Arten von Gebäudefundamenten &Wie verteilen sie die Lasten
Wenn der Durchschnittsbürger an ein Fundament denkt, kommen ihm wahrscheinlich die Kellerwände seines Hauses in den Sinn. Oder sie denken an die Person, die sie jedes Jahr zur gleichen Zeit anruft, um sie um eine Spende zu bitten… Eine Kellerwand oder Fundamentwand ist der Teil eines Bauwerks, der der Belastung durch den seitlichen Erddruck widersteht, der durch den aufgeschütteten Boden verursacht wird, aber sie überträgt auch die Gebäudelast von dem darüber liegenden Bauwerk auf die Erde darunter. Es gibt zwei Kategorien von Fundamenten, die zur Übertragung von Gebäudelasten auf den Boden verwendet werden: Flach- und Tiefgründungen. Anhand der Art des Bodens und seiner Bedingungen können Bauingenieure bestimmen, welche Art von Fundament für ein bestimmtes Bauwerk am besten geeignet ist.
Flachfundamente befinden sich oft unter leicht belasteten Bauwerken wie einem Haus oder einem Schuppen und liegen nahe der Erdoberfläche. Ein Beispiel für ein flaches Fundament ist ein Betonfundament. Betonfundamente befinden sich unterhalb von Fundamentwänden und Innensäulen und dienen dazu, die von der darüber liegenden Konstruktion ausgehende Last auf eine ausreichend große Fläche zu verteilen, um Bewegungen im darunter liegenden Untergrund zu begrenzen. Wie groß ein Fundament sein muss, hängt von der Art des Bodens ab, der sich darunter befindet. Wenn ein Fundament auf Lehm steht, muss es viel größer sein als auf Felsgestein, da Felsgestein eine viel größere Tragfähigkeit hat.
Flachfundamente sind je nach den Umgebungsbedingungen und der Art des Bodens, auf dem sie stehen, anfällig für Bewegungen. In Winnipeg zum Beispiel, wo ich wohne, sind die meisten Hausfundamente auf Lehm gebaut, der aufquillt, wenn er Feuchtigkeit aufnimmt. Das Anschwellen des Bodens führt zu Hebungen, die das Fundament anheben und unterschiedliche Setzungen im Haus verursachen können. Wenn die Setzungsunterschiede minimal sind, handelt es sich in der Regel nicht um ein strukturelles Problem, sondern eher um ein ästhetisches Problem. Manchmal können die Bewegungen so stark sein, dass die strukturelle Integrität des Fundamentsystems gefährdet ist und Reparaturen oder ein Austausch erforderlich sind. In diesem Beitrag finden Sie weitere Ursachen für Bewegungen und Ausfälle von Flachgründungen.
Dachplatten und Bodenplatten sind zwei weitere Arten von Flachgründungen, die beim Bau verwendet werden und wesentlich wirtschaftlicher sein können als Tiefgründungen, wenn die Lasten nicht zu groß sind und die Struktur unterschiedliche Bewegungen verkraften kann. Eine Bodenplatte ist mit Risiken verbunden, da der Boden darunter schrumpfen und anschwellen kann, was zu Bewegungen in der Platte führen würde. Wenn der Eigentümer mit den Bewegungen der Platte einverstanden ist, ist diese Art von Bodenplatte die wirtschaftlichste Option. Wenn die Ausstattungen und Geräte, die auf der Platte platziert werden sollen, keine Bewegungen zulassen, wird oft eine strukturelle Bodenplatte empfohlen. Eine strukturelle Bodenplatte hat einen Hohlraum unter sich, so dass das Anschwellen und Schrumpfen des Bodens die Platte nicht beeinträchtigt. Wenn die Bodenbedingungen für flache Fundamente nicht ideal sind, müssen Tiefgründungen in Betracht gezogen werden.
