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48 3 Flachgründungen Hinsichtlich der zu berücksichtigenden ...

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<strong>48</strong> 3 <strong>Flachgründungen</strong><br />

<strong>Hinsichtlich</strong> <strong>der</strong> <strong>zu</strong> <strong>berücksichtigenden</strong> Kriterien <strong>zu</strong>r Lastausbreitung (n-Werte) können die<br />

Betrachtungen <strong>zu</strong> den Einzelfundamenten aus Abschnitt 3.6.1 sinngemäß angewendet werden.<br />

Anwendungsbeispiel<br />

Für die Gründung einer 24 cm dicken und zentrisch belasteten Kellermauer ist ein b �<br />

50 cm breites unbewehrtes Streifenfundament vorgesehen, das aus einem Beton <strong>der</strong> Festigkeitsklasse<br />

C16/20 hergestellt und mittig unter <strong>der</strong> Kellermauer angeordnet werden soll.<br />

Wie hoch muss das Streifenfundament nach 1045-1 mindestens ausgeführt werden, wenn<br />

mit dem Bemessungswert � 0, d � 385 kN/m 2 einer gleichmäßig verteilten Druckspannung<br />

in <strong>der</strong> Sohlfuge <strong>zu</strong> rechnen ist, die sich infolge <strong>der</strong> zentrischen Fundamentbelastung ergibt.<br />

Lösung<br />

Aus Abb. 3-8 ergibt sich für die Betonfestigkeitsklasse C16/20 des <strong>zu</strong> verwendeten Betons<br />

und für den Bemessungswert � 0, d � 385 kN/m 2 <strong>der</strong> Bodenpressung die Größe <strong>der</strong> <strong>zu</strong>lässigen<br />

Fundamentschlankheit n � 1,25. Damit ergibt sich mit<br />

h<br />

n � 2 � � 1,<br />

25<br />

b � 24<br />

die gesuchte Mindesthöhe des Streifenfundaments<br />

n 1,<br />

25<br />

min h � � ( b � 24)<br />

� � ( 50 � 24)<br />

� 16,<br />

3 cm<br />

2<br />

2<br />

In Bereichen, in denen die lasteintragenden Wände über durchgehenden unbewehrten Streifenfundamenten<br />

unterbrochen sind (z. B. bei Wandöffnungen für Kellertüren), werden die<br />

Fundamente nur durch die Sohlfugenspannungen<br />

belastet und wirken in diesen<br />

Bereichen wie von unten belastete<br />

eingespannte Träger, die Biege<strong>zu</strong>g- und<br />

Schubspannungen aufnehmen müssen<br />

und dafür <strong>zu</strong> bewehren sind. Eine Möglichkeit<br />

<strong>zu</strong>r entsprechenden konstruktiven<br />

Ausgestaltung zeigt Abb. 3-22.<br />

Nach [L 159] ist für die Bemessung <strong>der</strong><br />

oberen Bewehrung als charakteristisches<br />

Moment (Feldmoment)<br />

Abb. 3-22 Bewehrung von Streifenfundamenten<br />

im Bereich von Wandöffnungen (nach<br />

[L 159])<br />

1 2<br />

M o, k � ��<br />

0, k �l<br />

16<br />

(in kN � m/m)<br />

Gl. 3-19<br />

und für die Bemessung <strong>der</strong> unteren Bewehrung als charakteristisches Moment (Stützmoment)<br />

1 2<br />

M u, k � ��<br />

0, k �l<br />

10<br />

(in kN � m/m)<br />

Gl. 3-20<br />

pro m Fundamentbreite an<strong>zu</strong>setzen.


3 <strong>Flachgründungen</strong> 49<br />

Bei <strong>der</strong> Wahl <strong>der</strong> in Abb. 3-22 angegebenen Verankerungslängen l b, net sind die Bestimmungen<br />

von DIN 1045-1, 12.6.2 <strong>zu</strong> beachten.<br />

3.7.2 Stahlbetonfundamente.<br />

Streifenfundamente aus Stahlbeton sind im Vergleich <strong>zu</strong> entsprechenden unbewehrten Fundamenten<br />

wesentlich schlanker, d. h. weniger hoch ausführbar. Da die von <strong>der</strong> Bewehrung<br />

aufgenommenen Biege<strong>zu</strong>gspannungen auf <strong>der</strong> Unterseite <strong>der</strong> Fundamente auftreten, ist <strong>zu</strong>r<br />

