Tiefgaragen | Deutschland
Vergleichsstudie | Kosten-Nutzen-Analyse
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Einleitung
In dieser Studie wird der Einsatz von Stahlspundbohlen (SSP) beim Bau von Tiefgaragen untersucht, wobei der Schwerpunkt auf ihrer Wirksamkeit unter verschiedenen regionalen Bedingungen liegt. Der erste Teil vergleicht verschiedene Wandbauweisen für ein zweistöckiges Tiefgaragenprojekt in Norddeutschland, wobei Faktoren wie Kosten, Baugeschwindigkeit und Nachhaltigkeit bewertet werden.
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Randbedingungen
Geometrie/Strukturbauteile
Die ausgewiesene Baustelle hat eine angegebene Fläche von 28 x 50 Metern. Das neue Gebäude wird eine Grundfläche von 28 x 28 Metern haben. Die Tiefgarage wird aus zwei Ebenen bestehen, die jeweils eine lichte Deckenhöhe von 2,70 m aufweisen.
In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass der Grundwasserspiegel knapp unter dem Oberflächenniveau liegt. Für die Erstellung der Baugrube und den Bau der Tiefgarage wird daher eine Sohlplatte aus Unterwasserbeton benötigt. Diese Sohlplatte verhindert das Eindringen von Wasser in die Baugrube von unten während der Bauarbeiten.
Darüber hinaus widersteht die Sohlplatte zusammen mit den darin eingebetteten Mikropfählen dem Hebungsdruck, der durch die Entwässerung der Baugrube entsteht. Für die konstruktive Bemessung wird eine 1,40 m dicke Betonsohlplatte einschließlich einer 30 cm dicken Ausgleichs-/Drainageschicht angenommen. Um Aushubtoleranzen zu berücksichtigen, werden zusätzlich 30 cm abgezogen.
Es ist zu beachten, dass die Unterwassersohlplatte und die Mikropfähle keinen Einfluss auf die Ergebnisse der Systemberechnungen haben, da die Randbedingungen über alle Systeme gleich bleiben.
Bauphasen
Für die Ausführung der Arbeiten ist folgender Bauablauf vorgesehen:
1. Herstellung der Stützwand, je nach gewählter Bauweise:
a. V1 - Dauerhafter Spundwandverbau:
- Vorbohren
- Einbringen der Spundbohlen
b. V2 - Temporärer Spundwandverbau:
- Bohren von Lockerungslöchern für die Rammtrasse
- Einbringen/Einrütteln der Spundbohlen
c. V3 - Überschnittene Bohrpfahlwand:
- Einbringen der Bohrpfähle, einschließlich Betonieren und Bewehren (weitere Schritte erst nach Aushärten des Betons)
d. V4 - Schlitzwand:
- Herstellung der Schlitzwand, einschließlich Betonieren und Bewehren (weitere Schritte erst nach Aushärten des Betons)
2. Einbringen der Aussteifungsschicht bei +59,00 m NHN (vorher: Aushub bis +58,50 m NHN + parallele Absenkung des Grundwasserspiegels auf +58,00 m NHN)
3. Unterwasseraushub bis +50,50 m NHN
4. Einbringen von UW-Beton, einschließlich Ausgleichsschicht, Auftriebspfähle und Drainageschicht und Entwässerung der Baugrube auf +50,50 m NHN
5. Betonieren der Sohlplatte des Untergeschosses (UG 2), der Stützen und der Decke über U2, temporäre Abstützungen der Decke über U2 an der Stützwand (→ entfällt bei „V2 - Temporärer Spundwandverbau”) und Entfernen der Aussteifungsschicht
6. Betonieren der Stützen, Decke über dem UG 1, einschließlich des Stahlbetonanschlusses an die Stützwand (→ entfällt bei „V2 - Temporärer Spundwandverbau”), Rückbau der temporären Spundbohlen (V2)
Annahmen für die Berechnung
Lasten
Nach Fertigstellung der Tiefgarage wird der Überbau mit 4 Stockwerken errichtet. Die daraus resultierenden Vertikallasten werden über die Außenwände und Stützen auf den Boden übertragen. Daher werden die Stützkonstruktionen auch im Endzustand Vertikallasten tragen, mit Ausnahme des temporären Spundwandverbaus. Die Vertikallast ist als Linienlast mit Nk = 350 kN/m definiert.
Aufgrund der Nähe zu den Nachbargebäuden grenzt die Stützwand direkt an die bestehenden Bauwerke an. Die Nachbargebäude sind auf Streifenfundamenten gegründet.
Die Oberkante des Streifenfundamentes liegt bei +58,00 m NHN, mit einer Breite von 1,0 m. Das Bodenniveau des Nachbargebäudes liegt bei +60,00 m NHN. Die Gründungslast wurde unter Annahme der Abmessungen und Materialien des bestehenden Gebäudes mit Gk = 350 kN/m berechnet.
Zusätzlich wird eine Last von pk = 5 kN/m² in Bodennähe von der hinteren Kante der bestehenden Gründung angesetzt. Dies deckt die Last durch das Eigengewicht der Sohlplatte und zusätzliche Auflasten ab.
| Variante | Bezeichnung | Gewählter | Wandtyp (LWand) |
| [-] | [-] | [-] | [m] |
| V1 | Spundwand, ausgesteift, dauerhaft | AZ 32-750; S 355 GP | 14,50 |
| V2 | Temporärer Spundwandverbau als Baugrubenverbau | AZ 32-750; S 355 GP | 14,50 |
| V3 | Überschnittene Bohrpfahlwand, ausgesteift, dauerhaft | Ø 1,18 m | 14,50 |
| V4 | Schlitzwand, ausgesteift, dauerhaft | t = 1,00 m | 16,00 |
Die temporäre Spundwand ist die kostengünstigste Lösung. Der Unterschied beträgt ca. 18 % gegenüber der überschnittenen Bohrpfahlwand und ca. 24 % gegenüber der Schlitzwand.
Schlussfolgerung
