Was wiegt das Haus?
Ein Gebäude bringt durch verschiedene Faktoren ein gewisses Gewicht mit sich. Ein Haus in Rahmenbauweise wiegt wesentlich weniger als ein vergleichbares Haus, das aus Beton und Vollsteinen errichtet wurde. Gleichzeitig gibt es gute Gründe, ein Gebäude so massiv wie möglich zu bauen. Soll es beispielsweise Stürmen oder Fluten standhalten können, ist ein leichtes Holzhaus im Nachteil. Für schwere Gebäude ist jedoch eine aufwendigere Tiefgründung erforderlich als für Leichthäuser. Grundsätzlich gilt aber, dass sich jedes Gebäude auf fast jedem Untergrund errichten lässt. Die Technologien für den Grundbau machen es so möglich, dass sich selbst in den schlammigen und sumpfigen Regionen Floridas Hochhäuser bauen lassen.
Bodenklassen und Bodengutachten
Einen ersten Anhaltspunkt für die Errichtbarkeit eines Gebäudes gibt die Bodenklasse. Es werden die folgenden sieben Klassen voneinander unterschieden:
Bodenklasse 1: Mutterboden. Dieser wird bei fast allen Gebäuden vor der Errichtung entfernt. Ausnahmen können Carports und leichte Gartenhütten sein.
Bodenklasse 2: Sumpfige Böden mit hohem Wasseranteil. Sie zu bebauen ist eine besonders große Herausforderung.
Bodenklasse 3: Sandige Böden. Sie erfordern spezielle Maßnahmen zur Bebauung.
Bodenklasse 4 - 6: Böden mit mittelschwerer Lösbarkeit. Leichte bis mittelschwere Gebäude lassen sich auf ihnen mit geringen Vorbereitungen aufbauen
Bodenklasse 7: Felsboden. Auf diesem Untergrund ist die Errichtung von Gebäuden besonders einfach.
Um es genau zu wissen, sollte für jedes größere Gebäude zuvor ein Bodengutachten erstellt werden. Dieses gibt nicht nur über die Tragfähigkeit des Untergrundes Auskunft, es kann den Boden auch auf Gefahren hin untersuchen. Beispielsweise können vergrabene Giftstoffe oder unentdeckte Wasserquellen Bauvorhaben stoppen oder erheblich teurer machen.
Ein Bodengutachten gibt bei späteren Bauschäden auch eine große Rechtssicherheit. Wenn der Bauherr nachweisen kann, dass er seiner Sorgfaltspflicht nachgekommen ist, sind spätere Verhandlungen wesentlich einfacher. Ein Bodengutachten bewahrt auch vor Spätschäden aus unerwarteter Quelle. Wenn sich in einigen Metern Tiefe erst eine Schicht aus Salz oder Gips, später aber eine Wasserader befindet, kann eine Tiefgründung an dieser Stelle fatale Folgen haben. Kommen diese beiden Schichten miteinander in Kontakt, dann fängt der Oberboden an sich zu bewegen. Für darauf befindliche Gebäude bedeutet das meistens den Totalschaden. Deshalb sollte spätestens vor einer geplanten Tiefbohrmaßnahme, beispielsweise zur Errichtung eines Wärmetauschers, ein entsprechendes Gutachten erstellt werden.
Zwei Arten der Kraftaufnahme
Üblicherweise leitet die Statik eines Hauses die Druckkräfte senkrecht in den Boden ab. Da Druck der Quotient aus Kraft und Fläche ist, lässt sich die Stabilität eines Gebäudes recht einfach herstellen. Man verbreitert einfach das Fundament so lange, bis seine Grundfläche groß genug ist, um den darunter liegenden Boden nicht zu belasten. Deshalb wird beim Kellergrundbau eine Fundamentbreite von 50 cm für die Errichtung eines Kellermauerwerks von 36,5 cm Breite gewählt. An das Kellermauerwerk schließen sich oberirdisch tragende Wände von 24 cm über 17,5 cm bis 11,5 cm Breite an. Das ist ein Trick, um Gebäude auf Untergründen mit mittlerer Tragfähigkeit zu errichten.
Eine andere Herausforderung ist die Tiefgründung auf Böden der Klasse 2 oder 3. Zunächst wird untersucht, ob der Grundbau mit vertretbarem Aufwand eine tragfähige Schicht erreichen kann. Wenn sich in 10 Metern Tiefe eine schöne Felsformation befindet, lässt sich das Problem der Tiefgründung mit den passenden Pfählen leicht beheben. Schwieriger wird es aber, wenn die Schicht aus schlecht tragfähigem Boden zu tief ist. Doch die Physik hat für diesen Fall eine Lösung bereit. Anstatt die linear wirkende Gegenkraft aus der Tragfähigkeit zu nutzen, verwendet bei einer solchen Situation die Reibkraft. Ein tief in die Erde gerammter Pfahl wird damit durch das anliegende körnige Gestein in seiner Position gehalten. Dieser Grundbau ist meist nur für besonders große Bauvorhaben sinnvoll, da er sehr teuer ist. Durch Reibkraft gehaltene Pfähle können aber auf fast jedem Untergrund eine zuverlässige Tiefgründung herstellen, um beliebig schwere Gebäude zu errichten.
