Edelstahl rettet Hassan II.
Nur 15 Jahre reichten aus. Dann hatte das Küstenklima der Moschee mit dem weltweit höchsten Minarett so zugesetzt, dass Ausbesserung im großen Stil anstand. Insbesondere die Stahlbeton-Bewehrungen waren korrodiert. 2008 wieder instand gesetzt mit 1300 t Edelstahl von Ugitech, sollen sie jetzt für 100 Jahre halten.
20.04.2009 - Die Hassan-II.-Moschee in Casablanca gilt – nach der in Mekka – als zweitgrößte Moschee der Welt. Mit 210 Metern ist ihr Minarett das unbestritten höchste. Bis zu 25 000 Menschen finden in der Gebetshalle Platz. Bis sie im Sommer 2008 fertig gestellt und dem marokkanischen König, Hassan dem zweiten, zu Ehren in Betrieb genommen worden war, hatten 35 000 Arbeiter und Handwerker über 50 Millionen Stunden an der Moschee gearbeitet. Das Gotteshaus galt als Jahrhundert-Bauwerk.
Weniger als fünfzehn Jahre hatten allerdings gereicht, und das raue atlantische Küstenklima hatte der Konstruktion so weit zugesetzt, dass im großen Stil ausgebessert werden musste. Unmittelbar am Meer gebaut, war die Stahlbewehrung der Moschee durch in die Betonummantelung eingedrungenen Chloridionen stark korrodiert. Allerdings hatte bereits 2005 die marokkanische Unternehmensvereinigung Somagec-SGTM Renovierungs- und Instandhaltungsarbeiten durchgeführt. So war eigens ein provisorischer Deich errichtet wurde der gewährleisten sollte, dass sämtliche Arbeiten auf dem Trockenen ausgeführt werden konnten. Denn aufgrund der Lage der Moschee, die bis in den Atlantischen Ozean hineinreicht, waren die dort exponierten Strukturen mehr oder weniger umfangreich beschädigt.
Die Instandsetzung, so sah es die Planung des beratenden Ingenieurbüros Ingema vor, sollte zwischen April 2005 und August 2008 in vier aufeinander folgenden Phasen ausgeführt werden. Als erstes sollte der Deich ausgebaut werden, um die Moschee gegen das Meerwasser. Immerhin liegt die Moschee fünf Meter unter Hochwasserstand. Zweitens war vorgesehen, die Hohlräume unter der Gebetshalle teilweise mit Beton zu verfüllen. Drittens sollten die Stahlbetonplatte und Pfeiler auf der Seeseite des Bauwerks abgerissen und wieder aufgebaut werden unter Einsatz eines Hochleistungsbeton, der das Eindringen von Chloriden verhindern sollte sowie eines rostfreies Stahl, Typ Ugigrip 4462. Mit diesen, nach dreijähriger Planung empfohlenen Maßnahmen sollte eine Bestandssicherheit von 100 Jahren erreicht werden.
Aggressive Umgebungsbedingungen
„Anders als andere Bauprojekte, wurde diese vom Staat in Auftrag gegebene Instandsetzung unter außergewöhnlichen Planungs- und Baubedingungen umgesetzt. Hauptanliegen war dabei die Nachhaltigkeit der Arbeiten und künftige Beständigkeit der ausgebesserten Abschnitte“, erklärt Bauleiter Pierre Bessières. Nicht weniger als 14 nationale und internationale Experten, die sowohl vom Bauherrn als auch über Schaltstellen wie Bauleitung, Prüfbüros, Unternehmensvereinigung sowie Labors beauftragt wurden, waren von Anfang an in die Planung und Umsetzung des Projekts involviert und sollen die weitere Überwachung nach Abschluss der Reparaturarbeiten gewährleisten.
Dazu wurde die Wirkung des Seegangs unter dem Gebäude sowie seine Eindämmung an einem verkleinerten Modell in einem Seegangbecken getestet. Aufgrund des hohen Qualitätsmaßstabs (QSP Stufe 3), der diesem Auftrag zugrunde lag, mussten sämtliche Materialien, insbesondere die verarbeiteten Baustoffe, extreme Anforderungen erfüllen. Dabei sollte die Rückverfolgbarkeit sämtlicher Schritte gewährleistet sein. Das externe Prüflabor LPEE stellte die dafür erforderlichen personellen und materiellen Mittel zur Verfügung und beauftragte ein Team damit, die Haltbarkeit der Anlagen und insbesondere die Beständigkeit des Betons gegenüber Chloridionen zu überprüfen und Tests sowohl während der Betonformulierung als auch Kontroll- und Verarbeitungsversuche zu fahren.
