Boden und Bauen: Baugrund, Baugruben- und Hangsicherung, Nachhaltigkeit

Der Boden ist der Grund, der Baugrund, das erdgeschichtlich und geologisch Gegebene, häufig die große Unbekannte, die aufgrund von Schichten, Zusammensetzung, Verdichtung und Wasser stark variiert, besonderes Augenmerk und besondere Techniken des Tiefbaus und Spezialtiefbaus verlangt, aber auch den Zusammenhang zur Natur herstellt. Der Boden ist grundsätzlich das Nährende. Umso wesentlicher ist der schonende und nachhaltige Umgang mit der Ressource Boden, insbesondere dann, wenn wir im Boden bauen.

Das Gelände und der Boden nehmen das Bauwerk auf, reagieren mit Verformungen und Spannungen, wobei die Spannungen verhinderte Bewegungen sind. Dort, wo die Spannungen die Widerstände überschreiten, versagt der Boden, verformt sich übermäßig, es entstehen Bruchfugen und der Boden entsagt sich der Kraftableitung.

Der Boden reagiert auf die Belastung, auf die Grundwasserverhältnisse, auf Erschütterungen, legt seine Geschichte an den Tag, die von Schichtungen, Verdichtungen und Lastwechseln geprägt ist. Dabei legt der Boden seine Schwachstellen und Inhomogenitäten an den Tag.

Der Baugrund wird aufgeschüttet, übersteilt, zum Erdwall und zum Damm geformt, wird folglich selbst zum Bauwerk, hat sich den Bewegungen und dem Wasser zu widersetzen und seine stabile Form zu behalten.

Wenn der eigene Widerstand, den der Boden aufzubringen weiß, nicht ausreicht, kommen gebaute Stützbauwerke, die dauerhaft oder temporär sind, verstärkend zur Anwendung, die sich dem Boden, der sich von Natur aus ausbreiten will, als Masse entgegensetzen oder den Boden in die Stützkonstruktion einbinden und – im letzteren Fall – dem Boden oder dem Fels eine mittragende Wirkung zugestehen. Dies geschieht durch Masse, durch Aktivierung des Bodens als Widerstand, durch Einspannungen, Abstützungen oder Anker. Der Bauablauf gibt die Bedingungen vor.

Eine temporäre Baugrubensicherung ist nur für die Bauzeit funktionell wirksam und hat eine unterstützende Funktion, die nach Beendigung des Bauvorhabens entfällt, weil das Bauwerk selbst die Kräfte übernimmt. Das Bauwerk kann aber auch auf der Baugrube gründen, indem das Stützbauwerk im späteren Bauwerk als integratives Teilsystem erhalten bleibt.

Boden- oder Felsanker übertragen die Kräfte, die aus der gewollten Verschiebung der Baugrubenwand resultieren, über Mantelreibungswirkung auf das Erdreich. Insofern eine Vorspannkraft auf den Anker übertragen wird, wird gar nicht erst eine Verschiebung zur Aktivierung der Ankerkraft benötigt. Erst wenn die durch die Vorspannung auf den Baugrund übertragene Druckkraft überwunden ist, wird der Anker selbst belastet.

Andererseits besteht aber auch in der Sicherung des Hanges oder der Baugrube durch Spritzbeton ein probates Mittel, um das Gleichgewicht im Boden zu erhalten oder herzustellen. Indem der Spritzbeton die Kräfte übernimmt und Verschiebungen verhindert, wird die statische Reibung gar nicht erst überwunden, die größer ist als die dynamische Reibung. Sobald der Hang rutscht und in Bewegung ist, sind die Widerstände um ein Vielfaches geringer. 

Eine Baugrubensicherung, die dauerhaft ist, ordnen wir hingegen als Hangsicherung ein. Der natürliche Hang stellt einen Gleichgewichtszustand dar, welcher allerdings labil sein kann. Durch die Annahme der möglichen Belastungen und durch die Anforderung der Stabilität werden Hangsicherungen notwendig, der wir eine bestimmte Funktionalität sowie eine Dauerhaftigkeit unterstellen.

Die konstruktive Hangsicherung gliedert den natürlichen Raum, verändert und übersteilt das Relief, schafft den geschützten Raum für menschliche die wechselhaften menschlichen Aktivitäten, verwirklicht Wege und Pfade, ordnet sich bestenfalls in die Natur ein und macht sich die Natur zur unterstützenden Kraft, indem im Sinne der Ingenieurbiologie die Vegetation sichernd ihren Einsatz findet.

Die Ingenieurleistungen in der Erde, im Fels, in großer Tiefe, im Wechselspiel mit dem Wasser, beeindrucken, weil der Mensch darin der Natur eine Form abringt, die menschlichen Ansprüchen genügt. Wenn die Natur dann auch noch diese menschlichen Eingriffe annimmt, ist effektiv eine höhere Stufe erreicht. Natur und Kultur werden eines.

Literatur:

[1] Gerd Möller: „Geotechnik – Bodenmechanik“, Ernst und Sohn Verlag, Hoboken 2013

[2] Karl Josef Witt: „Grundbau-Taschenbuch“, Ernst und Sohn Verlag, Hoboken 2018

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