Grundbau-Taschenbuch, Teil 3

Gründungen und Geotechnische Bauwerke

Karl Josef Witt

• Verlag: Ernst & Sohn
• Jahr: 2018
• ISBN drucken: 9783433031537
• eBook-ISBN: 9783433607343
• Auflage: 8
• Thema: Technik & Maschinenbau
• Thema: Bauingenieurwesen

Das Grundbau-Taschenbuch ist das bekannteste und umfangreichste deutschsprachige Kompendium auf dem Gebiet der Geotechnik und hat seit über 60 Jahren zum Ziel, Entwicklungen, neue Erfahrungen und Erkenntnisse, aktuelle und neue Berechnungs- und Nachweismethoden für die Belange der Baupraxis umfassend zusammenzutragen und transparent zu vermitteln. Für die 8. Auflage wurde es umfassend überarbeitet und aktualisiert.
Der dritte Teil des Grundbau-Taschenbuches behandelt Gründungen und geotechnische Bauwerke. Die einzelnen Beiträge decken Flach- und Tiefgründungen mit ihren Sicherheitsnachweisen, Pfähle, Spundwände, Schlitzwände, Baugruben, Senkkästen sowie Stützbauwerke ab. Ebenso vertieft werden Spezialfragen wie Gründung von Bauwerken in Bergbaugebieten, im offenen Wasser und von Offshore-Windenergieanlagen.

3.1
Flachgründungen

Norbert Vogt

1 Begriffe

Als Flächengründungen werden Gründungskörper bezeichnet, die äußere Lasten ausschließlich über horizontale oder wenig geneigte Sohlflächen in den Baugrund einleiten. Dies verursacht flächenhaft verteilte, überwiegend vertikale (Sohldruckspannungen), aber auch horizontale Bodenreaktionen (Sohlschubspannungen). Mit zunehmender Einbindetiefe treten unter exzentrischen Vertikallasten sowie unter Horizontallasten auch Erddruckänderungen an den Fundament-Stirnseiten auf, woraus sich eine Einspannwirkung im Baugrund entwickeln kann. Bei entsprechend großer Einbindetiefe kennzeichnet die kombinierte Lastabtragung über Gründungssohle und Fundament-Stirnseiten Tiefgründungen (Pfeiler- und Senkkastengründungen), die dennoch Flächengründungen bleiben. Flächengründungen mit geringer Einbindetiefe werden als Flachgründungen bezeichnet.

Zu den Flachgründungen gehören Einzelfundamente, Streifenfundamente und Sohlplatten sowie Kombinationen dieser Grundformen. Bei Sohlplatten spricht man dann von Gründungs- oder Fundamentplatten, wenn diese der planmäßigen Abtragung der Bauwerkslasten auf den Baugrund dienen. Wenn Stützen und Wände auf Einzel- und Streifenfundamenten gegründet sind, stellen verbindende Bodenplatten zunächst nur einen Raumabschluss dar. Sie haben jedoch für direkt auf sie einwirkende Nutzlasten wie Stapel-, Regallasten und Fahrzeuglasten sowie gegebenenfalls zur Aufnahme von Wasserdruck auch statische Funktionen. Solche Bodenplatten können durch Setzungen der mit ihnen verbundenen Fundamente auch Zwangsbeanspruchungen erhalten und sich dabei unplanmäßig an der vertikalen Bauwerkslastabtragung beteiligen.

Auch flach oder steil geneigte Kegelschalen, z.B. im Behälterbau, sind den Flachgründungen zuzurechnen.

Flächen- und Flachgründungen leiten Bauwerkslasten in den Baugrund ein, wobei die Verformungen von Gründung und Baugrund gekoppelt sind. Dabei darf der Grenzzustand der Tragfähigkeit weder für die Gründung noch für den Baugrund erreicht werden. Außerdem müssen die Verformungen verträglich bleiben, wozu der Nachweis der Gebrauchstauglichkeit zu führen ist, der ebenfalls als Grenzzustandsnachweis formuliert wird.

Stand der Normung

• – DIN EN 1997-1:2014-03: Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik – Teil 1: Allgemeine Regeln
• – DIN EN 1997-1/NA:2010-12: Nationaler Anhang; National festgelegte Parameter – Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik – Teil 1: Allgemeine Regeln.
• – DIN 1054:2010-12: Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau. Ergänzende Regeln zu DIN EN 1997-1 mit Nachträgen /A1:2012-09 und /A2:2015-11

Als zusammenfassende Darstellung der drei letztgenannten Normen dient ein DIN-Normenhandbuch „Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik“. Dort, bzw. in DIN 1054, wird auch auf die ergänzenden nationalen Normen und Empfehlungen der Geotechnik Bezug genommen.

