Bodenpressung - Bodenarten - Bestimmungen - Berechnungen Fundamente

Die Ermittlung der Bodenpressung ist ein Teil vom konstruktiven Ingenieurbau bei der Tragwerksplanung der heute in der Bautechnik eine sehr große Bedeutung beigemessen wird, schließlich will man nicht das sich Gebäude oder Brückenbauwerke nach deren Errichtung setzen, Setzrisse entstehen und die Standsicherheit dadurch gefährdet wird, deshalb hier die Erläuterungen der Bodenpressung, den Bodenarten, den Bestimmungen der zulässigen Bodenpressung bis hin zu den Berechnungen für die Fundamente.

Bodenarten Bestimmung

Wir Techniker der Ersten Stunde konnten bei unserer schulischen Ausbildung nicht wählen ob wir in den Bereich vom konstruktiven Ingenierbau oder dem Tiefbau als Vertiefende Fachrichtung der Bautechnik vorstossen wollen in den Bereich der Fachrichtung Hochbau unsere Ausbildung absolvieren wollen, bei uns musste man noch jeden Bereich erlernen was zwar von der Stoffmenge mehr zu lernen ist aber uns heute sehr zu Gute kommt. Der Nachteil liegt darin das man später im Berufsleben von den potienziellen Arbeitgebern so eingestuft wird als hätte man vom Konstruktiven Ingenieurbau oder dem Tiefbau absolut keine oder nur sehr wenige Kenntnisse was so nicht richtig ist. Vielmehr ist das so das wird Techniker der Alten Schule erweiterte Kenntnisse über die Bautechnik verfügen und dieses will ich auf meiner eigenen Seite verdeutlichen.

Wenn die öffentliche Hand (Baubehörden, Gemeinden und Städte) Bauwerke errichten wollen muss zu allererst mal ein Fachingenieur her der bestimmt um welche Bodenart es sich handelt damit die Bemessung der Fundamente seine Richtigkeit hat beziehungsweise das die Gewährleistung besteht das kein sogenannter Grundbruch oder die Unterspülung von den Fundamenten entstehen kann, dazu bestimmt der Fachingenieur anhand einer Sicht- und mechanischen Prüfung um welche Bodenart es sich handel an der Stelle wo das Bauwerk errichtet werden soll damit in der Tragwerkplanung keine Baumängel entstehen können.

Grundbruch bedeutet: die Belastung durch das Eigengewicht von Funamenten addiert mit der Verkehrslast für die zulässige Bodenpressung zu groß beziehungsweise die Fundamentsohle zu klein dimensioniert ist sodass die Standsicherheit des Bauwerks nicht mehr gewährleistet ist hinsichtlich der Statik zur Vermeidung von Setzungsrissen und dergleichen, es besteht die Gefahr das ein Bauwerk seitlich wegkippen kann un dieses gilt es in der Anwendung der Bautechnik im konstruktiven Ingenieurbau zu vermeiden, sprich die Standsicherheit in jeder Situation zu gewährleisten. Die Bodenpressug unter einem Fundament nimmt proportional zu der Fundamentbreite soweit ab das in etwa das Maß = 5 mal die Breite vom Fundament eine Bodenpressung von 20 Prozent der Belastung im Boden in ausreichender Gründungstiefe noch vorhanden ist.

Bodenuntersuchungen: In der Regel wird ein Fachingenieurbüro dazu beauftragt eine Expertise der Bodenarten vor der Errichtung von einem Bauwerk zu erstellen damit nicht die Gefahr besteht das sich neu errichtete Bauwerke setzen können und dadurch die Standsicherheit gefährdet wird, normalerweise sollte diese Bestimmung ein Geologe durchführen. Beim Hausbau genügt oftmals ein Gutachten oder eine einfache Sichtprüfung des Ingenieurs oder von einem Bautechniker der diese Prüfung für den Bauingenieur zum Beispiel von einem Bauträger durchführt und bestimmt dazu gibt es unterschiedliche Methoden zur Bestimmung der zwei wichtigsten Bodenarten.

Bodenarten - Baugrundverhältnisse nach DIN 1054: Grundsätzlich gilt - je nachdem um was für ein Bauwerk es sich handelt - wie groß das Eigengewicht sein wird unter der Berücksichtigung der Verkehrslasten hinsichtlich der zu erwarteten Setzung zum Beispiel von Brücken bei lotrechter Belastung sind Vorraussetzungen erfüllt oder auch nicht, das gilt es abzuwägen. Bei den Gründungen von Fundamenten berücksichtigt man als wichtigster Ansatz zu allererst die Frostfreie Gründung bevor man dazu übergeht die Berechnugen der Fundamente anzufertigen beziehungsweise zu bestimmen welche Gründungsarten man wählt. Man kann ja auch Bauwerke errichten wo die Bodenart nichtbindig ist, so und das sind dann auch schon unsere Kriterien bei der Erfüllung der Standsicherheit von Bauwerken und Gebäuden, die Bodenart, Lagerungsdichte, Belastbarkeit unter Berücksichtigung vom Grundwasserspiegel - letzteres zum Schutz gegen Unterspülungen.

