Fundierung - Denkmalpflege TU-Wien

Kapitel 03 – Fundierung
- Bestandsaufnahme der Fundierung
- Belastbarkeit des Bodens
- Grundbruch
- Pfahlfundierung
- Fundamentertüchtigung
A – Unterfangung
B – DSV Verfahren
C – Bodenplatte eingeschmatzt
1

Der Schnitt des Hauses zeigt deutlich die Außen- und
Mittelwandstruktur und auch wie die Wände
geschoßweise um das Maß von 15 cm zurückspringen.
Kritisch sind in jedem Fall
Einbindetiefen kleiner als 1 m.
Die Einbindetiefen werden
stichprobenartig (3-5
Probelöcher) ermittelt.
Einbindetiefe der Fundierung ermitteln
2

Im KG ist es unbedingt erforderlich, eine Untersuchung der
Einbindetiefe der Außen- und Mittelwände vorzunehmen.
Die Einbindetiefe sollte im Regelfall 1 m betragen.
Kleinere Einbindetiefen unter 0,5 m sind gefährlich. Die
Untersuchung der Fundamenttiefe ist Bestandteil des
Fundierungsbefundes und vor der Ausschreibung
durchzuführen, da sehr kostenwirksame Maßnahmen
entstehen können, die darzustellen sind.
3

Belastbarkeit des Bodens:
Im Wiener Raum sind oftmals Schotterböden oder bindige
Böden (Wr. Tegel oder Löß) anzutreffen.
Die Belastbarkeit des Bodens ist abhängig von der
Einbindetiefe der Fundierung und der Art des Bodens.
Für nichtbindige Böden gilt:
Für bindige Böden gilt:
Die Belastbarkeit des Bodens ist vom Grundwasserstand, der
Bindigkeit bzw. Kohäsion, Scherfestigkeit abhängig und wird
vom Sonderfachmann für Bodenmechanik bestimmt.
Die Belastung an der Fundamentsohle auf dem Baugrund
beträgt im Besonderen im Bereich der Mittelwand б Druck
= 6 bis
8kg/m 2
4

Grundbruch:
- Beschreibt das Versagen des Baugrundes
- tritt ein wenn die Scherfestigkeit des Bodens
überschritten ist
- in der Regel nur bei Flachgründungen
5

- Wasser begünstigt den Grundbruch
-Die Folgen sind Schäden am Bauwerk
- Bindige Böden (Tone, Schluffe) weisen ein besseres
Setzungsverhalten auf
Belastung
Gleitfläche
6

Grundbruchsnachweis:
Bemessungskriterium:
Als Bemessungswiderstand gilt die aufgrund von
Teilsicherheitsbeiwerten für die Scherparameter
berechnete Grundbruchslast. Der Nachweis der
Grundbruchsicherheit wird erbracht durch
Q ≤ Qf,d
Dabei ist Q die wirksame Sohldruckkraft und Qf,d der
Bemessungswert der Grundbruchslast.
Berechnungsverfahren
Durch die Grundbruchberechnung wird die
Grundbruchslast Qf, ermittelt. Dabei wird angenommen,
dass Lage und Richtung der Grundbruchslast mit der
Resultierenden der angreifenden Kräfte übereinstimmt.
Ausmittig belastete Sohlflächen werden berechnet,
indem mittig belastete Ersatzflächen A' eingeführt
werden. Dabei wird angenommen, dass nur die
rechnerische Fläche A' die Last in den Baugrund
überträgt. Der über die Ersatzfläche A‘ hinausreichende
Teil des Fundamentkörpers wird in der Berechnung und
bei der Konstruktion des Gleitflächenbildes
Vernachlässigt.
7

