Umsetzung von hochwertig genutzten WU-Konstruktionen

B

Umsetzung von hochwertig

genutzten WU-Konstruktionen

Praxisbeispiele, von der Nutzungsanforderung zur Konstruktion

In Bereichen von WU-Bauwerken mit hohem Nutzungsan- spruch, wo Einbauten und Nutzungsfreigaben erhöhte Zwänge auf den Bauablauf ausüben, sollte ein System ge- wählt werden, das ausreichend robust und technisch sicher ist. Konventionelle Herangehensweisen nach den Entwurfs- grundsätzen der WU-Richtlinie zeigen jedoch teilweise un- befriedigende Lösungen, weil Risse im Grunde genommen in einer Stahlbetonbauweise unvermeidlich sind. Dies ent- spricht nicht den Anforderungen der hochwertigen Nut- zung. Ein Ansatz zur Sicherstellung einer hohen Nutzungs- klasse ist die Verwendung von Frischbetonverbundfolie.

Hierdurch können die Nachteile einer verzögerten Selbst- heilung, verbunden mit einem Restrisiko einer unvermeidli- chen späterer Nachfeuchtung vermieden werden, sowie ei- ner einbautechnischen Unzugänglichkeit von Bauteilen mit Wasserdurchtritt, bei denen ein Injizieren nötig wird.

1 Einleitung

Ob einfache Lagerräume, Tiefgaragen, Wohnungen oder hoch- wertige Archive, sofern die Nutzung von Bauwerksteilen im Bau- grund zum Ziel der Planung wird, müssen bestimmte Grundre- geln eingehalten werden. Diesem Ziel verschreiben sich zahl- reiche Planungen, mit dem immer wieder vorkommenden Satz

»Die Konstruktion ist rissefrei auszubilden.« Hierin gipfeln die Wünsche und Vorstellungen aller am Bau Beteiligten. Oftmals fällt ein solcher Satz gar nicht auf und das Verständnis für solch einen Satz ist dann ambivalent. Ein anderer Leitsatz, mehr aus der Richtung des Baubetriebes, ist »Risse sind bestellt.« Daraus ergeben sich Spannungen, welche über den reinen Beweh- rungsgehalt nicht aufgenommen werden können.

Mittlerweile haben sich statuierte Vorgehensweisen zur Lö- sungsfindung entwickelt, welche den Charakter der aner- kannten Regeln der Technik haben. Der Deutsche Ausschuss für Stahlbeton hat über die WU-Richtlinie [1] und deren Erläute- rungen [2] ein Standardwerk veröffentlicht, welches die Nut- zung und die Beanspruchung eines Bauwerksteiles im Baugrund berücksichtigt. Die hierdurch definierte Teilung in »hochwertige Nutzung« und »Nutzung mit geringen Anforderungen« hinter- ließ im Auge der anspruchsvollen Planung von WU-Bauteilen eine Lücke, welche im DBV-Merkblatt »Hochwertige Nutzung in Untergeschossen« [3] gefüllt wurde.

Demnach kann davon ausgegangen werden, dass die Anfor- derungen des Bauherren in jedem Fall mit der organisatorisch verpflichtenden Aufklärung und Risikobeschreibung umgesetzt werden können. Der folgende Artikel zeigt unterschiedliche Lö- sungswege bei der Realisierung der Aufgabe einer hochwer- tigen Nutzung von Gebäudeteilen im Untergrund.

2 Auswahl von Praxisbeispielen

Während der Angebotsphase eines Bauvorhabens sollen Baufir- men, welche sich in der Lage sehen die Anforderungen der Aus- schreibung zu erfüllen, über gleichwertige Grundlagen und Be- schreibungen der Aufgabe (die Realisierung des Bauvorhabens) ihre Kosten hierfür ermitteln und über Gewinn- und Risikobe- wertung zu einem Angebotspreis kommen. In dieser Phase muss den Baufirmen aber auch schon bewusst sein, wie sie den Auf- trag nach anerkannten Regeln der Technik abwickeln können.

Aus diesem Grund sind technische Abteilungen in Ingenieurbü- ros und Stabsabteilungen in Konzernen mit der Aufgabe be- traut, Lösungsmöglichkeiten einer WU-Konstruktion zu entwer- fen, sofern diese Bauaufgabe sind.

Im LV ist es generell nicht nötig, die Ausführung bis ins Detail darzustellen. Die Festlegung der Bauabläufe ist Sache der Baufir- ma. Es lässt sich nicht vermeiden, dass dies einen Raum für indi- viduelle Sichtweisen lässt. Grundsätzlich besteht aber i. A. der Konsens, dass der Bauherr ein Recht auf die beschriebene Nutz- barkeit hat. Wie die hochwertige Nutzung in unterirdischen Bauwerken zu realisieren ist, soll anhand von Beipielen im Fol- genden analysiert werden. Bei diesen ausgewählten Bauvorha- ben wurde eine WU-Konstruktion mit unterschiedlicher Nut- zungsklasse B nach [1] bis A*** nach [3] gefordert. Während der Realisierung wurde allerdings erkannt, dass die Nutzungs- klasse B durch Bauabläufe nahezu ständig verschärft wird und so in die Betrachtung dieses Artikels eingeflossen ist.

Bei den Bauvorhaben handelt es sich um:

„

„ Archivräume im Untergeschoss

„

„ Tiefgarage im Untergeschoss

„

„ Rechenzentrum im Untergeschoss

„

„ Lagerräume und Tiefgarage im Untergeschoss

Vorab sei erwähnt, dass keines der Bauvorhaben in der Aus- schreibung die Nutzungsdefinition nach [3] hatte. Es wurden lediglich die Anforderungen nach [1] und [2] definiert.

