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DIH Solutions, Geschäftsführer Jan-Uwe Lange, Dipl.-Ing. (FH) Maschinenbau - Konstruktion - Berechnungsingenieur © 2025

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Was sind Setzungen? Setzungen von Bauwerken werden durch Veränderungen im Baugrund hervorgerufen. Diese machen sich durch vertikale Verschiebungen (meistens abwärts gerichtet (z.B. hohe Nässeaufnahme) aber auch aufwärts (Quellen) gerichtete Bewegungen im Erdreich unterhalb der Fundamentplatte bemerkbar. Sie hängen daher von der Bodenbeschaffenheit und Einflüsse aus der näheren Umgebung ab. Kleinere Setzungen über längere Zeiträume sind ganz natürlicher Art. Höherer Setzungen mit Rissbildung am Bauwerk sind Hinweise auf einen nicht tragfähigen Baugrund. Hier muß die Ursache nach erkennen der Setzung erforscht werden, da möglicherweise hier höhere Gefahr für das Gebäude besteht – Entstehung und Wachsen von Rissen – Instabilität des Bauwerks sich ergebend – Prüfen des Bewegungsverhaltens nötig (Gleiten)! Was ist ein statischer Grundbruch? Ein statischer Grundbruch tritt dann auf, wenn starke Belastungen (hohe Biege- und Torsions- Momente wie auch außermittig angreifende Kraftvektoren durch z.B. Windlasten) auf ein Einzel- oder Streckenfundament eines Bauwerkes einwirken. Es kommt zu einer Drehbewegung im Fundament, wodurch Erdmasse aus der Sohle seitlich durch Scherbruch entlang einer Gleitebene weggedrückt wird. Es kann zu einem merklich seitlichen Auswurf am Fundament kommen. Hört die Windbelastung auf, so kann es vorkommen, dass die Fundmentsohle ihre Tragkraft verloren hat (gelockerter Bau- Grund) und somit die Standsicherheit des Bauwerks nicht mehr gegeben ist. Eine merkliche Schief- Stellung des Bauwerks resultiert daraus. Der Baugrund unter dem Fundament muß nachverdichtet werden. Tritt der Schaden öfter bei Starkwinden auf, so sollte das Fundament neu berechnet werden. Wodurch entstehen Baugrundbewegungen?  Baugrundbewegungen finden in horrizontaler wie auch in vertikaler (±) Richtung statt. Sie sind natürlichen Ursprungs, können aber auch menschlich hervorgerufen sein. Es finden Veränderungen im Baugrund statt, die z.B. Setzungen, Gleiten des Bauwerks, Scherbrüche im Baugrund, schlechte Baugrubenabstützungen, Absenken von Grundwasser, Starkregen mit höheren Grundwasserständen, Quellen von kalkhaltigen Böden, Erdbrüche (Senkgruben), erdbebenartige Phänomene (Erschütterungen), Schwerlast-Strassenverkehr, Veränderungen im Wassergehalt (Trockenheit), Bauvorhaben in der Nachbarschaft, Hang- und Böschungslagen u.s.w. Aber auch eine Änderung der Bauwerkslasten durch Masse-Erhöhung und verändeter Schwerpunktlage kann zum Versagen der Tragfähigkeit vom Baugrund führen. Wozu führen diese an Bauwerken? Sichtbar wird der Verlust an Tragfähigkeit vom Baugrund an merklichen und meßbaren Schiefstellungen von Bauwerken und / oder durch Rissbildung in Wänden oder Bodenplatten. Risse wachsen dabei unter Umständen in einer kurzen Zeit zu klaffenden Fugen. Türen und Fenster im Gebäuden lassen sich nur schwer in ihre Rahmen drücken. Außhalb von Bauwerken im Bereich der max. Schiefstellung entsteht im Bodenbereich ein flacher Auswurfhügel bzw. die Fundamentplatte (bei Bauwerken mit Flachgründung) ist sichtbar unterhöhlt (Bruch der Fundamentplatte möglich). Welche Arten von Erddrücke gibt es? Erddrücke sind wichtige Kennwerte für die Bestimmung und Auslegung von Tragwerken, wie Kellermauern, Stützwände bei Baugruben, Verschalungen und Fundamentgestaltungen. Es sind flächenbezogene Drucklasten, die auf ein Bauwerk einwirken, deren Auswirkungen durch die Beweglichkeiten U und damit auf die Steifigkeiten) des Bauwerks und seinem Baugrund beeinflußt werden. In Grafiken werden diese Druckbelastungen vereinfacht als vektoriellen Kraftzeiger in [kN] angegeben, sie wirken aber über die Aushubhöhe und die Länge der druckbelasteten Baustruktur als Flächenlast [kN/m²]. Es werden drei (3) Arten von Erddrücke unterschieden, wobei die Vektoren immer senkrecht zu den Übertragungsflächen stehen. Bei Neigungsflächen entstehen somit horizontale Ei_h und vertikale Ei_v Lastkomponenten. Aktiver Erddruck EA wirkt von außen auf eine Bauwerkswand. Ist diese falsch dimensioniert worden, d.h. weist die Wand ein sehr weiches Biegeverhalten