechnik 93 (2016), Heft 1 A11
BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG
deckbahn kaschiert, die an zwei Seiten überlappt und mit Klebestreifen versehen ist.
Luftdichte Anschlüsse
Auch die Gaubenwangen wurden mit den ,Masterrock’ Plattenin 140 mm gedämmt. Der berechnete U-Wert des so durch -gängig in Wärmeleitgruppe 035 gedämmten Daches liegt bei0,14 W/m2K und damit weit unter der Bauteilanforderung nachEnEV 2014 von Umax = 0,24 W/m2K. Entsprechend werdenauch die Anforderungen für eine KfW-Förderung klar eingehal-ten. Die größte Herausforderung bei diesem Objekt, bei älteremGebäudebestand generell, bedeutet die Herstellung der luftdich-ten Ebene. An allen Anschlüssen etwa im Bereich des Ortgangsoder der Gauben muss sehr exakt und mit den richtigen Mate-rialien gearbeitet werden, wenn eine Luftzirkulation zuverlässigvermieden werden soll.
So erfolgte etwa die Abdichtung an den Giebeln mit einer zwei-fach, an den Traufen sogar mit einer dreifach parallel angeord-neten Kittschnur, sodass kein Windzug mehr durch die beste-hende Konstruktion der alten Fachwerkwände und der Dach-überstände eindringen kann. Aufwändig gestalteten sich auchdie Detailanschlüsse unter den Gaubenfenstern. Wie auf derDachschräge wurde zwischen den beiden Dämmlagen die Luft-dichtungsbahn verlegt. Ihre Anarbeitung zum Beispiel an dieFensterrahmen und Stichsparren erfolgte mit Luftdichtkompo-nenten von ROCKWOOL, wie der „RockTect Multikit“ Klebe-masse oder dem „RockTect Twinline“ Klebeband.
Ebenfalls Teil des „RockTect“ Luftdichtpakets vonROCKWOOL ist das so genannte „Nailkit“: Vor demVerschrauben der 4-x-6-er Konterlattung über der Aufsparren-dämmung wurde jede Konterlatte mit dem Nageldichtband„RockTect Nailkit“ beklebt. Schraubdurchdringungen konntenso gemäß Fachregeln gesichert angeschlossen und abgedichtetwerden. Fixiert wurden die Latten dann mit 250 mm langenDoppelgewindeschrauben abwechselnd in einem Winkel von60º bzw. 120º zur Konterlattenebene. Auf die nachfolgend ange-brachte 5-x-3-er Dachlattung verlegten die Dachdecker abschlie-ßend das optische Highlight des neuen Daches: Die Reformzie-gel R 13 S in altfarben engobiert von NELSKAMP zeichnensich durch eine besonders fein strukturierte Oberfläche aus undverleihen dem Dach neuen Glanz. Das „S“ steht dabei für
„Schiebeziegel“: Die Ziegel sind in der Höhenüberdeckungzwischen 310 und 365 mm variabel, was dem Dachdeckerteammehr Flexibilität bei der Einteilung der Dachflächen ermöglicht.
Nachhaltiger Schutz der Bausubstanz
In kurzer Zeit erhielt das Fachwerkhaus von Werner Schuma-cher einen ebenso wärmedämmenden wie langlebigen und„schmucken“ Dachaufbau. Neben der Energieeinsparung istnatürlich auch der hörbar verbesserte Schallschutz ein Nutzendes neuen Daches. Wichtiger ist aber noch: Alle in Reichshofeingesetzten Dämmstoffe sind diffusionsoffen, sie tragen alsoauch zum langfristigen Schutz und Erhalt der Bausubstanz unddes Fachwerks bei.
Und Eigentümer Werner Schumacher ist überzeugt, dass mehrWärme bei niedrigerer Heizleistung in den Wohnräumen bleibt.„Der Wunsch nach mehr Wohnkomfort hat sich damit auf alleFälle erfüllt“, lautet sein Fazit.
Bautafel Wohn- und BürogebäudeBauherr/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
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A12 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG
Tragwerksverstärkung mit CFK-Lamellen:Denkmalgerecht und statisch belastbar
Für die Sanierung der Nibelungenhalle bei Königswinter kamenaus statischen und aus denkmalpflegerischen Gründen spezielleCFK-Lamellen zum Einsatz. Dieses Verfahren verbindet die not -wendige hohe Belastbarkeit mit geringem Gewicht und ist somitideal für nachträgliche Tragwerksverstärkung.
Im Jahre 1913 wurde die Nibelungenhalle zum Gedenken anden 100. Geburtstag Richard Wagners auf dem Drachenfels beiKönigswinter erbaut. Der als Museums- und Ausstellungshallegenutzte Kuppelbau lockt jährlich mehrere Tausend Besucheran. Eigentümerin Marlies Blumenthal widmet sich seit Jahr-zehnten dem Erhalt des Gebäudes, wobei bislang die finanziel-len Mittel für eine denkmalgerechte Grundinstandsetzung fehl-ten. 2014 beschloss der Bund, dass er sich an der dringend not-wendigen Sanierung der Nibelungenhalle beteiligt.
Das historische Gebäude wies an zahlreichen Stellen Bau -schäden auf. Das undichte Kuppeldach führte unter anderem zuWasserschäden an Wandgemälden. Weiterhin waren die amDach angebrachten Lichtflutungen für die Gemälde sowie zwölfScheiben mit den Sternkreiszeichen in der Kuppel beschädigt.Im ersten Bauabschnitt galt es also, die Kuppelkonstruktion zusanieren, um weiteren Schäden im Innenraum vorzubeugen.Die Sanierung der Kuppelkonstruktion und die bereitsursprünglich beim Bau der Halle geplante Verkleidung desDaches mit Kupfer oder Blei gingen mit einer Verdoppelung derLast einher und stellten somit eine große Herausforderung fürdie Statik dar.
Gebäudegrundriss und verwendeter Baustoff
Das dreigliedrige Gebäude besteht aus einem sechseckigenZentralbau aus Drachenfels-Trachyt, einer Apsis und einerwuchtigen Eingangshalle mit Tonnengewölbe. Der Zentralbauträgt eine hohe doppelschalige Kuppel aus Eisenbeton, die aufsechs massiven Betonsäulen ruht. Zwischen den Säulen span-nen sich sechs tragende Stahlbetonunterzüge, auf denen wieder-um die Kuppel aufliegt. Diese Unterzüge liegen auf abgestuftenKonsolen auf, die aus den Säulen herausragen. Um die Raum-wirkung stärker einer überkuppelten Rotunde anzunähern, hat
der Architekt noch sechs nicht tragende Stahlbetonbalken inder Unterzugsebene eingefügt. Diese liegen auf einer dritten, inden Innenraum hervorspringenden Konsole auf und lassen einregelmäßiges Dodekagon entstehen.
Tragwerksverstärkung aufgrund neuer Lastsituation
Das Ziel der Dachsanierung war, die ursprünglich geplanteDachverkleidung mit Kupfer oder Blei aufzubringen. AlsSchwachstelle für diese neue Lastsituation ermittelte der feder-führende Statiker die sechs tragenden Unterzüge, da die Belas-tungen der daraus resultierenden Schnittkräfte im Unterschiedzur Originalstatik von 1913 doppelt so hoch waren. Um eineUnterzugsverstärkung zu realisieren, die möglichst zerstörungs-frei mit der Bausubstanz umgeht und keine Änderung der Unterzugsgeometrie zur Folge hat, wurde eine Verstärkung mitCFK-Lamellen geprüft.
Nach eingehenden Messungen und Berechnungen war klar,dass nur in Schlitze eingeklebte CFK Lamellen zur Verstärkungder Balken zum Einsatz kommen konnten. Allerdings mussteeine spezielle Hürde genommen werden: Die Stahlbewehrungder Unterzüge lag zum Teil direkt an der Oberfläche der Beton-balken. Ein Setzen der notwendigen Schlitze war an diesenStellen aufgrund der fehlenden Betonüberdeckung nicht möglich. Dieses Problem wurde durch Aufbringen eines Spezial-mörtels an der Unterseite der Balken gelöst.
Elegante Lösung mit Kohlefaserverbundwerkstoffen
Die Bemessung mit dem Programm S&P FRP Lamella 5.3 derFirma S&P Clever GmbH Reinforcement in Frankfurt/Mainergab eine Verstärkung mit acht in Schlitze eingeklebten StoS&P CFK Lamellen pro Balken, wobei die Schlitze komplett imnachträglich aufgebrachten, bauaufsichtlich zugelassenen Epoxid-Mörtel „StoPox Mörtel standfest“ von StoCretec liegen.
Die notwendige Querkraftverstärkung der einzelnen Balkenkonnte aus Gründen des Denkmalschutzes nicht mit den üblichen Stahlbügeln durchgeführt werden, da diese trotz einerPutzschicht sichtbar geblieben wären. Aus diesem Grund ent-schied sich die Bauherrschaft für den Einsatz von unidirektio -nalen Kohlefasergelegen mit einem E-Modul von 640 N/mm2.Die verwendeten Sto S&P C-Sheets 640 haben eine Stärke ohne
Bild 1 Ein Denkmal zu Ehren Richard Wagners: Die Nibelungenhalle inKönigswinter.
Bild 2 Sanierung der Kuppel: In Schlitze eingeklebte CFK Lamellen werdenin den PC-Mörtel eingelegt und sorgen für die statische Sicherheit.
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BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG
Klebstoff von nur 0,19 mm und wurden im Abstand von 48 cmvoneinander über den Balken verteilt angebracht.
Nach Abschluss des ersten Bauabschnitts und der Abdichtungdes Daches der Nibelungenhalle folgt nun die Beseitigung derSchäden im Innenraum der Kuppelhalle.
www.stocretec.de
Sanierung der Kairoer Stadtautobahn:Schnelle Sanierung dank Nivellier -technologie
Kairo, das politische, wirtschaftliche und kulturelle Zentrum Ägyptens ist als Hauptstadt mit rund 20 Mio. Einwohnern im ge -samten Einzugsgebiet die größte und wichtigste Stadt des nord -afrikanischen Landes. Die Stadt und ihr Einzugsgebiet sind in denvergangenen Jahren gemessen an den Einwohnerzahlen stetiggewachsen, was bedeutet, dass immer mehr Menschen täglich dieStraßen in und um Kairo nutzen. Das wiederum hat immer häufigereund längere Staus zur Folge, da die Hauptverkehrsstraßen insbeson-dere zu Stoßzeiten überlastet sind. So auch die rund 100 Kilometerlange Ringautobahn, die wichtigste Verkehrsader Kairos, die in den1980er Jahren erbaut wurde. Alleine von 1990 bis 2000 stieg sich dieZahl von täglich 38.000 auf 100.000 Fahrzeuge – und auch in denletzten Jahren nahm die Zahl ungebremst zu. Aufgrund von Sanie-rungsstaus und starker Abnutzung wies die Straßendecke der Auto-bahn zahlreiche Risse und Schlaglöcher auf und war stark sanie-rungsbedürftig.
Im Frühjahr 2015 wurde deshalb im westlichen Bogen der acht-spurigen Straße die Fahrbahndecke auf 30 km abgefräst undeine 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 RoadConstruction (GNCRC), eines der größten Straßenbauunter -nehmen Ägyptens, auf beiden Seiten des Terex CR462 Fertigerseinsetzte, konnte der Asphalt schnell und präzise eingebautwerden.
23.-25.02. 2016 NEU-ULM
Stand Nr.: 38
Pfeifer Seil- und Hebetechnik GmbHD-87700 Memmingen · [email protected] www.pfeifer-bautechnik.de
Vertrieb durch:J&P-Bautechnik Vertriebs GmbHD-12057 Berlin · [email protected] www.jp-bautechnik.dePFEIFER macht den Unterschied.
Wenn Innovation und Beständigkeit Hand in Hand gehen
Bild 1 MOBA-matic II handset
A14 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
BAUEN IM BESTAND UND BAUWERKSSANIERUNG
Der Big Sonic-Ski ist eine Kombination von bis zu vier Ultra-schallsensoren, befestigt an einer flexiblen, 13 m langen, Mechanik. Damit tastet der Big Sonic-Ski den Untergrund anverschiedenen, weit auseinanderliegenden Punkten ab. Jedereinzelne Sonic-Ski sendet je fünf Messkegel zur Höhenerfassungaus. Die Messwerte mit den größten Abweichungen werdenausgesondert, damit werden verfälschte Messungen wie etwadurch 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 Sensorenkombiniert, übermitteln alle Sensoren ihre Messwerte an dieMOBA-matic. Damit wird ein Mittelwert berechnet und es können sogar lang gestreckte Unebenheiten erkannt und beimAsphaltieren durch automatische Anpassung der Bohle aus -geglichen werden.
Big Sonic-Ski sorgt für schnellen, exakten Asphalteinbau
Eine vollständige Sperrung der Autobahn konnte mit dieserLösung vermieden werden, da die Baustelle ohne großen Absteckungsaufwand rasch beendet werden konnte. Und da dieFertiger immer nur nachts arbeiteten, blieben die Auswirkungenauf den Verkehr so gering wie möglich, sodass keine zusätz -lichen Staus entstanden. Der Einsatz des Ultraschallsystems, dasohne Referenz arbeitet, war sinnvoll, da die abgefräste Flächesehr uneben war und zahlreiche Fräsnester aufwies. „Mit demBig Sonic-Ski konnten die Unebenheiten problemlos ausge -
glichen und eine sehr ebene und gleichmäßige Asphaltdeckeeingebaut werden“, erklärt Mohamed Saaied, Technischer Lei-ter bei GNCRC. Ohne Nivelliersystem wären diese Referenz-Unebenheiten kopiert worden – die neue Straße wäre dannschnell wieder beschädigt, da Unebenheiten nicht nur den Fahr-komfort mindern, sondern auch die Anfälligkeit für Schlaglö-cher und Risse erhöhen.
Die einzig mögliche Alternative zum Big Sonic-Ski wäre gewesen, ein Nivelliersystem in Kombination mit einer Schnurals Referenz zu nutzen, da der Randstein als Referenz aufgrundzahlreicher Löcher und Unebenheiten nicht geeignet war.Doch eine Absteckung mit Schnur wäre nicht nur teuer undviel zeitaufwändiger gewesen, sondern hätte auch eine Sperrungder Straße notwendig gemacht, was angesichts der Verkehrs -lage unmöglich war. Deshalb entschieden sich der Kundefür das MOBA Nivelliersystem MOBA-matic mit dem BigSonic-Ski.
Genauigkeit überzeugte
„Die Genauigkeit des Systems hat uns überzeugt und es ist vongroßem Vorteil auf der Baustelle, dass das System so einfach zubedienen ist“, so Saaied. Und der Big Sonic-Ski bot einen weite-ren spontanen Vorteil: Auf der Mechanik konnten problemlosdie Sicherheitslampen befestigt werden, die für die Nachtarbeitvorgeschrieben sind. „Als eines der größten Straßenbauunter-
nehmen in Ägypten sind wir auch einer derVorreiter in der Nutzung neuer Technologien.Damit können wir die besten Ergebnisse imStraßenbau erzielen“, sagt Hafez Abdelmoa-men, Präsident GNCRC.
„In Ägypten steckt die Nutzung neuer Techno-logien sozusagen noch in den Kinderschuhen.Solche Projekte sind wichtig, um den Nutzenvon Maschinensteuerungen zu zeigen – undder lässt sich nicht nur an der perfekten Stra-ßenoberfläche erkennen, sondern auch daran,dass Material und Zeit gespart wurden und dieMaschine damit schneller für andere Projektegenutzt werden konnte“, berichtet HeshamFarghaly, Geschäftsleiter von Egytitans Engi-neering, dem MOBA Partner in Ägypten, derdie Maschinenausrüstung betreute. Das Unter -nehmen mit Sitz in Maadi, in der Nähe vonKairo ist auf den Vertrieb und die Installationvon Maschinensteuerungen für den Straßen-bau spezialisiert.
www.moba-automation.comBild 2 Die Genauigkeit des Systems hat das Baustellenteam überzeugt und seine einfache Bedie-
Mit MasterTop BC 372AS ergänzt BASF das unter der Marke MasterBuilders Solutions® gebündelte Portfolio von Bodenprodukten umeine antistatische Beschichtung auf Epoxidharzbasis. Die Haupt -vorteile des neuen Produkts sind verbesserte Entlüftungs- undSelbst nivellierungseigenschaften, die den Einbau erleichtern.
Als Teil eines Baukastensystems, das sich an individuelle Anfor-derungen anpassen lässt, bietet MasterTop BC 372AS Flexibili-tät und Kostenoptimierung gleichermaßen. Zudem erfüllt es diehohen Emissionsschutzanforderungen des AgBB-Schemas (Aus-schuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten) undist im Sinne der Arbeitssicherheit auch in rutschfester Ausfüh-rung erhältlich. MasterTop BC 372AS ist in nahezu allen RAL-und NCS-Farben lieferbar und bietet damit kreativen Spielraum.Die antistatischen Eigenschaften (Erdungswiderstand) von Mas-terTop BC 372AS entsprechen der Norm EN 1081 und eignensich damit optimal, um statische Elektrizität in Lagerräumen zuminimieren und sind ideal für Einbauten in Industrieanlagen, indenen die Gefahr einer Staub- oder Lösemittelexplosion besteht.
Zur weiteren Optimierung der MasterTop Wandbeschichtungs-lösungen hat BASF MasterTop BC 328FLR und MasterTop TC427W auf den Markt gebracht. Neben der stärkeren Deckkraftder weißen Versiegelung und der leicht eingefärbten Beschich-tung sind weitere Vorteile bessere Verarbeitbarkeit – d. h. leich-
terer Einbau mit Spachtel und Walze – sowie verbesserte Elasti-zität und statische Rissüberbrückungseigenschaften, die für einehöhere Langlebigkeit und Stoßfestigkeit sorgen. Darüber hinaussind MasterTop BC 328FLR und MasterTop TC 427W gemäßdem AgBB-Schema emissionsarm. Sowohl die Beschichtung alsauch die Versiegelung werden in den fugenlosen MasterTop WS300 PU und MasterTop WS 200 PU Wandsystemen eingesetzt,die sich besonders für Anwendungen im kommerziellen undinstitutionellen Bereich, in Industrieanlagen, öffentlichen Ge-bäuden sowie in Nassbereichen, wie Bädern, eignen.
Der British District in Prag ist eine Wohneinheit aus modernen Apart-ments in unmittelbarer Nähe zur störenden Lärmquelle U-Bahnstation. Deshalb wurde das Gebäudefunda-ment der Wohneinheit mit Regupol® schwingungsisoliert und somit die Wohnqualität der Anwohner gesichert.
Fußbodenlösungen aus der Master Builders Solutions Produktfamilievon BASF lassen sich optimal auf individuelle technische und dekorative Anforderungen zuschneiden – hier bei Goodyear Dunlop Tires, Riesa,Deutschland
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A16 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
BODENBELÄGE UND BESCHICHTUNGEN
„Die Einführung unserer neuen Produkte bekräftigt unserenAnsatz, unseren Kunden mithilfe kontinuierlicher Forschungund Entwicklung fortlaufend verbesserte Boden- und Wandbe-schichtungslösungen anzubieten“, sagt Luc Van Eldere, Leiterdes Business Segment Managements, Performance FlooringEurope.
Individuelle, fugenlose Bodengestaltung
Unter der Marke MasterTop bietet BASF ein breites Portfolioinnovativer, flüssig applizierter Bodenbeschichtungslösungenauf Kunstharzbasis für ein breites Anwendungsspektrum inöffentlichen Gebäuden, Einrichtungen des Gesundheitswesens,in der Hotelbranche und in Produktionshallen – um nur einigewenige zu nennen. Da jeder Boden andere Anforderungen stellt,wurden die MasterTop Produkte so entwickelt, dass sie indivi-duell angepasst werden können, um spezifische Leistungskrite-rien, technische und ästhetische Anforderungen zu erfüllen undeine schnelle, kostengünstige Anwendung zu ermöglichen. Dienicht Lösemittel-basierten MasterTop Systeme zeichnen sichdurch geringe Emissionen, hohe Festigkeit und geringe War-tungskosten in Verbindung mit hoher Langlebigkeit aus. Dankder breiten Farbpalette und der flüssigen Applikation ermögli-chen diese Bodenbeschichtungssysteme in Bezug auf Formenund Farben eine individuelle fugenlose Bodengestaltung; Mas-terTop Wandbeschichtungen erlauben einen fugenlosen Über-gang zwischen Boden und Wand, gewährleisten dadurch opti-male hygienische Bedingungen und ermöglichen eine ganzheit -liche innenarchitektonische Gestaltung.
Die Master Builders Solutions Experten von BASF legen beson-deres Augenmerk auf die Erforschung und Entwicklung neueremissionsarmer und langlebiger Boden- und Wandlösungen fürden Innenbereich. Das Master Builders Solutions Training Center von BASF in Oldenburg wurde im April 2015 offizielleröffnet. Dort besteht die Möglichkeit, den Kunden die Anwen-dung und Vorteile der innovativen Produkte an einem zentralenStandort in Europa zu demonstrieren.
www.master-builders-solutions.basf.de
Perfekte Lösungen für perfekte Böden
Die Ceresit Bautechnik hat ihr Sortiment für den Fußboden erweitertund stellt Fliesenlegern mit neuen Spachtelmassen, Schnellestri-chen, Reparaturharzen und Grundierungen jetzt ein zuverlässigesund umfassendes Sortiment für den Fußbodenaufbau zur Verfügung.
Zusätzlich zu den bekannten Verlegesystemen für Fliesen undNatursteine gibt es bei Ceresit mit dem Angebot an Klebstoffenfür Parkett und flexible Beläge nun ein Bodenverlege-Vollsorti-ment aus einer Hand.
Estrich ist die Basis
Voraussetzung für das sichere Verlegen von Fliesen und Plattensowie von anderen Belagsstoffen ist ein einwandfreier Unter-grund. Mit den beiden Schnellestrichen CN 86 und CN 87lässt sich nach ein beziehungsweise drei Tagen ein belegreiferEstrich erstellen. Aus dem Bindemittel CN 85 entstehen auf derBaustelle bedarfsgerecht mit Sand in individuell gewählten
Mischungsverhältnissen Schnellestrichqualitäten von verschie-dener Festigkeit.
Zuverlässige Risssanierung
Für einen Untergrund, der nach fachlicher Prüfung und Beurtei-lung nicht neu erstellt werden muss, sondern einer Riss-Repara-tur bedarf, hat Ceresit ab August neu das Silikat-Gießharz R729im Angebot. Das Reaktionsharz auf Wasserglasbasis schließtschmale und breite Fugen im Estrich und bereitet einen Unter-grund ideal auf die Verlegung des Oberbelags vor. Verarbeiter-freundlich ist R729 vor allem, weil sich die zwei Komponentenim praktischen Gebinde leicht mischen und dann in den Risseinbringen lassen.
Um einen ausreichend glatten Boden herzustellen, der zu allenEstricharten sowie zu Keramik, Epoxidbeschichtungen, Parkettund weiteren Bodenbelägen kompatibel ist, hat Ceresit ein pas-sendes Sortiment an zementären Spachtelmassen im Angebot.Neu ist der Dickschichtausgleich CN 60, mit dem Schicht dickenbis zu 30 Millimeter in einem Arbeitsgang realisiert werden können – ideal für den Einsatz unter Fliesen und Natursteinen.
Alle Beläge dauerhaft verkleben
Ob PVC, Kautschuk oder Linoleum: Für die sichere Verklebungaller elastischen und textilen Beläge eignet sich der universelle„Einer für Alles“-Bodenbelagsklebstoff CH 15. Speziell für Par-kettböden hat Ceresit zudem CH 75 Elast Strong in das Sorti-ment mit aufgenommen. Dieser mit der FlexTec-Technologieaus der Henkel-Forschung ausgestattete Klebstoff balanciertnachhaltig die Spannungen aus, die im Zuge der Bewegungendes Naturwerkstoffes Holz negativ auf den Untergrund wirkenkönnten und gibt so mehr Sicherheit.
Mit der Erweiterung des Angebots im Fußbodenbereich machtCeresit den nächsten Schritt in Richtung Vollsortiment für denFliesenleger. „Verarbeiter fragen zunehmend nach Lösungenaus einer Hand“, so Produktmanager Holger Klomp. „Mit unse-rer Hilfe kann der Fliesenleger sein Leistungsangebot mit einemstarken Partner ausbauen – etwa wenn neben den Fliesen undPlatten auch Parkett oder ein anderer Fußboden verlegt werdensoll. Das eröffnet neue Verdienstmöglichkeiten. Unsere aus demFußbodenbereich bekannte Schwestermarke Thomsit hat unsmit dem nötigen Knowhow ausgestattet, dafür optimale Pro -dukte auszuwählen.“
www.ceresit-bautechnik.de
Ceresit bietet ab sofort ein Bodenverlege-Vollsortiment aus einer Hand an.
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Bautechnik 93 (2016), Heft 1 A17
BODENBELÄGE UND BESCHICHTUNGEN
Neuer Kautschukboden noraplan valuaverbindet Wohnlichkeit und Funktionalität
Wärme, Wohnlichkeit, Natürlichkeit: Diese Kriterien spielen bei derGestaltung von Innenräumen eine bedeutende Rolle – und das überalle Bereiche hinweg und über den privaten Wohnraum hinaus.Sowohl in Gesundheits- und Bildungseinrichtungen als auch inBürogebäuden wird der Wohlfühlfaktor immer wichtiger. Dabeigeht der Trend verstärkt zu authentischen Materialien. Echte undursprüngliche Werkstoffe stehen bei der Ausstattung von Gebäudenhoch im Kurs.
Der neue Kautschuk-Belag noraplan valua von nora systemserfüllt diesen Anspruch und schafft mit seinen warmen Farbenund der natürlich strukturierten Oberfläche in jedem Raum einewohnliche Atmosphäre. „An Kautschuk gefällt mir die Ehrlich-keit des Materials“, meint auch Innenarchitektin Petra Gunstvon dem auf das Gesundheitswesen spezialisierten Architektur-büro sander.hofrichter architekten aus Ludwigshafen.
Natürlicher, unregelmäßiger Look
Wie alle neuen Produkte des Herstellers ist das Design vonnoraplan valua das Ergebnis internationaler Architektenwork-shops. Die Planer wünschten einen Bodenbelag mit einem natürlichen, unregelmäßigen Look, der Wärme und Behaglich-keit ausstrahlt. Die strukturierte Oberfläche bringt Leben in denBoden, verleiht ihm Tiefe und Wertigkeit. Noraplan valua ver-bindet die Authentizität des Materials Kautschuk mit einer andie Natur angelehnten Ungleichmäßigkeit. GeschäftsführerAndreas Mueller ist überzeugt: „Mit noraplan valua haben wirein Produkt für alle Einsatzbereiche, in denen ein wohnlichesAmbiente gefordert ist, zugleich aber hohe funktionale An-forderungen bestehen.“
Beste Ergonomie und Akustik
Denn der neue Bodenbelag punktet nicht nur mit seiner attrak-tiven Optik, sondern auch mit den Materialeigenschaften desdauerelastischen Kautschuks. Er ist verträglich, extrem wider-standsfähig und pflegeleicht. Zugleich überzeugt noraplan valuaauch im Hinblick auf Ergonomie und Akustik. Durch ihre dau-erhafte Elastizität bieten Bodenbeläge des Unternehmens einen
hohen Geh- und Stehkomfort: Rücken und Gelenke werdenentlastet, so dass der Körper nicht so schnell ermüdet wie aufhärteren Böden. Darüber hinaus reduzieren die Kautschuk-Beläge die Entstehung von Gehschall, was zu einer deutlichenVerringerung der Geräuschkulisse im Gebäude führt.
Als Qualitätsprodukt „Made in Germany“ erfüllt noraplan valuaalle Ansprüche an einen langlebigen und nachhaltigen Bodenbe-lag. „Für uns Architekten sowie für die Bauherren ist die Sicher-heit, die wir durch den Einbau von nora Kautschukböden erhal-ten, ein ganz wesentliches Kriterium“, unterstreicht Schmale.Bei den Erzeugnissen aus Weinheim sei sowohl auf die Qualitätals auch auf den Kundenservice Verlass.