Grundbruchsnachweis:
Bei rechteckigen Sohlflächen werden dafür eine
Ersatzbreite b' und eine Ersatzlänge l' ermittelt. Mit el
und eb werden die Abstände des Angriffspunktes der
Resultierenden von den Rechtecksymmetralen des
Gründungskörpers bezeichnet.
Bei kreisförmiger Sohlfläche kann die im nachfolgenden
Bild dargestellte Lösung gewählt werden.
Bei schräger oder ausmittiger Belastung bilden sich
ausgeprägte Gleitbereiche nur nach einer Richtung hin.
Die ausmittige wie auch die schräge Belastung haben
zur Folge, dass die Grundbruchslast in diesen Fällen
gegenüber der lotrechten und mittigen Belastung
erheblich verringert wird.
Unabhängig vom Verhältnis l/b gilt l’ ≥ b’; b’ ist somit
stets die kleinere Seite der rechnerischen Grundfläche.
8

Grundbruchsnachweis:
Oben: Rechteckige Sohlfläche
Unten: Kreisförmige Sohlfläche
10

Berechnung der Grundbruchslast:
Die Berechnung der Grundbruchslast erfolgt mit den
Bemessungswerten der Scherparameter (φ d
, c d
).
Bei der Berechnung der Tragfähigkeitsbeiwerte ist zwischen
der Endtragfähigkeit (φ > 0) und der Anfangstragfähigkeit (φ
= 0) zu unterscheiden.
Bei einigermaßen homogenem Boden wird der
Bemessungswert der Grundbruchslast für den Endzustand
aus den drei Anteilen infolge Fundamentbreite,
Einbindetiefe und Kohäsion nach folgender Gleichung
berechnet:
für den Anfangszustand:
Es bedeutet:
Bemessungswert der Grundbruchslast in kN
Rechnerische Breite des Fundaments
Rechnerische Fläche des Fundaments
Tragfähigkeitswerte
Kohäsion des Bodens
Anfangsscherfestigkeit
Geringste Gründungstiefe
Wichte oberhalb der Gründungssohle
Wichte unterhalb der Gründungssohle
11

Pfahlfundierung:
Flachgründungsarten, [Quelle: Pech A., Fundierungen, 2004]
Pfahlgründung mittels Holzpiloten
bzw. Sandpfählen, [Quelle: Balak
und Pech, Mauerwerkstrockenlegung
2003]
16

Pfahlfundierung:
Risse als Folge der
Setzung der Fundierung
Bei 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 neue
konstruktive Maßnahmen – z.B. Bodenplatte verzahnt im KG
– auf den Boden abzuleiten.
Sinnvoll ist es auch den Grundwasserstand und dessen
Schwankungen aufzunehmen bzw. zu eruieren. Für die
Haltbarkeit von Holzpiloten ist die kritische Zone jeweils die
Schwankungsbreite zwischen höchsten und niedrigstem
Grundwasserstand
Findet man Pfahlfundierungen im Bestand, ist es sinnvoll,
einen Sonderfachmann für Bodengutachten zu bestellen und
mit diesem die Fundierungslösung der Sanierung zu beraten.
17

Bestandsuntersuchung: Fundierung
4
3
2
Nicht unterkellert
Probeloch 3 befindet sich in der Kellerparzelle bei der
Mittelwand im Straßentrakt des unterkellerten Bereichs. Es
wurde ca. 50 cm in die Tiefe gegraben unter dem
Mauerwerkspfeiler eine Einbindetiefe von etwa 3
Ziegelscharen (ca. 20 cm) festgestellt.
18

Probeloch 2 befindet sich an der Außenwand im KG.
Hier wird festgestellt, dass das Fundament etwa 2
Ziegelscharen (ca. 10-15 cm) tief einbindet.
Probeloch 4 befindet sich im KG an der hofseitigen
Außenwand des von der Straße aus gesehen rechten
Hoftrakts. Die Dimensionen betragen ca. 1,50 m
Länge * 0,50 m Breite. Festgestellt wird, dass etwa 6
Ziegelscharen einbinden. Gemessen werden ca. 40
cm (im Foto erkennbar an den dunkleren Ziegeln im
unteren Teil des Bildes).
19

