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Flachgründung

Fundamente: Typen und BIM-Planungsmethoden

Streifenfundamente, Plattenfundamente, Bodenplatten: Entdecken Sie die Arten von Fundamenten und welche in Ihren Projekten je nach Bodenbeschaffenheit anzuwenden sind


Fundamente sind strukturelle Elemente, die entwickelt werden, um die Lasten von Bauwerken direkt auf den darunterliegenden Boden zu übertragen, ohne signifikante seitliche Reibung.

In diesem Artikel werden wir das Konzept der Fundamente und die verschiedenen Typen, die im Bereich des Bauingenieurwesens verwendet werden, im Detail untersuchen.

Außerdem werden Sie sehen, wie Sie eine Software für die Strukturanalyse nutzen können, um diese Art von Fundamenten detailliert und präzise zu planen.

Verschiedene Arten von Fundamenten

Verschiedene Arten von Fundamenten

Was sind Fundamenten

Fundamenten sind widerstandsfähige Strukturen zwischen dem Boden und der Überstruktur eines Gebäudes, die entwickelt werden, um die Lasten des Eigengewichts und der auf die Überstruktur ausgeübten Kräfte direkt auf den darunterliegenden Boden zu übertragen. Dies geschieht hauptsächlich durch den Druck, den die Gründung auf den Boden unter der Auflagefläche ausübt, ohne dass eine signifikante seitliche Reibung erforderlich ist. Fundamente werden verwendet, wenn der darunterliegende Boden stark genug ist, um die Last ohne signifikante Setzungen zu tragen.

Diese Art von Fundamenten unterscheidet sich von indirekten oder tiefen Fundamenten dadurch, dass letztere die Last durch Druck unter der Auflagefläche und durch Reibung entlang der Welle auf den Boden übertragen. Diese Unterscheidung ist für die Planung von Fundamenten von entscheidender Bedeutung, da sie die Wahl des am besten geeigneten Typs für eine bestimmte Situation beeinflusst und auch notwendig ist, um das Thema, mit dem wir uns beschäftigen, vollständig zu verstehen.

Arten von Fundamenten

Es gibt verschiedene Arten von Fundamenten, von denen jede für spezifische Bodenbedingungen und strukturelle Anforderungen geeignet ist. Im Folgenden finden Sie eine Liste der verschiedenen Typen von Flachgründungen, die in der Welt des Bauwesens verwendet werden.

Punktfundamente

Punktfundamente, hauptsächlich durch Fundamentsockel repräsentiert, sind eine gängige Wahl für Wohn- und Industriegebäude, besonders geeignet für Böden mit guten mechanischen Eigenschaften und wo keine signifikanten differentiellen Setzungen zu erwarten sind. Ein Fundamentsockel ist ein strukturelles Element, das typischerweise aus bewehrtem Beton hergestellt wird und dazu dient, die punktuellen Lasten der Überstruktur auf einer ausreichend großen Bodenfläche zu verteilen, um Sicherheit und strukturelle Stabilität zu gewährleisten.
Bei der Planung ist es wichtig, den Fundamentsockel unterhalb der Bodenschicht zu platzieren, die Verformungen oder saisonale Volumenänderungen unterliegt, wie zum Beispiel die Bewegung des Grundwasserspiegels. Das Verhalten des Fundamentsockels kann mit dem einer eingespannten Platte verglichen werden, die auf die Reaktion des Bodens von unten nach oben reagiert.

Es gibt zwei Haupttypen von Fundamentsockeln: klobige und schlanke. Die klobigen Fundamentsockel zeichnen sich durch ein Verhältnis zwischen Höhe und Überhang des oberen Flügels des Fundamentsockels größer als 2 aus, während die schlanken Fundamentsockel ein Verhältnis von weniger als 2 aufweisen.

Die strukturelle Dimensionierung der klobigen Fundamentsockel berücksichtigt das Stabsystem, während für schlanke Fundamentsockel Ansätze basierend auf der Annahme der Erhaltung von ebenen Bernoulli- und Navier-Schnitten verwendet werden können.

Fundamentsockel können durch Balken oder Balken verbunden sein, und wenn keine Verbindungselemente vorhanden sind, spricht man von „isolierter Fundamentsockel“. Die Verbindungen zwischen den Fundamentsockeln können über Balken oder Balken erfolgen und tragen dazu bei, die Stabilität und Kontinuität des Fundaments zu gewährleisten.

