13 Dekra Schwingungsgutachten Querweg Ecke Giselastraße.pdf

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Bericht- Nr.: 93031/313/A26692/553066033-B01 Berichtsdatum: 15.12.2011

Schwingungsmessungen

Auftraggeber: Studentenwerk Paderborn Warburger Straße 100 33096 Paderborn

Art der Anlage: Sprengungen im Steinbruch

Standort der Anlage: Am Atlaswerk 16 33106 Paderborn (Nordrhein-Westfalen)

Lage des Plangebietes: Querweg Ecke Gieselastraße 33098 Paderborn (Nordrhein-Westfalen)

Projektnummer: 553066033

Durchgeführt von: DEKRA Industrial GmbH Dipl.-Ing. (FH) Arne Herrmann Oldentruper Str. 131 D-33605 Bielefeld Telefon: +49.521.92795-83 E-Mail: arne.herrmann@dekra.com HE / BO

Auftragsdatum: 24.10.2011

Berichtsumfang: 11 Seiten Textteil und 3 Seiten Anhang

Aufgabenstellung: Erschütterungsmessungen im Bereich des geplanten Neubaus von Studentenwohnungen am Querweg Ecke Gieselastraße in Paderborn im Zusammenhang mit Sprengungen im nahe gelegen Steinbruch der Firma Hei- delberg Cement

DEKRA Industrial GmbH Sitz Stuttgart, Amtsgericht Stuttgart, HRB-Nr. 16064 Geschäftsführer Handwerkstraße 15 Lothar Kreutz 70565 Stuttgart www.dekra-industrial.com

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Inhaltsverzeichnis Seite

1 Zusammenfassung 3

2 Beauftragung 5

3 Aufgabenstellung 5

4 Berechnungs- und Beurteilungsgrundlagen 5

5 Beschreibung der Örtlichkeiten 6

6 Durchführung der Messungen 6

7 Messergebnisse 7 7.1 Einwirkung auf bauliche Anlagen 7 7.2 Einwirkung auf Menschen in Gebäuden 9

8 Schlusswort 11

Anlagen:

• Anl. I + II
• Abb. 1 + 2

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1 Zusammenfassung

An der Straße „Am Atlaswerk 16 in Paderborn betreibt die Firma Heidelberg Cement einen Steinbruch in dem Sprengungen zur Lösung des Gesteins durchgeführt werden (s. Abb. 1). Nördlich des Steinbruchs plant der Auftraggeber den Bau von Studenten- wohnheimen (s. Abb. 2). Die geplante Fläche für den Bau von Studentenwohnheimen wird im Folgenden als „Plangebiet“ bezeichnet. Bei einer repräsentativen Sprengung im Steinbruch wurden die maximalen Schwinggeschwindigkeiten im unbebauten Plan- gebiet und zusätzlich im UG und 1. OG der nächstgelegenen Bebauung (Pauline von Mallinckrodt Schule) an der Straße „Querweg 140“ erfasst.

Einwirkung auf bauliche Anlagen Es zeigt sich, dass die ermittelten Schwinggeschwindigkeiten im Bereich

• des Fundamentes im UG der Schule,

• der Decken im 1. OG der Schule und

• im unbebauten Plangebiet in allen Fällen unter den Anhaltswerten der DIN 4150-3 „Erschütterungen im Bauwe- sen, Einwirkung auf bauliche Anlagen“ [2] liegen. Werden diese Anhaltswerte für kurz- zeitige Erschütterungen auf Bauwerke unterschritten, ist gemäß DIN 4150-3 [1] eine Verminderung des Gebrauchswertes von Gebäuden oder von Gebäudeteilen durch Er- schütterungseinwirkungen, wie z. B.

• Risse im Putz

• Erweiterung bereits vorhandener Risse

• Beeinträchtigung der Standsicherheit

nicht zu erwarten (s. a. Pkt. 7.1 Einwirkung auf bauliche Anlagen).

Einwirkung auf Menschen in Gebäuden Zusätzlich erfolgte die Ermittlung der Beurteilungs-Schwingstärke für die Beurteilung von Erschütterungsimmissionen in Hinblick auf Menschen in Gebäuden gemäß DIN 4150-2 [1].