Bild 2 Der neue Kautschukboden verbindet Funktionalität und Wohnlich-keit.
Bild 3 noraplan valua: Warme Farben und natürlich strukturierte Ober -fläche.
A18 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
AKTUELL
32 attraktive Farben und verschiedene Formate
Mit seinen 32 attraktiven Farben – acht mit leichter und 24 mitstärkerer Maserung – ermöglicht noraplan valua ein Höchstmaßan Gestaltungsfreiheit. Bei der Farbgestaltung hat sich norasystems einerseits an der Farbgebung der Natur orientiert undmöchte andererseits mit ausgewählten Akzentfarben die gestie-gene Nachfrage nach Farbe als gestaltungsgebendes Element amBoden unterstützen. Das Besondere an noraplan valua: DerKautschukboden ist neben den klassischen Bahnen auch imPlankenformat mit angefaster Kante erhältlich. Wie die anderennoraplan Beläge gibt es noraplan valua in einer Stärke von zweiund drei Millimetern. Authentisch, hochwertig, komfortabel –noraplan valua holt die Natur ins Haus und macht jeden Raumlebens- und liebenswert.
www.nora.com/de
Frans Masereel Centrum, Kasterlee,Belgien
Das 1972 gegründete Frans Masereel Centrum bietet Wohn- undArbeitsplätze für 70 Grafiker, Künstler oder Kritiker aus der ganzenWelt, die sich in Intaglio, 3D-Druck oder auch Lithografie weiter -bilden möchten.
2013 wurde damit begonnen, das Zentrum um ein neues Grafik-atelier, eine Dunkelkammer und neue Ausstellungsräume zuerweitern. Um den einwirkenden Schneelasten standzuhalten,hat der neue ebenerdige Pavillon eine konische Form, bei dersechs Dreiecke ausgeschnitten wurden. Ein Gang, der nach
draußen führt, verbindet diese Erweiterung mit dem bestehen-den Gebäude.
Eigenschaften
Die Mauern, deren Höhe zwischen 2,30 und 5,90 m beträgt,sind aus Stahlbeton und mit Kalksandstein gefüllt. Die Mauerntragen ein konisches Dach mit einem Durchmesser von 29 m,das nach dem Prinzip der reziproken Struktur mit 7 Reihenkonstruiert ist, damit keine Mittel-stütze benötigt wird.
Die reziproke Struktur besteht aus ungefähr 1000 Holzbalkenmit einem Querschnitt von 8 × 23 cm und einer Länge von biszu 6 m.
Am Bau beteiligte Firmen:Auftraggeber: Frans Masereel CentrumArchitekt: LIST & Hideyuki Nakayama Archi-tectsIngenieurbüro: Bollinger + Grohmann IngenieureSoftware: Dlubal Software
21. Internationales Holzbau-Forum IHF 2015 in GarmischDlubal-Stand: GA010 www.forum-holzbau.com
www.dlubal.de
Bild 4 32 Farben sorgen für hohe Gestaltungsfreiheit.
British District Stodu° lky, Prag,Tschechische Republik
Während sich Prag momentan zu einer der wichtigsten Metropolenin Europa entwickelt, ist der Stadtteil „Stodu° lky“ bereits seit Jahrenbei nationalen und internationalen Firmen als Standort beliebt.
Entsprechend siedelten sich hier neben Tschechischen Staats-ein-richtungen wie dem Geheimdienst auch deutsche und inter-nationale Firmen wie Siemens, Wincor Nixdorf und Hyundaian. Die Besonderheit an diesem Stadtteil ist die attraktive Lageca. 9 km außerhalb des Stadtzentrums. Umgeben von dörflichenStrukturen und viel Grünflächen bietet es den Bewohnern einebesondere Lebensqualität. Es verbinden sich geschäftlichesTreiben, attraktive Einrichtungen wie Restaurants, Bars undEinkaufsmöglichkeiten mit einer schnellen Anbindung an Flug-hafen und Stadtzentrum über Autobahn und U-Bahn. Als logische Konsequenz entsteht in Stodu° lky mehr und mehr zu-sätzlicher Wohnraum. Der British District ist genau eine solcheWohneinheit aus modernen Apartments, die GebäudeteileD + E liegen dabei in unmittelbarer Nähe zur U-Bahnstation desStadtteils. Die hohe Wohnqualität in diesen Gebäudeteilen wirddurch die schwingungstechnische Optimierung des Gebäude-fundaments erzielt.
Messungen von Beginn an Teil der Planung
Die auftretenden Schwingungen der benachbarten U-Bahn -station und der U-Bahnlinie werden durch durchfahrende aberbesonders durch anhaltende und beschleunigende Züge ver -ursacht. Entsprechende Messungen wurden vor Baubeginndurchgeführt und waren von Beginn an Teil des Planungskon-zeptes. Aufgabe der schwingungstechnischen Optimierung istdie Reduzierung um 10 – 25 dB je nach auftretenden Schwin-gungen im kritischen Frequenzbereich. Zusätzlich wurde durcheinen führenden akustischen Berater eine Lagerungsfrequenz
des Fundamentsystems von 10 – 12 Hz als wirksame Maßgabebestimmt.
Auf Grundlage der statischen Berechnung des Gebäudes wurdein enger Zusammenarbeit mit dem involvierten Architektenbüround in stetiger Abstimmung mit dem akustischen Berater dasKonzept und die Materialauswahl zur Schwingungsisolationfestgelegt und ausgearbeitet. Dazu wurden drei Hauptlastberei-che festgelegt, die das Lastspektrum zwischen 0,005 – 1,5, MPaabdecken. Die Materialtypen wurden je nach Lage, auftretenderPressung und gewünschter Lagerungsfrequenz ausgewählt undin ihrer jeweiligen Stärke optimiert. Der daraus resultierendeAuslegungsplan für die verschiedenen Materialien diente imVerlauf als Grundlage für die Installation auf der Baustelle.
Zusätzlicher Wohnkomfort
In Ergänzung zur horizontalen Schwingungsisolierung wurdendie Aufzugschächte innerhalb des Gebäudes zusätzlich vertikal
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Sie wünschen Sonderdrucke von einzelnen Artikeln aus einer Zeitschrift unseres Verlages?Bitte wenden Sie sich an: Janette SeifertVerlag Ernst & SohnRotherstraße 21, 10245 BerlinTel +49(0)30 47031-292Fax +49(0)30 47031-230E-Mail [email protected]
www.ernst-und-sohn.de/sonderdruckeBild 1 Die U-Bahnstation des Prager Stadtteils Stodu° lky. Die Züge erzeugenunterirdisch Schwingungen, die in den darüber liegenden Gebäudenals Lärm oder Vibration wahrnehmbar sein können.
Bild 2 Die Gebäudefundamente der Wohneinheit British District werdenmit Regupol schwingungstechnisch isoliert.
A20 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
AKTUELL
entkoppelt und bieten damit dem Objekt und seinen Bewoh-nern einen zusätzlichen Wohnkomfort. Genutzt wurde dasspeziell für vertikale Entkopplung entwickelte Regupol vibration 450.
Kurz vor Beginn der entsprechenden Bauphase wurde zwischenBSW und dem ausführenden Bauunternehmen PRUMSTAVeine umfängliche Besprechung durchgeführt. Zum Beginn derInstallationsarbeiten wurden zwei Projektingenieure seitensBSW zur Baustelle entstand um vor Ort die Installations -arbeiten zu begleiten und Hilfestellung zu gewährleisten.
Nach Abschluss der Installation wurde die schwingungstechni-sche Regupol Installation zeitnah im Verlauf der Bautätigkeitmit den aufliegenden Stockwerken überbaut und ist damit zumtechnisch wirkungsvollen Bestandteil des Gebäudefundamentsgeworden.
Die auftretenden Schwingungen außerhalb des Gebäudes wer-den innerhalb des Gebäudefundamentes entkoppelt und dieüberliegenden Gebäudeteile wirksam vor störenden Erschütte-rungen geschützt.
Beteiligte: Ing. Jan Stenicka, CSc., Bulding s.r.o., PRUMSTAV, BSW
www.berleburger.com
Projekt Pro in Frankreich
Seit mehr als zwei Jahrzehnten macht sich PROJEKT PRO als Soft-ware für Architekten und Ingenieure im deutschsprachigen Raumeinen angesehenen Namen. Was zu Beginn nur für den BereichAusschreibung, Vergabe und Abrechnung begann, entwickelte sichzu einer vollständigen Lösung für die gesamten administrativen,organisatorischen und wirtschaftlichen Aufgaben der Planungs -büros.
Zeitgleich mit der Veröffentlichung der neuen deutschsprachi-gen Version im Herbst 2015 geht PROJEKT PRO einen großenSchritt westwärts und bietet ihre Software auch am französi-schen Markt an. Das Erfolgsmodell ‚Wir wissen, wovon Siereden!‘ wird in Frankreich mit der Gründung einer Tochterge-sellschaft fortgesetzt. Simon Kuntze-Fechner, erster Mitarbeiterin Lyon, ist Landschaftsarchitekt: Er agiert aus dem Alltag derPlaner heraus – wie seine beratenden Kollegen der deutschenPROJEKT PRO. ‚Wir blicken alle sehr positiv gespannt nachFrankreich‘, so Geschäftsführer Harald Mair. ‚Unsere Präsenzauf der Baufachmesse BATIMAT Anfang November in Pariswar ein passender Start am neuen Markt.‘ – Die Internationali-sierung prägt die neue Version der Software, viele Verbesserun-gen und Abrundungen ergänzen diese in gewohnter PROJEKTPRO Manier.
Bild 3 Der Spezialkleber wird auf die Regupol-Platten aufgetragen. Dievertikale Entkopplung der Aufzugsschächte sorgt für zusätzlichenWohnkomfort der Bewohner.
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Bautechnik 93 (2016), Heft 1 A21
AKTUELL
Nagelplatten schaffen sichereVerbindungen
Beim Neubau von Gewerbehallen kommt es auf die Zweckdienlich-keit der Planung, die Wirtschaftlichkeit der Konstruktion und dieSchnelligkeit der Umsetzung an. Daher fertigt Ing.-Holzbau Schnoordas Dachtragwerk und auf Wunsch auch die Wände – mithin dasgesamte Holzskelett – in Nagelplattenbinderbauweise vor. Im WerkBurg lagern dafür durchschnittlich 3.500 m3 technisch getrocknetesNadelholz und in der Produktion steht modernste Maschinentechnikbereit, um selbst ausgefallene Kundenwünsche innerhalb kürzesterZeit passgenau zu realisieren.
Der Hersteller fertigt Hallen als kundenindividuell geplanteNagelplattenbinderkonstruktionen in jeder Länge und Breitesowie in praktisch jeder Form. Als hochgradig vorgerichteteKonstruktionsbausätze werden die verbaubereiten Elemente mitsämtlichen Anschlussmitteln wie Betonankern, Schrauben undNägeln direkt auf die Baustelle geliefert, wo sie von geschulten
Dachdeckern oder Zimmerleuten fachgerecht montiert werden.Der leistungsfähige Hersteller mit Niederlassungen in Burg undHusum gilt bundesweit als ein wichtiger Impulsgeber der mittel-ständisch geprägten Holzbaubranche.
Dach und Wand aus einer Hand
Bei dem jeweils zu errichtenden Gebäude kann es sich um eineFabrik-, Lager- oder Produktionshalle, ein Büro- und Verwal-tungsgebäude oder eine Sport- bzw. Mehrzweckhalle handeln:Ing.-Holzbau Schnoor setzt bei allen Gewerbe- und Zweckbau-ten von der Fertigung bis hin zur Montage auf höchste Präzisionund maximale Effizienz. Ebenso vorbildlich ist die Qualitäts -sicherung, die nichts dem Zufall überlässt. So zählt Ing.-Holz-bau Schnoor bundesweit zu den ersten Unternehmenüberhaupt, das über die Fertigung hinaus auch die Montageder bis zu 35 m langen Nagelplattenbinder auf der Grundlageder anspruchsvollen RAL-Gütesicherungskriterien durchführenlässt. Als Mitgliedsunternehmen in der Gütegemeinschaft Nagelplattenprodukte sowie im Interessenverband Nagel -platten empfiehlt der Hersteller qualitätsbewussten Bauhand-werkern GIN-Montageschulungen mit dem Ziel der RAL- Zertifizierung.
Aussteifende Verbände
Dachkonstruktionen aus Nagelplattenbindernbieten ein Maximum an Stabilität und zeichnensich darüber hinaus durch ein Minimum an Ei-gengewicht aus. Die Planung der objektspezifi-schen Binder erfolgt stets einschließlich statischerBemessung. Enge Abstände zwischen den einzel-nen Hallenbindern erübrigen eine Sekundärkon-struktion für die Dacheindeckung und Unterde-ckung. Um die statisch wichtige optimale Gebäu-deaussteifung zu erzielen, setzt Ing.-HolzbauSchnoor vorgefertigte Aussteifungsverbände ausNagelplattenbindern ein. Auftretende Lastenwerden bei solchen Konstruktionen auf die Um-fassungswände abgeleitet. Bei Hallenbreiten bis30 m sind dadurch keine Stützen erforderlich, derGrundriss kann somit frei gestaltet werden. Dievergleichsweise leichten Dachkonstruktionenermöglichen außerdem die Gründung des Holz-rahmenskeletts auf wirtschaftlichen Streifenfun-damenten.
Bild 1 Das komplette Holzskelett dieser Halle wurde von Ing.-Holzbau Schnoor in Nagelplat-tenbinderbauweise geplant und vorgefertigt. Das geräumige Gebäude gehört dertraditionsreichen Holzhandlung Freese und steht in Wattenbek/Schleswig-Holstein.
Bild 2 Schnoor hält 3500 m3 Konstruktionsvollholz laufend am Lager. Dadurch kann der Spezialist für individuelle Nagelplattenbinder -konstruktionen rund 95 % aller Aufträge innerhalb kürzester Zeitbedienen.
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A22 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
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Max Frank GmbH & Co. KGTechnologien für die BauindustrieMitterweg 1D-94339 LeiblfingTel. +49 (0) 94 27/1 89-0Fax +49 (0) 94 27/15 [email protected]
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.
Der aktuelle Wissensstand der WU-Bauweise wird in diesem Sonderheft umfassend dargestellt. Die Fach-beiträge behandeln dabei alle wesentlichen Teilberei-che, beginnend bei den Grundlagen der Bemessung, betontechnologischen und ausführungstechnischen Hinweisen sowie Fragen im Rahmen der Planung über Fugenabdichtungssysteme, Weiße Wannen und Ele-mentwände bis hin zur Abdichtung von Rissen und Fehlstellen sowie rechtlichen Fragen.
Bauingenieure sorgen für wirtschaftliche und umwelt-verträgliche Lösungen bei der Analyse und beim Bau von Windenergieanlagen. Im von Professor Ummenho-fer editierten Sonderheft der Zeitschrift Stahlbau fi nden Sie Resultate aus F+E im Bereich der Gründung und Tragstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen für Ihre Ingenieurpraxis verständlich aufbereitet. Dabei ste-hen Monopiles der nächsten Generation im Fokus, die die Kosten von Gründungen deutlich reduzieren.
Konstantin Klein*, Michael Hermann, Sebastian Herkel AUFSATZ
Gebäude als netzdienliche WärmespeicherAnforderungen an die Gebäude der Zukunft
1 Hintergrund
Der starke Ausbau erneuerbarer Energien wie Wind undPhotovoltaik zieht bereits heute starke Schwankungen inder Nachfrage nach konventionell erzeugtem Strom nachsich, was eine technische und energiewirtschaftliche He-rausforderung darstellt. Aktuelle Szenario-Rechnungenund Energiesystem-Simulationen (z. B. [1]) zeigen, dassdiese Schwankungen bei dem avisierten Ausbau der er-neuerbaren Energien stark zunehmen werden. FlexibleStromverbraucher, die ihren Strombezug an die aktuelleVerfügbarkeit von Elektrizität im Energiesystem anpas-sen („Demand-Response“), können zur Glättung derNachfrageschwankungen beitragen und so den Bedarf an
Energiespeichern und aufwändigen Energiewandlungs-prozessen (z. B. Power-to-Gas) reduzieren [1].
Ein bestimmter Ansatz für Demand-Response liegt darin,den Strombezug von strombasierten Wärme- und Kälteer-zeugern wie Wärmepumpen und Kältemaschinen in Zeit-räume zu verschieben, in denen Strom in ausreichenderMenge zur Verfügung steht, und die Energie in thermi-scher Form zwischenzuspeichern. Erste Untersuchungenzeigen jedoch, dass die vorhandenen technischen Warm-und Kaltwasserspeicher in Bestandsgebäuden oftmalsnicht ausreichend dimensioniert sind, um die Wärme-und Kälteerzeugung „netzdienlich“ zu gestalten [2].
Darüber hinaus kann auch die Gebäudestruktur selbst alsWärme- oder Kältespeicher genutzt werden, indem dasProfil der zeitlichen Lieferung von thermischer Energieangepasst wird. Hierbei muss sichergestellt werden, dassthermische Komfortkriterien eingehalten werden, waseine regelungstechnische Herausforderung darstellt. Die
Gebäude können einen Beitrag zur Energiewende leisten,indem sie bevorzugt Wind- und Sonnenstrom zum Heizen undKühlen nutzen und die Energie in thermischer Form im Gebäudezwischenspeichern. Dieser Fachaufsatz analysiert die heutigenund zukünftigen Anforderungen an „netzdienliche“ Gebäudeund stellt ein Konzept vor, mit dem sich die Gebäudemasseselbst als Wärme- und Kältespeicher nutzen lässt. Das Kon -zept basiert auf TABSOLAR genannten, durchströmbaren Bau-teilen aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC) mit eingeformtenFracTherm®-Hohlraumstrukturen, welche sich thermisch aktivieren lassen. Aufgrund des innovativen Fertigungsver -fahrens lassen sich sehr dünne Bauteile mit einer ent -sprechend geringen thermischen Trägheit realisieren. Im vor-gestellten Anwendungsbeispiel werden TABSOLAR-Elementeals deckeninstalliertes schnelles Wärmeübergabesystem inVerbindung mit einem thermisch mittels Wärmedämmung vonder Zone getrennten, thermoaktiven Bauteil-System (TABS) genutzt, dessen große thermische Masse als Wärmespeicherdient. Erste Simulationen zeigen, dass das gewählte Konzepteinen Übergang zu netzdienlichem Betrieb der Wärmever -sorgungsanlagen auf Basis von Wärmepumpen bei einergleichzeitigen wesentlichen Verbesserung des Raumkomfortsermöglicht.
Buildings as grid-supportive heat storages – Requirements tobuildings of the futureBuildings can contribute to the Energy Transition in Germany byusing predominantly electricity generated by Wind and PVplants for heating and cooling and by storing energy in thermalform decentrally in the building. This paper analyzes present-day and future requirements to “grid-supportive” buildings andpresents a concept for using the building mass as a heat andcold storage. The concept is based on so-called TABSOLARconstruction elements made of Ultra High Performance Con-crete (UHPC) which can be thermally activated via moldedFracTherm® capillary fluid canals. Due to the innovative manu-facturing process, very thin and thermally light componentscan be realized. In the example of use presented as part of thispaper, TABSOLAR elements are used as a fast, ceiling-mountedheat delivery system in combination with a thermally insulatedthermally activated building System TABS, whose large thermalinertia serves as a heat storage. First simulations show that thechosen concept allows for a transition to “grid-supportive”heat generation using heat pumps and simultaneously im-proves thermal comfort significantly.
Keywords grid support; demand-side-management; TABS; TABSOLAR;FracTherm®; UHPC; ultra-high performance concrete; control strategy;buildings; energy
*) Corresponding author: [email protected] for review: 02 April 2015Revised: 27 August 2015Accepted for publication: 02 September 2015
2 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
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zur Verfügung stehenden Wärmeübergabesysteme habeneinen entscheidenden Einfluss auf die Aktivierbarkeit derGebäudemasse als Speicher. Dies bedeutet einerseits,dass das Potenzial für eine „netzdienliche“ Wärme- undKälteerzeugung maßgeblich in der Planungsphase desGebäudes festgelegt wird, und andererseits, dass sich eineSchnittmenge zwischen den strukturellen bzw. bauphysi-kalischen Eigenschaften und der Versorgungstechnik desGebäudes ergibt.
Im Abschn. 2 des vorliegenden Beitrags wird analysiert,welche Anforderungen – heute und in Zukunft – an einen„netzdienlichen“ Gebäudebetrieb gestellt werden. InAbschn. 3 wird die TABSOLAR-Technologie auf Basisvon Ultrahochleistungsbeton (UHPC) vorgestellt, welchedie technische Realisierung thermisch leichter, bauteilin-tegrierter Wärmeübergabesysteme und Solarabsorber er-möglicht. In Abschn. 4 wird in Form einer ersten Simula-tionsstudie gezeigt, dass TABSOLAR-Elemente in Verbin-dung mit einer wärmegedämmten, thermisch aktiviertenZwischengeschossdecke (TABS) das Potenzial für einennetzdienlichen Gebäudebetrieb signifikant steigern undgleichzeitig den thermischen Komfort verbessern können.
2 Anforderungen an netzdienliche Verbraucher
Um zu analysieren, welche Zeitpunkte für einen Strombe-zug besonders günstig sind, wird in diesem Beitrag die Re-siduallast in Deutschland als netzbasierte Referenzgrößeherangezogen. Die Residuallast ist definiert als Differenzzwischen der Netto-Stromlast und der Netto-Einspeise-leistung aus Wind- und PV-Kraftwerken und entsprichtsomit der Leistung, welche von konventionellen, regelba-ren Kraftwerken gedeckt werden muss. In Zeiträumen
mit einer besonders niedrigen oder gar negativen Resi-duallast ist Strom im Überfluss vorhanden, deshalb sinddiese Perioden aus Sicht des Energiesystems besondersgünstig für eine Stromabnahme. Umgekehrt sollte derStromverbrauch in Zeiträumen mit einer besondershohen Residuallast möglichst vermieden werden, um denBedarf an Spitzenlastkraftwerken zu begrenzen. Auch an-dere Referenzgrößen (z. B. der EEX-Börsenstrompreis,der kumulierte Energieverbrauch KEV, eine primärener-getische Größe, sowie der Anteil von Wind und Photovol-taik im Strommix) sind prinzipiell denkbar und führen zujeweils unterschiedlichen Netzanforderungen für netz-dienliche Verbraucher (siehe [3]).
Im heutigen Zustand (hier: 2013) ist die Residuallast typi-scherweise nachts am niedrigsten und weist darüber hi-naus zwei Peaks in den Morgen- und Abendstundensowie eine leichte Absenkung in der Mittagszeit auf (Bild1, links). In der Konsequenz bedeutet dies, dass ein inBezug auf die Residuallast „netzdienlicher“ bzw. „netzop-timaler“ Stromverbraucher – ausreichende Speicherkapa-zität vorausgesetzt – den größten Teil seines Bedarfsnachts deckt und den restlichen Strom in den Mittags-stunden bezieht (Bild 1, rechts).
Mit den Annahmen aus [4] wurde die Residuallast für diezukünftigen Jahre 2023 und 2033 prognostiziert. Es wirddeutlich, dass die Residuallast voraussichtlich nicht nur inihrer absoluten Höhe abnimmt, sondern dass sich ihreStruktur auch dahingehend verändert, dass die Mittags-stunden die niedrigste Residuallast aufweisen werden undden günstigsten Zeitpunkt für einen Strombezug darstel-len werden. Demzufolge sollten „netzdienliche“ Wärme-pumpen zukünftig vor allem mittags laufen, obwohl indiesem Zeitraum der Heizwärmebedarf typischerweise
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Netzoptimaler Verbraucher (RES)
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Bild 1 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 2033Left: 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
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beliebigen Fläche nach Eingabe eines Ein- und Austritts-punkts sowie einiger Geometrieparameter fraktalartige,mehrfach verzweigte Kanalnetzwerke ähnlich natürli-chen Strukturen (z. B. Blutbahnen, Leitbündelstrukturenvon Blättern) erstellt werden. Das Ziel besteht dabeidarin, eine möglichst gleichmäßige Durchströmung beigleichzeitig geringem Druckverlust und damit geringemEnergiebedarf für die Pumpe zu erreichen (Bild 3).
Im Rahmen des Projekts wurden die FracTherm®-Kanal-strukturen mithilfe eines Membran-Vakuumtiefzieh -verfahrens erfolgreich in Form erster Musterelemente(340 mm × 460 mm) hergestellt. Dabei wird UHPC zu-nächst wenige Millimeter dick auf eine Membran auf -getragen, die sich auf einem Formwerkzeug befindet,das die gewünschte eingefräste Kanalstruktur aufweist(Bild 4a). Anschließend wird der Bereich zwischen Mem-bran und Formwerkzeug evakuiert, sodass sich Membranund UHPC an die Form anpassen und eine Halbschalebilden (Bild 4b). Das komplette Werkzeug wird im nochfrischen Zustand des UHPC gewendet und auf eine
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am geringsten ist. Dies verdeutlicht, dass Speicher not-wendig sind, um einen netzdienlichen Betrieb ohne Ein-schränkung des thermischen Komforts zu ermöglichen.
3 Durchströmbare Bauteile aus Ultrahochleistungs -beton (UHPC) für die thermische Aktivierung derGebäudestruktur
Die thermische Aktivierung mittels TABS ist bereits inder Baubranche etabliert. So sind Konzepte wie Beton-kernaktivierung oder die oberflächennahe Integrationvon Kapillarrohrmatten in Wänden oder Decken seit vie-len Jahren Stand der Technik. Hier wird dagegen einneuer, integraler Ansatz vorgestellt, mit dem multifunk-tionale Niedertemperatur-Bauteile in Form von Wänden,Decken oder Böden für Neu- und Altbauten entwickeltwerden, die mechanische (z. B. tragende Wand), ther-misch aktive (von Fluid durchströmt), thermisch passive(Wärmedämmung) sowie gestalterische Funktionalität(Struktur, Farbe, Beschichtung) aufweisen können [5–7].Basis für das neuartige Konzept ist ein Ultrahochleis-tungsbeton (Ultra High Performance Concrete, UHPC),der per se bereits zu sehr filigranen, materialsparendenund gleichzeitig hochfesten Bauteilen führen kann. AlsAnwendung ist somit beispielsweise eine vollständig vor-gefertigte tragende Wand vorstellbar, die auf der Außen-seite einen spektralselektiv beschichteten, vor Ort zu ver-glasenden durchströmten Absorber aufweist, in ihremKern wärmegedämmt ist und auf der Innenseite eine wei-tere Kanalstruktur enthält und damit als Wandflächenhei-zung fungieren kann (Bild 2).
Der dargestellte hochintegrierte Ansatz setzt eine hoheZuverlässigkeit der Bauteile voraus. Die Besonderheit desAnsatzes besteht darin, dass die Durchströmbarkeit an-ders als üblich nicht durch eingelegte Rohrleitungen, son-dern direkt durch eine Formgebung des UHPC zur Her-stellung von Hohlkammerstrukturen realisiert wird. Eswurden für die Fluidkanäle sogenannte FracTherm®-Strukturen gewählt, die mithilfe eines auf bionischenPrinzipien beruhenden Algorithmus erstellt werden [8].Mit FracTherm® können auf einer vorgegebenen, nahezu
Bild 3 Beispielhafte FracTherm®-Strukturen, die für eine vorgegebene Fläche mit gegebenem Ein- und Austrittspunkt mit unterschiedlichen Geometriepara-metern erstellt wurdenExamples of FracTherm® structures for a given surface with fixed inlet and outlet location and different geometric parameters
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Bild 2 Aufbau eines multifunktionalen TABSOLAR-ElementsDesign of a multifunctional TABSOLAR element
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So können beispielweise die Viskosität und die Fließgren-ze eingestellt werden.
