Krebs Ingenieurbau GmbH
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Bautechnik
Pfahlgründung | Rammrohrgründung | Spundwände | Berliner VerbauDie Pfahlgründung
Die Pfahlgründung ist eine Variante der Tiefgründung. Mit ihr können die Lasten von Tragwerken in tiefere, tragfähige Bodenschichten abgetragen werden. Bei der Pfahlgründung werden Pfähle meist in den Baugrund gebohrt oder gerammt, bis eine ausreichend tragfähige Boden- oder Gesteinsschicht erreicht ist. Die Lasten des Tragwerkes werden dann zum einen durch die Reibung des Pfahls mit dem Baugrund (Mantelreibung) und zum anderen über den Spitzendruck der Pfähle abgetragen. In Ausnahmefällen wird bei großen Tiefen auch allein durch die Mantelreibung der Pfähle eine ausreichende Tragfähigkeit erzielt, ohne eine tragfähige Schicht zu erreichen. Auf den Pfählen wird dann eine mittragende Bodenplatte des Fundaments errichtet (kombinierte Pfahl-Platten-Gründung).Bis Ende des 19. Jahrhunderts (und heute noch bei kleineren Bauten, wie Bootsschuppen) wurden angespitzte Holzpfähle oder Baumstämme in den Boden getrieben. Holzpfähle sind äußerst stabil und haltbar, wenn sie dauernd im Wasser stehen. Holzpfähle in Wasserwechselzonen, also z.B. an Standorten mit wechselnden Grundwasserständen, verrotten. Als größte Pfahlgründung gilt Venedig, wo die ganze Stadt im Laufe von Jahrhunderten auf Hunderttausenden Baumstämmen gegründet wurde.
Aber auch die alten Lagerhäuser der Speicherstadt in Hamburg stehen auf Holzpfählen. Heute werden teilweise (aber wegen mangelnder Festigkeit nicht in Deutschland) Stampfbetonsäulen, also Säulen aus reinem Beton, verwendet. Weltweit werden heute hauptsächlich Fertigbeton-Rammpfähle aus Stahlbeton oder Spannbeton mit quadratischem Querschnitt verwendet.
Die Pfähle werden für ein weites Einsatzspektrum von einfachen Hallen bis Windkraftanlagen eingesetzt. Fertigbeton-Rammpfähle haben zwei Nachteile. Treffen sie auf Felsbrocken können sie brechen. Außerdem sind die Erschütterungen durch das Rammen in Innenstädten oft nicht hinnehmbar. Bei Untergründen mit Fels oder härteren Bodenschichten werden, wegen der Bruchgefahr Stahlpfähle verwendet, die sich sehr gut rammen lassen, weswegen sie im Offshorebereich oder beim Hafenau, wo Erschütterungen der Umgebung nicht stören, hauptsächlich verwendet werden.
Wo Erschütterungen vermieden werden müssen, werden die Pfähle auch in den Boden gepreßt (nur möglich bei sehr weichen Untergründen), eingespült, geschraubt oder in vorgebohrte Löcher gestellt. Wenn ein Stahlrohr die Erde zur Seite verdrängt spricht man von Vollverdrängungspfählen. Wenn das Stahlrohr nicht gerammt, sondern eingedreht und gedrückt wird spricht man von Vollverdrängungs-Bohrpfählen. Wird der Beton vor Ort angemischt spricht man von Ortbetonpfählen. Auf Ortbetonpfählen steht z.B. der Kaispeicher A in Hamburg.
Beim Großbohrpfahl wird die Erde nicht verdrängt, sondern ein unten offenes Stahlrohr in die Erde gebohrt. Die Erde wird dann entfernt und es wird eine innenliegende Stahlbewehrung eingebracht und mit Ortbeton verfüllt. Das Stahlrohr wird wieder herausgezogen. Diese Art Ortbetonpfahl wird für die statisch anspruchvollsten Gründungen wie Hochhäuser verwendet,Bei dem Pressbetonbohrpfahl oder Mörtelverpresspfahl werden nach der Herstellung, um zusätzlichen Halt zu erzeugen, die Zwischenräume mit Mörtel oder Bentonit verpresst.
Ein Beispiel für einen modernen Großbau auf Pfahlgründung ist der in den 60er Jahren errichtete 108 mal 85 Meter große Kaisspeicher A im Hamburg, der im weichen Elbschlick steht und auf exakt 1111 Stahlbetonpfählen gegründet ist. Da das berechnete Gewicht des Speichers, der zeitweise komplett mit Kakaosäcken gefüllt werden sollte, sehr groß war, wurden die Pfähle auf eine Tragkraft von je 160 Tonnen ausgelegt und 50 cm dick ausgeführt. Die Stahlbetonpfähle leiten das Gewicht durch Bodenschichten us Klei und Torf in stabilere Sandschichten.
Die Rammrohrgründung
Die kostengünstige Form der Pfahlgründung bewährt sich besonders bei leichten Bauwerken und engen Platzverhältnissen . Eine gute Kombination aus Verdrängungspfählen und Bohrpfählen stellt eine Rammrohrgründung dar. Hier werden offene Stahlrohre in die Erde einvibriert. Diese Rammrohre können im Pfahlkopfbereich als Köcher für weitere Bauteile genutzt werden.Das Stahlrohr stellt annähernd den gleichen Kostenaufwand dar wie eine Betonbohrpfahlbewehrung mit dem nötigen Ortbeton und kann eine ähnlich hohe Last abtragen. Besonders bei der Ausführung zahlt sich die Rammrohrgründung durch das schnelle und leichtere Handling wirtschaftlich aus. Ein weiterer Vorteil der Rammrohrgründung ist die Unabhängigkeit von wasserhaltigen Bodenschichten, sofern die im Boden befindlichen Wässer nicht chemisch so belastet sind dass Sie als stark korrosiv gelten.
