Tragsicherheit einer historischen Sandsteinbalustrade
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Projektdaten
| Titel | Title Tragsicherheit einer historischen Sandsteinbalustrade | Structural safety of a historic balustrade made of sandstone Auftraggeber | Client Staatsbetrieb Sächsisches Immobilien- und Baumanagement (SIB), Niederlassung Dresden I Zeitraum | Period 09.2010 Leiter | Project Manager Dr.-Ing. Torsten Hampel Durchführende | Project Executors Ludwig Beier, Tino Jänke, Christian Dittrich Projektpartner | Project Partners Ingenieurgesellschaft Hochbau GbR, Dresden |
Bericht aus dem Jahrbuch 2010
Historische Sandsteinbalustrade hält
Mathematisch-Physikalischer Salon im Dresdner Zwinger, rechts im Bild die zu untersuchende Balustrade
Derzeit wird der Mathematisch-Physikalische Salon an der Westseite des Dresdner Zwingers umgebaut. Dazu gehört auch eine von Balustraden gesäumte Freitreppe, die für die Öffentlichkeit freigegeben werden soll. Allerdings war der Tragfähigkeitsnachweis
vor allem wegen der schwierigen Geometrie und der in statischer Hinsicht schwer beschreibbaren Konstruktionsdetails und Materialeigenschaften problematisch, weshalb ein Belastungsversuch vor Ort Klarheit schaffen sollte.
Die rechnerisch nachzuweisende horizontale Linienlast kann bei In-situ-Versuchen nur schwer realisiert werden. Deshalb sollten drei gleichlange Balustradenabschnitte jeweils mittig durch äquivalente Punktlasten belastet werden. Der Sicherheitsfaktor gegenüber der charakteristischen Last lt. Norm war mit 2,25 und als Abbruchkriterium der Übergang von elastischen zu plastischen Verformungen festgelegt worden, da die Zerstörung der Balustrade ausgeschlossen werden sollte. Plastische Verformungen würden bei Rissen in den horizontalen Fugen entstehen, bei Sandsteinabplatzungen oder wenn die stellenweise innen liegenden horizontalen und vertikalen Stahleinbauteile ins Fließen kommen. Durch die Echtzeit-Darstellung der Verformungen am Messcomputer während des Versuchs kann der kritische Punkt genau bestimmt werden können.
Die Einzellasten wurden mit synchronisierten hydraulischen Pressen und nachgeschalteten Kraftmessdosen über drei entkoppelte Belastungsrahmen eingeleitet, die an beiden Seiten des Treppenaufgangs verkeilt waren. Zwei induktive Wegaufnehmer (IWA) je Rahmen zeichneten die Verformungen in Handlaufhöhe und am Fußpunkt der am meisten beanspruchten Sandsteinsäule auf, ein dritter IWA die Verformung der Widerlagerwand an der Treppeninnenseite.
Der Traglastversuch wurde am 22. September 2010 erfolgreich durchgeführt. Die Ziellast wurde sicher erreicht. Mit einem kurzfristig durchgeführten zusätzlichen Belastungsschritt wurde sogar eine Sicherheit von 2,5 nachgewiesen. Die Verformungen bewegten sich größtenteils im reversiblen, elastischen Bereich. Beim letzten Lastzyklus wurde ein merkliches Ansteigen der plastischen Anteile registriert, von denen maximal 1,5 mm irreversibel waren und sich in Form von unkritischen Haarrissen äußerten. Für eine konstruktiv identische Balustrade ist bei Berücksichtigung der vorhandenen Einbauteile ein Sicherheitsfaktor von mindestens 3,0 wahrscheinlich, auch wenn sich merkliche Verformungen durch die Aktivierung der Metalleinbauteile einstellen würden.