Fundament und Bodenplatte
Fundamente sind tragende Bauteile, die das Gewicht eines Gebäudes auf den darunter liegenden Boden übertragen. Sie befinden sich in der Regel unterhalb der Erdoberfläche. Im Bauwesen spielen Fundamente eine entscheidende Rolle für die Stabilität und Sicherheit von Gebäuden. Sie verteilen die Last des Gebäudes gleichmäßig auf den Boden, um Setzungen und auftretende Spannungen sowie Instabilitäten zu vermeiden. Fundamente sorgen dafür, dass insbesondere bei ungleichen Bodenverhältnissen oder bei Erdbeben das Gebäude stabil stehen bleibt. Die Einleitung von Kräften in einen tragfähigen Boden und eine frostsichere Gründungstiefe sind darüber hinaus wichtige Planungsaspekte von Fundamenten.
Es gibt verschiedene Arten von Fundamenten, die wiederum in Flach- und Tiefgründungen unterschieden werden. Die Wahl des richtigen Fundamenttyps für ein Gebäude hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die absehbare Lasteinwirkung, die Bodenverhältnisse, die geplante Nutzung und die örtlichen Bauvorschriften. Darüber hinaus spielen auch klimatische Bedingungen eine wichtige Rolle bei der Auswahl des Fundamenttyps. In Gebieten mit hohem Grundwasserspiegel oder instabilem Untergrund können spezielle Maßnahmen erforderlich sein, um das Fundament vor Feuchtigkeit oder Setzungen zu schützen.
Gründungsarten
Während im klassischen Wohnungsbau meist Flachgründungen zur Anwendung kommen, sind bei Nichtwohngebäuden häufiger auch Tiefgründungen notwendig. Die wesentlichen Gründungen werden folgend näher erläutert.
Flachgründung
Die Bauwerkslasten werden über die flächigen Fundamente direkt an den tragfähigen Baugrund abgetragen. Dies geschieht in einer bodennahen Tiefe. Zu den Flachgründungen zählen:
Hinweis: Bodenplatten
Bodenplatten aus Beton mit Stahleinlagen oder anderer Form der Bewehrung finden heutzutage in vielen Gebäuden Anwendung und trennen den Innenraum vom Erdreich. Dabei gilt es zwischen einem tragenden Plattenfundament in Form einer elastisch gebetteten Bodenplatte und einer nicht tragenden Bodenplatte zu unterscheiden. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird häufig nicht zwischen tragender und nicht tragender Bodenplatte differenziert.
Die nicht tragende Bodenplatte wird auf dem tragenden Fundament (i.d.R. Streifenfundament) angeordnet und ersetzt bspw. einen verdichteten Lehmboden. Diese Variante findet häufig im unterkellerten Wohnungsbau oder im Hallenbau Anwendung. Eine tragende Bodenplatte ist ein Plattenfundament und hingegen im nicht unterkellerten Wohnungsbau gängig.
Tiefgründung
Bei besonderen Bauwerkslasten (z.B. aufgrund ihres Eigengewichts oder zu erwartender Windlasten) oder wenn eine tragfähige Schicht erst in größerer Tiefe vorhanden ist, ist eine Tiefgründung nötig. Dabei werden meist Pfähle durch eine weniger tragfähige Bodenschicht bis zu einer tieferliegenden tragfähigen Schicht geführt (stehende Gründung). Im Fall von fehlender oder sehr tief liegender tragfähiger Schicht können ebenfalls Pfahlgründungen verwendet werden in Form einer sogenannten schwebenden bzw. schwimmenden Gründung. Die im Gebäudebereich relevanten Gründungsarten sind:
Funktion von Fundamenten und Bodenplatten im Gebäudebereich
Insgesamt erfüllen Fundamente sowohl bei Wohn- als auch bei Nichtwohngebäuden die gleichen Funktionen hinsichtlich Lastabtragung und Stabilität. Die Hauptunterschiede zwischen tragenden Fundamenten einschließlich Fundamentplatten und nicht tragenden Bodenplatten lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Funktionalität:
Fundamente übertragen Lasten in den Untergrund. Sie gewährleisten hauptsächlich Stabilität.
Nicht tragende Bodenplatten dienen hauptsächlich als ebener Untergrund und verteilen Lasten aus dem Gebäudeinneren auf die Fundamente.
Konstruktive Merkmale:
Fundamente sind dicker und robuster gestaltet als nicht tragende Bodenplatten, um den entsprechenden Anforderungen an die Lastabtragung gerecht zu werden.
Nicht tragende Bodenplatten benötigen weniger Bewehrung.
Unterer Gebäudeabschluss in Wohn- und Nichtwohngebäuden
Grundsätzlich können sowohl Flach- als auch Tiefgründungen beim Bau von Wohn- und Nichtwohngebäuden Anwendung finden. Eine Flachgründung wird meist aus Kostengründen bevorzugt.