Neutrales Wasser ist unproblematisch, da aufgrund des fehlenden Sauerstoffs im Boden keine nennenswerte Korrosion stattfinden kann. Außerdem muss bei Betonbohrpfählen hier mit erhöhten Herstellungsaufwand der Beton in die Bohrlöcher eingebracht werden, um eine Veränderung der Betonrezeptur durch das Wasser zu verhindern.
Weiterer Vorteil der Rammrohrgründung ist , dass keine Entsorgungskosten für den Bohrpfahlaushub entstehen. Alles in allem lässt sich sagen, dass eine Rammrohrgründung im Verhältnis zu Ortbetonpfählen wesentlich günstiger in der Erstellung ist ohne Nachteile in der Statik in Kauf nehmen zu müssen. Der Preis bemisst sich nach den jeweiligen statischen und baubetrieblichen Umständen und muss individuell für jedes Projekt kalkuliert werden.
Die Spundwand
Eine Spunddielenwand ist ein Verbau zur Sicherung von Baugruben oder Geländesprüngen, der zugleich eine Dichtungsfunktion übernehmen kann. Manchmal ist auch nur die Abdichtung gegen Wasser oder von kontaminiertem Erdreich gewünscht.Funktionsweise
Die Spundwand besteht aus einzelnen Profilen (Spunddielen oder Spundbohlen), die in den Boden gerammt oder gerüttelt (vibriert), selten auch geschlagen oder gepresst werden. Die Dielen bestehen zumeist aus Stahl, können in Ausnahmefällen aber auch aus Stahlbeton, Kunstoff oder Holz sein. Die einzelnen Dielen sind miteinander durch ineinander greifende Schlösser (Nut und Feder) verbunden, so dass eine zusammenhängende Wand entsteht. Die Verarbeitung erfolgt mittels spezieller Baumaschinen, die die Spundwände einrammen (Spundramme) bzw. einrütteln und auch wieder herausziehen können. Die gängigen Profile sind in Längen von ca. 6 bis 30 m lieferbar. Jedoch muss berücksichtigt werden, dass die Spundwand durch die Einbindung erheblich länger sein muss als die Aushubtiefe. Im einfachsten Fall wird die Spundwand nur durch eine entsprechend tiefe Einbindung im Untergrund gehalten.
Ab einer gewissen Höhe der Wand wird eine zusätzliche Abstützung erforderlich. Dies erfolgt durch innenliegende horizontale Gurte, die dem System ein (oder mehrere) zusätzliches Auflager hinzufügen. Die Gurte stützen sich entweder gegenseitig oder es wird ein steifer Rahmen eingebracht. Eine andere Möglichkeit der Abstützung bieten Injektionsanker oder auch Selbstbohranker, die eine Dielenwand im Erdreich rückverankern. Einsatzfelder Haupteinsatzgebiet ist die Sicherung von Baugruben in Gebieten, wo das Platzangebot keine Böschung zulässt, oder eine Abdichtung gegen drückendes Wasser erforderlich ist. Hier werden Spundwände als temporäre Sicherungsmaßnahmen eingesetzt, die nach Abschluss der Bauarbeiten und dem Hinterfüllen der Baugrube wieder gezogen werden. Spundwände aus Stahl sind praktisch wasserdicht. Es ist möglich, in einer von Spundwänden umschlossenen Baugrube (Spundwandkasten) auch unter dem (Grund-) Wasserspiegel zu arbeiten. Nach unten hin wird die Baugrube entweder durch den natürlicherweise dichten Boden oder eine Betonlage abgedichtet. Spundwände werden aber auch dauerhaft als Bauelemente im Wasserbau für Kaimauern, Schleusenwände, Kanäle oder zur Böschungsbefestigung an Verkehrswegen eingesetzt.
Quelle: Wikipedia
16.03.2010. 11:10
Berliner Verbau: Baugruben solide absichern
Berliner Verbau oder auch sogenannte Trägerbohlwände finden Ihren Einsatz meistens zur temporären Baugrubensicherung für alle möglichen Bauwerke.Hierfür werden zunächst Stahlträger nach unserer statischen Berechnung senkrecht vor Baugrubenaushub am Baugrubenrand eingebracht. Dafür gibt es zweierlei Möglichkeiten. Zum einen können die Träger bei Längen von bis zu 6m direkt eingerammt werden. Das setzt voraus, dass der Boden entsprechend rammfähig ist (genügend locker ist) Bei zunehmend fest gelagerten Böden taucht das Problem auf dass die erforderlichen Vibrationsenergie beim Einrammen der Träger extreme Erschütterungen auf die umliegende Bebauung nehmen kann.
Daher weicht man häufig auf vorher eingebrachte Bohrungen aus um die Stahlträger erschütterungsarm auf Endtiefe einzubauen. Darüber hinaus hat dies den Vorteil, dass beim Einbau der Hölzer, der Aushub zwischen den Stahlträgerflanschen nicht durch die Bodenverdrängung des Stahlträgers zusätzlich verdichtet wurde und so beim Abstechen erheblich Muskelarbeit erspart.
Dabei gilt es aber grundsätzlich zu beachten, dass auf der gesamten Bohrtiefe kein Grund- oder Schichtenwasser ansteht. Ansonsten müsste hier mit erheblichen Mehraufwand verrohrt gebohrt werden. Ansonsten würden die Bohrlöcher bevor diese wieder verfüllt werden zu unerwünschten Auskolkungen im Untergrund führen.
Vertiefende Informationen zum Thema Berliner Verbau / Trägerbohlenwand finden Sie hier.
Unsere Referenzprojekte als PDF-Download:
FRANKFURT
DARMSTADT
16.03.2010. 10:10