Bemessung von Flachgründungen

 

 

 

 

1              Begriffsdefinitionen

 

1.1          Gründungen

Gründung ist die planmäßige Einleitung von Beanspruchungen (Einwirkungen) aus Bauwerken in den Untergrund. Für Gründungen sind geotechnische Nachweise nach DIN EN 1997-1 (EC7) in Verbindung mit DIN 1054 im Grenzzustand der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit zu führen.

 

 

1.2          Flächengründung

Gründungsart bei der alle Lasten (Einwirkungen) flächig über eine in der Regel horizontal verlaufende Kontaktfläche (Sohlfläche) in den Untergrund in Form von Sohlspannungen eingeleitet werden. Es können sowohl senkrechte und/oder geneigte Einzel- und Flächenlasten als auch mittige und außermittige Kräfte eingeleitet werden. Flächengründungen können als Flach- und Tiefgründungen bzw. Kombinationen deren Kombinationen ausgeführt werden.

 

 

1.3          Punkt- und linienförmige Gründungen

Gründungsart bei der die Einwirkungen über säulen- oder pfahlartige bzw. scheibenförmige Elemente in den Untergrund eingeleitet werden. Grundsätzlich erfolgt der Lasteintrag hier als Normalkraft in der Achse der jeweiligen Tragelemente.

 

 

1.4          Flachgründung

Einleitung der Einwirkungen aus dem Bauwerk in eine der Fundamentsohle nahe Bodenschicht unter der Maßgabe, dass das Bauwerk frostfrei zu gründen ist.

 

 

1.5          Tiefgründung

Einleitung der Einwirkungen aus dem Bauwerk in eine tiefer gelegene Bodenschicht oder einen tieferliegenden Teil einer Bodenschicht.

 

 

1.6          Kombination von Flach- und Tiefgründung

In bestimmten Baugrundsituationen kann es sinnvoll sein, die Tragwirkungen von Flach- und Tiefgründung zu kombinieren um z.B. nachfolgende Wechselwirkungen einer Kombinierten Pfahl-Plattengründung (KPP) für die Standsicherheit eines Bauwerkes zu nutzen:

-          Pfähle und Baugrund

-          Pfähle einer Pfahlgruppe

-          Fundamentplatte und Baugrund

-          Fundamentplatte und Pfähle

 

 

Nachweisführung

 

Schritte der Nachweisführung:

System erstellen

…

 

Aus DIN EN 1991-2/NA

 

Aber zu beachten sind Einzelfallregelungen oder die Vorgaben von Verkehrslastträgern, z.B. im Straßenbau ist Geschwindigkeitsdruck mindestens 1,45 kN/m² auszugehen. Diese Erhöhung ergibt sich aus der Summe von Windlast und Einwirkungen aus dem Verkehr (Sog und Druck).

 

 

Unterschied zwischen Einwirkungen und Beanspruchungen?

 

EC 7-1	alte Bezeichnung der DIN 1054	Beschreibung
EQU	GZ 1A	Gleichgewichtsverlust des Bauwerks oder des Baugrunds als starrer Körper, wobei die Festigkeit weder im Bauwerk noch im Boden entscheidend ist.
UPL		Gleichgewichtsverlust des Bauwerks oder des Baugrunds infolge von Auftrieb oder anderer Vertikalkräfte.
HYD		Hydraulischer Grundbruch und Materialtransport im Boden infolge von hydraulischen Gradienten
STR	GZ 1B	Bruch des Bauwerks oder konstruktiver Elemente, wobei die Festigkeit des Materials entscheidend ist.
GEO-2		Sehr große Verformungen oder Bruch im Baugrund, bei dem die Festigkeit des Baugrunds entscheidend ist
GEO-3	GZ 1C

 

 

Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit (ULS)

 

Kippen

 

 

Gleiten

 

Gleiten im unkonsolidierten Zustand etc. mit beschreiben.

