Lasterhöhung durch Gebäudeaufstockung in Münster
Auf einen Blick
Durch die geplante Aufstockung steigen die Lasten auf die bestehenden Fundamente deutlich an (bis ca. 113 kN/m außen und 170 kN/m innen). Daher wurde der Baugrund mittels URETEK DeepInjection® gezielt unter den Fundamenten und bis etwa 2 m Tiefe verdichtet und verstärkt.
Dabei wurden Hohlräume geschlossen, der Baugrund verspannt und seine Tragfähigkeit erhöht. Messbare Hebungen von 1–2 mm dienten als Kontrolle für den Erfolg der Maßnahme. Dadurch können die zusätzlichen Lasten künftig sicher und setzungsarm abgetragen werden.
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AUSGANGSSITUATION
Das Bestandsgebäude ist ein voll unterkellerter, dreigeschossiger Massivbau aus den 1950er‑Jahren mit ausgebautem Dachgeschoss. Im Zuge einer geplanten Aufstockung soll das Gebäude um ein weiteres Vollgeschoss in Massivbauweise erweitert werden. Gleichzeitig wird der bestehende Dachstuhl als Sparren‑ und Kehlbalkendach erneuert.
Durch die Aufstockung kommt es zu einer signifikanten Erhöhung der auf die Gründung wirkenden Lasten. Große Bereiche der bestehenden Fundamentierung wären ohne zusätzliche Maßnahmen nicht in der Lage, diese Lasten bauwerksverträglich aufzunehmen. Zur Sicherstellung der Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit wurde daher eine Baugrundverstärkung erforderlich.
BAUWERK UND GRÜNDUNG
Das Gebäude besitzt Grundrissabmessungen von ca. 15 m × 11 m und ist vollständig unterkellert. Die Gründung erfolgte über Streifenfundamente mit Breiten von ca. 0,40 m (Innenwände) bis ca. 0,50 m (Außenwände). Die Fundamentsohle liegt bei etwa 0,40–0,50 m unter Oberkante der bestehenden Kellerbodenplatte, was einer Tiefe von ca. 2,60–2,70 m unter Geländeoberkante entspricht.
Gemäß statischer Berechnung infolge der Aufstockung ergeben sich Laststeigerungen von ca. 24 % an den Außenwänden und ca. 31 % an den Innenwänden. Die charakteristischen Linienlasten erhöhen sich dabei auf bis zu ca. 113 kN/m (Außenwände) bzw. bis zu ca. 170 kN/m (Innenwände).
BAUGRUNDVERHÄLTNISSE
Laut geotechnischem Untersuchungsbericht stehen unterhalb der bestehenden Fundamentsohlen aufgefüllte Sande sowie Geschiebelehm bzw. Mergel an. In einem Schurf wurde zudem ein Hohlraum bis ca. 25 cm unter Oberkante der Kellerbodenplatte festgestellt, dessen seitliche Ausdehnung nicht eindeutig eingegrenzt werden konnte.
Zur bauwerksverträglichen Abtragung der erhöhten Lasten wurde daher eine Baugrundverstärkung im fundamentnahen Bereich empfohlen. Ziel der Maßnahme war es, die elastische Bettung der Fundamentierung zu erhalten und gleichzeitig die Tragfähigkeit des Untergrundes gezielt zu erhöhen.
DURCHFÜHRUNG DER BAUGRUNDVERSTÄRKUNG
Die Baugrundverstärkung erfolgte mit der URETEK DeepInjection ®‑Methode. Von der Oberkante der Kellerbodenplatte sowie teilweise von außen (Innenhofseite) wurden im Abstand von ca. 0,60–0,80 m Bohrlöcher mit einem Durchmesser von 16 mm durch die Fundamente hergestellt.
Über Injektionslanzen wurde ein zweikomponentiges Expansionsharz zunächst direkt unter die Fundamentsohle und anschließend in einer zweiten Injektionsebene bis in Tiefen von ca. 2,00 m unter Fundamentunterkante in den Baugrund gepresst.
WIRKPRINZIP UND QUALITÄTSKONTROLLE
Durch die Volumenvergrößerung der Harze (Polymerisation) und die dabei entstehende Expansionskraft wurden vorhandene Hohlräume aufgefüllt und der Baugrund verdichtet und verspannt. Unter Ausnutzung der bestehenden Gebäudeauflast bildeten sich fein verästelte, wurzelartige Harzlamellen aus, die eine horizontale Verspannung sowie eine geogitterähnliche Bewehrung im Baugrund bewirkten.
Mit fortschreitender Verdichtung kam es lokal begrenzt zu einem Anwachsen der Vertikalspannungen und zu messbaren Hebungsreaktionen im Bereich von maximal 1–2 mm. Diese Hebungsreaktionen wurden als empirischer Nachweis für das Erreichen der maximalen Baugrundverbesserung gewertet.
Der gesamte Injektionsprozess wurde millimetergenau mittels Nivellierlaser überwacht. Die am Bauwerk angebrachten Laserempfänger registrierten jede Bewegung der Baukonstruktion und dokumentierten den nachhaltigen Zuwachs der Untergrundtragfähigkeit unter der zum Zeitpunkt der Injektionen vorhandenen Belastung.
ERGEBNIS
Durch die URETEK DeepInjection ®‑Maßnahme konnte der Baugrund unter den betroffenen Streifenfundamenten nachhaltig verstärkt werden. Die erhöhten Lasten aus der geplanten Aufstockung können nun bauwerksverträglich und setzungsarm in den Untergrund abgetragen werden. Die Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit des Bestandsgebäudes sind damit auch für die zukünftige Nutzung gewährleistet.