Wir unterscheiden in den Bodengruppen nach DIN 18196: organische und nichtorganische (mineralische Bodenart) Bodenarten und bei den organischen noch unter Berücksichtigung von Feinkörnigen und Grobkornbereichen. Als Dritte Bodenart bezeichnet man Böden die eine Mischung aus organischen und nichtorganischen Erden besteht, man erkundet die Bodenart mit Hilfe von Sondierungen wie Bohrungen oder durch Schürfen (Ausgrabungen). Korngrößenbezeichnungen der einzelnen Bodenarten sind, Feinstkorn oder tonhaltige Böden mit einer Korngröße von kleiner gleich 0,002 mm, dem Schluff mit der Korngröße von größer 0,002 bis 0,06 mm Korndurchmesser, dem Sand mit der Korngröße größer 0,06 bis 2,00 Millimeter, dem Kieskorn mit der Größe von 2mm bis 63 mm und dem felsigen Gesteinen über einer Einzelgröße von 63mm.

Für die Berechnungen der Bodeneigenschaften kommen weitere Kennzahlen zur Anwendung die man aus Tabellen in einschlägigen Fachbüchern (Tabellenbuch) her kennt wie zum Beispiel: dem Wassergehalt der Böden, deren Konsistenzzahlen, den Platizitätskennzahlen, einer möglichen Ungleichförmigkeitszahl, den sogenannten Krümmungszahlen, der Korndichte sowie die Dichte von feuchten Böden, der Trockendichte der Bodenarten, der Auftriebszahlen bei mit Wasser gesättigten Böden, der Lagerungsdichte, dem Verdichtungsgrad oder als weiterem Aspekt dem Verformungsmodul, Rebungswinkel, Kohäsion, Durchlässigkeitswert und noch ein paar andere Kennzahlen der einzelnen Bodengruppen.

Weiterhin werden nichtbindige Böden in einer Gruppeneinteilung unterschieden nach DIN 18196: in Hauptgruppen grobkörniger Böden nach Korngrößenanteile und Gewicht in Kies und Sand und bei den gemischtkörnigen Böden in Kies-Schluff-Gemische, den Kies-Ton-Gemische, den Sand-Schluff-Gemische sowie den Sand-Ton-Gemische

Bei den bindigen Böden in einer Gruppeneinteilung unterschieden nach DIN 18196: in Hauptgruppen der Feinkorngrößenanteile und Gewicht in Feinkörnige Böden, in Böden mit organischen Beimengungen, in organische Böden und den aufgefüllten Böden.

Bodenklassen nach DIN 18300: Die Böden werden zudem nochmals in 7 Klassen unterteilt:

  • Klasse 1 Oberboden (Mutterboden)
  • Klasse 2 fließende Bodenarten (Böden die Wasser nur schwer abgeben)
  • Klasse 3 leicht zu lösende Böden (Sand oder Kies-Gemische)
  • Klasse 4 Mittelschwer zu lösbare Böden (weiche Sand- Kies- oder Schluff- Ton- Gemische)
  • Klasse 5 Schwer lösbare Bodenarten (wie Bodenklasse 3 und 4 jedoch mit über 30% Steinanteile über 63mm Korngrößen)
  • Klasse 6 leicht lösbare Felsen
  • Klasse 7 schwer lösbare Felsen

Dann gibt es bei den Bodenarten noch die Klassifikation der Frostempfindlichkeit nach DIN 18196 in:

  • F 1 nicht frostempfindlich
  • F 2 gering bis mittel frostempfindlich
  • F 3 sehr frostempfindlich

So, und zum Schluss noch die Klassifizierungen der Bodenarten und Prüfungen von Hand die man an der Baugrube vor Ort durchführen kann um eine schnellere Einschätzung der Böden vornehmen zu können: Böden sind wässrig wenn man beim Pressen in der Faust erkennt wie der Boden zwischen den Fingern durchquillt. Einen weichen Boden hat man wenn er sich leicht kneten lässt. Ein steifer Boden liegt vor wenn der sich schwer keneten lässt oder man den zu Röllchen mit einem Durchmesser von etwa 3 mm ausrollen kann ohne das dieser reißt oder zerbröckelt, Halbfeste Böden erkennt man daran das sich diese ausrollen lassen, reiß und sich danach wieder zu Klimpen formen lassen, von festen Böden ist dioe Rede wenn diese sich hart anfühlen- nicht kneten lassen- zerbrechen und sich nicht merh zurück in Klumpen formen lassen.

Berechnungen der erforderlichen Fundamentgrößen, Beispiele mit Skizzen.