Kapitel 03_FH_Fundierung - Denkmalpflege TU-Wien
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dr. karlheinz hollinsky & partner ziviltechnikergesellschaft m.b.h.<br />
KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
<strong>Kapitel</strong> <strong>03</strong> – <strong>Fundierung</strong><br />
- Bestandsaufnahme der <strong>Fundierung</strong><br />
- Belastbarkeit des Bodens<br />
- Grundbruch<br />
- Pfahlfundierung<br />
- Fundamentertüchtigung<br />
A – Unterfangung<br />
B – DSV Verfahren<br />
C – Bodenplatte eingeschmatzt
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
Der Schnitt des Hauses zeigt<br />
deutlich die Außen- und<br />
Mittelwandstruktur und auch,<br />
wie die Wände geschoßweise<br />
um das Maß von 15 cm<br />
zurückspringen.<br />
Kritisch sind in jedem Fall<br />
Einbindetiefen kleiner als 1 m.<br />
Die Einbindetiefen werden<br />
Stichprobenartig (3-5<br />
Probelöcher) ermittelt.<br />
Einbindetiefe der <strong>Fundierung</strong> ermitteln
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
Projekt: Braun & Co.<br />
Im KG ist es unbedingt erforderlich, eine Untersuchung der<br />
Einbindetiefe der Außen- und Mittelwände vorzunehmen.<br />
Die Einbindetiefe sollte im Regelfall 1 m betragen.<br />
Kleinere Einbindetiefen unter 0,5 m sind gefährlich. Die<br />
Untersuchung der Fundamenttiefe ist Bestandteil des<br />
<strong>Fundierung</strong>sbefundes und vor der Ausschreibung<br />
durchzuführen, da sehr kostenwirksame Maßnahmen<br />
entstehen können, die darzustellen sind.
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
Belastbarkeit des Bodens:<br />
Im <strong>Wien</strong>er Raum sind oftmals Schotterböden oder bindige<br />
Böden (Wr. Tegel oder Löß) anzutreffen.<br />
Die Belastbarkeit des Bodens ist abhängig von der<br />
Einbindetiefe der <strong>Fundierung</strong> und der Art des Bodens.<br />
Für nichtbindige Böden gilt:<br />
Für bindige Böden gilt:<br />
Die Belastbarkeit des Bodens ist vom Grundwasserstand, der<br />
Bindigkeit bzw. Kohäsion, Scherfestigkeit abhängig und wird<br />
vom Sonderfachmann für Bodenmechanik bestimmt.<br />
Die Belastung an der Fundamentsohle auf dem Baugrund<br />
beträgt insbesonders in der Mittelwand б Druck = 6 bis 8kg/m2
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
Grundbruch:<br />
- Beschreibt das Versagen des Baugrundes<br />
- tritt ein wenn die Scherfestigkeit des Bodens<br />
überschritten ist<br />
- in der Regel nur bei Flachgründungen
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
- Wasser begünstigt den Grundbruch<br />
-Die Folgen sind Schäden am Bauwerk<br />
- Bindige Böden (Tone, Schluffe) weisen ein besseres<br />
Setzungsverhalten auf<br />
Belastung<br />
Gleitfläche
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
Grundbruchsnachweis:<br />
Bemessungskriterium:<br />
Als Bemessungswiderstand gilt die aufgrund von<br />
Teilsicherheitsbeiwerten für die Scherparameter<br />
berechnete Grundbruchslast. Der Nachweis der<br />
Grundbruchsicherheit wird erbracht durch<br />
Q ≤ Qf,d<br />
Dabei ist Q die wirksame Sohldruckkraft und Qf,d der<br />
Bemessungswert der Grundbruchslast.<br />
Berechnungsverfahren<br />
Durch die Grundbruchberechnung wird die<br />
Grundbruchslast Qf, ermittelt. Dabei wird angenommen,<br />
dass Lage und Richtung der Grundbruchslast mit der<br />
Resultierenden der angreifenden Kräfte übereinstimmt.<br />
Ausmittig belastete Sohlflächen werden berechnet,<br />
indem mittig belastete Ersatzflächen A' eingeführt<br />
werden. Dabei wird angenommen, dass nur die<br />
rechnerische Fläche A' die Last in den Baugrund<br />
überträgt. Der über die Ersatzfläche A‘ hinausreichende<br />
Teil des Fundamentkörpers wird in der Berechnung und<br />
bei der Konstruktion des Gleitflächensbildes<br />
Vernachlässigt.