Ein Vorteil der Fertigung durch Gießen ist, dass die Ober-fläche unterschiedlich gestaltet werden kann. So sind bei-spielsweise auch integrierte Reliefstrukturen vorstellbar.Für die dargestellten Funktionsmuster wurden spektralse-lektive Schichten für Solarabsorber, die auf üblichen Ab-sorbermaterialien wie Kupfer oder Aluminium bereitsStand der Technik sind, mittels Sputtertechnologie direkt
bereits gegossene, ebenfalls noch frische UHPC-Platte(Bild 4c) aufgebracht und leicht eingedrückt (Bild 4d).
Nach dem Aushärten kann das Bauteil schließlich ausge-schalt werden (Bild 5). Eine Herausforderung ist dabei,den UHPC derart zu entwickeln, dass er neben einerhohen Festigkeit auch geeignete rheologische Eigenschaf-ten aufweist. Hierzu entwickelte G.tecz mit seinerQuantz®-Technologie eine optimale Mischung, mit derdie angestrebten Eigenschaften erreicht werden können.
Bild 4 Durchführung des ersten Membran-Vakuumtiefziehversuchs mit UHPC: a) Auftragen des UHPC, b) FracTherm®-Struktur nach Tiefziehen, c) Abziehender 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)
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Bild 5 a) TABSOLAR-Element aus UHPC nach Ausschalen, b) Schnitt durch das TABSOLAR-Elementa) TABSOLAR element made from UHPC after stripping the forms, b) cross-section of a TABSOLAR element
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auf UHPC aufgebracht. Diese Schichten können in gewis-sen Grenzen ohne allzu große Leistungseinbußen auch inunterschiedlichen Farben hergestellt werden. Erste TAB-SOLAR-Muster wurden mittels Thermografieaufnahmenuntersucht und an einem Heizkörperteststand vermessen.Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich Leistungenim Bereich üblicher Heizkörper realisieren lassen, soferndie Prozesssicherheit bei der Fertigung gewährleistet ist.
4 Die Gebäudemasse als Speicher
4.1 Kombination von TABS und TABSOLAR zurWärmespeicherung und -übergabe
Das in diesem Beitrag untersuchte Konzept ist ein hybri-des Wärmeübergabesystem, bestehend aus einem konven-tionellen, zentral positionierten TABS in einer 30 cmZwischengeschossdecke aus Beton, einer beidseitigen, je-weils 15 cm dicken Dämmung (λ = 0,04 W/mK) sowieeinem unter der Decke installierten, 2 cm dicken TABSO-LAR-Element mit einem Kanalabstand von 4 cm (Bild 6).Ziel des Konzepts ist es, das TABS in erster Linie als Wär-mespeicher zu nutzen, während das TABSOLAR-Ele-ment als Wärmeübergabesystem fungiert. Dies wird überdie gezeigte Verschaltung unter Nutzung von drei regelba-ren Ventilen und einer Zirkulationspumpe („Pump_TAB-SOLAR“) erreicht. Im Ladebetrieb wird der Volumen-strom durch das TABSOLAR-Element durch das Ventil„val_TABSOLAR“ so geregelt, dass die Raumtemperaturauf 21 °C gehalten wird, das Ventil „val_bypass“ ist geöff-net und die Zirkulationspumpe „Pump_TABSOLAR“ istausgeschaltet. Im Entladebetrieb ist val_TABSOLAR ge-öffnet und die Raumtemperatur wird durch Pump_TAB-SOLAR reguliert, das Bypassventil ist in diesem Fall ge-schlossen. Als Regler wird ein PI-Element genutzt, dessenKoeffizienten iterativ bestimmt wurden. Wenn die opera-tive Raumtemperatur über 22 °C und die verfügbare Vor-lauftemperatur unterhalb der Raumtemperatur liegt, wirdein „freier Kühlmodus“ aktiviert und das TABSOLAR-Element wird mit dem Nennvolumenstrom durchströmt.
4.2 Simulationsmodell
Das vorausgehend beschriebene Konzept für ein Versor-gungs- und Übergabesystem wurde in der Sprache Mode-lica unter Nutzung der Simulationsumgebung Dymola2014 modelliert. Die geometrischen und bauphysikali-schen Parameter und sonstigen angenommenen Randbe-dingungen sind in Tab. 1 zusammengefasst. Die Untersu-chung beschränkt sich auf den Heizfall. Hierfür wurdendie ersten 90 Tage des Jahres mit dem IWEC-Wetterdaten-satz für den Standort Mannheim simuliert [9]. Das Zo-nenmodell ist ein einfaches 5R1C-Modell gemäß der Mo-dellierungsvorschriften der Norm ISO 13780, das in [10]validiert und für diese Untersuchung neu parametriertund mit dem TABS-Modell aus der Modelica Buildings-Library [11] gekoppelt wurde. Zur Bestimmung der Wär-megewinne durch Beleuchtung wurde eine Raytracing-Si-mulation in Daysim/Radiance durchgeführt und ange-nommen, dass die Beleuchtungsstärke auf derArbeitsebene durch einen stufenlosen Regler bei 300 luxgehalten wird.
Wärmeübergabesystem und Regelung der Wärmeübergabe
In den Simulationen werden drei unterschiedliche Vari-anten miteinander verglichen. Das Referenzsystem (Ref)nutzt ein kontinuierlich durchströmtes, konventionellesTABS als Wärmeübergabesystem. Die Vorlauftemperaturwird viermal täglich so angepasst, dass die Abweichun-gen der Raumtemperatur von 21 °C minimiert werden.Somit handelt es sich um eine komfortoptimale Regel-strategie.
In der ersten Vergleichsvariante (TABS Netz) wird dasidentische TABS „netzoptimal“ in Bezug auf die Residual-last im Jahr 2014 beladen. Die identischen täglichen Wär-memengen wie im Referenzfall werden während der Ta-gesstunden mit der niedrigsten Residuallast erzeugt undin das TABS eingespeist. Hierbei wird angenommen, dassfür die gewählte Zone 1,01 kWth bzw. 135 % der Norm-
Bild 6 Hydraulische Verschaltung bei Nutzung einer Kombination aus TABS und TABSOLAR als WärmeübergabesystemHydraulic layout for using a combination of TABS and TABSOLAR as a heat delivery system
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heizlast bei -12 °C an Erzeugungsleistung zur Verfügungstehen.
In der Variante TABSOLAR kommt das in Abschn. 4.1beschriebene Konzept zum Einsatz.
4.3 Simulationsergebnisse
Um zu beurteilen, wie exakt die gewünschte Raumtempe-ratur mit den untersuchten Systemvarianten im Verlaufder Heizsaison eingehalten werden kann, wird ausge-hend von den Nutzungsempfehlungen für ein Gruppen-büro nach DIN-V 18599-10 (Raum-Solltemperatur von21 °C und Minimaltemperatur von 20 °C) [12] ein verein-fachter zulässiger Bereich der operativen Raumtempera-tur von 20 bis 22 °C definiert.
In der 90-tägigen Simulationszeit werden in der Referenz-variante Über- bzw. Unterschreitungen der definiertenTemperaturgrenzen während der Anwesenheitszeit inHöhe von 266 Kh verzeichnet. Durch die in der VarianteTABS Netz umgesetzte „netzdienliche“ Wärmeerzeugungund Beladung des TABS sinken die Über- bzw. Unter-schreitungen der definierten Rautemperaturgrenzen wäh-
rend der Anwesenheitszeit leicht auf 258 Kh. In der Vari-ante TABSOLAR wird dieser Wert auf 128 Kh halbiertund an 36 der 65 betrachteten Werktage wird die operati-ve Raumtemperatur während der Nutzungszeit vollstän-dig zwischen 20 und 22 °C gehalten. Die Einhaltung derSolltemperatur verbessert sich durch den Einsatz vonTABSOLAR gleichermaßen an kalten und milden Tagenund durch die freie Kühlung auch an Tagen mit sehr ge-ringem Heizwärmebedarf. Demgegenüber stehen, nebendem höheren technischen Aufwand für das Wärmeüber-gabesystem, eine im Mittel 0,5 K höhere Vorlauftempera-tur beim Wärmepumpenbetrieb sowie ein höherer Pum-penstromverbrauch.
5 Fazit und Ausblick
Das heute bestehende Anforderungsspektrum für den Ge-bäudebetrieb kann in Zukunft um weitere Dimensionen,wie z. B. Optimierung der Netzinteraktion, erweitert wer-den.
Die Fähigkeit eines Gebäudes, diese zusätzlichen Anfor-derungen zu erfüllen, hängt jedoch in hohem Maße vonder technischen Ausstattung und bauphysikalischen
Tab. 1 Geometrische und technische Eigenschaften der Zone und angenommene NutzungsparameterGeometrical and technical properties of considered zone and usage parameters
Bild 7 Dynamischer Verlauf der Raumtemperaturen und tageweise Analyse der Komfortverletzungen für die drei VariantenDynamic curves of room temperatures and daily analysis of comfort violations for three simulated variants
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Struktur eines Gebäudes ab und wird somit bereits in derPlanungsphase maßgeblich festgelegt. Diese Herausforde-rung erfordert eine interdisziplinäre Zusammenarbeit inden Bereichen Bauphysik, Anlagentechnik, Regelungs-technik und Energiesystemforschung.
In dem vorliegenden Beitrag wurde gezeigt, dass hybrideWärmeübergabesysteme, die einerseits eine große thermi-sche Speicherkapazität und andererseits eine hohe Flexi-bilität aufweisen, gute Voraussetzungen bieten, um dieNetzdienlichkeit zu steigern und gleichzeitig den thermi-schen Komfort zu verbessern. Mit den vorgestellten TAB-SOLAR-Elementen auf Basis von Ultrahochleistungsbe-ton (UHPC) lassen sich konstruktiv und hydraulisch at-traktive, hochgradig flexible Wärmeübergabesystemerealisieren. Über die gezeigte Anwendung hinaus kanndie Technologie u. a. für fassadenintegrierte Solarabsor-ber genutzt werden. Bei dieser Anwendung ergeben sichvielfältige hydraulische Verschaltungsmöglichkeiten (z. B.
Direktbeheizung, Rückkühlung, Wärmequelle für Wär-mepumpe), welche ein signifikantes Potenzial zur Steige-rung der Systemeffizienz versprechen.
Dank
Die vorgestellten Arbeiten zu TABSOLAR wurden vomBundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)gefördert (Förderkennzeichen: 03ET1117A/C/D), mitUnterstützung und Beteiligung der Firmen G.tecz Engi-neering UG (haftungsbeschränkt), Betonfertigteile Spür-gin GmbH & Co. KG, Visiotex GmbH, Zehnder GmbHsowie dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT). DieArbeiten zu dem netzdienlichen Betrieb von Gebäudenwurden vom Bundesministerium für Wirtschaft und Ener-gie (BMWi) unter dem Förderkennzeichen 03ET1111Agefördert.
Literatur
[1] PALZER, A.; HENNING, H.-M.: A Future German EnergySystem with a Dominating Contribution from RenewableEnergies: A Holistic Model Based on Hourly Simulation.Energy Technology 2 (2014), pp. 13–18.
[2] KLEIN, K.; KALZ, D.; HERKEL, S.: Messdaten- und simulati-onsgestützte Untersuchung von Lastverschiebungsstrate-gien für einen netzdienlichen Betrieb von Nichtwohngebäu-den. Tagung des deutschen Klima- und Kältevereins, Düssel-dorf, 19.–21. November 2014.
[3] KLEIN, K.; KALZ, D.; HERKEL, S.: Netzdienlicher Betriebvon Nichtwohngebäuden: Analyse und Vergleich netzba-sierter Referenzgrößen und Definition einer Bewertungs-kennzahl. Bauphysik 36 (2014), S. 49–58.
[4] Deutsche Übertragungsnetzbetreiber: Netzentwicklungs-plan 2013/II. http://www.netzentwicklungsplan.de/.
[5] HERMANN, M.; DI LAURO, P.; KENNEMANN, F.; KOCH, L.;TEICHMANN, T.; SABLOTNY, T.: TABSOLAR – Materialent-wicklung und Fertigung durchströmter Bauteile aus Ultra-hochleistungsbeton (UHPC). 24. OTTI-Symposium „Ther-mische Solarenergie“, 7.–9. Mai 2014.
[6] TABSOLAR – Solarabsorber und andere thermisch aktiveBauteile aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC). https://www. tabsolar.de/.
[7] Thermoaktive Bauteile aus UHPC-Beton. http:// www.enob. info/de/neue-technologien/projekt/details/thermoaktive-bauteile-aus-uhpc-beton/.
[8] HERMANN, M.: Bionische Ansätze zur Entwicklung energie-effizienter Fluidsysteme für den Wärmetransport. Universi-tät Karlsruhe (TH), 2005.
[9] US Department of Energy, ASHRAE, Inc.: InternationalWeather for Energy Calculations. http://apps1. eere. energy.
Minimalinvasive Materialuntersuchungen an seilabgespannten Rohrmasten zur Bauwerkserhaltung
1 Veranlassung
Am in drei Richtungen abgespanten, 231 m hohen Sende-mast Berlin Scholzplatz mussten 2010 die Seile der bei-den oberen von insgesamt vier Abspannebenen ausge-tauscht werden. Die betroffenen sechs Seile des Stahl-rohrmastes bestanden noch aus Paralleldrahtbündeln von 1963, sie waren wegen Korrosionsschäden durch vollver-schlossene Spiralseile zu ersetzen.
Durch den Wechsel von Paralleldrahtbündeln zu vollver-schlossenen Seilen wurde in die Systemsteifigkeit ein-gegriffen: Paralleldrahtbündel haben eine höhere Stei-figkeit. Wenn mit vollverschlossenen Seilen eine ver-gleichbare Steifigkeit erreicht werden soll, muss der Seilquerschnitt und somit das Seilgewicht verändert wer-
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 Wind-lastannahmen, zu berücksichtigen.
Die Vorstatik ergab, dass unter Annahme der Materialan-gaben 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 Be-reich, die die Windlast deutlich erhöht hatten. Davon ab-gesehen aber war das Szenario gewissermaßen für Rohr-maste typisch: Der Austausch der Paralleldrahtbündel er-fordert 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 abgeris-sen und neugebaut werden (siehe z. B. [1]).
Abgespannte Stahlrohrmaste zur Rundfunkübertragung wurden in den 1950er- und 60er-Jahren häufig mit Paralleldrahtbündeln errichtet. Diese Seile werden seit geraumer Zeit wegen Korro-sionsschäden sukzessive gegen vollverschlossene Spiralseile ausgetauscht. Infolge der damit einhergehenden Veränderung der Steifigkeiten ist mit dem Austausch oft eine Neuberech-nung erforderlich. Unter Berücksichtigung der aktuellen Nor-men können nicht immer alle Nachweise erfüllt werden, selbst wenn das Bauwerk weitgehend noch intakt erscheint. Rohr-schaftsanierungen 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 vorgenom-men, basierend auf In-situ- und Labortests. In den statistischen Auswertungen konnte belegt werden, dass gegenüber den An-gaben der Bauwerksdokumentation höhere Festigkeiten vor-lagen. Durch präzise Lastannahmen und für das Bauwerk opti-mierte Seilvorspannungen konnten aufwändige Verstärkungs-maßnahmen des Rohrschaftes vermieden werden.
Minimally invasive material tests on guyed tubular masts Guyed tubular radio masts were erected in the fifties and six-ties 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 with-out 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 refur-bishment 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 statisti-cal evaluation of the data showed that the existing material properties are better than specified in the original design docu-ments of the structure. Costly renovation works on the mast shaft could be avoided and the mast was preserved.
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
*) Corresponding author: [email protected], [email protected] for review: 04 October 2015Revised: 25 November 2015Accepted for publication: 25 November 2015
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M. Mehdianpour, C.-F. Waßmuth: Minimally invasive material tests on guyed tubular masts
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Ein Abriss kommt infrage, weil Verstärkungen von Rohr-masten enorm aufwändig sind. Im Inneren eines Rohr-mastes ist der lichte Raum für Stahlbaumaßnahmen klein, was die maximale Bauteillänge der Verstärkungs-elemente begrenzt. Kurze Bauteile bedeuten wiederum viele Stöße mit vielen Schrauben, für die ein großer An-teil 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 Versagens-form Zylinderbeulen, sodass unter Umständen eine Ver-kleinerung von Beulfeldern wünschenswert wäre, die sich baupraktisch aber kaum kleinteilig genug umsetzen lässt. Die Alternative zur Beulfeldverkleinerung ist die Vergrö-ßerung der Querschnittsfläche des Mastschaftes. Aller-dings entlastet diese Maßnahme nicht die Beanspruchung aus der Vorspannung des Mastes, sondern nur die Bean-spruchung aus Wind.
Werden als Verstärkung außen kantige Profile angebaut, stören sie die windschnittige Umströmung des Kreisquer-schnitts und erhöhen die Windlast im verstärkten Bereich beträchtlich, unter Umständen bis zu 50 %. Soll der güns-tige 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 Verhält-nis zur festgestellten Überlastung in jedem Fall überpro-portional viel Stahl unter schwierigen Montagebedingun-
gen verbaut werden. In der Konsequenz sind heute be-reits 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 Entschei-dung gefällt, schon im Vorfeld der Ausschreibung in Pla-
Bild 1 231 m-Mast Berlin Scholzplatz vor der Sanierung231 m high mast Berlin Scholzplatz before refurbishment
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Bild 2 Seilkopf ParalleldrahtbündelCable end of parallel wire bundle
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Bild 3 Mastverkleidung zur Reduktion der WindlastMast cladding for wind load reduction
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M. Mehdianpour, C.-F. Waßmuth: Minimalinvasive Materialuntersuchungen an seilabgespannten Rohrmasten zur Bauwerkserhaltung
nung zu investieren, um die Kosten der späteren Baumaß-nahme zu begrenzen, eine – wie sich später zeigte – über-aus sinnvolle Investition.
2 Umbaugeschichte
Seit der Errichtung 1963 hatte der Mast bereits vier kons-truktive Umbaumaßnahmen erfahren. Um die Umbauge-schichte nachzuvollziehen, wurden insgesamt zwölf stati-sche Berechnungen und 48 Zeichnungen gesichtet. Die Mast-Dokumentation erwies sich als für die relevanten Bauteile vollständig, eine wichtige Voraussetzung für wei-tergehende Maßnahmen. Vorausgegangene Umbauten betrafen den Kragarm oberhalb der obersten Abspan-nung, den Austausch der Seile der unteren Abspannebe-ne sowie den Anbau einer vierten Abspannebene in 60 m Höhe.
3 Konstruktive Bestandsanalyse
Das Bauwerk wurde innen vom Fahrstuhl aus begutach-tet 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 do-kumentiert, einzelne Schäden zu bereits vorliegenden Schadenslisten hinzugefügt. Dimensionsangaben aus der Dokumentation wurden in Stichproben geprüft. Der End-zustand aus den verschiedenen Umbauphasen wurde nachvollzogen und auf Übereinstimmung mit der doku-mentierten Planung geprüft. Abschließend wurde der Ist-Zustand des Mastes entsprechend der zusammengefass-ten 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 Mast-schaft nahezu vollständig überlastet. Es wurde darauf-hin eine Variantenberechnung durchgeführt, in der die außen liegenden Beulsteifen als verkleidet, d. h. mit ge-ringerer Windbelastung, angesetzt wurden. In einem weiteren Schritt wurden die Vorspannungen der Ab-spannungen zusammen mit den Querschnitten der neuen Seile in einer Serie mehrerer nichtlinearer Be-rechnungen optimiert. Der Bereich mit Spannungsüber-schreitungen konnte in der optimalen Variante auf 50 m Länge beschränkt werden. Schon während des Pla-nungsprozesses wurde der Prüfingenieur einbezogen. So wurde abgestimmt, ob lastseitig genauere Ansätze getrof-fen werden können. Zur Berücksichtigung von Wind und Vereisung lagen zum Zeitpunkt der Aufstellung der Statik Erkenntnisse vor, die zwar schon in den Nor-mungsprozess eingeflossen waren, nicht jedoch in die
zum Zeitpunkt der Aufstellung der Statik bauaufsicht-lich 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 ver-schraubt sind. Von den Spannungsüberschreitungen be-troffen waren zehn Schüsse, d. h. insgesamt 30 Bleche. Es bestand die Hoffnung, dass die tatsächlich vorhandene Streckgrenze des Blechmaterials deutlich über der Streck-grenze von St 37-2 liegt. Um eventuelle Tragreserven auszuloten, wurden am Sendemast Materialuntersuchun-gen 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 Ble-chen kam nicht infrage. Es wurde daher ein minimalinva-sives Konzept erarbeitet: An den sieben höchstbelasteten Schüssen wurde per 55-mm-Kernbohrung Material für so-genannte „B6 30“-Zugproben entnommen und daraus im Labor die Festigkeitswerte bestimmt. Anschließend wur-den an den sieben Entnahmestellen sowie an 23 weiteren Stellen zerstörungsfreie Härtemessungen mit einem mobi-len Härtemessgerät vorgenommen. Bild 4 zeigt eine Unter-suchungsstelle 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 Härte-wert gilt allerdings für nicht legierte Baustähle als unsi-cher und kann je nach Behandlungszustand und Herstel-lungsprozess unterschiedlich ausfallen. Die in [2] in der Tabelle A.1 angegebenen Werte gelten daher als Nähe-rungswerte. Der Zusammenhang zwischen der B���-härte und der Zugfestigkeit gilt in guter Näherung als li-near und ist durch die folgende Gleichung gegeben.
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Bild 4 Bohrkernentnahmestelle und eine für die mobile Härtemessung vor-bereitete StelleLocation of core sample and mobile hardness measurement
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Rm (3,1 3,5) HB [MPa]
Solche Umwertungen stellen daher keinen adäquaten Er-satz für Zugversuche dar. Wegen der großen Unsicherhei-ten 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. Anschlie-ßend wurde die Beziehung auf beliebige Stellen des Mas-tes, die nur einer mobilen Härtemessung unterzogen wurden, angewandt, um deren Festigkeitskennwerte ab-zuschätzen. Im Einzelnen wurden folgende Schritte durchgeführt:
1. Ermittlung der Zugfestigkeit Rm aus sieben Bohrker-nen (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 Messverfah-ren sind jedoch für einen (mobilen) Einsatz am Sende-mast nicht geeignet. Die Brauchbarkeit des eingesetzten Messgerätes MIC 10 DL für den vorliegenden Anwen-dungsfall wurde daher zunächst an Referenzplatten defi-nierter Härte und anhand von Vergleichsmessungen mit stationären Härtemessungen von BAM V.3 an den Bohr-kernen geprüft. Sie konnte als sehr zufriedenstellend ein-gestuft werden (Bild 5).
3. Härtemessungen mit dem mobilen Gerät an den sie-ben Probenentnahmestellen am Bauwerk und Ver-gleich der Ergebnisse mit den im Labor an den Bohr-
kernen mit dem mobilen Gerät gemessenen Härtewer-ten zur Bewertung der Labormessung gegenüber der In-situ-Messung.
Dadurch sollte gezeigt werden, dass keine Messwertver-fälschungen aus unterschiedlichen Temperaturen am Bauwerk und im Labor, aus der Bauteilbelastung wäh-rend der Messung oder aus eventuell unterschiedlicher Oberflächenvorbereitung zu erwarten sind. Das Ergebnis der Gegenüberstellung in Bild 6 zeigt eine sehr gute Über-einstimmung 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 Werk-stoff und speziell für den vorliegenden Härtebereich geltende Beziehung ermittelt werden.
5. Vergleich der Größenordnung der im Labor gemesse-nen Härtewerte an Bohrkernen (bekannter Zugfestig-keit) mit in situ gemessenen Härtewerten.
6. Statistische Absicherung der unter Schritt 4. abgeleite-ten 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 dar-gestellt. Die Härtemessungen am Bauwerk (nur HB be-kannt) sind in dem Diagramm auf der Abszisse durch Dreiecksymbole und das Ergebnis der Labormessungen an den Bohrkernen (HB und Rm bekannt) durch die sie-ben 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 ver-muten, dass die Festigkeiten der restlichen nicht beprob-ten 23 Stellen des Sendemastes ähnlich sind wie die Fes-tigkeiten der sieben Laborproben. Daher spricht zunächst nichts gegen die Werkstoffähnlichkeit aller Messstellen, wenn davon ausgegangen wird, dass überall planmäßig
Bild 5 Vergleich der Härtemessung mit zwei verschiedenen Geräten an gleichen Proben; Achsenskala in HBHardness measurements of two different methods in comparison (HB)
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Bild 6 Vergleich des gleichen Härteprüfverfahrens im Labor und in situ; Achsenskala in HBComparison of measurements in lab and in situ (HB)
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Baustahl verbaut wurde. Inwieweit und wie zuverlässig die Zugversuchsergebnisse auf die nicht beprobten Stel-len übertragen werden können, wurde mithilfe von Me-thoden aus [3] statistisch untersucht und im Diagramm von Bild 7 dargestellt. Zur besseren Übersicht des enthal-tenen Informationsgehalts und zur Interpretation der dargestellten Ergebnisse folgen einige Erläuterungen zum Hintergrund:– Würde man die Probenentnahme sowie die Zugversu-
che und die Härtemessungen mehrfach unter identi-schen Bedingungen, aber an verschiedenen Stellen des Bauwerks wiederholen, bekäme man aufgrund von natürlichen Streuungen verschiedene Abschät-zungsresultate für den Erwartungswert. Die zwei ge-krümmten Regressionskurven für das Prognoseinter-vall des Erwartungswertes besagen, dass 75 % aller Abschätzungsresultate innerhalb des angegebenen Be-reiches liegen müssten. Dabei sind insbesondere die Anzahl der Beobachtungen (hier sieben Bohrkernun-tersuchungen) und deren Streuung maßgeblich. Je größer die Anzahl der Beobachtungen ist, umso zuver-lässiger ist die Aussage bzw. umso schmaler das Inter-vall. Analoges gilt für die Streuung.
– Es zeigt sich, dass die in der DIN EN ISO 18265, Ta-belle A.1 angegebene Beziehung zwischen der Zugfes-tigkeit und der Brinellhärte noch gut in dem Prognose-intervall 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 Bedeu-tung. Daher wurde ausgehend von dem 5%-Quantil der Beobachtungen, der sich aus dem Mittelwert und der Standardabweichung ableitet, zunächst eine wei-tere Regression durch den „5%-Quantil-Punkt“ durch-geführt (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 Erwartungswer-tes. Die mit roter Doppellinie dargestellte Regressions-kurve für das Prognoseintervall des 5%-Quantils zum Vertrauensniveau 75 % besagt, dass 75 von 100 Ab-schätzungen des 5%-Quantils entweder auf oder ober-halb der roten Doppellinie liegen müssten. Auch hier sind die Anzahl der Beobachtungen und deren Streu-ungen implementiert.
– Das Ergebnis der Härtemessungen am Bauwerk ist in dem Diagramm auf der Abszisse durch Dreiecksymbo-le dargestellt. Der niedrigste am Sendemast gemessene Härtewert beträgt 117 HB. An der Regressionskurve für das Prognoseintervall des 5%-Quantils entspre-chen 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 gemesse-
ne Härtewert beträgt 147 HB. An der Regressionskur-ve für das Prognoseintervall des 5%-Quantils entspre-chen 147 HB einer Zugfestigkeit von 412,5 Mpa.
– Ein allgemein anerkannter Zusammenhang zwischen dem Härtewert und der Streckgrenze ReH eines Werk-stoffs existiert nicht. Für die nicht beprobten Stellen des Sendemastes ist ggf. die Abschätzung der Streck-grenzen 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 ab-schließend mit dem Prüfer abgestimmt.
– Den Messwerten wurde näherungsweise die Normal-verteilung zugrunde gelegt. Die Messstellen wurden als repräsentativ für den Untersuchungsbereich pos-tuliert bzw. es wird angenommen, dass an den nicht beprobten Stellen, die hier über ihren Härtewert be-wertet 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%-Konfidenzin-tervall) gegeben ist. In Abstimmung mit dem Prüfer wurde auf dieser Basis eine realistische Annahme zur rechnerisch ansetzbaren Streckgrenze für den vorliegen-den Werkstoff getroffen. Auf einen anerkannten Zusam-menhang zwischen dem Härtewert und der Streckgrenze konnte zwar nicht zurückgegriffen werden, für die be-probten Stellen ergab sich jedoch ein statistisch abgesi-chertes Verhältnis von Zugfestigkeit zur Streckgrenze von 1,29. Der Stahl lag somit von seiner Charakteristik recht genau beim in den 1960er-Jahren noch häufig ein-gesetzten 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.