Martin Schneider

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Nach Rücksprache mit der Planung wurde folgender Satz ergänzt: »Risssicherung gemäß Lieferanten durch Stahlfaserbe- ton«. Aus dem Bauablauf wurden diese Festlegungen getroffen:

„

„ Begehbarkeit in zwei Tagen

„

„ fugenlos eine Betonage

„

„ 56d Nachweisalter

„

„ gescheibt ohne Einstreuung

Aus den so dargestellten Anforderungen wurde ermittelt, dass die Nutzungsklasse A nicht zielsicher erreicht werden kann.

Weil für Nutzungsklasse A der Entwurfs- grundsatz b nach [1] »Rissbreitenbegren- zung auf Werte, die Selbstheilung erwar- ten lassen« wegen des dabei auftre- tenden temporären Wasserdurchtritts und gegebenenfalls verbleibender Durch- feuchtungen nicht oder nur in Sonderfäl- len (später Nutzungsbeginn und entspre- chender Lüftungsaufwand) anwendbar ist. Es müssen Maßnahmen zur Vermei- dung von nicht abgedichteten Rissen ge- troffen werden (z. B. Sollrissquerschnitte mit Dichtung). Andernfalls sind die ent- standenen Risse planmäßig abzudichten.

Zusätzlich ist Folgendes zu beachten:

Durch bauliche Maßnahmen lässt sich der Durchtritt von flüssigem Wasser bei Nut- zungsklasse A verhindern, nicht jedoch der Feuchtezutritt in Dampfform. Im aus- getrockneten Zustand des Bauwerks ist die Dampfdiffusion durch den Beton ge- genüber nutzungsbedingter Feuchteein- träge insbesondere durch den längeren Aufenthalt von Menschen im Raum unbe- deutend. In den ersten Jahren ist jedoch durch austrocknende Baufeuchte eine re- lativ hohe Feuchteabgabe an die Raum- luft zu erwarten, und zwar unabhängig davon, ob die Bauteile an der Außenseite abgedichtet sind oder nicht. Aus dieser Zitierung der WU Richtlinie [1] ist heraus- zunehmen, dass ein gerissenes Bauwerk im Regelfall bemängelt wird, wenn die Nutzungsklasse A anliegt.

Die Angaben auf den Bewehrungsplä- nen sind somit unzureichend, um die Nut- zungsklasse A sicher zu erfüllen. Der Satz

»Risssicherung gemäß Lieferanten durch Stahlfaserbeton« ändert daran im Prinzip nichts, weil auch hier nur die Reduzierung der Rissbreite betrachtet werden kann.

3.3 Lösung

Durch den Betonlieferanten wurde eine erneute statische Berechnung durchge- führt, bei der die Grundbewehrung unter Zugabe von Stahlfasern für eine be- stimmte Stahlfaserklasse ergänzt wurde.

3 Rechenzentrum im Untergeschoss

Die Aufgabe bestand darin ein Rechen- zentrum zu errichten, bei dem der Server- raum im Untergeschoss untergebracht war. Die Nutzungsklasse A und die Bean- spruchungsklasse 1 wurde ausgeschrie- ben. Im folgenden Beispiel ist ein verstärk- ter Fokus auf die Bodenplatte gelegt, weshalb sich hier auf die folgenden An- gaben beschränkt wird. Die Bodenplatte ist 30 – 50 cm dick. Zum Beton wurden folgende Angaben gemacht:

„

„ C25/30

„

„ XC4, XF1, XA1

„

„ F4

„

„ 16 Größtkorn

Aus dem Bauablauf ergaben sich fol- gende Bedingungen:

„

„ Betonage im Mai

„

„ Pumpenförderung

„

„ zulässige Rissbreite 0,2 mm

Die Grundbewehrung wurde auf kc = 0,5 ausgelegt. Daraus ergab sich ein Beweh- rungsgehalt von as = 10,48 cm²/m, d. h.

jeweils eine Q524 A oben und unten.

In Abb. 1 ist die kons truktive Situation der Bodenplatte dargestellt. In den An- schlüssen zur Wand wurden beschichtete Fugenbleche einge plant. Über die Aus- führung der Rauigkeit gab es keine detail- lierten Angaben. Die Abb. 2+3 zeigen zwei Details unterschiedlicher Zwangs- punkte.

Abb. 2: Regelquerschnitt aus der Planung (BoPl 35 cm)

Abb. 3: Regelquerschnitt aus der Planung (BoPl 75 cm)

Abb. 1: Grundriss der Bodenplatte des Rechenzentrums

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Realisierung war die Faserklasse F1,2/0,8 nach DBV Merkblatt Faserbeton [4]. Aus der statischen Berechnung ist zu entneh- men, dass die abfließende Hydratations- wärme bei der erneuten Berechnung mit kc = 1,0 gesetzt wurde und eine Ge- brauchstauglichkeit von wk = 0,1 mm nachgewiesen wurde. Ergänzende Be- wehrungen zum Nachweis der Grenzzu- stände wurden eingelegt.