Fundamentertüchtigungen:
Eine Fundamentertüchtigung ist erforderlich:
A Wenn die Grundbruchsicherheit nicht eingehalten
wird. (Im Bestand sind einige Gründerzeithäuser mit
zu geringer Einbindetiefe bzw. Grundbruchsicherheit
vorhanden – Ab dem Zeitpunkt wo das bekannt wird
besteht HANDLUNGSBEDARF)
B wenn die Einbindetiefe zu gering ist
C wenn die Fundierungstiefe eine neuen
Nachbarhauses unterhalb der bestehenden
Fundamentkante liegt
D wenn Zusatzlasten (Grenze bei +10%) auf die
bestehenden Fundamente wirksam werden und
dadurch die Bodenpressung zu hoch wird.
- Unterfangung
- DSV Verfahren
- Eingeschmatzte Bodenplatte
MITTELWAND:
Hier sind genaue Bestandsuntersuchungen notwendig. Die
Lasten werden auf wenige Pfeiler bzw.
Mauerwerksquerschnitte zwischen den Kamingruppen
gestützt.
20

Einsturz Lerchenfelderstraße:
21

Unterfangung:
Unterfangungen sind sehr sorgfältig und gemäß einem
Taktplan zu erstellen.
Die Abschnittsbreiten betragen ca. 1,25-1,5m.
Die Skizze oben zeigt einen Taktplan – es wird eine
Unterfangung hergestellt – dann die nächste – usw…
Das anstehende Gelände bleibt zumindest auf Niveau der
Fundamentunterkante Bestand.
Für Takt X wird ein Loch gegraben (siehe Schnitt). Dann
wird die bestehende Fundierung untergraben bis auf die
neue Fundamentunterkante.
Danach wird der Hohlraum unter dem Fundament
kraftschlüssig geschlossen. (Ausmauern oder Betonfüllung)
Erst nachdem der Kraftschluss mit dem alten Fundament
hergesellt ist, darf mit dem nächsten Abschnitt begonnen
werden.
22

DSV - Verfahren:
Zur Herstellung eines DSV-Körpers wird zunächst
eine Injektionslanze in den Boden eingebohrt. Häufig
wird hierfür ein spülungsunterstütztes
Nassbohrverfahren verwendet.
Nach Erreichen der Endtiefe wird an der Spitze der
Lanze eine mineralische Bindemittelsuspension unter
hohem Druck ins Erdreich injiziert (Drücke bis 600
bar, Austrittsgeschwindigkeit >100 m/s).
Der scharfe Strahl schneidet das anstehende
Bodenmaterial auf. Dabei wird der Boden erodiert
und mit der Bindemittelsuspension vermischt, die
sodann mit dem natürlichen Boden als Zuschlagstoff
einen Betonkörper bildet.
23

DSV - Verfahren:
Als Bindemittel wird eine Suspension auf Zementbasis
verwendet, der noch Bentonit und je nach Erfordernis auch
verschiedene chemische Zusatzmittel beigegeben werden
können. Bentonit setzt zwar die Betonfestigkeit herab,
bewirkt aber, dass bereits der Frischbeton wasserdicht ist,
und das Bindemittel somit nicht ausgewaschen werden
kann, was insbesondere bei fließendem Grundwasser von
Bedeutung ist.
Nach Start der Injektage wird die Lanze unter ständigem
Drehen langsam gezogen. Der Boden wird dadurch
spiralförmig aufgeschnitten und es entsteht ein
zylindrischer Betonkörper. Durch Variieren der
Geräteeinstellungen können jedoch auch beliebige Formen
hergestellt werden.
24

Verschmatzte Bodenplatte:
25

Verschmatzte Bodenplatte:
Naturaufnahme bei der
Bewehrungsabnahme
Teilausschnitt
Schalung und
Bewehrung
26