Verhin<strong>der</strong>ung <strong>der</strong> Verschmut<strong>zu</strong>ng <strong>der</strong> Stahleinlagen eine mindestens 5 cm dicke Sauberkeitsschicht<br />

erfor<strong>der</strong>lich, sofern keine an<strong>der</strong>en Maßnahmen <strong>zu</strong>r Sicherung <strong>der</strong> Mindestbetondeckung<br />

getroffen werden (vgl. hier<strong>zu</strong> Abschnitt<br />

3.3.3).<br />

Das in Abb. 3-23 gezeigte Fundament zeigt, wie<br />

sich durch Abschrägung <strong>der</strong> Fundamentoberfläche<br />

die Lagerung <strong>der</strong> Kellerbodenplatte so<br />

verbessern lässt, dass kein Reißen <strong>der</strong> Bodenplatte<br />

befürchtet werden muss. Abschrägungen<br />

dieser Art sind ohne obere Schalung bis <strong>zu</strong> einem<br />

Winkel von etwa 20° möglich, wenn <strong>der</strong><br />

Beton steif eingebaut wird.<br />

3.7.3 Einseitige Fundamente.<br />

Abb. 3-23 Ausbildung von Streifenfundamenten<br />

und überdeckenden<br />

Bodenplatten (nach [L 159])<br />

An Grundstücksgrenzen ist oft eine zentrische Anordnung <strong>der</strong> Fundamente unter den Wänden<br />

und damit eine entsprechende Lasteinleitung <strong>der</strong> Wandlasten in die Fundamente nicht möglich.<br />

Stattdessen sind einseitige Fundamente („Stiefelfundamente“) <strong>zu</strong>r Lastabtragung auf den<br />

Baugrund erfor<strong>der</strong>lich (vgl. z. B. Abb. 3-24), was <strong>zu</strong> recht ungünstigen Verteilungen <strong>der</strong><br />

Sohldruckspannungen führen kann.<br />

Abb. 3-24 Einseitige Streifenfundamente und Sohldruckverteilungen<br />

a) Fundament ohne Verbund mit aufsitzen<strong>der</strong> Wand<br />

b) Fundament mit biegesteif angeschlossener Wand<br />

c) Fundament mit biegesteif angeschlossener Wand und aussteifenden Rippen<br />

Der in Abb. 3-24 a) dargestellte Lasteintrag über eine ohne Verbund auf dem Fundament aufsitzende<br />

Wand führt <strong>zu</strong> einer relativ starken Verkantung des Fundaments und <strong>zu</strong> einer beson<strong>der</strong>s<br />

ungünstigen Sohlspannungsverteilung. Vergleichsweise günstiger ist eine mit dem Fun-


206 7 Wasserhaltung<br />

Verbindung mit dem dort größer werdenden hydraulischen Gefälle eine rückschreitende Kanalbildung<br />

herbeiführt. Erreicht ein solcher Kanal freies Oberwasser, schießt dieses durch den<br />

<strong>zu</strong>nächst noch kleinen Kanaldurchmesser, vergrößert ihn in kurzer Zeit durch ständiges Abtragen<br />

des Kanalwandmaterials und führt so den endgültigen Erosionsgrundbruch herbei, <strong>der</strong><br />

bis <strong>zu</strong>m Einsturz des umströmten Bauwerks führen kann (siehe hier<strong>zu</strong> Abb. 7-19).<br />

Erosionsgrundbrüche kündigen<br />

sich <strong>zu</strong>erst auf <strong>der</strong> Unterwasserseite<br />

bzw. <strong>der</strong> Baugrubensohle<br />

durch Quellbildung an,<br />

bei <strong>der</strong> Bodenkörner mit hochgerissen<br />

werden. Werden sie in<br />

diesem Stadium erkannt, können<br />

sie noch durch schnell und<br />

ausreichend dick aufgebrachte<br />

Stufen- o<strong>der</strong> Mischkiesfilter<br />

(verhin<strong>der</strong>n die weitere Bodenausspülung)<br />

unter Kontrolle<br />

gebracht werden. In einem Stadium<br />

bei dem ein baldiger<br />

Durchbruch <strong>zu</strong>r Oberwassersohle<br />

hin <strong>zu</strong> befürchten ist, ist<br />

allerdings ein sofortiger Ausgleich<br />

zwischen Ober- und Unterwasserspiegel<br />

durch Ziehen<br />

von Wehröffnungen, Fluten<br />

<strong>der</strong> Baugrube o<strong>der</strong> <strong>der</strong>gleichen<br />

herbei<strong>zu</strong>führen. Erst danach<br />

lassen sich Sanierungsmaßnahmen<br />

vornehmen, wie<br />

� Einbau eines kräftigen Filters<br />

auf <strong>der</strong> Unterwasserseite<br />

� Verpressen des erodierten<br />

Kanals von <strong>der</strong> Unterwasserseite<br />

aus<br />

� Tiefenrüttlung des Bodens<br />

im Gefahrenbereich<br />

Abb. 7-19 Entwicklung eines Erosionsgrundbruchs (nach<br />

[L 104])<br />

� Grundwasserabsenkung o<strong>der</strong> dichtes Abdecken <strong>der</strong> Oberwassersohle weit über den Gefahrenbereich<br />

hinaus.<br />

Für die Berechnung <strong>der</strong> Sicherheit gegen Erosionsgrundbruch existieren <strong>der</strong>zeit keine verallgemeinerten<br />

Modelle. Auch lassen sich aufgrund <strong>der</strong> z. T. großen Unterschiede zwischen den<br />

Konfigurationen und den Randbedingungen <strong>der</strong> Bauwerke auf statistischer Ebene keine detaillierten<br />

Aussagen machen. Generell ist davon aus<strong>zu</strong>gehen, dass die Gefahr des Erosionsgrundbruchs<br />

mit <strong>zu</strong>nehmendem Höhenunterschied zwischen Ober- und Unterwasserspiegel


7 Wasserhaltung 207<br />

wächst. Bei nichtbindigem o<strong>der</strong> schwach bindigem Boden ist die Gefahr umso größer, je lockerer<br />

und feinkörniger <strong>der</strong> Boden ist; dies gilt beson<strong>der</strong>s bei eingelagerten Sandlinsen o<strong>der</strong><br />

Sanda<strong>der</strong>n. Bei stark bindigem Boden, kann in <strong>der</strong> Regel davon ausgegangen werden, dass<br />

keine Erosionsgrundbruchgefahr besteht.<br />

7.3.8 Aufgaben mit Lösungen.<br />

Aufgabe 7-2 (Lösung Seite 208)<br />

In eine Versuchsanlage <strong>zu</strong>r Untersuchung hydraulischer<br />

Grundbrucherscheinungen wurden gemäß Abb. 7-20 zwei<br />

Bodenschichten mit unterschiedlichem Material eingebaut,<br />

von denen die Wichten unter Auftrieb, die Schichtdicken<br />

und die Durchlässigkeitsbeiwerte<br />

� '1 � 10,0 kN/m 3<br />

� '2 � 10,5 kN/m 3<br />

l1 � 0,4 m<br />

l2 � 0,3 m<br />

k1 � 10 � 4 m/s<br />

k2 � 10 � 5 m/s<br />

bekannt sind.<br />

Abb. 7-20 Vertikale Durchströmung<br />

von zwei Bodenschichten<br />

Es ist <strong>zu</strong> prüfen, ob in einer <strong>der</strong> beiden Schichten das kritische Gefälle erreicht ist! Dabei<br />

ist ein hydraulischer Höhenunterschied von h � 1,5 m an<strong>zu</strong>nehmen.<br />

Aufgabe 7-3 (Lösung Seite 208)<br />

An<strong>zu</strong>geben sind drei Möglichkeiten <strong>zu</strong>r Sicherung von Baugruben gegen hydraulischen<br />

Grundbruch!<br />

Aufgabe 7-4 (Lösung Seite 209)<br />

Betrachtet wird eine Spundwand, die gemäß Abb. 7-21 eine<br />

Baugrube sichert. Für sie ist die Höhe h <strong>zu</strong> ermitteln, um<br />

die <strong>der</strong> Grundwasserspiegel in <strong>der</strong> Baugrube abgesenkt<br />

werden kann, wenn ein nach BAUMGART/DAVIDENKOFF<br />

und gemäß DIN 1054 im Lastfall LF 1 geführter Nachweis<br />

gegen hydraulischen Grundbruch einen Ausnut<strong>zu</strong>ngsgrad<br />

� � 1 erbringen muss. Zur Erfassung <strong>der</strong> hydraulischen<br />

Resthöhe im Bereich des Aufbruchkörpers ist die Formel<br />

von SCHULTZE und KASTNER heran<strong>zu</strong>ziehen.<br />

Der Berechnung <strong>zu</strong>grunde <strong>zu</strong> legen sind als Abmessungen<br />

Baugrubentiefe t � 4,60 m<br />

Tiefe des Grundwasserspiegels a � 0,80 m<br />

Einbindetiefe <strong>der</strong> Spundwand d � 3,00 m<br />

Abb. 7-21 Mit Spundwand<br />

gesicherte Baugrube


208 7 Wasserhaltung<br />

und als charakteristische Kennwerte des locker gelagerten Bodens (Sand)<br />

Bodenwichte über Grundwasser � k � 16,5 kN/m 3<br />

Bodenwichte unter Auftrieb � 'k � 9,0 kN/m 3<br />

Aufgabe 7-5 (Lösung Seite 209)<br />

Es ist <strong>zu</strong> erläutern, warum mit <strong>der</strong> Anordnung von Überlaufbrunnen die Gefahr des Auftretens<br />

eines hydraulischen Grundbruchs beseitigt werden kann!<br />

Lösung <strong>zu</strong> Aufgabe 7-2 (Aufgabenstellung Seite 207)<br />

Mit den kritischen Gefällewerten <strong>der</strong> Schichten 1 und 2 (mit � w � 10,0 kN/m 3 )<br />

�'1<br />

10,<br />

0<br />

�' 10,<br />

5<br />

i krit1<br />

� � � 1,<br />

0 und i<br />

2<br />

krit 2 � � � 1,<br />

05<br />

� w 10,<br />

0<br />

� w 10,<br />

0<br />

den auf die Schichten 1 und 2 entfallenden Anteilen <strong>der</strong> hydraulischen Druckhöhe h<br />

h � k<br />

5<br />

2 �l<br />

�<br />

1 1,<br />

5�10<br />

� 0,<br />

4<br />

h1<br />

�<br />

�<br />

�<br />

k<br />

5<br />

4<br />

2 �l1<br />

� k1�<br />

l �<br />

�<br />

2 10 � 0,<br />

4 �10<br />

� 0,<br />

3<br />

0,<br />

176<br />

h � k<br />

4<br />

1�<br />

l<br />

�<br />

2 1,<br />

5�10<br />

� 0,<br />

3<br />

h 2 �<br />

�<br />

�1,<br />

324 m<br />

k<br />

5<br />

4<br />

2 �l1<br />

� k1�<br />

l �<br />

�<br />

2 10 � 0,<br />

4 �10<br />

� 0,<br />

3<br />

und den Durchströmungslängen l1 und l2 ergeben sich die hydraulischen Gefällewerte <strong>der</strong><br />

beiden Schichten<br />

h1<br />

0,<br />

176<br />

h 1,<br />

324<br />

i 1 � � � 0,<br />

441 und i<br />

2<br />

2 � � � 4,<br />

41<br />

l1<br />

0,<br />

4<br />

l 2 0,<br />

3<br />

Die Vergleiche <strong>der</strong> jeweiligen Gefällewerte zeigen, dass das kritische Gefälle in <strong>der</strong><br />

Schicht 1 nicht erreicht wird<br />

i1<br />

� 0, 441 � ikrit1<br />

� 1,<br />

0<br />

und in <strong>der</strong> Schicht 2 überschritten wird<br />

i<br />

2<br />

� 4, 41 � ikrit<br />

2 � 1,<br />

05<br />

Lösung <strong>zu</strong> Aufgabe 7-3 (Aufgabenstellung Seite 207)<br />

1. Verlängerung <strong>der</strong> Baugrubenwand <strong>zu</strong>r Reduzierung des hydraulischen Gefälles.<br />

2. Anordnung von Überlaufbrunnen innerhalb <strong>der</strong> Baugrube um die vertikale Grundwasserströmungsrichtung<br />

um<strong>zu</strong>lenken, so dass <strong>der</strong> Boden unterhalb <strong>der</strong> Baugrubensohle<br />

praktisch nur noch unter Auftrieb steht.<br />

3. Herstellung einer undurchlässigen Schicht im Untergrund, mit <strong>der</strong> die Grundwasserströmung<br />

praktisch vollständig unterbunden wird (sehr teuer, nach<strong>zu</strong>weisen ist die Sicherheit<br />

gegen Auftrieb).<br />

m


Lösung <strong>zu</strong> Aufgabe 7-4 (Aufgabenstellung Seite 207)<br />

7 Wasserhaltung 209<br />

Gemäß <strong>der</strong> Aufgabenstellung ist die Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch mit<br />