 

 

 

 

Grundbruchnachweis

 

 

R_{n; k} = a´× b´ × (c´ × N_c + g₁× d × N_d + g₂× b´ × N_b)

 

 

N_c = N_c0 · n_c · l_c · i_c · x_c            (Einfluss der Kohäsion)

N_d = N_d0 · n_d · l_d · i_d · x_d           (Einfluss der Gründungstiefe)

N_b = N_b0 · n_b · l_b · i_b · x_b           (Einfluss der Fundamentbreite)

 

mit:

N            Tragfähigkeitsbeiwerte

n          Formbeiwerte

l          Beiwerte zur Berücksichtigung der Geländeneigung

i           Beiwerte zur Berücksichtigung der Lastneigung

x          Sohlneigungsbeiwerte

 

 

Für die Grundbruchberechnungen sind die Verfahren der [DIN 4017], die im Folgenden dargestellt sind, anzuwenden.

 

 

Abbildung 1    Grafische Ermittlung der Grundwerte der Tragfähigkeitsbeiwerte nach [DIN 4017] aus [Schmitt 2022]

 

 

 

Tabelle 1          Grundwerte der Tragfähigkeitsbeiwerte nach [DIN 4017] aus
[Schmitt 2022]

 

 

Tabelle 2          Beiwerte für die Grundrissform des Fundaments nach [DIN 4017] aus [Schmitt 2022]

 

 

Abbildung 2    Vorzeichenvereinbarung für den Sohlneigungswinkel nach [DIN 4017] aus [Schmidt 2017]

 

 

 

Tabelle 3          Sohlneigungsbeiwerte nach [DIN 4017] aus [Schmidt 2017]

 

 

Abbildung 3    Winkeldefinitionen für die Geländeneigungsbeiwerte nach [DIN 4017] aus [Schmitt 2022]

 

 

Tabelle 4          Ermittlung des Geländebeiwertes nach [DIN 4017] aus [Schmitt 2022]

 

 

Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit

 

Regelwerke und Normen

 

DIN EN 1997-1	Norm DIN EN 1997-1: Eurocode 7 - Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik - Teil 1: Allgemeine Regeln; Deutsche Fassung EN 1997-1:2004 + AC:2009 + A1:2013. Berlin: Beuth, 2014-03
DIN EN 1997-2	Norm DIN EN 1997-2: Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik - Teil 2: Erkundung und Untersuchung des Baugrunds; Deutsche Fassung EN 1997-2:2007 + AC:2010. Berlin: Beuth, 2010-10
DIN EN 1997-1/NA	Nationaler Anhang - National festgelegte Parameter - Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik - Teil 1: Allgemeine Regeln. Berlin: Beuth, 2010-12
DIN 1054	Norm DIN 1054: Baugrund - Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau - Ergänzende Regelungen zu DIN EN 1997-1. Berlin: Beuth, 2021-04
DIN 4084	Norm DIN 4084: Baugrund – Geländebruchberechnungen. Berlin, Beuth, 2021-11
DIN EN 1991-1-4	Norm DIN EN 1991-1-4: Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen - Windlasten; Deutsche Fassung EN 1991-1-4:2005 + A1:2010 + AC:2010. Berlin: Beuth, 2010-12
DIN EN 1991-2	Norm Entwurf DIN EN 1991-2: Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 2: Verkehrslasten auf Brücken; Deutsche und Englische Fassung prEN 1991-2:2021. Berlin: Beuth, 2021-09
DIN EN 1991-2/NA	Norm Nationaler Anhang - National festgelegte Parameter - Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 2: Verkehrslasten auf Brücken. Berlin: Beuth, 2012-08
DIN 4017	Norm DIN 4017: Baugrund - Berechnung des Grundbruchwiderstands von Flachgründungen. Berlin, Beuth, 2006-03

 

 

Weiterführende Literatur

[Schmidt 2017]	Schmidt, H.-H.; Buchmaier, R. F.; Vogt-Breyer, C.: Grundlagen der Geotechnik. Geotechnik nach Eurocode. 5. Auflage. Wiesbaden: Springer Vieweg, 2017
[Genske 2021]	Genske, D.: Ingenieurgeologie. Grundlagen und Anwendung. 3. Auflage. Berlin: Springer Spektrum, 2021
[Kuntsche 2021]	Kuntsche, K.; Richter, S.: Geotechnik. Erkunden – Untersuchen - Berechnen – Ausführen – Messen. 3. Auflage. Wiesbaden: Springer Vieweg, 2021]
[Schmitt 2022]	Schmitt, J.; Burbaum, U.; Bormann, A.: Simmer Grundbau 1. Bodenmechanik und erdstatische Berechnungen. 20. Auflage, korrigierte Publikation. Wiesbaden: Springer Vieweg, 2022