7. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Juli 2021 37 Zustandsaufnahme und -beurteilung von Tiefgaragen Dipl.Ing (FH) SIA Ralf Schoster ewp AG Effretikon, Schweiz Zusammenfassung Unterhalt und Instandsetzung von Tiefgaragen und Einstellhallen haben in den vergangenen Jahren deutlich zugenommen. Wasserinfiltrationen, Tausalze, Bewehrungsdefizite und zu geringe Betondeckungen erfordern in der Schweiz bei jedem Bauwerk andere Schwerpunkte in der Zustandsaufnahme und -beurteilung auf der Grundlage der SIA-Normen 269ff. für Erhaltung und der SIA-Dokumentation «Tragsicherheit von Einstellhallen». Am Beispiel instandgesetzter Tiefgaragen grösserer Wohnüberbauungen wird das Vorgehen der visuellen Inspektion mit digitaler Unterstützung über Messungen und Ortungen bis zur Beurteilung aufgezeigt. Ziel ist eine möglichst ganzheitliche Erfassung und Beurteilung von Schadensmechanismen. • Digitale Aufbereitung der Bauwerksdokumentation als Grundlage für die appbasierte Zustandserfassung und Schadensaufnahme, welche unmittelbar mit lokalem Bezug erfasst und klassifiziert wird. • Verwendung der digitalen Dokumentation für Leistungsverzeichnisse, Instandsetzungskonzepte und -dokumentation. • Unmittelbare Einbindung der Messungen von Betondeckungen, Betonoberflächendruckfestigkeiten, Bewehrungsortungen. Durchstanzproblematiken aus höheren Lasten, zu geringer Durchstanzbewehrung oder zu geringer bzw. zu kurzer oberer Biegebewehrung. Statische Beurteilungen mit detaillierten Nachweisen der Stufe 3 i.V.m. den Kennwerten aus der Zustandserfassung. 1. Ausgangslage 1.1 An- und Herausforderungen Tiefgaragen und Einstellhallen geraten zunehmend in den Fokus der Eigentümer und Hausverwaltungen. Der Bedarf an Unterhalt und Instandsetzung bei Tiefgaragen hat in den vergangenen Jahren deutlich zugenommen. Sie sind oftmals nicht mehr nur ein dunkler, grauer Raum, in dem verschiedene Fahrzeuge untergebracht sind. In den Vordergrund treten Funktionalität und Gebrauchstauglichkeit bis hin zum Komfort im Sinne von trockenen, hellen und benutzerfreundlichen Räumen, die u.a. gut beleuchtet sind, helle Farbe in der Textur zeigen und frei von Nassstellen und Pfützen sind. Bild 1: Bodenplatte mit Wasserinfiltrationen infolge Grundwasser Bei vielen Tiefgaragen fehlen Planunterlagen und Nutzungsvereinbarungen. Die zulässigen Erdüberdeckungen lassen sich kaum mehr eruieren. Besonders kritisch wird dies im Zusammenhang mit den öfter formulierten Vorstellungen „es hat doch bis jetzt gehalten“ oder „nach alter Norm hat es doch auch gereicht“. Zusätzlich wird oft der Einfluss von Chloriden, Bewehrungsüberdeckung und Fugenabdichtungen nicht ausreichend beachtet oder gar negiert. 38 7. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Juli 2021 Zustandsaufnahme und -beurteilung von Tiefgaragen Bild 2: Aufplatzungen des Hartbetonbelags infolge Korrosion an Fussplatte der Betonverbundstütze 1.2 Grundlagen Neben den aktuell in der Schweiz gültigen SIA-Normen für Neubau und Abdichtung ist die Normenreihe 269ff. für Erhaltung von Tragwerken relevant, die Anfang 2011 für gültig erklärt wurde. Darüber hinaus sind in diesem Zusammenhang die Dokumentationen D 0239 “Erhaltung von Tragwerken” [7] und D0226 “Tragsicherheit von Einstellhallen” [6] von Bedeutung. 