3.4 Erfahrungsbericht

Die Berücksichtigung kc = 1,0 und die Re- duzierung der Rissbreite auf wk = 0,1 mm erfüllten die verstärkten Anforderungen an die Nutzungsklasse. Bisher sind keine Bemängelungen bekannt. Eine Injizierung von wasserführenden Rissen wurde nicht durchgeführt. Bei Kombination konventi- oneller Betonstahl- oder Spannbeweh- rung und Fasern ergeben sich Unter- schiede im Trag- und Verformungsverhal- ten eines zugbeanspruchten Betonbau- teils gegenüber dem bekannten Stahl- und Spannbeton. Die Optimierung von hybriden Bewehrungssystemen ist derzeit im Fokus der Forschung, weil sich hier- über ein Vorteil versprochen wird, die Wirkung der Bewehrung zu unterschied- lichen Zeiten auszunutzen. Die Modelle für das Zusammenwirken der schlaffen Bewehrung und Stahlfasern sind wissen- schaftlich bereits vorhanden [5], müssen aber noch baupraktisch erprobt werden.

4 Tiefgarage im Untergeschoss

Ein zweites Beispiel behandelt die Aus- führung einer wasserundurchlässigen Konstruktion bei einer Tiefgarage. Im ei- gentlichen Sinne handelt es sich hierbei nicht um die Aufgabe einer hochwertigen Nutzung, allerdings kommt hier der Fak- tor Bauzeit sehr zum Tragen, sodass der AG eine frühe Nutzung vorgesehen hat, inklusive aller aus dem DBV Merkblatt Tiefgaragen [6] bekannten Schutzmaß- nahmen für den Beton. Die Aufgabe be- stand darin, längere Durchflusszeiten von Grundwasser durch kleine Rissbreiten, welche nach dem Konstruktionsprinzip B nach [1] unter bestimmten Umständen, wie Grundwasserqualität [7] auftreten, nicht zuzulassen.

Da es sich um eine Tiefgarage eines großen Bürokomplexes handelt, wurde auf die Ausführungsqualität und die Ver- meidung von Nachbesserungen großer Wert gelegt. Aus diesem Grund wurde

hier ein Konzept für die Weiße Wanne ge- wählt, welches die folgenden Punkte be- inhaltete:

„

„ Reduzierung der Rissbreiten

„

„ Berücksichtigung des späten Zwanges

„

„ Doppelte Sicherung der Fugen

„

„ Kleine Betonierabschnitte bei den Wänden, maximal 10 m

In Abb. 4 sind die Betonierabschnitte der Bodenplatte dargestellt. Aus Gründen der Ausführung wurden relativ große Felder gewählt. Die Bodenplatte ist 1 m dick. Der Beton hat die Qualität:

C30/37 XC4, XD3, XA1

Aus dem Bauablauf wurden folgende Festlegungen getroffen:

„

„ Einbau Juni

„

„ Begehbarkeit in einem Tag

„

„ drei Betonierabschnitte

„

„ gescheibt ohne Einstreuung

„

„ Fugen aufgeraut

Weiterhin wurden zwei Kranfundamente integriert. Die Betonierabschnitte an den Wänden wurde auf eine Länge von maxi- mal 10 m festgelegt.

4.2 Besonderheiten

Es wurde betontechnologisch berücksich- tigt, dass die Erstrissbildung durch eine langsame Festigkeitsentwicklung beein- flusst werden kann, sodass ein Nach- weisalter von 56 Tagen gewählt wurde.

Um auch Einflüsse aus dem Bauablauf zu eliminieren, wurde ein intensiv vorberei- tetes Realisierungskonzept verwirklicht, welches folgende Punkte enthielt:

„

„ Konstruktive Besonderheiten, z. B.

Kranfundamente innerhalb der WU- Konstruktion

„

„ Konzeptrealisierung Konstruktions- prinzip b (Fugen, Schubverzahnung, Schüttöffnungen)

„

„ Abdichtungskonzept (Einbauteile, Schäch te, Grundleitungen, Blitzschutz)

„

„ Betontechnologische Maßnahmen (Betonrezepturen, Betonierplanung) Abb. 4: Grundriss der Bodenplatte der Tiefgarage

4.3 Lösung

Der verfolgte Lösungsansatz in diesem Fall war die Erstrissbreite weiter zu redu- zieren und den späten Zwang in der Bo- denplatte voll zu berücksichtigen. Gegen- über der Urdimensionierung mit kc = 0,5 und einer Rissbreite wk = 0,2 mm wurde eine Berücksichtigung des späten Zwangs vorgesehen mit einer Rissbreite von wk = 0,15 mm. Der sich dadurch ergebende er- höhte Stahlgehalt wurde mit großen Stä- ben ∅ 25 mm und ∅ 28 mm alle 12,5 cm realisiert. Hierdurch wurde es nötig Beto- nieröffnungen zu dimensionieren, die wie folgt angeordnet waren:

Abb. 5: Anordnung von Betonieröffnungen

In das Abschalelement wurde ein Fu- genblech eingelegt. Zusätzlich zu den o. a.

Fugenausbildungen wird eine nachträg- liche Abdichtung mittels Verpressschlauch vorgesehen. Hierfür wird ein geeignetes System so verbaut, dass ca. 10 cm ober- halb des beschichteten Fugenbleches der Verpressschlauch eingebaut ist.

4.4 Erfahrungsbericht

Da das Konzept der Ausbildung der Wei- ßen Wanne nur funktioniert, wenn be- tontechnologisch und einbautechnisch

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Abb. 8: Befüllung Schicht 2

Geplant waren drei Schichten, die je- weils ineinander vernadelt werden. Des- halb ist es wichtig die Offenzeiten festzule- gen und über Verzögerer bzw. witterungs- bedingte Verzögerung der Fließmittel die Zeiten festzulegen, bei der die Schichten noch ineinander zu vernadeln sind.

