EP0239649B1

EP0239649B1 - Gebäudefundament für den bau an einem hang

Info

Publication number: EP0239649B1
Application number: EP19860906504
Authority: EP
Inventors: Viktor Alexandrovich Golovko; Semen Petrovich Valts; Alexandr Nikanorovich Tetior; Alexandr Mikhailovich Lekhno; Boris Jurievich Barykin
Original assignee: GOLOVNOI NAUCHNO-ISSLEDOVATELSKY I PROEKTNY INSTITUT 'KRYMNIIPROEKT'; SIMFEROPOLSKIJ FILIAL DNEPROPETROVSKOGO INZHENERNO-STROITELNOGO INSTITUTA
Current assignee: Golovnoi Nauchno-Issledovatelsky I Proektny Insti; Simferopolskij Filial Dnepropetrovskogo Inzhenerno
Priority date: 1985-09-30
Filing date: 1986-09-26
Publication date: 1989-07-19
Also published as: FI872398A0; EP0239649A4; WO1987002083A1; DE3664505D1; FI872398A; EP0239649A1; YU168286A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Bauwesen und betrifft insbesondere ein Fundament eines quer zu einem Hohlweg errichteten, am Hang angeordneten Gebäudes bzw. Bauwerks.
Das effektivste Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung ist die Bebauung von unbenutzten oder beschränkt nutzbaren, durch Hohlwege oder flache Niederungen gestörten Geländen.
Diese Hänge bestehen aus Bodenschichtungen mit unterschiedlichen physikalisch-mechanischen Eigenschaften, die durch komplizierte ingenieur-geologische und hydrogeologische Verhältnisse sowie durch Erdrutscherscheinungen gekennzeichnet sind. Die erwähnten Bedingungen werden in seismisch aktiven Zonen, wo die Anwendung der vorliegenden Erfindung ebenfalls ratsam ist, noch verstärkt.
Sämtliche zur Zeit angewendeten Verfahren zur Bebauung von durch Hohlwege oder flache Niederungen gestörten Geländen zeichnen sich durch einen hohen Materialaufwand, hohe Kosten und einen hohen Arbeitsaufwand aus, weil die Konstruktionen der modernen Stütz- und Erdrutschsicherungsanlagen, die zum jeweiligen Bebauungskomplex gehören, vorwiegend zum Erhalten der zum Füllen des Hohlwegs verwendeten Schüttbodenmassen in ihrem Gleichgewichtszustand oder zur Stabilisierung von Erdrutscherscheinungen dienen und als Fundamente für das Errichten von Gebäuden und Bauwerken praktisch nicht verwendet werden.
Dabei nimmt der Mangel an Flachgeländen, wo das Bauland vor allem für die landwirtschaftlichen Ziele sowie zur Erholungsgestaltung benötigt wird, stets zu.

