Benutzer:Ferutsch/Gründung (Bauwesen)

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Die Gründung bezeichnet im Bauwesen alle baulichen Maßnahmen und Konstruktionen am Übergang zwischen Bauwerk und Baugrund, welche der Übertragung der Bauwerkslasten in den Baugrund dienen. Der Begriff wird sowohl für die Baukonstruktion als solche (Gründungskörper), als auch für deren Herstellung (Gründungsverfahren) verwendet.

Bestandteil der Gründung ist einerseits das Fundament, das ist der Teil des Bauwerks, welcher mit dem Untergrund in Kontakt steht und zur Übertragung der Last in geeigneter Weise zu konstruieren ist. Damit andererseits die Last auch sicher aufgenommen werden kann, muss der Untergrund entsprechend vorbereitet werden, hierbei gibt es eine Vielzahl an Verfahren zur Bodenverbesserung.

Je nach Beschaffenheit des Baugrunds und Art des zu gründenden Bauwerks wird die Gründung auf ganz unterschiedliche Weise ausgeführt. Gründungen nahe der Oberfläche werden unter dem Begriff Flachgründung zusammengefasst, während tief in den Untergrund reichende Gründungen als Tiefgründung bezeichnet werden. Die Gründungssohle bezeichnet die Fläche, mit der das Fundament auf dem Baugrund aufliegt.

Grundprinzipien

Die wesentliche Herausforderung bei der Gründung besteht darin, dass die aus der Last des Bauwerks resultierende Kompression des Bodens (Setzung) nicht zu Nachteilen für das Bauwerk oder die Umgebung führen darf. Bei ungeeigneter Ausführung der Gründung kann das Bauwerk übermäßig im Boden versinken, kippen, oder es können Risse auftreten. Besonderes Schadenspotential haben hierbei ungleichförmige Setzungen, d.h. das Bauwerk sinkt an einer Stelle weiter ab als an einer anderen. Die Kompression des Bodens kann außerdem auch Setzungen an benachbarten Bauwerken hervorrufen, wobei der Einfluss mit zunehmender Entfernung sinkt. Außerdem kann die Auflast zu einem Versagen durch Abgleiten des Bodens führen (Grundbruch).

Der Aufwand für die Gründung steigt außerdem mit zunehmender Last des Bauwerks.

Einfluss des Baugrunds

→ Hauptartikel: Baugrund

Die Beschaffenheit des vorliegenden Baugrunds hat einen entscheidenden Einfluss auf die geeigneten Gründungsverfahren. Das Spektrum reicht hierbei von Fels, auf welchem das Bauwerk unmittelbar gegründet werden kann, über Kies und Sand bis hin zu bindigen Böden, welche große und lang anhaltende Setzungen aufweisen und besonders aufwändige Gründungen erfordern.

Definition Tragfähigkeit von Boden

Eine Möglichkeit den Einfluss von Setzungen auf das Bauwerk zu verringern ist die Vorwegnahme von Setzungen durch Bodenverdichtung.

Erhöhung der Tragfähigkeit Bodenverfestigung

Bodenaustausch bei geringer Mächtigkeit der nicht tragfähigen Schicht, Gründungssohle entweder darunterliegende tragfähige Schicht oder Aufschüttung

Siehe 2.2 im Grundbau-Taschenbuch

Flachgründung

→ Hauptartikel: Flachgründung

Das am häufigsten verwendete Verfahren ist die Flachgründung. Die wesentliche Idee hierbei ist, die Bauwerkslast flächig auf den Untergrund aufzubringen. Vergrößerung der Fläche

Einbindetiefe

Unter einer Flachgründung wird im Bauwesen eine Form der Gründung verstanden, bei der die Bauwerkslasten über horizontale Flächen in den Untergrund eingeleitet werden. Es werden dabei folgende Arten unterschieden: Einzelfundamente, Streifenfundamente, Bodenplatten und Wannen (als Variante der Bodenplatte). Als Baustoffe kommen dabei hauptsächlich Beton, Faserbeton und Stahlbeton zur Anwendung.