Kellergrundbau in der Praxis
Wohngebäude, insbesondere Mehrfamilienhäuser, werden standardmäßig mit Keller gebaut. Wie oben beschrieben, gewährleisten die breiten Kellerwände eine zuverlässige Abfuhr der vertikalen Lasten. Die darunter liegende Tiefgründung wird in den meisten Fällen als Streifenfundamente ausgeführt. Bei schwach tragfähigen Böden und kleineren Bauvorhaben kann statt Streifenfundamenten eine Bodenplatte gegossen werden. Diese verteilt die vertikalen Kräften auf einer Fläche, die etwas größer als die Grundfläche des Gebäudes ist. Dazu ist eine besonders aufwendige Armierung der Platte erforderlich. Ohne das zusätzliche Eisen im Beton würde die Platte - und ist sie noch so dick ausgeführt - erst Setzrisse bekommen und anschließend durchbrechen. Für die Errichtung armierter und betonierter Bodenplatten ist vielerorts ein separater Gutachter vorgeschrieben. Dieser prüft die korrekte Durchführung der Armierung. Damit ist sichergestellt, dass die Drucklasten in den Untergrund abgeführt werden, ohne dass es zu Spannungen an den Übergängen zwischen Wand und Bodenplatte kommt.
Wenn die Bodenplatte nicht ausreicht
Größere Gebäude wie Mehrfamilienhäuser, Krankenhäuser oder Altenheime sind mit einer Bodenplatte meistens nicht ausreichend abgestützt. Um für diese Bauvorhaben den passenden Grundbau herzustellen, ist eine Pfahlgründung eine häufig gewählte Alternative. Pfahlgründungen werden auf zwei verschiedene Verfahren hergestellt:
- Gießverfahren
- Rammverfahren
Beim Gießverfahren wird mithilfe eines speziellen Grabgerätes ein Schacht ausgehoben. Dieser wird anschließend mit Beton verfüllt. Der Vorteil des Gießverfahrens ist, dass es erschütterungsfrei abläuft. Alles, was dazu erforderlich ist, ist ein Kran mit angehängtem Grabgerät. Dieses besteht aus einer schmalen Doppelschaufel. Bei jedem Hub frisst sich die Schaufel tiefer in das Erdreich. Das Ergebnis ist ein präziser, gerader Schacht mit glatten Seitenwänden. Der Nachteil des Gießverfahrens ist, dass es sehr langwierig ist. Je nach Tiefe und Menge der gewünschten Pfähle kann sich das Gießverfahren einige Tage hinziehen.
Beim Rammverfahren wird ein Stahlrohr oder Betonpfahl mithilfe eines Rammgerätes in den Boden getrieben. Dieses Verfahren ist extrem laut und verursacht starke Erschütterungen in seiner Umgebung. In der Nähe historischer Gebäude wird daher auf das Rammverfahren für den Grundbau meistens verzichtet. Diese Art der Tiefgründung hat aber den Vorteil, dass es sehr schnell ist. Je nach Länge und Durchmesser des Rohres sowie der Widerstandskraft des Bodens ist eine Rammung in wenigen Stunden abgeschlossen. Der Pfahl ist anschließend sofort belastbar. Die Zeiten für Ausgießen und Abbinden lassen des Betons entfallen beim Rammverfahren. Das Rammverfahren wird deshalb bevorzugt bei Neubauvorhaben auf der "grünen Wiese" eingesetzt. Lärm und Erschütterungen treten dabei in einem Bereich auf, in dem andere Gebäude nicht gefährdet und Anwohner nicht gestört werden.
Vorteile von Pfahlgründungen ohne statische Notwendigkeit
Eine Tiefgründung über Pfähle kann auch dann sinnvoll sein, wenn es keine direkte statische Notwendigkeit dafür gibt. Dieses Verfahren für den Grundbau hat den Vorteil, dass es den Boden nicht versiegelt. Das darüber errichtete Gebäude kann "schwebend" ausgeführt werden. Ein Kellergrundbau ist bei diesem Bauvorhaben zwar nicht mehr möglich. Dafür kann eine Tiefgründung auf Pfählen der Schlüssel zu einer Baugenehmigung an einer bestimmten Stelle sein.
Außerdem können Pfahlgründungen mit Reibschluss nicht nur Druckkräfte, sondern auch Zugkräfte aufnehmen. Das macht sie für wechselnde und schwellende Belastungen ideal. Windenergieanlagen werden deshalb standardmäßig mit einer Tiefgründung mit Pfahlbauweise errichtet. Sie können damit in jeder Windrichtung die Energie abführen, ohne dass das Fundament an Halt verliert.
Aufwendigen Kellergrundbau zurückbauen
Eine Herausforderung bei der Tiefgründung ist der Rückbau. Oberirdische Gebäudeteile lassen sich einfach entfernen. Einen auf Pfählen ruhenden Kellergrundbau aber zurückzubauen ist in den meisten Fällen wirtschaftlich kaum umsetzbar. Deshalb sollte vor dem Grundbau diese Frage bereits geklärt sein. Beim Beantragen der Baugenehmigung sollte auch gleich festgehalten werden, bis zu welcher Tiefe ein Rückbau zu erfolgen hat. Ein üblicher Wert ist der Rückbau einer Tiefgründung bis zu einer Tiefe von 1,20 Metern. Darauf sollte man sich aber keinesfalls pauschal verlassen, sondern sich vor dem Bauvorhaben um die vollständige Rechtssicherheit kümmern.