Gründungssanierung der Dreifaltigkeitskirche in Konstanz - Teil 2/3

# 27.08.2001

Teil 2: Beschreibung der vorhandenen Gründung und der Sanierungsmöglichkeiten

3. Gründung

Zur Wiederholung - Teil 1, "Einführung und Beschreibung der örtlichen Gegebenheiten" ist am 20. August 2001 erschienen. Im nun folgenden Teil 2 wird die vorhandene Gründung der Dreifaltigkeitskirche sowie mehrere Sanierungsmöglichkeiten aufgezeigt. Zur Erkundung der Gründungssituation der Dreifaltigkeitskirche wurden fünf Schürfe an den Außenwänden und ein Schurf im Kircheninneren im Chorbereich sowie Kernbohrungen an zwei Pfeilern durchgeführt (Abb. 1). Dabei wurden sowohl die Gründungstiefe als auch der Zustand der Fundamente untersucht. Diese bestehen überwiegend aus grobem Stein- und Blockmauerwerk mit Kalkmörtel. Entsprechend der verschiedenen Bauphasen ergaben sich sehr unterschiedlich konstruktiv ausgebildete Fundamente. Die Breite der Fundamente ist ebenfalls unterschiedlich und beträgt unter den Außenwänden vermutlich etwa 1,0 bis 1,5 m. Die Pfeilerfundamente wurden näherungsweise quadratisch ausgeführt mit einer Grundfläche von ca. 1,8 x 1,5 m. Die mittlere Sohlspannung unter den Pfeilerfundamenten beträgt etwa Sigma = 550 kN/m2. Die Sohlspannungen unter den Streifenfundamenten der Wände betragen etwa 220 bis 500 kN/m2. Mit Angaben zur Gründungssituation und der Sohlspannungen wurden Standsicherheitsberechnungen für die Fundamente durchgeführt und das Sicherheitsniveau für den heutigen Zustand berechnet. Die rechnerischen Sicherheiten gegen statischen Grundbruch (DIN 4017 "Grundbruchberechnungen") betragen Eta = 1.0 bis 1.4 in Abhängigkeit der untersuchten Fundamentbreiten. Überwiegend liegen diese Werte jedoch in der Größenordnung von Eta >= 1,0. Nach DIN 1054 wird ein Sicherheitsbeiwert gegen Grundbruch von Eta erf >= 2.0 gefordert. Außer dem Sicherheitsniveau der bestehenden Bauwerksgründung wurde auch die Stabilität der aufgehenden Konstruktion eingehend analysiert. Das Ergebnis führte ebenfalls zu einer äusserst ungünstigen Einschätzung der Lage, so dass man sich 1995 entschloss, die Möglichkeiten zur Stabilisierung von Bauwerk und Fundamenten sofort in Angriff zu nehmen.

4. Sanierungsmöglichkeiten der Gründung

Für die Sanierung der Fundamente der Dreifaltigkeitskirche lassen sich grundsätzlich vier Möglichkeiten aufzeigen. Diese bauen stufenweise aufeinander auf (a bis d). Arbeitsumfang und Sanierungskosten nehmen mit aufsteigender Nummerierung zu. Möglichkeit a) Fundamentinjektion: Die Fundamente werden durch systematische, in einem Raster ausgeführte Injektionen vergütet. Dabei werden Hohlräume und Risse sowie Fehlstellen im Fundament mit Injektionsgut kraft- und formschlüssig verpresst. Dadurch erhöht sich die Tragfähigkeit der vorhandenen Gründung. Es entsteht ein homogenerer monolithischer Gründungskörper.

b) Fundamentverbreiterung

Die durch Fundamentinjektionen vergüteten Fundamente werden durch sogenannte Streichbalken verbreitert. Die Streichbalken werden abschnittsweise hergestellt, mit dem bestehenden Fundament verdübelt und gegen dieses mit GEWI-Ankern vorgespannt. Die breitere Aufstandsfläche führt zu einer größeren Tragfähigkeit der Gründung. Dies ist notwendig, wenn zusätzliche Lasten über die Fundamente in den Baugrund abgeleitet werden sollen. Die Sohlfuge unter dem Streichbalken wird zur Vorwegnahme des Kraftschlusses und damit zur besseren Tragfähigkeit verpresst.

c) Balkenrost

Durch den Einbau von Querträgern (Gurte) kann die Gründung auch im Hinblick auf die Grundbruchsicherheit einzelner Fundamentabschnitte ausgesteift werden. Die Queraussteifung kann bis zur flächenhaften Gründung ausgeweitet werden, um die Sohlspannungen der Fundamente herabzusetzen. Mit Hilfe des Balkenrostes wird das Kirchengebäude neu gegründet. Dabei ist es die Aufgabe des Balkenrostes, unter Einbeziehung der bestehenden Fundamente ein Tragsystem zu schaffen, das als Flächengründung wirkt.

d) Pfahlrost

Beim Pfahlrost handelt es sich ebenfalls um eine Neugründung des Kirchengebäudes, die aber im Gegensatz zur Flächengründung als Pfahlgründung (Tiefgründung) ausgeführt wird. Über Kleinbohrpfähle werden die Bauwerkslasten in die in größeren Tiefen anstehenden tragfähige Schichten abgeleitet. Die Pfahlköpfe werden in Streichbalken integriert, die wie beim Balkenrost an die bestehenden Fundamente angeschlossen werden. Der Balkenrost sowie der Pfahlrost stellen die aufwendigste Sanierungsstufe dar. Beide entsprechen einer vollständigen Neugründung bzw. einer Totalsanierung der Kirche. Die Vorteile des Pfahlrosts liegen in der Möglichkeit der Vorspannung der Pfähle gegenüber der Gründung und in der nachträglichen Justierbarkeit (Höhenverstellbarkeit) durch entsprechende Zusatzmaßnahmen. Allerdings erfordert der Eingriff in den Untergrund eine äußerst sorgfältige Vorplanung, Probepfähle und eine entsprechende Bauüberwachung.

QUELLEN UND VERWEISE: