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.