EP0457969B1

EP0457969B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Heben von Bauwerken

Info

Publication number: EP0457969B1
Application number: EP90125343A
Authority: EP
Inventors: Bernfried Dr.Ing. Sudbrack
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1990-12-22
Publication date: 1993-08-04
Anticipated expiration: 2010-12-22
Also published as: EP0457969A1; ATE92562T1; DE4016851A1; DE59002210D1

Description

Bei der Errichtung historischer Bauwerke und Türmen wurde die Lastabtragung in die Fundamente durch ein Mauerwerk erreicht, das quasi ein umgekehrtes Gewölbe darstellte. Dieses Mauerwerk, das Dicken zwischen 1 m und 10 m haben kann, wurde so errichtet, daß im Außenbereich Steinquader entweder ohne Verfugung oder mit Verfugung aufgemauert wurden, während im Inneren zum Erreichen des notwendigen Gewichtes gegen horizontale Windkräfte, das Mauerwerk in vermörtelter Packlage hergestellt wurde. Von der Statik her wurde dem Außenmauerwerk und dem Innenmauerwerk unterschiedliche Bedeutung für die Lastabtragung zugewiesen.
In Senkungsgebieten, wie z. B. in Bergbaugebieten, auf Schwemmland, bedingt durch Grundwasserabsenkungen oder dergleichen treten oftmals Schieflagen und unterschiedliche Setzungen an Gebäuden auf, die zur Vermeidung oder Vergrößerung von Schäden beseitigt werden müssen. Es ist bekannt, hierzu hydraulische Zylinder-Kolben-Einheiten, die einzeln und/oder gruppenweise zusammengefaßt sind zu verwenden (DE-OS 2833450; DE-OS 3023892; DE-OS 3403977).
Bei all diesen Verfahren werden im Bauwerk, vorzugsweise im oder nahe dem Fundament des Bauwerks eine Vielzahl von Zylinder-Kolben-Einheiten in Hubkammern angeordnet. Bisher wurden diese Verfahren nur bei Gebäuden angewandt, die zum einen über relativ homogene Mauerwerke und zum anderen über Mauerwerke verfügen, die keine extremen Wandstärken aufwiesen.
Da insbesondere historische Bauwerke ein hohes Eigengewicht aufweisen müssen, bestehen Schwierigkeiten, derartige Objekte durch Einsetzen von Hubkammern alleine in das Außenmauerwerk oder durch Anbringung von Stahlhilfsgerüsten anzuheben.
Vielmehr muß sowohl im stärker tragenden Außenmauerwerk als auch im Packlagenmauerwerk im Inneren angesetzt werden, so daß Systeme erforderlich werden, die sowohl von der Steuerung als auch von der Vorrichtung her diese Aufgaben erfüllen. Neben der Steuerung, die die unterschiedlichen vertikalen Lastübertragungen berücksichtigen müssen, ist es wichtig, daß das Verfahren und Vorrichtung ebenfalls die Übertragung von horizontalen Kräften erlaubt, und gleichzeitig bei außermittigen Schwerpunkten der Baukonstruktion die Übertragung von Scherkräften innerhalb des Hubspaltes gewährleistet.
Bei der Sanierung von historischen Bauwerken tritt sowohl der Sanierungsfall auf, daß ein schiefstehendes und/oder versottenes Mauerwerk gerichtet und/oder erneuert werden muß, als auch die Einbringung einer neuen zusammenhängenden Tragschicht, die das Aufsteigen von Grundwasserfeuchte zusätzlich verhindert.
Der Einsatz der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten in Hubkammern wie bisher bei dickem, jedoch relativ unstabilem Mauerwerk nicht möglich, da ausgehend von den einzelnen Zylinder-Kolben-Einheiten eine Kraftübertragung auf die im Außenbereich befindlichen Steinquader und dem Innenmauerwerk nicht möglich ist. Hinzu kommt, daß insbesondere bei historischen Bauwerken das gesamte massive Mauerwerk wohl eine ausreichende Festigkeit aufweist, versottetes Mauerwerk, Hohlräume, Spalten und Risse nicht mehr tragfähige Mörtellagen und/oder Sandeinschlüsse vorhanden sind, bzw. Baumaterial verwendet wurde, daß nur in einer großen Wanddicke die erwünschte Tragfähigkeit aufweist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Heben und Ausrichten von Gebäuden zu schaffen, welche unter Vermeidung vorerwähnter Nachteile die Beseitigung von Schieflagen von Gebäuden bzw. Gebäudeteile auch dann ermöglicht, wenn das Mauerwerk, bezogen auf eine Flächeneinheit, eine nur geringe Tragfähigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gem. dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (Vgl. dazu DE-A-3023892) erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 6 gelöst.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die zu sanierende Mauer in einer Hubebene mit Kernbohrungen versehen, deren Abstand entsprechend der Statik des zu sanierenden Objektes festgelegt wird. In diese Kernbohrungen werden im wesentlichen horizontal getrennte Stahlrohre eingebracht, die in Ihrem Inneren einen tragenden Boden und eine tragende Decke aufweisen, zwischen denen die Zylinder-Kolben-Einheiten angeordnet werden. Diese Stahlrohre übernehmen die Funktion der bekannten Hubkammern.
Unterhalb des Bodens, bzw. oberhalb der Decke der halbierten Stahlrohre weist die Außenwände der Stahlrohre Bohrungen und/oder Schlitze auf. Der Boden, bzw. die Decke eines entsprechenden Stahlrohres bildet zusammen mit der umgebenden Mantelfläche jeweils einen Druckkanal, in dem Verpressmaterial eingeführt werden kann. Diese Verpressmaterial tritt über die Bohrungen und/oder Schlitze aus dem Stahlrohr aus und führt zu einer formschlüssigen Einbindung der Stahlrohre in dem umgebenden Mauerwerk, insbesondere zu einer Ausfüllung von vorhandenen Spalten und Rissen oder dergleichen im Mauerwerk.
Da das Verpressmaterial im Druckkanal und zwischen der Deckenschale und der Bodenschale seitlich und vertikal fest eingebunden ist, genügt im Regelfall ein Material in der Druckfestigkeit und der Zusammensetzung des vorgefundenen Mauermörtels.
Nach einer Verfestigung des verpreßten Materials wird der von den Zylinder-Kolben-Einheiten aufgebrachte Druck großflächig auf das umgebende Mauerwerk übertragen, sodaß eine Bewegung des Gebäudes möglich ist.
Weiter Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel in Verbindung mit der Zeichnung.

Fig. 1: zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen Teilbereich eines Mauerwerks
Fig. 2: zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Stahlrohr mit einer Zylinder-Kolben-Einheit.
Fig. 3: zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Stahlrohr mit einer Zylinder-Kolben-Einheit nach der Hebung mit dem erreichten Hubspalt 13, 14

In Fig.1 ist ein schematischen Längsschnitt durch ein Mauerwerk 1 dargestellt. Dieses Mauerwerk 1 besteht aus einer Schicht aus Steinquadern 2 und einer Schicht aus Packlagen 3. Die Schicht aus Steinqaudern 2 kann (nicht dargestellt) ohne oder mit Verfugung aufgemauert sein, die Schicht aus Packlage 3 ist zumeist vermörtelt.
In einer Kernbohrung im Mauerwerk 1 befindet sich ein horizontal in zwei Hälften getrenntes Stahlrohr 4. Das Stahlrohr 4 hat parallel zueinander eine Decke 5 und einen Boden 6. Zwischen der Decke 5 und dem Boden 6 sind eine Vielzahl von Zylinder-Kolben-Einheiten 7 angeordnet. Bei Aufbringung eines hydraulischen Druckes preßt sich die Standfläche der Zylinder-Kolben-Einheiten 7 an den Boden 6 und der Kolben an die Decke 5.
Die Decke 5 und der Boden 6 bilden in der oberen, bzw. unteren Hälfte des Stahlrohres 4 jeweils einen Druckkanal 8,9. Im Bereich der Druckkanäle 8,9 sind in der Außenhaut des Stahlrohres 4 Schlitze oder Bohrungen 10 angebracht.
An dem Mauerwerk 1, vorzugsweise an der Schicht aus Steinquader 2 ist ein (schematisch dargestellt) Widerlager 11 zur Aufnahme der Scherkräfte im Mauerwerk 1 und zur Einstellung einer Vorspannung vorgesehen. Zwischen dem Widerlager 11 und den jeweiligen Flanschen des Stahlrohres 4 ist eine (nur schematisch dargestellte Vorspann-Einrichtung 12) angeordnet. Die Vorspanneinrichtung 12 bewirkt ein Fixieren des Stahlrohres 4 im Mauerwerk 1. An einem oder an beiden Enden des Stahlrohres 4 sind in die jeweiligen Druckkanäle 8,9 mit Anschlüssen 15 verbunden. Über die Anschlüsse 15 kann ein aushärtendes Material vorzugsweise Mörtel, Beton und/oder Epoxyd-Harz in die Druckkanäle 8,9 gepreßt werden. Aus den Druckkanälen 8,9 tritt das Verpressmaterial durch die Bohrungen, bzw. Schlitze 10 aus und kann somit über die Länge des Stahlrohres 4 möglicherweise vorhandene Hohlräume, nicht verdichtete Sandeinschlüsse, versottenes Mauerwerk oder dergleichen ausfüllen und somit eine formschlüssige tragfähige Verbindung zwischen dem Stahlrohr 4 und dem Mauerwerk 1 herstellen.
Nach der Aushärtung des Verpressmaterials werden die Zylinder-Kolben-Einheiten 7 in bekannter Weise mit Druck beaufschlagt und so der Hubvorgang ausgeführt. Deutlich ist der Hubspalt 13,14 erkennbar. In diesem konkreten Ausführungsbeispiel ist der Hubspalt 13 auf der einen Seite des Mauerwerks 1 dünn, währenddem auf der gegenüberliegenden Seite ein ausgeprägter Hubspalt 14 zu erkennen ist. Ein zur Hebung anstehendes, bzw. bereits gehobenes Mauerwerk 1 kann im Einzelfall auch erheblichen Windlasten ausgesetzt sein. Der Hubspalt 13,14 kann diese Windlasten nicht übertragen. Insoweit bedarf es einer gesicherten Kraftabführung vom gehobenen Teil des Mauerwerks 1 über den oberen Teil der Widerlager 11, den Vorspanneinrichtungen 12, der oberen Hälfte des Stahlrohres 4, den Zylinder-Kolben-Einheiten 7, der unteren Hälfte des Stahlrohres 4, der unteren Hälfte der Vorspanneinrichtung 12, dem unteren Teil des Widerlagers 11 und dem nicht gehobenen Restbereich des Mauerwerks 1. Nach abgeschlossenen Bewegungsvorgang und Ausfüllung des Hubspaltes 13,14 ist es selbstverständlich möglich, in erfindungsgemäßer das Widerlager 11 am (oder im) Mauerwerk 1 zu belassen und durch geeignete mechanische Verbindungselemente zu einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem gehobenen Teil des Mauerwerks 1 und dem nicht bewegten Teil des Mauerwerks 1 zu verbinden.
Nach Erreichung der erwünschten Endposition des Gebäudes werden im Regelfall die Zylinder-Kolben-Einheiten 7 aus dem Inneren des Stahlrohres 4 entfernt und der verbleibende Hohlraum mit einer belastbaren Masse, beispielsweise Beton oder einer der vorgefundenen Bausubstanz ähnlichen Materialmasse vergossen. Vorteilhaft ist, wenn eine Vielzahl von derartigen Stahlrohren 4 innerhalb des Mauerwerks 1 eines Gebäudes angeordnet sind. Hierdurch kann, ohne daß man wiederum Absenkungen befürchten muß, aus einem Stahlrohr 4 die jeweils hierin befindlichen Zylinder-Kolben-Einheiten 7 entfernt werden und das Ausfüllen dieses konkreten Stahlrohres durchgeführt werden.
Es ist vorteilhaft, wenn das Stahrohr 4 aus einem nicht rostenden Material, vorzugsweise Edelstahl besteht.