Grundsätzlich sollte aus wirtschaftlichen Gründen zunächst untersucht werden, ob die einfachere Form der Flachgründung gewählt werden kann.

Die Tragfähigkeit der Flachgründung kann über die Fundamentgrößen und über die Einbindetiefen gesteuert werden. Diese sind so zu wählen, dass sowohl die Standsicherheit gewährleistet ist als auch die Verformungen verträglich sind.

• Körperhafte Fundamente: Die Lastverteilung bei dieser Fundamentart erfolgt durch Druck.
• Biegesteife Fundamente: Die Lastverteilung bei dieser Fundamentart erfolgt durch Druck und Zug im Inneren des Fundamentes.

Tiefgründung

→ Hauptartikel: Tiefgründung

Überbrückung nicht tragfähiger Schicht

Eine Tiefgründung wird in der Regel nur gewählt, wenn die tragfähigen Bodenschichten erst in größeren Tiefen anstehen.

Bei tragfähigen Bodenschichten in leicht erreichbaren Tiefen kann auch ein Bodenaustausch wirtschaftlicher als eine Tiefgründung sein.

Tiefgründungen bestehen demgegenüber aus senkrechten Bauteilen, welche die Bauwerkslasten über Druck und teilweise auch Reibung in den Untergrund übertragen: Pfähle, Brunnen und Senkkästen, Schlitzwände, Fräswände, Hochdruckbodenvermörtelung. Als Baustoffe werden Holz, Beton, Stahl, Faserbeton, Stahlbeton und Mörtel verwendet.

Bauformen

Historische Gründungen

Historische Gründungen unterscheiden sich von modernen Gründungen durch das verwendete Material, die Bauweise und die Auslastung. Als historisch gelten alle Gründungen vor 1920. Sie weisen in der Regel geringe Zugfestigkeit und Biegesteifigkeit auf.

Holzgründung

Die ursprünglichste Form zur Konstruktion von Häusern mit großen Dachflächen sind die Firstsäulen die ohne Schwellen oder Steinlagen direkt auf den (möglichst festen) Grund gestellt wurden.

Gründung mit einem Holzpfahlrost für starke Mauern (aus Handbuch der Holzkonstruktionen, Böhm, Springer 1911)

Gründungskonstruktionen aus Holz können aus Schwellen (waagerecht) und Pfählen (senkrecht) bestehen. Von der römischen Antike bis in das frühe 20. Jahrhundert war auf weichem Untergrund eine Schwellenrostgründung üblich, wobei mehrere Schwellen im Wandverlauf nebeneinander gelegt und durch kürzere Querschwellen verbunden werden. Nur an den Gebäudeecken waren die Schwellen kreuzweise übereinander gelegt. Die Zwischenräume verfüllte man mit Kies, Bauschutt oder Lehm, und darüber wurde zunächst unvermörteltes und oberhalb vermörteltes Mauerwerk gesetzt.

Steingründung

Fundament und Wand aus großen Feldsteinen eines Schafstalls im Museumsdorf Cloppenburg

Man unterscheidet zwischen Streifenfundamenten („Banketten“), rechteckigen Punktfundamenten (etwa unter Säulen) und Flächenfundamenten, die bis zur Einführung des Stahlbetons als umgekehrte Gewölbe ausgeführt werden mussten. Steingründungen wurden zur Sohle hin durch Abtreppung des Mauerwerks verbreitert, um die Lastverteilung zu verbessern.

Steingründungen bestanden im unteren Bereich meist aus einer Packlage, indem Lagen aus größeren Steinen in den Zwischenräumen mit Schotter verfüllt wurden. Für die Packlage wurde bevorzugt dichtes Gestein verwendet, um den kapillaren Aufstieg der Bodenfeuchte zu unterbinden. Zusätzlich konnten oberhalb Sperrschichten aus Schieferplatten oder (ab etwa 1800) aus Teerpappe vorgesehen werden.