Stand der Technik

Der Entwicklungstrend bei der Bebauung von durch Hohlwege oder flache Niederungen gestörten Geländen zeigt, daß der Bau meistens unter Errichtung von massiven Stütz- und Erdrutschsicherungsanlagen mit nachfolgendem Zuschütten des Hohlwegs bzw. der flachen Niederung erfolgt.
Eine der meist verbreiteten Arten von Sicherungsanlagen stellen Stützwände dar. Sie zeichnen sich durch vielfältige bauliche Ausführungen aus und werden aus verschiedenen Werkstoffen errichtet. In den meisten Fällen dienen die Stützwände zu planierenden Zwecken, d. h., die Stützwände halten relativ kleine Bodenmassen vor einem Abrutschen zurück. Allerdings werden die Stützwände auch bei größeren Erdrutschdruckwerten angewendet. Unter derartigen Anlagen, welche erhebliche horizontal wirkende Kräfte aufnehmen können, kann die Konstruktion von Steinkistenstützwänden als eine der wirtschaftlichsten gelten.
Rationeller als die Stützwände ist eine Gitterkonstruktion, die aus vertikalen Stahlbeton- und Stahlelementen besteht, die die Rutschböden durchsetzen und in stabilen Bodenschichten verankert sind. Der zwischen diesen Elementen vorhandene Boden wirkt mit den Elementen zusammen, wodurch eine Stützkonstruktion gebildet wird. zu diesen Konstruktionen gehören verschiedenartige Pfähle (Rammpfähle, Ortpfähle, vergossene Pfähle).
Sämtliche erwähnten Konstruktionen werden vorwiegend auf Biegung beansprucht. Sind aber derartige Elemente nicht in der gesamten Erdrutschdicke, sondern lediglich im Gebiet der Gleitebenenausbildung angeordnet, werden diese Konstruktionen vorwiegend auf Scherung beansprucht.
In einigen Fällen kann sich eine Erdrutschsicherungskonstruktion in Gestalt von sogenannten Anker- und Korsettanlagen als zweckmäßig erweisen. Hierbei wird auf die Böschungsoberfläche eine Platte oder eine Gitterkonstruktion gelegt, die mit Hilfe von die Rutschbodenmasse durchsetzenden Zugmitteln an feststehenden Bodenschichten befestigt wird.
Zum Schutz von Schüttungen und Einschnitten finden öfters Gegenpfeiler Anwendung, die sich entlang dem Hang erstrecken und in einem bestimmten Abstand voneinander quer zum Hang angeordnet werden. Der zwischen den Gegenpfeilern vorhandene Boden bildet Gewölbe, die dem Durchdrücken der Erdrutschmasse entgegenwirken. Die Gegenpfeiler können aus Stein, Beton und Stahlbeton gefertigt sein.
Bekannt ist ferner eine Erdrutschsicherungsanlage, die in Gestalt von Pfählen ausgeführt ist, die durch ein gegen massive Pfeiler abgestütztes Gitterwerk miteinander starr verbunden sind. Dank dieser Anlage werden das statische Arbeitsverhalten der Pfähle beträchtlich verbessert und der Materialaufwand für die Pfähle verringert.
Bekannt ist die konstruktive Lösung einer Erdrutschsicherungsanlage, in der der aktive Bodendruck und der Rutschbodendruck durch eine kombinierte Stützwand mit Stahlbetonbogenkonstruktionen aufgenommen werden. Die Stützwand stellt ein steinernes Prisma aus kristallinen Gesteinen dar, an dessen Außenhang in verschiedenen Höhen horizontale Stahlbetonbögen angeordnet werden, die zur Aufnahme des auf die Wand wirkenden Überdrucks dienen. Die Bögen sind gegen Stahlbetonfundamente abgestützt, die in halbfelsigen oder felsigen Hohlwegwandböden ausgeführt sind. Ein Nachteil dieser technischen Lösung ist ein erheblicher Materialaufwand bei hohen Selbstkosten, was dadurch bedingt ist, daß die Stützwand den Erdrutschdruck nur auf Kosten der dabei stattfindenden Reibung der Stützwand an den Grundgesteinen aufnimmt, weswegen die Stützwand notwendigerweise einen bedeutenden Querschnitt haben muß. Zur Erhöhung der Tragfähigkeit der Stützwand auf Schub muß ihre Außenböschung durch Stahlbetonbögen verstärkt sein. Außerdem ist ein weiterer wesentlicher Nachteil der erwähnten Stützwandkonstruktion eine ungenügende Bebauungseffektivität von durch Hohlwege gestörten Geländen, die dadurch bedingt ist, daß beim Verwenden dieser Konstruktion nur das Zuschütten des Hohlwegs mit einem Boden möglich ist, der keine Gründung für Gebäude und Bauwerke wegen hoher ungleichmäßiger Setzung, durch die die Schüttböden naturgemäß gekennzeichnet sind, darstellen kann. Ein beim Zuschütten eines Hohlwegs entstehendes Grundstück benutzt man nicht zum Errichten von Gebäuden, sondern zum Anlegen von Sportplätzen, Parks u. ä., wobei aber die Einsatzmöglichkeit einer derartigen Erdrutschsicherungsanlage als ein Fundament von Gebäuden und Bauwerken ganz außer acht gelassen wird.
Bekannt sind Fundamente von quer zum Hohlweg errichteten, am Hang angeordneten Gebäuden bzw. Bauwerken.
Derartige Fundamente bestehen in der Regel aus vertikalen Längs- und Querwänden. Beim Errichten dieser Fundamente in Hohlwegen kontaktiert die äußere Längswand, die in Richtung zum höheren Hohlwegpunkt orientiert ist, entweder mit dem Hohlwegschüttboden und nimmt den horizontalen Druck der Schüttmasse auf oder aber sie hat keinen Kontakt mit der Schüttmasse.
