Bauen und Brandschutz im Bestand, Neubau und Anbau BAYWA HOCHHAUS. Arabellastraße 4, München

Transkript

1 Bauen und Brandschutz im Bestand, Neubau und Anbau BAYWA HOCHHAUS Arabellastraße 4, München alt neu

2 Agenda 1. Aufgabe 2. Eckdaten des Bestandes 3. Eckdaten Sanierung 4. Nutzung 5. Flächen 6. Beschreibung Gebäude 7. Grundzüge zum Brandschutznachweis 8. Rettungswege :48 2

3 9. Sicherheitstechnische Gebäudeausrüstung 10. Statische Herausforderungen in Abstimmung mit dem Brandschutz 11. Risikobetrachtung für das BayWa- Hochhaus 12. Statische Herausforderungen in Abstimmung mit dem Brandschutz 13. Festlegung 14. Ansätze Heißbemessung 15. Fazit :48 3

4 1. Aufgabe Kernsanierung des bestehenden BayWa Hochhauses Sanierungsmaßnahme der bestehenden Tiefgarage des BayWa Hochhauses Aufstockung des bestehenden BayWa Hochhauses um vier Geschosse Energetische Sanierung der Fassade des BayWa Hochhauses Erneuerung der technischen Anlagen des BayWa Hochhauses Anbauten an das BayWa Hochhaus im Erdgeschoss einschließlich eines unterirdischen Technik- und Tiefgaragenneubaus sowie Abriss des bestehenden Anbaus und Neubau eines Bürogebäudes (Gebäudeklasse 4) :48 4

5 Die Sanierungsmaßnahmen des Bestandes umfassen die brandschutztechnische Anpassung des baulichen und sicherheitstechnischen Brandschutzes, die energetische Modernisierung der Fassade, die Erneuerung der technischen Anlagen und des Innenausbaus, wobei das Gesamttragwerk des Bestandes unverändert bestehen bleibt. Hier werden nur Anpassungen und Sanierungen vorgenommen soweit Mängel (freiliegende Bewehrung, Abplatzungen von Beton usw.) festgestellt werden. Ansonsten unterliegt die Konstruktion dem Bestandsschutz. Statisch wurde überprüft, dass das bestehende Tragwerk die Lasten der Aufstockung aufnehmen kann. Die Sanierung und Modernisierung des bestehenden BayWa- Hochhauses beinhaltet ebenfalls eine Aufstockung um vier Geschosse, sowie Anbauten an das Hochhaus im Erdgeschoss einschließlich eines unterirdischen Technik- und Tiefgaragenneubaus :48 5

6 2. Eckdaten des Bestandes Errichtung des BayWa Hochhauses (Sternhaus) 1968 Errichtung des Anbaus 1980 Modernisierung der Eingangshalle sowie ein Verbindungsbauwerk zwischen Anbau und Hochhaus im Jahr 2000 das BayWa Hochhaus besitzt im Bestand 17 Obergeschosse und 2 Untergeschosse der bestehende Anbau besitzt 2 Obergeschosse und 2 Untergeschosse :48 6

7 3. Eckdaten Sanierung Neubau / Sanierung 2015 bis 2018 Abriss des 17. Obergeschosses des BayWa Hochhauses und Aufstockung des BayWa Hochhauses um 4 weitere Obergeschosse (17. bis 20. Obergeschoss) der Neubau, welcher den alten Anbau ersetzten wird, besitzt 3 Obergeschosse und 2 Untergeschosse Neubau einer Kantine sowie einer Caféteria im Erdgeschoss Erweiterung der Tiefgarage sowie der Technik- und Lagerflächen in den Untergeschossen :48 7

8 4. Nutzung Eingangslobby im Erdgeschoss sowie Büroflächen in den Obergeschossen des Sternhauses Lager und Flächen für technische Anlagen sowie eine zweigeschossige Tiefgarage in den beiden Untergeschossen Konferenzbereiche, eine Kantine und Caféteria im Erdgeschoss des bestehenden Anbaus Büroflächen in den Obergeschossen (mit Sondernutzung im EG und 20. OG) Büroflächen im neuen Anbau :48 8

