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H+P Ingenieure GmbH & Co. KG Kackerstr. 10 52072 Aachen Tel. 02 41 / 44 50 30 www.huping.de
Hegger + Partner
Bauen im Bestand Planerische Herausforderungen
Dr.-Ing. Wolfgang Roeser (H+P Ingenieure GmbH & Co. KG, Kackertstrasse 10, 52072 Aachen, www.huping.de)
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2
Hegger + Partner
Bauen im Bestand / Ertüchtigungen / Umnutzungen
Holzbau
Mauer- werk Stahlbau
Betonbau
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3
Hegger + Partner
Bauen im Bestand / Ertüchtigungen
• Regelwerke
• Praxisbeispiele
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4
Hegger + Partner
Bauen im Bestand / Ertüchtigungen
• Welche technischen Regelwerke?
• Was ist Bestandsschutz?
• Was gehört zur Bestandsanalyse?
• Was ist mit den
Bestandsunterlagen?
• Welche statischen Konzepte?
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5
Hegger + Partner
Was ist Bestandschutz?
• Bestandschutz = eine rechtmäßig errichtete
bauliche Anlage bleibt rechtmäßig, auch wenn die Bauvorschriften sich ändern
• Der Bestandschutz erlischt bei wesentlichen Änderungen der baulichen Anlage, bei Umnutzungen, Zerstörungen, Verfall etc.
• Tatsächlich großer Ermessensspielraum, öffentliche und private Interessen sind abzuwägen, Verhältnismäßigkeit wahren
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6
Hegger + Partner
Was ist Bestandschutz
• Geänderte Bauteile nach neuer Norm
• Nachweis der Lastweiterleitung nach alter
Norm
• Bei erforderlicher Ertüchtigung der lastabtragenden Bauteile neue Norm
• Bei umfassenden Änderungen wie Neubau
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7
Hegger + Partner
DBV-Merkblatt
DBV-Merkblatt „Bauen im Bestand“ (Stand der Technik)
• Ortsbesichtigung, ggf. private
Beweissicherung
• Sichtung vorhandener Unterlagen
• Kontrolluntersuchungen bei vorhandenen Unterlagen
• Bestandsaufnahme bei ungenügenden Unterlagen
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8
Hegger + Partner
DBV-Merkblatt
DBV-Merkblatt „Bauen im Bestand“ Bestandsbewertung: • Tragfähigkeit
• Gebrauchstauglichkeit
• Dauerhaftigkeit
• Brandschutz
• Lebensdauerprognose
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9
Hegger + Partner
DBV-Merkblatt
DAfStb-Richtlinie „Belastungsversuche an Betonbauwerken“ und DAfStb Heft 467 Modifizierte Teilsicherheitsbeiwerte bei genauerer Kenntnis der Bauteileigenschaften (Festigkeit, Wichte, Geometrie)
s. auch DBV-Merkblatt
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10
Hegger + Partner
DAfStb-Richtlinie
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11
Hegger + Partner
DAfStb-Richtlinie
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12
Hegger + Partner
Regelmäßige Überprüfung
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13
Hegger + Partner
Brückenbau
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14
Hegger + Partner
Bauen im Bestand / Ertüchtigungen
• Regelwerke
• Praxisbeispiele
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15
Hegger + Partner
Praxisbeispiel: Eisenbahnbrücke
Lebensdaueranalyse einer Eisenbahnbrücke Dreifeld Rahmenbrücke (Baujahr 1954)
144 m
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16
Hegger + Partner
Praxisbeispiel Eisenbahnbrücke
Gutachten Lehrstuhl für Baustatik der RWTH Aachen, Dr. Butenweg: (1) Eingeschränkte Lebensdauer bei einer weiteren Nutzung von 50 Jahren unter Berücksichtigung von DIN Fachbericht 102 bzgl. Querkraft und Ermüdung. (2) Durch Ertüchtigungsmaßahmen kann die Lebensdauer der Brücke entscheidend verlängert werden, da Beton und Spannstahl sich in einem guten Zustand befinden.
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17
Hegger + Partner
Eisenbahnbrücke
Analyse der Bestandsunterlagen: 9 Xi
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18
Hegger + Partner
Ertüchtigungsstatik
Eigenes 3D-Finite Elemente System Komplette Neuberechnung mit allen Nachweisen und Lastfallkombinationen gemäß DIN Fachbericht 102 (Brückenklasse C)
144 m
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19
Hegger + Partner
Ertüchtigungskonzept
Vorhandene Querkraftbewehrung: Bügel Ø10/25 fy = 220 MPa H+P Konzept zur Querkraftertüchtigung: außen liegendes Stahlkorsett
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20
Hegger + Partner
angeschweißte GEWI-Stangen mit Kugelbund- muttern
Querkraftertüchtigung: außen liegendes Stahlkorsett Detail in Anlehnung an Zulassung DIBt
Ertüchtigungskonzept
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21
Hegger + Partner
Statische Nachweise gemäß DIN Fachbericht 102 Ermüdungsnachweise: Spannglieder Betonbiegedruckspannungen Querkraftnachweise Stahlkorsett (Kerbdetails gemäß EC 3 / DIN FB 103) Spannungsbegrenzung: Gemäß DIN Fachbericht Zusätzlich Begrenzung der Biegezugspannungen in Anlehnung an DIN 4227
Ertüchtigungskonzept
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22
Hegger + Partner
Bauüberwachung
Ortung der Spannglieder und der Bewehrung mit Georadar als Vorbereitung für Kernbohrungen
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23
Hegger + Partner
Bauüberwachung
Eingefädelte Stahllaschen
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Hegger + Partner
Bauüberwachung
Verankerung der GEWI-Stäbe mit Kugelbundmuttern
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Hegger + Partner
Bauüberwachung
+ durch verfeinerte Rechenverfahren Identifikation der zu ertüchtigenden Querschnitte entsprechend dem Stand der Technik + deutliche Erhöhung der Lebensdauer durch behutsamen Eingriff in die Bestandstruktur
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26
Hegger + Partner
Vorspannzustand
Kombinierte Dehnungs- und Schlupfmessung Vorspannzustand Berechnung der Verbundspannung
Bestandsanalyse: Ermittlung des Vorspannzustand
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Hegger + Partner
Weitgespanntes Holzdach
Bauherr: „Wieso hängt die Decke so tief ?“
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28
Hegger + Partner
Weitgespanntes Holzdach
Zapfen Überblattung
Zug- stangen: o.k.