(Gl. 7-24)<br />

�<br />

S d h r �<br />

� �<br />

G'd<br />

t �i<br />

krit �<br />

nach<strong>zu</strong>weisen.<br />

�<br />

�<br />

H<br />

� 1,<br />

0<br />

G, stb<br />

Mit<br />

� ' k 9,<br />

0<br />

i krit � � � 0,<br />

90<br />

� w 10<br />

und den Teilsicherheitsbeiwerten für den Lastfall LF 1 (vgl. Abschnitt 7.3.3)<br />

�<br />

H<br />

�1, 80 (ungünstiger<br />

Untergrund)<br />

und � G, stb �<br />

ergibt sich aus <strong>der</strong> Nachweisgleichung<br />

h r ��<br />

H h r �1,<br />

80<br />

� � �<br />

� 0,<br />

<strong>48</strong>31�<br />

h r � 1,<br />

0<br />

t �i<br />

krit ��<br />

G, stb 4,<br />

60�<br />

0,<br />

90�<br />

0,<br />

9<br />

und daraus die For<strong>der</strong>ung für die hydraulische Resthöhe im Bereich des Aufbruchkörpers<br />

r 2,<br />

07 � h<br />

m<br />

Die Größe von hr wird dabei, gemäß <strong>der</strong> Aufgabenstellung, erfasst durch die Näherungsformel<br />

von SCHULTZE und KASTNER (Gl. 7-25)<br />

h<br />

h r �<br />

h'<br />

1�<br />

3 1�<br />

t<br />

Diese führt, nach Einsetzen <strong>der</strong> ursprünglichen Grundwasserspiegelhöhe über <strong>der</strong> Baugrubensohle<br />

h' � t � a � 4 , 60 � 0,<br />

80 � 3,<br />

80 m<br />

<strong>zu</strong> <strong>der</strong> Ungleichung für die gesuchte Absenkhöhe<br />

� 3,<br />

80 �<br />

h � 2, 07�<br />

�1�<br />

3 1�<br />

�<br />

� 4,<br />

60 �<br />

�<br />

�<br />

� h � 4,<br />

60 m<br />

Lösung <strong>zu</strong> Aufgabe 7-5 (Aufgabenstellung Seite 208)<br />

Durch die im Bereich <strong>der</strong> Baugrube erfolgende Anordnung von Überlaufbrunnen neben <strong>der</strong><br />

Baugrubenumschließung (z. B. Spundwand) wird die Strömungsrichtung des fließenden<br />

Grundwassers umgelenkt. Das Grundwasser fließt <strong>zu</strong>m Brunnen (von dort wird es in Pumpensümpfe<br />

geleitet, aus denen es abgepumpt wird) und nicht senkrecht nach oben. Die vertikale<br />

Strömungskraft entfällt nahe<strong>zu</strong> vollständig, so dass <strong>der</strong> unterhalb <strong>der</strong> Baugrubensohle<br />

anstehende Boden praktisch nur unter Auftrieb steht und somit die Vorausset<strong>zu</strong>ngen für<br />

das Eintreten eines hydraulischen Grundbruchs beseitigt sind.<br />

0,<br />

9


254 8 Stützmauern<br />

Sporn: mit dem stützenden Mauerteil biegesteif verbundene Fußplatte, die in Abhängigkeit<br />

von ihrer Lage als „Bergsporn“ o<strong>der</strong> „Talsporn“ <strong>zu</strong> bezeichnen ist (vgl. Abb. 8-2).<br />

Hinterfüllung: Teil des anstehenden Bodens, <strong>der</strong> für die Zeit <strong>der</strong> Herstellung <strong>der</strong> Stützmauer<br />

entfernt und danach wie<strong>der</strong> verfüllt wird, sofern dieser Boden als Hinterfüllmaterial geeignet<br />

ist (siehe hier<strong>zu</strong> auch [L 172] und [L 105]).<br />

8.3 Bedingungen und Gesichtspunkte beim Entwurf.<br />

8.3.1 Allgemeine Bedingungen.<br />

Bei <strong>der</strong> Planung sind alle die Bedingungen <strong>zu</strong> klären, die Einfluss haben auf die Wahl des<br />

Mauertyps und seine konstruktive Gestaltung. Hier<strong>zu</strong> gehören u. a.<br />

▶ die Höhenlage des Geländes (von ihr hängt es z. B. ab, ob <strong>der</strong> geplante Geländesprung<br />

mit einem Auf- o<strong>der</strong> Abtrag von Bodenmaterial verbunden ist)<br />