Im Diagramm (Abb. 10) sind die Zeit- abstände zwischen den einzelnen Schich- ten dargestellt.

Bei den Messungen des Erstarrungs- grades konnte ermittelt werden, dass die Sorten nach 6 h erstarrt sind. Aus diesem Grund ist von einer gelungenen Vernadel- barkeit auszugehen. Folgende Abbil- eine hohe Überdeckung mit den ge-

planten Vorgaben erreicht wird, wurde ein Erfahrungsbericht für die Realisierung von Bodenplatten erstellt. Ein wichtiger Punkt hierbei ist die Zeitplanung und die Liefermenge. Folgende Abbildung zeigt die Liefermengen.

Abb. 6: Liefermengen der Bodenplatte während einer Betonage

Die Lieferung war relativ konstant, mit wenigen Stillstandzeiten der Pumpe. Es fiel allerdings auf, dass Pumpe 1 weniger häufig beliefert wurde, sodass hier ein größerer Leerstand vorhanden war. Nach Einweisung der ankommenden Fahr- zeuge konnte dies allerdings beseitigt werden. Die Bodenplatte wurde über zwei Pumpen befüllt und während dieser Zeit der Befüllungsgrad betrachtet, wie in folgenden Abbildungen zu sehen ist.

Abb. 7: Befüllung Schicht 1

dungen zeigen die Lieferschwankungen in der Konsistenz der beiden verwende- ten Sorten. Der markierte Bereich ist die Lieferspanne für einen F4-Beton. Diese Schwankungen liegen im üblichen Rah- men und wurden während der Betonage nachgesteuert, um in den Spannbreiten der normativ vorgegebenen Konsistenz- klassen zu bleiben.

Es zeigte sich, dass die Konsistenz schwankte, was dazu führte, dass zwei Lieferungen zu steif eingebracht wurden.

Umgekehrt wurden auch Fahrzeuge be- probt, die zu hohe Konsistenzen hatten.

Bei der Prüfung des w/z-Wertes zeigte sich systematisch eine Überdosierung von ca. 10 l Wasser/m³. Dies wurde dem Be- tonwerk mitgeteilt und nachgesteuert.

Die Verdichtung wurde relativ genau nach der Arbeitsanweisung durchgeführt, wo- bei es gelegentlich zu Abweichungen in der Nachverdichtung und Aktivierung des Vorlagebetons kam.

Interessant ist an dieser Zusammen- stellung, dass es trotz intensiver vorberei- tender Maßnahmen zu Abweichungen kommen kann. Es ist geradezu unver- meidlich im innerstädtischen Bereich. So- mit ist bei der Planung einer Baumaßnah- me immer eine Sicherheit einzurechnen, Abb. 11: Überprüfung der Lieferqualität

Abb. 9: Befüllung Schicht 3

Abb. 10: Offenzeiten der Betonierabschnitte

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wenn bei der Realisierung der Weißen Wanne betontechnologische Maßnah- men als Planungsgrundlage herangezo- gen werden. In diesem Fall zeigte sich, dass im Bereich der Betonageflächen kei- ne wasserführenden Risse aufgetreten sind. Lediglich an einer Betonierfuge drang Wasser ein, was durch die Verpres- sung der geplanten und eingebauten Ver- pressschläuche gestoppt wurde.

5 Hochwertige Archivräume im Untergeschoss

5.1 Planung und Aufgabe

Zu Zwecken der Lagerung wird im Keller- geschoss eines Museums ein Archiv einge- richtet. Dieses Archiv beinhaltet sehr emp- findliche Exponate, sodass von der höchs- ten Nutzungsklasse nach [3] auszugehen ist. Hierfür wurde die Konstruktion der Weißen Wanne mit Rissbreitenbeschrän- kung geplant. Als Zusatz wurde eine Frischbetonverbundfolie (FBV) ausge- schrieben, um eventuelle Schwachstellen der Weißen Wanne kompensieren zu kön- nen. Hierzu sei erwähnt, dass WU-Kons- truktionen mit FBV noch keine allgemein anerkannte Regel der Technik sind und deshalb explizit schriftlich mit dem AG ver- einbart werden müssen. Für FBV-Systeme gibt es allerdings abPs, welche die An- wendbarkeit als Abdichtung regeln. Die Grundlage hierfür ist die Sicherstellung des Verbundes zwischen Beton und Abdich- tungsbahn und somit das zielsichere Ver- hindern von Unterläufigkeiten.

Der Beton der Bodenplatte (ca. 20 m x 15 m) und Wände sollte folgende Eigen- schaften haben:

„

„ C30/37, XC2

„

„ Zement mit geringer Hydratationswär- meentwicklung

Weiterhin wurde der Zementgehalt be- schränkt, die Frischbetontemperatur fest- gelegt und der Wasser- und Zementleim- gehalt definiert, mit dem Ziel schwind- armen Beton festzulegen. Die Bodenplatte und die Wände waren mit ca. 30 cm di- mensioniert. Die Bodenplatte wurde glei- tend gerechnet. Abb. 12 zeigt die Dimen- sion der Anlage. Die Planung der Frischbe- tonverbundfolie wurde nicht explizit be- trachtet, mit dem Satz »gemäß Details Lieferant« wurde die Planung einer zu- sätzlichen Schutzmaßnahme gegen ein- dringendes Wasser übergangen.

