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Schutz einer Kirche vor Setzungsschäden
Verhindern von Bodensetzungsschäden durch GERB-Federelemente
Elastische Lagerungssysteme mit Federn werden weltweit für viele verschiedene Anwendungen eingesetzt. Schraubenfedern aus Stahl bieten zahlreiche Vorteile. Sie sorgen für niedrige Eigenfrequenzen der gesamten getragenen Konstruktion und erzielen somit eine sehr hohe Schwingungsisolierungseffizienz. Durch die Optimierung der Federparameter ist der Einsatz in Erdbebenschutzsystemen und für außergewöhnliche Belastungsfälle wie Bodensetzungen möglich. Für die Federlagerung großer Turbinen-Generator-Decks war und ist die Möglichkeit der Einstellung/Nivellierung an den vorgespannten Federelementen, um Setzungsproblemen entgegenzuwirken, ein wichtiger Grund für den Einsatz von Federelementen als modernste Lösung für diese Art von Maschinen.
Neben der Schwingungsisolierung können Federelemente auch zur Sicherung von Gebäuden gegen Senkungsschäden eingesetzt werden. Ein bemerkenswertes Projektbeispiel in Bezug auf Setzungen ist die Sicherung der St.-Remigius-Kirche, die sich in einem Tagebaugebiet in Westdeutschland befindet. Um die Kirche vor Schäden durch Bergsenkungen zu schützen, wird das Gebäude durch Federelemente abgestützt, die die Bewegungen des Baugrundes ausgleichen.
Das 1994 abgeschlossene Projekt zeugt von der Langlebigkeit und Effizienz der GERB-Federelemente, die das Gebäude seit über 30 Jahren zuverlässig vor Setzungsschäden schützen.
Herausforderung
Bodensetzung bedroht historische Kirche: Federelemente schützen vor Einsturz
Die Kirche wurde im 12. Jahrhundert auf einer geologischen Verwerfung erbaut. Als der Braunkohletagebau im 20. Jahrhundert zu einem wichtigen Wirtschaftsfaktor in der Region wurde, gab dieser Standort Anlass zu großer Sorge. Der Grundwasserspiegel wurde für den Tagebau abgesenkt, was zu unterschiedlichen Bodensenkungen unter der Kirche führte. Dies hatte Risse in der Fassade zur Folge, die immer größer wurden und schließlich die strukturelle Sicherheit des Gebäudes gefährdeten. Nach mehreren erfolglosen Versuchen, die Stabilität der Kirche wiederherzustellen, wurde beschlossen, sie mit Federelementen zu stützen.
Zu diesem Zeitpunkt hatte GERB bereits verschiedene Einzelhäuser gegen Bodensetzungen gesichert. Die Herausforderung bei St. Remigius liegt nicht nur in der Größe des Projekts, sondern auch in den Eigenschaften des Gebäudes selbst. Um auf Federn abgestützt werden zu können, muss ein Gebäude eine ausreichende Eigensteifigkeit aufweisen. Das jahrhundertealte Mauerwerk erfüllte diese Anforderung nicht.
Lösung
Verhinderung von Setzungsschäden durch Nachrüstung von Federelementen und einem neuen Fundament
Im Rahmen einer komplexen Sanierung wurde unter der Kirche ein neues Fundament aus vorgespannten Stahlbetonbalken und Stahlbeton errichtet. Weitere Einzelheiten zum allgemeinen Vorgehen sind [1] zu entnehmen. Unter diesem Rahmen wurden die Federelemente installiert, die eine übermäßige Belastung des Mauerwerks verhindern und somit die strukturelle Sicherheit des Gebäudes gewährleisten.
Die Federn wirken als aktive Ausgleichselemente, die sofort und autonom auf jede Bewegung des Baugrunds reagieren. Dadurch gehen die natürlichen Tragkräfte des Bodens auch dann nicht verloren, wenn dieser um mehrere Zentimeter absinkt. Im Laufe der Jahre wurden Bewegungen im Baugrund, die den durch die Federkraft allein ausgleichbaren Bereich überschritten, durch das Hinzufügen von Ausgleichsscheiben ausgeglichen. Da der Tagebau nun stillgelegt ist und der Grundwasserspiegel wieder angehoben wird, ist zu erwarten, dass sich der Boden unter der Kirche wieder hebt. Diese Hebung wird durch die Federelemente und gegebenenfalls durch das Entfernen von Stahlausgleichsblechen leicht ausgeglichen werden können.
