Grundbau (Fach) / 1. Gründungen (Lektion)

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• Flächengründung = Gründung, bei der äußere Lasten über eine horizontale oder wenig geneigte Sohlfläche in den Boden eingeleitet werden; dabei trifft eine flächenhaft verteilte, überwiegend vertikale Bodenreaktion (Sohlnormalspannung) auf.
• Pfahlgründung = Gründung, bei der äußere Lasten über Einzelstützen (Pfähle) überwiegend durch Normalkräfte in den Baugrund übertragen werden.
• Flachgründung = Flächengründung in oberflächennaher Bodenschicht
• Tiefgründung = Flächen‐ oder Pfahlgründung in tieferen Bodenschichten
• Voraussetzungen für die Wahl der Gründungsvarianten Grenzmaße für Setzungen und horizontale Verschiebungen (Lage der tragfähigen Schicht) geometrische Zwangspunkte der Bauwerksplanung Anschluss an vorhandene Bauten Empfindlichkeit der Nachbarbebauung spätere Erweiterungswünsche
• Voraussetzungen für die Wahl der Gründungsvarianten: - Untersuchung von Alternativen (technisch) - Untersuchung von Alternativen (wirtschaftlich)   technisch: Einzelfundamente, Streifenfundamente, Sohlplatte, Flachgründung mit Bodenverbesserung, Tiefgründung   wirtschaftlich:   überschlägige Kostenermittlung (Aushub, Abfuhr, Wiederverfüllung, Bodenverbesserung, Bodenaustausch, Hindernisse, Beton, Baustahl, Wasserhaltung, Baugrubensicherung, Kontaminationen des Untergrundes)    
• Nachweise bei Flachgründungen:   - Entscheidung, ob Erdwiderstandskräfte in Anspruch genommen werden    sollen – bei Vorhandensein von Horizontalkräften - Sohldruckberechnung und Nachweis der klaffenden Fuge - Auftriebssicherheit - Gleitsicherheit - Grundbruchsicherheit - Setzungsberechnungen - Böschungs‐ bzw. Geländebruchsicherheit bei Gründungen in der Nähe     eines Geländesprungs oder einer Böschung  
• Spannungstrapezverfahren mittig beanspruchtes Fundament σ0 = σ0 = F/A [kN/m²]
• Spannungstrapezverfahren außermittig beanspruchtes Fundament σ1,2   = F/A ± M/W   = F/(a·b) · (1 ± ((6·e)/a)) [kN/m²]  
• Aufnehmbarer Sohldruck in einfachen Fällen nach DIN 1054 - Voraussetzungen:   - Geländeoberfläche und Schichtgrenzen verlaufen annähernd waagerecht - Baugrund weist im Bereich der maßgebenden Tiefe eine ausreichende   Tragfähigkeit auf - keine regelmäßige oder überwiegende dynamische Beanspruchung, kein   nennenswerter Porenwasserüberdruck - geringe Neigung der resultierenden Belastung gegen die Vertikale - Kippen nicht maßgebend  
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• Aufnehmbarer Sohldruck in einfachen Fällen nach DIN 1054 Vorteile:  Sicherheit gegen Grundbruch braucht nicht nachgewiesen zu werden  Schnelle Information zu den erforderlichen Abmessungen des Fundamentes
• Polstergründung Zu Maßnahmen zur Bodenverbesserung zählt u.a. der Bodenaustausch. Dabei wird ein wenig tragfähiger Boden durch tragfähigen Kies oder Kiessand ersetzt.Wird nur ein Teil eines wenig tragfähigen Bodens ersetzt, so nennt man das Polstergründung.
• Pfahlgründungen: Einteilung der Pfähle: - Rammpfähle - eingepreßte oder eingedrehte Pfähle - Bohrpfähle
• Einteilung der Rammpfähle: - Fertigpfähle (Holzpfähle, Stahlrammpfähle, Stalbetonrammpfähle, Spannbetonrammpfähle) - Ortbetonrammpfähle (verschiedene Systeme, z.B. Frankipfahl)
• Eingepreßte oder eingedrehte Pfähle: z.B. Frankipfahl, Preßrohrpfahl, Tellerschraubpfahl
• Einteilung der Bohrpfähle: - Bohrpfähle ≤ 0,5m Durchmesser (geschüttete Bohrpfähle, Preßbetonbohrpfähle, Hülsenpfähle, Spezialbohrpfähle) - Großbohrpfähle (geschüttete Bohrpfähle, Preßbetonbohrpfähle, Hülsenpfähle, Spezialbohrpfähle) - Wurzel- und Injektionspfähle (dünne Preßbetonbohrpfähle, Verbundpfähle)
• Pfahlgründungen Verfahren:  Rammen  Rütteln  Pressen  Bohren
• Frankipfahl- Herstellungsphasen: 1. Vortreibrohr ansetzen, Pfropfenbeton einfüllen und anstampfen 2. Einrammen des Vortreibrohres durch Innenrammnung mit Freifallbär 3. Ausbildung des Pfahlfußes durch Ausstampfen von Beton 4. Einbau des Bewehrungskorbes und Betonieren des Schaftes 5. Kappen des Pfahlkopfes; Herrichten der Anschlußbewehrung -> Der Pfahl ist fertig und nach der Erhärtung bereit zur Lastaufnahme
• Verdrängungsbohrpfähle  VB ‐ Pfahl  Atlaspfahl  Fundex ‐ Pfahl  Simplex ‐ Pfahl
