Im Jahre 1970 wurde das Hochhaus mit einem Erdgeschoss,
sieben Obergeschossen und drei Untergeschossen in Massivbauweise erstellt. Das Hochhaus steht an einem steil abfallenden Hang. Dadurch sind die oberen zwei der drei Untergeschosse über etwa die Hälfte ihres Grundrisses außenluftberührt.
Im ersten und zweiten Untergeschoss sind die offenen PKW-Parkflächen der Bewohner angeordnet. Diese Parkflächen sind jeweils über asphaltierte Rampen erreichbar.
Bedingt durch die offene Bauweise sind die Tiefgaragenebenen
den jahreszeitlich hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt.
Im dritten Untergeschoss des Hochhauses befinden sich die Kellerräume der Bewohner.
Bei den Decken über den Untergeschossen handelt es sich um Stahlbetondecken mit Unterzügen, die auf Stahlbetonstützen ge-
lagert sind.
Nach Angaben der Eigentümerin wurden die Tiefgaragenebenen 1991 saniert: Man entschloss sich damals, auf den Decken eine
Lage Gussasphalt einzubauen und die Anschlussbereiche und Fugen mit alukaschiertem Butylklebeband zu überdecken.
Bei einer Begehung im Herbst 2006 konnte folgendes festgestellt werden:
Der bei der 1. Sanierung eingebrachte Gussasphalt wies zahl-
reiche Risse auf. Ein dichter Anschluss des Gussasphaltes an
die Wände, Stützen, Bodeneinläufe und Entwässerungsrohre war ebenfalls nicht gegeben.
Nach einem ersten Ortstermin wurde, aufgrund des festgestellten Schadensumfanges, die Tiefgarage nach einer dringenden Empfehlung der Planer provisorisch abgestützt und gesperrt.
Die Decke über dem zweiten Untergeschoss, samt der Wände
und Stützen im ersten und zweiten Untergeschoss, waren zwar
nicht akut einsturzgefährdet, da es sich bei den Bauteilen um
statisch unbestimmte Bauteile handelt, die in der Lage sind, die Lastableitung in gewissen Grenzen umzulagern. Allerdings war
die Standsicherheit der Tragstruktur aufgrund der massiven
Schäden rechnerisch nicht mehr nachweisbar.
Im Anschluss an die ersten Besichtigungen wurde der Ist-Zustand der Bauteile in den drei Untergeschossen detailliert ermittelt: Es wurden der Schadensumfang, der Rissverlauf, die Betonüberdeckung, die Carbonatisierungstiefe, der Chloridgehalt und der Feuchtezustand der Stahlbetonbauteile ermittelt.
Ferner wurden die Elektro- und Entwässerungsleitungen, samt
deren Durchführungen, untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass ein Großteil der asbesthaltigen Entwässerungsrohre defekt war.
Anschließend wurde ein umfassendes Sanierungskonzept in
enger Zusammenarbeit mit sämtlichen Fachingenieuren erstellt.
Tragwerksplanung
Durch die Bestandsaufnahmen zur Erarbeitung des Sanierungskonzeptes ergab sich, dass die Stahlbetonbewehr-
ungen in Stützen und Wänden zum Teil erheblich korrodiert waren.
Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse wurden die Abstützungen
der Decken über den drei Untergeschossen berechnet und bemessen. Ziel dabei war es, möglichst wenig Abstützungen einzubauen, um die Sanierungsarbeiten vor Ort nicht unnötig zu behindern.
Die maximale Stützenlast im Bestand betrug 3.150 kN.
Für die Berechnung und die Bemessung der Abstützungen wurde
die nach DIN 1055 – Einwirkungen auf Tragwerke - mögliche Verringerung der Verkehrslasten in Abhängigkeit der Geschossanzahl berücksichtigt.
Zusätzlich wurde berücksichtigt, dass ein Teil der Tragfähigkeit der Betonquerschnitte und ein Teil der Tragfähigkeit der Bewehrungsstähle in den Stützen und Wänden während der Sanierungsmaßnahmen erhalten bleiben würden.
Es wurde für die Berechung und Bemessung davon ausgegangen, dass von den Bewehrungsstählen im Sockelbereich noch die
Hälfte als tragend herangezogen werden können und, dass der Betonquerschnitt, abzüglich von 6 cm Tiefe auf den Gesamtumfang des Stahlbetonbauteiles gerechnet, noch als tragfähig erhalten bleiben würden.