9 5. Flächen Bestandsgebäude h* = 57 m < 60 m oberirdisch: m² BGF unterirdisch: m² BGF gesamt: m² BGF * Höhe der Fußbodenoberkante des obersten Geschosses mit Aufenthaltsräumen :48 9

10 Aufstockung / Sanierung h* = 67 m > 60 m oberirdisch: m² BGF unterirdisch: m² BGF gesamt: m² BGF * Höhe der Fußbodenoberkante des obersten Geschosses mit Aufenthaltsräumen :48 10

11 Neubau Anbau, Gebäudeklasse 4 oberirdisch: unterirdisch: gesamt: m² BGF m² BGF m² BGF :48 11

12 6. Beschreibung Gebäude Das Hochhaus in Stahlbetonskelettbauweise besteht aus einem Kern und vier Seitenflügeln. Die tragenden und aussteifenden Bauteile des Hochhauses bestehen aus: Stahlbetonrippendecken im Bereich der Seitenflügel Stahlbetonplattendecken im Bereich des Kerns Stahlbetonbrüstungen Stahlbetonscheiben Stahlbetonstützen Der Neubau wird durch eine Brandwandtrennung vom Hochhausgebäude abgetrennt :48 12

13 7. Grundzüge zum Brandschutznachweis Regelgeschosse mit Büro- und Verwaltungsflächen Versammlungsstätten im Erdgeschoss sowie im 20. Obergeschoss Kantine, Caféteria und Eingangshalle im Erdgeschoss Rechenzentrum, Technik- und Lagerflächen sowie eine 2-geschossige Tiefgarage in den beiden Untergeschossen :48 13

14 Regelgeschoss max. 400 Personen Regelgeschosse mit Büround Verwaltungsflächen :48 14

15 20. OG max. 400 Personen Versammlungsstätten im Erdgeschoss sowie im 20. Obergeschoss :48 15

16 EG Kantine, Caféteria und Eingangshalle im Erdgeschoss :15 16

17 8. Rettungswege zwei Sicherheitstreppenräume :48 17

18 9. Sicherheitstechnische Gebäudeausrüstung ein Feuerwehraufzug Druckbelüftungsanlagen (RDA-Anlage in den Sicherheitstreppenräumen) Brandmelde- und Alarmierungsanlage Sprachalarmierungsanlage automatische Feuerlöschanlage als Brandmeldeanlagen Kat. 1 Gaslöschanlage im Rechenzentrum Wandhydranten in den Sicherheitsschleusen Brandfallsteuerung der Aufzüge Sicherheitsbeleuchtung hinterleuchtete Rettungsweghinweiszeichen Sicherheitsstromversorgung Blitzschutzanlage CO-Warnanlage Gebäudefunkanlage :48 18

19 10. Statische Herausforderungen in Abstimmung mit dem Brandschutz Hochhaus Bestand h* < 60 m mit feuerbeständige Tragwerk (F90-A) nach BayBO 1962 Hochhaus mit Aufstockung h* > 60 m erforderlich hochfeuerbeständiges Tragwerk (F120-A) nach BayBO 2015 * Höhe der Fußbodenoberkante des obersten Geschosses mit Aufenthaltsräumen :48 19

20 Fazit Eine Ertüchtigung aller bestehenden tragender und aussteifender Bauteile auf eine hochfeuerbeständige Qualität wäre unverhältnismäßig. Aus diesem Grund wurde im Brandschutznachweis eine Abweichung formuliert, auf die Ertüchtigung der tragenden und aussteifenden Bauteile in eine hochfeuerbeständige Qualität zu verzichten und das bestehende feuerbeständige Tragwerk unverändert zu erhalten. Diese Abweichung gilt als Grundlage für den konstruktiven Brandschutz in der Tragwerksplanung :48 20

21 Bestandsschutz Vom Grundsatz her können neuere Regelwerke auf bestehende bauliche Anlagen keine unmittelbare Anwendung finden, sofern diese Bestandsschutz genießen. Für die bestehenden Bauteile, an die Anforderungen gestellt und die nicht verändert werden, kann in einem Bestandsgebäude vorausgesetzt werden, dass diese nach den seinerzeit geltenden Regelwerken errichtet und beurteilt wurden und somit an die gestellten Anforderungen nach den seinerzeit geltenden Regelwerken erfüllt werden :48 21

