20 Jahre Frauenkirche: Virtuelles Netz für den Wiederaufbau

Die Frauenkirche war nach der Bombardierung Dresdens am 13./14. Februar 1945 ausgebrannt und am 15. Februar eingestürzt. Computergestützte Berechnungen und Simulationen bei der Planung der Rekonstruktion waren wichtig, weil die Kirche bereits vor der Bombardierung zahlreiche Risse und Schäden zeigte, die zwar saniert worden waren, aber auf ein Defizit an Sicherheit hinwiesen, das mit dem Wiederaufbau behutsam behoben werden musste. Die Schäden waren unter anderem auf eine Überlastung der acht Stützpfeiler aus Sandstein zurückzuführen, auf denen die schwere Kuppel lastete. Die Dokumentation der Schäden und deren Reparaturen aus den 1920-er und 1930-er Jahren bildete aus Sicht der Architekten und Restauratoren eine wertvolle Grundlage für die Prüfung und Kalibrierung der Computersimulationen und der originalgetreuen Rekonstruktion.

Computersimulation am virtuellen 3D-Modell der historischen Konstruktion

Die geschah unter anderem in Zusammenarbeit mit der auf Simulationstechnologie spezialisierten CADFEM Germany GmbH in Grafing bei München. Mit Hilfe der von CADFEM zur Verfügung gestellten und heute industrieweit führenden Software Ansys konnten Wolfram Jäger, Professor für Tragwerksplanung an der Technischen Universität Dresden, und die Fachleute seines eigenen Ingenieurbüros in Radebeul ein detailliertes, netzartiges virtuelles 3D-Modell (ein so genanntes Finite-Element-Modell) der historischen Konstruktion anlegen.

Dabei wurden auch die mechanischen Ursachen für die entstandenen Risse im ursprünglichen Gebäude identifiziert, der Lastfluss im erforderlichen Maße angepasst und der Wiederaufbau unter den heutigen Anforderungen an die Bauwerkssicherheit ermöglicht. Für die verfeinerte Modellierung arbeiteten die Fachleute mit riesigen Datenmengen.

Roger Schlegel, der damals das CADFEM Spin-off Dynardo leitete und heute Geschäftsführer des Nachfolge-Unternehmens Geodynardo GmbH in Weimar ist, hatte die Berechnungen und Simulationen zum Wiederaufbau der Frauenkirche später wissenschaftlich aufbereitet. Der Fachmann für Mauerwerk-Simulationen betont den doppelten Nutzen der damals neuen Technologie: "Für die Bauplanungen wurden Simulationen eingesetzt, um einerseits die Ursachen der Rissbildungen, die an der historischen Konstruktion aufgetreten waren, zu klären und andererseits beim Wiederaufbau zu vermeiden."

Schnelle Rekonstruktion durch Modellierung von Bauwerk und Baugrund

Grundlage der computergestützten Simulation waren die Original-Pläne aus der Zeit des Baus von 1726 bis 1743 und die Bestandsdokumentation der Sanierung im 19. Jahrhundert. Für die Wiedereröffnung vor 20 Jahren wurde die Frauenkirche mit ihren knapp 100 Metern Höhe und der fast 2.000 Quadratmeter großen Grundfläche außerdem um einen modernen unterirdischen Anbau erweitert, um dort Technik und Garderoben unterzubringen. Statik- und Tragwerksplanung waren dabei eines der besonderen Einsatzfelder der Simulationen.

Dabei wurden auch der Baugrund und die Gründung nachgestellt und Trag- und Bruchverhalten von Sandsteinmauerwerk in unterschiedlichen Festigkeitsklassen am Computer modelliert und getestet. Mit Hilfe solcher Simulationsberechnungen werden generell Entwicklungs- und Umsetzungszeiten beschleunigt sowie Risiken wie die Baurisse, die in der ursprünglichen Frauenkirche schon bald nach deren Einweihung im 18. Jahrhundert entstanden waren, vermieden.

Thomas Gottschlich, Leitender Architekt der Stiftung Frauenkirche Dresden, sagt zur damaligen Simulation der Kuppel und dem heutigen Weihe-Jubiläum: "Der Einsatz von Simulations-Technologie bei der Rekonstruktion historischer Bauwerke war damals noch ungewöhnlich. Prof. Jäger hat sie bei der Frauenkirche federführend genutzt und so dazu beigetragen, dass sie originalgetreu und konstruktiv besser als das Original wieder aufgebaut werden konnte."

Weitere technische Informationen und Fotos zum Wiederaufbau: https://jaeger-ingenie…esden.html sowie https://www.frauenkirc…werksdaten