Tiefgründungen findet man häufig unter größeren Gebäuden, bei denen das Gewicht der Struktur sehr hoch ist und bei denen Bewegungen der Struktur nicht erwünscht sind. Diese Fundamente übertragen die Last auf den Boden weit unter der Erdoberfläche. Die häufigste Art von Tiefgründungen sind Pfähle. Pfähle sind lang und schlank und übertragen die Lasten eines Gebäudes durch Reibung zwischen der Pfahlseite und dem umgebenden Boden sowie durch Druck zwischen der Pfahlsohle und den darunter liegenden Bodenschichten. Pfähle können aus Stahl, Holz oder Beton hergestellt werden. Bei Stahlpfählen handelt es sich häufig um warmgewalzte I-Profile oder um schraubenförmige Pfähle. Holzpfähle sind oft große, druckbehandelte Holzprofile, die für temporäre oder permanente Strukturen verwendet werden. Betonpfähle sind entweder solide sechseckige oder kreisförmige Pfähle, die mit einer Stahlbewehrung verstärkt sind.
Manch einer mag denken, dass die Tiefe des Fundaments mit der Größe der in den Boden eingeleiteten Last korreliert, aber das ist normalerweise nicht der Fall. Bei sehr großen Lasten werden tiefe Fundamente unter der Erdoberfläche errichtet, bis man auf eine feste/dichte Bodenschicht wie Fels oder Gletscherschutt stößt. Beide haben eine sehr hohe Tragfähigkeit, die Böden wie Ton und Kies nicht bieten können. Pfähle, die bis zu starken/dichten Bodenschichten reichen, werden als Endlagerpfähle bezeichnet. Die Lage dieser Bodenschichten kann sehr unterschiedlich sein. Auf einer großen Baustelle kann es vorkommen, dass ein Pfahl an einem Ende der Baustelle auf Felsgestein in einer Tiefe von 50 Fuß unter dem Boden stößt, während ein Pfahl am anderen Ende der Baustelle auf Felsgestein in einer Tiefe von bis zu 100 Fuß unter dem Boden stoßen kann!
Wenn ein Pfahl dazu dient, Lasten durch Reibung auf den umgebenden Boden zu übertragen, werden sie als Reibungspfähle bezeichnet. Je länger ein Pfahl ist, desto größer ist seine Fähigkeit, Lasten in den umgebenden Boden zu übertragen. Reibungspfähle werden eingesetzt, wenn leichtere Lasten auf den Boden übertragen werden müssen und es nicht wirtschaftlich oder machbar ist, den Pfahl bis zu einer dichten Bodenschicht zu verlängern. Heutzutage werden bei neuen Häusern häufig Betonreibungspfähle für die Gründung verwendet, da sie wesentlich stabiler sind als Fundamente.
Fundamente sind eine der wichtigsten Komponenten einer Gebäudestruktur. Leider können die Böden, auf die die Gebäudelasten übertragen werden, von einem Ort zum anderen so unterschiedlich sein. Um das mit den Fundamenten verbundene Risiko zu verringern, ist es immer empfehlenswert, eine Bodenuntersuchung durch einen geotechnischen Ingenieur durchführen zu lassen. Dieser kann je nach Art des Bodens eine gute Empfehlung für die zu verwendenden Fundamente abgeben. Für die meisten neuen Gebäude erhalten Sie je nach Gerichtsbarkeit keine Baugenehmigung ohne einen geotechnischen Bericht oder eine Empfehlung, die auf der Erfahrung eines Ingenieurs beruht.
Hoffentlich haben Sie nun einige grundlegende Kenntnisse über die Fundamente, die zur Stützung der Gebäude verwendet werden, in denen Sie leben und die Sie in Ihrem Alltag sehen. Wenn Sie mehr über Fundamente und andere bautechnische Themen erfahren möchten, können Sie sich gerne für unseren Kurs zu den Grundlagen des Bauwesens anmelden! Haben Sie Fragen zum Thema Fundamente? Hinterlassen Sie unten einen Kommentar.
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