Ingenieurtechnisch optimierte Lösungen | Tragwerksverstärkung mit Kohlefaserkunststoff (CFK)
Ingenieursarbeit im Fokus
Mit diesem Beitrag möchten wir einen Blick hinter die Kulissen werfen und die ingenieurtechnische Arbeit von ZRS vorstellen, die entscheidend zum Gelingen jedes Projekts beiträgt – von der Analyse des Bestands über die Bemessung bis zur Ausführungsplanung. Den Anfang macht ein Berliner Beispiel: die Teilsanierung des Französischen Gymnasiums.
Ausgangslage
Im Zuge des Ausbaus der Dachflächen zu Dachterrassen war eine nachträgliche Verstärkung der bestehenden Stahlbetondecken erforderlich. Die ursprünglich für Schneelasten bemessene Konstruktion war für die künftigen Nutzlasten nicht ausreichend dimensioniert. ZRS Ingenieure wurden mit der Bewertung und Nachrechnung der vorhandenen Tragstruktur im Hinblick auf die neue Nutzung, der Entscheidungshilfe für die Objektplanung bei der Wahl geeigneter Verstärkungsmaßnahmen, deren Bemessung nach aktueller Normung sowie der Erstellung der Ausführungspläne beauftragt.
Nachhaltig durch Bestandserhalt
Die Entscheidung gegen Abriss und Neubau war hier nicht nur wirtschaftlich, sondern auch ökologisch sinnvoll: Sie erhält die graue Energie des bestehenden Bauwerks und vermeidet den material- und energieintensiven Rückbau. Durch die Kombination moderner CFK-Technologie mit klassischen Betonverstärkungen konnte eine dauerhafte, wirtschaftliche und nachhaltige Lösung mit minimalem Eingriff in die bestehende Bausubstanz realisiert werden.
Verstärkung der Stahlbetondecke
Die über zwölf Felder durchlaufende Decke wurde in zwei Bereichen unterschiedlich verstärkt: Im Bereich der Stützmomente erfolgte eine Aufbetonergänzung mit zusätzlicher Bewehrung und Schubverdübelung. Im Feldbereich wurden CFK-Lamellen (Kohlefaserkunststofflamellen) von unten an die Deckenunterseite geklebt. Da CFK-Lamellen im Brandfall ihre Tragwirkung verlieren, wurden die Nachweise des konstruktiven Brandschutzes konservativ ohne Berücksichtigung der CFK-Verstärkung geführt.
Verstärkung der Stahlbetonplattenbalken
Auch die am Lastabtrag beteiligten Plattenbalken wurden ertüchtigt. Im Zugzonenbereich kamen ebenfalls aufgeklebte CFK-Lamellen zum Einsatz, im Stützmomentenbereich wurde die Tragfähigkeit durch im Aufbeton integrierte Bewehrung erhöht. Zur Querkraftverstärkung wurden speziell konstruierte Laschenbügel mit angeschweißten Gewindestangen eingebaut, die die obere Verstärkungsbewehrung umschließen und die Schubtragfähigkeit erhöhen. Aufgrund hoher Brandschutzanforderungen und geringer Betondeckung im Bestand wurden die Unterzüge zusätzlich mit Brandschutzplatten bekleidet, um eine ausreichende Überdeckung der Bestandsbewehrung im Brandfall zu gewährleisten.
