Grundlage einer nachhaltigen Bestandsplanung ist die Anamnese des Objekts, um aus einer fundierten Strukturkenntnis heraus das Tragwerk für die zukünftige Nutzung zu beurteilen und gezielt zu modifizieren. Hierzu zählen neben dem verformungsgenauen Aufmaß der Geometrie vor allem die Recherche zu Bestandsunterlagen aus der Bauzeit und den erfolgten Bauphasen. Dies wird durch Sondierungen und Materialuntersuchungen gezielt ergänzt. Eine Schadensanalyse und möglicher Weise ergänzende Untersuchungen wie beispielsweise Rissmonitoring oder Setzungsmessungen erlauben vorhandene Schwachstellen zu erkennen und zielgerichtet instandzusetzen.

Die Vorplanung ist beim Bauen im Bestand eine elementare Leistungsphase. Ziel einer nachhaltigen Tragwerksplanung ist, die zukünftige Nutzung, Ausbauten und Durchbrüche mit den Möglichkeiten der vorhandenen Substanz zu organisieren ohne große Verstärkungs- und Ertüchtigungsmaßnahmen.

Das Tschirnhausgymnasium hat im Bestand sogenannte Menzel – L Decken. Ein Deckentragwerk als Stahlbetonrippendecken mit Aufbeton als Plattenbalken wirkend, welche in Vollfertigteilsteine in L-Form gegossen werden. Der Bestandsschutz erlaubt hier unter Bezug auf die Zulassung der Decke eine Abweichung im Brandschutzkonzept von R90 auf R60. Infolge Teerhaltiger Schadstoffe, welche zwischen Rohdecke und Fußbodenaufbau verbaut wurden, waren entgegen der vorher angelegten Testflächen umfangreiche Fräsarbeiten im Aufbeton des Plattenbalkens erforderlich, welche bis zur Bewehrung gingen. Um den Bestandsschutz und die Tragfähigkeit sicherzustellen, wurde während der Bauphase ein Verfahren gemeinsam mit dem Baustofflabor Saxotest entwickelt, bei dem ein Spritzbeton mit geringem E-Modul mit einer Haftbrücke aufgebracht wurde, um den geringen Festigkeiten und v.a. der Haftzugfestigkeiten gerecht zu werden. Abgestimmt mit allen Beteiligten und in erster Linie mit dem Prüfingenieur wurden anschließend gewählte Deckenfelder einem insitu Lasttest unterzogen. Dieser ohne jeden Zweifel aufwändige Prozess hat geholften etwa 4000 m² Deckenfläche zu erhalten und gegenüber einem angedachten Deckenaustausch 200 Tonnen CO2e eingespart.

Dennoch verbleiben Eingriffe, bei denen die vorhandene Substanz für die zukünftige Nutzung verändert werden muss, wie Umnutzungen, neue Treppenhäuser oder technische Ausstattung. Dafür müssen Lösungen entwickelt werden, wie das neue Tragwerk sich in das bestehende sinnvoll integrieren lässt. Dies gilt für den Endzustand aber auch den Bauzustand.

Beispiele im Objekt ist der Deckenaustausch im Bereich des ehemaligen Chemiekabinett und der Hausmeisterwohnung. Hier wurde für das bauen unter Dach eine Ortbetondecke entwickelt mit hohem Anteil an Verdrängungsrohren gemäß der einachsigen Spannrichtung. Die Auflagerung im Bestand erfolgt über Auflagertaschen, was einer Punktförmigen Lagerung entspricht und mit der Lage der Verdrängungsrohre ermöglicht wurde. Die Neubaudecke erfüllte alle Anforderungen der Statik, Objektplanung, Brandschutz und Bauphysik und ist mir Ihrer reduzierten Gesamtmasse ähnlich der Bestandssituation, so dass keine Verstärkungen und Veränderungen im vertikalen Tragwerk und der Gründung resultieren. Neben dem reduzierten Betoneinsatz ist damit vor allem der lokale Eingriff ein wichtiger Beitrag zur Nachhaltigkeit. Ähnliche Beispiele lassen sich für Eingriffe am über 18m spannenden Sparrendach aus Holzgitterträgern erzählen oder über den Einbau von Steigschächten und eines Treppenhauses.

Zusammenfassend konnten über 95 % des Bestandstragwerks und damit der Rohbaukubatur erhalten werden und die erforderlichen Eingriffe bestandsverträglich gestaltet werden und damit ein Gebäude mit bereits über 60 Jahre Nutzung für den heutigen Schulbetrieb ertüchtigt und für künftige Generationen erhalten werden. Zahlenmäßig spiegelt sich dies im CO2 Fußabdruck des Tragwerks für die Sanierung von deutlich unter 10 kg/m² BFG, was durch einen Neubau dieser Qualität nicht zu erreichen wäre.

Teilobjekt 3: Neubau 3-Feld Sporthalle im Holzbau

Das dritte Teilobjekt der Sporthalle beschreitet einen wiederum ganz individuellen Weg der nachhaltigen Tragwerksplanung. Hier wurde für alle über dem Erdreich aufgehenden Bauteile eine Holzbauweise entwickelt. Die Doppelbinder im Achsraster von 7,5m spannen über 32m und lagern auf schlanken Stahlstützen, um den Glasanteil hoch zu halten. Kipphalterung erfolgt über die Scheibenwirkung der Holzständerwände zwischen den Bindern. Die Aussteifung erfolgt über die Scheibenausbildung und die Stahlbetonschächte der Erschließung.
Die Dachdecke bilden Brettsperrholzrippendecken mit Akustikunterdecke, welche einen schweren Gründachaufbau aufnehmen.

Die Holzbauweise mit der Möglichkeit der CO2-Bindung ist eine Schlüsselbauweise für nachhaltige Tragwerke. Hier konnten 140 Tonnen CO2e gebunden werden, was den Einsatz von Beton in der Gründung zu etwa 40 % kompensiert. Eine positive Bilanz war durch die städtebauliche Vorgabe die Sporthalle einzugraben leider nicht möglich.