Claims

Verfahren zur Beseitigung von Schieflagen von bestehenden Gebäuden oder -teilen unter Verwendung von hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten (7), welche einzeln und/oder gruppenweise zusammengefaßt steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt das Mauerwerk (1) mit Kernbohrungen versehen wird,
daß in einem zweiten Verfahrensschritt in den Kernbohrungen horizontal halbierte Stahlrohre (4) mit Druckkanälen (8,9) angeordnet werden,
daß in einem dritten Verfahrensschritt durch diese Druckkanäle (8,9) ein aushärtendes Material verpreßt wird, welches durch Schlitze oder Bohrungen(10) in der Außenhaut des Stahlrohres (4) austritt,
daß in einem vierten Verfahrensschritt, nach Aushärtung des verpreßten Materials, über in den Stahlrohren (4) angeordnete Zylinder-Kolben-Einheiten (7) das Gebäude oder Gebäudeteil gehoben und/oder gesenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlrohre (4) als horizontale Trägerroste im sanierten Mauerwerk (1) verbleiben.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem oder mehreren Hubschritten die entstandenen Zwischenbereiche abschnittsweise unterfüttert werden.
Verfahren nach oder mehreren der Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem oder mehreren Hubschritten alle oder eine Teilmenge der Stahlrohre (4) wieder entfernt werden.
Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit zwei Kernbohrungen in einem Mauerwerk(1) begonnen wird, daß zwischen diesen beiden Kernbohrungen eine mechanische Trennung zwischen Fundament und dem zu hebenden und/oder senkenden Mauerwerk (1) hergestellt wird, und daß abschnittsweise und schrittweise Übertragung der gesamten Last des Bauwerkes auf die Hubkonstruktion der Stahlrohre (4) übertragen wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes horizontal in zwei Hälften getrennte Stahlrohr (4) in seinem Inneren, parallel zueinander angeordnet, eine Decke (5) und einen Boden (6) aufweist, die zusammen mit der Wand des Stahlrohres (4) jeweils einen Druckkanal (8,9) bilden, wobei im Bereich der Druckkanäle (8,9) die Außenhaut des Stahlrohres (4) mit Schlitzen oder Bohrungen (10) durchbrochen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den jeweiligen Enden der Stahlrohre (4) Vorspanneinrichtungen (12) gegen Widerlager (11) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahrohr (4) aus einem nicht rostenden Material besteht und alleine, oder mit zusätzlichen Verbindungen untereinander versehen ein tragfähiges Gitterrost bilden.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlager (11) neben den halbierten Stahlrohren mit Gleitplatten dergestalt versehen werden, daß horizontale Kräfte zwischen der abgehobenen Hubebene übertragen werden können.