Bauen im Bestand
Belastungsversuche mit Messung der Tragwerksbeanspruchung
Ändert sich bei Bestandsbauwerken die Nutzung oder erfolgen Umbaumaßnahmen, so ist ein rechnerischer Nachweis der Standsicherheit auf Grundlage der heute gültigen Normen notwendig. In manchen Fällen gelingt der Nachweis nicht (z.B. Querkraftnachweis von Stahlbetonbauteilen). Dann können ergänzend Belastungsversuche durchgeführt werden, mit deren Hilfe das tatsächliche Tragvermögen nachgewiesen wird.
Belastungsversuche werden oft mit einem Wasserbecken durchgeführt, das über dem zu beurteilenden Bauteil aufgebaut wird. Die Abmessungen des Wasserbeckens richten sich nach der Bauteilgröße und der erforderlichen Belastung.
Belastungsversuche werden oft mit einem Wasserbecken durchgeführt, das über dem zu beurteilenden Bauteil aufgebaut wird. Die Abmessungen des Wasserbeckens richten sich nach der Bauteilgröße und der erforderlichen Belastung.
Realschule Kempten, Wasserbecken mit einer Wasserhöhe von bis zu 71 cm
Auswertung der gemessenen Durchbiegungen
Die Wasserbefüllung erfolgt stufenweise und mit messtechnischer Begleitung. Es werden in der Regel Messuhren unter dem zu belastenden Bauteil angeordnet, mit welchen die tatsächlichen Durchbiegungen ermittelt werden. Die Messtechnik kann auch mit Dehnmessstreifen ergänzt werden, die z.B. an Stahlbauteilen angebracht werden und die Spannungsänderungen infolge Belastung wiedergeben. Die Messwerte werden bei jedem Belastungsschritt erfasst und ausgewertet.
Die Durchführung eines Belastungsversuches erfolgt zerstörungsfrei, da sich durch die messtechnische Begleitung eine Überschreitung der Tragfähigkeit auf Grund des Verformungsverhaltens in der Regel erkennen und vermeiden lässt.
Belastungsversuche kommen vor allem an Deckenbauteilen verschiedenster Bauarten zum Einsatz und führen im Regelfall dazu, dass die Tragfähigkeit eines Bauteils positiv bewertet werden kann.
Die Durchführung eines Belastungsversuches erfolgt zerstörungsfrei, da sich durch die messtechnische Begleitung eine Überschreitung der Tragfähigkeit auf Grund des Verformungsverhaltens in der Regel erkennen und vermeiden lässt.
Belastungsversuche kommen vor allem an Deckenbauteilen verschiedenster Bauarten zum Einsatz und führen im Regelfall dazu, dass die Tragfähigkeit eines Bauteils positiv bewertet werden kann.
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Betoninstandsetzungsmaßnahmen
Stahlbetonkonstruktionen sind im Verlauf ihrer Lebensdauer unterschiedlichsten Beanspruchungen (Tragwerkslasten, Umwelteinflüsse) ausgesetzt. Hieraus können sich Schadensmechanismen ausbilden, die zu Betonschäden führen können. Dies kann auf der einen Seite eine mechanische Überbelastung sein, auf der anderen Seite spielen die Karbonatisierungskorrosion und Frosteinwirkung mit oder ohne Chloridkorrosion (Tausalze) eine wesentliche Rolle. Zudem können Schäden auch ehemals bei der Ausführung entstanden, oder auf Materialfehler zurückzuführen sein.
Die Planung zur fachgerechten Betoninstandsetzung dieser Schäden beginnt zunächst mit Aufnahme des Ist-Zustandes inkl. Schadenskartierung und mit der Bestimmung der Schadensursachen. Unterstützend werden dabei auch Bauteilproben entnommen und im Labor untersucht. Des Weiteren kann eine Potentialfeldmessung (zerstörungsfreies Verfahren) angewendet werden. Zur Dokumentation werden von uns Bestandsuntersuchungsberichte und Schadenskartierungspläne erstellt. Dies bildet die Basis für die nachfolgende Instandsetzungsplanung und dient vor allem der Planungs- und Kostensicherheit. Je nach vorliegendem Schadenstyp und Schadensausmaß werden auf Grundlage der geltenden Regelwerke für die Instandsetzung (DafStb-Richtlinie oder Richtlinie ZTV-ING) die zutreffenden Betoninstandsetzungsmaßnahmen ausgewählt und zu einem Instandsetzungskonzept zusammengefügt. Anschließend werden Ausführungspläne und Leistungsverzeichnis erstellt.