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
Grundbruchsnachweis:<br />
Bei rechteckigen Sohlflächen werden dafür eine<br />
Ersatzbreite b' und eine Ersatzlänge l' ermittelt. Mit el<br />
und eb werden die Abstände des Angriffspunktes der<br />
Resultierenden von den Rechtecksymmetralen des<br />
Gründungskörpers bezeichnet.<br />
Bei kreisförmiger Sohlfläche kann die im nachfolgenden<br />
Bild dargestellte Lösung gewählt werden.<br />
Bei schräger oder ausmittiger Belastung bilden sich<br />
ausgeprägte Gleitbereiche nur nach einer Richtung hin.<br />
Die ausmittige wie auch die schräge Belastung haben<br />
zur Folge, dass die Grundbruchslast in diesen Fällen<br />
gegenüber der lotrechten und mittigen Belastung<br />
erheblich verringert wird.<br />
Unabhängig vom Verhältnis l/b gilt l’ ≥ b’; b’ ist somit<br />
stets die kleinere Seite der rechnerischen Grundfläche.
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
Grundbruchsnachweis:<br />
Oben: Rechteckige Sohlfläche<br />
Unten: Kreisförmige Sohlfläche
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
Berechnung der Grundbruchslast:<br />
Die Berechnung der Grundbruchslast erfolgt mit den<br />
Bemessungswerten der Scherparameter (φ d<br />
, c d<br />
).<br />
Bei der Berechnung der Tragfähigkeitsbeiwerte ist<br />
zwischen der Endtragfähigkeit (φ > 0) und der<br />
Anfangstragfähigkeit (φ = 0) zu unterscheiden.<br />
Bei einigermaßen homogenem Boden wird der<br />
Bemessungswert der Grundbruchslast für den<br />
Endzustand aus den drei<br />
Anteilen infolge Fundamentbreite, Einbindetiefe und<br />
Kohäsion nach folgender Gleichung berechnet:<br />
für den Anfangszustand:<br />
Es bedeutet:<br />
Bemessungswert der Grundbruchslast in kN<br />
Rechnerische Breite des Fundaments<br />
Rechnerische Fläche des Fundaments<br />
Tragfähigkeitswerte<br />
Kohäsion des Bodens<br />
Anfangsscherferstigkeit<br />
Geringste Gründungstiefe<br />
Wichte oberhalb der Gründungssohle<br />
Wichte unterhalb der Gründungssohle
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
Pfahlfundierung:<br />
Flachgründungsarten, [Quelle: Pech A., <strong>Fundierung</strong>en, 2004]<br />
Pfahlgründung mittels Holzpiloten<br />
bzw. Sandpfählen, [Quelle: Balak<br />
und Pech, Mauerwerkstrockenlegung<br />
20<strong>03</strong>]
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
Pfahlfundierung:<br />
Risse zufolge Setzung der<br />
<strong>Fundierung</strong><br />
Bei Gründerzeithäusern sind auch Pfahlgründungen<br />
möglich. Vorwiegend in den Bezierken der ehemaligen<br />
Donau - und - ausläufer (20.,2., entlang Donaukanal) ist<br />
damit zu rechnen.<br />
Bei Lasterhöhungen sind dann die Zusatzlasten durch<br />
neue konstruktive Maßnahmen – z.B. Bodenplatte<br />
verzahnt im KG – auf den Boden abzuleiten.<br />
Sinnvoll ist es auch den Grundwasserstand und dessen<br />
Schwankungen aufzunehmen bzw. Zu eruieren. Für die<br />
Haltbarkeit von Holzpiloten ist die kritische Zone jeweils<br />
die Schwankungsbreite zwischen höchsten und<br />
niedrigstem Grundwasserstand<br />
Findet man Pfahlfundierungen im Bestand ist es sinnvoll<br />
einen Sonderfachmann für Bodengutachten zu bestellen<br />
und mit diesem die <strong>Fundierung</strong>slösung der Sanierung zu<br />
beraten.
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
Bestandsuntersuchung: <strong>Fundierung</strong><br />
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Nicht unterkellert<br />
Probeloch 3 befindet sich in der Kellerparzelle vis-à-vis<br />
24A bei der Mittelwand im Straßentrakt des unterkellerten<br />
Bereichs. Es wurde ca. 50 cm in die Tiefe gegraben unter<br />
dem Mauerwerkspfeiler eine Einbindetiefe von etwa 3<br />
Ziegelscharen (ca. 20 cm) festgestellt.
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
Probeloch 2 befindet sich an der Außenwand<br />
Weyringergasse im KG. Hier wird festgestellt, dass das<br />
Fundament etwa 2 Ziegelscharen (ca. 10-15 cm) tief<br />
einbindet.<br />
Probeloch 4 befindet sich im KG an der hofseitigen<br />
Außenwand des von der Straße aus gesehen rechten<br />
Hoftrakts. Die Dimensionen betragen ca. 1,50 m Länge *<br />
0,50 m Breite. Festgestellt wird, dass etwa 6 Ziegelscharen<br />
einbinden. Gemessen werden ca. 40 cm (im Foto erkennbar<br />
an den dünkleren Ziegeln im unteren Teil des Bildes).