• Der untere Anhaltswert A U der DIN 4150-2 [1] wird an allen Messpunkten zur Ta- geszeit überschritten (s. a. Pkt. 7.2, Tab. 1).
• Der obere Anhaltswert A O der DIN 4150-2 [1] wird an allen Messpunkten zur Tages-

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zeit unterschritten (s. a. Pkt. 7.2, Tab. 1).

• Der Anhaltswert zum Vergleich mit Beurteilungs-Schwingstärken A r der DIN 4150-2 [1] wird an allen Messpunkten zur Tageszeit unterschritten (s. a. Pkt. 7.2, Tab. 1).

Damit werden die Anforderungen der DIN 4150-2 [1] eingehalten.

Die abschließende immissionsschutzrechtliche Beurteilung bleibt der Genehmigungs- behörde vorbehalten.

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2 Beauftragung

Am 24.10.2011 wurde die DEKRA Industrial GmbH vom Studentenwerk Paderborn aus 33098 Paderborn mit der Durchführung der vorliegenden schwingungstechnischen Un- tersuchung beauftragt.

3 Aufgabenstellung

Im Rahmen der Schwingungsmessungen sind folgende Punkte zu prüfen:

• Messtechnische Ermittlung der in die Schule an der Straße „Querweg 140“ und in das Plangebiet eingeleiteten Schwingungen infolge einer Sprengung im südlich ge- legenen Steinbruch der Firma Heidelberg Cement an der Straße „Am Atlaswerk 16“ in Paderborn.
• Vergleich der ermittelten Schwinggeschwindigkeiten mit den Anhaltswerten der DIN 4150-3 [1].
• Ermittlung der Beurteilungs-Schwingstärke für die Beurteilung von Erschütterungs- immissionen in Hinblick auf Menschen in Gebäuden gemäß DIN 4150-2 [1].

4 Berechnungs- und Beurteilungsgrundlagen

Der Bearbeitung liegen die folgenden Richtlinien und Vorschriften zugrunde:

[1] DIN 4150-2 „Erschütterungen im Bauwesen – Einwirkungen auf Men- schen in Gebäuden“ (6/1999) [2] DIN 4150-3 „Erschütterungen im Bauwesen – Einwirkungen auf bauliche Anlagen“ (2/1999) [3] DIN 45669-1 „Messung von Schwingungsimmissionen – Schwingungs- messer, Anforderung, Prüfung“ (6/1995) [4] DIN 45669-2 „Messung von Schwingungsimmissionen – Messverfahren“ (6/2005)

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5 Beschreibung der Örtlichkeiten

Der Auftraggeber plant den Bau von Studentenwohnheimen im Plangebiet am Quer- weg Ecke Gieselastraße nördlich des Steinbruchs an der Straße „Am Atlaswerk“ in Paderborn.

• Das Plangebiet für die Studentenwohnheime liegt westlich des Querwegs, nördlich der Gieselastraße und nördlich des Steinbruchs der Firma Heidelberg Cement.
• Lt. Aussage der Firma Heidelberg Cement können 1 – 2 Sprengungen pro Woche im Steinbruch erfolgen.
• Das Plangebiet war zum Zeitpunkt der Messungen eine unbebaute Grünfläche. Nördlich des Plangebietes schließt die Pauline von Mallinckrodt Schule der Stadt Paderborn an.
• Das Schulgebäude ist 2-geschossig und in massiver Bauweise erstellt.

6 Durchführung der Messungen

• Die gewählten Messpunkte wurden im Vorfeld der Messung mit der zuständigen Genehmigungsbehörde festgelegt.
• Die Messung wurde am 30.11.2011 in der Schule am Querweg 140 im UG und

