April 2016
April 2016

Überlebenshilfe für alte Stähle

EXPERTISEN / ÜBERDACHUNGEN

Es war eine quasi «historische» Aufgabe: Der im Glasdach des Kunsthauses Zürich verbaute Stahl aus dem Jahr 1925 sollte auf seine Schweisseignung untersucht werden. Das Institut für Werkstoffsystemtechnik Thurgau (WITg) lieferte die Grundlagen für den Entscheid, bei der Sanierung der Stahltragkonstruktion eine mechanische Befestigungslösung zu wählen.


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Das Kunsthaus Zürich will ein Ort für lebendige Begegnungen mit Kunst sein und steht allen offen. Getragen vom ältesten Kunstverein Europas, der Zürcher Kunstgesellschaft, hat es sich seit Beginn des 20. Jahrhunderts durch die kontinuierliche Ausstellungstätigkeit und eine bedeutende Kunstsammlung internationales Ansehen erworben. In jüngster Zeit musste sich das Kunsthaus jedoch nicht nur mit Kunstwerken, sondern mit sich selber beschäftigen. Im Dachraum waren Feuchtigkeitsschäden festgestellt worden. Viele der alten Sprossen waren korrodiert und in ihrer Funktion beeinträchtigt. Das Sanierungsvorhaben hatte zum Ziel, die bewährte 100-jährige Stahl-Glas-Konstruktion zu erhalten und die Eingriffe so gering als möglich zu halten.100-jähriger FlussstahlIn Absprache mit der Denkmalpflege des Kantons Zürich wurde nach der bestmöglichen Lösung gesucht. Die auf Glasdächer, Glasfassaden und Sanierungskonzepte spezialisierte WEMA Glas- und Metallbau AG, Zürich, wurde mit der Ausführung beauftragt. Die bis ins Jahr 1908 zurückreichenden Erfahrungen der WEMA AG in der Verarbeitung von kittlosen Verglasungen erwiesen sich dabei als ausserordentlich hilfreich und zielführend. Beim Kunsthausprojekt ging es zunächst um die Zustandsanalyse der sekundären Tragkonstruktion. Dafür zog die WEMA AG das WITg hinzu. An Teilstücken der sekundären Tragkonstruktion wurden in einem ersten Schritt die Materialzusammensetzungen, die Strukturen sowie die Festigkeiten untersucht. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse gaben Aufschluss über die Schweisseignung des Stahls. «Oft liegen keine Kenntnisse über die Herstellung der eingesetzten Stähle vor» beschreibt Schweissfachingenieur Matthias Sorg die Herausforderung. Die chemische Analyse liess aber darauf schliessen, dass im Kunsthaus ein Flussstahl zur Anwendung gekommen war. Die Innenseite des Profils zeigte einen starken Korrosionsangriff, und zudem wurden sowohl im Quer- als auch im Längsschliff zum Teil sehr grosse Schlackeneinschlüsse gefunden.Wichtige EntscheidungsgrundlageSchweissen sei bedingt möglich, befand das WITg in seinem Untersuchungsbericht. Allerdings wurde eine geringe Wandstärke gemessen, und hoch eingeschätzt wurde das Risiko einer Rissbildung. Dies vor allem weil grössere Schlackezeilen und Ausscheidungen mit aufgeschmolzen werden könnten. Darum hielt das WITg Schweissversuche für zwingend erforderlich. Diese Versuche, die unter Baustellenbedingungen durchgeführt wurden, zeigten ein klares Bild. Die erzielten Ergebnisse wurden als nicht verwendungsfähig eingestuft. Es kam zu groben Nahtfehlern. Zudem war die Wärmeeinbringung sehr hoch, was an Anlauffarben und Gefügeveränderungen erkennbar wurde. «Dies erhöht die Gefahr von Heissrissen», hält Sorg im Untersuchungsbericht fest. Mit seiner tiefgehenden werkstoffkundlichen Analyse des fast hundert Jahre alten Stahls konnte das WITg eine Entscheidungsgrundlage für das weitere Vorgehen bei der Dachsanierung legen. Statt einer Schweiss- wurde eine mechanische Befestigungslösung gewählt. Auf diese Weise konnten Teile der alten Stahlprofile weiterverwendet und den denkmalpflegerischen Vorgaben Rechnung getragen werden.