Kapitel 03_Fundierung - Denkmalpflege TU-Wien

Kapitel 03 – Fundierung- Bestandsaufnahme der Fundierung- Belastbarkeit des Bodens- Grundbruch- Pfahlfundierung- FundamentertüchtigungA – UnterfangungB – DSV VerfahrenC – Bodenplatte eingeschmatzt1

Der Schnitt des Hauses zeigt deutlich die Außen- undMittelwandstruktur und auch wie die Wändegeschoßweise um das Maß von 15 cm zurückspringen.Kritisch sind in jedem FallEinbindetiefen kleiner als 1 m.Die Einbindetiefen werdenstichprobenartig (3-5Probelöcher) ermittelt.Einbindetiefe der Fundierung ermitteln2

Im KG ist es unbedingt erforderlich, eine Untersuchung derEinbindetiefe der Außen- und Mittelwände vorzunehmen.Die Einbindetiefe sollte im Regelfall 1 m betragen.Kleinere Einbindetiefen unter 0,5 m sind gefährlich. DieUntersuchung der Fundamenttiefe ist Bestandteil desFundierungsbefundes und vor der Ausschreibungdurchzuführen, da sehr kostenwirksame Maßnahmenentstehen können, die darzustellen sind.3

Belastbarkeit des Bodens:Im Wiener Raum sind oftmals Schotterböden oder bindigeBöden (Wr. Tegel oder Löß) anzutreffen.Die Belastbarkeit des Bodens ist abhängig von derEinbindetiefe der Fundierung und der Art des Bodens.Für nichtbindige Böden gilt:Für bindige Böden gilt:Die Belastbarkeit des Bodens ist vom Grundwasserstand, derBindigkeit bzw. Kohäsion, Scherfestigkeit abhängig und wirdvom Sonderfachmann für Bodenmechanik bestimmt.Die Belastung an der Fundamentsohle auf dem Baugrundbeträgt im Besonderen im Bereich der Mittelwand б Druck= 6 bis8kg/m 24

Grundbruch:- Beschreibt das Versagen des Baugrundes- tritt ein wenn die Scherfestigkeit des Bodensüberschritten ist- in der Regel nur bei Flachgründungen5

- Wasser begünstigt den Grundbruch-Die Folgen sind Schäden am Bauwerk- Bindige Böden (Tone, Schluffe) weisen ein besseresSetzungsverhalten aufBelastungGleitfläche6

Grundbruchsnachweis:Bemessungskriterium:Als Bemessungswiderstand gilt die aufgrund vonTeilsicherheitsbeiwerten für die Scherparameterberechnete Grundbruchslast. Der Nachweis derGrundbruchsicherheit wird erbracht durchQ ≤ Qf,dDabei ist Q die wirksame Sohldruckkraft und Qf,d derBemessungswert der Grundbruchslast.BerechnungsverfahrenDurch die Grundbruchberechnung wird dieGrundbruchslast Qf, ermittelt. Dabei wird angenommen,dass Lage und Richtung der Grundbruchslast mit derResultierenden der angreifenden Kräfte übereinstimmt.Ausmittig belastete Sohlflächen werden berechnet,indem mittig belastete Ersatzflächen A' eingeführtwerden. Dabei wird angenommen, dass nur dierechnerische Fläche A' die Last in den Baugrundüberträgt. Der über die Ersatzfläche A‘ hinausreichendeTeil des Fundamentkörpers wird in der Berechnung undbei der Konstruktion des GleitflächenbildesVernachlässigt.7

Grundbruchsnachweis:Bei rechteckigen Sohlflächen werden dafür eineErsatzbreite b' und eine Ersatzlänge l' ermittelt. Mit elund eb werden die Abstände des Angriffspunktes derResultierenden von den Rechtecksymmetralen desGründungskörpers bezeichnet.Bei kreisförmiger Sohlfläche kann die im nachfolgendenBild dargestellte Lösung gewählt werden.Bei schräger oder ausmittiger Belastung bilden sichausgeprägte Gleitbereiche nur nach einer Richtung hin.Die ausmittige wie auch die schräge Belastung habenzur Folge, dass die Grundbruchslast in diesen Fällengegenüber der lotrechten und mittigen Belastungerheblich verringert wird.Unabhängig vom Verhältnis l/b gilt l’ ≥ b’; b’ ist somitstets die kleinere Seite der rechnerischen Grundfläche.8

Grundbruchsnachweis:Oben: Rechteckige SohlflächeUnten: Kreisförmige Sohlfläche9

Berechnung der Grundbruchslast:Die Berechnung der Grundbruchslast erfolgt mit denBemessungswerten der Scherparameter (φ d, c d).Bei der Berechnung der Tragfähigkeitsbeiwerte ist zwischender Endtragfähigkeit (φ > 0) und der Anfangstragfähigkeit (φ= 0) zu unterscheiden.Bei einigermaßen homogenem Boden wird derBemessungswert der Grundbruchslast für den Endzustandaus den drei Anteilen infolge Fundamentbreite,Einbindetiefe und Kohäsion nach folgender Gleichungberechnet:für den Anfangszustand:Es bedeutet:Bemessungswert der Grundbruchslast in kNRechnerische Breite des FundamentsRechnerische Fläche des FundamentsTragfähigkeitswerteKohäsion des BodensAnfangsscherfestigkeitGeringste GründungstiefeWichte oberhalb der GründungssohleWichte unterhalb der Gründungssohle10

Pfahlfundierung:Flachgründungsarten, [Quelle: Pech A., Fundierungen, 2004]Pfahlgründung mittels Holzpilotenbzw. Sandpfählen, [Quelle: Balakund Pech, Mauerwerkstrockenlegung2003]11

