Gründung (Bauwesen)

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Die Gründung ist die konstruktive und statische Ausbildung des Übergangs vom Bauwerk zum Boden, mit dem Ziel, dass die durch das Bauwerk und dessen Nutzung verursachten Verformungen des Bodens kleiner sind als aus Sicht des Bauwerks zulässig. Als Gründungsebene wird nur die Fläche bezeichnet, die dem Umriss der Bodenplatte und/oder den Außenkanten der Fundamente entspricht und die damit die vertikale Last des darüber liegenden Gebäudes in den Baugrund abträgt. Die Gründungsebene ist nicht gleichzusetzen mit dem Baufeld, der Baugrube oder dem Baugrundstück. Im Regelfall wird die Gründungsfläche als ebene Fläche (Maßtoleranzen nach DIN 18202 Tabelle 3) als sogenanntes Feinplanum hergestellt. Innerhalb dieser Fläche entsteht die spätere Bodenplatte. Der äußere Bereich neben dieser Fläche wird als Arbeitsraum bezeichnet. Dieser ist erforderlich, um die Arbeitssicherheit sicherzustellen. Dieser unterliegt weiteren Regelwerken in Bezug auf "nicht verbaute Baugruben" mit entsprechenden Böschungen und "verbaute Baugruben" mit entsprechenden statisch nachzuweisenden Sicherungen gegen Erdbruch etc. Der Arbeitsraum wird nach Fertigstellung der Bodenplatte oder des Kellerbauwerkes wieder verfüllt.

Da beim Baugrund auch Eigenbewegungen im Bereich der Oberfläche möglich sind, ist die Gründungstiefe so zu wählen, dass keine Eigenbewegungen mehr vorkommen. Diese Eigenbewegungen entstehen entweder durch Austrocknung (Schrumpfrisse) der oberen Bodenschichten oder durch Frosteinwirkungen bei kalten (negativen) Temperaturen. In Europa ist für Gründungen die Frosttiefe maßgebend, die örtlich unterschiedlich ist.

Ein wesentlicher Teil der Gründung ist das Fundament: das Fundament ist eine Struktur, die aus Strukturelementen des Bauwesens (Platten, Pfähle, Träger, einst auch Steine, Schwellen und so weiter) besteht. Heutzutage verwendet werden üblicherweise Strukturelemente aus Stahlbeton und Stahl.

Der Begriff Sockel umfasst im Sprachgebrauch sowohl die in der Erde liegenden Teile, die Gründung im eigentlichen Sinn, als auch die technisch – oder nur optisch – zur Basis des Bauwerks gehörenden oberirdischen Teile. Im Brückenbau spricht man von Unterbau. Ursprünglich wurde der Begriff Fundament von Philipp von Zesen durch den Ausdruck „Grundstein“ eingedeutscht.

Gründungsverhältnisse[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Für die Planung und Ausführung von Bauwerken ist die Feststellung der Gründungsverhältnisse wichtig. Der Begriff „Gründungsverhältnisse“ wird im Zusammenhang mit Bodengutachten verwendet und beschäftigt sich vor allem mit den tiefergehenden Bodenschichten. Er beschränkt sich nicht nur auf das zu beurteilende Grundstück. Insbesondere ist vor der Errichtung von Bauwerken die Frage des Setzungsverhaltens und damit die Tragfähigkeit des Baugrundes zu prüfen und zu bewerten. Dies geschieht in der Regel durch Kernbohrungen, Rammversuche und Schürfen. Anschließend sind die Bodenproben auch noch in Bezug auf die Zusammensetzung der Böden zu beurteilen und Hinweise für die Bauausführung zu erteilen. Aus diesen Erkenntnissen ergeben sich dann im Gutachten Empfehlungen, wie zum Beispiel Tiefgründungen, Bodenaustausch und andere Maßnahmen zur Sicherung der Baumaßnahme.

Gründungsarten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Historische Gründungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Historische Gründungen unterscheiden sich von modernen Gründungen durch das verwendete Material, die Bauweise und die Auslastung. Als historisch gelten alle Gründungen vor 1920. Sie zeichnen sich durch geringe Zugfestigkeit und wenig Biegesteifigkeit aus.

Holzgründungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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 kompressiblem Untergrund eine reine Schwellenrostgründung üblich, wobei mehrere Schwellen im Wandverlauf nebeneinander gelegt und durch kurze Querschwellen (darüber oder darunter) fixiert 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.

Steingründungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Fundament und Wand aus großen Feldsteinen eines Schafstalls im Museumsdorf Cloppenburg

Man unterscheidet zwischen Streifenfundamenten („Bankette“), rechteckigen Punktfundamenten (etwa unter Säulen) und Flächenfundamenten (aus umgekehrten Gewölben). Steingründungen sind in der Sohle meist durch Abtreppung des Mauerwerks breiter, um eine größere Drucklastverteilung zu erzielen.