Im Verlauf der Arbeiten stellte sich heraus, dass auch ein Abriss der 100 äußeren Träger der peripheren Stahlbetonplatte sowie deren Wiederherstellung aus Hochleistungsbeton und rostfreiem Stahl kaum zu umgehen war. Anders wäre die Beständigkeit der Bauwerke in der Küstenzone kaum zu gewährleisten, Dies bedingte, dass eine zusätzliche Dichtungswand in den bereits vorhandenen Schutzdeich gebaut werden musste. Die Träger dieses Deichs – auch als Kämme genannt – dienen als Wellenbrecher.
Edelstahl mit 25% höherer Dehngrenze
Bernard Demelin, Marketingleiter bei Edelstahl-Lieferant Ugitech S.A., holt ein wenig aus: „Die Instandsetzung der durch Meerwasser gefährdeten Baugruppen bedeutete für uns, dass wir rund 1300 t Stahl in vorgegebenen Fixlängen liefern und dabei präzise Stückzahlen einhalten mussten.“ Gleichwohl habe diese Mühe für alle Seiten gelohnt. Rostfreie Werkstoffe trügen gerade in der Bauindustrie zur Einsparung von Energie und Rohstoffen beitragen. „Sie gewährleisten nicht nur eine längere Lebensdauer und höhere mechanische Festigkeit der Bauwerke und Konstruktionen, sondern reduzieren langfristig auch den Instandhaltungsaufwand, erklärt Demelin. Als umweltfreundlicher Werkstoff sei rostfreier Stahl zudem zu 100 % recycelbar. Mehr als 75 % seiner Ausgangskomponenten sei purer Wertstoff. Da Edelstähle eine um rund 25 % höhere Dehngrenze als herkömmliche Stähle aufwiesen, habe man auch die Querschnitte der Bewehrungen reduzieren können.
Tatsächlich hatte die Korrosionsbeständigkeit von Werkstoffe schon früh in der Geschichte der Eisen- und Stahlherstellung ein wesentliches Problem dargestellt, das nur durch Zugabe bestimmter Mengen von Chrom gelöst werden konnte. So muss ein rostbeständiger Stahl mindestens 10,5 % Chrom und weniger als 1,2 % Kohlenstoff enthalten. Die große Gruppe der rostfreien Stähle umfasst mehr als 200 verschiedene Sorten, die weitere Elemente wie Nickel, Molybdän, Kupfer oder Titan enthalten können, um bestimmte Eigenschaften zu erzielen.
„Wie bei außergewöhnlichen Projekten immer der Fall, hatten auch wir einige Schwierigkeiten zu bewältigen. Und zwar insbesondere bei der Verwaltung der Stückzahlen und Logistik“, sagt Bernard Demelin. „Außerdem ist Duplexstahl ein sensibler Werkstoff, der besonderes technisches Werkzeug erfordert. Dank der ausgezeichneten Zusammenarbeit zwischen der Bauleitung und marokkanischen Vertriebspartner kamen die Arbeiten jedoch gut voran.“
60 Lkw-Ladungen ab Hafen Marseilles
Im Allgemeinen schlägt Ugitech herkömmliche rostfreie Stähle wie die Sorte 316L vor, wenn es um den Einsatz in Küstennähe geht. In Anbetracht des extrem von Wind, salzhaltiger Luftfeuchte und Meereswasser geprägten Standorts fiel die Wahl hier jedoch auf einen rostfreien austenitisch-ferritischen Duplexstahl mit deutlich höherer Korrosionsbeständigkeit. Angesichts der aktuellen Rohstoffpreise stellte das Material darüber hinaus eine kostengünstige Alternative dar, denn insbesondere Duplexstähle zeichnen sich durch einen geringeren Nickelanteil aus.
Das Material lässt sich wie herkömmliche Stähle verarbeiten, erfordert aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften jedoch eine Steigerung der Maschinenleistung um 25 %. So beträgt die Dehngrenze bei Stäben mit einem Durchmesser von 8 mm bis 20 mm rund 850 N/mm2, bei Durchmessern von 25 mm bis 32 mm etwa 650 N/mm2.
Das Material herzustellen, hatte für Demelins Unternehmen logistischen Mehraufwand gebracht. Die Ausgangsprodukte waren im savoyischen Ugine gefertigt und anschließend an verschiedenen Standorten der Region Rhône-Alpes weiteren Bearbeitungsschritten unterzogen worden wie der Erstellung der Rippenstruktur, dem Entzundern und auch Zählen. Insgesamt 60 Lkw wurden in Marseille auf Schiffe mit dem Ziel Casablanca verladen.
Während der gesamten Projektdauer musste nicht nur der Zeitplan vor Ort, sondern auch die Produktionsplanung von sechs verschiedenen Einheiten überwacht und koordiniert werden – beginnend bei dem Stahlwerk nebst 35 Stahlschmelzen über die Walzwerke und Beizanlagen bis hin zur Verpackung der Endprodukte. Nicht weniger als 5000 Arbeitsaufträge wurden bis zur Fertigstellung dieses Projekts ausgestellt. Die Besonderheit für Ugitec bestand bei dem Projekt Moschee Hassan II. darin, dass das Unternehmen die Funktion des Bewehrungsherstellers übernahm, der nach Maßgabe der Baustelle rechtzeitig die gewünschte Stückzahl von Stäben mit den passenden Fixlängen bereitstellen musste.