2. Zustandserfassung und -beurteilung 2.1 Vorbereitung Der Nutzen von Bauwerksunterlagen für eine Zustandsbeurteilung ist sehr gross, entsprechend ist der Recherche ein hoher Stellenwert einzuräumen. Für viele Bauwerke liegen leider keine Pläne oder Materialangaben auf Papier vor. Die zur Verfügung gestellte oder recherchierte Bauwerksdokumentation in Form von Übersichts- oder Ausführungsplänen, Baubeschrieben etc. wird digital aufbereitet als Grundlage für eine appbasierte Zustandserfassung der Mängel mit lokalem Bezug, wobei oft nicht mehr als Übersichtspläne vorhanden sind. Die vorgesehenen Schadensaufnahmen und Messungen von Betondeckungen und Betonoberflächendruckfestigkeiten sowie Bewehrungsortungen können somit lokal verortet werden. Bild 3: Digitale webbasierte Zustandserfassung mit dem Programm „Planradar“ Der Fokus liegt hierbei stets auch schon auf einem Instandsetzungskonzept und einer möglichen Nutzung für eine Ausschreibung der Instandsetzungsmassnahmen. Anforderungen an Brandschutz, Lüftung u.a. werden frühzeitig integriert. 2.2 Zustandserfassung Eine erste Schadensaufnahme erfolgt als visuelle Inspektion, bei der die Riss- und Schadensaufnahmen in den Plangrundlagen abgebildet werden. Zerstörungsfreie Prüfungen wie Betonoberflächendruckfestigkeit und Lage der Bewehrung o.a. werden nach den jeweiligen Erfordernissen bereits vorgesehen. Ziel ist hierbei, möglichst früh Schäden erkennen und dokumentieren zu können, dabei aber den Umfang der Prüfungen auf das Notwendige zu beschränken und soweit möglich zerstörungsfrei zu prüfen - ein Spagat zwischen fachlichen Erfordernissen und entstehenden Kosten. Eine vertiefende Schadensaufnahme lässt sich i.d.R. nicht mehr zerstörungsfrei durchführen. Insbesondere Bewehrungsortungen benötigen neben den Georadaraufnahmen zerstörende Sondagen, mit denen die eingebaute Bewehrung kalibriert werden kann. Die fehlenden Bewehrungspläne erfordern aufwendige Ortungen und Sondagen, die oftmals zu Diskussionen über den Umfang und die Kosten führen. 7. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Juli 2021 39 Zustandsaufnahme und -beurteilung von Tiefgaragen Bild 4: Zerstörende Bewehrungssondage an der Oberseite einer vorgespannten Flachdecke mit kreuzweise verlegten Monolitzen Die zu prüfende Betondruckfestigkeit erfolgt anhand am Bauwerk entnommener Bohrkerne i.d.R. mit einem Durchmesser von 100mm und einer Mindestlänge von 100 mm gemäss EN 13791/ A20: 2016 [10]. Zugleich kann an den Bohrkernen ein Chloridgehalt oder eine Karbonatisierungstiefe bestimmt werden. Bei jeder Zustandserfassung stellt sich auf ein Neues die Frage, welche zerstörungsfreien und zerstörungsarmen Prüfverfahren bringen den grösstmöglichen Erkenntnisgewinn für die praktische Lösung der Instandsetzung ohne den Aufwand der Prüfungen unnötig zu erhöhen. Eine statische Abschätzung nach der beim Erstellen des Bauwerks gültigen Norm kann bei unvollständigen Planunterlagen für eine Einschätzung der wahrscheinlich eingebauten Bewehrung hilfreich sein. Mit der in den Plänen kartierten und in Form einer Datenbank aufgenommenen Zustandserfassung liegt eine digitale Dokumentation vor, die als Grundlage für die Zustandsbeurteilung verwendet wird. 2.3 Zustandsbeurteilung Aus den Aufnahmen und Resultaten der visuellen Inspektionen und aus Messungen lassen sich in der Folge bereits viele Mängel und Schäden beurteilen oder sie erfordern detailliertere Untersuchungen. Bei der Beurteilung des Brandschutzes der Tragkonstruktion ist eine rechnerische Überprüfung infolge der fehlenden Bewehrungs- und Materialangaben nur mit grossem Aufwand möglich. Ein vereinfachter Nachweis des Feuerwiderstands mit Hilfe von Tabellen ist über die minimalen Bauteilabmessungen und Bewehrungsüberdeckungen und der Auswertung der Messergebnisse mit überschaubarem Aufwand zu erbringen. Falls der Nachweis eines ausreichenden Brandschutzes somit nicht erbracht werden kann, dann braucht es die oben genannte Bestandsaufnahme am Bauwerk und eine statische Überprüfung mit Warmbemessung. Die Messungen mit dem Betonprüfhammer in einem gleichmässigen Raster ermöglichen eine Einschätzung der Betonoberflächendruckfestigkeit und der Gleichmässigkeit und geben anhand einer Reihe von Vergleichsmessungen eine erste Einschätzung der Betondruckfestigkeit. Bild 5: Beispiel einer Auswertung einzelner Linienscans der Bewehrungsdeckungsmessungen mit grafischer Darstellung zur Brandschutzbeurteilung 40 7. