Case Study: Das Laufenmühle Viadukt - Instandsetzung unter Berücksichtigung und Einbeziehung des Denkmalschutzes
- Ansprechperson:
Prof. Dr. Andreas Gerdes
- Projektgruppe:
Entwicklung
- Projektbeteiligte:
BWN-Bauingenieure GbR, Förderverein Welzheimer Bahn e.V., FPI Forschungs- und Prüfinstitut Steine und Erden Karlsruhe, IGP Ingenieurbüro Dr.-Ing. Gabriele Patitz, Ingenieurbüro H. Rothenhöfer, IYONYS AG, KIT Innovation HUB
- Starttermin:
01.09.2016
- Endtermin:
31.12.2018
Projektinformation
Ausgangssituation und Bauwerksbeschreibung
Das Laufenmühle-Viadukt…
- …ist das Größte im Ensemble aus drei Viadukten der Wieslauftalbahn (Laufenmühle-Viadukt, Strümpfelbach-Viadukt und Igelsbach-Viadukt).
- …ist eines der ersten Bauwerke aus „Eisenbeton“ in Deutschland und repräsentiert damit ein herausragendes Beispiel für die Entwicklung der technischen Infrastruktur in Deutschland.
- …wurde 1909 erbaut, die Bauzeit betrug 5 Monate.
- …besteht bei einer Gesamtlänge von ca. 180 m aus 8 Bögen unterschiedlicher Konstruktion und Stützweite,
- …steht seit 1992 unter Denkmalschutz.
- … wurde vor der Wiederinbetriebnahme als Museumsbahn im Jahr 2009 lokal instandgesetzt.
- Bauwerk unterliegt den üblichen Bauwerksprüfungen (einfache Bauwerksprüfung (alle 3 Jahre) und Hauptprüfung alle 6 Jahre)
- Feststellung verschiedener Schäden, die zu Zweifeln an der Standsicherheit des Bauwerks führten. Dazu gehörten u.a.:
- lokal auftretende flächige Abplatzungen im oberflächennahen Bereich
- wasserführende Risse in der Konstruktion
- Hohlstellen beim Überdeckungsbeton
- freiliegende und korrodierende Eisenbewehrungen, begründet in einer geringen Betonüberdeckung
- Fortschreitende Carbonatisierung beim Überdeckungsbetons
- Kalkaussinterungen, die auf einen Wassertransport durch das Bauwerk hinweisen
- defekte Fugen, die den Eintritt von Wasser ins Bauwerk erlauben.
- Verfärbungen auf Grund von Biofilmbildung und Bewuchs mit Pflanzen
Instandsetzungsmaßnahmen waren unvermeidbar, um einerseits das Laufenmühle-Viadukt als Denkmal zu erhalten, andererseits den Betrieb der Museumsbahn aufrechtzuerhalten
Maßnahmen
- Modul 1 - Literaturrecherche: Recherche und Evaluation ähnlicher Bauwerke aus der gleichen Epoche und bereits bekannter Instandsetzungs- und Präventionsmaßnahmen. Analyse der objektabhängigen Vorgehensweise (Case Studies) in Bezug auf ihre Anwendbarkeit auf das Laufenmühle-Viadukt.
- Modul 2 - Inverse statische Analyse: zur Bestimmung der Sicherstellung der Standsicherheit wurde in Abhängigkeit der einzelnen Bauteile Belastungsszenarien verschiedener mechanischer Beanspruchungen entwickelt. Durch eine inverse statische Analyse konnten die besonders beanspruchten Teile identifiziert und für diese Bereiche die lokal geltenden Mindestanforderungen an die mechanischen Werkstoffeigenschaften berechnen werden.
- Modul 3 - Erweiterte Zustandsanalyse: Aufstellen eines qualifiziertes Untersuchungsprogramm basierend auf Moduls 1 bzw. 2. Schritt 1: Erfassung visuell erkennbarer Schäden und Dokumentierung mittels einer Schadenskartierung. Schritt 2: Durchführung einer erweiterte Zustandsanalyse mit zerstörungsfreien Prüfmethoden und gezielter Bohrkernentnahme zur Korrelation der ermittelten Daten.
- Modul 4 - Planung der Instandsetzungsmaßnahme: wegen der fundierten Datenlage, konnte von den ursprünglich geplanten massiven Eingriffen in die Bausubstanz, abgewichen werden. Ersatz durch alternatives Konzept, das nur minimalinvasive Eingriffe beinhaltete. (Injektion von Rissen mit speziellen Instandsetzungmörtel)
- Modul 5 - Ausführung der Instandsetzungsmaßnahme: Durchführung von Versuchsapplikationen vor der Instandsetzungsmaßnahme, um Eignung des Injektionsmörtels und Einstellungen der Injektionsanlage zu prüfen. Messungen am Objekt und entnommenen Probekörpern überprüft. Anpassung des Verfahrens und großflächige Durchführung.
- Modul 6 - Qualitätskontrolle: während und nach der Maßnahme sind der Grundpfeiler für die Performance der Instandsetzung. Einsatz geeigneter Verfahren aus der Zustandsanalyse.
- Modul 7 - Aufstellung eines Unterhalts- und Präventionskonzepts: regelmäßige Bauwerksüberprüfungen mit Hilfe zerstörungsfreier Prüfmethoden. Aufbringen einer Tiefenhydrophobierung zum Schutz des Bauwerks bei unkontrollierten Wassereintritt.
Ergebnisse: Vorteile/Benefits des innovativen Ansatzes
- Vergleichende Betrachtungen zur Instandsetzung von Bauwerken der gleichen Epoche liefern Hinweise zur Performance von alternativen Instandsetzungsverfahren.
- inverse statische Analyse zur Identifikation kritischer Konstruktionsdetails („hot spots“), deren Instandsetzung objekt- und nutzungsspezifisch geplant werden kann.
- Gezielte Zustandsanalysen liefern notwendigen Informationen, um die Ausführung der Maßnahme auf das notwendige Mindestmaß zu reduzieren.
- Scherstellung der Innstandsetzungsziele durch stringente Qualitätskontrolle
- von Unterhalts- und Präventionskonzepten zum langfristigen Erhalt historischer Bauwerke
- Senkung der Kosten von ursprünglich angesetzten ca. 3.2 Mio € auf unter 2.2 Mio €.
HINWEIS:
Weitere Informationen zu den Planungsarbeiten der Sanierung finden Sie in der Zeitschrift BAUSUBSTANZ Thema: Betoninstandsetzung
Der Titel beschreibt die Planungsarbeiten für die Sanierung des über 100 Jahre alten denkmalgeschützten Laufenmühle-Viadukts von der Bestandserfassung und Bestandsbewertung bis zur statischen Nachweisführung und Ausführungsplanung.