▶ beson<strong>der</strong>e Gegebenheiten wie etwa Quellen o<strong>der</strong> Bäche (durch sie können die Bauarbeiten<br />

und die fertige Mauerkonstruktion beeinflusst werden)<br />

▶ Bedingungen, die Grundwasserbewegungen herbeiführen können (führen <strong>zu</strong> ggf. erfor<strong>der</strong>lichen<br />

Dränagemaßnahmen)<br />

▶ die Rechtssituation bezüglich <strong>der</strong> durch Baumaßnahme und eigentliche Stützkonstruktion<br />

betroffenen Geländebereiche (Naturschutz, Landschaftspflege, Nut<strong>zu</strong>ngsanfor<strong>der</strong>ungen<br />

aus Land- und Forstwirtschaft, benachbarte Gebäude und/o<strong>der</strong> Verkehrswege, kreuzende<br />

Leitungen, ...)<br />

▶ Abstand <strong>zu</strong> vorhandener Nachbarbebauung (insbeson<strong>der</strong>e <strong>zu</strong> verschiebungs- o<strong>der</strong> set<strong>zu</strong>ngsempfindlichen<br />

Bauwerken)<br />

▶ For<strong>der</strong>ungen hinsichtlich des visuellen Erscheinungsbilds <strong>der</strong> Stützkonstruktion (Landschaftsgestaltung,<br />

...)<br />

▶ Kosten für Grund und Boden (nicht nutzbare Fläche möglichst klein halten)<br />

▶ Bodenaufbau (Schichtung und Grundwassersituation)<br />

▶ Kennwerte des anstehenden Bodenmaterials wie z. B. Wichte γ, Steifemodul Es und<br />

Scherfestigkeit τ f (fehlen solche Größen, ist für den Entwurf die Berücksichtigung <strong>der</strong><br />

von SMOLTCZYK in [L 132], Kapitel 3.9 genannten Mindestinformationen für Geländesprünge<br />

durch Auffüllung bzw. für Einschnitte <strong>zu</strong> empfehlen)<br />

▶ Verfügbarkeit von Baumaterial (Transportwege, Lieferzeiten, Preise, ...) einschließlich<br />

<strong>der</strong> Prüfung des anstehendes Bodenmaterials auf seine Verwendbarkeit bei <strong>der</strong> Baumaßnahme<br />

(z. B. als Baustoff o<strong>der</strong> Hinterfüllmaterial)<br />

▶ Möglichkeiten <strong>zu</strong>r Zwischenlagerung von verwendbarem bzw. <strong>zu</strong>r Deponierung von unbrauchbarem<br />

anstehendem Bodenmaterial<br />

▶ Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und vorgesehene Lebensdauer <strong>der</strong> Stützmauer<br />

▶ Zugänglichkeit <strong>zu</strong>r Baustelle und sonstige Bedingungen für den Baubetrieb<br />

▶ <strong>zu</strong>r Verfügung stehende Zeit für die Durchführung <strong>der</strong> Bauarbeiten, Jahreszeit in <strong>der</strong> diese<br />

stattfinden sollen und dabei <strong>zu</strong> erwartende klimatische Bedingungen<br />

▶ sich aus den verschiedenen Bauleistungen ergebende For<strong>der</strong>ungen an den Bauablauf.


8.3.2 Konstruktive Gesichtspunkte.<br />

8 Stützmauern 255<br />

Beim Entwurf von Stützmauern sollte dafür gesorgt werden, dass die auf die Konstruktion<br />

einwirkenden Erddrücke möglichst klein bleiben, dass bergseitig anfallendes Wasser die<br />

Mauer we<strong>der</strong> in Form von hydrostatischem noch in Form von Strömungsdruck belastet und<br />

dass anstehendes Bodenmaterial ggf. auch <strong>zu</strong>r Lastabtragung herangezogen wird.<br />

Die in Abb. 8-3 dargestellten Fälle erfassen<br />

a) felsartigen Boden mit hoher effektiver Scherfestigkeit, <strong>der</strong> so <strong>zu</strong>gfest ist, dass er senkrecht<br />

abgeböscht werden kann; <strong>zu</strong>sätzliche Maßnahmen sind nur als Sicherung gegen<br />

Steinschlag erfor<strong>der</strong>lich.<br />

b) nur bedingt standfesten Boden mit rechnerischen Böschungswinkeln β von ≈ 60°. Die<br />

jeweilige Stützkonstruktion kann in solchen Fällen als Schwergewichtsmauer (<strong>zu</strong>gspannungsfreier<br />

Block) hergestellt werden (Trockenmauerwerk, unbewehrter Beton, ...).<br />

c) wenig standfesten, aber als Auflast geeigneten Boden. Solche Böden lassen Winkelstützkonstruktionen<br />

