„Für die Statik-Prüfung hält Paris einen Trumpf in der Hand“
Der Brand in Notre Dame ist gelöscht, nun beginnt die Arbeit der Prüf- und Bauingenieure. Wir haben mit dem Prüfingenieur Robert Hertle über die Wirkung von Feuer, Statik-Prüfungen und das Glück von Daten gesprochen.
Foto: panthermedia.net/siloto
ingenieur.de: Wir alle haben die Bilder der brennenden Kathedrale Notre Dame noch vor Augen. Was macht Feuer, was macht diese Hitze mit einem Gebäude?
Robert Hertle: Zunächst einmal führt Hitze dazu, dass etwas verbrennt, dass also strukurelle Qualität verschwindet. Zum anderen aber – und das gilt besonders bei solch massiven Bauteilen wie in Notre Dame, aber auch in anderen Kirchen – findet eine sehr ungleiche Erwärmung von Bauteilen statt. Dort wo der Brand stattfindet, haben wir außerordentlich hohe Rauchgastemperaturen – in Extermfällen jenseits der 1.000 Grad Celsius – und auf der vom Brand abgewandten Seite ist es unter Umständen noch umgebungswarm. Da kann man sich schon vorstellen, dass das im wahrsten Sinne des Wortes Baustoffe zu zerreißen droht.
Und dann kommt das Wasser.
Stellen Sie sich vor, dass auf diese heißen Flächen durch Löscharbeiten kaltes Wasser kommt. Dann werden sie enorm schnell abgekühlt. Allerdings nur an der Oberfläche und ein paar Zentimeter weiter, im Bauteilinnern herrscht noch immer die hohe Temperatur vor. Sodass, wenn es noch nicht durch die Brandeinwirkung zum Schaden an der Struktur gekommen ist, die Gefahr einer massiven und tiefgreifenden Beschädigung der tragenden Bauteile durch den Löschangriff sehr hoch ist.
Beides führt dazu, dass es nach einem Brand einer sehr sorgfältigen Untersuchung der Qualität der Bausubstanz bedarf, um sagen zu können, ob etwas passiert ist, ob man weiter mit der Stabilität des Gebäudes rechnen kann oder ob man die grundhaft Substanz erneuern muss.
Wie prüft man die Qualität der tragenden Struktur nach so einem Brand?
Neben der optischen Beurteilung, ist die einfachste Methode die Prüfung mit dem Hammer. Sie klopfen gegen die Bauteile und stellen fest, ob es in irgendeiner Art und Weise Hohllagen gibt. Das erkennen Sie anhand von Geräuschen, die Sie einer gesunden Natursteinkonstruktion, wie es die Notre Dame ist, bzw. war, nicht zuweisen können. Vielleicht fällt Ihnen auch schon etwas entgegen. Das ist die einfachste Methode. Auch augenscheinlich kann man erkennen, ob die Spannungen zu Zerstörungen oberflächlicher Art, etwa Rissen, geführt haben.
In einem zweiten Schritt kann man mit Kernbohrungen tiefer ins Material hineingehen und einen Querschnitt aus dem Material herausholen. So würde man es bei Bohrungen etwa in einem Gletscher machen um die unterschiedlichen Eisschichten zu kartieren und so funktioniert das auch im Falle eines Bauwerks wie der Notre Dame. Anhand des Querschnitts kann man sehen, ob das Gefüge in Ordnung ist. Außerdem kann man anhand dieser Kerne die Festigkeit des Materials prüfen.
Wie aufwendig sind solche Statik-Prüfungen?
Das ist eine langwierige Sache. Im Falle der Notre Dame kann ich keine verlässlichen Auskünfte geben, aber das wird viele Monate dauern. So wie ich gehört habe, gibt es einen großen Trumpf in Paris. Es gibt wohl digitale Modelle dieser Kirche. Sie wurde also schon einmal vermessen und ihre wichtigsten Daten wurden entsprechend dokumentiert und aufbereitet. Dieser Datensatz erlaubt es, eine erste Priorisierung durchzuführen, was statisch wesentlich und relevant sein könnte und was untergeordnet ist.
Dennoch brauchen Sie bei einem Gebäude mit den Ausmaßen der Notre Dame sicherlich 6 bis 9 Monate, um einen ersten umfassenden Überblick über die Statik und die Standfestigkeit der übriggebliebenen Gebäudeteile zu erhalten.
