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Die Sanierung, Umnutzung, Aufstockung und Erweiterung von Bestandsbauwerken spielt eine immer größere Rolle im Bauwesen. Anstatt neue Gebäude zu errichten, werden vorhandene Strukturen genutzt und optimiert, um den Anforderungen der heutigen Zeit gerecht zu werden. Durch diese Herangehensweise wird nicht nur die Verschwendung von Ressourcen vermieden, sondern auch der Erhalt historischer Bausubstanz gefördert. Eine Umnutzung eröffnet völlig neue Nutzungsmöglichkeiten für Bauwerke, indem sie ihre Funktion und Nutzung verändert. Eine Aufstockung ermöglicht eine vertikale Erweiterung von Gebäuden, wodurch zusätzlicher Wohn- oder Arbeitsraum geschaffen wird, ohne dabei weitere Flächen zu versiegeln. Die Sanierung, Umnutzung, Aufstockung und Erweiterung von Bestandsbauwerken ist somit ein wichtiger Beitrag zur zukunftsfähigen Gestaltung unserer gebauten Umwelt.
Sofern die Bausubstanz von Bestandsbauwerken es zulässt, können diese saniert, umgenutzt, aufgestockt oder anderweitig erweitert werden, um den zukünftigen Anforderungen zu entsprechen. Eine Aufstockung z. B. hat gestiegene Belastungen auf das Bestandsbauwerk zur Folge, welches schließlich verstärkt werden muss. Bei der Umnutzung von Bestandsgebäuden müssen eventuell neue Aufzugsschächte geplant und hergestellt werden, wofür in den bestehenden Decken große Aussparungen erstellt werden müssen. Auch hier muss entsprechend verstärkt werden, da der neue Zustand vom ursprünglich geplanten Zustand abweicht. Umnutzungen können aber auch höhere Lasten zur Folge haben, bei denen die vorhandene Querkraft- oder Durchstanzbewehrung nicht ausreicht, um den neuen Anforderungen gerecht zu werden.
Um vorhandene Bauwerke effektiv zu verstärken, braucht es innovative Systeme. Diese müssen nicht nur einen hohen Verstärkungsgrad bei einer geringen Anzahl von Verstärkungselementen aufweisen, sondern auch eine möglichst schnelle und einfache Installation ermöglichen. Der Einsatz von eingeklebten Betonschrauben als nachträgliche Querkraft- oder Durchstanzverstärkung (RELAST) erfüllt diese Anforderungen.
Vorteile des Systems
Aufgrund des mechanischen Verbunds der Betonschrauben zum Verankerungsgrund (Formschluss) und der zusätzlich stoffschlüssig ausgeführten Verbindung (durch die Injektion eines Verbundmörtels) entsteht eine kombinierte Tragwirkung. Das Wirkprinzip beruht auf der Verbindung der Druck- und Zugzone des Betons. Die Schraube ist nach dem Einbau in der Lage Zugspannungen aufzunehmen, welche bei der Bildung von Schubrissen entstehen.
Die Vorteile des Systems sind die sofortige Belastbarkeit, die schnelle und einfache Installation sowie die Verwendung bei statischen, quasistatischen und ermüdungsrelevanten Beanspruchungen.
Seit Oktober 2019 besitzt die Würth Verbundankerschraube RELAST eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung/allgemeine Bauartgenehmigung des DIBt (nachträglich verankerte Querkraftbewehrung Z-15.1-344, nachträglich verankerte Durchstanzbewehrung Z-15.1-345). Mit diesen Zulassungen ist die Bemessung mit RELAST nach den aktuellen Normen geregelt. Die Bemessung lehnt sich sehr stark an die Stahlbetontheorie und damit den EC an. Eine moderne Softwarelösung unterstützt den Tragwerksplaner zusätzlich.
Aufstockung eines Parkhauses
Zur Steigerung der Kapazität des Parkhauses wurde auf der bestehenden Stahlbetonkonstruktion ein weiteres Parkdeck in Form einer Stahlstruktur errichtet [1]. Die Lasterhöhung infolge der Aufstockung hatte höhere Querkräfte in den Rahmenstielen zur Folge. Die vorhandene Bügelbewehrung reichte nicht aus, um die Aufnahme dieser Kräfte sicherzustellen. Da die Rahmenstiele aufgrund der direkt nebeneinander errichteten Rahmenkonstruktionen nicht von beiden Seiten aus zugänglich waren, musste ein Verstärkungssystem zum Einsatz kommen, bei welchem der Einbau von nur einer Seite aus erfolgen kann. Zur Verstärkung der bis zu 1 m dicken Rahmenstiele wurden RELAST Verbundankerschrauben der Firma Würth verbaut (Bild 1). Die Anordnung der Verstärkungselemente erfolgte zwischen der vorhandenen Längsbewehrung, welche mittels zerstörungsfreier Prüfverfahren detektiert und am Bauwerk angezeichnet wurde. Der Einbau des Systems konnte unter fortlaufender Nutzung des Parkhauses durchgeführt werden, da nur einzelne kleine Teilbereiche für die Arbeiten über kurze Zeit abgesperrt werden mussten.
Sanierung einer denkmalgeschützten Sporthalle
Die Turnhalle ist Bestandteil eines 1908 errichteten Gebäudes, welches im Zweiten Weltkrieg stark beschädigt und 1950 vollständig wiederhergestellt wurde. Gegenstand der Sanierungsmaßnahme war u. a. eine Ertüchtigung der auf drei Seiten umlaufenden Galerie. Die Stahlbeton-Tragkonstruktion der Galerie wird aus Kragbalken gebildet, die in die Stützenvorlagen der Umfassungswände einbinden, sowie aus Querträgern, auf denen die Deckenplatte auflagert. Wie zum Zeitpunkt der Erstellung üblich, wurde bei den Balken nur eine geringe Bügelbewehrung verwendet, da damals Aufbiegungen der Längsbewehrung aus der unteren in die obere Lage einen Großteil der Schubkraftübertragung abdeckten. Im vorliegenden Fall zeigte sich allerdings, dass keine Aufbiegungen vorhanden waren. Zudem lag nach den Abtragsarbeiten bei mehreren Kragbalken die Bügelbewehrung frei und war somit wirkungslos (Bild 2). Da das Bauwerk unter Denkmalschutz steht, darf die Verstärkungsmaßnahme nicht sichtbar sein. Daher wurden insgesamt 113 RELAST Verbundankerschrauben mit einem Durchmesser von 16 mm in unterschiedlichen Längen zur Verstärkung von oben in das Bauwerk installiert. Der Überstand der Schrauben wird anschließend vom Fußboden überdeckt.
Literatur
- Feix, J.; Lechner, J. (2020) Das neue bauaufsichtlich zugelassene System RELAST zur nachträglichen Bauwerksverstärkung. ql2/8, Das Magazin für Ingenieure, Architekten und Planer 14, Nr. 19, S. 22–32. https://media.witglobal.net/source/eshop/stmedia/wuerth/documents/documents/LANG_de/29881202.pdf