Moderne Gründungen

Einzel- und Streifenfundamente

→ Hauptartikel: Fundament

Aufweitung des Stützen- oder Wandquerschnitts

Einzelfundamente für eine Lagerhalle aus Beton-Fertigteilen

Bauhandwerker betonieren eine Bodenplatte

Bei den Flachgründungen werden außerdem folgende Bauformen unterschieden:

• Punkt- oder Einzelfundamente werden in der Regel für einzelne Stützen oder isolierte Bauteile wie Schornsteine und ähnliches errichtet.
• Streifenfundamente sind in Deutschland am meisten verbreitet. Sie übernehmen die Lasten der auf ihnen errichteten tragenden Wände, während nichttragende Innenwände in der Regel direkt auf der Bodenplatte errichtet werden. Die genauen Maße und eine mögliche Bewehrung ergeben sich aus der Tragfähigkeit des Baugrundes und der Dimensionierung des Baukörpers. Die Fundamente werden oft in der Beton-Festigkeitsklasse C20/25 oder C25/30 ausgeführt.

Gründungsplatte

→ Hauptseite: Benutzer:Ferutsch/Bodenplatte_(Bauwesen)

Flächengründung nicht gleich Flachgründung

• Plattenfundamente oder Sohlplatten werden eingesetzt, wenn Einzel- oder Streifenfundamente wegen des höheren Arbeitsaufwands nicht wirtschaftlich sind. Eine Fundamentplatte kann auch bei drückendem Wasser wirtschaftlicher sein, da sie einfacher abgedichtet werden kann. Zum Beispiel aus wasserunduchlässigem Beton. Eine Gründungsplatte ist stets an der Ober- und Unterseite bewehrt. Seitlich steht sie oft über die Außenkante der (Keller-)Wände vor. Vor dem Betonieren der Gründungsplatte wird auf dem Boden der Baugrube eine Sauberkeitsschicht aus Magerbeton und/oder eine feste PE-Folie eingebracht, damit die Bewehrung sich beim Betonieren nicht verschieben kann und der Beton sich nicht mit dem Baugrund vermischt. In letzter Zeit werden vor allem im Wohnhausbau vermehrt Gründungsplatten aus Stahlfaserbeton hergestellt. Der Vorteil ist die wesentlich einfachere Herstellung, dazu kommt der preisliche Vorteil gegenüber konventionellen Stahlbetonplatten.
• Kellerwannen sind erforderlich, wenn drückendes Wasser ansteht, d. h. bei einem möglichen Anstieg des Wasserstandes über die Fundamentsohle, z. B. in der Nähe von Gewässern oder bei sehr hohem Grundwasserpegel oder Schichtenwasser. Je nach Ausführung unterscheidet man zwischen weißen Wannen und schwarzen Wannen. Weiße Wannen werden aus wasserundurchlässigem Beton (WU-Beton) hergestellt. Bei schwarzen Wannen wird eine konventionelle Gründung von außen mittels Bitumen oder Bitumenbahnen abgedichtet. Bei Kellerwannen muss das aufgehende Gebäude in allen Bauzuständen ein ausreichendes Gewicht haben, damit die Wanne nicht aufschwimmt, oder es muss für eine rechtzeitige Flutung gesorgt werden. Das Fluten kann aber nur als Maßnahme im Notfall angesehen werden. Im Normalfall senkt man das Grundwasser soweit ab, dass in jedem Bauzustand eine ausreichende Auftriebssicherheit vorhanden ist. Ein prominentes Beispiel für einen Bauschaden, der auf Missachtung dieser Regel beruht, ist der Bonner Schürmann-Bau.