Steingründungen sind im unteren Bereich meist als Packlage hergestellt, wobei Lagen aus Steinen auf die breite Seite gelegt und die Zwischenräume von oben mit einer Schotterschicht auskeilt werden (Decklage). Die Packlage ist oft aus einem dichten Gestein (z. B. Granit) hergestellt und nicht vermörtelt. Dadurch erreicht man einen wirksamen Schutz gegen aufsteigende Feuchte. Oberhalb können weitere Sperrschichten aus Schieferplatten oder (ab etwa 1800) aus Teerpappe ausgeführt sein.

Heutige Gründungen: Flach- und Tiefgründungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Unter einer Flachgründung wird im Bauwesen eine Form der Gründung verstanden, bei der die Bauwerkslasten direkt unterhalb des Bauwerkes in den Untergrund eingeleitet werden. Es werden dabei folgende Arten unterschieden: Einzelfundamente, Streifenfundamente, Bodenplatten, Wannen. Als Baustoffe kommen dabei hauptsächlich Beton, Faserbeton und Stahlbeton zur Anwendung.

Die Tiefgründung beschreibt ein Bauverfahren, um die Bauwerkslasten über zusätzliche senkrechte Elemente tiefer in die Erde abzuleiten und dort abzutragen. Es werden dabei angewendet: Pfähle, Brunnen und Senkkasten, Schlitzwand, Fräswand, Hochdruckbodenvermörtelung. Als Baustoffe kommen dabei hauptsächlich Holz, Beton, Stahl, Faserbeton, Stahlbeton und Mörtel zur Anwendung.

Das Fundament als Teil der Gründung: Fundamenttypen, Ausführungsformen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelfundamente für eine Lagerhalle aus Beton-Fertigteilen
Arbeiter betonieren eine Bodenplatte

Man unterscheidet Einzelfundamente, Streifenfundamente und Plattenfundamente.

  • 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. Ihre Breite beträgt oft das Doppelte der auf ihnen stehenden Wände, die genauen Maße und ggf. Bewehrung ergeben sich aus der Tragfähigkeit des Baugrundes. Die Fundamente werden oft in der Beton-Festigkeitsklasse C20/25 oder C25/30 ausgeführt.
  • Plattenfundamente oder Sohlplatten werden eingesetzt, wenn Einzel- oder Streifenfundamente wegen hoher Baulasten nicht wirtschaftlich sind. Es kann auch bei geringen Lasten wirtschaftlicher sein eine Sohlplatte einzusetzen, da der Arbeitsaufwand unter Umständen geringer ist. Man führt dann die gesamte Bodenplatte als Gründungsplatte aus. 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 dünne 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 und auch 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.
  • 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.

Tragverhalten von Gründungsplatten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Funktionsweise einer Stahlbetonbodenplatte.

Bauwerkslasten abtragende Bodenplatten werden im Regelfall in Stahlbeton hergestellt. Ohne den Einsatz von Betonstahl weisen Einzelfundamente einen Lastausbreitungswinkel von etwa 45 Grad auf. Um hohe Lasten in den Baugrund einzutragen, sind somit entsprechend große Fundamenthöhen notwendig, um die Grenzspannung des Bodens nicht zu überschreiten. Im Unterschied zu unbewehrten Fundamenten können bewehrte Bodenplatten auf Biegung beansprucht werden. Dadurch können Auflasten mit relativ dünnen Bauteildicken über große Flächen verteilt und somit die Spannungen auf den Boden reduziert werden. Die Bodenplatte wirkt dabei wie eine umgekehrte Decke und die statische Bewehrung wird im Feld auf der Oberseite angeordnet und unter den Lastangriffspunkten an der Unterseite. Moderne Industriebauten weisen wegen ihrer überwiegend aus Stützen bestehenden Tragstruktur hohe Einzellasten auf. Die Bewehrung unter den Stützen in der Bodenplatte ist deshalb oft sehr dicht und häufig wird Bewehrungsstahl in mehreren Lagen mit Durchmessern bis zu 30 mm eingesetzt. Überschreiten die Quer- und Durchstanzkräfte in Auflagernähe den Plattentragwiderstand, muss entweder eine entsprechende Bewehrung, meist vertikale Bügel, angeordnet oder die Plattendicke lokal erhöht werden. Aus wirtschaftlichen Gründen wird dabei überwiegend letzteres Mittel gewählt.