5.2 Besonderheiten

Es wurde nach intensiven Betrachtungen des LVs festgestellt, dass zwei vollkom- men getrennte Systeme ausgeführt wer- den sollten. Somit wurde den allgemein anerkannten Regeln der Technik entspro- chen. Hieraus ergaben sich letztendlich Überschneidungen, welche aus den je- weiligen Systemlösungen ungünstig zu- sammenwirken. Ein Beispiel war die Aus- führung von Bauwerksfugen. So wurde ein innen liegendes Fugensystem für die Weiße Wanne ausgeführt und ein außen liegendes Fugensystem für das System der Frischbetonverbundfolie. Synergien wurden erkannt, konnten aber baurecht- lich nicht genutzt werden.

Weiterhin wurde festgestellt, dass die Ursprungsplanung von einer reibarmen Lagerung ausging und nur der Lastfall

»abfließende Hydratationswärme« be- rücksichtigt war. Es stellte sich heraus, dass die Rissbreite wk = 0,2 mm Hinter- grund der Dimensionierung war. Für die angestrebte hochwertigste Nutzung sind aber Sicherheiten vorzusehen, was die Di- mensionierung einer Weißen Wanne an- geht, sodass im Endeffekt der Lastfall

»später Zwang« maßgebend wird, da aus dem Baubetrieb nicht vermieden werden kann, dass folgende Einflussgrößen besei- tigt werden können:

„

„ Bauablauf im Sommer und Baustellen- betrieb bis in den Winter

„

„ Grundwasserschwankungen

„

„ Temperaturdifferenzen im Innenraum

„

„ Schwinden und Kriechen

„

„ Erreichen des Gleitbeiwertes

„

„ Tatsächlich vorhandene Temperaturer- höhung und damit zusammenhän- gende tatsächlich vorhandene Zugfes- tigkeit im frühen Alter.

Risse sind demnach nicht auszuschließen, sodass von einer gezielten Verpressung ausgegangen werden muss. Die Planung sah zahlreiche Einbauten und als Oberflä- chenabschluss einen Estrich vor, sodass nicht von einer nachträglichen Erreichbar- keit aller Außenbauteile auszugehen war.

An dieser Stelle ist die Synergie mit der Leis- tungsfähigkeit der Frischbetonverbundfolie gegeben. Diese ist hinterlaufsicher, flächig abdichtend und somit wasserundurchlässig und kann somit die Sicherstellung vor dem Eindringen von Wasser darstellen.

5.3 Lösung

Da vertraglich zwei getrennte Systeme herzustellen waren, wurde die Weiße Wanne umdimensioniert und der Stahlge- halt erhöht auf eine Rissbreite von 0,15 mm unter Annahme des späten Zwangs. Es wurde eine komplette Planung des Frisch- betonverbundsystems ausgeführt, die alle Details an Fugen, Durchdringungen und Überlappungen mit anderen Systemen be- rücksichtigt. Weiterhin wurde erkannt, dass es bei der Ausführung der Wände durch die einschalige Bauweise ebenfalls zu baurechtlichen Überschneidungen der Applikation der Frischbetonverbundfolie mit der außenliegenden Dämmung kommt. Die Lösung war in diesem Fall eine flächige Verklebung vor der Aufstellung der Schließschalung, damit die Dämmung nicht aufschwimmen kann, sobald der volle Grundwasserspiegel anliegt, siehe Abb. 13.

Abb. 12: Schalplan des Archives

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Abb. 13: Sicherung der Dämmung vor Aufschwimmen

5.4 Erfahrungsbericht

Bei diesem Projekt wurden mehrere As- pekte der Ausführung von hochwertig genutzten Kellerräumen erkannt und um- gesetzt. Es war allerdings festzustellen, dass dies bis in die Ausführungsphase alle Beteiligten vor Aufgaben stellte, die eine hohe Teamfähigkeit und Kompromissbe- reitschaft erforderte. Zu diesem Zeitpunkt war nicht klar, welche juristische Verant- wortung in der Herstellung der höchsten Nutzungsklasse liegt. Ziel ist die Erfüllung der beschriebenen Nutzung und das aus- führende Unternehmen ist dafür verant- wortlich, diese Nutzung zu gewährleis- ten. Im Rahmen der Aufklärungs- und Hinweispflichten sowie der Risikoaufklä- rung ist gerade im Bereich der hochwer- tigen Nutzung von Kellerräumen die Nor- menlage nicht soweit auskömmlich, dass sich technisch bei der Ausführung darauf zurückgezogen werden kann.

So war beispielsweise die strikte Tren- nung der beiden Systeme zur Sicherstel- lung der Wasserundurchlässigkeit kontra- produktiv zu bewerten, da beispielsweise in einer Bauwerksfuge zwei Fugensys- teme ausgeführt wurden. Weiterhin wur- den immer wieder Konfliktpunkte zu an- deren Bauregeln erkannt, welche plane- risch nicht berücksichtigt waren, wie z. B.

die Betonage mit einschaligen Systemen, wo die Perimeterdämmung vor dem Auf- schwimmen im Grundwasser geschützt werden musste.

Der Bauablauf der Bodenplatte wurde so geplant, dass nicht mit Betonierab- schnitten gearbeitet wurde. Hierdurch konnte der Einbau der Frischbetonver- bundfolie sauber und unter kontrollier- baren Bedingungen ablaufen. Auch dies und die unbedingte Zusammenarbeit aller Beteiligten führte zu einem Erfolg, nach- dem erkannt wurde, dass die Aufgabe ein besonderes Maß an Sorgfalt verlangt, da ein hohes öffentliches Interesse an den

gelagerten Exponaten im Archiv existierte.

Es wurden keine Maßnahmen zum Injizie- ren von Undichtigkeiten nötig.