1. OG mit 2 Schwingungsaufnehmern an 2 Messpunkten durchgeführt.

• Zusätzlich wurde für einen weiteren Messpunkt im Plangebiet ein sogenannter „Stahlspieß“ mit Aufnahmeplatte ca. 20 – 40 cm tief in das Erdreich getrieben. Auf diesem Stahlspieß mit Aufnahmeplatte wurde ein Schwingungsaufnehmer aufge- stellt.
• Die Messungen erfolgten in der Schule jeweils in der Mitte des Raumes und inner- halb des Plangebietes in der südwestlichen Ecke (ungünstigster Bereich) (s. a. Abb. 2).
• U. a. wurden die im Folgenden aufgeführten Daten zur Sprengung vom 30.11.2011 durch die Firma Heidelberg Cement zur Verfügung gestellt. Alle Daten können der Anlage II entnommen werden.
• Sprengverfahren: Großbohrloch
• Gestein: Mergelkalk
• Gesteinsdichte: 2,5 t/m³

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• Bruchwandhöhe: 21 m
• Anzahl Bohrlöcher: 20 St.
• Gesamtmenge Sprengstoff: 1.900 kg
• Abbruchvolumen: ca. 5.000 m³
• Ausbruchmasse: ca. 12.500 t
• Bei der Messung kamen folgende Messgeräte zum Einsatz: • Messsystem MEDA AD vom Fabr. Wölfel • Zwei 3-dimensionale Schwingungsaufnehmer vom Fabr. Lennartz
• Das Messsystem genügt der Genauigkeitsklasse 1 nach DIN 45669 [3].
• Die Schwingungsaufnehmer wurden an folgenden Messpunkten aufgestellt:
• Plangebiet: MP1, Höhenniveau des Plangebietes (s. Abb. 2)
• Schule: MP2, im 1. OG auf der Geschossdecke mittig im Raum
• Schule: MP3, im UG auf der Fundamentplatte mittig im Raum
• Am MP1 und MP2 wurden jeweils 3-dimensionale Schwingungsaufnehmer aufgestellt.
• Am MP3 wurden ein 1-dimensionaler Schwingungsaufnehmer (Vertikalauf- nahme) aufgestellt.
• x-Richtung: horizontal parallel zur Gieselastraße
• y-Richtung: horizontal senkrecht zur Gieselastraße
• z-Richtung: vertikal

Bei der Messung wurden eine Sprengung im Steinbruch der Firma Heidelberg Cement erfasst. Der Sprengbereich wurde lt. Aussage der Firma Heidelberg Cement an einer zum Plangebiet ungünstigen Stelle vorgesehen. Das Spreng-Ereignis ist im Zeitverlauf des Signals (Schwinggeschwindigkeit in mm/sec.) deutlich sichtbar (s. a. Anl. I)

7 Messergebnisse

7.1 Einwirkung auf bauliche Anlagen

Die bei den Messungen ermittelten maximalen Schwinggeschwindigkeiten bei der Sprengung im Steinbruch der Firma Heidelberg Cement sind in der Anlage I für die Messpunkte MP1, MP2 und MP3 für das Schulgebäude und das Plangebiet zusam- menfassend dargestellt.

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Folgende Maximalwerte ergaben sich danach in z-Richtung, also vertikal senkrecht zur Decke:

• MP1 im Höhenniveau des Plangebietes ein Wert von 0,4 mm/sec.
• MP2 auf der Decke im 1. OG ein Wert von 1,2 mm/sec.
• MP3 auf der Fundamentplatte im UG ein Wert von 0,4 mm/sec.

Folgende Maximalwerte ergaben sich in x- bzw. y-Richtung, also horizontal parallel zur Decke:

• MP1 im Höhenniveau des Plangebietes ein Wert von 2,2 mm/sec.
• MP2 auf der Decke im 1. OG ein Wert von 1,1 mm/sec.

Am MP3 erfolgte keine Aufnahme in x- bzw. y-Richtung.

Anhaltswerte der DIN 4150-3 [2]

• Für Bauten, die als Wohngebäude genutzt werden und nicht unter Denkmalschutz stehen, liegen die Anhaltswerte für Schwinggeschwindigkeiten im Bereich von De- ckenebenen für kurzzeitige Erschütterungen bei V / V ≥ 15 mm/sec. x y Dies gilt für alle horizontalen Schwingungsebenen und alle Frequenzbereiche.
• Im Bereich von Deckenebenen gilt für kurzzeitige Erschütterungen vertikal ein An- haltswert von ≥ 20 mm/sec.

