Experimentierfelder. Alternative Tragsicherheitsbewertung

Die Neue Nationalgalerie in Berlin, nach den Entwürfen von Ludwig Mies van der Rohe 1965-68 erbaut, wird seit 2016 saniert. Bei Sondierungen der Stahlbeton-Kassettendecken wurde festgestellt, dass die Bügelbewehrung nicht normgerecht eingebaut war. Der auflagernahe Schubnachweis konnte rechnerisch nicht geführt werden. Während der Belastungstests (Abb. 1) wurde das Risiko eines schlagartigen Schubversagens durch umfangreiche Schubdehnungsmessungen und den Einsatz der Schallemissionsanalyse minimiert. Letztere horcht während der Belastung in den Beton hinein und lässt über den Schall besondere Ereignisse erkennen, wie z. B. Rissbildung oder Rissuferreibung. Der damit erbrachte statische Nachweis vermied eine aufwendige konventionelle Ertüchtigung der Decken.

Der »Löwenhof« ist eins der wenigen erhaltenen, nicht sakralen Bauwerke innerhalb des Dortmunder Wallrings. Im Vorfeld einer brandschutztechnischen Ertüchtigung wurde die Deckenkonstruktion stellenweise freigelegt. Der schlechte Zustand des Tragwerks führte zu einer Nachrechnung, die Mängel in der Aufstellungsstatik, der Konstruktion und der Bauausführung offenbarte. Das Gebäude wurde für den Publikumsverkehr gesperrt. Da die Geometrien, die Betonfestigkeiten sowie die Bewehrungsmenge und -führung stark streuten, wurden in Voruntersuchungen maßgebende Bereiche bestimmt, um die dort gemessenen Ergebnisse anschließend auf ungetestete Eisenbetondecken übertragen zu können (Abb. 3 und 4). Die Tragreserven, die offenbar im statischen System (Durchlaufwirkung), im Bauteilwiderstand (mittragender Aufbau) und im Bemessungsmodell (Zugspannungen im Beton) vorhanden sind, waren ausreichend groß, um die zulässigen Nutzlasten fast zu verdoppeln.

Ein Hamburger Geschäftshaus, ein Stahlbetonskelettbau aus dem Jahr 1965, wurde 2014 umfangreich umgebaut. Während des Bauprozesses wurden innenliegende Deckenbereiche abgerissen, wodurch sich die statischen Systeme und Beanspruchungen der durchlaufenden Rippendecken erheblich veränderten: Aus ehemaligen Innenfeldern wurden Endfelder mit Veränderungen von Feld- und Stützmomenten (bis 37 %), die nur noch experimentell unter Ausnutzung vorhandener Tragreserven nachgewiesen werden konnten (Abb. 5).

Bei Spannbetonbindern muss zur Berechnung neben Anzahl und Lage der Spannglieder auch die Vorspannkraft bekannt sein. Bei einem Verbrauchermarkt in Bremerhaven waren dazu keine Unterlagen mehr vorhanden. Das Messkonzept umfasste neben der üblichen Messtechnik daher zusätzlich eine Schallemissionsanalyse. Diese Absicherung war auch deswegen geboten, weil durch Endoskopie von Installationsbohrungen festgestellt wurde, dass einige Spannglieder angebohrt und damit beschädigt waren. Rechnerisch als Totalausfall zu bewerten, wurde im Belastungsversuch (Abb. 6) eine ausreichende Resttragfähigkeit der beschädigten Spannbetonbinder nachgewiesen.

Das dreigeschossige Verwaltungsgebäude der damals Königlich-Preußischen Bergwerksdirektion Saarbrücken wurde 1877-80 von der Berliner Architektengemeinschaft Martin Philipp Gropius und Heino Schmieden errichtet. Das im Innern des Eckhauses angeordnete, repräsentative gusseiserne Treppenhaus war dabei einem nicht realisierten Entwurf des großen Berliner Architekten Karl Friedrich Schinkel nachempfunden.

Weil Voruntersuchungen für das (sonst als spröde geltende) Gusseisen ein nichtlineares Verformungsverhalten offenbarten, wurden 2006 während der Entkernung Belastungsversuche am kompletten Treppenhaus, bestehend aus Haupt- und Nebenläufen, Podesten und Stützen, durchgeführt, die sich äußerst knifflig gestalteten (Abb. 7). Es wurde nicht nur festgestellt, dass einzelne Träger nur mit Gusseisen bekleidete Stahlträger waren, sondern auch durch große Verformungen Verzierungen am Geländer beschädigt. Nach Rücksprache mit der Denkmalpflege wurden die Versuche fortgesetzt, da die wenigen Bruchstellen anschließend restauriert werden konnten. Das Tragwerk ist inzwischen ein öffentlich zugängliches Treppenhaus in einem Einkaufszentrum (Europa-Galerie).

In einem um die Jahrhundertwende errichteten Museumsbau sollte im Rahmen einer umfangreichen Sanierung das Natursteingeländer des Treppenhauses mit neuen Handläufen versehen werden, sodass die Holmhöhen den vorgeschriebenen Maßen entsprechen. Weil keine Konstruktionsunterlagen vorhanden waren, musste der Nachweis experimentell geführt werden (Abb. 8 und 9). Die Belastungsversuche wurden jedoch bereits bei geringen Lastniveaus wegen nichtlinearem und irreversiblem Kraft-Verformungsverhalten abgebrochen. Nur zwei Geländer erreichten annähernd die Tragfähigkeit historischer Berechnungsvorschriften. Ein eindrucksvoller Beleg, dass Schadenfreiheit während der Nutzung kein Beleg für ausreichende Tragsicherheit ist. Zur Kompensation wurde ein vorgelagertes Stahlgeländer ergänzt.