22 Der Bestandsschutz verhindert, dass eine rechtmäßige errichtete bauliche Anlage rechtswidrig wird, auch wenn das öffentliche Recht sich später ändert und die bestehende Anlage nunmehr dem geänderten Recht widerspricht. Deshalb können Anforderungen an rechtmäßig bestehende (bestandsgeschützte) bauliche Anlagen nur unter Anwendung entsprechender Rechtsvorschriften (Art. 54 BayBO) gestellt werden. Der Bestandsschutz wird jedoch durchbrochen, wenn und soweit an dem Gebäude Änderungen vorgenommen werden, die die Genehmigungsfrage neu aufwerfen. Bei baulichen Änderungen oder Nutzungsänderungen, die nur einen Teil des Gebäudes betreffen, ist zunächst nur für diese Maßnahmen die geltende Rechtslage zu beachten, soweit eine isolierte Betrachtung möglich ist :48 22

23 Dies bedeutet, dass nur die Änderungen dem neuen Regelwerk unterliegen, im Übrigen ist der Bestandschutz des Gebäudes nicht berührt. Anforderungen an die bestandsgeschützten Teile des Gebäudes können sich in diesen Fällen allenfalls aus Art. 54 BayBO ergeben. Insbesondere bei bauaufsichtlichen Nebenbestimmungen ist das Gebot der Verhältnismäßigkeit im Hinblick auf den Gebäudebestand und den Umfang des Eingriffs zu beachten und die vorhandene bauliche Substanz angemessen zu berücksichtigen, da eine regelgerechte Ertüchtigung den wirtschaftlichen Rahmen sprengen würde und damit den postulierten Verhältnismäßigkeitsgrundsatz von Art. 14 GG (Grundgesetz i.v. mit Art. 54 BayBO) in Frage stellen würde :48 23

24 Der Bestandsschutz einer baulichen Anlage geht insgesamt erst dann unter, wenn sie ihre Identität verliert. Die Frage, wann eine bauliche Anlage ihre Identität verliert, ist in jedem Einzelfall, nicht zuletzt durch tatrichterliche Würdigung zu entscheiden. In der Rechtsprechung haben sich Fallgruppen herausgebildet, in denen von einem Untergang des Bestandsschutzes durch einen Eingriff in den vorhandenen Baubestand gesprochen werden kann: Der Eingriff berührt die Standfestigkeit des gesamten Gebäudes (statische Neuberechnung) (OVG NRW, Urteil vom A 3489/92). Die für die Instandhaltung notwendigen Arbeiten erreichen oder übersteigen den Aufwand für einen Neubau (BVerwG, Urt. vom C BRS 36, Nummer 99). Die Bausubstanz wird ausgetauscht oder das Bauvolumen wird wesentlich erweitert (OVG NRW, Beschluss vom A 180/00). Aufnahme einer andersartigen Nutzung anstelle der genehmigten Nutzung (BVerwG, Urt. vom C , BRS 57 Nummer 64). Endgültige Aufgabe der Nutzung (BVerwG, Beschl. vom B BauR 2001, 610) :48 24

25 Wichtige Hinweise, Feststellungen und Bewertungen in Bezug auf die bestehenden tragenden Bauteile, die nicht verändert werden: Für die bestehenden Bauteile, an die Anforderungen gestellt und die nicht verändert werden, kann in einem Bestandsgebäude vorausgesetzt werden, dass diese nach den seinerzeit geltenden Regelwerken errichtet und beurteilt wurden und somit an die gestellten Anforderungen nach den seinerzeit geltenden Regelwerken erfüllt werden. Somit kann und muss grundsätzlich davon ausgegangen werden, dass die tragenden Bauteile nach dem seinerzeit geltenden Regelwerk ausgeführt und vorhanden sind, da die Anforderung bereits zur Zeit der Errichtung des Gebäudes bestand :48 25

26 Nur wenn Veränderungen an den vorhandenen Bauteilen vorgenommen werden, werden die neuen Bauteile, die die bestehenden Bauteile unterstützen und das neue Tragsystem bilden, die derzeit geltenden Regelwerke erfüllen. Nur für neue Bauteile wird der Nachweis nach den derzeit geltenden Regelwerken geführt. Weiterhin sind natürlich Reparaturen und Sanierungen von Schadstellen (z.b. freiliegende Bewehrung, Abplatzungen der Betonüberdeckung) unumgänglich, auch um unabhängig vom Brandschutz den weiteren Bestand der Bauteile nicht zu gefährden und deren Gebrauchstauglichkeit nachzuweisen :48 26