Anhand der erkannten Schnittstellen und der dadurch entwickelten Lösungs- ansätze konnten an diesem Projekt Erfah- rungen gesammelt werden, die so aktuell nicht mehr umgesetzt werden würden, da es betriebswirtschaftlich aber auch technisch nicht sinnvoll ist, zwei unter- schiedlich wirkende Systeme für die Si- cherstellung der Wasserundurchlässigkeit bzw. Dichtigkeit auszubilden. Bei der Be- trachtung der Wirkungsweisen kann nämlich das Konzept mit Rissbreitenbe- schränkung und eintretender Selbsthei- lung bei Anwendung einer Frischbeton- verbundabdichtung nicht wirken. Es tritt kein Potenzial für die Selbstheilung auf, das ist das Zusintern der zulässigen Risse über die chemischen Prozesse bei einem zeitweisen Wasserdurchtritt.

6 Lagerräume und Tiefgarage im Untergeschoss

6.1 Planung und Aufgabe

Die Aufgabe der hochwertigen Nutzung beschränkt sich aber nicht nur auf kleine- re Baumaßnahmen, sondern wird in gro- ßem Rahmen in Bürogebäuden gesehen.

Archive, Technikzentralen und nutzbare Parkflächen stellen hier eher einen Regel- fall dar. Aus diesem Grund werden Pla- nungen immer komplexer und müssen inhaltlich aufeinander abgestimmt wer- den. Es besteht hier eine Notwendigkeit, Synergien aus den unterschiedlichen He- rangehensweisen zur Erfüllung hochwer- tig genutzter Räume im Grundwasserbe- reich zu nutzen. Insofern wurde im fol- genden Projekt eine frühzeitige Planung der Frischbetonverbundfolie in die Pla- nungsphase des AGs integriert und mit

der Ausführungsplanung Bauabläufe op- timiert. Dies war notwendig, weil die Grö- ße der Baumaßnahme zahlreiche Beto- nierabschnitte vorsah. Diese mussten lo- gistisch mit der Ausführung der Frischbe- tonverbundabdichtung abgestimmt wer- den, damit ein Einbau möglich war.

Folgende Bauteile liegen im Bereich der Weißen Wanne. Die folgende Tabelle zeigt die technischen Anforderungen an den Beton:

Tabelle 1: Anforderungen an den Beton

Die Rissbreite der Bodenplatte und Wände beträgt wk = 0,15 mm. In Abbil- dung 14 ist die Dimension des Bauvorha- bens anhand des Grundrisses der Boden- platte dargestellt.

6.2 Besonderheiten

Alle Kräne müssen in die Bodenplatte in- tegriert werden. Der Aufbau fand 5–7 Tage nach Herstellung der Bodenplatte statt. Da ein Beton mit mittlerer Festig- keitsentwicklung verwendet wurde, wur- de anhand der Entwicklung der Hydratati- onswärme ein Rückschluss auf die Festig- keitsentwicklung gezogen, um den Nach- weis der Mindestfestigkeit zum Aufbau der Kräne zu erbringen. Abb. 15 zeigt ein Beispiel.

Bodenplatte Wände

Stärke in cm 200 35

Beton- qualität

C35/45 XC3, XD3

C35 /45 XC4, XF1 Festigkeits-

entwicklung

langsam mittel

Prüfalter in d 91 28

Betonage- zeitraum

Herbst und Winter

Herbst bis Frühjahr

Abb. 14: Grundriss der Bodenplatte

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Abb. 15: Temperaturmessung am Kranfundament Es zeigte sich, dass trotz langsamer Fes tigkeitsentwicklung eine relativ hohe Bauteiltemperatur auftrat. Es ist somit an- zunehmen, dass die entstehenden Zwän- ge relativ hoch waren. Vereinzelt traten Risse auf. Zur sicheren Realisierung wurde der Bauablauf auf die Herstellung einer geschlossenen Frischbetonverbundfolie optimiert, da der Hinterlaufschutz des FBV-Systems gewährleistet werden muss- te. Es zeigte sich, dass bei der Verlegung gewisse Ereignisse und unvermeidliche Einflüsse aus dem Bauablauf berücksichti- gt werden mussten, wie:

„

„ Gehwege

„

„ Lagerflächen

„

„ Nachbarbetonagen

„

„ Allgemeine Verunreinigungen

„

„ Unterlage mit zahlreichen Versprüngen Ungünstig wirkten in der Betonkonstruk- tion auch die zahlreichen Einbauten in der Bodenplatte, wie z. B. die Betonkernakti- vierung, siehe Abb. 16. Dies führte eben- falls zu Zwangsspannungen.

6.3 Lösung

Die Sicherstellung der hochwertigen Nut- zung wurde hier bereits im Vorfeld durch die Dimensionierung einer Weißen Wan- ne in Beanspruchungsklasse 1 und Nut- zungsklasse A mit zusätzlicher Applikati- on einer Dichtungsbahn mit Hinterlauf- schutz gewährleistet. Es zeigte sich, dass dies eine gute Kombination war, da teil- weise Risse im massigen Bauteil aufgetre- ten sind. Eine Wassereindringung wurde nicht beobachtet. Grundlage für eine ord- Abb. 16: Beispiele für Einbauteile in der

Bodenplatte

nungsgemäße Ausbildung der Weißen Wanne + Frischbetonverbundsystem ist eine Verlegeplanung der Dichtungs- bahnen und ein darauf abgestimmter Be- tonierplan. Wegen zahlreicher Versprün- ge wurden spezielle Lösungen mittels vorgeschnittener Folien an den Vouten der Fundamente ausgeführt, wie fol- gende Abbildung zeigt:

Abb. 17: Ausführung von Versprüngen

Ein weiteres Thema war der beengte Platz. So wurde ein Sicherungskonzept entworfen, welches die Qualität einschät- zen sollte, wenn unvermeidliche bauliche Beeinträchtigungen auf fertiggestellten Verbundfolienabschnitten auftreten. Ein Überblick über die Verhältnisse vor Ort zeigt Abb. 18.