2 Entwurfsgrundlagen

Zu den Entwurfsgrundlagen gehören Angaben zu Art und Form des Bauwerks, die Belastung seiner tragenden Teile (Tragwerk) und ein geotechnischer Bericht mit den Ergebnissen der Baugrunderkundung und einer gründungstechnischen Stellungnahme. Da die Wahl der Gründungsart das Bauwerk konstruktiv nachhaltig beeinflussen kann, stellt man in der ersten Planungsphase einen Vorentwurf auf, der bei fortschreitendem Kenntnisgewinn modifiziert werden kann, zumal die eigentliche Baugrunderkundung oft parallel zur Planung des Bauwerks durchgeführt wird und der geotechnische Bericht zu Beginn der Planung noch nicht vorliegt. Für die Bearbeitung muss geklärt sein, in welche geotechnische Kategorie die erforderlichen geotechnischen Maßnahmen gemäß DIN 1054 und DIN 4020 voraussichtlich einzuordnen sein werden, denn davon hängen der Umfang der Baugrunduntersuchungen und die Art zu erstellender geotechnischer Berichte ab. Zur Einordnung in eine geotechnische Kategorie ist eine Vorkenntnis der allgemeinen Baugrundbeschaffenheit und der Grundwasserstände erforderlich. Unabhängig von der geotechnischen Kategorie wird für die geotechnische Bearbeitung Folgendes benötigt:

• – eine Darstellung des Bauwerks in Lageplan, Grundrissen und Schnitten, sodass die räumliche Einordnung des Bauwerks als Ganzes möglich ist, der innere Kräftefluss erkennbar wird und bei Gebäuden die gewünschten Nutzungen in den untersten Geschossen entnommen werden können;
• – eine Zusammenstellung der in den Boden einzuleitenden Lasten;
• – eine Bestandsaufnahme der von der Baumaßnahme möglicherweise betroffenen Nachbarbebauung, Versorgungsleitungen und Verkehrsflächen;
• – die Klärung von Rechtsansprüchen, die für die geplante Gründungsmaßnahme entscheidend sein können (z.B. Ankerung auf Nachbargrundstücken, Erschütterungsbegrenzung, Rutschgefährdung);
• – geometrische Zwangspunkte;
• – spätere Erweiterungswünsche;
• – Anschluss an vorhandene Bauten bzw. deren Einbeziehung;
• – Terminwünsche des Auftraggebers bzw. Terminzwänge aus dem Bauzeitenplan;
• – absehbare Behinderungen durch andere Bauvorgänge, laufenden Verkehr oder Betrieb und vorhandene Versorgungsleitungen.

Für die geotechnische Kategorie 2 und, umso mehr, für Kategorie 3 sind darüber hinaus erforderlich:

• – Grenzmaße für Setzungen und Horizontalverschiebungen;
• – bei hohen Grundwasserständen: Festlegung, welches Restrisiko bei der Festlegung des Bemessungswasserstands im Hinblick auf Auftriebssicherheit des Bauwerks und Wasserdichtigkeit unterirdischer Bauteile in Kauf genommen werden kann;
• – Temperatureinflüsse;
• – die Festlegung von zu berücksichtigenden Unfall-Szenarien;
• – chemische Merkmale des Bodens und des Grundwassers;
• – geologische und hydrogeologische Merkmale des Baugeländes (Gesteinslöslichkeit; Störzonen; Karst; registrierte Erdfälle, Rutschungen, unterirdische Verschiebungen usw.);
• – Gründungsarten und -tiefen angrenzender Bauten;
• – absehbare Gefährdungen durch spätere Aufgrabungen oder Kolke;
• – absehbare Gefährdungen durch langfristige Güteminderungen der Baustoffe (z.B. Korrosion, Entfestigung von Beton, s. EN 1992-1-1, Tab. 4.1, usw.) oder des Baugrunds (Auslaugung, klimatische oder chemische Einflüsse);
• – Gefährdung durch Abspülen und Fortreißen des Baugrunds in Uferbereichen oder Küstennähe;
• – ...

Inhaltsverzeichnis

• Cover
• Inhaltsverzeichnis
• Titel
• Impressum
• Vorwort
• Autoren-Kurzbiografien
• Verzeichnis der Autoren
• 3.1 Flachgründungen
• 3.2 Pfahlgründungen
• 3.3 Spundwände
• 3.4 Gründung von Offshore-Bauwerken
• 3.5 Entwurf und Bemessung von Gründungen für Offshore-Windenergieanlagen
• 3.6 Baugrubensicherung
• 3.7 Pfahlwände, Schlitzwände, Dichtwände
• 3.8 Senkkästen
• 3.9 Gründungen in Bergbaugebieten
• 3.10 Stützbauwerke und konstruktive Hangsicherungen
• Stichwortverzeichnis
• Inserentenverzeichnis
• Endbenutzer-Lizenzvereinbarung