Auf der Grundlage dieser Annahmen wurden die Abstützmaß-
nahmen berechnet und bemessen.
Dadurch konnten die abzufangenden Lasten auf 30 % bis 50 %
der planmäßig rechnerisch vorhandenen Stützen- und Wandlasten reduziert werden.
Um die Behinderung der Sanierungsarbeiten durch die Ab-
stützungen möglichst gering zu halten, wurden Baumstützen mit einem Durchmesser von 22 cm in Kombination mit Stahlrohr-
stützen zur Unterstützung gewählt.
Die Berechnungsannahmen wurden vor Ort während der Hochdruckwasserstrahl-Arbeiten (HDW-Arbeiten) verifiziert.
Zusätzlich wurden die Decken über den Untergeschossen verformungsgerecht vom Vermessungsingenieur vor den Unterstützungsmaßnahmen aufgenommen und während der Sanierungsarbeiten hinsichtlich etwaiger Veränderungen
regelmäßig überprüft.
Die Decke, samt der Unterzüge, über dem ersten Untergeschoss
war mit zementgebundenen Holzwolleplatten verkleidet. Für den Einbau der Abstützungen mussten die zementgebundenen Holzwolleplatten im Bereich der Aufpunkte partiell zurückgebaut werden.
Durch diesen Rückbau wurde offensichtlich, dass die zementgebundenen Holzwolleplatten ursprünglich in die Schalung eingelegt worden waren und, dass offensichtlich die Zementschlämme während des Betonierens in die Hohlräume der Holzwolleplatten eingedrungen war.
Die Abstandshalter der unteren Bewehrung hatten sich in die zementgebundenen Holzwolleplatten eingedrückt, mit der Folge, dass die unteren Bewehrungsstähle unmittelbar über den Holzwolleplatten lagen.
Die Verkleidung der Holzwolleplatten wurde an verschiedenen
Stellen exemplarisch abgestrahlt.
Diese Situation konnte weder im Hinblick auf die Standsicherheit
des Gebäudes, noch im Hinblick auf den Wärme- und Brandschutz so belassen werden: Die gesamte untere Schale aus zementgebundenen Holzwolleplatten musste abgestrahlt werden.
Eingeschränkte lichte Durchfahrtshöhe:
Durch die geplanten Sanierungsmaßnahmen nach dem Instandsetzungsprinzip C und einem Oberflächenschutzsystem
10 (OS 10) auf den befahrenen Deckenflächen über dem ersten Untergeschoss nach der Richtlinie für Schutz und Instandsetzung
von Betonbauteilen des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb Rili SIB), konnte im ersten Untergeschoss die nach § 5 der Garagenverordnung erforderliche lichte Durchfahrtshöhe von 2 m nicht mehr eingehalten werden.
Es ergab sich eine lichte Durchfahrtshöhe von minimal 1.95 m, für die ein Befreiungsantrag bei der zuständigen Genehmigungsbehörde gestellt wurde, die dem Antrag auch zustimmte.
In zivil-rechtlicher Hinsicht war die Gebäudeeigentümerin mit
dieser Minderhöhe im ersten Untergeschoss ebenfalls
ausdrücklich einverstanden. Die Mieter wurden durch ein Hinweisschild und durch Reflexionsstreifen auf die Minderhöhe aufmerksam gemacht.
Wärmeschutz
Durch den Einbau der nach der DIN 4108 – Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - und der Energieeinspar-Verordnung 2002/2004 (EnEV 2002/2004) erforderlichen
Dämmung auf den unteren Flächen der Unterzüge, wäre diese
lichte Durchfahrtshöhe nochmals verringert worden.
Es musste aus diesem Grund auch ein Befreiungsantrag für den Wärmeschutz der Unterzüge in der Decke über dem ersten Untergeschoss ausgearbeitet werden.
Trotz der Tatsache, dass im Bestand lediglich eine zementgebundene Holzwolleplatte ohne Dämmeinlage und mit unwesentlichen Dämmeigenschaften vorhanden war, musste die Sanierung, auch im Hinblick auf den Wärmeschutz, nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik erfolgen.
Die Grundlagen für diesen Befreiungsantrag werden im Folgenden dargelegt:
DIN 4108 regelt in erster Linie die hygienischen Bedingungen in Aufenthaltsräumen. Um die Anforderungen dieser Norm zu er-
füllen, muss an den Wärmebrücken in Wohnräumen unter dem Norm-Innenklima (20°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit) eine Oberflächentemperatur von mindestens 12.6°C herrschen.