Es zeigte sich, dass die Qualität der Verbundfolie anhand von herkömmlichen Verunreinigungen nicht maßgebend be- einflusst wurde. Lediglich ausfließende Zementschlämme stellte eine deutliche Reduzierung des Verbundes dar, weshalb im Qualitätssicherungskonzept eine so- fortige Reinigung nach Betonagen vorge- sehen wurde [8].

6.4 Erfahrungsbericht

Bei dieser sehr großen Baustelle zeigte sich, dass es planerisch sinnvoll ist, die Si- cherstellung der Wasserundurchlässigkeit durch ein System mit Frischbetonver- bundfolien zu erzeugen, wenn eine hoch- wertige Nutzung Bestandteil der Nut- Abb. 18: Platzverhältnisse vor Ort

zungsanforderung ist. Es ist mit einem Auftreten von Rissen zu rechnen, wobei der Eintrittszeitraum in diesem Fall tat- sächlich sehr früh nach Betonage auftrat, z. B. weil die Hydratationswärmeentwick- lung im massigen Bauteil relativ hoch war.

Für diesen Fall war die Frischbetonver- bundfolie eine ideale Ergänzung zur Erfül- lung der Nutzungsaufgabe.

7 Zusammenfassung der Erfahrungen

Es zeigte sich bei der Analyse der betrach- teten vier Bauvorhaben, dass in allen Fäl- len eine hochwertige Nutzung vorgese- hen, jedoch nicht immer deklariert wur- de. Dies ist nicht akzeptabel, da die Pla- nungsaufgabe die Festlegung der Nut- zungsanforderungen beinhaltet. Es zeigte sich aber auch, dass im Laufe von drei Jahren dieses Thema immer weiter sensi- bilisiert wurde. In den letzten beiden Bei- spielen wurde bereits berücksichtigt, dass die Planung einer gerissenen Bauweise nicht Erfüllung einer hochwertigen Nut- zung sein kann. Die rissbreitenbeschrän- kende Bauweise liefert eine Wahrschein- lichkeit des Auftretens einer gewissen Anzahl an Rissen einer bestimmten Riss- breite und darunter. Allerdings ist die Ein- trittswahrscheinlichkeit unverhältnismä- ßig gering, wenn die Rissbreite sehr redu- ziert wird. Bei wk = 0,1 mm liegt diese bei nur noch 70 % [9]. Ungeachtet dessen besteht aber bei Rissen bis zu einer Riss- breite von 0,3 mm, abhängig von der Druckhöhe des anstehenden Wassers, eine gute Chance auf Selbstheilung. Bei der hochwertigen Nutzung genügt dieses Herangehen allerdings nicht, weil zu kei- nem Zeitpunkt ein Wasserzutritt während der Nutzung akzeptabel ist. Hier sind aber die allgemein anerkannten Regeln der Technik zu beachten, wodurch eine Di- mensionierung mit 0,2 mm Rissbreite ob- ligatorisch ist, da [1] als Anwendungsdo- kument diesen Status erreicht.

Für diese Fälle ist es ein gutes Vorgehen mit Dichtungsbahnen zu arbeiten. Diese Frischbetonverbundsysteme werden ge- plant und sind daher im Bauablauf inte- griert. Das ist auch notwendig, da zum Zeitpunkt der Bauausführung keine Spann- weiten mehr vorhanden sind, zusätzliche Arbeiten und Anpassungen vorzunehmen.

Wenn beengte Baustellenverhältnisse vor- handen sind, so ist ein zusätzlicher Schutz der bereits ausgeführten Dichtungsmaß- nahmen vorzusehen, da unter bestimmten Umständen eine Beeinträchtigung des Ver-

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Im Regelfall stellt ein normaler Baubetrieb aber keine Beeinflussung der Qualität dar, selbst wenn leichte Verschmutzungen vor- handen sind [8].

Wichtig für die Ausführung eines Dich- tungssystems ist der Verbund zwischen Be- ton und Dichtungsbahn. Dieser Hinterlauf- schutz ist notwendig, da bei keinem Sys- tem eine Toleranz ausgeschlossen werden kann. Der Hinterlaufschutz bietet hier aller- dings die notwendige Sicherheit. Aus allen Beobachtungen ist davon auszugehen, dass gerissene Bauteile vorhanden waren.

Selbst bei den beiden gezeigten Beispielen mit hybrider Bewehrung bzw. extrem redu- zierter Rissbreite unter Berücksichtigung des späten Zwangs, ist die Rissentstehung planerisch berücksichtigt. Dass es tatsäch- lich unter bestimmten Kombinationen von günstigen Einbaubedingungen, optimalen Betonen und günstig liegenden Bauzeiten vorkommt, dass kein Riss auftritt, hält der Verfasser zwar für möglich, dies ist jedoch nur mit einem sehr hohen planerischen und ausführungstechnischen Aufwand zu realisieren. Es hat sich gezeigt, dass die pla- nerischen Annahmen dafür sehr stark streuen, so dass nicht absolut sicher davon auszugehen ist, dass hier eine zielsichere Planung erreicht werden kann.