Fundamentsockel

Fundamentsockel

Kontinuierliche Fundamente

Wenn der Boden Eigenschaften aufweist, die zu differentiellen Setzungen führen könnten, oder wenn die zu tragenden Lasten hoch sind, werden kontinuierliche Fundamente verwendet. Dazu gehören Umkehrträger, Gitterträger und Platten, die die Last auf eine größere Kontaktfläche verteilen und so den Druck auf den Boden verringern und differentielle Setzungen minimieren. Diese Art von Fundament kann weiter in zwei Gruppen unterteilt werden:

  • Nichtbewehrte Betonkontinuitätsfundamente – Wenn der Boden eine gute Tragfähigkeit bietet und die aufgebrachten Lasten nicht zu hoch sind, können nichtbewehrte Betonkontinuitätsfundamente verwendet werden. Diese Methode bietet verschiedene Vorteile, darunter Kostenersparnis und Vereinfachung des Bauprozesses. Die Fundamentbasis wird allmählich durch den Einsatz von Sägen erweitert, die mit einem Winkel von etwa 60° eingestellt sind. Dies trägt dazu bei, Biege- und Scherspannungen zu reduzieren und die Struktur zu stabilisieren. Wenn das nichtbewehrte Betonkontinuitätsfundament direkt in die Fundamentgrube gegossen wird, entsteht ein trapezförmiger Querschnitt, wobei die kleinere Basis die untere ist. Diese Konstruktion ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Last auf den darunterliegenden Boden. Die größere Menge an Beton, die für diese Art von Fundament benötigt wird, wird durch Einsparungen bei der Schalung für den Guss ausgeglichen. Um eine bessere Verbindung mit der Basis der Struktur zu gewährleisten, ist es ratsam, einen bewehrten Betonkranz herzustellen. Dieses Element wird für die gesamte Mauerstärke an der Unterseite des Geschossfußes eingefügt und verbessert die Festigkeit und Gesamtstabilität des Fundaments;
  • Bewehrte Betonkontinuitätsfundamente – Bewehrte Betonkontinuitätsfundamente, auch bekannt als Balken- oder Plattengründungen, stellen eine vielseitige und widerstandsfähige Lösung dar, insbesondere für wenig tragfähige Böden. Diese Art von Fundament nutzt die Eigenschaften von bewehrtem Beton, um Biegebeanspruchungen zu widerstehen und weniger massive Strukturen als unbewehrte Fundamente zu ermöglichen. Das charakteristische Merkmal der bewehrten Betonkontinuitätsfundamente ist das Vorhandensein eines durchgehenden Kranzes, der von zwei seitlichen Konsolen begleitet wird, die ebenfalls aus bewehrtem Beton bestehen. Diese Konstruktion ermöglicht es den Fundamenten, Scher- und Biegebeanspruchungen effektiv aufzunehmen und eine höhere strukturelle Stabilität zu gewährleisten. Diese Art von Fundament eignet sich besonders für wenig tragfähige Böden, da weniger Beton als bei unbewehrten Fundamenten benötigt wird. Aufgrund der Fähigkeit von bewehrtem Beton, Biegebelastungen zu tragen, können bewehrte Betonkontinuitätsfundamente mit kleineren Abmessungen entworfen werden, was das Gesamtgewicht der Struktur reduziert. Es ist jedoch zu beachten, dass die Herstellung von bewehrten Betonkontinuitätsfundamenten einen höheren Arbeitsaufwand für die Herstellung der Bewehrung und der Schalung erfordert. Dies ist ein wichtiger Aspekt, der während der Planungs- und Bauphase berücksichtigt werden muss, da er die Kosten und Bauzeiten des Projekts beeinflusst.
Kontinuierliche Fundamente

Kontinuierliche Fundamente

Umkehrträger

Umkehrträger sind ein wichtiges Strukturelement, das verwendet wird, um die Lasten von Säulen auf eine größere Fläche zu verteilen und so eine höhere Stabilität und Tragfähigkeit der Struktur zu gewährleisten. Diese Art von Trägern wird aus bewehrtem Beton hergestellt und hat die charakteristische Form eines umgekehrten T, mit zwei Unterplatten oder Konsolen, die die Aufgabe haben, die Auflagefläche auf dem Boden zu vergrößern.
Die Hauptanwendung von Umkehrträgern erfolgt in Rahmensystemen, insbesondere wenn Lasten über große Bodenflächen verteilt werden müssen und die Bodenfestigkeit nicht gleichmäßig ist. In diesen Fällen ermöglichen Umkehrträger eine ausgewogene Lastverteilung und reduzieren gleichzeitig das Risiko differentieller Bodensetzungen.