Die Planung zur fachgerechten Betoninstandsetzung dieser Schäden beginnt zunächst mit Aufnahme des Ist-Zustandes inkl. Schadenskartierung und mit der Bestimmung der Schadensursachen. Unterstützend werden dabei auch Bauteilproben entnommen und im Labor untersucht. Des Weiteren kann eine Potentialfeldmessung (zerstörungsfreies Verfahren) angewendet werden. Zur Dokumentation werden von uns Bestandsuntersuchungsberichte und Schadenskartierungspläne erstellt. Dies bildet die Basis für die nachfolgende Instandsetzungsplanung und dient vor allem der Planungs- und Kostensicherheit. Je nach vorliegendem Schadenstyp und Schadensausmaß werden auf Grundlage der geltenden Regelwerke für die Instandsetzung (DafStb-Richtlinie oder Richtlinie ZTV-ING) die zutreffenden Betoninstandsetzungsmaßnahmen ausgewählt und zu einem Instandsetzungskonzept zusammengefügt. Anschließend werden Ausführungspläne und Leistungsverzeichnis erstellt.
Stützensanierung in einer Tiefgarage
Stb.-Stütze mit Chloridkorrosion
Instandsetzung einer Stb.-Rippendecke
Zeichnerische Darstellung der Instandsetzung
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Bohrwiderstandsmessungen
Bei der Bohrwiderstandmessung wird mit einer dünnen Nadel das Holz angebohrt und über den Bohrwiderstand beim gleichmäßigen Eindrehen Aufschlüsse über die Holzeigenschaften gewonnen. Das Verfahren ist so genau, dass sich die Jahrringe eindeutig abzeichnen.
Es besteht ein Zusammenhang zwischen Bohrwiderstand, der über die elektrische Leistung des Bohrgerätes gemessen wird, und der Dichte des durchbohrten Holzes. Die auf diese Weise erzielten Messwerte korrelieren sowohl beim trockenen als auch im grünen Holz. Die Messprofile geben den Verlauf der Rohdichte des Holzes entlang des Bohrweges wieder. Über die Veränderung der Dichte werden Verminderungen der Festigkeiten im Holz oder andere Fehlstellen verifiziert. Diese sind signifikant bei eingetretenen Fäulnisschäden und Zerstörungen durch Insektenfraß.
Mit dem Verfahren können auch Bauteilabmessungen (Balkenbreiten und Höhen) sowie die Ausführung von Bodenaufbauten ermittelt werden. Mit dem Verfahren können Hölzer bis 420 mm erkundet werden.
Das zerstörungsarme Verfahren ist ein wichtiges Hilfsmittel für die Untersuchungen an Gebäuden. Durch Bohrwiderstandsmessungen können nicht sichtbare Fäulnisschäden weitgehend festgestellt werden. Dies dient in erheblichem Umfang der Kosten- und Planungssicherheit. Aus den Einzelmessungen werden in unserem Hause Schadenspläne erstellt, die wiederum als Grundlage für die Instandsetzungsplanung dienen.
Es besteht ein Zusammenhang zwischen Bohrwiderstand, der über die elektrische Leistung des Bohrgerätes gemessen wird, und der Dichte des durchbohrten Holzes. Die auf diese Weise erzielten Messwerte korrelieren sowohl beim trockenen als auch im grünen Holz. Die Messprofile geben den Verlauf der Rohdichte des Holzes entlang des Bohrweges wieder. Über die Veränderung der Dichte werden Verminderungen der Festigkeiten im Holz oder andere Fehlstellen verifiziert. Diese sind signifikant bei eingetretenen Fäulnisschäden und Zerstörungen durch Insektenfraß.
Mit dem Verfahren können auch Bauteilabmessungen (Balkenbreiten und Höhen) sowie die Ausführung von Bodenaufbauten ermittelt werden. Mit dem Verfahren können Hölzer bis 420 mm erkundet werden.
