| NDT.net Jan 2006 Vol. 11 No.1 |
Bad Reichenhall und ZfP im BauwesenRolf Diederichs - NDT.netEinleitung
Den Ursachen auf der SpurDas eingestürzte Dach war eine Flachdach-Konstruktion aus Leimholzkomponenten welches zum Zeitpunkt des Einsturzes von Schnee bedeckt war. Nach zwei Fachartikeln - in der Deutschen Bauzeitschrift des Jahres 1975 (Nummer 10) und im Holzbau-Atlas 1978 - betrug die Gesamtgröße der Halle 75 mal 48 Meter. Die 2,87 Meter hohen Kastenträger, die im Abstand von jeweils 7,50 Meter angebracht waren, hatten also die gewaltige Spannweite von 40 Metern und ragten beidseitig vier Meter aus, so dass sie die Breite der Halle ganz überspannten (FAZ) [1].Die extrem nasse Schneemasse, aber von nur 30 cm, wird als alleiniger Grund für den Einsturz des Daches von vielen Bauexperten für unwahrscheinlich gehalten, denn Dächer müssen darauf ausgelegt sein. Wenn im laufe der Zeit Wasser durch die Isolierung des Daches eindringt, dann können die darunter liegenden Holzbalken Schäden erleiden, die ihre Tragfähigkeit reduzieren. Holz kann durchaus feucht werden, vorausgesetzt es hat die Chance wieder zu trocken. Da es sich hier um eine Kastenkonstruktion handelt, ist das Trocknen der Holzbalken aber nicht zweifelsfrei gewährleistet. Schäden können unsichtbar unter der Abdeckung liegen, d.h. wie so häufig bei Bauschäden von außen nicht sichtbar sein. Allerdings hätten die Anzeichen von Undichtigkeit, es wurden schon längere Zeit Eimer aufgestellt, auch jeden verantwortlich denkenden Menschen zum handeln bewegen müssen. Der Bürgermeister beteuert, dass ein Gutachten im Jahre 2003 gemacht worden wäre, welches die weitere Nutzung zugelassen hätte. Hier wird das Manko der fehlenden Regulierung deutlich, den erstens ist eine Überprüfung der Standfestigkeit dem Betreiber selbst überlassen und zweitens ist das Personal bzw. die Qualifikation der Prüfer nicht vorgeschrieben. So kann im Prinzip der Bürgermeister ein beliebiges "Ingenieurbüro", welches entsprechend der Versammlungsstättenverordnung den Brandschutz prüft, sagen: "schau doch bei der Gelegenheit mal nach, ob das Gebäude noch sicher genug ist". So stellte das ZDF im Interview mit dem Geschäftsführer der Eishalle Chemnitz es so dar, als wenn dieser gesagt hätte, die Damen und Herren vom TÜV prüften regelmäßig sein Dach. Dagegen sagt er NDT.net gegenüber, er hätte lediglich von der Überprüfung der Amoniakanlage gesprochen und nicht das Dach gemeint, also man hätte ihn "verschnitten" [2]. Was brachte die Balken zum Bruch - Fäulnis oder schadhafte Leimverbindungen?Einige Tage nach dem Unglück wurde in den Medien [3] über Fachleute berichtet, die vor Ort aufklaffende Verbindungen der Leimholzbalken (Brettschichtholz) an den gebrochenen Balken bemerkt haben. Danach richtete sich die weitere Diskussion auf mögliche Schwachstellen der Leimverbindung von Brettschichtholzbalken. Es gibt zwei Leimsorten, eine für die Verwendung im Trockenbereich und eine weitere für den Feuchtbereich.Eberhard Pfütze, Diplom-Holzwirt bei BASF, widerspricht gegenüber der FAZ den Mutmaßungen anderer Fachleute, eine fehlerhafte Verleimung der Holzlamellen, aus denen die Träger gefertigt waren, könnten für deren Einsturz verantwortlich gewesen sein. "Aus chemischer Sicht ist das schlicht nicht vorstellbar." [3] Der Leim, der für tragende Gebäudeteile verwendet werde und aus Aminoplast- und Phenolharzen bestehe, sei wärme- und feuchtigkeitsresistent - im Gegensatz zum Leim des täglichen Hausgebrauchs. Die chemischen Eigenschaften würden auch durch extreme Witterungsbedingungen wie in Bad Reichenhall nicht verändert. Für den unwahrscheinlichen Fall, dass bei der Leimproduktion etwas fehlgelaufen sei, so meint Pfütze, hätte die Halle nach wenigen Tagen und nicht nach Jahrzehnten einstürzen müssen. Die Leimmischungen, die heute verwendet werden, seien im wesentlichen dieselben wie schon vor 35 Jahren, als die Eislaufhalle gebaut wurde. Die Prüfung und die Normierung von Leimtechniken sei in jener Zeit schon so intensiv und genau gewesen wie heute. Im unterern Abschnitt 'ZfP an Leimholzelementen' wird auf die Prüfung von Leimverbindungen noch näher eingegengen.[3] Der "BAU-TÜV" wird nun gefordert
Welchen Beitrag kann ZfP im Bauwesen leisten?Eine Regulierung für die Überwachung von Brücken im Straßenbau besteht schon viele Jahre mit der DIN 1076. Diese könnte jetzt auch für den Hochbau Pate stehen, meinen Experten der ZfP. Aber trotz der DIN 1076 wird ein in Deutschland vorhandenes Sicherheitsrisiko auch bei Brücken hoch eingeschätzt. Ein Ergebnis der Schadensbewertung zeigt, dass 2001 der Anteil an kritischen Brückenbauwerken im Bundesfernstraßennetz etwa 12 % des Gesamtbestandes ausmachte (BMVBW 2001). Die Zustandsbeurteilung von Ingenieurbauwerken erfolgt in Deutschland i.d.R. durch Inaugenscheinnahme; bei Brücken z. B. alle drei Jahre als "einfache Prüfung" und alle sechs Jahre als "Hauptprüfung". Kriterien sind dabei in der Regel die Standsicherheit, die Verkehrssicherheit und die Dauerhaftigkeit, mit deren Hilfe sich ein Bauwerk in Zustandsklassen eingruppieren lässt oder eine Zustandsnote vergeben werden kann [5].