Im letzteren Fall werden zusätzlich Böschungssicherungsanlagen in Gestalt von Stützwänden vor der Außenwand des Fundamentes errichtet, die in Richtung zum höheren Hohlwegpunkt orientiert ist.
In den beiden Fällen wirkt auf die Böden der Hohlwegwände eine geneigte Komponente nicht nur des Gewichtes der den Hohlweg füllenden Schüttmasse, sondern auch eine geneigte Komponente des Gewichtes des Fundamentes und des auf demselben errichteten Gebäudes ein.
Ein wesentlicher Nachteil dieser Fundamente ist eine wesentliche Schubeinwirkung auf den wenig tragfähigen Baugrund der Hohlwegsohle was dazu führen kann, daß der unter dem Gebäude liegende Baugrund der Hohlwegsohle seine Stabilität einbüßt. Angesichts dessen wird beim Projektieren von Gebäuden auf solchen Hängen das auf das Fundament einwirkende Gewicht der Hohlwegschüttmasse berücksichtigt. Zur Aufnahme von zusätzlichen Schubeinwirkungen auf das Fundament werden dessen Wände bewehrt oder zusätzliche Stützwände errichtet, was den Verbrauch von zur Fundamenterrichtung erforderlichen Werkstoffen (Beton, Stahl) beträchtlich erhöht und den Bau erheblich verteuert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fundament für quer zu einem Hohlweg errichtete am Hang angeordnete Gebäude bzw. Bauwerke zu schaffen, dessen Konstruktion es gestattet, neben der Aufnahme der durch das Gebäude bzw. Bauwerk verursachten Belastung auch die durch den Erdrutschdruck bedingten Belastungen aufzunehmen.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Fundament eines quer zu einem Hohlweg errichteten, am Hang angeordneten Gebäudes bzw. Bauwerks, das vertikale Längs- und Querwände einschließt, erfindungsgemäß zumindest eine Längswand des Fundamentes, die mit den Querwänden verbunden ist, bogenförmig mit einer dem höheren Hohlwegpunkt zugekehrten Wölbung ausgebildet ist und deren Stirnseiten gegen die gegenüberliegenden Hohlweghänge abgestützt sind, wobei das Fundament in der horizontalen Ebene eine Bogenform aufweist.
Die erfindungsgemäße Fundamentkonstruktion gestattet es, die Gebäudebelastung durch den gewölbten Bogenteil sowie auch den horizontalen Erdrutschdruck aufgrund beträchtlicher Hohlwegschüttmassen gleichzeitig aufzunehnemen. Die Bogenform des Fundamentes ist beim Einwirken eines horizontalen Druckes auf das Fundament am zweckmäßigsten, weil die Bogen (pfeil) höhe dabei der Wirkungsrichtung des genannten Druckes entgegensetzt ist. Gegenüber einer bisher bekannten Stützwand ist das erfindungsgemäße Fundament wegen einer bedeutenden vertikalen Belastung, die durch das Gewicht des auf demselben errichteten Gebäudes bedingt ist, stabiler. Außerdem kann durch die Bogenform des Fundamentes, als welches als eine gegen zwei als Stützen auftretende, gegenüberliegende Hohlwegwände abgestützte Konstruktion ausgebildet ist, der im Untergrund wirkende horizontale Erdrutschdruck entlang dem Hohlweg in einen nach den gegenüberliegenden Hohlwegwänden gerichteten Querdruck umverteilt werden. Dies erlaubt es, einen beträchtlichen horizontalen Erdrutschdruck seitens der Hohlwegschüttmassen und durch eventuelle seismische Einwirkungen bedingte Gebäudemassenbelastungen aufzunehmen.
Die Konstruktion des auf Druck beanspruchten Bogenfundamentes erlaubt es angesichts des Umstands, daß der Druck die günstigste Belastungsart für den Beton darstellt, den Verbrauch von zur Fundamenterrichtung erforderlichen Werkstoffen erheblich zu verringern, wodurch die Fundamentkosten wesentlich herabgesetzt werden.
Darüberhinaus gestattet es die vorerwähnte Umverteilung der auf das Fundament einwirkenden Belastung, die Übertragung der Belastung vom Gebäude auf den wenig tragfähigen Baugrund der Hohlwegsohle praktisch auszuschließen.
In einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung sind beim Einsatz von zwei bogenförmigen Längswänden mit einer dem höheren Hohlwegpunkt zugekehrten Wölbung diese Wände parallel zueinander angeordnet, wobei das Fundament in seinem Querschnitt eine Kastenform aufweist.
Diese Ausführung der Fundamentkonstruktion gestattet es, seine Tragfähigkeit zur Aufnahme von horizontalen Belastungen infolge des vorhandenen Rutschbodendruckes, der auf die mit dem eingeebneten Hohlweghang kontaktierende Fundamentwand einwirkt, zu erhöhen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die mit der Längswand verbundenen Querwände zueinander im wesentlichen parallel und können im Grundriß in ein imaginäres Rechteck gezeichnet werden.
Diese Ausführungsform der Erfindung gestattet es, ein Gebäude zu errichten, dessen Form von der Form des Bogenfundamentes nicht abhängig ist. Außerdem gibt diese Ausführungsform in dem Falle, wenn in der Kontaktierungszone der Stirnseiten des Fundamentes mit den Hohlweghängen wenig tragfähige Baugründe vorliegen, die Möglichkeit, innerhalb des Gebäudegrundrisses Bogenanker zu verwenden (d. h., die Enden des Bogens zu verbinden).
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachstehend angeführten ausführlichen Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen erläutert, in denen es zeigt :