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Bild 7 Statistische Auswertung der Ergebnisse der Härtemessung und ZugversucheStatistical evaluation of hardness measurements and tensile tests
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6 Baumaßnahmen
Vor dem Hintergrund der höheren Festigkeit konnten Verstärkungsmaßnahmen am Mastschaft vollkommen entfallen.
Als Baumaßnahmen umgesetzt wurde somit nur die Ver-kleidung des Mastes zur Reduktion der Windlast im Be-reich der aus der vorigen Verstärkung herrührenden Längssteifen. Außerdem wurde die Vorspannung der bei-den 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 Feldmo-menten zwischen den Abspannungen weitgehend ausge-wogen war.
7 Einsparungen
Planungen und Materialuntersuchungen erfolgten vorbe-reitend und begleitend zur Ausschreibung. Die unter-schiedlichen Verstärkungsmaßnahmen wurden als Opti-on ausgeschrieben. Aus den jeweiligen Angeboten konn-ten so die Einsparungen abgelesen werden. Der Unterschied zwischen dem günstigsten Angebot mit Ver-stärkungsmaßnahme und der letztlich beauftragten Vari-ante war erheblich. Die Kosten für Probeentnahme, Ma-terialprüfung, 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.
8 Fazit
Der Fall zeigt, wie durch sorgfältige Werkstoffprüfung einerseits und genauere Berechnungen andererseits vor-handene Systemreserven aufgezeigt werden konnten und aufwändige Sanierungsmaßnahmen vermeidbar wurden. Speziell im Stahlbau lassen sich Fragen bezüglich mecha-nisch-technologischer Werkstoffeigenschaften nicht al-lein durch eine zerstörungsfreie Prüfung beantworten, Probenentnahmen aus dem Tragwerk sind erforderlich. Im Vordergrund bei der Materialentnahme aus dem Be-stand steht allerdings häufig die Herausforderung, einen Kompromiss zwischen der Schonung des Tragwerks und der statistischen Belastbarkeit zu finden. Die hier vor-gestellte Methode konnte diesen Kompromiss durch die spezielle Charakterisierung der Probeninformationen erreichen. Dafür wurden Informationen aus der nicht zerstörungsfreien und der zerstörungsfreien Prüfung mit-einander statistisch verknüpft. Im Ergebnis konnten durch eine minimalinvasive Vorgehensweise erhebliche Einsparungen bei der Sanierungsmaßnahme erreicht wer-den.
Bild 8 Verkleidung des Mastes im Bereich außen liegender BeulsteifenMast cladding at outer stiffener
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Literatur
[1] S������, H.: Gitter-Gigant ersetzt Riesen-Röhre in Stein-kimmen. NWZ-online, 2015.
[2] DIN EN ISO 18265: 02.2004 Metallische Werkstoffe – Um-wertung 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.
AutorenDr.-Ing. Milad MehdianpourIPU Ingenieurgesellschaft Berlin mbHJohn F. Kennedy Haus, 3. OGRahel-Hirsch-Straße 1010557 [email protected](Bis 31.08.2015 Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM))
Neufassung der DIN 4103-1 für nichttragende innereTrennwände
1 Anwendungsbereich und Abgrenzung zu anderenVorschriften
Die DIN 4103-1 [1] gilt für nichttragende innere Trenn-wände aller Bauarten und Baustoffe, d. h. für Mauer-werkswände, Trockenbaukonstruktionen oder System-trennwände aus Glas, für ein- oder mehrschalige Kon-struktion. Voraussetzung ist lediglich, dass die Wändenichttragend sind, d. h. keine Lasten aus dem Gebäudeabtragen, und dass sie nicht beweglich sind (z. B. Schiebe-oder Faltwände).
Die Norm legt statische und konstruktive Anforderungenan die Trennwand fest. Weitere Anforderungen z. B. ausBauphysik oder Brandschutz sind nicht enthalten, dadiese in Fachnormen geregelt sind.
Parallel existiert die „Leitlinie für die europäische techni-sche Zulassung für Bausätze für innere Trennwände (…)“ETAG 003 [2], die bisher in Deutschland weitgehendohne Anwendung blieb, da aufgrund der DIN 4103-1keine Zulassungen für Trennwände erforderlich warenund sind. Die wesentlichen Unterschiede zwischen DINund ETAG sind in Tab. 1 zusammengestellt.
Die DIN 4103-1 „Nichttragende innere Trennwände – Teil 1: Anforderungen und Nachweise“ ist eine der grundlegendenNormen des Ausbaus. Sie gilt prinzipiell für alle Bauarten undBaustoffe, d. h. für Mauerwerkswände ebenso wie für Trocken-baukonstruktionen oder Systemtrennwände aus Glas. Die bis-herige Fassung aus dem Jahr 1984 hatte mit über 30 Jahreneine erstaunlich lange Haltbarkeit. Durch Veränderungen derumgebenden Normenlandschaft an vielen Stellen, z. B. die Ein-führung der Eurocodes, war nunmehr eine Anpassung derDIN 4103-1 erforderlich. Der Beitrag stellt die wesentlichen Unterschiede in der Neufassung gegenüber dem bisherigenStand dar.Da sich die DIN 4103-1:1984 in Deutschland bewährt hatte,stand bei der Überarbeitung die Anpassung an die tangieren-den Normen im Vordergrund. Weiterhin wurden einige Klarstel-lungen zu den bisherigen Regelungen aufgenommen. Als we-sentliche Neuerung ist die Aufnahme des alternativen Nach-weisverfahrens C für den weichen Stoß in Anlehnung an dieETAG 003 zu sehen.
Keywords Trennwände, nichttragende innere; DIN 4103-1; Trockenbau;Ausbau
New DIN 4103-1 for Internal non-loadbearing partitionsDIN 4103-1 „Internal non-loadbearing partitions – Part 1: Re-quirements and verification“ is one of the fundamental codesfor interior construction. It applies in principle to all types andmaterials, that is masonry walls as well as drywall construc-tions or partitions made of glass. The previous version of 1984had a surprisingly long validity. Due to changes in the sur-rounding codes, especially the introduction of the Eurocodes,an adaptation of DIN 4103-1 was necessary. The article de-scribes the main differences in the new version compared tothe previous state.
Keywords internal non-loadbearing partitions; DIN 4103-1; drywallconstruction; interior construction
Die Abmessungen der Probekörper, d. h. Wandbreite undWandhöhe, sind nach DIN 4103-1 so zu wählen, dass„der für die vorgesehene Beanspruchungsart ungünstigsteVerwendungsfall“ simuliert wird [1]. Konkret bedeutetdies:– Geringste Wandbreite bzw. Wandabschnitte mit Tür-
öffnungen– Größte Wandhöhe beim Nachweis der Biegegrenz-
tragfähigkeit– Kleinste Wandhöhe beim Nachweis des weichen Sto-
ßes
Bei stoßartiger Belastung wird umso mehr Energie in dieWand eingeleitet, je größer die Steifigkeit der Wand ist.Daher sind für Stoßversuche stets die kleinsten Wandhö-hen maßgebend. Neben einem Stoß auf halber Wandhö-he (max. auf 1,50 m Höhe) sind auch Stoßstellen naheder Auflager am Boden oder an der Seite kritisch.
2 Lastannahmen
2.1 Nachweis der Biegegrenztragfähigkeit
Für die überwiegende Anzahl der Trennwände, die keineFunktion als Absturzsicherung erfüllen, gelten weiter-
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hin die horizontalen Streckenlasten im Einbaubereich 1(0,5 kN/m) und 2 (1,0 kN/m). Da sich die bisherige Rege-lung in der Praxis des Ausbaus etabliert und bewährt hat,wurde in Kauf genommen, dass die Zuordnung von Nut-zungen zu den beiden Einbaubereichen nicht 100%ig mitden Nutzungsklassen nach Eurocode 1/NA [4] überein-stimmt.
Sowohl bei der Rechnung wie auch im Versuch ist beimNachweis der Biegegrenztragfähigkeit ein Lastsicher-heitsfaktor 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] fal-len, ergab sich seit 2012 aus der Liste der technischenBaubestimmungen. Daher wurde die bisher in DIN 4103-1 enthaltene Anforderung von 1,0 kN/m für absturzsi-chernde Wände gestrichen und durch den Verweis aufTab. 6.12DE des nationalen Anhangs zu Eurocode 1-1-1[4] ersetzt.
Der Nachweis der Lastabtragung kann wie bisher rechne-risch nach den eingeführten technischen Baubestimmun-gen erfolgen oder durch Versuch nach DIN 4103-1. Auchhinsichtlich der Anforderungen an die Stoß- und Konsol-lasten ist die DIN 4103-1 maßgebend, da der Eurocodekeine entsprechenden Regelungen enthält.
Eine für die Praxis relevante Klarstellung ist der Hinweis,dass die horizontale Linienlast nur dann in 0,9 m überdem Wandfuß anzusetzen ist, sofern bauaufsichtlichkeine andere Höhe gefordert wird. Bei absturzsicherndenWänden ist Letzteres regelmäßig der Fall: Zum einen sinddie Holmlasten je nach Landesbauordnung und Absturz-höhe in bis zu 1,1 m Höhe anzusetzen, zum anderen istdie Bezugshöhe nicht der Wandfuß, sondern der Fertig-fußboden. Dadurch können sich deutlich größere Bean-spruchungen ergeben, sodass die bisherigen Nachweisefür absturzsichernde Wände auf ihre Gültigkeit zu über-prüfen sind. Dies kann überschlägig über die Diagrammein den Bildern 1 und 2 erfolgen. In Bild 1 ist der Vergrö-ßerungsfaktor des Biegemoments durch den höherenLastangriffspunkt h1 gegenüber dem bisherigen Wert(0,9 m über dem Wandfuß) dargestellt. Bild 2 zeigt eine
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 0,5 kN/m (Einbaubereich 1) wie Fassung 1984 keine Anforderungohne Absturzsicherung 1,0 kN/m (Einbaubereich 2)
Streckenlast für Wände 1,0 kN/m nach Eurocode 1, nationaler nach Eurocode 1 [3]mit Absturzsicherung Anhang, Tab. 6.12DE [4]
Weicher Stoß Stoßlast abhängig von der Wie Fassung 1984 oder alter- Stoßlast abhängig von der Wandkonstruktion (Masse) nativer Nachweis in Anleh- Nutzung und der Funktion als
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)
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B. Eierle, A.-W. Gutsch: Neufassung der DIN 4103-1 für nichttragende innere Trennwände
einfache Umrechnung der bisherigen Wandhöhe auf dieWandhöhe bei höherem Lastangriffspunkt bei gleicherMomententragfähigkeit.
Hierzu sei angemerkt, dass für die Funktion als Absturzsi-cherung keine Anforderungen an die Verformung derWand gestellt werden, sondern nur die Tragsicherheitnachzuweisen ist (s. auch Abschn. 3). Seitens der Autorenwird es daher als ausreichend erachtet, die Tragfähigkeitabsturzsichernder Wände mit dem höheren Lastangriffs-punkt nachzuweisen. Die Gebrauchstauglichkeit (Verfor-mung) kann unabhängig davon beurteilt werden (s.Abschn. 3). Somit kann es sein, dass bei Wänden, derenHöhe durch die Verformung bestimmt wird, keine Aus-wirkungen auf die maximale Wandhöhe entstehen.
Die Umstellung auf den Eurocode 1 stellt für absturzsi-chernde Wände in Wohnungen eine Absenkung der An-forderungen gegenüber der DIN 4103-1 von 1984 dar, diealle absturzsichernden Wände – unabhängig von der Flä-chennutzung – in den Einbaubereich 2 (1,0 kN/m) einge-
stuft hatte. Nach Eurocode 1 ist es nun erlaubt, die Stre-ckenlast für eine absturzsichernde Wand im Wohnbereich(Kategorie A) mit nur 0,5 kN/m anzusetzen. In diesenFällen kann die ungünstigere Lastangriffshöhe stetsdurch die Halbierung der Last kompensiert werden.Theoretisch gilt dies nach Eurocode 1 auch für eine Büro-nutzung (Kategorie B1), allerdings wird nach Arbeitsstät-tenverordnung das bisherige Lastniveau von 1,0 kN/mgefordert.
Nur in den seltenen Fällen von absturzsichernden Wän-den an Tribünen, Konzertsälen oder vergleichbaren Ver-sammlungsstätten mit sehr großen Menschenansammlun-gen ergibt sich nach Eurocode 1 eine Erhöhung der stati-schen Last auf 2,0 kN/m, quasi ein „Einbaubereich 3“.
2.3 Weicher Stoß
Unabhängig von der Funktion als Absturzsicherung be-steht die Anforderung, dass die Trennwand einem wei-
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)
Bild 3 Erhöhung der Anforderung an die Tragfähigkeit (Biegemoment) der Trennwand durch den höheren Angriffspunkt der Streckenlast bei absturzsichern-den WändenIncrease of the requirements for the bending capacity caused by the higher loading point for partitions as safety barriers
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chen Stoß, der den unabsichtlichen Anprall eines Men-schen gegen die Wand abbildet, widersteht [5].
Neben den bereits früher enthaltenen Nachweismetho-den des Pendelschlagversuchs (jetzt als Nachweisverfah-ren A bezeichnet) und der statischen Ersatzlast (Verfah-ren B) ist nun ein neuer Stoßversuch in Anlehnung anETAG 003 (Verfahren C) hinzugekommen. Er unterschei-det sich von den bisherigen Nachweisverfahren, beidenen die Stoßenergie von der mitschwingenden Masseund den physikalischen Eigenschaften des Stoßkörpersabhängig ist.
Das neue Verfahren bietet zwei Vorteile: Zum einen stelltes die Kompatibilität zur ETAG 003 her, sodass Wändemit einer entsprechenden europäischen Zulassung zu-künftig im Hinblick auf den weichen Stoß auch den An-forderungen der DIN 4103-1 genügen. Zum anderen istes für die Betriebe und Prüfinstitute leichter zu handha-ben, da die Pendelfallhöhen nicht mehr von der Wand-
konstruktion abhängen, sondern nur noch vom Einsatz-bereich der Wand. Der Ersteller des Nachweises hat alsozukünftig die Wahl zwischen mehreren Verfahren, die einausreichendes Sicherheitsniveau gewährleisten (Tab. 2).
Einen Sonderfall stellen Glastrennwände mit einer Anfor-derung an die Absturzsicherung oder an den Brandschutz[9] dar, die mit dem Zwillingsreifen zu testen sind [10].Für Glastrennwände mit Brandschutzanforderung ohnegleichzeitig absturzsichernde Funktion stellt diese Forde-rung des DIBt eine deutliche Verschärfung der Anforde-rungen dar, da der Stoß mit dem Zwillingsreifen bei glei-cher Fallhöhe deutlich mehr Energie in die Wand einlei-tet als der Glaskugelsack nach DIN 4103-1 [5].
Beim Nachweisverfahren A, welches bisher überwiegendfür Nachweise des weichen Stoßes angewandt wurde,gibt es geringfügige Modifikationen:– Die Höhe des Stoßpunkts wird auf 1,50 m be-
schränkt.
Tab. 2 Nachweisverfahren weicher StoßVerification methods for the soft body impact
DIN 4103-1:2015 DIN 18008-4
Verfahren A Verfahren B Verfahren C Sonderfall Glastrennwand mit Stoßversuch statische Ersatzlast Stoßversuch in Anlehnung besonderen Anforderungen
Versuch (B.1) oder an ETAG 003Berechnung (B.2)
Pendelfallhöhe abhängig Erforderliche Verformungs- Vorgegebene Pendelfallhöhen Nur für Glaswände mit Anforde-von der mitschwingenden energie abhängig von der in Kategorie I, II und III rung an Absturzsicherung oder Masse der Wand und vom mitschwingenden Masse Kategorie IV der ETAG 003 Brandschutz [9]Stoßkörper im Versuch der Wand für absturzsichernde Wände
wurde nicht übernommen
Stoßkörper: Glaskugelsack 50 kg (plastischer Stoß) Zwillingsreifen 50 kg (elastischer Stoß)
Anforderung abhängig von Konstruktion, unabhängig von Anforderung abhängig Anforderung abhängig von Einbaubereich oder Funktion als Absturzsicherung von Nutzungskategorie Konstruktion
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5
Wan
dhöh
e in
m fü
r Las
tang
riff h
1
Wandhöhe in m für Lastangriff 0,9 m über Wandfuß
Wandhöhe mit gleichem Biegemoment
h1 =1,0 m
1,1 m
1,2 m1,3 m1,4 m1,5 m
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)
18 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
B. Eierle, A.-W. Gutsch: Neufassung der DIN 4103-1 für nichttragende innere Trennwände
– Der Stoßübertragungsfaktor α′′’, der für die Berech-nung der Pendelauslenkung benötigt wird, wurde inden Text der Norm integriert (früher Verweis auf Lite-ratur [11]).
– Statt drei Probekörpern darf nun alternativ der gleicheProbekörper dreimal gestoßen werden, was im Allge-meinen durch die wiederholte Belastung zwar ungüns-tigere Ergebnisse liefert, jedoch Kosteneinsparungenbei der Versuchsdurchführung aufwändiger Wandauf-bauten bringt.
2.4 Sonstige Lasten
Unverändert blieben die Regelungen hinsichtlich des har-ten Stoßes und des Nachweises für die Beplankung. Auchdie Anforderung an die Konsollasten wurde übernom-men, wobei klargestellt wurde, dass die Konsollastennicht gleichzeitig mit anderen Lasten anzusetzen sind.
Zur Klarstellung wurde ein neuer Hinweis aufgenommen,dass bei planmäßig nicht lotrechten Wänden die Zusatz-beanspruchungen aus der Schrägstellung zu beachtensind.
Sofern Windlasten auf die Trennwände wirken, z. B. in-folge von Öffnungen in der Fassade, sind diese gemäß Eu-rocode 1-1-4/NA zu berücksichtigen und nachzuweisen.Der Eurocode enthält genaue Regelungen zur Windlaster-mittlung im Gebäudeinneren. Der frühere Hinweis aufdie halbe Windlast ist daher nicht mehr gültig. Eine Er-leichterung stellt die Regelung dar, dass Windlasten nichtmit anderen Lasten zu überlagern sind, was nach Euroco-de eigentlich der Fall wäre.
3 Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit
Wie bisher trifft die DIN 4103-1 keine Aussagen zur Ge-brauchstauglichkeit, also zur zulässigen Durchbiegungoder zum Schwingungsverhalten. Alle Nachweise bezie-hen sich auf die Standsicherheit. Diese vermeintlicheRegelungslücke entbindet den Konstrukteur jedochnicht davon, sich in jedem Einzelfall über die Verfor-mungen Gedanken zu machen, und zwar abhängig vonder Nutzung und den sonstigen Randbedingungen.Nicht jede standsichere Wand ist auch gebrauchstaug-lich!
Im Bereich des Trockenbaus enthalten z.B. DIN 18183-1[7] oder das Merkblatt 8 [8] Hinweise für die zulässigeDurchbiegung. Bei Glaskonstruktionen sind die Verfor-mungen der Unterkonstruktion durch die DIN 18008-2oder durch Vorgaben der Glashersteller begrenzt.
Normativ ist nach DIN 4103-1 und auch nach ETAG 003auf die meisten Trennwände keine Wind- oder Flächen-last anzusetzen. In Bezug auf die Tragfähigkeit ist diesausreichend. Allerdings können derart bemessene Kon-struktionen bei großen Wandhöhen Probleme mit der Ge-brauchstauglichkeit, insbesondere mit der Schwingungs-anfälligkeit, aufweisen. Daher hat der Bundesverband derGipsindustrie e. V. in seinem Merkblatt 8 [8] für Metall-ständerwände eine Ersatzflächenlast von 0,285 kN/m2
vorgeschlagen, die zusammen mit den Durchbiegungs-grenzwerten den Nachweis der Gebrauchstauglichkeithoher Wände erlaubt und gleichzeitig eine Mindesttragfä-higkeit für Druckunterschiede (Wind) im Gebäude sicher-stellt.
4 Fazit
Bestehende Nachweise und Prüfzeugnisse für Trennwän-de behalten in den meisten Fällen auch im Rahmen derneuen DIN 4103-1 ihre Gültigkeit. Nur für absturzsi-chernde Wände kann eine Überprüfung notwendig sein,da die horizontale Linienlast nun nach den eingeführtentechnischen Baubestimmungen anzusetzen ist. Währenddie Größe der Last dadurch teilweise sogar reduziertwird, nämlich bei absturzsichernden Trennwänden inWohngebäuden, ist die Höhe des Lastangriffspunktesjetzt gemäß Landesbauordnung, und damit ungünstigerals bisher, nachzuweisen.
Die Annäherung an die europäische Leitlinie ETAG 003durch die Aufnahme eines alternativen Nachweisverfah-rens C für den weichen Stoß stellt zumindest eine Verein-fachung, in manchen Fällen auch eine Reduzierung derStoßanforderung dar. Kritisch zu bewerten ist allerdings,dass die Übernahme der Nutzungskategorien nicht voll-ständig erfolgte, da die Kategorie IV für absturzsicherndeWände fehlt. Dies folgt zwar dem traditionellen Gedan-ken der DIN 4103-1, wonach die Stoßbelastung unabhän-gig von der Funktion als Absturzsicherung festgelegtwird, andererseits ist damit die Kompatibilität zur ETAG003 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 Zulas-sung für Bausätze für innere Trennwände zur Verwendungals nichttragende Wände. Geänderte Fassung April 2012,Veröffentlicht im Bundesanzeiger BAnz AT 05.09.2013.
[3] DIN EN 1991-1-1 (Eurocode 1): Einwirkungen auf Trag-werke, Teil 1-1: Allgemeine Einwirkungen auf Tragwerke –
Wichten, Eigengewicht und Nutzlasten im Hochbau. Aus-gabe 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 aufabsturzsichernde Bauteile im Hochbau. Bautechnik 89(2012), H. 4, S. 238–248.
Bautechnik 93 (2016), Heft 1 19
B. Eierle, A.-W. Gutsch: New DIN 4103-1 for Internal non-loadbearing partitions
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TREPO
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[6] RIMBÖCK, R.; EIERLE, B.: Statische Lastannahmen für ab-sturzsichernde Bauteile im Hochbau. Bautechnik 89(2012), H. 4, S. 249–256.
[7] DIN 18183-1: Trennwände und Vorsatzschalen aus Gips-platten mit Metallunterkonstruktion. Teil 1 – Beplankungmit Gipsplatten. Ausgabe 05.2009.
[8] Bundesverband der Gipsindustrie e. V.: Wandhöhen leichterTrennwände (Merkblatt 8). Berlin, 2010.
[9] DIBt: Hinweise zur Führung von Nachweisen der Standsi-cherheit und Gebrauchstauglichkeit für Brandschutzvergla-sungen nach allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen.Juni 2011.
[10] DIN 18008-1: Glas im Bauwesen – Bemessungs- und Kon-struktionsregeln – Teil 4: Zusatzanforderungen an absturz-sichernde Verglasungen. Juli 2013.
[11] STRUCK, W.; LIMBERGER, E.: Die Energieübertragung aufleichte, nichttragende Bauteile beim Stoß mit einem Glas-kugelsack im Vergleich zum Schulterstoß. Mitteilungen In-stitut für Bautechnik 9 (1978), S. 129/136.
AutorenProf. Dr. Benno EierleHochschule RosenheimFakultät für Holztechnik und BauHochschulstr. 183024 [email protected]
Dr.-Ing. Alex-W. GutschMaterialprüfanstalt (MPA) für das BauwesenInstitut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (IBMB)Technische Universität BraunschweigBeethovenstraße 5238106 [email protected]
Über 100 Teilnehmer waren am 12. No-vember 2015 vor Ort, als Steico undSchwenk Putztechnik zum „Forum Holz-baukompetenz“ geladen hatten. Die alsgewerkeübergreifende Plattform konzi-pierte Veranstaltung richtete sich glei-chermaßen an Holzbauingenieure undZimmerer sowie Stuckateure und Putz-spezialisten. Auch Architekten und derBaustofffachhandel waren unter den in-teressierten Zuhörern, sodass der Holz-bau aus ganz unterschiedlichen Blick-winkeln betrachtet wurde. Den Eröff-nungsvortrag hielt der DiplomdesignerTOM KADEN aus Berlin. Er gilt als Spe-zialist für mehrgeschossige Holzbautenund wurde zuletzt mehrfach ausgezeich-net. In seinem Vortrag ging er darauf ein,wie sich selbst Hochhäuser aus Holz rea-lisieren lassen. Eines seiner renommier-testen Bauvorhaben – das c13 in Berlin –ging über Monate durch die einschlägigeFachpresse.
Im zweiten Vortrag ging KARL-HEINZ
WEINISCH auf die bauphysikalischen Eigenschaften von Kalkbeschichtungenin Innenräumen ein und schlug einenBogen speziell zum Holzbau. Der Leiterdes Instituts für Qualitätsmanagementund Umfeldhygiene in Weikersheim undSachverständige für Innenraumhygieneführte den Nachweis, dass Kalkputze alsnatürliche Luftfilter für das Raumklimadienen und so zum Beispiel die Harz-und Säuregerüche der unterschiedlichenHolzarten kompensieren können. „Wennder Holzbau konsequent zu Ende ge-dacht wird, dann mit Kalkprodukten“,so sein Fazit.
Anschließend hielt FLORIAN WICK, Schulungsleiter der Firma Steico, einenVortrag über die Möglichkeiten der Energieeinsparung im Holzbau und gingausführlich auf die bauphysikalischenBesonderheiten im Holzbau ein. Das Fazit seines Vortrages war die Ausge -wogenheit zwischen hohem Witterungs-schutz und gleichzeitig hoher Diffusions-fähigkeit im Holzbau. Abgerundet wurdeder Vortrag durch den anschließendenReferenten MANUEL DÖHLER von derBauberatung der Schwenk Putztechnik,der zum gewerkeübergreifenden Dialogeinlud und wichtige Hinweise für die
Ausführung von Detailanschlüssen unddas Verputzen von Holzfaser-Dämm -platten gab.
Den Abschluss bildete der Vortrag vonRechtsanwalt Dr. FREDERIK NEYHEU-SEL, der in gewohnter Weise sehr praxis-nah auf die rechtlichen Probleme beim Mischen von Systemkomponenten beizugelassenen Systemen einging. Die anschließende Diskussion zeigte, dassdieser Vortrag den Nerv der Teilnehmergetroffen hat. Aufgrund der positiven Reaktion wird das „Forum Holzbaukom-petenz“ 2016 seine Fortsetzung finden.
F I R M E N U N D V E R B Ä N D E
Wenn sich Kompetenzen ergänzen
Das Forum Holzbaukompetenz war ein voller Erfolg. Hochkarätige Redner begeisterten die Teilnehmerund machten Lust auf mehr.
BERICHTMichael Weber, Jürgen Schnell, Frank Fingerloos, Konrad Zilch
Mechanische Kennwerte für die Nachrechnung bestehender Massivbauwerke – Vorbereitung neuer Arbeitshilfen
1 Überblick
Nachrechnungen an bestehenden Tragwerken sind grundsätzlich, insbesondere bei fehlendem Bestands-schutz, 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 Eisen-bahnbrücken [8].
Für den Anwendungsbereich des allgemeinen Hochbaus liegen bauaufsichtlich eingeführte Regelwerke zur Nach-
rechnung von Bestandstragwerken allerdings bisher nicht vor.
Auf europäischer Ebene wurde unterhalb des Steue-rungsgremiums für alle Eurocodes (CEN/TC 250) be-reits 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 Tragwerkspla-nung) vor bereiten soll. Dort wird der Rahmen zur Modi-fikation von Teilsicherheitsbeiwerten gesetzt werden. Auf Grundlage des EU-Mandates M/515 wurde kürzlich eine sechsköpfige, international besetzte Gruppe damit beauftragt, eine entsprechende technische Spe-zifikation als Vorstufe zu einem Normentext auszu-arbeiten. Diese Arbeiten werden national im DIN- Ausschuss NA 005-51-01 AA „Grundlagen für Entwurf, Berechnung und Bemessung von Tragwerken“ gespie-gelt.