Werkstoff mit Nachholbedarf?
Rostfreier Stahl könnte insoweit eine echte Zukunft in der Bauindustrie haben, auch wenn es um weit weniger spektakuläre Projekte geht. Mehrere Punkte sprechen dafür. So ich die Verwendung von rostfreiem Betonstahl ist die älteste und bislang wirksamste Methode bei der Verhinderung von Korrosion weltweit. Ein Beispiel von vielen wäre der Damm von Yucatan im Golf von Mexiko: 1937 erbaut, ist das Bauwerk bis heute völlig intakt. Zudem sind Lösungen aus rostfreiem Stahl absolut wartungs- und instandhaltungsfrei. Das Material zeichnet sich durch Wärmedämmungseigenschaften aus, die heute angesichts neuer Energie-Verordnungen wie der französischen thermischen Richtlinie RT 2005 von Vorteil sind. Rostfreier Stahl lässt auch wesentlich leichtere Formen zu – etwa die Reduzierung der Ummantelungsdicke – und verzeiht manchen Baufehler ohne nachteilige Folgen. Aufgrund der hohen mechanischen Festigkeit dieses Werkstoffs können Durchmesser und Abstand der Bewehrungen optimiert sowie die Erdbebensicherheit der Bauwerke gewährleistet werden.
„Natürlich schreckt der höhere Einkaufspreis manchen Kunden zunächst ab“, räumt Bernard Demelin ein. „Nützt man jedoch alle Eigenschaften der rostfreien Stähle konsequent aus, so stellt sich diese Lösung beim Blick auf die gesamten Kosten als die wirtschaftlichste heraus.“
Wetter, Wind und bauliche Wunder
Kalkulierte man sämtliche Bauabschnitte nach, dürfte sich dies bei der Moschee Hassan II. bestätigen. Immerhin liegt sie unmittelbar am atlantischen Meer. 26 000 m³ Beton und 59 000 m³ Steinschüttung waren notwendig gewesen, um Fundamente anzulegen und das Gebäude gegen die Wellen zu schützen. Zum Bau der Moschee mit Gebetshalle, Minarett und Madrassa waren acht Kräne je 220 t Masse pro m² installiert worden sowie zwölf weitere fahrbare Kräne. Ein Kran mit einer Rekordhöhe von 210 m war für die Errichtung des Minaretts nötig gewesen. Die Moschee ruht auf einer Stahlbetonkonstruktion, die mit marokkanischen Zierelementen verkleidet wurde.
Die 200 m lange und 100 m breite Gebetshalle besteht aus drei Schiffen mit einer Fläche von 20 000 m², auf der sich das Kirchenschiff von Notre-Dame-de-Paris problemlos unterbringen ließe. Ein Teil des Bodens im Hauptraum besteht aus Glas, so können die Gläubigen direkt über dem Meer beten. Über der Halle erhebt sich in 60 m Höhe ein 3400 m² großes und 1100 t schweres Dach, das sich innerhalb von fünf Minuten über ein Kettenlagersystem automatisch öffnen lässt. Ist das Dach geschlossen, beleuchten die Gebetshalle 50 Lüster und acht Wandleuchten aus Murano-Glas, von denen die größten einen imposanten Durchmesser von 6 m, 15 m Höhe und ein Gewicht von 1200 kg haben. Die Dachabdeckung besteht aus 300 000 Ziegeln, die eigens aus Aluminiumguss hergestellt wurden und an herkömmliche, glasierte Keramikziegel erinnern, allerdings nur ein Viertel deren Gewichts haben. Die Holzkuppeln der Moschee werden von einer Konstruktion getragen, die aus 971 t rostfreiem Stahl hergestellt und in der Stahlbetonstruktur verankert wurde.
Die Instandsetzung in Zahlen
200 000 m³ Deichmaterial (Steinschüttung und Rohmaterialien)
2800 Tetrapoden je 6,3 m³
Abbruch von 8000 m³ Beton
Verfüllung: 1200 m³ Injektionsgemisch und Mörtel
Kontaktinjektion: 1200 m³
100 000 m³ unbewehrter Massenbeton
10 000 m³ Hochleistungsbeton
1300 Tonnen rostfreier Stahl (Durchmesser 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25 und 32 mm)
100 gegossene Pfeiler
Betonmischanlage (Lafarge) mit einer Kapazität von 80 m³/Stunde vor Ort
420 Personen auf der Baustelle bei Spitzenauslastung
Baukosten rund 50 Millionen Euro
Bauherr Innenministerium Königreich Marokko
Bauleitung Ingema
Federführung Unternehmensvereinigung Somagec-SGTM
Edelstahllieferant Ugitech S.A., Frankreich
Betonlieferant Lafarge Béton, Marokko