Pfahlgründung

→ Hauptartikel: Pfahlgründung

Sonderbauformen

Brunnengründung

Senkkasten

Kombinierte Pfahl-Platten Gründung

Zwischen Flach- und Tiefgründung gibt es auch noch Zwischenlösungen wie z. B. Pfeiler- oder Brunnengründungen. Hier wird vorher punktuell der nicht tragfähige Boden unverbaut oder verbaut ausgehoben und durch unbewehrten Beton ersetzt.

Bei erforderlichem Verbau werden hierfür gerne auch Schachtringe verwendet (Brunnengründung). Sie werden von innen ausgeschachtet und dadurch gleichzeitig bis auf tragfähige Bodenschichten abgesenkt. Sie werden anschließend mit unbewehrtem Beton verfüllt.

Planung und Ausführung

"In der Regel wird man bei der Wahl des Gründungsverfahrens zunächst prüfen, ob eine einfache Flachgründung mit Einzel- und Streifenfundamenten in frostsicherer Tiefe technisch und wirtschaftlich vertretbar ist, bevor zusätzlich Bodenverbesserungsverfahren oder alternativ eine Flächengründung oder Tiefgründung in Betracht gezogen werden."

Vor der Ausführung eines Bauwerks werden die Gründungsverhältnisse ermittelt. Bei größeren Bauvorhaben wird ein Bodengutachten erstellt, welches insbesondere das Setzungsverhalten und die Tragfähigkeit des Baugrundes bewertet. Die Erkundung geschieht in der Regel durch Kernbohrungen, Rammversuche und Schürfung.

Um die Standsicherheit der Gründung langfristig zu gewährleisten, sind verschiedene Faktoren bei der Planung zu berücksichtigen:

• die Aufnahme von Schnee- und Eigenlast sowie von horizontalen Kräften aus Wind-, Wasser- oder Erddruck und Erschütterungen
• die zulässige Bodenpressung, um auftretende Setzungen auf ein unschädliches Maß zu begrenzen
• die Lastverteilung, um unterschiedliche Setzung verschiedener Gebäudeteile auf gegebenenfalls inhomogenem Untergrund zu vermeiden
• die Vermeidung der mit einem Frost-Tau-Wechsel verbundenen Hebungen und Senkungen oder der Umgang damit
• gegebenenfalls die Sicherung von unter der Erdoberfläche gelegenen Hohlräumen (Kellern) gegen Auftrieb durch Grund-, Sicker- oder Flutwasser
• die Dauerhaftigkeit der verwendeten Baustoffe unter wechselfeuchten Bedingungen

Die Gründungstiefe ist so zu wählen, dass keine Eigenbewegungen des Baugrunds durch Frosteinwirkungen oder Austrocknung (Schrumpfrisse) der oberen Bodenschichten zu erwarten ist. Die zu berücksichtigende Frosttiefe variiert mit dem örtlichen Klima, wird in Deutschland nach DIN 1054 aber mit mindestens 80 cm angenommen.

Sofern sich die Gründungsfläche unter der Erdoberfläche befindet, wird eine Baugrube ausgehoben. Ab einer bestimmten Tiefe muss neben der Gründungsfläche Platz für den Arbeitsraum vorgesehen werden. Eine nicht verbaute Baugrube schließt ringsum mit einer Böschung ab, während eine verbaute Baugrube durch eine Trägerbohlwand, Spundwand oder ähnliche Maßnahmen gegen abrutschendes Erdreich gesichert wird. Der Arbeitsraum wird nach Fertigstellung der Fundamentierung und des Kellers wieder verfüllt.

Siehe auch

• Gründung von Offshore-Windenergieanlagen
• Stereobat und Krepis – Gründung und Basis eines antiken, griechischen Tempels

Literatur

• Grundbau-Taschenbuch / Ulrich Smoltczyk (Hrsg. und Schriftl.); Teil 3: Gründungen und geotechnische Bauwerke. / Karl Josef Witt (Hrsg.). 8. Aufl., Ernst, Berlin [2018], ISBN 978-3-433-60732-9.