Ingenieurkammer-Bau Nordrhein-Westfalen

Wenn man genau hinschaut, sieht man erstaunlich viele kaputte oder einfach aus der Zeit gefallene Gebäude, die ab- oder rückgebaut werden müssen.

Wenn man genau hinschaut, sieht man erstaunlich viele kaputte oder einfach aus der Zeit gefallene Gebäude, die ab- oder rückgebaut werden müssen.

Die gängige Methode scheint das Wegsprengen zu sein – schnell und einigermaßen wirtschaftlich. Allerdings ist das Sprengen von Gebäuden gar nicht immer möglich oder erlaubt. Wie zum Beispiel beim Kühlturm des Kernkraftwerks Mülheim-Kärlich. Die etwas schnöde klingende Ingenieur-Herausforderung hier lautete: Der Kühlturm muss weg. Aber ohne Sprengtechnik. Tristan Giesa und Markus Rost hatten eine ganz unschnöde Idee: Wir entwickeln ein Verfahren, mit dem man Turm-Abbrüche exakt planen und durchführen kann – ohne Sprengung. Wir denken den Kollaps mal ganz neu.

Markus Rost, Tristan Giesa
Markus Rost, Tristan Giesa
Markus Rost, Tristan Giesa
Markus Rost, Tristan Giesa
Markus Rost, Tristan Giesa
Markus Rost, Tristan Giesa

Ein Simulationsverfahren als Innovation

Giesa und Rost dachten sich: Wie wäre es, den Turm durch Schnitte in der Kühlturmschale vor dem Abbruch vorzuschwächen, sukzessive einzelne Stützen durch einen ferngesteuerten Bagger wegzunehmen, um schließlich den finalen Impuls zu setzen: das Entfernen eines kritischen Stützelements.

Interessant. Bleibt nur noch die Frage: Wie macht man das präzise, wirtschaftlich und sicher?

Hier sind wir bei der eigentlichen Innovation: dem „progressiven Versagensmodell“. Dahinter steckt ein Simulationsverfahren, das den Einsturz, also das Versagen des Gebäudes, super präzise vorhersagen kann, weil es anhand ausgeklügelter Materialversuche kalibriert und validiert wird. Mit einer Analysetechnik, die alles Mögliche vom ersten Riss bis zum Auftreffen des letzten Steinchens auf dem Erdboden exakt aus- und hineinrechnet: Einsturzverhalten, Fallrichtung und Erschütterungsauswirkungen. Besonders relevant übrigens, um etwa schwingungstechnische Analysen vorzunehmen, wenn ein anderes Bauwerk sehr nah am Kollapsgebäude steht und von Steinschlag oder Erschütterungen gefährdet sein könnte.

Ein ganzheitliches, sicheres, wirklichkeitsnahes Simulations-Verfahren – das ist die große Errungenschaft, die Giesa und Rost als fein aufeinander abgestimmtes Team mit ganz unterschiedlichen Fähigkeiten entwickelt haben. Giesa, ureigentlich Maschinenbauer, hat viel Erfahrung mit numerischen Analysen und der Simulation von Biopolymeren gemacht. Er ist passionierter Simulationstechniker. Markus Rost ist erfahrener Bauingenieur, im Grunde schon seit seinem Studium spezialisiert auf turmartige Bauwerke, auf das Bauen und Abbrechen von Türmen. Giesa sagt über seinen Partner: „Markus Rost hat seinen ganzen Erfahrungsschatz als Bauingenieur ins Projekt gegeben, damit ich nicht zu wild werde beim Simulieren.“


Geballte Kollaps-Expertise

Kollaps-Simulation ist gut und schön, aber wie überträgt man das theoretisch Berechnete auf die Wirklichkeit, auf den wirklichen Turm? Auch das kontrollierte Einstürzen, das der Simulation folgt, ist eigentlich innovativ, sagen Giesa und Rost. Auch das gibt es nämlich in dieser Form noch nicht: Ein* Handwerker*in zeichnet per Sprühdose gut sichtbare Schnittvorlagen in die Kühlturmschale – in einer streng numerischen Reihenfolge. Ebenfalls markiert werden die großen Turm-Stützen die entfernt werden müssen, ebenfalls in einer definierten Reihenfolge. Dann kommt ein Sägetechniker ins Spiel, der mit einer Säge vertikale, horizontale und diagonale Schlitze in die Turm-Schale schneidet. Das ist die sogenannte Vorschwächung.

Der Restabbruch läuft ferngesteuert ab – ohne Personen in der Nähe, ganz sicher. Ein großer Bagger mit einer Riesenkneifzange knabbert an den vordefinierten Stellen die großen Stützen des Gebäudes Stück für Stück, Nummer für Nummer ab. Dann folgt der definierte Einsturzimpuls, das Entfernen eines kritischen Stützelements: Das Bauwerk lagert sich um, kreischt, bevor es vollständig zusammenbricht.

Giesa und Rost sind dafür verantwortlich, ein Bauwerk zunächst komplett messtechnisch zu erfassen, den Abbruch zu simulieren und dann das Prozedere an eine Abbruchfirma weiterzugeben. Sie brechen das Gebäude nicht selbst ab, sind aber bis zum Ende mit vor Ort des Kollapsgeschehens, begleiten den Prozess und vermessen z.B. kontinuierlich die Verformungen des Bauwerks. Um sicher zu stellen, dass sich das Gebäude genau so verhält, wie sie es prognostiziert haben. Rost spricht versonnen und fast poetisch vom „schönen Zusammenbruchbild“ und „einer exakten Abfolge des Versagens.“


Es gibt viel zu beachten

Womit mussten und müssen Giesa und Rost rechnen als Abbruchinnovatoren? Zunächst mal mit dem Üblichen: mit einem Bauherrn, der mit einer gewissen Skepsis auf ein neues Verfahren wie dieses guckt. Mit Behörden, die immer ein Wort mitreden wollen, bevor sie etwas genehmigen. Mit speziellen Randbedingungsfragen wie: Steht neben dem Kühlturm nicht ein denkmalgeschütztes Gebäude? Ist das hier vorne eine aktive Bahnstrecke? Wodurch ist die Zugänglichkeit eingeschränkt? Darf diese Schallschutzmauer da wirklich nicht beschädigt werden? Und immer das wichtigste: Wie garantieren wir die Sicherheit für Leib und Leben von Projektbeteiligten und Anwohner*innen?

Ganz schön komplex und kompliziert. Aber Rost wiegelt ab: „Das ist doch das Schöne am Bauingenieurwesen: dass wir sehr komplexe Untersuchungen im Büro machen, aber auch den direkten Bezug zur Realität haben.“


Und wie gehts weiter?

Tristan Giesa und Markus Rost haben ein innovatives Verfahren auf eine spezielle Kühlturm-Situation hin entwickelt, geradezu maßgeschneidert. Aber natürlich kann man es auch an andere Situationen, Bauwerke und deren Geometrien anpassen – auch an Sprengungsabbrüche, wenn es sein muss.
Klingt nach erbaulichen Zeiten für Kollapskreative.

Markus Rost, Tristan Giesa
Markus Rost, Tristan Giesa


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