<strong>zu</strong>, bei denen <strong>der</strong> Bergsporn ein rückdrehendes Kragmoment überträgt,<br />

weshalb die Konstruktion in Stahlbeton aus<strong>zu</strong>führen ist. Alternativ kann z. B. auch<br />

ein Talsporn (Variante in Abb. 8-3) das rückdrehende Moment bewirken.<br />

β rechnerischer<br />

Böschungswinkel<br />

L1 konstruktive<br />

Breite des massiven<br />

Elements<br />

L2 konstruktive<br />

Breite des mitwirkendenBodens<br />

Abb. 8-3 Entwicklung des Stützprinzips bei abnehmen<strong>der</strong> Standsicherheit des anstehenden<br />

Bodens (nach SMOLTCZYCK [L 132], Kapitel 3.9)<br />

a) standfester Boden (großes c'), b) bedingt standfester Boden,<br />

c) hinterfüllter Boden (c' = 0)<br />

8.4 Stützmauertypen.<br />

Abhängig von Form und konstruktiver<br />

Ausgestaltung wird bei Stützmauern<br />

zwischen Futtermauern, Schwergewichtsmauern<br />

und Winkelstützmauern<br />

unterschieden.<br />

8.4.1 Futtermauern.<br />

Futtermauern dienen nur <strong>zu</strong>m Schutz<br />

einer Böschung gegen Verwitterung,<br />

Abb. 8-4 Bauarten von Futtermauern in Fels nach<br />

BRANDL (nach [L 132], Kapitel 3.8)<br />

a) vorgesetzt, b) angeheftet


256 8 Stützmauern<br />

Erosion und Steinschlag. Sie übernehmen keine Stützfunktion, son<strong>der</strong>n fungieren nur als<br />

Verkleidung o<strong>der</strong> Versiegelung <strong>der</strong> Bodenoberfläche. Zu den Bauarten von Futtermauern in<br />

Fels gehören vorgesetzte, anbetonierte, angeheftete und mit vorgespannten Ankern verankerte<br />

Mauern; zwei Varianten sind in Abb. 8-4 schematisch dargestellt.<br />

8.4.2 Trockengewichtsmauern.<br />

Zu diesem Typ zählende Stützmauern werden in <strong>der</strong> Literatur meist den Schwergewichtsmauern<br />

<strong>zu</strong>geordnet (vgl. z. B. SMOLTCZYCK [L 132], Kapitel 3.9). Sie sind für die Sicherung<br />

von Geländesprüngen mit geringer Höhe geeignet und werden aus Natursteinen (ggf. behauen)<br />

gefügt o<strong>der</strong> aus Betonsteinen trocken gemauert.<br />

8.4.3 Schwergewichtsmauern.<br />

Schwergewichtsmauern sind so <strong>zu</strong> gestalten, dass die Resultierende <strong>der</strong> einwirkenden Kräfte<br />

(Eigenlast und <strong>zu</strong>sätzliche Wandbelastungen) immer innerhalb des Kerns des jeweiligen<br />

Mauerquerschnitts liegen. Die Rückseiten <strong>der</strong> Mauern können senkrecht, geneigt, gebrochen<br />

o<strong>der</strong> in Stufen abgetreppt verlaufen, ihre Sohlflächen sind horizontal o<strong>der</strong> auch geneigt ausführbar<br />

(vgl. Abb. 8-5).<br />

Hergestellt werden die<br />

Mauern in <strong>der</strong> Regel aus<br />

unbewehrtem Beton.<br />

Ggf. erhalten sie eine<br />

leichte Zugbewehrung<br />

auf <strong>der</strong> Mauerrückseite,<br />

um dennoch auftretende<br />

Zugkräfte auf<strong>zu</strong>nehmen<br />

und somit eine Rissbildung<br />

<strong>zu</strong> verhin<strong>der</strong>n.<br />

Da Schwergewichtsmauern große Mengen an Beton erfor<strong>der</strong>n, ist ihr Einsatz rückläufig.<br />