Ein Plattenfundament wird grundsätzlich benötigt, wenn die Lasten besonders hoch bzw. variabel sind oder der Boden sehr weich ist. Aufgrund wirtschaftlicher Überlegungen werden tragende Bodenplatten zunehmend vielfältig eingesetzt.
Streifenfundamente kommen zum Einsatz, wenn tragende Wände längs verlaufen und die Lasten konzentrierter sind. Diese Art von Fundament eignet sich gut für Gebäude mit mehreren Geschossen oder für Konstruktionen, bei denen die Lasten nicht gleichmäßig verteilt sind. Das ist beispielsweise bei Gebäuden mit Keller der Fall, wo die Lasten durch die Wände auf den Untergrund übertragen werden müssen. Punktfundamente hingegen werden oft für einzelne Stützen oder tragende Elemente verwendet und sind ideal für leichtere Bauwerke oder Bereiche mit weniger Belastung.
Berücksichtigung der Frosttiefe
Die Frosttiefe ist die maximale Tiefe, bis zu der der Boden im Winter gefriert. Sie variiert je nach Region, Bodentyp und klimatischen Bedingungen. Fundamente müssen unterhalb dieser Frosttiefe gegründet werden, um Frostschäden zu vermeiden. Liegt das Fundament oberhalb dieser Tiefe, kann das gefrierende Wasser im Boden zu Hebungen führen, was Risse oder Setzungen im Gebäude zur Folge haben kann. Dies ist besonders relevant für Plattenfundamente, die häufig nur geringfügig oder gar nicht unter der Erdoberfläche liegen.
Um frostbedingte Schäden zu vermeiden, sollten Fundamente daher mindestens bis zur frostfreien Tiefe gegründet werden. In Deutschland wird gemäß DIN 1054:2021-04 vorgeschrieben, mindestens 80 cm tief zu gründen. Verschiedene Böden weisen unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich ihrer Fähigkeit auf, Wasser zu speichern, und reagieren daher unterschiedlich auf Frost. Tonböden beispielsweise können mehr Wasser halten als Sandböden und sind somit anfälliger für Frostschäden.
Neben der richtigen Gründungstiefe können auch zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, wie das Anlegen von Drainagen oder das Vermeiden von Wasseransammlungen in der Nähe des Fundaments. Bei Fundamenten, die nicht bis in die frostfreie Tiefe gegründet sind, wird eine sogenannte Frostschürze oder ein Frostschirm verwendet. Diese reicht bis zur Frosttiefe und dient als Schutz vor eindringendem Wasser unter dem Fundament. Durch eine Dämmung kann die Tiefe der Frostschürze reduziert werden.
Materialien für Fundamente und Bodenplatten
Beton ist das Standardmaterial für Fundamente und Bodenplatten. Er bietet hohe Druckfestigkeit, Haltbarkeit und Flexibilität in der Formgebung. Bewehrungsstahl wird in Kombination mit Beton verwendet, um die Zugfestigkeit zu erhöhen. Dies ist besonders wichtig in Bereichen mit hohen Lasten oder dynamischen Belastungen, wie sie beispielsweise in Industriegebäuden vorkommen. Die Notwendigkeit von Stahl im Beton ist bei einem Fundament oder einer Bodenplatte nicht zwingend gegeben und ist nach DIN EN 1992-1-1:2011-01 oder DIN 1045-1:2023-08 zu bemessen. Stahl wird heutzutage auch vermehrt durch verschiedene faserförmige Materialien bzw. Faserbeton ersetzt. Darüber hinaus wird Stahl auch für Pfahlgründungen verwendet.
Andere Materialien wie Ziegel, Blocksteine und Holz wurden früher auch im Wohnbau unter Wänden im Fundamentbereich verwendet und sind heutzutage im Neubau dafür nicht mehr typisch. In älteren Bestandsgebäuden ist es möglich solche Fundamente anzutreffen.
Zusätzlich zu diesen Hauptmaterialien sind auch Materialien für nicht kapillare Frostschutzschichten wie Kies und Schotter und Materialien für Ausgleichsschichten wie Textilien oder Folien nötig, die unterhalb von Fundamenten eingebaut werden, um Wasseransammlungen und Frostschäden zu vermeiden oder einen ebenen Untergrund herzustellen.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist zudem die Verwendung von Dämmmaterialien, insbesondere bei Bodenplatten.
Energieeffizienz und Klimawirkung
Trends in der Entwicklung von Fundamenten und Bodenplatten
In der modernen Bauindustrie zeichnen sich mehrere bedeutende Trends in der Entwicklung von Fundamenten und Bodenplatten ab, die durch technologische Innovationen und ein wachsendes Bewusstsein für Nachhaltigkeit geprägt sind.