Das zerstörungsarme Verfahren ist ein wichtiges Hilfsmittel für die Untersuchungen an Gebäuden. Durch Bohrwiderstandsmessungen können nicht sichtbare Fäulnisschäden weitgehend festgestellt werden. Dies dient in erheblichem Umfang der Kosten- und Planungssicherheit. Aus den Einzelmessungen werden in unserem Hause Schadenspläne erstellt, die wiederum als Grundlage für die Instandsetzungsplanung dienen.
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Erschütterungsmessungen
Die Messung und Bewertung von Erschütterungen an schwingungsempfindlichen Bauteilen nach DIN4150-3 „Erschütterungen im Bauwesen. Einwirkungen auf bauliche Anlagen“ stellt neben der üblichen Beurteilung der Tragfähigkeit und der Verformungen eine Sonderaufgabe beim Bauen im Bestand dar.
Auftretende Deckenschwingungen können mit einer direkten Schwingungsmessung effektiv und zielsicher bewertet werden, um eine geeignete Raumnutzung zu finden oder schwingungsreduzierende Maßnahmen zu planen.
Die Durchführung der Erschütterungsmessung beginnt zunächst mit der Ermittlung der Deckeneigenfrequenz f. Dazu wird mithilfe von Beschleunigungsaufnehmern nach einer impulsförmigen Anregung (z.B. Hüpfen) die Deckenschwingung gemessen. Aus der Fouriertransformation des Zeitverlaufs ergeben sich die Eigenfrequenzen. Die Integration der Beschleunigung ergibt die Erschütterung, die sog. Schwinggeschwindigkeit v [mm/s]. Nachdem so die empfindlichen Deckenbereiche über die Messung der Eigenfrequenzen identifiziert sind, erfolgt eine gezielte Messung während der Nutzung (z.B. schnelles oder langsames Gehen) auftretender Schwingungen.
Insbesondere an schwingungsempfindlichen historischen stuckierten Putzdecken sind die Einwirkung von Erschütterungen hinsichtlich der Gefährdung des denkmalgeschützen Baubestands sowie der Verkehrssicherheit der darunter befindlichen Räume zu beurteilen. Weitere Einsatzgebiete sind die Bewertung von Bestandsdecken im Industriebau für schwingungsempfindliche Maschinen und Anlagen. Auch die Festlegung und Überwachung von zulässigen Erschütterungen im Zuge von Bautätigkeiten sind möglich.
Auftretende Deckenschwingungen können mit einer direkten Schwingungsmessung effektiv und zielsicher bewertet werden, um eine geeignete Raumnutzung zu finden oder schwingungsreduzierende Maßnahmen zu planen.
Die Durchführung der Erschütterungsmessung beginnt zunächst mit der Ermittlung der Deckeneigenfrequenz f. Dazu wird mithilfe von Beschleunigungsaufnehmern nach einer impulsförmigen Anregung (z.B. Hüpfen) die Deckenschwingung gemessen. Aus der Fouriertransformation des Zeitverlaufs ergeben sich die Eigenfrequenzen. Die Integration der Beschleunigung ergibt die Erschütterung, die sog. Schwinggeschwindigkeit v [mm/s]. Nachdem so die empfindlichen Deckenbereiche über die Messung der Eigenfrequenzen identifiziert sind, erfolgt eine gezielte Messung während der Nutzung (z.B. schnelles oder langsames Gehen) auftretender Schwingungen.
Insbesondere an schwingungsempfindlichen historischen stuckierten Putzdecken sind die Einwirkung von Erschütterungen hinsichtlich der Gefährdung des denkmalgeschützen Baubestands sowie der Verkehrssicherheit der darunter befindlichen Räume zu beurteilen. Weitere Einsatzgebiete sind die Bewertung von Bestandsdecken im Industriebau für schwingungsempfindliche Maschinen und Anlagen. Auch die Festlegung und Überwachung von zulässigen Erschütterungen im Zuge von Bautätigkeiten sind möglich.
Beschleunigung in Abhängigkeit der Frequenz „Hüpfen“
Erschütterungsmessung „Gehen“
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Heißbemessung mit Naturbrandsimulation zum Nachweis einer maximal möglichen Feuerwiderstandsdauer der Bestandsbauteile
Der Nachweis der Feuerwiderstandsdauer ist Teil des Tragsicherheitsnachweises und muss sowohl für Neu- als auch Bestandsbauwerke geführt werden.