DOI: 10.1002 / bate.201500108
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 Materialkenn-werten auf Größen, wie sie zur Anwendung der aktuell bauauf-sichtlich 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 Aus-schuss 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 DBV-Merkblatt „Bewertung der In-situ-Druckfestigkeit von Beton“ [4] herausgegeben.
Mechanical properties for the reanalysis of existing reinforced concrete structures – Preparation of new toolsCurrently, in Germany new technical regulations for the struc-tural reanalysis of existing reinforced concrete structures are being prepared. The new DAfStb-Report „Mechanical proper-ties of historical concretes, reinforcing steel and prestressing steel for the structural analysis of existing structures” [1] con-tains 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 Kai-sers lautern 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 charac-teristic 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 up-dated and a new DBV-Guide-to-good-practice „Assessment of in-situ Compressive Strength of Concrete“ [4] will be published.
Keywords structural reanalysis; reinforced concrete members; material properties
BERICHT
Bautechnik 93 (2016), Heft 1 21
M. Weber, J. Schnell, F. Fingerloos, K. Zilch: Mechanical properties for the reanalysis of existing reinforced concrete structures – Preparation of new tools
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T REPORT
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 Sicher-heitskonzept 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.
Dieser Ausschuss hat auf nationaler Ebene auch den Sachstandbericht „Mechanische Kennwerte historischer Betone, Betonstähle und Spannstähle für die Nachrech-nung von bestehenden Bauwerken“ [1] vorgelegt, über dessen Inhalte in diesem Beitrag in der Hauptsache be-richtet wird.
Allgemein können die charakteristischen Werte der Fes-tigkeiten der verwendeten Baustoffe je nach Ziel der Nachrechnung entweder den aus der Herstellzeit überlie-ferten Planungsdokumenten entnommen oder durch zer-störende Materialprüfungen an aus dem Bauwerk ent-nommenen Proben bestimmt werden.
Der neue DAfStb-Sachstandbericht [1] enthält Hinweise und Erläuterungen zur Umrechnung von aus der Herstell-zeit überlieferten mechanischen Materialkennwerten von Beton, Betonstahl und Spannstahl, wie sie zur Anwen-dung der Eurocodes benötigt werden. Zusätzlich zur Um-rechnung der überlieferten mechanischen Kennwerte sind Angaben zur Historie der Güteüberwachung bei der Ausführung enthalten.
Regelungen und Hinweise zur Durchführung einer qualifi-zierten Bestandsaufnahme sowie zur anschließenden sta-tistischen Bewertung der Prüfergebnisse werden in einem weiteren DAfStb-Sachstandbericht „Bestimmung charak-teristischer 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 Verwen-dung der überlieferten Werkstoffkennwerte, die aktuellen Festigkeitsdefinitionen zugeordnet werden, sinnvoll. In-wieweit den so ermittelten Festigkeiten vertraut werden darf, muss im Einzelfall beurteilt werden.
Durch den umfassenden Überblick über die in Deutsch-land (einschließlich der DDR) in den verschiedenen Nor-mengenerationen verwendeten Betone, Betonstähle und Spannstähle bildet der neue Sachstandbericht die Grund-lage für die Nachrechnung von Hoch- und Ingenieurbau-ten aller Art aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton, ba-
sierend auf Grundsätzen der Bemessung, die in Eurocode 0 [9] geregelt sind.
Dabei sind Informationen zur Betonbaunormung, begin-nend 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 Geschichte der Güteüberwachung von Beton und Betonstahl
Beton
Für die Beurteilung, mit welcher Wahrscheinlichkeit die in der Planung festgelegte Betondruckfestigkeit im Bau-werk tatsächlich erreicht wurde, ist es zweckmäßig, die zum jeweiligen Herstellzeitpunkt vorgesehene Betonü-berwachung einzubeziehen.
In den Regelwerken wurde seit 1904 die Betonüberwa-chung 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 zunehmen-der 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 Nor-menreihe 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 aner-kannte 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 Über-wachungsorgan wurde die Technische Kontrollorganisa-tion (TKO) für die betriebliche Gütekontrolle (Eigenüber-wachung) 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 Fremdüber-wachung durch betrieblich unabhängige Überwachungs-stellen war nicht vorgesehen.
Die Rahmenbedingungen der Überwachung der Beton-druckfestigkeit für den Zeitraum ab 1916 werden im DAfStb-Sachstandbericht [1] zusammengefasst. Anhand dieser Informationen kann eine erste Einschätzung dazu erfolgen, welcher Qualitätssicherung der damals verwen-dete Beton unterlag. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Überwachung bei schwierigen Bauwerken (Spann-betonbau, Brückenbau) sorgfältiger als im Holzbau durch-geführt wurde.
22 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
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 je-weiligen Bauzeitpunkt vorgesehene Überwachung der mechanischen Eigenschaften einzubeziehen.
In den Bestimmungen des Deutschen Ausschusses für Eisenbeton (DAfEB) ab 1914 wurden Mindestanforde-rungen an Stähle zur Bewehrung von Beton gemäß den Vorschriften für die Lieferung von Eisen und Stahl festge-legt. Dabei wurde gefordert, dass bei der Anlieferung auf der Baustelle der Durchmesser zu prüfen ist. Des Weite-ren 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 Faltversu-chen nachgewiesen werden.
Mit DIN 1045:1943 wurden höherfeste Bewehrungsstäbe (Gruppen II, III und IV) aufgenommen, ihre Verwendung wurde über allgemeine baupolizeiliche Zulassungen gere-gelt. Die Festigkeitseigenschaften gehen auf die Normen-reihe der DIN 17100 zurück. Dort wurden die Sorten und die zu gewährleistenden Werte der mechanischen Eigenschaften definiert. Dazu wurden für die Zugfestig-keiten Wertebereiche angegeben, die im Rahmen der Prüfung mit Toleranzwerten einzuhalten waren. Für die Streckgrenze und die Bruchdehnung wurden Mindest-werte angegeben.
Ab dem Jahr 1953 wurden im Zusammenhang mit DIN 4227 die Spannstähle über allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen geregelt, woran sich bis heute nichts geän-dert hat.
Parallel zur Einführung der DIN 1045:1972 wurde die Normenreihe zur DIN 488 überarbeitet, die erstmals eine statistische Auswertung der Festigkeitseigenschaften be-inhaltete. Bei der Verwendung auf der Baustelle waren nur noch die Rippengeometrie und das Werkkennzei-chen zu prüfen. Die Güteüberwachung wurde grundle-gend mit Einführung der DIN 488-6:1972 geändert. Frü-her 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 die-ser Normung wurde seinerzeit die Einhaltung von Min-destwerten für die mechanischen Eigenschaften Zugfes-tigkeit, Streckgrenze und Bruchdehnung bei der Prüfung gefordert. Mit Einführung der Normenreihe TGL 12530-1 bis TGL 12530-10 ab 1980 wurde eine statistische Aus-wertung der vorgenannten Prüfwerte durchgeführt. Die-ses entspricht von der zeitlichen Entwicklung in etwa dem Stand in der Bundesrepublik Deutschland.
2.3 Beton
In Tab. 1 ist ausschnittsweise die charakteristische Be-tondruckfestigkeit 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, nor-mativen Festlegungen und daraus resultierenden Um-rechnungsfaktoren. Es ist anzumerken, dass in Nachbe-rechnungen grundsätzlich Zwischenfestigkeiten zu den festgelegten Klassen verwendet werden dürfen. Dazuge-hörige mechanische Kennwerte wie Elastizitätsmodul Ecm und Betonzugfestigkeit fct dürfen anhand der analy-
Tab. 1 Zuordnung von Betonfestigkeiten ab 1916 nach [1] (Auszug)Assignment of concrete strength starting from 1916 according to [1] (excerpt)
Würfelkanten- Bezeichnung
länge [mm]
Zeitraum M: Mittelwert aus 3 Proben; Nennwert der Betondruckfestigkeita) geprüft am Würfel 5%-Quantilwert
M. Weber, J. Schnell, F. Fingerloos, K. Zilch: Mechanical properties for the reanalysis of existing reinforced concrete structures – Preparation of new tools
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tischen Beziehungen in DIN EN 1992-1-1 [11] nähe-rungsweise berechnet werden [14].
2.4 Betonstahl
In Tab. 2 nach [1] sind ausschnittsweise spezifische Eigen-schaften für historischen Betonstahl angegeben.
Neben Informationen zur charakteristischen Streckgren-ze fyk und zur Duktilitätsklasse sind in [1] zusätzlich Hin-weise 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 uk.
Eine weitere bedeutende Kenngröße gerippter Betonstäh-le stellt deren bezogene Rippenfläche fR dar. Sie hat einen maßgeblichen Einfluss auf den Bemessungswert der Ver-bundfestigkeit 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 Streck-grenze angesetzt werden.
Bei hochgerippten Betonstahlmatten BSt 500 M und älte-ren 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 Biegebe-messung im GZT bei diesen Matten auf maximal 1,5 % begrenzt werden, da sie nicht die Bedingungen der Dukti-litätsklasse 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.
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 Verwendungs- fyk Duktilitäts-
zeit raum [N/mm2] klasse
Glatte Rundstähle Schweißeisen vor 1923 180a) b) –(DIN 1000, DIN 1612,
Flusseisen (Bauwerks-, Handelseisen) vor 1925 220a) b) B DIN 488)
Rippen-Torstahl Betonstahlgruppe IIIb (kaltgereckt) 1962–1972 400b) c)
A
HI-BOND-A-Stahl Betonstahlgruppe IIIa (naturhart) 1962–1973 B
a) Erhöhung des Teilsicherheitsbeiwertes s um 10 % (vor 1943)b) Bei glatten Betonstählen und Betonformstählen ist deren von DIN EN 1992 abweichendes Verbundverhalten zu berücksichtigen (siehe [15])c) Erhöhung auf 420 N/mm2 bei Stabdurchmesser 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]
24 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
M. Weber, J. Schnell, F. Fingerloos, K. Zilch: Mechanische Kennwerte für die Nachrechnung bestehender Massivbauwerke – Vorbereitung neuer Arbeitshilfen
Unter anderem sind in [1] die für die Nachrechnung erfor-derliche Zugfestigkeit fpk und die Dehnung bei Höchst-last uk 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, son-dern die 0,2%-Dehngrenze dar. Wenn die 0,1%-Dehn-grenze bei der Nachrechnung benötigt wird, kann sie mit ausreichender Genauigkeit nach [1] aus den in den Zulas-sungen angegebenen Spannungs-Dehnungs-Linien der Spannstähle wie in Bild 2 exemplarisch dargestellt ermit-telt werden.
In Tab. 3 ist exemplarisch ein Ausschnitt der Übersicht der 1958 in der Bundesrepublik Deutschland zugelasse-nen Spannstähle und Spanndrahtlitzen nach [1] darge-stellt. 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.
2.6 Kennwerte älterer Spannsysteme
Neben den Eigenschaften der verwendeten Spannstähle selbst stellen die verwendeten Spannverfahren bei der Bewertung bzw. Nachrechnung eine wichtige Informati-on dar. In [1] sind Angaben zur maximalen Vorspann-kraft während des Spannvorgangs Pmax, zum Höchstwert des Mittelwertes der Vorspannkraft Pm0(x) unmittelbar
Bild 2 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 stress-strain diagram contained in technical approval documents [1]
Tab.
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Bautechnik 93 (2016), Heft 1 25
M. Weber, J. Schnell, F. Fingerloos, K. Zilch: Mechanical properties for the reanalysis of existing reinforced concrete structures – Preparation of new tools
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nach Spannen und Verankern bzw. nach dem Übertragen der Vorspannung, zur Berechnung sofortiger Spannkraft-verluste sowie Parameter der Ermüdungsfestigkeitskur-ven 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 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 hier-bei vorzugehen ist, soll in einem weiteren DAfStb-Sach-standbericht [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 enthal-tenen analytischen Beziehungen abgeschätzt werden [14].
Der zusätzliche Einsatz zerstörungsfreier Prüfverfahren kann mit dem Ziel geprüft werden, die bestehende Trag-struktur möglichst wenig zu schädigen. Zur Anwendung modifizierter Teilsicherheitsbeiwerte nach [6] ist jedoch eine Untersuchung der tatsächlich vorliegenden Beton-druckfestigkeit durch Bohrkernentnahme unbedingt er-forderlich.
Die anschließende Bestimmung charakteristischer Ma-terialkennwerte ist derzeit in DIN EN 13791 [18] bzw.
in DIN EN 1990 – Anhang D [9] geregelt. Wie bereits L��� et al. [19] zu entnehmen ist, kann eine Bestim-mung der charakteristischen Betonfestigkeit nach DIN EN 13791 [18] bei kleinem Stichprobenumfang n (Ansatz B) zu einer kritischen Überschätzung des tat-sächlichen Wertes führen. Auswertungen an verschiede-nen umfangreichen Datensätzen aus realen Bauteilen zeigen darüber hinaus, dass eine Auswertung nach DIN EN 1990 – Anhang D [9] bei kleinem Stichprobenum-fang auch zu einer erheblichen Über- oder Unterschät-zung der tatsächlichen charakteristischen Betondruck-festigkeit führen kann. Entscheidend für die Aussage-kraft eines statistischen Verfahrens ist dabei die Abweichung des berechneten 5%-Fraktilwertes vom tat-sächlichen charakteristischen Wert der Grundgesamt-heit.
Exemplarisch wurden im Rahmen eines Forschungspro-jektes 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 Ge-samtstichprobe ermittelte Wert xk dem tatsächlichen 5%-Quantil der Grundgesamtheit nahezu entspricht.
Zum Vergleich der verschiedenen Auswerteverfahren wurden aus der Gesamtstichprobe alle möglichen Kombi-nationen mit n 3, n 5 und n 8 Prüfergebnissen gebil-det und anschließend nach DIN EN 1990 [9] und DIN EN 13791 [18] ausgewertet.
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 Auswer-tung nach DIN EN 1990 [9] unter Annahme einer Nor-malverteilung.
Auf Grundlage dieser Untersuchungen wurde von der TU Kaiserslautern und dem Deutschen Beton- und Bautech-
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 Gegenstand Gültigkeit (Firma, (Spannverfahren) von bis Zulassungs- Art a) Zulassungs- Zulassungsinhaber) nummer stelle b)
B B Vorspann- Litzenspannverfahren 31.01.1979 31.01.1984 Z-13.1-31 Z DIBt technik GmbH Bilfinger Berger
BBR Systems Ltd Spannverfahren CONA-Single 25.01.2002 31.03.2005 Z-13.2-46 Z DIBt Litzenspannglied ohne Verbund
a) Z Zulassung, E Ergänzung, Ä Änderung, V Verlängerungb) DIBt Deutsches Institut für Bautechnik (vor 1993 Institut für Bautechnik)
26 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
M. Weber, J. Schnell, F. Fingerloos, K. Zilch: Mechanische Kennwerte für die Nachrechnung bestehender Massivbauwerke – Vorbereitung neuer Arbeitshilfen
nik-Verein ein statistisches Näherungsverfahren entwi-ckelt, welches die Abweichungen auch bei kleinem Stich-probenumfang auf ein akzeptables Maß beschränkt [20].
Details sowie ein Hintergrundbericht werden in dem noch folgenden zweiten DAfStb-Sachstandbericht [2] ver-öffentlicht werden.
Deshalb wird auch der bisherige Anhang A des DBV-Merkblatts „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 Be-tonfestigkeiten und Betonstahlstreckgrenzen zu charakte-ristischen Werten mit den Werten des DAfStb-Sachstand-berichts [1] und der Brücken-Nachrechnungsrichtlinie [7] weitestgehend abgeglichen.
Das neue DBV-Merkblatt „Bewertung der In-situ-Druck-festigkeit von Beton“ [4] nimmt die o. g. Neuvorschläge zur Ermittlung der In-situ-Druckfestigkeit von Beton ebenfalls auf und gibt weitergehende praktische Hilfestel-lung 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-
lich der DDR) verwendeten Betone, Betonstähle und Spannstähle eine zweckmäßige Grundlage für die Nach-rechnung von Hoch- und Ingenieurbauwerken aus Beton dar. Zumindest im Rahmen von Vordimensionie-rungen ist die Verwendung charakteristischer Material-eigenschaften basierend auf einer Zuordnung auf Grund-lage vorliegender Planungsdokumente sinnvoll, da da-durch 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 statis-tischen Verfahren bzw. Näherungsverfahren besonders bei kleinem Stichprobenumfang n sowohl zu einer erheb-lichen Überschätzung als auch zu einer Unterschätzung der tatsächlich am Bauwerk vorliegenden Betondruckfes-tigkeit führen. Hierzu wurde von der Technischen Uni-versität Kaiserslautern in Zusammenarbeit mit dem Deut-schen Beton- und Bautechnik-Verein ein statistisches Näherungsverfahren entwickelt, welches bei Eingrenzung des Anwendungsbereiches hinsichtlich auftretender Streuung auch bei kleinem Stichprobenumfang noch sta-tistisch abgesicherte Werte liefert. Das Verfahren soll in einem weiteren DAfStb-Sachstandbericht [2] mit Hinter-grundbericht und in einem DBV-Merkblatt [4] veröffent-licht werden.
Bild 3 Bestimmung charakteristischer Materialkennwerte nach DIN EN 1990 und DIN EN 13791Determination of characteristic material properties according to DIN EN 1990 and DIN EN 13791
Bautechnik 93 (2016), Heft 1 27
M. Weber, J. Schnell, F. Fingerloos, K. Zilch: Mechanical properties for the reanalysis of existing reinforced concrete structures – Preparation of new tools
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T REPORT
Literatur
[1] DAfStb-Heft 616: Sachstandbericht Bauen im Bestand – Teil I „Mechanische Kennwerte historischer Betone, Beton-stähle und Spannstähle für die Nachrechnung von beste-henden Bauwerken“. Berlin: Beuth Verlag, 2016 (in Vorbe-reitung).
[2] DAfStb-Heft 619: Sachstandbericht Bauen im Bestand – Teil II „Bestimmung charakteristischer Betondruckfestig-keiten“. Berlin: Beuth Verlag, 2016 (in Vorbereitung).
[3] DBV-Merkblatt „Bauen im Bestand – Beton und Beton-stahl“. 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 Retrofit-ting of Existing Structures. Luxembourg: Publications Of-fice of the European Union, 2015.
[6] DBV-Merkblatt „Bauen im Bestand – Modifizierte Teilsi-cherheitsbeiwerte für Stahlbetonbauteile“. Eigenverlag, Aus-gabe März 2013.
[7] Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwick-lung: Richtlinie zur Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand (Nachrechnungsrichtlinie). Berlin, Ausgabe 05/2011, einschließlich 1. Ergänzung, Ausgabe 04/2015.
[8] Deutsche Bahn AG: Richtlinie 805 – Tragsicherheit beste-hender Eisenbahnbrücken. Frankfurt am Main, 2010.
[9] DIN EN 1990:2010-12: Eurocode 0: Grundlagen der Trag-werksplanung mit DIN EN 1990/NA:2010-12: Nationaler Anhang und DIN EN 1990/NA/A1:2012-08: A1-Änderung zum Nationalen Anhang.
[10] Verband Deutscher Architekten- und Ingenieur-Vereine und Deutscher Betonverein: Vorläufige Leitsätze für die Vorbereitung, Ausführung und Prüfung von Eisenbeton-bauteilen. 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 für den Hochbau mit DIN EN 1992-1-1/NA:2013-04: Nationa-ler Anhang und DIN EN 1992-1-1/NA/A1:2015-12: A1-Änderung zum Nationalen Anhang.
[12] DIN EN 1992-2:2010-12: Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 2: Betonbrücken – Bemessungs- und Konstruktions-regeln mit DIN EN 1992-2/NA:2013-04: Nationaler An-hang.
[13] DIN EN 206-1:2001-07: Beton – Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität.
[14] W � �, M.; T�� � , C.: Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR): Untersuchungen zur Korrelation von Druck- und Zugfestigkeit in alten, niederfesten Betonen als Grundlage für die Bestimmung der Tragfähigkeit von z. B.
Befestigungsmitteln. Abschlussbericht im Rahmen der For-schungsinitiative „Zukunft Bau“, TU Kaiserslautern, 2015.
[15] F��� �����, F.; M���, S.; S��� ��, J.: Tragwerksplanung im Bestand – Bewertung bestehender Tragwerke. In: Berg-meister, K.; Fingerloos, F.; Wörner, J.-D. (Hrsg.): Betonka-lender 2015 – Bauen im Bestand, Teil 1, Berlin: Ernst & Sohn, 2015, S. 27–113.
[16] DIN EN 488-1:2009-08: Betonstahl – Teil 1: Stahlsorten, Eigenschaften, Kennzeichnung.
[17] DIN EN 12504-1:2009-07: Prüfung von Beton in Bauwer-ken – Teil 1: Bohrkernproben – Herstellung, Untersuchung und Prüfung der Druckfestigkeit; Deutsche Fassung EN 12504-1:2009.
[18] DIN EN 13791:2008-05: Bewertung der Druckfestigkeit von Beton in Bauwerken oder in Bauwerksteilen; Deutsche Fassung EN 13791:2007.
[19] L���, M.; S��� �, F.; S��� ��, J.: Bestimmung der cha-rakteristischen Betonfestigkeiten in Bestandstragwerken – Anwendungsgrenzen von DIN EN 13791. Beton- und Stahl-betonbau 106 (2011), H. 12, S. 804–813.
[20] W � �, M.; S��������; E.: Textvorschlag für A20-Ände-rung DIN EN 13791, Nationale Anwendungsregeln. 2015, (unveröffentlicht).
AutorenDipl.-Ing. Michael WeberTechnische Universität KaiserslauternFachgebiet Massivbau und BaukonstruktionPaul-Ehrlich-Straße 1467663 [email protected]
Prof. Dr.-Ing. Jürgen SchnellTechnische Universität KaiserslauternFachgebiet Massivbau und BaukonstruktionPaul-Ehrlich-Straße 1467663 [email protected]
Prof. Dr.-Ing. Frank FingerloosDeutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V.Kurfürstenstraße 12910785 [email protected]
Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E.h. Konrad ZilchZilch Müller Ingenieure GmbH Erika-Mann-Straße 6380636 Mü[email protected]
Grundinstandsetzung der Kaminkühler auf Zollverein
1 Kurzbeschreibung der Kaminkühler
1.1 Geschichte
Die Kaminkühler 1 und 2 wurden 1958 für die Reinelbe-Bergbau-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 vorgese-hen (Bild 1). An der Verkleidung wurde das bei der Koks-produktion anfallende flüchtige Ammoniakgas aufgefan-gen, das dort abkühlte, kondensierte und dann in den Betontassen gesammelt und im angrenzenden Saugbe-cken 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
1993 stillgelegt. Nach der Stilllegung wurde das Gelände zunächst durch das Land Nordrhein-Westfalen, nament-lich durch die landeseigene Ruhrkohle AG (RAG), über-nommen und später an die Stiftung Zollverein übertra-gen. 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 je-weils eine Höhe von 52,30 m und eine maximale Breite von 39,40 m im Bereich der Tassen sowie einen Achsab-stand von 54,20 m. Die Haupttragelemente sind:– die eigentlichen Kaminkühler aus Stahltragwerk in
Fachwerkbauweise (Bild 2),
DOI: 10.1002 / bate.201500106
Zwei Kaminkühler in Stahlgitterbauweise wiesen nach der Au-ßerbetriebnahme Korrosionschäden auf. In der Folge war für die unter Denkmalschutz stehenden und als Bestandteil des Gesamtensembles Zeche Zollverein in der Liste des UNESCO-Weltkulturerbes eingetragenen Bauwerke der Abriss bean-tragt. Mittels einer konstruktiven Bestandsaufnahme konnte je-doch aufgezeigt werden, dass im überwiegenden Teil der Turmwände nur geringe Schädigungen vorlagen. Gemäß einer Berechnung mit verfeinerten Lastansätzen waren die Bauwer-ke nach der Sanierung einzelner stark geschädigter Teilberei-che grundsätzlich in der Lage, alle auf sie wirkenden Lasten si-cher aufzunehmen und abzutragen. Mithilfe von Mitteln aus dem Investitionsprogramm des Bundes „Nationale UNESCO-Weltkulturerbestätten“ 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 Altbeschich-tung sowie der Spaltkorrosion.
Overhaul of cooling towers at ZollvereinAfter 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 Zoll-verein UNESCO World Heritage Site. However, a structural analysis proved that the greater parts of the tower walls sus-tained 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 UNESCO-Weltkulturerbestätten“(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 coat-ing.
Keywords steel lattice; cooling towers; protection of historic monuments; protection against corrosion; polycyclic aromatic hydrocarbons PAH; crevice corrosion; paint removing
BERICHT
Bautechnik 93 (2016), Heft 1 29
M. Fischer, C.-F. Waßmuth: Overhaul of cooling towers at Zollverein
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– die jeweils achteckigen Gründungsbauwerke aus Stahlbeton, die sogenannten Tassen,
– ein zwischen den Tassen angeordnetes Saugbecken in Stahlbetonbauweise.
Der für die Gitterkonstruktion verwendete Stahl ist bauzeitlich handelsüblicher Baustahl St 37 mit einer Nennzugfestigkeit von 370 N/mm². Die Stahlbetonbau-werke (Tassen und Saugbecken) wurden in damals übli-chem B 225 mit einer Bewehrung aus Rundstahleinla-gen aus Stahl St 220 (Stahl I, mit glatter Oberfläche) hergestellt.
Das Stahltragwerk jedes Kaminkühlers umfasst 27 hori-zontale Ebenen. Jede dieser Ebenen besteht ihrerseits aus acht jeweils baugleichen Parabelträgern, die zusammen im Grundriss die Figur eines Achteckes bilden. Die Para-belträger bestehen aus einem Innengurt, einem geboge-nen Außengurt und senkrecht zum Innengurt angeordne-ten 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 darunter- oder an den darüberliegenden Innengurt. Alle diese Bau-teile sind Profile mit L-Querschnitt. Die vertikale Trag-struktur 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 lie-genden Knotenblechen um die Eckstiele herum miteinan-der biegesteif verbunden sind.
Jede der vorhandenen acht Seitenwände weist ein durch-gehendes Fachwerk aus Diagonalstreben auf, das der Ab-leitung der Horizontalkräfte aus den Windlasten dient. Die Anschlüsse in den Kreuzungspunkten zwischen den horizontalen Parabelträger-Innengurten und den Diago-nalstreben sind mit Knotenblechen ausgeführt. Als Ver-bindungsmittel kommen dort wie auch im übrigen Stahl-
tragwerk hauptsächlich Schrauben mit metrischem Ge-winde sowie Rundkopfniete zum Einsatz. Verbindungen mit Schweißnähten treten nur bei untergeordneten An-schlüssen auf.
Die Gründung des Stahltragwerkes erfolgt mittels in den acht Eckpunkten angeordneten fünfeckigen Stahlbeton-stützen, die ihrerseits mit pyramidenartig geformten Ein-zelfundamenten in die Stahlbetontassen integriert sind. Die Stahlbetontassen binden etwa 1,50 m in den Bau-grund ein.
Zwischen den beiden Tassen befindet sich das Saugbe-cken, ein 13,20 m 12,60 m breites Bauwerk, das 3,20 m tief in den Baugrund einbindet und aus sieben nebenein-ander angeordneten Kammern besteht.