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Fundament eines Gebäudes bzw. eines Bauwerks (im Grundriß) ;
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 in Fig. 1 ;
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fundamentes eines Gebäudes bzw. eines Bauwerks (im Grundriß) ;
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3.

Ein Fundament 1 (Fig. 1) ist quer zum Hohlweg angeordnet und weist im Querschnitt eine Kastenform auf. Die Stirnseiten des Fundamentes 1 sind gegen gegenüberliegende Hänge 2, 3 eines Hohlwegs gestützt, wobei das Fundament 1 zwei vertikale, bogenförmige, zueinander parallel verlaufende Längswände - eine Außenwand 4 und eine Innenwand 5 - mit einer dem höheren Hohlwegpunkt zugekehrten Wölbung einschließt. Das Fundament 1 hat in der horizontalen Ebene eine Bogenform. Die Wände 4 und 5 sind durch vertikale Querwände 6 und Deckenkonstruktionen 7 miteinander verbunden. Die Außenwand 4 kontaktiert mit dem eingeebneten Hohlweghang, wobei sie die Funktion einer Stützwand erfüllt und den hinter der Wand 4 liegenden Hohlweggrund im Gleichgewichtszustand hält. Die Wände 4 und 5 können sowohl in vorgefertigter Bauweise, als auch an Ort und Stelle ausgeführt werden. Die Wahl der jeweiligen Variante ist hauptsachlich von der durch das Fundament 1 aufgenommenen Belastung sowie von den wirtschaftlichen Erwägungen abhängig.
Bei der Einwirkung eines horizontalen Druckes auf die Wand 4 wird er über die Wände 6 und die Deckenkonstruktionen 7 auf die Wand 5 übertragen. Außerdem werden die Wände 4 und 5 auch der Einwirkung eines vertikalen, durch das Gebäudegewicht verursachten Druckes ausgesetzt. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, die Stärke der Wände 4, 5 und 6 bedeutend zu vermindern. Bei hohen vertikalen Belastungen entstehen unter den Wänden 4 und 5 hohe Spannungen im Baugrund, wobei für die Reduzierung dieser Spannungen unter den Wänden 4 und 5 Verteilerauflager 8 angeordnet sein können.
Bei der Einwirkung einer horizontalen Belastung P auf das Gebäudefundament wird die an den Stirnseiten des Bogenfundamentes 1 wirkene Kraft in zwei Komponenten zerlegt, von denen die eine - P, - parallel zum Hohlweghang 2, 3, die andere - ^p ₂ - quer zum Hang gerichtet ist.
Die Wände 4, 5 und 6 sowie die Deckenkonstruktionen 7 bilden eine Hohlkonstruktion, deren Volumen beispielsweise als Garagen oder für andere Ziele benutzt werden kann.
Beim Errichten mehrerer Gebäude entlang der Hohlwegerstreckung ist die Aufschüttung einer Terrasse 9 (Fig.2), beispielsweise zum Anlegen von Sportplätzen oder zum Durchleiten von Versorgungsleitungen möglich. Die Terrasse 9 kann auch beim Errichten nur eines Gebäudes in der Hohlweglänge gebaut werden.
Die Montage geht in folgender Reihenfolge vor sich. Zunächst wird der Baugrund für die Gründungen der Wände 4 und 6 ausgehoben, danach werden die Wände 4 und 5 unter gleichzeitiger Montage oder Betonierung der Wände 6 errichtet.
