Tiefgaragen. Ausführungsplanung | Niederlande

Technische Analyse und Kostenanalyse

Technische und Kostenanalyse

Um einen fundierten Vergleich zwischen Spundbohlen und alternativen Lösungen zu ermöglichen, wurde eine einfache, aber realistische Fallstudie durchgeführt. Die Fallstudie basiert auf einer Standardgeometrie von ca. 30 m x 250 m mit ca. 600 Parkplätzen, einer angenommenen Nutzungsdauer von 100 Jahren und einer innerstädtischen Lage mit Setzungs- und Erschütterungsproblemen. Die Analysen berücksichtigten weiche Untergrundbedingungen (typisch für Delta-Gebiete) mit einem relativ hohen Grundwasserspiegel.

Folgende Bauverfahren wurden analysiert:

  • Stahlspundwand (SSP);
  • Bodenmischwand (Cutter Soil Mix, CSM);
  • Schlitzwand (D-Wall);
  • Sekantpfahlwand (Secant).

In dieser Fallstudie ist die Stahlspundwandlösung für die Stützwand der Tiefgarage mit zwei Untergeschossen um mindestens 38 % kostengünstiger.

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en Englisch AMCRPS_UCP_WB_Cost_Analysis_EN_2021_web.pdf
LFC UCP
Excavation in sheet piles
Steel temperature at supporting beam as a result of fire
Cost estimate of the retaining wall per alternative
USP Arcelor Mittal
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Geotechnische Planung

Auf Baustellen mit ausreichender Flächenverfügbarkeit wird das „Bottom-up“-Verfahren bevorzugt, bei dem bis zum Einbringen der Unterwasserbetonplatte unter Wasser gearbeitet wird. Das „Top-down“-Verfahren kommt dagegen zum Einsatz, wenn die Fläche extrem begrenzt ist, obwohl es aufgrund von Hebebeschränkungen, beengten Platzverhältnissen und Luftqualitätsproblemen höhere Kosten und längere Bauzeiten verursacht.

Dieses Verfahren wurde in den innerstädtischen Bahnhofsbauwerken der Amsterdamer Nord-Süd-Linie aufgrund der erheblichen Einwirkungen des Verkehrs und der Auftriebsprobleme bei tiefen Aushubtiefen angewendet.

Stützwände

In der ursprünglichen Planung wurde eine Spundbohle AZ 20-700 vorgesehen, da in dicht bebauten Stadtgebieten das Pressen das bevorzugte Einbauverfahren ist und für die Baureihe AZ-800 keine Pressgeräte verfügbar waren. Inzwischen wurden mehrere Pressen für die 800 mm breiten Pfähle entwickelt. Daher würde heute eine AZ 20-800 in Betracht kommen, die die gleichen Profileigenschaften wie die AZ 20-700 aufweist, aber um 8 % leichter ist.

Generell gilt eine Wandstärke von 10 mm als praktische Untergrenze für die Steifigkeit und Festigkeit von Spundbohlen zum Einpressen in den Boden, wobei dies von den Bodenerkundungen und den Längenmaßen der Pfähle abhängt.

Brandschutz

Eines der wichtigsten Themen bei der Planung einer Tiefgarage ist der Brandschutz. Die Unterbringung von Fahrzeugen in einem begrenzten Raum unterhalb des Bodenniveaus stellt im Vergleich zu einem Gebäude mehrere Anforderungen an die im Brandfall zu treffenden Sicherheitsmaßnahmen. Diese Maßnahmen hängen von der Größe der Tiefgarage (Unterteilung, Anzahl der Stellplätze usw.) ab und umfassen beispielsweise Brandmelde- und Warnanlagen, gegebenenfalls die Notwendigkeit einer Belüftung, Rauchabzug und/oder Sprinkleranlagen sowie die Bereitstellung von Feuerlöschern und ausreichenden Fluchtmöglichkeiten.

Diese Maßnahmen sind unabhängig von der Bauweise, sofern die strukturelle Widerstandsfähigkeit für eine vorgeschriebene Branddauer gewährleistet ist.

Kennzahl – Kosten

Die Einwirkung der Wandkonstruktion auf die Gesamtkosten ist signifikant, liegt jedoch innerhalb einer Bandbreite von weniger als 10 % der Gesamtkosten. Die Wände selbst weisen eine wesentlich größere Bandbreite bei den Kosten auf, verursachen jedoch auch später im Bauprozess zusätzliche Kosten, beispielsweise für den Brandschutz.

In dieser Kostenschätzung wird der Unterschied in der Produktionszeit vernachlässigt. Aus diesem Grund wurde ein Einfluss der Planung ermittelt, um den potenziellen Einfluss auf die Kosten zu quantifizieren. Darüber hinaus wurde die Qualität der Wasserdichtigkeit nicht in die Kosten einbezogen, wobei zu beachten ist, dass die Qualität (und damit die Kosten) für die Spundbohle mit vollständig dichtgeschweißter Verriegelung relativ hoch angesetzt wurde.

Allein auf der Grundlage dieser Ergebnisse kann geschlossen werden, dass die Spundwand die niedrigsten Kosten verursacht.

Einwirkung der Wandkonstruktion auf Planung und Cashflow

Hier ein kurzer Vergleich verschiedener Methoden anhand einer Konstruktion mit einer Größe von 30 m x 250 m und einem Gesamtumfang von 560 m, ausgehend von einer 5-Tage-Woche:

  • Spundbohlen: Bei der Einpressmethode werden täglich 10 m Spundbohlen eingebaut, wobei die Produktion 56 Tage und die Vorbereitung weitere drei Tage in Anspruch nehmen, sodass insgesamt 59 Tage oder fast 12 Wochen benötigt werden. Das Schweissen der Spundbohlen-Schlösser erfolgt parallel und hat keinen Einfluss auf den kritischen Pfad.
  • D-Wall: Mit dieser Methode wird eine Produktionsrate von einer Platte pro Tag erreicht, sodass die Produktion 112 Tage dauert. Mit Mobilisierung und Aufbau der Unterstützung sind es insgesamt 142 Tage oder etwa 28 Wochen.
  • SoilMix: Mit vier Elementen pro Tag bei einer Länge von jeweils 2,5 m erreicht dieses Verfahren die Geschwindigkeit der Stahlspundbohlen mit 56 Tagen für die Produktion und 30 Tagen für die Vorbereitung, was insgesamt 86 Arbeitstage oder etwa 17 Wochen ergibt.
  • Sekantpfählen: Bei einer Produktion von 16 Bohrpfählen pro Tag ergibt sich ein Tagesfortschritt von 8 m, sodass die Installation insgesamt 70 Tage dauert, zuzüglich drei Tage für die Baustellenvorbereitung, was insgesamt 73 Tage oder etwa 15 Wochen ergibt.