2 Ausgangssituation
2.1 Rückbauantrag
2007, 14 Jahre nach der Stilllegung, wiesen beide Kamin-kühler punktuell gravierende Korrosionsschäden auf. Der Eigentümer beauftragte daher im Herbst 2007 bei einem örtlichen Ingenieurbüro ein Gutachten zur Standsicher-heit zunächst von Kaminkühler 1. Das Gutachten kam zu dem Ergebnis, dass die Standsicherheit des untersuchten Kühlers rechnerisch nicht mehr gegeben wäre und emp-fahl 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 Be-gründung für die Eilbedürftigkeit wies er insbesondere darauf hin, dass bei einem Einsturz die eingeleitete örtli-che Absperrung zwar die unmittelbare Gefährdung von Personen verhindern könne, jedoch durch den Zusam-menbruch auch der noch in Teilen vorhandenen Hülle
Bild 1 Zeche Zollverein, rechts Kaminkühler mit ursprünglicher Well-asbestverkleidungZeche Zollverein, to the right the cooling towers with original cover made of corrugated asbestos cement
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Bild 2 Innenansicht der StahlgitterkonstruktionInterior view of the steel lattice
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30 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
M. Fischer, C.-F. Waßmuth: Grundinstandsetzung der Kaminkühler auf Zollverein
aus Wellasbestplatten die Gefahr der großflächigen Frei-setzung 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 Verpflich-tungen war die Abrissforderung aus denkmalpflegerischer Sicht mit größtmöglicher Sorgfalt zu prüfen. Zur Beurtei-lung des Rückbauantrages wurde deshalb die aus den Bestandsaufnahmen und Berechnungen entwickelte Ab-rissempfehlung in Hinblick auf ihre Zwangsläufigkeit un-tersucht. Der Schwerpunkt der Prüfung lag dabei auf der Realitätsnähe des Rechenmodells in Hinblick auf das tat-sächliche Schadensbild und der Frage, inwieweit alterna-tiv 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 Projektlei-tung von Prof. Dr.-Ing. W��� L���� stellte sich her-aus: Die statische Modellierung im Erstgutachten des
Tragwerkes ging von einem sehr ungünstigen Schadens-bild aus, das nicht durch tatsächliche Befunde abgesi-chert war. Die zugrunde gelegte Schadensaufnahme be-schränkte sich auf partielle Aufmaße der noch vorhande-nen Profilstärken und ergänzende Fotografien von Teilbereichen von zweien der acht Seitenwände; in einer dritten Wand waren Wandstärken ausgewählter Knoten-bleche aufgemessen worden. Für die statische Modellie-rung wurden aus diesen partiellen Befunden (Bild 3) die ungünstigsten Profil- und Knotenblechstärken ausgewählt und anschließend im statischen Modell auf fast alle Profi-le 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 tat-sächlichen Sicherheitsniveau des Kaminkühlers 1 lieferte die Berechnung wegen der zu ungünstigen Annahmen nicht; entsprechendes galt für die Übertragung der Be-wertung auf den Kaminkühler 2. Die Notwendigkeit eines Abrisses der denkmalgeschützten Türme ließ sich anhand der vorgelegten Standsicherheitsuntersuchung nicht bestätigen.
Bild 3 Begründung für den Abriss: Befundete Wandabschnitte farbig markiertMotivations for demolition: appraised tower faces highlighted
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Bild 4 Begründung für den Abriss: Extrapolation der BefundeMotivations for demolition: extrapolation of appraisal
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Bautechnik 93 (2016), Heft 1 31
M. Fischer, C.-F. Waßmuth: Overhaul of cooling towers at Zollverein
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2.2 Gutachten zur Standsicherheit
Im Ergebnis der Diskussion um den Rückbauantrag wurde die Prof. Dr. Lorenz & Co. Bauingenieure GmbH mit einer weitergehenden Begutachtung beauftragt. Sie sollte Klarheit zum Sicherheitsniveau der Stahltragwerke unter Berücksichtigung aller relevanten Einflussgrößen im gegenwärtigen Zustand bringen und gegebenenfalls vorhandenen Ertüchtigungsbedarf benennen.
Die Begutachtung zeigte, dass die Tragwerke beider Ka-minkühler nach der bereits erfolgten Entfernung der Well-asbestverkleidung grundsätzlich in der Lage waren, alle nach geltenden Normen anzusetzenden Lasten inklusive der neu zu berücksichtigenden Eislasten und der zugehö-rigen Lastkombinationen sicher abzutragen. Dies galt auch unter Berücksichtigung kleinerer korrosionsbeding-ter Querschnittsschwächungen, einer Reduzierung der Grenzspannungen in Hinblick auf die Versprödung des Materials und einer etwaigen Lagersenkung. Im Zuge einer konstruktiven Bestandsaufnahme wurden beide Ka-minkühler mit Kran und Mannkorbe sowie Hubsteiger abgefahren und die Schäden handnah aufgenommen. Es zeigte sich, dass im überwiegenden Teil der Turmwände nur geringe Schädigungen vorlagen. Die Korrosionsschä-den konzentrierten sich an den Fußringen und den drei oberen Ringen (Bild 5). Weit verbreitet war zudem Spalt-korrosion in den Knotenpunkten und bei zusammenge-setzten Profilen. In der Gesamtwertung aus detailliertem Lastansatz und differenzierter Modellierung geschädigter Stäbe und Knoten zeigte sich zwar, dass ohne Sanierung und Ertüchtigung die Standsicherheit des gegenwärtigen Bestandes nicht nachzuweisen war. Die Schwachstellen bildeten wenige, aber stark geschädigte Profile. Auch wenn ein Gesamteinsturz aufgrund vorhandener Lastum-lagerungspotenziale selbst bei starken Winden nicht zu erwarten war, musste die Absperrung und Sicherung des unmittelbar umgebenden Geländes bis zur Umsetzung der Sanierungs- und Ertüchtigungsmaßnahmen aufrecht erhalten werden, da der Abgang einzelner Stäbe nicht auszuschließen war.
2.3 Finanzierung
Die genauere Begutachtung der beiden Kaminkühler hatte gezeigt, dass deren Sanierung technisch möglich war. Der Stiftung Zollverein, die seit 1998 für den weite-ren Erhalt und die Nutzung der stillgelegten Anlagen auf Zollverein zuständig war, standen jedoch nicht die nöti-gen finanziellen Mittel für eine Grundinstandsetzung zur Verfügung. Erfreulicherweise wurde genau zu diesem Zeitpunkt vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung das „Investitionsprogramm nationale UNESCO-Welterbestätten“ für die Weiterentwicklung und Pflege der deutschen UNESCO-Welterbestätten auf-gelegt. Von den ausgeschriebenen 220 Mio. Euro konnte die Stiftung Zollverein 13,75 Mio. Euro akquirieren. Vor dem Hintergrund dieser Förderung konnte auch die Mög-lichkeit in Betracht gezogen werden, nicht nur Stahltrag-
werk und Betontassen aufzuarbeiten, sondern den Tür-men auch ihre „Haut“ wiederzugeben. In Abstimmung mit der zuständigen Denkmalbehörde sowie dem Bauher-ren 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 Baumaßnahmen im Umfang zu begrenzen, wur-den die Lastansätze weiter verfeinert. Hyperboloide Git-tertragwerke wie die Kaminkühler sind in den betreffen-den Normen nicht explizit geregelt. Nichtdestotrotz han-delt es sich um einen Bauwerkstyp, der einige Jahrzehnte recht häufig gebaut worden war und für den daher in der Literatur Erkenntnisse vorliegen (z. B. zum Kühlturm Schmehausen [1, 2]). Es wurde vor diesem Hintergrund Prof. R������� damit beauftragt, bezogen auf das Bauwerk realistische Windkraftbeiwerte und Staudruck-verläufe zusammenzustellen. Gegenüber den vereinfa-chenden Windlastansätzen nach Norm konnte so eine Lastreduktion erreicht werden.
3.2 Stahlbau
Hyperboloide Gittertragwerke als Traggerüste für Natur-zugkühler weisen gegenüber klassischen Türmen den Nachteil auf, dass keine Horizontalverbände zur Ausstei-fung gegen eine Verformung des Querschnitts vorliegen. Das hat seinen Grund darin, dass zum einen der Durch-messer der Bauwerke mit 20 bis 30 m für drucksteife Stäbe sehr groß ist, und zum anderen solche Aussteifun-gen auch stark dem Ammoniakgas ausgesetzt wären. Die Ovalisierung in der Draufsicht soll deswegen durch die zu (möglichst) biegesteifen Achtecken zusammengeschlosse-nen Parabelträger verhindert werden. Wo die Außenwän-
Bild 5 Starke Korrosionsschäden am oberen RingHeavy corrosion damage at the top level
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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 abgelei-tet werden kann. Die Schwachstelle gegenüber Verfor-mungen und (mittelbar) Verursacher von Spannungsspit-zen ist somit der Bereich, in dem die Außenwände weitgehend vertikal verlaufen und somit die Parabel-träger-Achtecke die Windlasten alleine aufnehmen müs-sen. 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 geplan-te Membran sollte als Projektionsfläche im Zuge von Ausstellungen und Sonderveranstaltungen dienen kön-nen. Membrane benötigen zur Formsteifigkeit sowohl eine doppelt gegenläufige Krümmung (z. B. die Sattel-form) als auch eine ausreichende Vorspannung. Die zuge-hörige Formfindung ergab, dass nur an jedes zweite hori-zontal aussteifende Parabelträger-Achteck anzuschließen war. Dazu mussten die betroffenen Ebenen verstärkt werden, der weitgehend kontinuierliche Anstieg und Ab-fall 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 die-ser Effekt zwar begrenzt werden, dennoch verblieb eine starke Materialkonzentration in Höhe des schmalsten Durchmessers des Kaminkühlers – der Preis für den Ein-griff in die Bauwerkshomogenität.
3.3 Korrosionsschutz
Als wichtiges Thema im zu erarbeitenden Sanierungskon-zept stellte sich der Korrosionsschutz heraus. Bei einem
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 Heraus-forderung stellte die bei zusammengesetzten Stahlkon-struktionen übliche Spaltkorrosion dar (Bild 7). Die übli-che Lösung ist das Auseinandernehmen der betroffenen Profile und Bleche, um eine Grundsanierung der Einzel-teile zu ermöglichen. Diese Lösung schied im vorliegen-den 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 Li-teraturauswertung 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 erge-ben. Hinzu kam der zusätzliche Schutz der Kanten, Niet- und Schraubenverbindungen mit Beschichtungsstoff. Die Korrosionsschutzbeschichtung wurde nach Blatt 87 der TL/TP- KOR-Stahlbauten geplant.
3.4 Umweltschutz
Die Voruntersuchungen der Altbeschichtung hatten erge-ben, dass diese durch polyzyklisch aromatische Kohlen-wasserstoffe (PAK) und Reste von Bleimennige kontami-niert war. Die Regelschichtdicke betrug 500 µm. Teilwei-se 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-
Bild 6 Entwurf der MembranDesign of the textile membrane
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serstrahlen an. Die vorhandenen Betontassen hätten dabei als Auffangbehälter fungieren können. Die beauf-tragte 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 unterein-ander auf zwei Gerüstebenen zu arbeiten. Abschließend
war das Sweepen der Stahlbauteile nötig, um den erfor-derlichen Norm-Reinheitsgrad Sa 2 1/2 nach [5] gewähr-leisten zu können. In der Summe betrachtet war diese Lösung preiswerter als das Druckstrahlen, weil dort er-hebliche Kosten für die staubdichte Einhausung aufzu-schlagen waren.
4 Fazit
Die Grundinstandsetzung der Kaminkühler auf Zollver-ein zeigt, dass die im Bauen im Bestand tätigen Bauinge-nieure und Architekten alltäglich vor komplexen Aufga-ben 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 vertrau-ten Fachleuten kann zuweilen sogar einen bislang als un-ausweichlich erscheinenden Abriss verhindern. Eine häu-fig anzutreffende Fehlerquelle beim Bauen im Bestand ist
Bild 7 SpaltkorrosionCrevice corrosion
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Bild 8 Einhausung nach starkem HerbststurmEnclosure after heavy storm at autumn
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Bild 9 Auftragen des AbbeizersPaint removing
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Bild 10 Knotenblech mit DeckbeschichtungGusset plate with finishing coat
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eine unzureichend durchgeführte konstruktive Bestands-aufnahme. Je feiner das System- und Schadensmodell für die realitätsnahe Bewertung des Bestandes eingestellt werden soll, umso genauer ist diese Realität vorab zu er-fassen. Auch der Interaktion von Planen und Bauen sollte
im Bestand ausreichend Aufmerksamkeit geschenkt wer-den, um während der Bauphase kurzfristig auf Probleme bei der Bauausführung sowie auf von ursprünglichen An-nahmen abweichende Konstruktionsdetails reagieren zu können.
Literatur
[1] S�������, J.; M���, G.: Naturzugkühlturm mit vorgespann-tem Membranmantel. Der Bauingenieur 49 (1974), S. 41–45.
[2] S�������, J.; M���, G.; W��, P.; J����, E.: Der Seilnetz-kühlturm Schmehausen. Bauingenieur 51 (1976), S. 401–412.
[3] Möll, R.: Grundhafte Erneuerung des großen Palmenhauses im Palmegarten in Frankfurt am Main. Stahlbau 69 (2000), S. 741 ff.
[4] G������, A.; H����, J.: Instandsetzung von Korrosions-schäden an der Elbebrücke Loschwitz-Blasewitz „Blaues Wunder“. Stahlbau 75 (2006), S. 357ff.
[5] DIN EN ISO 12944-1: Beschichtungsstoffe – Korrosions-schutz von Stahlbauten durch Beschichtungssysteme. Ber-lin: Beuth Verlag, 1998.
AutorenDr.-Ing. Michael FischerProf. Dr. Lorenz & Co. Bauingenieure GmbHArndtstraße 3410965 [email protected]
Der DBV führt auch im Frühjahr 2016 die traditionellen DBV-Regionaltagungen durch. Die Tagungen in Berlin (mit Schwerpunkt Sichtbeton), Bochum, Frankfurt, Hamburg, München und Nürnberg stehen unter der Überschrift „Bauausführung“. Sie sind im Februar und März der Treffpunkt für Bauleiter, Oberbauleiter, Poliere und Technische Leiter. Hier diskutieren sowohl die regio-nal ansässigen Mitgliedsunternehmen mit den DBV-Bauberatern als auch alle, die mit der Tragwerksplanung, Arbeits-vorbereitung, Betonherstellung und Bau-ausführung befasst sind.
Termine und Orte:16. Februar 2016 München-Otto-
brunn23. Februar 2016 Hamburg1. März 2016 Frankfurt am Main2. März 2016 Berlin3. März 2016 Bochum10. März 2016 Nürnberg
Die Teilnahmegebühr beträgt 119 € für DBV-Mitglieder, 159 € für Nichtmit-glieder.
www.betonverein.de/veranstaltungen.php
DBV-Regionaltagungen „Bauausführung“ 2016F I R M E N U N D V E R B Ä N D E
Flyer der DBV-Regio-naltagungen „Bau-ausführung“ 2016Bi
Das Radom in Raisting am Ammersee –Die Instandsetzung eines Technikdenkmals
1 Die Geschichte des Radoms und seine Bedeutungals Denkmal
Auf der Suche nach einem Standort für die erste Satelli-tenantenne Deutschlands fiel 1962 die Entscheidung aufRaisting in Oberbayern. Gründe waren unter anderemdie gegenüber Störwellen geschützte Lage in der „Raistin-ger Wanne“ südlich des Ammersees und eine gute Ver-kehrsanbindung.
In den Jahren 1962/63 wurde die Anlage erbaut und imOktober 1963 die Traglufthülle errichtet. Erst anschlie-ßend wurde die Antenne im Inneren der Hülle montiertBild 1). Es ist die erste von 16 Antennen, die in den Folge-jahren in nächster Nachbarschaft gebaut wurden. Diesejüngeren Antennen wurden bereits ohne den Wetter-schutz einer Tragluftkuppel errichtet, da dies aufgrundneuer Antennenkonstruktionen nicht mehr erforderlichwar.
1964 fand die erste Live-Fernsehübertragung statt. 1965wurde der kommerzielle Telefonverkehr über die Anten-ne aufgenommen. Über Satellit waren jetzt 240 Fern-sprechkanäle gleichzeitig möglich. Vor 1965 fand dieKommunikationsübertragung mit nur 17 Kanälen durchUnterseekabel, die leicht verletzbar waren, statt. 20 Jahrespäter, 1985, wurde der Betrieb eingestellt. 2006 gab dieTelekom das Radom auf, der Landkreis übernahm die An-lage zum symbolischen Preis von 1 Euro (Bild 2). Die üb-
rigen 15 Raistinger Antennen gingen an die US Telekom-munikationsfirma EMC, welche die Antennen bis heutenutzt. Das Radom, das noch voll funktionsfähig ist, wirdseitdem von der Technischen Universität München undder Luft- und Raumfahrtgesellschaft (DLR) für wissen-schaftliche Zwecke genutzt. Zwischen Juli 2010 und Juli2012 wurde an dem Gebäude eine Generalsanierungdurchgeführt. Die Hülle wurde im September 2010 ausge-tauscht, außerdem wurde eine energetische Sanierungdurchgeführt.
Die Bedeutung des Radoms in Raisting als Denkmal wirddurch folgende Fakten deutlich: Es ist die fünfte Satelli-
DOI: 10.1002 / bate.201500099
Das Radom in Raisting wurde 1963 erbaut. Als Wetterschutz füreine der ersten Satellitenantennen der Welt dient eine Tragluft-halle mit der Form eines Kugelabschnittes, einer Höhe von ca.39,50 m und einem Durchmesser von 48,80 m. Über diese Anla-ge wurden in Deutschland erstmals interkontinentale Telefon-verbindungen über Satellit möglich. Die Fernsehbilder der ers-ten Mondlandung und der Olympischen Spiele 1972 wurdenhier übertragen. Die Membran, bestehend aus einem zweilagi-gen Polyestergewebe, hat bis 2010 ihren Dienst getan. 1999wurde das Bauwerk in die Denkmalliste aufgenommen und inden Jahren 2010/11 umfassend saniert. Die Membran wurdeunter Beibehaltung sämtlicher konstruktiver Anschlüsse aus-getauscht. Der Massivbau mit vielen typischen Details aus derBebauungszeit wurde denkmalgerecht instand gesetzt, dietechnische Ausrüstung ertüchtigt und eine energetische Sa-nierung durchgeführt.
The Radome in Raisting near Ammersee – The restoration of atechnical monumentThe radome in Raisting was built in 1963. The weather protec-tion of the sensible equipment was realized by a spherical air-dome with a hight of 39.50 m and a diameter of 48.80 m. Withthis aerial system telecommunication via satellite was madepossible for the first time in Germany. The live broadcasting ofthe moon landing and the Olympic Games in 1972 were trans-mitted from here. The polyester fabric membrane had been inuse till 2010. In 1999 the Bavarian department listed the radomeas a “monument of national interest”. From 2010 to 2011 an ex-tensive restoration was arranged. The membrane was re-placed using the existing connection details. The solid buildingwith its details typical of the time, was restored taking all her-itage requirements into consideration. The technical equipmentwas improved and energy-saving measures implemented.
Keywords radome; technical monument; restoration
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Bild 1 Das Radom in Raisting, rechts jüngere Antennen ohne schützendeTragluftkuppelRadome in Raisting, on the right hand younger antennas withoutprotecting airdome
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ten-Empfangsstation der Welt. Inzwischen wurden allefrühen Anlagen bis auf die in Raisting und die in Pleu-meur-Bodou in der Bretagne abgerissen. Das Radom inRaisting ist im Originalzustand ohne spätere Um- oderAnbauten erhalten geblieben (Bild 2). Hersteller der An-tenne ist die Firma MAN, welche die Anfänge des Anten-nen- und Teleskopbaus weltweit prägte.
Die Technologie, die mit dem Radom in Deutschland Ein-zug hielt, revolutionierte die Telekommunikation. ÜberRaisting führte zum Beispiel die Direktleitung Washing-ton-Moskau, welche als „Rotes Telefon“ in die Geschichteeinging. 1969 wurden die Livebilder der ersten Mondlan-dung über eine Station in Australien nach Raisting über-tragen und dort über einen optischen Normwandler andie Fernsehanstalten weitergegeben. Das Bild des Ra-doms in idyllischer Landschaft vor der Alpenkulisse undin direkter Nachbarschaft einer barocken Kapelle wurdezu einem in Medien und der Werbung viel verwendetenSymbol für die technische Entwicklung der jungen Bun-desrepublik Deutschland und für den Freistaat Bayern.
Schon 1985 wurde die Originalausstattung von ehemali-gen Mitarbeitern gerettet und erhalten. In der Folgezeitwurde das Radom für Interessierte immer wieder geöff-net. 1999 erfolgte schließlich die Eintragung in die Denk-malliste des Freistaates Bayern als Industriedenkmal. Au-ßerdem wurden 40 Gegenstände der technischen Ausstat-tung in die Denkmalschutzliste aufgenommen, unteranderem das Modem für das „Rote Telefon“.
2004 wurde ein Verein zur Erhaltung des Baudenkmalsgegründet. 2007 gründete der Landkreis eine gemeinnüt-zige Gesellschaft. Der ehemalige Generalkonservator des
Bayerischen Landesamtes für Denkmalpflege, EGON JO-HANNES GREIPL, schreibt: „Das Radom ist ein Denkmalvon herausragender nationaler Bedeutung. Es stellt einhochrangiges, für Deutschland singuläres, bau- und tech-nikgeschichtliches Zeugnis der modernen Kommunikati-onstechnik dar und ist die deutsche Wiege der satelliten-gestützten Telekommunikation in Europa.“ Er vergleichtseine Bedeutung mit der Wieskirche und den Olympia-bauten in München.
2 Originalzustand
Der Sockel des Radoms besteht aus einem ringförmigenStahlbetonbau, dem Technik-, Lager- und ein Schauraumangegliedert sind. Eine große Lkw-Schleuse ermöglichtden Transport großer Teile in die Traglufthalle. Die flachgedeckten Anbauten sind durch ein umlaufendes Licht-band aus Glasbausteinen gegliedert und belichtet. Es han-delt sich um einen einfachen, aber qualitätsvollen und fürdie Zeit typischen Zweckbau.
Der Stützluftdruck wird über drei Gebläseeinheiten er-zeugt. Die Luft wird über einen etwa 50 m langen Kanalangesaugt und vorkonditioniert. Die Heizung im Radombesteht aus acht mit Fernwärme gespeisten Umluftgerä-ten, die eine Schichtung der Luft im Radom verhindernund der Bildung von Kondenswasser vorbeugen. Zur Auf-rechterhaltung des Betriebs bei Stromausfall wurde eineNetzersatzanlage mit Dieselgeneratoren vorgehalten.
Die Kuppel hat die Form eines Kugelabschnittes miteinem Durchmesser von 48,80 m am Äquator und er-reicht eine Höhe von 39,50 m. Die Membranoberflächebeträgt 5 200 m2, der Bruttorauminhalt 56 100 m3. DieKuppel ist auf einer ringförmigen Stahlbetonwand von5,45 m Höhe gelagert (Bild 3). Die ursprüngliche Mem-bran wurde von Birdair aus den USA geliefert. Sie hatteeine Dicke von 1,8 mm und bestand aus zwei laminiertenGewebeschichten aus Polyesterfasern der Markenbe-zeichnung DACRON® der Firma DuPont. Die Beschich-tung war eine dreilagige (innen, Mitte, außen) Gummi-erung aus HYPALON®, ebenfalls der Firma DuPont. Aufdas doppellagige Gewebe wurden im Abstand von 1,2–1,5 m diagonal verlaufende, 8 cm breite Streifen aus Poly-estergewebe auflaminiert. Die Nähte waren verklebt undvernäht. Zum Schutz des Nähgarns gegen Feuchtigkeit,Witterung und UV-Strahlung wurden über die NähteDeckstreifen aufgeklebt. DACRON gibt es seit den1950er-Jahren und ist eine wasserresistente und reißfesteKunstfaser. Sie wird auch heute vielfältig eingesetzt, z. B.für Textilien, aber auch in der Medizin. HYPALON, einChlor-Sulfat-Polyethylen, ist ein hochwertiges und beson-ders widerstandsfähiges Elastomer.
Von dem Grundmaterial sind Probestücke vorhanden,die nicht der Witterung und dem Sonnenlicht ausgesetztwaren. An diesen Probestücken wurden einaxiale Zugver-suche durchgeführt. Die ermittelten Zugfestigkeiten bei20 °C betragen 202 kN/m in Kettrichtung und 173 kN/m
Bild 2 Antenne auf StahlbetonsockelAntenna on the base of reinforced concrete
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in Schussrichtung (Mittelwert aus je 3 Versuchen). Nähtekonnten nicht geprüft werden, da kein entsprechendesProbematerial vorhanden war.
Der Zuschnitt erfolgte in Bahnen, die sich vom Äquatorzu den Polen verjüngen und dreimal gestoßen waren. Imuntersten Abschnitt bestand die Membran aus 128 Bah-nen, im zweiten aus 64 Bahnen und im dritten aus 32Bahnen. Direkt am Pol gab es zusätzlich eine Polkappe,die aus sechs Bahnen bestand. Die Randverbindung er-folgte mittels eines runden Kederprofils aus PVC in einemHohlsaum, der ebenfalls geklebt und genäht ist. DieKlemmbolzen, die die Membran mit dem Randwinkel ausStahl verbanden, durchdrangen die Membran.
Auf einen besonderen Blitzschutz für die Membran selbstkonnte zur Bauzeit nach Untersuchungen am Institut fürHochspannungs- und Anlagentechnik der TH Münchenverzichtet werden [1]. Die Membran wurde in Versuchenauf ihr Verhalten bei Blitzeinschlag geprüft. Dabei ent-standen im ungünstigsten Fall Löcher von ca.10 mmDurchmesser. Eine Entflammung wurde nicht beobach-tet.
Der Stützdruck wurde in Abhängigkeit von der Windge-schwindigkeit gesteuert und betrug zwischen 3,8 und 12,5mbar (= 1 250 Pa = 1 250 N/m2). Bis zur Sanierung im
Jahr 2011 wurde die Innenraumtemperatur auch im Win-ter auf mindestens 13 °C gehalten. Schnee auf der Mem-bran wurde damit abgetaut und Kondenswasser auf denMetallflächen und auf der Innenseite der Membran weit-gehend verhindert.
Für die Tragluftkuppel liegt eine geprüfte statische Be-rechnung aus dem Jahr 1963 vor. Die Berechnungen wur-den von der amerikanischen Firma Birdair aufgestellt undvon der Siemens Bauunion ins Deutsche übersetzt undauf europäische Einheiten übertragen. Die Winddruck-verteilungen waren durch Windkanalversuche ermitteltworden und entsprechen im Wesentlichen den heute übli-chen Annahmen. Die maximale Bemessungszugkraft inder Membran ergab sich im Lastfall Innendruck undWind zu 63 kN/m.
Die Membran wurde regelmäßig kontrolliert und gewar-tet. Bis in das Jahr 1999 wurde in regelmäßigen Abstän-den die Außenseite der Kuppel gereinigt und mit einerweißen Beschichtung versehen. Dies erfolgte von einerGondel aus, die von einem Kran über die Kuppel bewegtwurde. Verwendet wurde der Beschichtungsstoff WIE-DOPREN (ICI Lacke Farben GmbH).
3 Zustand im Jahr 2009
Das Gebäude, die Antennentechnik, die Haustechnikund die Membran waren im Originalzustand erhaltenund voll funktionsfähig. Mit über 45 Jahren Standzeithandelte es sich wahrscheinlich um die weltweit dienstäl-teste Membran. Allerdings entstanden zunehmend Zwei-fel an der Standsicherheit der Tragluftkuppel. Zudem warder hohe jährliche Energiebedarf der Anlage nicht weitertragbar. Der Jahresenergieverbrauch betrug ca. 1 200MWh, verursacht im Wesentlichen durch einen sehrhohen Luftverlust von ca. 6 000 m3/h (!) und die fehlendeWärmedämmung.
Eine Begutachtung wurde beauftragt, in der nicht nur derbauliche Zustand, sondern auch Möglichkeiten zur Erhal-tung und Nutzung sowie zur Reduktion des Energiebe-darfs untersucht werden sollten. Schäden gab es an denStahlbetonkonstruktionen, insbesondere an den Anbau-ten, infolge lokaler Undichtigkeiten am Flachdach undschadhafter Entwässerungsleitungen. Die Glassteine wie-sen Frostschäden auf. Mangelhafte Abdichtungen anSchleusen und Zuleitungen verursachten große Luftver-luste.