27 Sichtbare Mängel an bestehenden Bauteilen sind deshalb qualifiziert zu beseitigen und instand zu setzen. Erkenntnisse und Ausführungsdetails hierzu sind entsprechend der DAfStb-Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen (Instandsetzungs-Richtlinie) bzw. der Mitteilung der ARGEBAU umzusetzen. Weitere Maßnahmen würden eine unzumutbare Härte für den Bauherrn darstellen, da das zur Zeit der Errichtung des Gebäudes geltende Regelwerk andere bzw. zumeist geringere Anforderungen festlegte. Ansonsten müsste bei jedem bestehenden Gebäude eine gesamte Neubeurteilung des Tragwerkes und der bestehenden Bauteile erfolgen, die vor dem Hintergrund des weitgehenden Bestandes, nicht vertretbar und unverhältnismäßig wäre und damit der Verhältnismäßigkeitsgrundsatz des Art. 54 BayBO i.v. mit Artikel 14 GG unterlaufen würde :48 27

28 Auch wiederholte Rücksprachen und Gespräche mit der obersten Bauaufsicht der Länder, bestätigen diese Beurteilungsweise. Würde eine andere Bewertung zutreffen müssten die meisten bestehenden baulichen Anlagen, die modernisiert oder in Teilen verändert werden, entweder abgerissen und neu aufgebaut werden um die derzeit geltenden Anforderungen zu erfüllen. Hieraus ist abzuleiten, dass davon ausgegangen werden kann, dass die vorhandenen Bauteile und Konstruktionen die Anforderungen an die zurzeit der Errichtung geltenden Regelungen erfüllen :48 28

29 In der Regel geht man landläufig davon aus, dass Gesetze und Verordnungen zu Gebäuden besonderer Art oder Nutzung für Neuerrichtungen gelten. Diese Ausgangsposition wird durch die praktische Handhabung sowie durch Art. 14 GG (Grundgesetz) i.v. Art 54 BayBO, geltende Fassung) gestützt. Handlungsbedarf seitens des Bauherrn und der Bauaufsichtsbehörde besteht immer dann, wenn dies zur Abwendung einer konkreten Gefahr zur Sicherheit für Leben oder Gesundheit erforderlich ist. Es gilt unter Wahrung der Verhältnismäßigkeit der Mittel und der Vermeidung unbilliger Härten, ein derartig bestehendes Gebäude an das geforderte Sicherheitsniveau heranzuführen :48 29

30 11. Risikobetrachtung für das BayWa- Hochhaus Aufgrund der Aufstockung vom 17. bis 20. OG wurde festgelegt, dass zumindest die ordnungsgemäße Ausführung (feuerbeständige tragende und aussteifende Bauteile) dieser Geschosse zerstörungsfrei untersucht werden. Die Ergebnisse, die von der Ing.-Ges. Prof. Dauberschmidt & Vestner mbh dokumentiert wurden, ergaben, dass die Betondeckungen in den überwiegenden Bereichen mit den Schal- und Bewehrungsplänen aus der Errichterzeit übereinstimmen. Somit sind die Anforderung zum Errichtungszeitpunkt rechtskonform umgesetzt worden. In einigen Rippendecken und Brüstungen wurden jedoch Betondeckungen von minimal 0 mm festgestellt, die genauer untersucht werden mussten :48 30

31 12. Statische Herausforderungen in Abstimmung mit dem Brandschutz Die Gegenüberstellung DIN 4102, Teil 4: Betondeckungen der Längseisen [mm] Brüstungen (Balken) nach DIN je nach Bewehrungsgrad zwischen 15 und 25 u-maß nach DIN Messungen der Betondeckungen 55 8 bis 12 Rippendeckenspiegel bis 19 Rippendeckenrippe bis 13 Ergebnis: Mindestanforderungen nach alter DIN aus dem Jahr :48 31