Der Herstellungsprozess von Umkehrträgern umfasst verschiedene aufeinanderfolgende Phasen:

  1. Beginnend mit dem Verlegen einer ersten Schicht von Schotter, die als Basis für den Umkehrträger dient;
  2. anschließend erfolgt die Bildung der Bewehrung, die dem Träger die erforderliche strukturelle Festigkeit verleiht;
  3. daraufhin wird der Guss der Unterplatten des Trägers durchgeführt, wodurch der untere Teil der Struktur geschaffen wird, der auf dem Boden aufliegt;
  4. sobald der Beton ausgehärtet ist, werden die Begrenzungswände montiert und der obere Teil des Trägers, die Seele genannt, gegossen, wodurch die Struktur des Umkehrträgers vervollständigt wird.

Dieser Herstellungsprozess stellt sicher, dass Umkehrträger in der Lage sind, die statischen und dynamischen Lasten effektiv von der Überstruktur zu tragen und gleichzeitig eine gleichmäßige Lastverteilung auf den darunterliegenden Boden zu gewährleisten.

Kreuzende kontinuierliche Träger

Diese Art von Strukturelement besteht aus einer Abfolge von Umkehrträgern, die entlang der Säulenreihen ausgerichtet sind und so ein statisches Muster von kontinuierlichen Trägern über mehrere Auflagen bilden, die parallel zu einer der Seiten des Gebäudegrundrisses verlaufen. Diese Träger sind dann durch Querriegel zur Versteifung verbunden, die zur Gesamtrigidität beitragen.
Das charakteristische Merkmal der kreuzenden Umkehrträger besteht darin, dass die Versteifungsriegel selbst zu Umkehrträgern werden, was die Lastverteilung und Gesamtstruktursteifigkeit weiter erhöht. Dies geschieht, wenn es erforderlich ist, die Fundamentsteifigkeit zu erhöhen, beispielsweise bei instabilen Böden oder besonders hohen Lasten.

Ein wesentlicher Vorteil bei der Verwendung von kreuzenden Umkehrträgern besteht in der Möglichkeit, Träger mit einem hohen Höhe/Breite-Verhältnis herzustellen, was die Menge an benötigter Bewehrung und die Belastungen des Betons reduziert. Dies führt nicht nur zu geringeren Baukosten, sondern verbessert auch die Gesamtstrukturleistung des Fundaments.

Plattenfundamente

Plattenfundamente stellen eine effektive Lösung dar, wenn der Boden nicht in der Lage ist, die Strukturlasten gleichmäßig oder angemessen zu tragen. Diese Art von Fundament ersetzt die traditionellen Umkehrträger durch eine einzige „Grundplatte“ aus bewehrtem Beton, die sich über die gesamte Auflagefläche der Struktur erstreckt. Diese Grundplatte, genannt Platte, ist so dimensioniert, dass sie die Lasten gleichmäßig auf den darunterliegenden Boden verteilt.
Zusätzlich zur Grundplatte können Haupt- und Nebenträger vorgesehen werden, die strategisch angeordnet sind, um die Struktur weiter zu versteifen. Diese zusätzlichen Träger tragen dazu bei, eine bessere Strukturkontinuität sicherzustellen und die Lasten effizienter zu verteilen.

Ein charakteristisches Merkmal von Plattenfundamenten ist das Vorhandensein einer umgekehrten gewellten Platte, die aus Haupt- und Nebenträgern besteht, die aus der Grundplatte herausragen. Diese Konfiguration ermöglicht eine bessere Lastverteilung und eine insgesamt höhere strukturelle Widerstandsfähigkeit.

Zu den Vorteilen von Plattenfundamenten gehört ihre Fähigkeit, Lasten effizient auf die Bodenoberfläche zu verteilen, was eine gute Strukturkontinuität gewährleistet. Dies macht sie besonders für Böden mit ungleichen Setzungseigenschaften geeignet.

Ein Nachteil von Plattenfundamenten ist jedoch die größere Menge an Material im Vergleich zu anderen Fundamenttypen. Dies kann zusätzliche Kosten in Bezug auf Material und Arbeit verursachen, jedoch wird dieser Nachteil durch die Vorteile in Bezug auf die strukturelle Leistung und die Langzeitbeständigkeit kompensiert.

Fundamentplatte

Fundamentplatte

Wie man Direktfundamente mit BIM-Software plant

Hier finden Sie eine Liste von Videos, die Ihnen zeigen, wie Sie Direktfundamente mit einer Software für Strukturberechnungen entwerfen und dimensionieren können:

 

edilus
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