Technische Fakten:
Konstruktion: Mauerwerk/Ziegelbau (nach Nachrüstung: abgestützt auf Stahlbeton- und Spannbetonträgern)
Anregungsquelle: Bodensenkungen (+ Lage in Erdbebenzone)
Schwingungsisolierung: GERB-Federelemente (vorspannbar) & Viscodamper®
Fertigstellung: 1994
Seit Abschluss der Sanierungsarbeiten im Jahr 1994 wird St. Remigius durch GERB-Federelemente gegen unerwünschte Schwingungen geschützt und hat keine weiteren Schäden mehr erlitten. Das Projekt zeigt, dass auch komplexe Nachrüstungen möglich sind, bei denen Federelemente in/ unter bestehende Strukturen integriert werden. GERB bietet eine zuverlässige und nachhaltige Lösung, die Setzungsschäden verhindert, unabhängig von deren Ursache, sei es Bergbau, Vibrationen, Quell- und Schwindböden oder durch den Klimawandel veränderte Böden. Aufgrund jahrzehntelanger Erfahrung ist GERB Ihr idealer Partner, wenn es um den Schutz von Gebäuden vor Setzungsschäden geht.
Zusammen mit den Federelementen wurde ein Überwachungssystem installiert, um die vertikalen Bodenbewegungen zu verfolgen. Die entsprechenden Daten unterstützen die Entscheidung, wie viele Stahlausgleichsbleche hinzugefügt oder entfernt werden sollten. Die vorspannbaren Federelemente haben ein unteres und ein oberes Gehäuse. Dies bietet die Möglichkeit, die Stahlausgleichsbleche entweder oberhalb oder unterhalb der Federelemente anzuordnen. Bei der detaillierten Auslegung des Tragwerks wurde auch der Lastfall „Erdbeben” berücksichtigt, da die Stadt Bergheim in einem erdbebengefährdeten Gebiet in Deutschland liegt. liegt. Um das seismische Verhalten des Systems zu verbessern, wurden zusätzlich zu den elastischen Federelementen viskose Dämpfer installiert, wie in [2] beschrieben. Unabhängig davon richtete die „Erdbebenmessstation Bensberg“ (Universität Köln) eine Messstation im Untergeschoss ein.
Referenzen:
[1] Rheinbraun AG “Bergschadenssicherung der katholischen Pfarrkirche St. Margareta in Mönchengladbach-Hockstein” Information brochure (only in German language available), Herausgeber: Rheinbraun AG, Abteilung Bergschäden, Köln, 1997.
[2] Siepe, D., Nawrotzki, P. and Bottoni, F. (2024). “3-D Control Systems for Existing Structures,” Proc., WCEE 2024 – 18th World Conference on Earthquake Engineering, ANIDIS & IAEE, Milan, 1-9.
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Protecting a Church from Subsidence Damage
Verhindern von Bodensetzungsschäden mit GERB-Federelementen
Elastische Lagerungssysteme mit Federn werden weltweit für viele verschiedene Anwendungen eingesetzt. Schraubenfedern aus Stahl bieten zahlreiche Vorteile. Sie sorgen für niedrige Eigenfrequenzen der gesamten getragenen Konstruktion und erzielen somit eine sehr hohe Schwingungsisolierungseffizienz. Durch die Optimierung der Federparameter ist der Einsatz in Erdbebenschutzsystemen und für außergewöhnliche Belastungsfälle wie Bodensenkungen möglich. Für die Federlagerung großer Turbinen-Generator-Decks war und ist die Möglichkeit der Einstellung/Nivellierung an den vorgespannten Federelementen, um Setzungsproblemen entgegenzuwirken, ein wichtiger Grund für den Einsatz von Federelementen als modernste Lösung für diese Art von Maschinen.
Neben der Schwingungsisolierung können Federelemente auch zur Sicherung von Gebäuden gegen Setzungsschäden eingesetzt werden. Ein bemerkenswertes Projektbeispiel in Bezug auf Setzungen ist die Sicherung der St.-Remigius-Kirche, die sich in einem Tagebaugebiet in Westdeutschland befindet. Um die Kirche vor Schäden durch Bergsenkungen zu schützen, wird das Gebäude durch Federelemente abgestützt, die die Bewegungen des Baugrundes ausgleichen.
Das 1994 abgeschlossene Projekt zeugt von der Langlebigkeit und Effizienz der GERB-Federelemente, die das Gebäude seit über 30 Jahren zuverlässig vor Setzungsschäden schützen.
Protecting a Church from Subsidence Damage
Verhindern von Bodensetzungsschäden durch GERB-Federelemente
Elastische Lagerungssysteme mit Federn werden weltweit für viele verschiedene Anwendungen eingesetzt. Schraubenfedern aus Stahl bieten zahlreiche Vorteile. Sie sorgen für niedrige Eigenfrequenzen der gesamten getragenen Konstruktion und erzielen somit eine sehr hohe Schwingungsisolierungseffizienz. Durch die Optimierung der Federparameter ist der Einsatz in Erdbebenschutzsystemen und für außergewöhnliche Belastungsfälle wie Bodensenkungen möglich. Für die Federlagerung großer Turbinen-Generator-Decks war und ist die Möglichkeit der Einstellung/Nivellierung an den vorgespannten Federelementen, um Setzungsproblemen entgegenzuwirken, ein wichtiger Grund für den Einsatz von Federelementen als modernste Lösung für diese Art von Maschinen.