Die o. g. Anhaltswerte werden bei Sprengungen im südlich gelegenen Steinbruch nicht erreicht. Eine Verminderung des Gebrauchswertes der vorhandenen und geplanten Gebäude ist durch Erschütterungseinwirkungen im Sinne der DIN 4530-3 [2] z. B.

• Risse im Putz
• Erweiterung bereits vorhandener Risse
• Beeinträchtigung der Standsicherheit

somit nicht zu erwarten.

Hinweis schwingungsinduzierte Bodensetzungen Diese Aussage zielt jedoch lediglich auf die unmittelbar in einen Baukörper eingeleite- ten Schwingungen. Die Frage, ab welchen Erschütterungsstärken schwingungsindu-

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zierte Bodensetzungen zu erwarten sind, wird von der DIN 4150-3 [2] nicht quantitativ beantwortet.

In der DIN 4150-3 [2] wird darauf hingewiesen, dass vor allem in locker bis mitteldicht gelagerten nicht bindigen Böden, z. B. Sande oder Kiese, starke Erschütterungen zu Sackungen des Bodens und damit zu Setzungen von Gründungskörpern führen kön- nen. Das gilt besonders für häufige Erschütterungen, für gleichförmige Sande und für Böden unterhalb des Grundwasserspiegels.

Ggf. sollte ein Bodengutachter hinzugezogen werden.

7.2 Einwirkung auf Menschen in Gebäuden

Zusätzlich erfolgte die Ermittlung der Beurteilungs-Schwingstärke für die Beurteilung von Erschütterungsimmissionen in Hinblick auf Menschen in Gebäuden gemäß DIN 4150-2 [1].

In der folgenden Tabelle 1 wird der Maximalwert der Schwingstärke gemäß DIN 4150-2 [1] für Sprengungen im südlich des Plangebietes liegenden Steinbruch den Anhalts- werten der DIN 4150-2, Tabelle 1, [1] unter Berücksichtigung der Einwirkzeit gegen- übergestellt (s. a. Anl. I). Die Einwirkzeit infolge der Sprengung beträgt ca. 1 – 2 sec. und die Taktzeit gemäß DIN 4150 für den Maximalwert 30 sec.

Tabelle 1 – Gegenüberstellung Beurteilungs-Schwingstärken und der Anhaltswerte für die Beurteilung von Erschütterungsimmissionen in Wohnungen und vergleichbar genutzten Räumen

In der Tabelle verwendete Abkürzungen: K Maximalwert der Schwingstärke BFmax K Beurteilungs-Schwingstärke BFTr A unterer Anhaltswert u A oberer Anhaltswert o A Anhaltswert zum Vergleich mit Beurteilungs-Schwingstärken r

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• Der untere Anhaltswert A U der DIN 4150-2 [1] wird an allen Messpunkten zur Ta- geszeit überschritten.
• Der obere Anhaltswert A O der DIN 4150-2 [1] wird an allen Messpunkten zur Tages- zeit unterschritten.
• Der Anhaltswert zum Vergleich mit Beurteilungs-Schwingstärken A r der DIN 4150-2 [1] wird an allen Messpunkten zur Tageszeit unterschritten.

Damit werden die Anforderungen der DIN 4150-2 [1] eingehalten.

Die abschließende immissionsschutzrechtliche Beurteilung bleibt der Genehmigungs- behörde vorbehalten.

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8 Schlusswort

Eine auszugsweise Vervielfältigung des Prüfberichts darf nur nach schriftlicher Ge- nehmigung der DEKRA Industrial GmbH erfolgen.

Bielefeld, 15.12.2011

DEKRA Industrial GmbH

Projektleiter

Dipl.-Ing. (FH) Arne Herrmann Dr. rer. nat. Lutz Boberg

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Anlage I, Blatt 1 von 2 Sprengung im südlich des Plangebietes liegenden Steinbruchs der Firma Heidelberg Cement Darstellung der maximalen Schwinggeschwindigkeiten am MP1, MP2 und MP3

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B

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6033-B01 0,25

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Anlage I, Blatt 2 von 0,5

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• / )t(TFBK 2000-01-01_00-38-05_KB_GlEff_TMW/K:7/S:1/MP2,z

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Bericht- Nr.: 93031/313/A26692/553066033-B01 Anlage II, Blatt 1 von 1