32 13. Festlegung Für die wesentlichen tragenden Bauteile Stahlbeton - Rippendecken Stahlbeton Brüstungen wird eine Heißbemessung durchgeführt um in Verbindung mit flächendeckenden Löschanlagen eine Standsicherheit von mindestens 90 min. auch für die zu geringe Betondeckung nachzuweisen :48 32

33 14. Ansätze Heißbemessung Brandherd und Brandszenario Zur Brandbekämpfung wird eine Sprinkleranlage mit schnellansprechenden Sprinklerköpfen (RTI > 50) installiert. Die Nenn-Ansprech-Temperatur der gewählten Sprinklerköpfe beträgt 68 C. Für die Berechnung wird ein RTI-Wert von 80 verwendet. Die Randbedingungen sind im folgenden Diagramm dargestellt. Dieser Wert liegt im Vergleich zu einem RTI-Wert von 50 oder kleiner auf der sicheren Seite, denn je höher der RTI-Wert, um so langsamer löst die Sprinkleranlage aus und somit beginnt die Löschung auch später, was für die Heißbemessung eine konservativere Annahme bedeutet. Im Brandfall wird die Sprinkleranlage bei einer Lufttemperatur von ca. 170 C (141 C + 20% Sicherheit, gem. Tab. 1, ISO ) ausgelöst. Die Position des Brandherdes wird in Abhängigkeit der Beanspruchung der Stahlbetonkonstruktion und des Ausnutzungsgrades im maßgebenden Bereich exakt unter einer Rippe lokalisiert. Der zeitliche Verlauf der Wärmefreisetzungsrate wird durch Anwendung einer Löschanlage begrenzt und ist qualitativ auf dem nachfolgenden Bild dargestellt :15 33

34 Brandherd und Brandszenario ohne Löschanlage mit Löschanlage Auslösezeit :48 34

35 Brandherd und Brandszenario Für die Berechnung im Brandfall wird folgendes Brandszenario festgelegt: Brandentwicklungsphase: t v = 90 sec Beginn des Löschvorgangs bei 170 C: t act = 21 sec (gem. ETK) nach DIN EN Brandausbreitungsgeschwindigkeit: v(t) = 20,0 m/s 1,2 m/min. nach Schneider, Ulrich; Ingenieurmethoden im Brandschutz Dauer des Löschvorgangs: t F tact = 300 sec Abkühlphase: t sup t con = 60 sec :48 35

36 In der Brandentwicklungsphase wird bis zum Beginn der Löschmaßnahmen die Einheits-Temperaturzeitkurve (ETK) nach DIN EN verwendet: :48 36

37 Temperaturkurve logarithmisch dargestellte Kurve für die bessere Darstellung der Anfangsphase des Brandes von ca. 0,25 min. ca. 15 sek. Durch die Löschanlage wird die Temperatur an der Rippe auf max. 170 C reduziert :48 37

38 Randbedingungen, 4-seitiger Brandangriff :48 38

39 Ergebnis: 0. bis 12. Sekunde im Video repräsentieren die 0. bis 120. Minute der Branddauer :48 39

40 Ergebnis: Rippeneck vergrößert dargestellt Knoten Nr. 7 repräsentiert das Längseisen :48 40

41 Ergebnis: Auswertung der Temperatur des Knotens Nr. 7 höchste Temperatur in der ca. 22. Minute = ca. 95 C :48 41

42 Temperaturbild der Brüstung Analog zur Rippendecke in der Minute mit der höchsten Temperatur :48 42

43 15. Fazit Sämtliche Temperaturentwicklungen sowohl innerhalb der Querschnitte der Rippendecken als auch innerhalb der Querschnitte der Brüstungen ergaben, dass diese an tragenden Stellen unter den oben genannten Annahmen zu keinem Zeitpunkt Temperaturen von mehr als 100 C aufweisen. Diese liegt sowohl unter der kritischen Temperatur, ab der die Festigkeit vom Beton nachläßt als auch unter der kritischen Temperatur des Betonstahls. Die durchgeführten Brandbemessungen des Westflügels ergaben, dass alle Konstruktionselemente eine geforderte Feuerwiderstandsdauer von 90 Minuten aufweisen. Eine europäische Standsicherheit für REI 120 kann damit auch nachgewiesen werden :48 43

44 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! :48 44