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Juli 2021 Zustandsaufnahme und -beurteilung von Tiefgaragen Bild 6: Erfassung der Vergleichsmessungen mit Betonhamner SilverSchmidt Erfahrungsgemäss gibt eine normativ vorgesehene Abschätzung über das Betonalter keine verlässlichen Werte. Für eine statische Überprüfung sollte m.E. aber immer eine Bestimmung der Betondruckfestigkeit am Bohrkern als Referenzverfahren gemäss SIA 269/ 2: 2011 [5] erfolgen. 2.4 Überprüfung der Tragsicherheit Grundsätzlich erfolgen statische Überprüfungen anhand der aktuell gültigen Normen. Dabei ist die Normenreihe 269ff. zusammen mit der Normenreihe 260ff. anzuwenden. Am häufigsten ist die Überprüfung der Tragsicherheit von Flachdecken erforderlich, die hinsichtlich Biegung und Durchstanzen erfolgt. Durchstanznachweise nach der Norm SIA 262: 2013[2] sind in drei Näherungsstufen möglich, wobei die Näherungsstufe 3 für detaillierte Untersuchungen vorgesehen ist. Durchstanzen ist nach der Nachweisstufe 3 zu prüfen mit den aktualisierten Einwirkungen und Materialeigenschaften sowie reduzierten Lastbeiwerten gemäss SIA 269: 2011 Tabelle 1 [3] mit einer auf der Elastizitätstheorie basierenden Berechnungsmethode. Die reduzierten Lastbeiwerte sind für ständige Einwirkungen anwendbar, die zuvor durch Prüfungen gemäss SIA 269/ 1: 2011 [4] aktualisiert wurden. Weiterhin erfolgt eine Überprüfung und Beurteilung von Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit. Bild 7: Beispiel eines Momentenschnitt mit Abstände rs zwischen Stützenachse und Nullpunkt des Momentes für Durchstanznachweis Näherungsstufe 3 7. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Juli 2021 41 Zustandsaufnahme und -beurteilung von Tiefgaragen 2.5 Dokumentation Die digitale Dokumentation der Zustandserfassung lässt sich mit der Filterfunktion für die weitere Bearbeitung von Instandsetzungskonzepten verwenden. Zugleich dient sie als Beilage für Ausschreibungen oder als Mängelliste, sowohl in tabellarischer Form und im Planformat. Die aktualisierten Einwirkungen und Materialeigenschaften werden in einem technischen Bericht dokumentiert und können als Ersatz einer meist fehlenden Nutzungsvereinbarung verwendet werden. Literatur [1] SIA 260: 2013 Grundlagen der Projektierung von Tragwerken [2] SIA 262: 2013 Betonbau [3] SIA269: 2011 Grundlagen der Erhaltung von Tragwerken [4] SIA 269/ 1: 2011 Erhaltung von Tragwerken - Einwirkungen [5] SIA 269/ 2: 2011 Erhaltung von Tragwerken - Betonbau [6] SIA Dokumentation D0226, Ausgabe 2008 „Tragsicherheit von Einstellhallen“ [7] SIA Dokumentation D0239, Ausgabe 2011 „Erhaltung von Tragwerken - Einführung“ [8] EN 12504-1: 20 [9] EN 12504-2: 2012 Prüfung von Beton in Bauwerken - Teil 2 Zerstörungsfreie Prüfung - Bestimmung der Rückprallzahl [10] EN 13791/ A20: 2016 Bewertung der Druckfestigkeit von Beton in Bauwerken oder in Bauwerksteilen; Änderung A20 [11] TFB-Bulletin Nr. 4 November 2016 „Parkhäuser und Tiefgaragen» [12] TFB-Bulletin Nr. 2 November 2018 „Georadar» [13] Knab, F., Sodeikat, C.: Die Ermittlung der charakteristischen Betondruckfestigkeit von Bauwerken in Bestand. In: Beton- und Stahlbetonbau 110 (2015), Heft 8, S 539-553 [14] Taffe, A., Jungen, B.: Untersuchungen zur Genauigkeit von magnetisch induktiven Betondeckungsmessungen. In: Beton- und Stahlbetonbau 111 (2016), Heft 8, S 484-495 [15] Merkel M., Breit, W.: Zerstörungsfrei zur Bauwerksfestigkeit. In : Beton- und Stahlbetonbau 113 (2018), Heft 9, S 640-646 [16] Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. (DBV) Heft 39 Ist-Zustandserfassung von Parkbauten in Betonbauweise, Fassung Januar 2017