Neben der Schwingungsisolierung können Federelemente auch zur Sicherung von Gebäuden gegen Senkungsschäden eingesetzt werden. Ein bemerkenswertes Projektbeispiel in Bezug auf Setzungen ist die Sicherung der St.-Remigius-Kirche, die sich in einem Tagebaugebiet in Westdeutschland befindet. Um die Kirche vor Schäden durch Bergsenkungen zu schützen, wird das Gebäude durch Federelemente abgestützt, die die Bewegungen des Baugrundes ausgleichen.
Das 1994 abgeschlossene Projekt zeugt von der Langlebigkeit und Effizienz der GERB-Federelemente, die das Gebäude seit über 30 Jahren zuverlässig vor Setzungsschäden schützen.
Herausforderung
Die Kirche wurde im 12. Jahrhundert auf einer geologischen Verwerfung erbaut. Als der Braunkohletagebau im 20. Jahrhundert zu einem wichtigen Wirtschaftsfaktor in der Region wurde, gab dieser Standort Anlass zu großer Sorge. Der Grundwasserspiegel wurde für den Tagebau abgesenkt, was zu unterschiedlichen Bodensenkungen unter der Kirche führte. Dies hatte Risse in der Fassade zur Folge, die immer größer wurden und schließlich die strukturelle Sicherheit des Gebäudes gefährdeten. Nach mehreren erfolglosen Versuchen, die Stabilität der Kirche wiederherzustellen, wurde beschlossen, sie mit Federelementen zu stützen.
Herausforderung
Die Kirche wurde im 12. Jahrhundert auf einer geologischen Verwerfung erbaut. Als der Braunkohletagebau im 20. Jahrhundert zu einem wichtigen Wirtschaftsfaktor in der Region wurde, gab dieser Standort Anlass zu großer Sorge. Der Grundwasserspiegel wurde für den Tagebau abgesenkt, was zu unterschiedlichen Bodensenkungen unter der Kirche führte. Dies hatte Risse in der Fassade zur Folge, die immer größer wurden und schließlich die strukturelle Sicherheit des Gebäudes gefährdeten. Nach mehreren erfolglosen Versuchen, die Stabilität der Kirche wiederherzustellen, wurde beschlossen, sie mit Federelementen zu stützen.
Lösung
Verhinderung von Setzungsschäden durch Nachrüstung von Federelementen und einem neuen Fundament
Technische Fakten:
Konstruktion: Mauerwerk/Ziegelbau (nach Nachrüstung: abgestützt auf Stahlbeton- und Spannbetonträgern)
Anregungsquelle: Bodensenkungen (+ Lage in Erdbebenzone)
Schwingungsisolierung: GERB-Federelemente (vorspannbar) & Viscodamper®
Fertigstellung: 1994
Im Rahmen einer komplexen Sanierung wurde unter der Kirche ein neues Fundament aus vorgespannten Stahlbetonbalken und Stahlbeton errichtet. Weitere Einzelheiten zum allgemeinen Vorgehen sind [1] zu entnehmen. Unter diesem Rahmen wurden die Federelemente installiert, die eine übermäßige Belastung des Mauerwerks verhindern und somit die strukturelle Sicherheit des Gebäudes gewährleisten.
Implementierung
Über 30 Jahre im Einsatz: Eine nachhaltige und zuverlässige Lösung
Seit Abschluss der Sanierungsarbeiten im Jahr 1994 wird St. Remigius durch GERB-Federelemente gegen unerwünschte Schwingungen geschützt und hat keine weiteren Schäden mehr erlitten. Das Projekt zeigt, dass auch komplexe Nachrüstungen möglich sind, bei denen Federelemente in/ unter bestehende Strukturen integriert werden. GERB bietet eine zuverlässige und nachhaltige Lösung, die Setzungsschäden verhindert, unabhängig von deren Ursache, sei es Bergbau, Vibrationen, Quell- und Schwindböden oder durch den Klimawandel veränderte Böden. Aufgrund jahrzehntelanger Erfahrung ist GERB Ihr idealer Partner, wenn es um den Schutz von Gebäuden vor Setzungsschäden geht.