Dass es 3D-Modelle eines eben beschädigten Gebäudes hat, dürfte eher selten vorkommen. Worauf greifen Sie als Prüfingenieur zurück, wenn Sie derartige Gebäudedaten brauchen?
Im Grundsatz gibt es eine Regelung, die in den Bauordnungen der Länder festgehalten ist. Sie besagt, dass der Bauherr, Eigentümer oder Verfügungsberechtigte für den ordnungsgemäßen Zustand und die sicherheitstechnisch unbedenkliche Situation seiner Gebäude verantwortlich ist und das kann er nur sein, wenn er im Besitz bestimmter Unterlagen ist. Nur damit hat er sämtliche wesentlichen statisch-konstruktiven und technischen Informationen.
Das klingt als sähe die Realität anders aus.
Das größte Problem bei vielen Bestandsgebäuden – nicht nur bei solch alten, sondern auch bei neueren – ist tatsächlich, dass die Bauherren viel zu häufig unterschätzen, wie wichtig solche Daten sind. Dann geraten die entsprechenden Unterlagen in Vergessenheit und im Falle eines solchen Unglücks geht das große Suchen los. Sodass wir oftmals nicht genau wissen, was die strukturelle Qualität des gerade niedergebrannten oder überschwemmten Gebäudes eigentlich ausmacht. Diesen Datenstand im Nachhinein wieder aufzubauen ist enorm mühsam, zeitaufwendig und vor allem auch teuer.
Abgesehen davon, dass es bei solch komplexen Strukturen wie Notre Dame wichtig ist, dass man diese Unterlagen schnell verfügbar hat. Denn für die Feuerwehr, die dort eingreifen muss, ist es lebensnotwendig zu wissen, was statisch wesentlich ist und was nicht. In vielen Berufsfeuerwehren sind deshalb ausgebildete Bauingenieure am Werk. Bei uns in München ist es außerdem so, dass wir als Prüfingenieure eine Art Rufdienst für komplexe Situationen haben. Dann werden wir mitten in der Nacht zum Brand gerufen mit der Bitte, die Feuerwehr fachtechnisch zu unterstützen. Das können wir aber nur dann fundiert tun, wenn wir die Pläne haben.
Bei alten Gebäuden wie Kirchen ist die Chance, dass etwas da ist, recht groß. Weil die Kirchen in ihren Bauämtern ein sehr umfangreiches und gut gepflegtes Archiv haben. Bis vor ungefähr 15 Jahren haben auch die Bauämter für fast sämtliche Gebäude in deren Zuständigkeitsbereich die Unterlagen mitgeführt – natürlich nur bis zur Baugenehmigung und nicht über die ersten Umbauten hinaus. Im Zuge der Deregulierung und zur Kosteneinsparung wurden diese Archive allerdings aufgelöst und die Rückfallebene in solchen Schadensfällen ging verloren.
Notre Dame und die Pariser haben also Glück im Unglück und können viel zeitnaher mit dem Wiederaufbau beginnen als das ohne diesen Datenschatz möglich wäre. Zunächst müssen aber die Aufräumarbeiten beginnen. In Notre Dame war sehr viel Holz und bleihaltiges Material in großen Mengen verbaut. Was das eine Besonderheit oder eher Normalität?
Das ist normal für die großen, alten Gebäude. Fast alle großen Kirchen, auch die in Deutschland, haben Holzdachstühle und die Verbleiung war früher ein vielfach verwendeter Werkstoff weil er sehr dauerhaft und gut und einfach formbar ist. Gerade der Übergang von der auf dem Holzdachstuhl liegenden Dacheindeckung zum Mauerwerk wurde in der Regel mit Blei ausgeführt. Das war damals gute handwerkliche Kunst.
Ist das ein Problem für die Aufräumarbeiten jetzt nach dem Brand in Notre Dame?
Nein, Blei ist ja unter Normaltemperaturen nicht flüchtig. Der Schmelzpunkt von Blei liegt bei rund 330 Grad Celsius. Während des Brandes ist das Blei also geschmolzen und war damit unter Umständen gesundheitsgefährdend, wenngleich der Siedepunkt, d.h. die Temperatur, bei der es zum Ausgasen beginnt, mit circa 1.750 Grad Celsius deutlich über den maximalen Brandtemperaturen liegt. Aber jetzt dürfte es in Klumpen auf dem Boden der Kathedrale liegen – gemeinsam mit den Überresten des hölzernen Dachstuhls und den heruntergestürzten Bauelementen.
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