8.4.4 Winkelstützmauern.<br />

Im Vergleich <strong>zu</strong> Schwergewichtsmauern sind<br />

Winkelstützmauern schlanker gestaltet und besitzen<br />

geringere Eigenlasten. Charakteristisch<br />

für diesen Stützmauertyp ist es, dass die Resultierenden<br />

<strong>der</strong> Normalspannungen aus <strong>der</strong><br />

Wandbelastung (einschließlich Wandeigenlast)<br />

auch außerhalb des Kerns <strong>der</strong> jeweiligen Mauerquerschnitte<br />

liegen. Die damit verbundenen<br />

Zugspannungen werden durch Bewehrung aufgenommen.<br />

Abb. 8-5 Beispiele für Querschnitte von Schwergewichtsmauern<br />

Abb. 8-6 Beispiele für Winkelstützmauern<br />

Die gegenüber Schwergewichtsmauern geringeren Eigenlasten <strong>der</strong> Winkelstützmauern werden<br />

konstruktiv ausgeglichen durch Anordnung von einem o<strong>der</strong> mehreren Kragarmen (Spor-


8 Stützmauern 257<br />

ne und/o<strong>der</strong> Konsolen), die sowohl berg- als auch talseitig angeordnet sein können (vgl. Abb.<br />

8-6) und eine Vertikallasterhöhung durch Erdlasten (vgl. z. B. Abb. 8-8) bewirken.<br />

Wegen ihrer meist großen Breite sind Winkelstützmauern beson<strong>der</strong>s geeignet für den Einsatz<br />

auf wenig tragfähigem Baugrund.<br />

8.4.5 Aufgaben mit Lösungen.<br />

Aufgabe 8-1 (Lösung Seite 257)<br />

Für welche Baumaßnahmen kommen Trockengewichtsmauern in Frage und in welchen<br />

Varianten können sie ausgeführt werden?<br />

Aufgabe 8-2 (Lösung Seite 257)<br />

In welchen Fällen kommen Futtermauern <strong>zu</strong>m Einsatz?<br />

Lösung <strong>zu</strong> Aufgabe 8-1 (Aufgabenstellung Seite 257)<br />

Trockengewichtsmauern sind für die Sicherung von Geländesprüngen mit geringer Höhe<br />

geeignet. Dieser Mauertyp wird aus Natursteinen (ggf. behauen) gefügt o<strong>der</strong> aus Betonsteinen<br />

trocken gemauert (vgl. Abschnitt 8.4.2).<br />

Lösung <strong>zu</strong> Aufgabe 8-2 (Aufgabenstellung Seite 257)<br />

Futtermauern kommen <strong>zu</strong>m Einsatz, wenn Böschungen z. B. gegen Verwitterung, Erosion<br />

und/o<strong>der</strong> Steinschlag <strong>zu</strong> schützen sind. Den Mauern darf dabei keine Stützfunktion <strong>zu</strong>gewiesen<br />

werden, da sie lediglich <strong>zu</strong>r Verkleidung und/o<strong>der</strong> Versiegelung dienen.<br />

8.5 Einwirkungen und Wi<strong>der</strong>stände.<br />

8.5.1 Auf Schwergewichtsmauern einwirken<strong>der</strong> Erddruck.<br />

Der auf Schwergewichtsmauern einwirkende Erddruck darf nach DIN 4085, Tabelle A.2, in<br />

<strong>der</strong> Regel als aktiver Erddruck angesetzt werden. Ist die Mauer als verformungsarme o<strong>der</strong> gar<br />

unnachgiebige Konstruktion (z. B. bei Gründung auf Festgestein) ein<strong>zu</strong>stufen, ist für <strong>der</strong>en<br />

Bemessung ein erhöhter aktiver Erddruck und, bei hinterfüllten Stützbauwerken, ggf. ein<br />

Verdichtungserddruck an<strong>zu</strong>setzen. Für die horizontale Komponente <strong>der</strong> Erddruckkraft eines<br />

erhöhten aktiven Erddrucks gilt <strong>der</strong> Ansatz<br />

E' ah = 0, 25 ⋅ E ah + 0,<br />

75 ⋅ E 0h<br />

Gl. 8-1<br />

In Ausnahmefällen ist dieser Erddruck bis auf den Erdruhedruck <strong>zu</strong> erhöhen.<br />

Nach DIN 1054, 10.3.1 (2) darf <strong>der</strong> Winkel δ a zwischen <strong>der</strong> Erddruckkraft und <strong>der</strong> Wandnormalen<br />

dem charakteristischen Wert des Wandreibungswinkels gleichgesetzt werden, wenn<br />

eine ausreichend große Relativverschiebung zwischen Wand und Boden <strong>zu</strong> erwarten ist. Das<br />

Auftreten eines negativen Wandreibungswinkels ist bei <strong>der</strong> Berechnung <strong>der</strong> Erddruckgröße<br />

<strong>zu</strong> berücksichtigen.

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