• VB – Pfahl (Verdrängungsbohrpfahl) ‐ Herstellungsphasen 1. Einbohren des Bohrrohres 2. Einbau des Bewehrungskorbes nach Erreichen der erforderlichen Bohrtiefe 3. Einfüllen von fließfähigem Beton 4. Betonieren und Ziehen des Bohrrohres 5. Kappen des Pfahlkopfes; Herrichten der Anschlußbewehrung -> Der Pfahl ist fertig und nach Erhärtung bereit zur Lastaufnahme
• Atlaspfahl ‐ Herstellungsphasen 1. Einbohren des Schneidkopfes mit Anpreßdruck 2. Einstellen des Bewehrungskorbes nach Erreichen der erforderlichen Bohrtiefe 3. Auffüllen des Rohres und des Behälters mit fließfähigem Beton 4. Herausschrauben und Ziehen des Rohres sowie Betonieren des Pfahlschaftes 5. Kappen des Pfahlkopfes; Herrichten der Anschlussbewehrung -> Der Pfahl ist fertig und nach Erhärtung bereit zur Lastaufnahme
• Fundex ‐ Pfahl ‐ Herstellungsphasen 1. Einbohren des Stahlrohres durch Drücken und Drehen 2. Einstellen des Bewehrungskorbes nach Ereichen der erforderlichen Bohrtiefe 3. Einbringen des Betons für die gesamte Pfahllänge 4. Das Bohrrohr wird, abwechselnd links und rechts herum drehend, gezogen 5. Kappen des Pfahlkopfes; Herrichten der Anschlußbewehrung
• Simplex ‐ Pfahl ‐ Herstellungsphasen 1. Ansetzen des Rammrohres. Das Rohr wird mit einer Fußplatte verschlossen 2. Einrammen des Rohres mit Kopframmung 3. Einstellen des Bewehrungskorbes 4. Betonieren des Pfahlschaftes und ziehen des Rohres. Die Fußplatte ist verloren. 5. Kappen des Pfahlkopfes. Herrichten der Anschlußbewehrung. -> Der Pfahl ist fertig und nach Erhärtung bereit zur Lastaufnahme
• Bohrpfähle und Verfahren mit Bodenaushub    Schlagbohrer mit Bohrbaggern  Schlagbohrer mit Baggeranbaugeräten  Schlagbohrer mit Kompaktanlagen  Spülbohrverfahren  Vibrationsverfahren  Drehbohrverfahren  
• Bohrpfahl (verrohrt) ‐ Herstellungsphasen 1. Niederbringen der Verrohrung (z.B. mit Verrohrungsanlage) 2. Lösen des Bodens mit Greifbohrer oder Drehbohrer 3. Einbau des Bewehrungskorbes 4. Betoniervorgang 5. Fertiger Pfahl
• Vorteile, Einflüsse und erforderliche Maßnahmen beim Bau von Suspensionsgestützten Bohrungen.   Vorteile:  keine Außenverrohrung  Suspension stützt das Bohrloch  schnellerer Baufortschritt Einflüsse:  Suspension kann den Boden beeinflussen Maßnahmen:  Beton muss die Suspension vollständig verdrängen  
• Schneckenbohrpfahl ‐ Herstellungsphasen 1. Eindrehen der durchgehenden Schnecke bis Endtiefe 2. Einpressen von Beton durch das Schneckenrohr mittels Betonpumpe bei gleichzeitigem Ziehen der Schnecke ohne Drehbewegung 3. Einrütteln oder Eindrücken des Bewehrungskorbes mit Abstandhaltern 4. Fertiger Pfahl
• Verpreßpfahl ‐ Herstellungsphasen 1. Herstellen einer verrohrten Bohrung 2. Einbau eines GEWI-Stahls in Teillängen 3. Verpressen und Ziehen des Bohrrohres
• Pfähle für beengte Räumlichkeiten  Wurzelpfahl  Presspfahl
• Herstellung eines Wurzelpfahles 1. Bohren 2. Betonieren 3. Ziehen des Rohres mit Druckluft 4. Fertiger Pfahl
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• Tragverhalten von Pfählen: - Mantelreibung Rs - Spitzendruck Rh Mantelreibung Rs: - positiv wenn sie Pfahl Stützt - negativ wenn sie Pfahl belastet, weil sich der Boden relativ zum Pfahl setzt   (negative Mantelreibung)   Spitzendruck Rh: - Wirkung am Pfahlfuß
• Wirksame Mantelfläche (Formel): As = U * h
• Mantelreibung (Formel): Qs = As * qs   mit As: wirksame Mantelfläche       qs: Spannungen an der Spitze
• Spitzendruck (Formel): Qb = Ab * qb   mit qb: Spannung       Ab: wirksame Spitzenfläche
• Versagen von Pfählen - Grenzlast:   Pfahlwiderstand im Grenzzustand der Tragfähigkeit (R1) bzw. der Gebrauchstauglichkeit (R2)  
• Versagen von Pfählen: Grenzzustand GEO‐2: Tragfähigkeitsverlust des Bodens in der Pfahlumgebung -> Überbeanspruchung des Baugrundes (äußere Tragfähigkeit)
• Versagen von Pfählen: Grenzzustand STR: 2. Tragfähigkeitsverlust des Pfahlmaterials (Bauteilversagen) -> Überbeanspruchung des Pfahlmaterials (innere Tragfähigkeit)
• Nachweis der äußeren Tragfähigkeit: Ermittlung der zulässigen Pfahlbelastung, aus:    Erfahrungswerten -> spezielle Pfahlnormen  Probebelastungen  

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