auf, dann werden die Erdmassen die Wand nach innen verformen und weitere Erdmassen fließen der Bewegungsrichtung nach. Dieser Erddruck kann durch Verkehrslasten auf der Oberfläche (abgestellte Baugüter, Container, Krananlagen, Zuliefererverkehr, Nachbargebäude etc) oder zusätzlich durch Umwelteinflüsse (Staunässe, Starkregen, Bodenverflüssigung) verstärkt werden. Ein Versagen der Bauwerkswand ist unter Umständen möglich, daher sollten bei tiefen Baugruben, die Stützwände immer ausreichend dimensioniert sein und Aussteifungen aufweisen. Passiver Erddruck EP entsteht, wenn eine Kraft über die Bauwerkswand nach außen auf den Baugrund einwirkt. Das kann durch Aussteifungs-Elemente an der Stützwand verursacht sein, da diese meistens mechanisch oder gar hydraulisch zwischen den Gruben- Wänden verspannt werden. Auch ein Gleiten des Bauwerks bewirkt eine Drucklast auf das Erdreich. Der Baugrund wird dabei verdrängt so dass unter Umständen und einer weichen oberen Geländeoberschicht dort es zum Erdanhäufung kommen kann. Der passive Erddruck wird auch als Erdwiderstand bezeichnet. Es gilt EP>EA, dazwischen gibt es den dritten Erddruck, den ruhenden Erddruck. Ruhender Erddruck E0 liegt vor, wenn sich Bauwerk und Baugrund nicht bewegen. Ein rein statischer Lastfall, der selten vorkommt. Baugründe sind immer in Bewegung und damit auch das Bauwerk. Alle Erddrücke werden durch Höhe des Aushubs, die Schichtungen sowie die Eigenschaften der Erdmassen (verschiedene Wichten, Reibungswinkel und Kohäsionswerte), einer möglichen Geländeneigung, einer Wandneigung, der Oberflächengüte am Bauwerk (rauh, glatt) aber auch durch die Beweglichkeit in der Baugrundsohle / Bauwerks- Fundament beeinflußt. Was ist ein hydraulischer Grundbruch? Ein hydraulischer Grundbruch wird durch hochvolumige Wasserströme innerhalb von wassertragenden Bodenschichten (hoher Sand und Kies Anteil) hervorgerufen. Diese können durch Gewässer mit hoher Wassersäule gegenüber zum Gelände als auch durch Grundwasseranstieg verursacht werden. Entlang dieser Wasserströme kommt es zudem zu Erosion (Abtrag von Sedimenten), die den Baugrund in seiner Tragfähig- keit beeinträchtigen aber auch die Stabilität von Bauwerke beeinträchtigen. Sand- und kieshaltige Bodenschichten können eine gewissen Menge an Wasser aufnehmen, aber irgendwann sind die Hohlräume gesättigt und es tritt der Effekt der Verwässerung auf - die Körner können sich nicht mehr ineinander verhaken, ihre Bindungen sind leicht löslich, so dass sie quasi im Wasser schwimmen. Ein Bauwerk kann hierbei je nach physikalischen Bedingungen Aufschwimmen oder Einsinken. Eine Schiefstellung bei ungleichmäßigem Tragverhalten ist dabei sehr wahrscheinlich – Prinzip Turm von Pisa. Ist der Wasserdruck sehr hoch und das Tragverhalten in der wasserführenden Schicht sehr gering so kann es zu einem plötzlich landseitigen Sedimentauswurf kommen. Das Tragwerk wird hierbei extrem unterspült, so daß seine Standsicherheit gefährdet ist. Vorher entstehen kleinere Auswurfhügel bzw Ausschwemmungen. Was ist Aufschwimmen?  Kann ein Bauwerk in den Baugrund einsinken? Ein Bauwerk kann aufschwimmen, wenn es eine große geschlossene Fundamentplatte besitzt und darauf von unten her Wasserströme durch aufsteigendes Grundwasser oder starke Sickerströme mit entsprechenden Wasserdruck auf die Platte einwirken. Ist die Fundament- Platte geteilt bzw. wirken die Wasserströme nur auf Teilbereiche, so entstehen unterschiedliche Drucklasten, die am Bauwerk in ihren Wirkbereichen unterschiedlich stark ausgeprägte Schädigungen (Risse, Deformationen) aufweisen. Es ist gut möglich, dass diese Schädigungen sich in Grenzen klein halten, da wenn die Haftreibung zwischen Hauswand und Baugrund überschritten wird, das Gebäude frei beweglich nach oben gedrückt wird. Es schwimmt auf wenn die physikalischen Bedingungen das zulassen, aber es ist auch möglich, dass das Bauwerk einsinkt und in Schiefstellung gerät. Als Beispiele dienen der Turm von Pisa oder der Vermessungsturm von Albert Speer in Berlin oder das Lübecker Holstentor. Abhilfe hierzu ist die Pfahlgründung. Diese hat auch ihre Grenzen wie das Beispiel des Hamburgischen Elbtowers (errichtet in tiefgehenden sehr nassen Mergel) zeigt. Also eine effektv stabile Gründung ist nicht ganz einfach.

Vereinfacht hier erklärt!