Politiker und kommunale Spitzenvertreter haben sich besorgt über den Zustand der Eisenbahnbrücken und Straßenbrücken in Deutschland gezeigt. Mindestens 1000 der bundesweit 1500 unter kommunaler Verantwortung stehenden Brücken müssten mit Sofortmaßnahmen stabilisiert werden, sagte der verkehrspolitische Sprecher der FDP-Bundestagsfraktion, Horst Friedrich, der "Bild am Sonntag" (DPA/AP) [6]. Auch auf der Internetseite der Gesellschaft für außergewöhnliche Ideen, wird starke Kritik am deutschen Brückenbau geübt [20]. Von ZfP im Brückenbau lernenAuf der Homepage der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) [18], und in Vorträgen der BASt Wissenschaftler, zeigt man sich des Problems einiger kritischen Brücken bewusst. Nicht alles ist immer einwandfrei, man kann oder will aber nicht alles abreißen, auch lägen die meisten Probleme im Netz der Städte und Kommunen, da dort der Bund keinen direkten Einfluss hat.
Wie Regulierung von Geräte-ZfP im Bauwesen funktionieren kann, zeigt eine Prüfvorschrift seit 2003. Seit dem müssen bei der Herstellung der Tunnelinnenschalen, diese mit Impakt-Echo-Verfahren oder ähnlicher Echo Verfahren auf Fehlstellen bzw. Minderdicken überprüft werden (RI-ZFP-TU). Es dürfen nur von der BASt akkreditierte (gelistete) Firmen beauftrag werden. Zur Zeit sind 10 Firmen gelistet, wobei sieben Firmen Impakt-Echo und drei Ultraschall einsetzen [19]. Zu diesem Thema hält C. Roder (BASt) auf der Bauwerksdiagnose 2006 [8] den Vortrag: "Qualitätssicherung von Tunnelinnenschalen". Bei der Zustandsbeurteilung bestehender Gebäude, i.d.R durch eine Sichtprüfung, können dem Prüfer versteckte Mängel entgehen. Die DGZfP unterstützt durch die Aktivitäten ihres Fachausschusses "Zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen" die Entwicklung und Anwendung von Verfahren für eine objektive, auf Messungen basierende Prüfung von Bauwerken. Richtig angewandt helfen diese Verfahren bei der Zustandsbeurteilung und tragen zur Vermeidung solch tragischer Unglücksfälle bei. Damit die Praxis den Einsatz von Prüfmethoden besser beurteilen kann, hat die Fachabteilung BAU-ZfP der BAM ein ZfP-Bau Kompendium [21] ins Internet gestellt. Zu diesem Thema gibt es vom Mitarbeiter A. Taffe auf der Baudiagnose 2006 [8] den Vortrag "Validierung von ZfP-Verfahren im Bauwesen", den wir in dieser Ausgabe schon veröffentlichen durften [22]. Forschung & Entwicklung auf dem Gebiet der Bau-ZfPIn Deutschland gibt es zur Zeit zwei wesentliche Forschungsprojekte auf dem Gebiet der ZfP im Bauwesen, der SFB477 [9] unter Federführung des Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz an der TU Braunschweig und FOR 384 unter Universität Stuttgart Institut für Werkstoffe im Bauwesen. Zum Januar 2001 wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in Bonn die Forschergruppe FOR 384 eingerichtet. Sie trägt den Titel Zerstörungsfreie Strukturbestimmung von Betonbauteilen mit akustischen und elektromagnetischen Echo-Verfahren. Die Gruppe besteht aus acht Institutionen, die zu den anerkannten Forschergruppen auf dem Gebiet der Zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) im deutschsprachigen Raum zählen, sowie sechs Mitgliedern einer Unterstützergruppe, die im Wesentlichen die privatwirtschaftlichen Interessen an diesem Forschungsprojekt vertritt, jedoch keine Förderung von Seiten der DFG erhält. Das Ziel der Forschergruppe FOR 384 ist es, die Verfahren zur Strukturaufklärung von Betonbauteilen auf einen Entwicklungsstand zu heben, der ihre systematische Anwendung zur zerstörungsfreien Bauwerksdiagnose ermöglicht und auf die Validierung für möglichst viele Prüfaufgaben hinführt. [10,11]Der Sonderforschungsbereich 477 hat sich zum Ziel gesetzt, die Lebens- und Nutzungsdauer von Bauwerken durch eine innovative Überwachung sicherzustellen. Die Erhaltung und Umnutzung von Bauwerken wird in Anbetracht des riesigen Bauwerksbestandes in der Bundesrepublik zu einer wichtigen gesellschaftlichen Zukunftsaufgabe. Mit Hilfe einer geeigneten Bauwerksüberwachung ist es möglich, die Nutzungsdauer von Bauwerken beträchtlich zu verlängern oder Umnutzungen zuzulassen, die nach den üblichen Regeln nicht möglich wären [9]. Structural Health Monitoring