Die Membran zeigte vor allem entlang der Nähte starkeVerschmutzungen und Stockflecken. Die auf die Nähteaufgeklebten Abdeckstreifen hatten sich über längereStrecken abgelöst. Bei genauerer Betrachtung der Mem-bran zeigten sich viele kleine Löcher unterschiedlichenUrsprungs, die nur teilweise notdürftig geflickt waren.
Darüber hinaus waren keine gravierenden Schäden amPolyestergewebe selbst oder an den Nähten festzustellen.
Bild 3 Schnitt und IsometrieCross section and isometry
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Es gab keine Einrisse, keine aufgehenden Nähte (die Ab-deckstreifen waren nicht Teil der tragenden Verbindung)und selbst die Beschichtung war in verhältnismäßiggutem Zustand.
Trotzdem war es nicht möglich, die Standsicherheit deralten Membran zweifelsfrei nachzuweisen. ZuverlässigeErkenntnisse über die Dauerhaftigkeit der Werkstoffeüber einen solch langen Zeitraum waren nicht verfügbar.Die festgestellten kleinen Löcher waren in ihrer Vielzahlnicht zu flicken. Die Gefahr des Weiterreißens war nichtmit Sicherheit auszuschließen.
Zu berücksichtigen waren außerdem die Erfahrungen ausdem Einsturz der Tragluftkuppel des Radoms in Bochumim Jahre 1999. Nach einer Standzeit von 26 Jahren kolla-bierte die Membran. Die dort verwendete Membranwurde nach dem Einsturz untersucht [2]. Sie bestand auseinem Polyestergewebe, das mit einer PVC-Beschichtungund einer Acrylat-Schlusslackierung versehen war. Mi-kroskopaufnahmen zeigen die stark versprödete und auf-gebrochene Beschichtung. An vielen Stellen waren die Fi-lamente der Kett- und Schussfäden schon zerstört. Eswurde ein direkter Zusammenhang zwischen dem Gradder Zerstörung und der Position der Gewebeprobe inner-halb der Radomfläche festgestellt. Dort wo die Umweltbe-lastungen und die Sonneneinstrahlung am intensivstenwaren, gab es die stärksten Schäden.
Es wurde also beschlossen, die Membran in Raisting zuersetzen. Nach Abbau der Membran konnten Proben ent-nommen und die Zugfestigkeiten im Labor untersuchtwerden. In Kettrichtung ergaben sich bei einer Tempera-tur von 20 °C Festigkeiten von 185 kN/m, in Schussrich-tung 151 kN/m (jeweils Mittelwert aus 5 Versuchen). BeiVersuchen an Proben mit Naht trat das Versagen immerim Material, nicht in der Naht auf. Die Ergebnisse deutendarauf hin, dass die Lebensdauer des Polyestergewebessehr groß sein kann, wenn die Beschichtung sorgfältig in-stand gehalten wird und keine sonstigen Zerstörungeneingetreten sind.
4 Instandsetzung
Entscheidend für die Konzeption der Maßnahmen warendie Überlegungen zur zukünftigen Nutzung der Anlage.Die Antenne sollte weiter funktionsfähig sein, die Nut-zung des Gebäudes als Museum war in der Diskussion.Entschieden wurde, dass die Anlage weder für intensivereNutzungen ausgebaut noch wegen höherer Anforderun-gen aufgerüstet werden sollte. Nach umfangreichen bau-physikalischen Untersuchungen entschloss man sich, dieAnlage lediglich frostfrei zu halten und gleichzeitig sicher-zustellen, dass die Luftfeuchte nicht über 65 % steigt.
Auf eine normgerechte Wärmedämmung der Massivbau-teile wurde verzichtet. Auch die Membran wurde nichtwärmegedämmt oder zweilagig ausgeführt, was technischund finanziell
aufwändig gewesen wäre. Die Luftdichtigkeit der Schleu-sen und Türen zur Tragluftkuppel wurde verbessert. Diegeschädigten Glasbausteine konnten bestandsgleich er-setzt werden.
Die gesamte Haus- und Stützlufttechnik wurde erhaltenund durch eine moderne Regelungstechnik und zusätzli-che Aggregate ergänzt. Damit gelang es, den Heizölver-brauch schon im ersten Jahr nach der Instandsetzung um40 % und den Stromverbrauch um 60 % zu senken. Wieim originalen Zustand ist es erforderlich, Schnee amZenit der Tragluftkuppel abzutauen. Grund hierfür sindin erster Linie nicht die Schneelasten, sondern die Ge-fahr, die von abrutschendem Schnee und Eis für Perso-nen und Gegenstände rund um das Radom ausgeht. An-statt den gesamten Raum zu heizen, wird im BedarfsfallWarmluft über textile Schläuche in den Zenitbereich ge-blasen. Diese Schläuche sind auf der Innenseite der Mem-bran befestigt.
Die Membran wurde innerhalb von zwei Tagen ausge-tauscht (Bild 4). Für die Demontage der alten und Monta-ge der neuen Membran musste ein aus acht Türmen be-stehendes Stahlgerüst zum Schutz der Antennenanlageaufgebaut werden (Bild 5). Die neue Membran bestehtaus einem PVC-beschichteten Polyestergewebe des TypsV. Im unteren Teil der Tragluftkuppel wurde die Mem-bran aufgedoppelt. Dies wurde notwendig, um die Schub-verformungen im Bereich des Auflagers zu reduzieren.
Bild 4 Austausch der MembranChange of membrane
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Bautechnik 93 (2016), Heft 1 39
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Die statischen Berechnungen erfolgten unter Berücksich-tigung der 1983 eingeführten DIN 4134 für Tragluftbau-ten. Obwohl damit neue Lastfälle (Wintersturm, Sommer-gewitter) mit entsprechenden Sicherheitsfaktoren zugrun-de zu legen waren und andere Berechnungsmethoden zurAnwendung kamen (FE-Berechnungen anstatt Handrech-nungen), wurden die Ergebnisse der Originalstatik fastexakt bestätigt. Auch der maximale Stützdruck bleibt un-verändert bei 1,25 kN/m2.
5 Beteiligte
Bauherr war die Radom Raisting GmbH, welche vomLandkreis Weilheim-Schongau gegründet worden war,mit den Geschäftsführern HEINZ-GÜNTHER HETTERICH
und RENE JAKOB. Vom Bayerischen Landesamt für Denk-malpflege war Dr. NIKOLAUS KÖNNER zuständig. Die Ob-jekt- und Tragwerksplanungsplanung lag bei Barthel &Maus, Beratende Ingenieure GmbH, München, mit denProjektleitern Dr.-Ing. MATTHIAS JAGFELD und Dipl.-Ing.JÖRG REHM. Die Planung der Haustechnik erfolgte durchIB Hausladen GmbH, Kirchheim. Die ausführenden Fir-men waren für die Traglufthülle: Temme/Obermeier,Raubling, mit LEICHT Structural engineering and specia-list consulting GmbH, Rosenheim, (Genehmigungspla-nung), für die Raumlufttechnik: U. Müller GmbH, Wal-denbuch. Die Membran wurde geliefert von Mehler Tex-nologies GmbH. Die Konfektion übernahm AlbersAlligator, Wageningen (NL). Der Bericht zum Antrag zurZustimmung im Einzelfall wurde vom LaboratoriumBlum, Stuttgart, erstellt.
Die Finanzierung der insgesamt ca. 3 Mio. Euro wurde zueinem großen Teil von dem Entschädigungsfonds desLFD (Landesamt für Denkmalschutz) ermöglicht. Weite-re Zuwendungsgeber waren die Deutsche Stiftung Denk-malschutz, die Sparkassenstiftung, der Bund, der BezirkOberbayern, die Bayerische Landesstiftung Denkmal-schutz sowie der Landkreis Weilheim-Schongau.
Bild 5 Neue Membran mit noch vorhandenen Gerüsttürmen zum Schutzder Antenne während des Austauschs der MembranNew membrane with scaffold towers still in place in order to protectthe antenna during the exchange of membrane
Literatur
[1] ADAM, H.: Planung und Aufbau der Erdefunkstelle Rais-ting (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.
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.
Das Bauen im Bestand wird zu einem immer wichti-
geren Teilbereich des Bauwesens. Gerade historische
Holzkonstruktionen für Dachwerke sind für Umwelt-
einwirkungen und Überlastungssituationen anfällig
und daher meist nicht schadensfrei. Bei realistischer
Beurteilung können Tragreserven durch Reparatur-
maßnahmen aktiviert und somit die Eingriffe auf ein
Mindestmaß begrenzt werden, was besonders unter
denkmalpfl egerischen Randbedingungen erwünscht ist.
Stefan Holzer
Statische Beurteilung
historischer Tragwerke
Holzkonstruktionen
2015. 302 S.
€ 55,–*
ISBN 978-3-433-03058-5
Auch als erhältlich
Bautechnik 93 (2016), Heft 1 41
Firmen und Verbände – Persönliches– Rezensionen – Nachrichten
BAUTECHNIK aktuell 1/16
Aus dem Inhalt
Honorarprofessur für Dr.-Ing. Frank Fingerloos .................................. 42Deutscher Nachhaltigkeitspreis Forschung ........................................ 42Symposium „Intelligente Brücke – der Weg in die Praxis“ ............... 42Zweiter Geotechnik-Konvent .................................................................. 43Volker Cornelius bleibt VBI-Präsident ................................................... 43Gleitschalungsfertiger SP 850 ................................................................. 43Doppelpendel mit geteilten Seilen ......................................................... 44Straßenbauverwaltung verbessert Organisation der Vermessung . 44Zuschrift ..................................................................................................... 45Veranstaltungskalender .......................................................................... 46
Die DB Projekt Stuttgart–Ulm GmbHhat heute im Zusammenhang mit Stutt-gart 21 die Herstellung der rund 345 mlangen Neckarbrücke in Stuttgart-BadCannstatt an die Firma Max Bögl GmbH& Co. KG in Neumarkt in der Oberpfalzvergeben. Der Auftragswert beträgt rund35 Mio Euro. An dem Teilnahmewettbe-werb zur europaweiten Ausschreibunghatten sich neun Bieter beteiligt.
„Der Bau der Eisenbahnüberführungüber den Neckar ist ingenieurstechnischund baubetrieblich eine Herausforde-rung“, sagt CHRISTOPH LIENHART,DB-Projektleiter für die S21-Zuführun-gen Feuerbach und Bad Cannstatt. „DerBau ist deshalb besonders anspruchsvoll,weil zum einen die Brücke auf den dreiHauptpfeilerreihen in Längsrichtungnicht verschiebbar gelagert ist. Zum an-deren ist die Ausführung von Stahlbau -arbeiten mit Sonderstählen und großenBlechpaketdicken von bis zu 250 mmsehr komplex. Dazu kommt, dass wir be-deutende Verkehrswege überspannen –eine Bundeswasserstraße, zwei Haupt-verkehrsstraßen sowie eine Stadtbahn -linie – und uns in unmittelbarer Nach-barschaft zum Bauvorhaben B10-Rosen-steintunnel der LandeshauptstadtStuttgart befinden“, ergänzt LIENHART.
Das Bauwerk entsteht in dem stadtbild-prägenden Umfeld von Neckar, Wilhel-ma, Seilerwasen und Schloss Rosenstein.Deshalb wird der Eisenbahnüberführungauch ein hoher städtebaulicher An-spruch beigemessen. Daraus resultierendfand zur Ideenfindung für diese Brückebereits Ende der 1990er-Jahre ein Gut-achterverfahren statt. Der neuartige undtechnisch anspruchsvolle Siegerentwurfdes Stuttgarter Ingenieurbüros Schlaich,Bergermann und Partner überzeugte dieJury, die sich aus Architekten und Vertre-tern von Land, Stadt und Bahn zusam-mensetzte.
Dieser Entwurf wurde von der Bahn inein Plangenehmigungsverfahren unterBeteiligung der Öffentlichkeit einge-bracht. Der Planfeststellungsbeschlusswurde im Oktober 2006 erteilt. Bei derErstellung der Ausführungsplanung hatsich die Bahn jedoch dazu entschieden,die Pläne zu optimieren. Nun entfällteine Stützenreihe. Dadurch verschiebensich die Standorte der anderen Stützen-reihen um wenige Meter. Darüber hinausplant die Bahn, die Gründungen derStützen durch schonende Bohrpfähleauszuführen, um auf den aufwendigenBau unter Druckluftbedingungen ver-zichten zu können.
Die größte Höhe der neuen Eisenbahn-brücke beträgt etwa 15 m über dem Normalwasserspiegel des Neckars. Aufder Brücke verlaufen zwei zweigleisigeStrecken – die der Fernbahn zum neuenHauptbahnhof und die der S-Bahn zumHauptbahnhof (tief) über den neuen
S-Bahnhof Mittnachtstraße. Da dieseStrecken auf der Westseite in separateTunnel unterhalb des Rosensteins mün-den, ist der Brückenüberbau dort mit jeweils etwa 13 Metern Breite zweige-teilt. Im Bereich des gemeinsamen Überbaus der Hauptbrücke beträgt dieBreite rund 25 m. Die größten Stütz -weiten betragen ungefähr 75 m im Be-reich der beiden Hauptfelder über demNeckar. Unter der Eisenbahnüberfüh-rung entsteht als untergehängte Kon-struktion eine neue Fuß- und Radweg -verbindung.
Als nächste Maßnahmen werden ab Dezember 2015 in der vegetationsfreienZeit die erforderlichen Baumfällungenim Bereich der Baufelder ausgeführt. DerRückbau des Holzsteges mit der beste-henden Fußwegquerung sowie die erstenErdbaumaßnahmen für die Gründungs-körper sind nach der aktuellen Planungab März 2016 vorgesehen.
F I R M E N U N D V E R B Ä N D E
Bahn vergibt Auftrag für Bau der Neckarbrücke
Visualisierung der Neckarbrücke
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42 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
BAUTECHNIK aktuell
Am Abend des 27. November 2015 stan-den die Gewinnchancen für den Deut-schen Nachhaltigkeitspreis Forschungbei 33,333333333 %. Drei Finalisten. EinGewinner. Eine simple Berechnung.Nach wochenlanger Online-Abstimmungsteht nun der Sieger fest und das Bangenhat ein Ende: Das C³-Projekt CarbonConcrete Composite gewinnt den For-schungspreis 2015. „Wir sind überwäl-tigt! Das Publikum hat sich für eineneue, nachhaltige Art des Bauens ent-schieden. Wir bedanken uns bei allen fürdas Vertrauen in den neuen Baustoff derZukunft.“ – sagt Dr. FRANK SCHLADITZ,wissenschaftlicher Mitarbeiter am Insti-tut für Massivbau der TU Dresden undVertreter des Vorstandes des C³ – Car-bon Concrete Composite e.V.
Der Forschungspreis, der vom Bundes-ministerium für Bildung und Forschunginitiiert wurde, steht in diesem Jahr unterder Überschrift „Wissenschaftsjahr 2015– Zukunftsstadt“ und fokussiert For-schung für nachhaltige Entwicklung imkommunalen Raum. Das C³-Projekt setztdabei ein Zeichen für eine ressourcen-schonende Bauweise. Nicht nur die Juryhat das Potenzial des Baustoffes Carbon-beton erkannt, indem sie aus 87 Bewer-bungen u. a. das C³-Projekt ausgesucht
hat, sondern auch das online Publikumsah die Lösung für ein nachhaltiges, fle-xibles und langlebiges Bauen im carbon-bewehrten Beton.
C³ – Carbon Concrete Composite – Kurz & KnappDas interdisziplinäre Projekt C³ – Car-bon Concrete Composite ist eines vonzehn geförderten Projekten im Pro-gramm „Zwanzig20 – Partnerschaft fürInnovation“ der Initiative „UnternehmenRegion“ des Bundesministeriums für Bil-dung und Forschung. Die Leitung desKonsortiums obliegt der TechnischenUniversität Dresden. Das C³-Projekt ent-wickelt mit über 130 Partnern aus For-schung, Unternehmen und Verbänden ei-nen neuen Materialverbund aus Carbon-fasern und Hochleistungsbeton.Carbonbeton ist durch seine Flexibilitätund Langlebigkeit eine ressourcenscho-nende Alternative zu Stahlbeton undspart nicht nur bis zu 50 Prozent Materi-al ein, sondern eröffnet zahlreiche archi-tektonische Gestaltungsmöglichkeiten,die durch Leichtigkeit und freie Form-barkeit geprägt sind.
Weitere Informationen unter: www.bauen-neu-denken.de; www.nachhaltigkeitspreis.de
N A C H R I C H T E N
Entschieden: C³-Projekt der TUD erhält den DeutschenNachhaltigkeitspreis Forschung
P E R S Ö N L I C H E S
Honorarprofessur fürDr.-Ing. Frank Fingerloos
In einer vom Fachbereich Bauingenieur-wesen ausgerichteten Feierstunde hatder Präsident der TU Kaiserslautern,Prof. HELMUT J. SCHMIDT, am 13. No-vember 2015 Herrn Dr.-Ing. FRANK
FINGERLOOS die Urkunde zur Ernennungals Honorarprofessor überreicht. Dr. FINGERLOOS lehrt in Kaiserslautern seit2008 im Fach „Sonderkapitel des Massivbaus“ und wirkt zudem regel -mäßig an vom Fachbereich ausgerichte-ten Weiterbildungsveranstaltungen mit.
Er ist im traditionsreichen DeutschenBeton- und Bautechnikverein, Berlin, fürdie Bautechnik zuständig und nimmteine führende Rolle bei der Weiterent-wicklung der Stahlbeton-Bemessungs -normen auf nationaler und europäischerEbene ein.
Prof. Dr.-Ing.FRANK FINGERLOOS
Um die Erhaltung von Brücken zu optimieren, sollen diese künftig bereitsfrühzeitig Daten über ihren Zustand unddessen Entwicklung senden. Rund 200Fachleute informierten sich am 30. No-vember 2015 in der Bundesanstalt fürStraßenwesen (BASt) bei einem Sympo-sium über den Stand der Technik unddie Umsetzung in die Praxis. Derzeit be-ruht das Erhaltungsmanagement vonBrücken in erster Linie auf turnusmäßi-gen manuellen Bauwerksprüfungen.Schäden oder kritische Reaktionen desBauwerks kündigen sich jedoch oftmalsbereits frühzeitig im Inneren der Struk-tur an. Bestands- und Neubau-Brückensollten deshalb in der Lage sein, ergän-zend zu den Bauwerksprüfungen Zu-standsdaten zu übermitteln. Benötigtwerden dazu flexible und modular an-passbare Systeme zur messtechnischen
Unterstützung in und am Bauwerk, diffe-renzierte Bewertungsverfahren und einentsprechend erweitertes Erhaltungs -management.
In den letzten Jahren sind hierzu rele-vante System-Bausteine entwickelt undaktuelle Erkenntnisse gewonnen wor-den. Die Demonstration von Teilaspek-ten der Intelligenten Brücke, wie intelli-gente Fahrbahnübergänge und Kalotten-lager sowie verschiedeneInformationssysteme erfolgen im „Digita-len Testfeld Autobahn“ im Autobahn-kreuz Nürnberg. Das Ziel eines adapti-ven Gesamtsystems zur Bereitstellung re-levanter Informationen für dieganzheitliche Bewertung von Brücken-bauwerken rückt damit in greifbareNähe. Entscheidend ist hierbei ein wei-tergehender Transfer der Ergebnisse in
die Praxis sowie die Akzeptanz für neu-artige Lösungsansätze.
Ein Thema der BASt-Veranstaltung warauch die Teilrealisierung der intelligentenBrücke an einem bestehenden, zweifeld-rigen Spannbetonbrückenbauwerk desDemonstrations-, Untersuchungs- undReferenzareals der Bundesanstalt fürStraßenwesen (duraBASt). Das Arealliegt im Bereich des AutobahnkreuzesKöln-Ost. Die dort geplanten Untersu-chungen ergänzen bereits abgeschlosse-ne und laufende Forschungsprojekte derBASt zur Datenerfassung mit Hilfe vonSensorsystemen (bauteilintegrierte Sen-soren sowie drahtlose Sensorik), Daten-verarbeitung sowie Modellierung zur Be-wertung des Brückenzustands.
N A C H R I C H T E N
Symposium „Intelligente Brücke – der Weg in die Praxis“
Bautechnik 93 (2016), Heft 1 43
BAUTECHNIK aktuell
Dr.-Ing. VOLKER CORNELIUS ist am20. November in Baden-Baden erneuteinstimmig zum VBI-Präsidenten ge-wählt worden. Die VBI-Mitgliederver-sammlung sprach dem Darmstädter Bau-ingenieur und Unternehmer für weiteredrei Jahre das Vertrauen aus. Auch diebeiden bisherigen Vizepräsidenten wur-den von den VBI-Mitgliedern wiederge-wählt. Danach bleibt Dr.-Ing. JOACHIM
Für die neue Amtszeit kündigte CORNE-LIUS an, dass er sich insbesondere für dieweitere Profilierung des VBI als wirt-schaftliche Interessenvertretung der unabhängig planenden und beratendenIngenieure als Freiberufler im europäi-schen Binnenmarkt einsetzen wolle.
Neu in den VBI-Vorstand wurden Dr.-Ing. MARK HUSMANN, Düsseldorf, Dr.-Ing. PETER WARNECKE, Braunschweig,und Dipl.-Ing. STEPHAN WEBER, Eggen-felden, gewählt. Neben den drei „Neuen“
erhielten Dipl.-Ing. SASCHA RATAYSKI,Berlin, und Prof. Dr.-Ing. MICHAEL
FASTABEND, Duisburg, erneut das Ver-trauen des Verbandstags und gehörenweiterhin dem Vorstand an.
Den beiden ausgeschiedenen Vorstands-mitgliedern Dr. HEINRICH BEST aus Bo-chum und Dr.-Ing. KLAUS JENSCH, Mün-chen, dankte VBI-Präsident CORNELIUS
im Namen aller Mitglieder für ihr lang-jähriges ehrenamtliches Engagement alsVBI-Vorstandsmitglieder.
N A C H R I C H T E N
Volker Cornelius bleibt VBI-PräsidentVerbandsspitze im Amt bestätigt – Mitgliederversammlung wählt drei neue Mitglieder in den VBI-Vorstand
Die URETEK Deutschland GmbH ver-anstaltet den 2. Geotechnik-Konvent am21. Januar 2016 in Würzburg. Die Aus-wirkungen der Klimaveränderungen inForm von austrocknenden Böden sowievon Aus- und Unterspülungen werdenvon zwei Baugrundspezialisten beleuch-tet. Dipl.-Ing. RALPH SCHÄFFER vom Institut für Geotechnik Dr. Zirfas wirdSanierungsmöglichkeiten von durch Bodenschrumpfungen betroffenen Ge-
bäuden vorstellen. Dr. DETLEV
SCHILLING vom gleichnamigen Büro fürGeotechnik wird in seinem Vortrag dieSanierung von Hochwasserschäden imStadtgebiet von Passau behandeln.
Abschließend wird DONATUS P. SCHMID,Ex IT-Manager, Strategieberater und Internetpionier als Gastreferent erwartet.Er spricht in seinem Vortrag „InternetNutzung – der neue sekundäre Analpha-
betismus“ über den Fluch und Segen derneuen Technologien.
Die Veranstaltung ist von den Architek-ten- und Ingenieurkammern als Fortbil-dung anerkannt. Weitere Informationenüber den Veranstaltungsort, die Referen-ten und Vortragsthemen sowie den Pro-grammablauf sind unter www.uretek.de(http://www.uretek.de/aktuelles/zweiter-geotechnik-konvent.html) zu finden.
V E R A N S T A L T U N G E N
Zweiter Geotechnik-Konvent Klimawandel und die Folgen für Boden und Bebauung
Seit der Tiefwasserhafen in Pecém –ca. 60 km von Fortaleza entfernt – 2002eingeweiht wurde, hat sich Pecém zumHauptexporthafen für Fruchterzeugnissein Kühlcontainern entwickelt. Zusätzlichwerden dort auch Treibstoff und Flüssig-gas, Düngemittel und Stahlerzeugnisseumgeschlagen. Das sorgt für einen hohenAnteil an Schwerlastverkehr auf der Ver-bindungsstraße von bzw. nach Fortaleza,der Hauptstadt des Bundesstaates Cearáund mit mehr als 3,3 Mio. Einwohnernder fünftgrößten Metropole in Brasilien.
Um das Verkehrsaufkommen in denGriff zu bekommen, hat der Hafen vonPecém einen Transportlogistik-Plan er-stellt, der u. a. die Erweiterung der AnelViário de Fortaleza einschließt. Damitwill man den Verkehr durch die Metro-pole wieder zum Fließen bringen. Bun-desinvestitionen von mehr als 200 Mio.Brasilianische Reais (R$) wurden für die
Baumaßnahme zur Verfügung gestellt,die von der Galvão Engenharia S.A. aus-geführt wird.
Insgesamt 32,1 km des Autobahnringessollen bis Juni 2015 ausgebaut werden.Heute beträgt die Straßenbreite 11 m.Nach Abschluss der Arbeiten werden
beide Fahrbahnen jeweils16,5 m breit sein, so dass dieGesamtbreite mit 33 m drei-mal so hoch ist wie vor Beginn der Arbeiten.
Aufgrund der hohen Belas-tung durch den Schwerlast-verkehr war für die GalvãoEngenharia S.A. die erfor -derliche Widerstandsfähigkeitdes neuen Belages ein Haupt-kriterium für die Entschei-dung, Betonfahrbahnen zu erstellen. Auf den Beton wird
dann eine Asphalt-Deckschicht aufge-bracht. Auf diese Art hat das Beton -fundament eine durchschnittliche Lebensdauer von 30 Jahren, währendeine Asphaltschicht nur etwa 6 Jahrehält. Deshalb sind die Unterhaltungs -kosten für diese Bauweise deutlich ge -ringer.
F I R M E N U N D V E R B Ä N D E
Gleitschalungsfertiger SP 850 beim Autobahnausbau in Fortaleza, Brasilien
Für die Anforderungen des Projektes entschied man sich bei Gal-vão Engenharia für einen Wirtgen Gleitschalungsfertiger SP 850.
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44 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
BAUTECHNIK aktuell
Die aserbaidschanische Hauptstadt Bakugilt als Stadt der Winde und liegt in einerErdbebenregion. Wenn also die Ölgesell-schaft SOCAR (State Oil Company ofAzerbaijan Republic) ihr neues Haupt-quartier als Wolkenkratzer in Form vonzwei sich umzüngelnden Flammen er-richtet (Motto: „wind and fire“), dannspielen Schwingungen eine große Rolle.
F I R M E N U N D V E R B Ä N D E
Doppelpendel mit geteilten Seilen
Wie zwei Flammenzungen schlängelt sich der SOCAR Tower in Baku 200 m nach oben oben.
Die gilt es zu dämpfen: Herzstück ist einDoppelpendel mit 450 t Masse – nur:Wohin mit einem 10 m langen Pendel,wenn die Architektur des höchsten Ge-bäudes in Aserbeidschan nur 7 m zu-lässt? Der Münchner Bauwerkschutzex-perte MAURER fand eine wohl einzigar-tige Lösung: Doppelpendel mit geteiltenSeilen.
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V O N D E R B A U S T E L L E
Nach Fehler:Straßenbauverwaltung hatdie Organisation derVermessung verbessertDie Straßenbauverwaltung des LandesNordrhein-Westfalen hat auf Empfeh-lung des Bundesrechnungshofes organi-satorische Maßnahmen ergriffen, um dieKontrollen von Vermessungen künftig zuverbessern. Hierdurch sollen Vermes-sungsfehler frühzeitig erkannt und Mehr-kosten vermieden werden.
Der Bundesrechnungshof prüfte denAusbau der Bundesautobahn A 2 zwi-schen Kamen und Hamm von vier aufsechs Streifen durch die Straßenbauver-waltung Nordrhein-Westfalen. Die Ver-messungsabteilung der Straßenbauver-waltung hatte Bauunternehmen fehler-hafte Vermessungsdaten übergeben.Die Fehler blieben auch bei einer erstenKontrollmessung unentdeckt. Dadurchwurde eine Brücke außerhalb der vor -gesehenen Lage errichtet und die A 2 indem Abschnitt um bis zu 0,45 m seit-wärts versetzt gebaut. Ursächlich war,das die Straßenbauverwaltung die ein-schlägigen Richtlinien nicht ausreichendbeachtet hatte. Um den verschobenenAbschnitt an die A 2 außerhalb des Abschnittes anzugleichen, musste dieAutobahn auf einer Länge von 600 mangepasst werden. Es entstanden Mehr-kosten von 0,6 Mio. Euro zulasten desBundes.