Braunfäule
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29
Hegger + Partner
Weitgespanntes Holzdach
1 x Tragwerk A: Fachwerk für Decke über Aula 2 x Tragwerk B: Sprengwerk mit Zugband
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30
Hegger + Partner
Weitgespanntes Holzdach
Tragwerk A: 1 x Fachwerk Tragwerk B: 2 x Sprengwerk mit Zugband Für Dach, Wind, Schnee
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31
Hegger + Partner
Weitgespanntes Holzdach
Kombinierte Dehnungs- und Schlupfmessung Vorspannzustand
Tragwerk A: Braunfäule im Auflager
A B B
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32
Hegger + Partner
Weitgespanntes Holzdach
Ertüchtigung Auflager + Entfernung des Befalls + Chemische Injektion
A
B
B
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33
Hegger + Partner
Weitgespanntes Holzdach
Bauherr: „Wieso hängt die Decke so tief ?“ Fazit: Wirkung und Ursache liegen oft weit auseinander
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34
Hegger + Partner
Räumliche Vierendeel-Konstruktion
Räumlicher Querschnitt = 2 geneigte Vierendeel-Träger
1 2
2
1
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35
Hegger + Partner
Räumliche Vierendeel-Konstruktion
Verbundquerschnitt nicht mehr wirksam!
Räumlicher Querschnitt = 2 geneigte Vierendeel-Träger
Untergurt 1
Untergurt 2
Pfosten 1
Pfosten 2
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36
Hegger + Partner
Räumliche Vierendeel-Konstruktion
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Hegger + Partner
Räumliche Vierendeel-Konstruktion
Fazit: Bauphysik und Tragwerk müssen stets aufeinander abgestimmt sein.
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38
Hegger + Partner
Ertüchtigung RÜB
Regenüberlaufbecken 70er Jahre Unterschiedliche Setzungen der Segmente Ringzugverstärkung
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39
Hegger + Partner
Faulbehälter
Betonangriff durch biogene Schwefelsäure Vorspannung
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40
Hegger + Partner
Ertüchtigung Kaufhaus
Zu große Durchbiegungen + erhöhte Verkehrslasten:
Ertüchtigung durch Umdeuten Externe Vorspannung CFK-Lamellen
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Hegger + Partner
Ertüchtigung Kaufhaus
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42
Hegger + Partner
Ertüchtigung Kaufhaus
Externe Vorspannung SUSPA
Umlenksattel
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43
Hegger + Partner
Hotel-Umbau: Erweiterung Konferenz-Saal
Bauherr: „Abbruch
Stütze“
15,1 m
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44
Hegger + Partner
Bestand: Schnitt
Abbruch Stütze
1. OG bis DG: KS-Wände
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45
Hegger + Partner
Bestand: Schnitt
Stahlbau Hohlkasten- träger l = 15,1 m
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46
Hegger + Partner
Vorgehensweise
Verformungsarme Lastumlagerung in den Hohlkastenträger durch hydraulische Pressen
GEWI 63,5 mm (Zug)
Stützen-last
Pressen (Druck)
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47
Hegger + Partner
Vorgehensweise
Verformungsarme Lastumlagerung in den Hohlkastenträger durch hydraulische Pressen
GEWI 63,5 mm (Zug)
Stützen-last
Pressen (Druck)
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Hegger + Partner
Durchstanzertüchtigung
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Hegger + Partner
Durchstanzertüchtigung
AncoSan
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Hegger + Partner
Durchstanzertüchtigung
Erhöhung der Durchstanzlast um den Faktor 1,75 Im Versuch
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Hegger + Partner
Brücken Nachrechnung
Talbrücke
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Hegger + Partner
Brücken Nachrechnung
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Hegger + Partner
Brücken Nachrechnung
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Hegger + Partner
Brücken Nachrechnung
Nachrechnung Stufe 4 –räumliches FE-System
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Hegger + Partner
Brücken Nachrechnung
1,35 G+1,5 Q + P
1,75 G + 1,95 Q + P
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Hegger + Partner
Bauen im Bestand: Zusammenfassung
• Zunehmende Bedeutung des Bauens im Bestand
• Weitergehende Regelwerke für Planer und Ausführende
• Differenzierte ingenieurtechnische Herangehensweise
• Neue Herausforderungen