Das Monitoring (eben auch mit MEMS-Sensorik) bietet die Möglichkeit der Datenerfassung z.B. hinsichtlich Temperatur, besonders wichtig die Verformungen, Feuchte, etc. Die Stuttgarter arbeiten auch an der Integration von Schallemissionssensoren. Damit wären zuverlässig die ersten Verformungsgeräusche bei der Durchbiegung von Deckenträgern messbar gewesen. Grosse propagiert die Registrierung von mehreren physikalischen Messdaten gleichzeitig, da nur so eine zuverlässige Interpretation bereits im Sensor möglich ist. Kabellos werden dann lediglich Alarmmeldungen versand. In dem vorliegenden Fall muss man es sich so vorstellen, dass dieser Alarm ausgelöst worden wäre bei einer größeren Verformung unter gleichzeitiger erhöhter Schallemissionsaktivität. Auch eine erhöhte Feuchtigkeit im Balkeninneren hätte man registrieren können. In den USA gibt es mehrere die derzeit getestet werden. Ausschließlich allerdings an Brücken. Die meisten Anwendungen der Systeme auf MEMS-Basis sind im Tagungsband der letzten "Structural Health Monitoring" Konferenz in Stanford (09/2005) beschrieben. [14] ZfP an Leimholzelementen
FazitEs ist nicht damit getan die Verantwortlichen von Bad Reichenhall zur Rechenschaft zu ziehen. Vor 13 Jahren wurde die Regulierung der Überwachung von Gebäuden während der Bauphase abgeschafft, zur Recht prangert der VPI diese fatale Entscheidung an. Das wieder zu etablieren wäre ein erster wichtiger Schritt. Münchens Oberbürgermeister Christian Ude sprach sich für schärfere regelmäßige Kontrollen öffentlich genutzter Bauten aus. "Es kann ja nicht vom Gusto der Verantwortlichen abhängen, ob reichliche Überprüfungen stattfinden oder nicht", sagte der SPD-Politiker dem Bayerischen Rundfunk. Er machte die Finanznot der Kommunen generell für mangelnde Kontrollen und schlechte Bausubstanz verantwortlich.Bundesbauminister Tiefensee hatte betont, dass das tragische Unglück habe "uns allen noch einmal die Bedeutung einer ausreichenden Standsicherheit von Gebäuden vor Augen geführt". Leben und Gesundheit dürften durch Bauwerke nicht in Gefahr geraten. "Nun sind die Länder am Zug." Diese reagierten inzwischen: Die Bauminister der Länder werden voraussichtlich Anfang Februar auf einer Konferenz mögliche Konsequenzen aus dem Reichenhaller Unglück beraten. Vorschriften einer wiederkehrenden Prüfung sind nun erforderlich, für welche Gebäude und in welcher Zeitfolge gilt es nun zu diskutieren. Die Versammlungsstättenverordnung (Brandschutz) ist ein Beispiel wie man die Sicherheit von öffentlichen Gebäuden erhöhen kann. Das gleiche gilt es nun auch für die Standsicherheit umzusetzen. Es wäre falsch nun eine neue Regulierung mit dem Argument abzulehnen, dass "schwarze Schafe" ohnehin jede Vorschrift umgehen würden. Manch Bürgermeister/in wäre sicher froh etwas an der Hand zu haben, d.h. ruhig schlafen zu können ohne mit einem Bein im Gefängnis zu stehen. Unser politisches Fazit aus Bad Reichenhall: Nicht nur die Schlamperei im Einzelfall sondern die fehlende Regulierung ist der Skandal. DanksagungFür ihre Fachauskünfte zu diesem Artikel möchte sich der Autor bei allen auch nicht genannten Personen bedanken. Ein besonderer Dank gilt Christian Grosse, Mitglied des NDT.net Editor Advisory Board, für seine wissenschaftliche Beratung an der gesamten NDT.net Januar Ausgabe. Ebenso danken wir der DGZfP für die vorzeitig Freigabe einiger Vorträge der Bauwerksdiagnose 2006 23-24 Februar in Berlin.Literatur
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