Eine wesentliche Vereinfachung des Gesamtsystems entsteht mit der Verwendung von Stahlfaserbeton, der auch die Lasten von Wänden und Säulen aufnehmen kann. Auch wasserdichte Anschlüsse sind mit dieser Bauart durchführbar, sofern keine unzulässig breiten Risse auftreten.

Weitere Details[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Unter der Bodenplatte wird in der Regel noch der Frostkoffer, eine kapillarbrechende Schicht, eingebaut. Von unten aufsteigende Feuchtigkeit kann somit nicht bis zur Bodenplatte vordringen. Hier ist jedoch der Dampfdruck zu beachten, der durch diese Schichten bis zur Unterkante der Bodenplatte als Lastfall ansteht und somit auch eine Bodenplatte durchfeuchtet. Dieser Lastfall wird zum Problem, wenn Kellerräume zu Wohnzwecken genutzt werden. Entsprechende Planungsanforderung sind an die Qualität der Bodenplatte und deren weiteren Fussbodenaufbauten zu beachten.

In die Bodenplatte werden außerdem Fundamenterder eingebracht, die für die gesamte Elektroinstallation als Potentialausgleich dienen.

Thermo-Bodenplatten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Man kann unter die Fundamentplatte dauerhaft druckfeste Dämmstoffplatten oder eine Schaumglaslage verlegen. Diese Dämmstoffplatten müssen hochgradig druckfest und dauerhaft den Lastfall drückendes und nichtdrückendes Grundwasser für die gesamte Lebensdauer des Gebäudes überstehen. Um Wärmebrücken bei ungedämmten Fundamenten auszuschließen, muss diese Schicht bis zu den Aussenkanten der Bodenplatten geführt werden. Damit kommt es zwangsläufig zu einer Trennung zwischen den Fundamenten und der Frostschürze, sowie zu unterschiedlichem Setzungsverhalten innerhalb der Gründungsebene. Dieses Problem wird im Falle von Glasschotterdämmungen vermieden, da nach dem Einbau die Glasschotterschicht diese Fläche durch Rüttelplatteneinsatz komprimiert wird. Die Frostschürze durch Fundamente entfällt komplett, weil die Glasschotterschicht seitlich um ca. 60 cm übersteht. Wärmebrücken entstehen dann keine, wenn die Vorderkante der Sohle bis zur Glasschotterschicht gedämmt wird. Ungedämmte Fundamente, auf denen die nur zwischen den Fundamenten gedämmte Bodenplatte aufliegt, stellen eine vermeidbare Wärmebrücke dar, die aufgrund der Gesamtlänge einen erheblichen Umfang einnehmen. Auch wenn diese aufgrund der Möglichkeit zur bilanzierten Betrachtung des Wärmeschutznachweises rechnerisch zur Einhaltung der EnEV führen können, stellen sich doch einen Verstoß gegen den Grundsatz zur Vermeidung von Wärmebrücken dar. In jedem Fall muss hier die Taupunktberechnung erfolgen, damit die Oberflächentemperatur nicht zu Tauwasser innerhalb des Fusspunktes der Außenwände auf der Bodenplatte führt.

Derzeit (2011) werden zur Lastabtragung 20–40 cm dicke Stahlbetonplatten geplant. Die exakte Dicke muss der Tragwerksplaner in Zusammenarbeit mit einem Geologen berechnen. Wenn eine Gründungsplatte hergestellt wird, kann man auf einen Estrich im Keller verzichten, hat dann allerdings keine Möglichkeit, den Einbau einer Dampfbremse als obere Abdichtung vorzusehen. Solche Lösungen können daher nicht für Wohnräume als geeignet angesehen werden, insbesondere wenn dort weitere Bodenaufbauten wie zum Beispiel Parkettböden direkt auf dem Betonboden aufgebracht werden würden.

Estriche härten bis zu sechs Wochen aus; Stahl-Betonplatten benötigen für die rechnerische angesetzte Festigkeit 28 Tage. Fußbodenheizungen lassen sich auch im Beton selbst verlegen; dazu bedarf es nicht eigens einer Estrichschicht. Hier ist zu beachten, dass Dehnungsfugen eingeplant werden müssen, eine Abdichtung gegen aufsteigende Feuchtigkeit eingeplant werden muss und die Oberfläche der Bodenplatte nachbearbeitet werden muss.

Um die Bodenplatte als Heizkörper zu nutzen, müssen auch die seitlichen Randbedingungen bei der Platte korrekt geplant sein (Wärmebrücke).[1]

Die senkrechten Außenflächen von Bodenplatten oder die von Kellern („Keller-Außenwände“) werden heute gemäß Energieeinsparverordnung mit einer Perimeterdämmung isoliert.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Quellen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. www.deutscher-bauzeiger.de