Frischbetonverbundsysteme liefern so- mit eine wichtige Ergänzung zum plan- mäßigen Vorgehen der aktuellen WU- Richtlinie [1] und deren anwendungsori- entierte Ergänzung in [2] und [3]. Aus diesem Blickwinkel können Frischbeton- verbundsysteme mit Zustimmung des Auftraggebers unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Nutzungsklassen wie folgt angewendet werden:

„

„ Anwendung des Entwurfsgrundsatzes a nach [1] mit Frischbetonverbundfolie als Sicherheit, da unvorhergesehene Risse nicht in jedem Falle sanierbar sind;

„

„ Anwendung des Entwurfsgrundsatz c nach [1] mit Frischbetonverbundfolie als zusätzliche Maßnahme, statt wie bisher üblich eine planmäßige Rissver- pressung vorzusehen.

Die Frischbetonverbundfolie benötigt hierfür allerdings ein entsprechendes abP.

Die Anwendung des Entwurfsgrund- satzes b nach [1] ist aus dieser Sicht nicht zielführend, da hier von einer Selbsthei- lung der Risse ausgegangen wird. Dies bedingt einen gewissen Wasserzutritt bzw. hohe Luftfeuchtigkeiten, was im Re- gelfall bei einer Konstruktion mit FBV nicht mehr vorliegt.

Sofern im abP der Nachweis der Eig- nung als alleiniges Abdichtungssystem über eine Frischbetonverbundfolie er- bracht ist, hat es sich bewährt, die Bauteile gemäß WU-Richtline [1] wie ein Außen- bauteil zu bemessen. An dieser Stelle be- steht aber die Gefahr der Vermischung von Normungen, sodass darauf hingewiesen werden muss, dass es sich bei einer Ab- dichtungsbahn mit Hinterlaufschutz, wie es die Frischbetonverbundabdichtung ver- langt, nicht um ein System gemäß DIN 18195 handelt. Die Frischbetonverbundfo- lie hat einen Hinterlaufschutz, weshalb zu- sätzliche Maßnahmen zur Sicherstellung unerwünschten Eindringens von Wasser an Störstellen entfallen.

Sofern DIN 18195 ausgeschrieben ist muss berücksichtigt werden, dass alle Be- dingungen dieser Normenreihe ebenfalls berücksichtigt werden, wie Schutzbe-

tone, Ausführung von Flanschen bei Druckwasser, Schutz vor horizontaler Ver- schiebung usw., die für die Sicherstellung des Hinterlaufschutzes und Schutzes der Abdichtung dienen. FBV-Systeme betrifft dies nicht, worin letztendlich ein deut- licher Vorteil zu sehen ist. Hinterlaufgesi- cherte Systeme können somit auch lokal eingesetzt werden, da oftmals nicht der gesamte unterirdische Bauwerksteil hohe Nutzungsanforderungen hat.

8 Literaturreferenzen

[1] Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V.

-DAfStb- (Hrsg.): DAfStb-Richtlinie Was- serundurchlässige Bauwerke aus Beton (WU-Richtlinie), Ausgabe November 2003.

Berlin: Beuth, 2003

[2] Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V.

-DAfStb- (Hrsg.): Erläuterungen zur DAfStb-Richtlinie Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton. Schriftenreihe des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton, Heft 555. Berlin: Beuth, 2006

[3] DBV-Merkblatt, Hochwertige Nutzung von Untergeschossen – Bauphysik und Raum- klima. Fassung Januar 2009. Berlin: Deut- scher Beton- und Bautechnik Verein E.V.

(DBV), 2009

[4] DBV-Merkblatt, Industrieböden aus Stahl- faserbeton. Besonderheiten bei Bemes- sung und Konstruktion, Herstellung und Ausführung. Fassung Juli 2013. Berlin:

Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. (DBV), 2013

[5] Leutbecher, T. und Fehling, E.: Rissbildung und Zugtragverhalten von mit Fasern ver- stärktem Stahlbeton am Beispiel ul- trahochfesten Betons. Beton- und Stahlbe- tonbau 104(2009), Nr. 6, S. 357-367 [6] DBV-Merkblatt, Parkhäuser und Tiefgara-

gen. Ausgabe September 2010. Berlin:

Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. (DBV), 2010

[7] Nikolaus, C.: Effekt einer verminderten Selbstheilung von Beton in Massenbeton- bauteilen und Betonbauteilen unter Zwang – Regionalstudie München. Würz- burg: Fachhochschule Würzburg-Schwein- furt, 2011

[8] Zitzelsberger, T; Schneider, M.; Freimann, T.

und Kauz, M.: Frischbetonverbundfolie – Hinweise aus Theorie, Forschung und Pra- xis zu einer neuartigen Technologie. In:

DBV-Regionaltagung München, 10. Febru- ar 2015. Veranstalter: Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. (DBV), 2015 Der Autor

FH-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Martin Schneider

Diplom an der Bauhaus Universität Weimar (Thema: Energiebilanzierung von Asphaltmischwerken) 1994- 1999, Doktorat an der TU Wien (Thema: Entwicklung von Baustoffmodellen im Brandfall) 2005-2010, Labor- leitung IFM Dr. Schellenberg in Rottweil, Prüfstellenleitung TPA GmbH in München, Professor für Baustoff- technologie an der FH Kärnten in Spittal a.d. Drau, Professur für Baustofftechnologie, Hochschullehre Fachhochschule Kärnten, gemeinnützige Privatstiftung

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