Dies kann in der Regel durch eine entsprechende Dämmung an
den Bauteilen erreicht werden.
Die EnEV 2002/2004 regelt, dass bei Änderungen an Außenbau-
teilen bestehender Gebäude ein maximaler Wärmedurchgangskoeffizient Umax = 0.4 W/(m²K) gefordert wird.
Für das Bauteil ‚Decke über dem ersten Untergeschoss’ wären
auf dieser Grundlage 8 cm Dämmung der Wärmeleitfähigkeits-
gruppe 035 erforderlich gewesen.
Aus Gründen der erforderlichen lichten Durchfahrtshöhe unter den Unterzügen war es nicht möglich, die Unterseiten der Unterzüge zu dämmen. Es wurde deshalb versucht, diese fehlende Dämmung durch eine Verstärkung der Dämmung an den Flanken der
Unterzüge und der Unterseite der Deckenplatten zu kompensieren.
Der Nachweis wurde nach DIN EN ISO 10211 - Wärmebrücken im Hochbau: Wärmeströme und Oberflächentemperaturen;
detaillierte Berechnungen - mit einem Programm geführt, das die Berechnung von zweidimensional stationärer und instationärer Wärmeleitung in Bauteilen erlaubt, die durch ein rechtwinkliges Koordinatensystem beschrieben werden können.
Vor Ort wurde durch Öffnungsarbeiten der Fußbodenaufbau im Erdgeschoss ermittelt.
Wärmetechnisch exemplarisch überprüft wurde eine 24 cm dicke, beidseitig verputzte Innenwand, in Verbindung mit einem 5 cm
dicken Zementestrich auf 2 cm Polystyroldämmung und einem
1 cm dicken Randdämmstreifen auf der Decke über dem ersten Untergeschoss.
Nach Abschnitt 5.3 DIN EN ISO 13788 ergibt sich unter Berücksichtigung einer kritischen Oberflächenfeuchte von
80 % die niedrigste zulässige Oberflächentemperatur von 12.6 °C, wenn man biologischen Befall vermeiden will.
Dieser Wert ist auch in der DIN 4108-2:2003-07, Abschnitt 6.2, angegeben.
Die Anforderung an die Oberflächentemperatur in Höhe von
> 12.6 °C gilt für beheizte Räume mit einer Innentemperatur von
20 °C und einer relativen Luftfeuchte von 50 %.
Durch Vergleichsrechnungen konnte gezeigt werden, dass selbst
bei einer Dämmstärke von
100 mm mit einer Dämmung der Wärmeleitfähigkeitsgruppe WLG 035 an der Unterseite der Decke
über dem ersten Untergeschoss und an den Unterzugsflanken, die kritische Oberflächentemperatur
von 12.6 °C in den Aufenthaltsräumen im Erdgeschoss nicht überschritten werden konnte.
Da aber die Genehmigungsbehörde einer Einschränkung der
lichten Durchfahrtshöhe von weniger als
1.95 m nicht zugestimmt hätte, war der Einbau der Dämmung an
der Unterseite der Unterzüge nicht
möglich.
Allerdings kann festgestellt werden, dass die Decke über dem
ersten Untergeschoss auch ohne eine Dämmung an der Unter-
seite der Unterzüge in wärmetechnischer Hinsicht nach der Sanierung wesentlich verbessert werden konnte, im Vergleich mit dem Zustand vor der Sanierung.
Die zuständige Genehmigungsbehörde stimmte in öffentlich-rechtlicher Hinsicht dem Befreiungsantrag aufgrund der nicht wirtschaftlich erfüllbaren Anforderungen der DIN 4108 und der
EnEV 2002/2004 zu.
In zivil-rechtlicher Hinsicht wurde die gewählte Konstruktion mit
der Gebäudeeigentümerin besprochen und ausdrücklich von
dieser genehmigt.
Zusammenfassung
Durch die enge Zusammenarbeit sämtlicher Beteiligten bei der Planung und der Ausführung, konnten die erforderlichen Sanierungsleistungen zur Wiederherstellung der Standsicherheit
und der Dauerhaftigkeit der drei Untergeschosse des Hochhauses optimal erbracht werden.
Die Tiefgarage befindet sich seit dem Abschluss der Sanierung in tadellosem Zustand; sie wird halbjährlich gereinigt und einer jährlichen Inspektion unterzogen.