Zusammen mit den Federelementen wurde ein Überwachungssystem installiert, um die vertikalen Bodenbewegungen zu verfolgen. Die entsprechenden Daten unterstützen die Entscheidung, wie viele Stahlausgleichsbleche hinzugefügt oder entfernt werden sollten. Die vorspannbaren Federelemente haben ein unteres und ein oberes Gehäuse. Dies bietet die Möglichkeit, die Stahlausgleichsbleche entweder oberhalb oder unterhalb der Federelemente anzuordnen. Bei der detaillierten Auslegung des Tragwerks wurde auch der Lastfall „Erdbeben” berücksichtigt, da die Stadt Bergheim in einem erdbebengefährdeten Gebiet in Deutschland liegt. liegt. Um das seismische Verhalten des Systems zu verbessern, wurden zusätzlich zu den elastischen Federelementen viskose Dämpfer installiert, wie in [2] beschrieben. Unabhängig davon richtete die „Erdbebenmessstation Bensberg“ (Universität Köln) eine Messstation im Untergeschoss ein.
Referenzen:
[1] Rheinbraun AG “Bergschadenssicherung der katholischen Pfarrkirche St. Margareta in Mönchengladbach-Hockstein” Information brochure (only in German language available), Herausgeber: Rheinbraun AG, Abteilung Bergschäden, Köln, 1997.
[2] Siepe, D., Nawrotzki, P. and Bottoni, F. (2024). “3-D Control Systems for Existing Structures,” Proc., WCEE 2024 – 18th World Conference on Earthquake Engineering, ANIDIS & IAEE, Milan, 1-9.
Lösung
Verhinderung von Setzungsschäden durch Nachrüstung von Federelementen und einem neuen Fundament
Im Rahmen einer komplexen Sanierung wurde unter der Kirche ein neues Fundament aus vorgespannten Stahlbetonbalken und Stahlbeton errichtet. Weitere Einzelheiten zum allgemeinen Vorgehen sind [1] zu entnehmen. Unter diesem Rahmen wurden die Federelemente installiert, die eine übermäßige Belastung des Mauerwerks verhindern und somit die strukturelle Sicherheit des Gebäudes gewährleisten.
Technische Fakten:
Konstruktion: Mauerwerk/Ziegelbau (nach Nachrüstung: abgestützt auf Stahlbeton- und Spannbetonträgern)
Anregungsquelle: Bodensenkungen (+ Lage in Erdbebenzone)
Schwingungsisolierung: GERB-Federelemente (vorspannbar) & Viscodamper®
Fertigstellung: 1994
Implementierung
Über 30 Jahre im Einsatz: Eine nachhaltige und zuverlässige Lösung
Seit Abschluss der Sanierungsarbeiten im Jahr 1994 wird St. Remigius durch GERB-Federelemente gegen unerwünschte Schwingungen geschützt und hat keine weiteren Schäden mehr erlitten. Das Projekt zeigt, dass auch komplexe Nachrüstungen möglich sind, bei denen Federelemente in/ unter bestehende Strukturen integriert werden. GERB bietet eine zuverlässige und nachhaltige Lösung, die Setzungsschäden verhindert, unabhängig von deren Ursache, sei es Bergbau, Vibrationen, Quell- und Schwindböden oder durch den Klimawandel veränderte Böden. Aufgrund jahrzehntelanger Erfahrung ist GERB Ihr idealer Partner, wenn es um den Schutz von Gebäuden vor Setzungsschäden geht.
Zusammen mit den Federelementen wurde ein Überwachungssystem installiert, um die vertikalen Bodenbewegungen zu verfolgen. Die entsprechenden Daten unterstützen die Entscheidung, wie viele Stahlausgleichsbleche hinzugefügt oder entfernt werden sollten. Die vorspannbaren Federelemente haben ein unteres und ein oberes Gehäuse. Dies bietet die Möglichkeit, die Stahlausgleichsbleche entweder oberhalb oder unterhalb der Federelemente anzuordnen. Bei der detaillierten Auslegung des Tragwerks wurde auch der Lastfall „Erdbeben” berücksichtigt, da die Stadt Bergheim in einem erdbebengefährdeten Gebiet in Deutschland liegt. liegt. Um das seismische Verhalten des Systems zu verbessern, wurden zusätzlich zu den elastischen Federelementen viskose Dämpfer installiert, wie in [2] beschrieben. Unabhängig davon richtete die „Erdbebenmessstation Bensberg“ (Universität Köln) eine Messstation im Untergeschoss ein.
[1]
Rheinbraun AG “Bergschadenssicherung der katholischen Pfarrkirche St. Margareta in Mönchengladbach-Hockstein” Information brochure (only in German language available), Herausgeber: Rheinbraun AG, Abteilung Bergschäden, Köln, 1997.
[2]
Siepe, D., Nawrotzki, P. and Bottoni, F. (2024). “3-D Control Systems for Existing Structures,” Proc., WCEE 2024 – 18th World Conference on Earthquake Engineering, ANIDIS & IAEE, Milan, 1-9.
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