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
Fundamentertüchtigungen:<br />
Eine Fundamentertüchtigung ist erforderlich:<br />
A Wenn die Grundbruchsicherheit nicht eingehalten wird.<br />
(Im Bestand sind einige Gründerzeithäuser mit zu<br />
geringer Einbindetiefe bzw. Grundbruchsicherheit<br />
vorhanden – Ab dem Zeitpunkt wo das bekannt wird<br />
besteht HANDLUNGSBEDARF)<br />
B wenn die Einbindetiefe zu gering ist<br />
C wenn die <strong>Fundierung</strong>stiefe eine neuen Nachbarhauses<br />
unterhalb der bestehenden Fundamentkante liegt<br />
D wenn Zusatzlasten (Grenze bei +10%) auf die<br />
bestehenden Fundamente wirksam werden und dadurch<br />
die Bodenpressung zu hoch wird.<br />
- Unterfangung<br />
- DSV Verfahren<br />
- Eingeschmatzte Bodenplatte<br />
MITTELWAND:<br />
Hier sind genaue Bestandsuntersuchungen notwendig. Die<br />
Lasten werden auf wenige Pfeiler bzw.<br />
Mauerwerksquerschnitte zwischen den Kamingruppen<br />
gestützt.
<strong>03</strong>/21<br />
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
Einsturz Lerchenfelderstraße:
<strong>03</strong>/22<br />
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
Unterfangung:<br />
Unterfangungen sind sehr sorgfältig und gemäß einem<br />
Taktplan zu erstellen.<br />
Die Abschnittsbreiten betragen ca. 1,25-1,5m.<br />
Die Skizze oben zeigt einen Taktplan – es wird eine<br />
Unterfangung hergestellt – dann die nächste – usw…<br />
Das anstehende Gelände bleibt zumindest auf Niveau der<br />
Fundamentunterkante Bestand.<br />
Für Takt X wird ein Loch gegraben (siehe Schnitt). Dann<br />
wird die bestehende <strong>Fundierung</strong> untergraben bis auf die<br />
neue Fundamentunterkante.<br />
Danach wird der Hohlraum unter dem Fundament<br />
kraftschlüssig geschlossen. (Ausmauern oder Betonfüllung)<br />
Erst nachdem der Kraftschluss mit dem alten Fundament<br />
hergesellt ist, darf mit dem nächsten Abschnitt begonnen<br />
werden.
<strong>03</strong>/23<br />
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
DSV - Verfahren:<br />
Zur Herstellung eines DSV-Körpers wird zunächst<br />
eine Injektionslanze in den Boden eingebohrt. Häufig<br />
wird hierfür ein spülungsunterstütztes<br />
Nassbohrverfahren verwendet.<br />
Nach Erreichen der Endtiefe wird an der Spitze der<br />
Lanze eine mineralische Bindemittelsuspension unter<br />
hohem Druck ins Erdreich injiziert (Drücke bis 600<br />
bar, Austrittsgeschwindigkeit >100 m/s).<br />
Der scharfe Strahl schneidet das anstehende<br />
Bodenmaterial auf. Dabei wird der Boden erodiert<br />
und mit der Bindemittelsuspension vermischt, die<br />
sodann mit dem natürlichen Boden als Zuschlagstoff<br />
einen Betonkörper bildet.
<strong>03</strong>/24<br />
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
DSV - Verfahren:<br />
Als Bindemittel wird eine Suspension auf<br />
Zementbasis verwendet, der noch Bentonit und je<br />
nach Erfordnernis auch verschiedene chemische<br />
Zusatzmittel beigegeben werden können. Bentonit<br />
setzt zwar die Betonfestigkeit herab, bewirkt aber,<br />
dass bereits der Frischbeton wasserdicht ist, und<br />
das Bindemittel somit nicht ausgewaschen werden<br />
kann, was insbesondere bei fließendem<br />
Grundwasser von Bedeutung ist.<br />
Nach Start der Injektage wird die Lanze unter<br />
ständigem Drehen langsam gezogen. Der Boden<br />
wird dadurch spiralförmig aufgeschnitten und es<br />
entsteht ein zylindrischer Betonkörper. Durch<br />
Variieren der Geräteeinstellungen können jedoch<br />
auch beliebige Formen hergestellt werden.
<strong>03</strong>/25<br />
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
Verschmatzte Bodenplatte:
<strong>03</strong>/26<br />
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KAPITEL <strong>03</strong> – FUNDIERUNG<br />
Verschmatzte Bodenplatte:<br />
Naturaufnahme bei der<br />
Bewehrungsabnahme<br />
Teilausschnitt<br />
Schalung und<br />
Bewehrung