In Fig. 3, 4 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fundamentes dargestellt, in der das Fundament 1 eine vertikale Längswand 4 enthält, die mit vertikalen Querwänden 6 verbunden ist, die im wesentlichen parallel zueinander stehen. Die Wände 6 können im Grundriß in ein imaginäres Rechteck gezeichnet werden. Die Länge des Fundamentes 1 kann der Gebäudelänge gleich oder länger oder kürzer als das Gebäude sein. Die Bogenhöhe des Bogenfundamentes 1 kann der Gebäudebreite gleich oder größer oder kleiner als diese sein. Auf dem Fundament 1 kann ein Gebäude mit einer über die Länge des Fundamentes 1 kontinuierlichen Bebauung errichtet werden, oder aber es kann die Länge des Fundaments 1 teilweise bebaut werden.
In dieser technischen Lösung ist das Fundament 1 in den Untergrund vertieft, während die an den Stirnseiten der Wand 4 angeordneten Querwände 6 gegen die Hohlweghänge 2, 3 gestützt und in dieselben vertieft sind. Die Wände 4, 6 können sowohl vorgefertigt als auch an Ort und Stelle ausgeführt sein, was von der Belastungsgröße und den wirtschaftlichen Erwägungen abhängt.
Denkbar ist auch eine Lösung, bei minimalen Schubbelastungen im Untergrund, daß dann das Fundament 1 nicht vertieft im Grundgestein angeordnet ist. Bei der Einwirkung auf das Fundament 1 eines horizontalen Druckes seitens der Schüttmasse und der Wände 6 treten im Fundament 1 Druckkräfte auf, die vom Fundament 1 über dessen Stirnseiten auf die Hohlweghänge 2, 3 übertragen werden. Bei einem wenig tragfähigen Baugrund an den Hohlweghängen 2, 3, die keinen größeren Fundamentenschub aufzunehmen imstande sind, kann ein Zuganker des Bogenfundamentes 1 innerhalb des Gebäudegrundrisses vorgesehen werden.
Beim Überdecken der Wände 6 entstehen Räume, die beispielsweise als Garagen benutzt werden können.
Die Montage der Konstruktion geht in folgender Reihenfolge vor sich.
Zuerst wird der Untergrund für das Fundament 1 eingeebnet, wonach eine Montage oder ein Betonieren des Fundaments 1 durchgeführt wird. Danach werden im Zwischenraum zwischen den Wänden 6 die Deckenkonstruktionen 7 angebracht und die auf dem Fundament stehenden Konstruktionen von Gebäuden bzw. Bauwerken errichtet.
Am wirksamsten kann die vorliegende Erfindung bei der Bebauung von unbenutzten oder beschränkt nutzbaren, durch Hohlwege oder flache Niederungen gestörten Geländen angewendet werden.

Claims

1. Fundament eines quer zum Hohlweg errichteten, am Hang angeordneten Gebäudes bzw. Bauwerks, das vertikale Längs- (4, 5) und Querwände (6) einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Längswand (4), die mit den Querwänden (6) verbunden ist, bogenförmig mit einer dem höheren Hohlwegpunkt zugekehrten Wölbung ausgebildet ist und mit ihren Stirnseiten gegen die gegenüberliegenden Hohlweghänge (2, 3) gestützt ist, wobei das Fundament (1) in der horizontalen Ebene eine Bogenform aufweist.

2. Fundament eines quer zum Hohlweg errichteten, am Hang angeordneten Gebäudes bzw. Bauwerks nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei bogenförmigen Längswänden (4, 5) mit einer dem höheren Hohlwegpunkt zugekehrten Wölbung diese Wände parallel zueinander angeordnet sind und das Fundament (1) im Querschnitt eine Kastenform hat.

3. Fundament eines quer zum Hohlweg errichteten, am Hang angeordneten Gebäudes bzw. Bauwerks nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände (6) des Fundamentes (1), die mit der Längswand (4) verbunden sind, im wesentlichen parallel zueinander sind und im Grundriß in ein imaginäres Rechteck gezeichnet werden können.