Die Straßenbauverwaltung ist den Empfehlungen des Bundesrechnungs -hofes gefolgt. Sie hat zusagt, dieorganisato rischen Abläufe zu ändernund alle Beschäftigten auf das Vier- Augen-Prinzip hinzuweisen. Künftig willsie die Beschäftigten jährlich in den einschlägigen Vorschriften schulen undentsprechende Informationen hierzu aufihre Intranet-Seiten stellen. Zudem wirdsie der Bauüberwachung vor Ort alleNachweise der Vermessungen aus -händigen, um die Lage von Bauwerkenkontrollieren zu können.
Quelle: Bundesrechnungshof
Bautechnik 93 (2016), Heft 1 45
BAUTECHNIK aktuell
Zuschrift von Prof. Dr. METE INCECIK, Istanbul, zum Beitrag „Untersuchungenzur Zementfiltration während der Her-stellung von Verpressankern in nicht- bindigen Böden“ von Dr. XENIA DOMES
und Prof. Dr.-Ing. THOMAS BENZ, Bau-technik 92 (2015), Heft 9.
Aus verschiedenen bisher veröffentlich-ten Untersuchungen [1, 2, 3 und 4] ist be-kannt, dass die Tragkraft von Verpres-sankern in nichtbindigen Böden in ersterLinie von der Lagerungsdichte abhängigist. Die hohe Tragfähigkeit der Anker,bzw. die hohen Mantelreibungswertekönnen mit der behinderten Diletanzvon dicht gelagerten körnigen Böden beieiner Verschiebung des Verpresskörperserklärt werden [2].
Es wurde auch festgestellt, dass eine Ver-größerung der Länge eines Verpresskör-pers in dicht gelagerten Böden ab einerbestimmten Grenze die Erhöhung derTragkraft nicht mehr beeinflusst. Dieshängt wahrscheinlich mit einer Gewölbe-bildung in den tragenden Schichten derAnkerumgebung und der parabolischenMantelreibungsverteilung zusammen[3 und 5].
Die Bewertung im dritten Absatz derEinleitung im Bericht (Zitat: „Der He-rausziehwiderstand von Verpressankernwird im Wesentlichen durch Kraftüber-tragung zwischen Zementkörper und Bo-den bestimmt, welche maßgeblich vonden Scherparametern des Bodens ab-hängt sowie den Radialspannungen aufder Mantelfläche des Verpresskörpers,und damit verbunden des Bodens undder Verzahnung zwischen Verpresskörperund Boden“ steht bei dicht gelagertennichtbindigen Böden im Widerspruch zuden oben erläuterten Ergebnissen. DieDilatanzbildung in dichten rölligen Böden spielt eine große Rolle, wobeisehr hohe Mantelreibungswerte erreichtwerden. Eine Verzahnung zwischen Ver-presskörper und dem umgebenden Boden ist auch bei nicht dicht gelagertenBöden vorhanden, aber hier können keine hohen Mantelreibungswerte ent-stehen.
Im vierten Absatz der Einleitung im Be-richt steht „Es wird allgemein davonausgegangen, dass während des Ver-pressvorganges Wasser aus der Zement-suspension abfiltert und ein Zement-
Filterkuchen entsteht, der den Verpress-druck in Form einer effektiven Spannungzumindest teilweise in den Boden über-trägt.“ Aus den Filterregeln in der Boden-mechanik ist bekannt, dass üblicher Port-landzement, der eine ähnliche Kornver-teilung wie ein Schluffboden aufweist,beim Verpressen von Zementsuspensionin reine Kies eindringen kann, nicht aberin den Sand bzw. in den Kiessand, derenPorengrössen viel kleiner sind. Die Haf-tung zwischen Verpresskörper und um-gebenden Sand bzw. Kiessand entstehtwahrscheinlich außer Diletanz bedingtenSpannungen, auch einer Durchdringungder Zementsuspension in den aufgelo-ckerten Boden um die Bohrlochwand.Man kann auch nicht annehmen, dassWasser unter Verpressdruck aus einerZementsuspension voll abgefiltert wird.Bei W/Z Werten von 0,4 und 0,5 wirdein grosser Teil von Wasser zur Hydra -tation des Zementsteins des Verpress -körpers gedungen.
Zum ersten Absatz des zweiten Teiles imBericht „Grundlagen der Zementfiltra -tion“ ist das selbe zu sagen. Die Behaup-tung, dass das Wasser beim Verpressvor-gang abgefiltert wird und ein Filterku-chen an der Bohrlochwandung ensteht,kann nicht verallgemeinert werden.
Literatur
[1] JELINEK, R. und OSTERMAYER, H.:Verpressanker in Böden. Bauinge-nieur 51, 1976.
[2] WERNICK, E.: Tragfähigkeit zylindri-scher Anker in Sand unter besonde-rer Berücksichtigung des Diletanz-verfahrens, Veröffentlichung derUniv. Fridericiana Karlsruhe,1978.
[3] OSTERMAYER, H. :Verpressanker,Grundbautaschenbuch, vierte Auf -lage, Teil 2, Ernst und Sohn Verlag,1991.
[5] FRANKE, E.: Pfähle, Grundbauta-schenbuch, vierte Auflage, Teil 3,Ernst und Sohn Verlag, 1992.
Prof. Dr. METE INCECIK
Technische Universität IstanbulFakultät für Bauwesen34469 Maslak – Istanbul
Stellungnahme
Die Autoren teilen die Ansicht, dass dasTragverhalten von Verpressankern indicht gelagerten, nichtbindigen Bödenmaßgeblich von dem Dilatanzverhaltendes Bodens beeinflusst wird (vgl. Ein -leitung des besprochenen Beitrags). In-folge behinderter Volumendehnung erhöht dilatantes Materialverhalten dieRadialspannungen um den Verpress -körper und damit auch den Herauszieh-widerstand des Ankers. Eine quantitativeBeschreibung des Dilatanzverhaltens desBodens während einer Ankerbelastungsowie des Tragverhaltens eines Ankersinsgesamt erfordert jedoch die Kenntnisdes Ausgangsspannungszustandes vorBelastung des Ankers. Die vorgestellteUntersuchung fokussiert auf den Zusam-menhang von Herstellungsparameternwie z.B. Verpressdruck und -dauer aufdiesen Ausgangsspannungszustand undliefert somit wichtige Hinweise für dieModellierung des Tragverhaltens vonVerpressankern.
Theoretische Überlegungen und Versu-che im Vorfeld der beschriebenen Unter-suchungen zeigten, dass eine Suspensionaus Portlandzement nicht in grobe San-de oder feinere Böden eindringt (siehe[1]). Unabhängig hiervon ist es natürlichrichtig, dass in gröbere Böden ein Ein-dringen der Suspension zu erwarten ist.Dies wurde in dem Beitrag leider nichtexplizit erwähnt.
Der Begriff „voll ausgefiltert“ impliziert,dass keine flüssige Suspension mehr vorliegt, sondern ein fester Filterkuchenerzeugt wurde, dessen Wassergehalt zwischen 25 und 35 % liegt. Dieses imFilterkuchen verbleibende Wasser (undggf. Wasser aus dem umgebenden Boden) steht dann der Hydratation desZementsteins zur Verfügung.
Literatur
[1] DOMES, X. A. L.: Cement groutingduring installation of ground an-chors in non-cohesive soils. Trond-heim : Norwegian University of Science and Technology, 2015 (Per-manent link: http://hdl.handle.net/11250/293294).
Z U S C H R I F T E N
Zuschrift zu „Untersuchungen zur Zementfiltration während der Herstellungvon Verpressankern in nichtbindigen Böden“
46 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
VERANSTALTUNGSKALENDER
Ort und Termin Veranstaltung Auskünfte und Anmeldung
Kongresse – Symposien – Seminare – Messen
Frankfurt/ Main DBV-Tagung: Kostensicher und termingerecht bauen Deutscher Beton- und 20. Januar 2016 Bautechnikverein www.betonverein.de/ veranstaltungen.php
Darmstadt Mauerwerkskongress 2016 http://www.mauerwerkskongress.de/19./20. Januar 2016 Schwerpunkt des Mehrgeschoß-Wohnungsbaus
Dresden Sachverständiger für Bautenschutz und Bausanierung EIPOS21. Januar 2016 www.eipos.de/weiterbildung/ bauwesen.html
Krefeld SIVV-Lehrgang – Schützen, Instandsetzen, Verbinden und BZB Akademie25. Januar bis Verstärken von Betonbauteilen www.bzb.de05. Februar 2016
Lauterbach Stahlbeton – Vermeidung von Mängeln als Aufgabe Bauakademie Hessen-Thüringen e.V.20. Januar 2016 der Bauleitung www.bauhut.de3. März 2016 Schulungsnachweis für Fachpersonal gemäß DIN 1045, Teil 2–4
Berlin Brückenbaukultur in Deutschland TU Berlin26. Januar 2016 Werner Lorenz: Ent-Sorgen als Programm? Gustav-Meyer-Allee 25, Gebäude 13b, Brückenbau am Baudenkmal Hörsaal B, 13355 Berlin Beginn 18 Uhr
Alle Termine 2016 unter Beton-Seminare 2016 Informationszentrum Beton GmbHwww.beton.org Neue und überarbeitete Regelwerke – Auswirkungen des www.beton.org Urteils EuGH zu Handelshemmnissen bei Bauprodukten – Merkblatt zu Sichtbeton – Beton für dichte Bauwerke – Verbundbauteile mit Gitterträgern – neues Merkblatt zu Sicht- beton – Ingenieurbauwerke
Berlin Auf den Spuren „curioser gewöhlm“ Balthasar Neumanns VDI-Arbeitskreis Technikgeschichte 28. Januar 2016 VDI-Bezirksverein Berlin-Branden- burg e.V. Deutsches Technikmuseum Trebbiner Str. 9 Beginn: 17:30 Uhr Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer [email protected]
Hamburg DBV-Arbeitstagung: Planen und Bauen im Bestand – Deutscher Beton- und 29. Januar 2016 Brandschutz und Bewertung von Betontragwerken Bautechnikverein E.V. www.betonverein.de
München 24. Bayerischer Ingenieuretag www.bayika.de29. Januar 2016
Bautechnik 93 (2016), Heft 1 47
VERANSTALTUNGSKALENDER
Ort und Termin Veranstaltung Auskünfte und Anmeldung
Tübingen Architektur heute – In Frankreich: Universität Tübingen2. Februar 2016 Re-enchant the City, Manuelle Gautrand 20 Uhr, Kupfersaal www.uni.tuebingen/.../ Kunsthistorisches-Institut
Berlin Brückenbaukultur in Deutschland TU Berlin9. Februar 2016 Andreas Keil: Brückenbaukultur – Wege dorthin Gustav-Meyer-Allee 25, Gebäude 13b, Hörsaal B, 13355 Berlin Beginn: 18 Uhr
Tübingen Architektur heute – In Frankreich Universität Tübingen9. Februar 2016 Kontextuelle Architektur in Frankreich; 20 Uhr, Kupfersaal Dominique Gauzin-Müller www.uni.tuebingen/.../ Kunsthistorisches-Institut
Neu Ulm 38. Stahlbauseminar19.–20. Februar 2016 Feuerverzinken im Brückenbau – Verbundbau von Biegeträgern Akademie der Hochschule Biberach und Stützen nach EN 1994-1-1 – Ausführung geschweißter www.akademie-biberach.de Stahlbauten nach EN 1090 – Gurtdickensprünge bei geschweißten Biegeträgern – Nachweiskonzepte zum Platten- beulen nach DIN EN 1993-1-5 – Besonderheiten im Stahl- wasserbau – Projektmanagement im Stahlbau
Biberach Planen und bauen im städtischen Schienenverkehr Akademie der Hochschule Biberach22.–25. Februar 2016 www.akademie-biberach.de
Lauterbach Weiße Wannen – Sicher im Detail Bauakademie Hessen-Thüringen e.V.23. Februar 2016 wwww.bauhut.de
Ulm 60. Betontage www. betontage.de23.–27. Februar 2016
Berlin Chernobyl – Tchernobyl – Tschernobyl: Die gesellschaftlichen VDI-Arbeitskreis Technikgeschichte 25. Februar 2016 Nachwirkungen des Atomunfalls in Westeuropa in VDI-Bezirksverein Berlin-Branden- vergleichender Perspektive burg e.V. Deutsches Technikmuseum Trebbiner Str. 9 Beginn: 17:30 Uhr Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer [email protected]
Ermatingen, Schweiz Systemtische Beurteilung technischer Schadensfälle Deutsche Gesellschaft für 28. Februar bis Materialkunde4. März 2016 www.dgm.de
Siegen Ermüdungsverhalten metallischer Werkstoffe Deutsche Gesellschaft für 29. Februar bis Materialkunde2. März 2016 www.dgm.de
Rheinbach Schadensanalyse an Kunststoffen, Kompositen und Deutsche Gesellschaft für 1.–3. März 2016 Verklebungen Materialkunde www.dgm.de
Berlin Die französische Schule des Brückenbaus und ihre VDI-Arbeitskreis Technikgeschichte 3. März 2016 Ausstrahlung (1750–1850) VDI-Bezirksverein Berlin-Branden- burg e.V. Deutsches Technikmuseum Trebbiner Str. 9 Beginn: 17:30 Uhr Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer [email protected]
48 Bautechnik 93 (2016), Heft 1
VERANSTALTUNGSKALENDER
Ort und Termin Veranstaltung Auskünfte und Anmeldung
Berlin Der Stückgutverkehr zur Versorgung von Berlin VDI-Arbeitskreis Technikgeschichte 10. März 2016 VDI-Bezirksverein Berlin-Branden- burg e.V. Deutsches Technikmuseum Trebbiner Str. 9 Beginn: 17:30 Uhr Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer [email protected]
Darmstadt 23. Darmstädter-Geotechnik-Kolloquium TU Darmstadt10. März 2016 Geotechnik und Naturgefahr – BIM in der Geotechnik – www.geotechnik.tu-darmstadt.de Nationale und internationale Großprojekte – innerstädtisches Bauen/Tunnelbau – Rechtsfragen und Normung in der Geotechnik
Kassel 4th International Symposium on Ultra-High Performance Universität Kassel, Massivbau9.–11. März 2016 Concrete and High Performance Materials Institut für konstruktiven Ingenieurbau http://hipermat.uni-kassel.de/
Freiberg Bruchmechanische Berechnungsmethoden Deutsche Gesellschaft für 16.–18. März 2016 Materialkunde www.dgm.de
Wuppertal 7. RuhrGeo Tag Universitäten Bochum, Dortmund, 17. März 2016 Qualitätssicherung und Schadensprävention in Grundbau Essen, Wuppertal und Tunnelbau www.ruhrgeotag.uni-wuppertal.de
Biberach Bauphysikseminar Wärmebrückenberechnung Akademie der Hochschule Biberach17.–18. März 2016 www-akademie-biberach.de
Hamburg 3rd Young Engineers Colloquium 2016 International Association for Bridge 1. April 2016 Danish and German Groups of IABSE and Structural Engineering www.iabse.de/YEC2016
Berlin Schiffstheorie im 18. Jahrhundert: Von Newton über Bouguer VDI-Arbeitskreis Technikgeschichte 7. April 2016 und Euler bis zu Atwood VDI-Bezirksverein Berlin-Branden- burg e.V. Deutsches Technikmuseum Trebbiner Str. 9 Beginn: 17:30 Uhr Dr.-Ing. Karl-Eugen Kurrer [email protected]
Lauterbach Lehrgang für Ingenieure der Bauwerksprüfung nach DIN 1076 Bauakademie Hessen-Thüringen e.V.13.–17. April 2016 bundesweit anerkannter Lehrgang des VFIB (Grundlehrgang) www.bauhut.de
Weinheim 2. Felsmechanik-Tag WBI14. April 2016 Felsmechanische Fragenstellungen beim Bahnprojekt www.felsmechanik.eu Stuttgart-Ulm
München 5. Münchener Tunnelbau Symposium STUVA und 3. Juni 2016 Planungsmethoden BIM – Tunnel – Großprojekte – Förderverein Konstruktiver Nachhaltigkeit im Tunnelbau Ingenieurbau www.fvki.de/veranstaltungen www.tbam.de
Dresden Sachverständigentag: Bauschadensbewertung EIPOS Europäisches Institut 24. Juni 2016 für postgraduale Bildung GmbH www.eipos.de
Prof. Dr.-Ing. Achim HettlerTechnische Universität DortmundLehrstuhl für BaugrundAugust-Schmidt-Straße 8D-44227 DortmundTel.: +49 (0)231 / [email protected]
Dr.-Ing. Christian DehlingerEd. Züblin AGLeitung Dir. Konstruktiver IngenieurbauAlbstadtweg 3D-70567 StuttgartTel.: +49 (0)711 / [email protected]
Prof. Dr.-Ing. Annette BögleHafencity Universität HamburgHebebrandstraße 1D-22297 HamburgTel.: +49 (0)40 / [email protected]
Prof. Dr. sc. techn. Mike SchlaichTechnische Universität BerlinFG Entwerfen und Konstruieren – MassivbauGustav-Meyer-Allee 25D-13355 BerlinTel.: +49 (0)30 / [email protected]
Bautechnik – Fachzeitschrift für Entwurf und Konstruktion, Berechnung und Ausführung,Brücken- und Verkehrsbau, Ingenieurhoch-, Holz-, und Mauerwerksbau, Grundbau, Wasser-bau Bauwerkserhaltung und Baukultur.
VerlagWilhelm Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co.KGRotherstraße 21, 10245 D-BerlinTel. +49 (0)30 / 47031-200, Fax +49 (0)30 / [email protected]
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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 imAbonnement zur Verfügung.
Das Abonnement gilt zunächst für ein Jahr. Es kann jederzeit mit einer Frist von drei Monatenzum Ablauf des Kalenderjahres schriftlich gekündigt werden. Das Abonnement verlängert sichum ein weiteres Bezugsjahres ohne weitere schriftliche Mitteilung.
Spezielle Angebote und Probeheftanforderung unter www.ernst-und-sohn.deAlle Preise sind Nettopreise. Die Preise sind gültig bis 31. August 2016. Irrtum und Änderungenvorbehalten.
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WISSENSWERTES ZUM KATARIANISCHEN BAU-ARBEITS-MARKT IM ÜBERBLICK:
– erforderliche PapiereFür die Einreise braucht man einenmind. 6 Monate gültigen Reisepass undein Visum. Das Visum wird sehr einfachdirekt bei der Immigration am Flughafenausgestellt. Hier ist es wichtig, dassman eine Kreditkarte bereithält. AndereZahlungsmittel sind nicht gestattet.Um dauerhaft in Katar zu bleiben undeine Arbeitserlaubnis zu bekommen,sind natürlich mehr Papiere erforder-lich.
– praktische Hinweise für Einreiseund AlltagIm Winter ist das Klima deutlichangenehmer als in den Sommer -monaten. Wer häufiger auch draußenunterwegs ist, braucht dringend langeFunktions-Kleidung (Hosen, Ärmel) weilman bei der direkten und intensivenSonneneinstrahlung sehr schnellverbrennt.Bei der Einreise nicht versuchenAlkohol oder Schweinefleisch miteinzuführen!Während des Aufenthalts, besondersin der Sommermonaten, immer aufausreichend Flüssigkeitszufuhr achten.
Arbeiten in …Katar
Fünf Fragen an 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 Auftragfür 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 beteiligtenPersonen war immer sehr wichtig. Es ist nicht unbedingt von Anfang anklar, wer am Ende die Entscheidung trifft und diese ist natürlich von sehrvielen 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 seinund nicht nur der geforderten Leistung genügen, sondern darüber hinausgehen. Der Erfolg stellte sich also ein, als alle Beteiligten (LeiterFertigteil, Einkauf, Projektleiter, Materialprüfer, usw.) mit der Lösungsowohl wirtschaftlich als auch technisch zufrieden waren. Dabei ist esimmer wichtig gewesen, die individuellen Bedürfnisse, Probleme undunterschiedlichen technischen Bedingungen in den Fertigteilwerken zuberücksichtigen und die Lösung darauf abzustimmen.
2. Eine Auslieferung von 1.500 t Stahlfasern im Monat, welcheProbleme bringt das schon allein in Sachen Produktion undLogistik mit sich?Grundsätzlich ist eine regelmäßige Menge und Lieferung von Stahlfasernfür die Produktion besser, als spontan erforderliche, größere Mengen.
Mit den Lieferverträgen für die drei Metro-Linien in Doha kann dieProduktion weit im Voraus über einen Zeitraum von ca. zwei Jahrengut planen, das gilt für den Einkauf des Rohmaterials, für dieLagerhaltung, die eigentliche Produktion und den Versand.
Die Logistik ist hier das größere Problem, weil wir nichtmehr alles selbst in der Hand haben. Bei der Verladung
ist es wichtig, zusammenhängende Ladungen zeitnahund möglichst an einem Tag per LKW zu den Häfen zubekommen, um die Menge mit einer Schiffsladung zuversenden. Die Transitzeit beträgt alleine vier Wochen
von Hafen zu Hafen. Mit den administrativen Aufgabenvergehen gut 5 – 6 Wochen Zeit bis zur Lieferung inDoha. Der Hafen in Doha ist zudem relativ klein unddurch den Boom im Land und die zahlreichen Groß -projekte stark überlaufen. Hier gibt es quasi täglichProbleme, das Material aus dem Hafen heraus zubekommen. Meine Kollegen vor Ort aus den Arcelor-Mittal-Büros in Doha und Dubai helfen dabei und
haben durch lokale Kontakte einen großen Vorteil.Zusätzlich haben wir durch die Büros und Lager vor Ortauch die Möglichkeiten, etwas Material zu lagern und beiBedarf (Verzug im Hafen) dem Kunden kurzfristig per LKWzu liefern.
Dipl.-Ing. Wilhelm Nell, Head of Sales & Senior Sales Specialist
TLS, ArcelorMittal Steel Fibres
„Der deutsche Ingenieur genießtin Katar einen guten Ruf“
Al Fanar – Islamisches Kulturzentrum im Herzen von Doha
Arbeiten in …Katar
3. Was hat es mit der Bedeutung des deutschen Reisepassesfür Ihre Arbeit auf sich?In Katar ist das Gehaltsniveau und die Anerkennung der Qualifikation sehrstark von der Herkunft abhängig. Mit dem „richtigen“ Reisepass stehenalso bestimmte Türen von vorn herein schon etwas weiter offen. Derdeutsche Ingenieur genießt in Katar einen guten Ruf. Die Qualität derAusbildung und der Ingenieurleistung vor Ort wird sehr positiv bewertet.Weiter gestalten sich auch die Einreise und das Visum sehr unkompliziert.
4. Wie hat man sich die Freizeitgestaltung vorzustellen?Katar und auch die Hauptstadt Doha sind keine interessanten, touristi-schen Ziele. Das Angebot ist sehr begrenzt und wird auch nicht unbedingtbeworben. Von vielen Kontakten in Doha ist mir bekannt, dass es bereitsnach wenigen Wochen recht langweilig wird, weil man dann schon allesgesehen hat.In einer knappen Stunde kann man nach Dubai fliegen. Das ist daskomplette Gegenteil. Dubai ist wie Las Vegas. Dort kann man allesbekommen, was es in Doha nicht gibt, und noch mehr. Viele Leute nutzendas Wochenende für einen kurzen Besuch in Dubai. Mit einem günstigenFlug lohnt sich sogar das Einkaufen dort.Meine Tipps für Doha sind das Museum für Islamische Kunst. Architekturund Lage allein sind schon sehenswert), der Souq Waqif (sehr schönerBasar in traditioneller Bauweise), the Corniche (schöne Promenade mitgutem Blick auf die Skyline, besonders nach Sonnenuntergang), West Bayund The Pearl.
5. Ist die Frage nach der Rolle des Bakschisch im Lande eine eherklischeehafte?Tatsächlich gibt es Bakschisch und hin und wieder kommt man auch indie Verlegenheit darauf angesprochen zu werden. Dieses ist allerdings fürArcelorMittal völlig inakzeptabel und ein klares „no go“ für jedeGeschäftsbeziehung. Bei den großen Projekten sind immer Joint Ventureaus internationalen Großunternehmen zusammen vor Ort, mit denen wirverhandeln. Da ist Bakschisch auch nie ein Thema.
AUF EIN WORTDie Arbeit in Doha und in Katar ist schon etwas Besonderes. Hier bin ichnicht nur als Ingenieur gefordert, sondern muss mich mit einer unbekanntenMentalität und Umgebung auseinandersetzen und anfreunden. Dabei war esimmer sehr wichtig, kulturelle und religiöse Gepflogenheiten zu verstehenund zu respektieren.Bei 50 °C im Schatten und nach einem harten Tag in einem Fertigteilwerkdarf man in der Öffentlichkeit keine Flasche Wasser öffnen und trinken,wenn gerade Ramadan ist. Dieses musste ich lernen und noch viele weitereDinge.Klimatisch ist es für mich immer eine Herausforderung. Im Sommer, wenndie Temperaturen sehr hoch sind und dann auch noch eine entsprechende
Typisches Straßenbild in West Bay
Menschenleere Straßen und hohe Häuser stellen dastägliche Stadtbild in Doha dar.
Luftfeuchtigkeit dazu kommt, wird der Aufenthalt oft sehr anstrengend. Es dauert Tage, um sich andas Klima zu gewöhnen und man muss wirklich darauf achten, ausreichend Flüssigkeit zu sich zunehmen.Was mich immer etwas überrascht, ist der Einbruch der Dunkelheit. Gegen 18:00 wird es dunkel undzwar sehr schnell. Das ist ganz anders als in Europa.Die Arbeit mit allen Beteiligten vor Ort macht immer Spaß. Ein großer Unterschied zu Europa istallerdings, dass sehr oft sehr viele Arbeiter ohne Qualifikation eingesetzt werden. Da das Lohn -niveau recht niedrig ist, wird bei den Arbeitern nicht viel für eine Qualifikation bezahlt, sondern manversucht durch eine höhere Anzahl an Leuten die erforderliche Leistung zu erreichen. Qualifiziert sinddann immer nur die Leute in leitenden Positionen. Dieses führt meiner Meinung nach viel häufiger zuProblemen und könnte besser geregelt sein.
– offene Stellen in welchen BereichenDer Markt in Doha bietet für viele Positionenund Qualifikationen interessante Stellen. Fastalle internationalen Unternehmen sind vor Ortvertretenen und suchen oft mehr Personal. ImBereich Bauwesen werden ständig Bauleiter,Projektleiter, usw. gesucht.Die großen internationalen Ingenieurbürossind alle vor Ort vertreten und suchen auchhäufig entsprechend qualifizierte Leute imBereich Planung, Qualitätskontrolle,Überwachung, usw.
– GehälterDie Gehälter für qualifiziertes Personal mitdem „richtigen Reisepass“ (USA, UK,Deutschland, Frankreich, usw.) sind auf einemhohen Niveau. Was allerdings richtiginteressant wird, ist die Steuerbefreiung,wenn je nach Reglung in den unterschied-lichen Ländern, der Hauptsitz und die Arbeitfür den größten Teil im Jahr vor Ort erbrachtwird. Da gilt dann Brutto wie Netto. Da zumGehalt zusätzlich immer noch ein Extrateil fürWohnen und Lebensunterhalt gezahlt wird,kann der Großteil des Gehaltes gespartwerden. Wichtig bei der Verhandlung ist dieRegelung der Krankenversicherung.
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Janez Schellander, Alfred StraußDämpfungsverhalten unterschiedlicher Fluide in einemFlüssigkeitstilgersystem
Marc Wenner, Peter Lippert, Sebastian Plica, Steffen MarxLängskraftabtragung auf Eisenbahnbrücken –Teil 1: Geschichtliche Entwicklung
Carla Driessen, Michael RaupachMultifunktionaler Brückenbelag aus Textilbeton
