Gründung auf Fertigrammpfählen
Nahe der Dresdner Altstadt wurde im Jahr 2015 der Neubau von drei sechsgeschossigen Mehrfamilienhäusern auf einer Tiefgarage mit Gesamtabmessungen von 26 m x 50 m ausgeführt. Die Tiefgründung erfolgte auf insgesamt 196 Fertigrammpfählen aus Stahlbeton.
Für den Einbau der Pfähle kam ein Rammgerät zum Einsatz. Abb.: Aarsleff Grundbau GmbH
Bei der Gründung des Neubauprojektes von drei sechsgeschossigen Mehrfamilienhäuser in Dresden kamen Fertigteilpfähle zum Einsatz. Diese wurden unter höchstem Qualitätsmanagement und externen Herstellkontrollen als typengeprüfte Pfahlquerschnitte im Werk vollautomatisch hergestellt. Durch die werksmäßige Herstellung waren einheitliche Betonquerschnitte und -eigenschaften sowie eine planmäßige Bewehrungslage mit Toleranzen von +/- 3 mm gewährleistet.
Der Einbau der Rammpfähle erfolgte in einer teilweise geböschten und teilweise mit einer Trägerbohlwand verbauten Baugrube. Die Rammebene lag etwa 2,5 m unterhalb des ursprünglichen Geländes.
Untersuchung des Baugrundes
Vor Ausführung der Tiefgründung wurde der Baugrund von einem lokal ansässigen Sachverständigen für Geotechnik mittels Bohr- und Rammsondierungen untersucht. Nach den Untersuchungsergebnissen stehen unterhalb anthropogener Auffüllungen zunächst pleistozäner Tallehm in Form schluffiger Tone bis feinsandige, toniger Schluffe und Talsande in Form schluffiger Sande an, die von Flusskiesen in mitteldichter bis dichter Lagerung unterlagert werden. Darunter wurde zersetzter Mergelstein (Felszersatz) erkundet. Die Pfähle sollten planmäßig in den Flusskiesen abgesetzt werden.
Für den Einbau der Pfähle kam ein Rammgerät der finnischen Firma Junttan Typ PM 20/4 mit maximalen Abmessungen von 4,25 Metern bis 11,1 Meter und einer Höhe von 26 Metern zum Einsatz. Das Rammgerät hat ein Betriebsgewicht von 66 Tonnen und ist mit einem beschleunigten sechs Tonnen Hydraulikhammer ausgestattet, der eine um bis zu 20 Prozent höhere Effizienz als ein herkömmlicher Freifallhammer bietet. Durch die impulsartige dynamische Einwirkung auf den Betonpfahl erzeugt das Rammgerät Erschütterungen, die sich im Freifeld durch den Boden bis zu benachbarten Bauteilen fortpflanzen.
Bemessungen ergaben das exemplarische Baugrundprofil inklusive Rammsondierergebnis. Abb.: Aarsleff Grundbau GmbH
Schwingintensität bewertet
Grundsätzlich sind Erschütterungen physikalisch als Schwingungen zu beschreiben, die sich wellenartig in Form sogenannter Raum- und Oberflächenwellen fortbewegen und imitierende Bauwerksfundamente und andere Bauteile in Schwingung versetzen können. Eine Bewertung der Schwingungsintensität erfolgt mittels der Schwinggeschwindigkeit.
Nach DIN 4150–3 sind Richtwerte für die Schwinggeschwindigkeit vi zur Beurteilung der Wirkung von kurzzeitigen Erschütterungen auf Bauwerke tabelliert. Die Richtwerte werden nach Gebäudearten und Fundamentfrequenz unterschieden und festgelegt, wenn die Richtwerte eingehalten werden, keine Schäden im Sinne einer Verminderung des Gebrauchswertes auftreten. So sind bei Industrie- und Gewerbebauten Richtwerte der Schwinggeschwindigkeiten zwischen 20 mm/s 8 vi 8 50 mm/s, bei Wohngebäuden zwischen 5 mm/s 8 vi 8 20 mm/s und erschütterungsempfindliche Bauten, wie zum Beispiel denkmalgeschützte Gebäude, zwischen 3 mm/s 8 vi 8 10 mm/s. Zur jeweiligen Eingrenzung ist die Fundamentfrequenz zu beachten oder der Kleinstwert maßgebend.
In unmittelbarer Umgebung zur Baustelle befanden sich mehrere Wohngebäude, wo bereits vor Beginn der Baumaßnahme geklärt werden sollte, ob Schäden im Sinne einer Verminderung des Gebrauchswertes auftreten können.
Messung der Schwinggeschwindigkeit
Eine Schwingungsprognose für die benachbarten Gebäude ergab, dass beim Einsatz des beschriebenen Rammgerätes ab einem Abstand von fünf Metern zwischen Emissions- und Immissionsort Schwinggeschwindigkeiten von 8 5 mm/s erreicht werden. Zur Prüfung und Bestätigung der Prognose wurden jeweils auf den Kellersohlen in drei benachbarten Wohnhäusern in 15 Metern bis 35 Meter Entfernung zur Baustelle Messinstrumente aufgestellt und während der Rammung die Schwinggeschwindigkeiten gemessen. Die während dieser Zeit eingebauten Pfähle wurden mit dem sechs Tonnen Hammer mit Fallhöhen von bis zu 50 Zentimetern und letzten Eindringen von zwei Zentimetern bis drei Zentimeter auf zehn Schlägen (Hitzen) in den dichten Flusskiesen abgestellt.
Die gemessenen Schwinggeschwindigkeiten waren alle 8 1,0 mm/s und hielten die nach DIN 4150–3 geforderten Richtwerte deutlich ein, sodass grundsätzlich von einer erschütterungsarmen Pfahlrammung gesprochen werden kann.
Das vorliegende Beispiel eines innerstätischen Bauvorhabens zeigt also, dass die Schwingungsgrößen beim Einbau von Fertigrammpfählen aus Stahlbeton in der Regel nur gering sind und die Bewertungskriterien zur Schadensvorbeugung nach DIN 4150–3 meist nicht ausgeschöpft werden. Somit bieten Fertigrammpfähle aus Stahlbeton neben den üblichen Systemvorteilen auch wirtschaftlichen Vorteile, die nicht nur bei Bauvorhaben im freien Feld, sondern auch im Bereich vorhandener baulicher Anlagen genutzt werden können.
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