Herkömmliche Nachweise entsprechend den Brandschutzkapiteln der Eurocodes basieren in erster Linie auf der Einheitstemperaturkurve (ETK), einem genormten Temperaturverlauf an der Bauteiloberfläche während eines voll entwickelten Brandes in einem Brandabschnitt.
Herkömmliche Nachweise entsprechend den Brandschutzkapiteln der Eurocodes basieren in erster Linie auf der Einheitstemperaturkurve (ETK), einem genormten Temperaturverlauf an der Bauteiloberfläche während eines voll entwickelten Brandes in einem Brandabschnitt.
Vergleich Temperaturverlauf ETK – Natürliche Brände
Für viele Bauteile liegt dieser Temperaturverlauf auf der sicheren Seite, bedingt z.B. durch die Raumhöhe, eine gegebene Lüftungssituation oder Verschattung. Durch eine Naturbrandsimulation kann auf Basis von projektspezifischen Annahmen für Brandraum, Brandlast, Wärmefreisetzungsrate und Ventilation die tatsächliche Temperatur an einem zu beurteilenden Bauteil während des Brandverlaufes ermittelt werden.
Temperaturverlauf in einem Raum während einer Brandsimulation
Eine Heißbemessung kann nun auf Basis eines Temperaturverlaufes entsprechend einer Naturbrandsimulation vorgenommen werden.
Es ergeben sich deutlich günstigere Ergebnisse als bei einer Bemessung nach ETK, wenn es sich um Bauteile in hohen Räumen (z.B. Binder einer Industriehalle, Atrium usw.) oder um hohe Stützen handelt, da z.B. eine Abstufung über die Höhe erfolgen kann oder bei einer definierten Lage von Brandlasten für bestimmte Bauteile eine Brandbeanspruchung minimiert oder sogar ausgeschlossen werden kann.
Es ergeben sich deutlich günstigere Ergebnisse als bei einer Bemessung nach ETK, wenn es sich um Bauteile in hohen Räumen (z.B. Binder einer Industriehalle, Atrium usw.) oder um hohe Stützen handelt, da z.B. eine Abstufung über die Höhe erfolgen kann oder bei einer definierten Lage von Brandlasten für bestimmte Bauteile eine Brandbeanspruchung minimiert oder sogar ausgeschlossen werden kann.
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Potentialfeldmessung
Die Potentialfeldmessung ist ein Verfahren zur Zustandserfassung von Stahlbetonbauwerken wie z.B. Brücken oder Parkhäuser. Sie dient der zerstörungsfreien Lokalisierung von korrodierten Bereichen und wird zur grundlegenden Erarbeitung von Sanierungsmaßnahmen herangezogen.
Beim Verfahren wird die Potentialdifferenz zwischen der Bewehrung und einer auf der Betonoberfläche verfahrenden Elektrode ermittelt und bewertet.
Die Instandsetzungsarbeiten können hierdurch auf geschädigte Bereiche beschränkt und Kosten reduziert werden.
Bei der Potentialfeldmessung wird das Messgerät über eine kleine freigelegte Betonöffnung an die Bewehrung angeschlossen.
Beim Verfahren wird die Potentialdifferenz zwischen der Bewehrung und einer auf der Betonoberfläche verfahrenden Elektrode ermittelt und bewertet.
Die Instandsetzungsarbeiten können hierdurch auf geschädigte Bereiche beschränkt und Kosten reduziert werden.
Bei der Potentialfeldmessung wird das Messgerät über eine kleine freigelegte Betonöffnung an die Bewehrung angeschlossen.
Das dadurch induzierte Potential kann mittels einer Stabelektrode (kleinflächig) oder Radelektroden (großflächig) gemessen werden. Die im Messgerät aufgezeichneten Potentialwerte können am PC später in farbigen Diagrammen ausgewertet und dargestellt werden.
Auf Grundlage dieser Diagramme werden Sondieröffnungen an stark geschädigten Bereichen vorgenommen, so dass ein Schadensbild (Referenz) für die untersuchten Flächen ermittelt werden kann.
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