Pfahlfundierung:Risse als Folge derSetzung der FundierungBei Gründerzeithäusern sind auch Pfahlgründungen möglich.Vorwiegend in den Bezirken der ehemaligen Donau - und -ausläufer (20.,2., entlang Donaukanal) ist damit zu rechnen.Bei Lasterhöhungen sind dann die Zusatzlasten durch neuekonstruktive Maßnahmen – z.B. Bodenplatte verzahnt im KG– auf den Boden abzuleiten.Sinnvoll ist es auch den Grundwasserstand und dessenSchwankungen aufzunehmen bzw. zu eruieren. Für dieHaltbarkeit von Holzpiloten ist die kritische Zone jeweils dieSchwankungsbreite zwischen höchsten und niedrigstemGrundwasserstandFindet man Pfahlfundierungen im Bestand, ist es sinnvoll,einen Sonderfachmann für Bodengutachten zu bestellen undmit diesem die Fundierungslösung der Sanierung zu beraten.12

Bestandsuntersuchung: Fundierung432Nicht unterkellertProbeloch 3 befindet sich in der Kellerparzelle bei derMittelwand im Straßentrakt des unterkellerten Bereichs. Eswurde ca. 50 cm in die Tiefe gegraben unter demMauerwerkspfeiler eine Einbindetiefe von etwa 3Ziegelscharen (ca. 20 cm) festgestellt.13

Probeloch 2 befindet sich an der Außenwand im KG.Hier wird festgestellt, dass das Fundament etwa 2Ziegelscharen (ca. 10-15 cm) tief einbindet.Probeloch 4 befindet sich im KG an der hofseitigenAußenwand des von der Straße aus gesehen rechtenHoftrakts. Die Dimensionen betragen ca. 1,50 mLänge * 0,50 m Breite. Festgestellt wird, dass etwa 6Ziegelscharen einbinden. Gemessen werden ca. 40cm (im Foto erkennbar an den dunkleren Ziegeln imunteren Teil des Bildes).14

Fundamentertüchtigungen:Eine Fundamentertüchtigung ist erforderlich:A Wenn die Grundbruchsicherheit nicht eingehaltenwird. (Im Bestand sind einige Gründerzeithäuser mitzu geringer Einbindetiefe bzw. Grundbruchsicherheitvorhanden – Ab dem Zeitpunkt wo das bekannt wirdbesteht HANDLUNGSBEDARF)B wenn die Einbindetiefe zu gering istC wenn die Fundierungstiefe eine neuenNachbarhauses unterhalb der bestehendenFundamentkante liegtD wenn Zusatzlasten (Grenze bei +10%) auf diebestehenden Fundamente wirksam werden unddadurch die Bodenpressung zu hoch wird.- Unterfangung- DSV Verfahren- Eingeschmatzte BodenplatteMITTELWAND:Hier sind genaue Bestandsuntersuchungen notwendig. DieLasten werden auf wenige Pfeiler bzw.Mauerwerksquerschnitte zwischen den Kamingruppengestützt.15

Einsturz Lerchenfelderstraße:16

Unterfangung:Unterfangungen sind sehr sorgfältig und gemäß einemTaktplan zu erstellen.Die Abschnittsbreiten betragen ca. 1,25-1,5m.Die Skizze oben zeigt einen Taktplan – es wird eineUnterfangung hergestellt – dann die nächste – usw…Das anstehende Gelände bleibt zumindest auf Niveau derFundamentunterkante Bestand.Für Takt X wird ein Loch gegraben (siehe Schnitt). Dannwird die bestehende Fundierung untergraben bis auf dieneue Fundamentunterkante.Danach wird der Hohlraum unter dem Fundamentkraftschlüssig geschlossen. (Ausmauern oder Betonfüllung)Erst nachdem der Kraftschluss mit dem alten Fundamenthergesellt ist, darf mit dem nächsten Abschnitt begonnenwerden.17

DSV - Verfahren:Zur Herstellung eines DSV-Körpers wird zunächsteine Injektionslanze in den Boden eingebohrt. Häufigwird hierfür ein spülungsunterstütztesNassbohrverfahren verwendet.Nach Erreichen der Endtiefe wird an der Spitze derLanze eine mineralische Bindemittelsuspension unterhohem Druck ins Erdreich injiziert (Drücke bis 600bar, Austrittsgeschwindigkeit >100 m/s).Der scharfe Strahl schneidet das anstehendeBodenmaterial auf. Dabei wird der Boden erodiertund mit der Bindemittelsuspension vermischt, diesodann mit dem natürlichen Boden als Zuschlagstoffeinen Betonkörper bildet.18

DSV - Verfahren:Als Bindemittel wird eine Suspension auf Zementbasisverwendet, der noch Bentonit und je nach Erfordernis auchverschiedene chemische Zusatzmittel beigegeben werdenkönnen. Bentonit setzt zwar die Betonfestigkeit herab,bewirkt aber, dass bereits der Frischbeton wasserdicht ist,und das Bindemittel somit nicht ausgewaschen werdenkann, was insbesondere bei fließendem Grundwasser vonBedeutung ist.Nach Start der Injektage wird die Lanze unter ständigemDrehen langsam gezogen. Der Boden wird dadurchspiralförmig aufgeschnitten und es entsteht einzylindrischer Betonkörper. Durch Variieren derGeräteeinstellungen können jedoch auch beliebige Formenhergestellt werden.19

Verschmatzte Bodenplatte:20

Verschmatzte Bodenplatte:Naturaufnahme bei derBewehrungsabnahmeTeilausschnittSchalung undBewehrung21