Grundlagen des Bauwesens: Tragwerke, Fundamente und Baustellenlogistik

Grundlagen des Bauwesens: Tragwerke, Fundamente und Erdarbeiten

Tragende Elemente und Dachkonstruktion

Pfosten und Träger (Unterzüge)

Die Träger (auch als Ketten bezeichnet) sind Strukturelemente, die Lasten aufnehmen oder übertragen können. Sie bestehen aus Holz, Stahl, Beton oder Kombinationen dieser Materialien. Das Verhalten der Träger ist im Wesentlichen durch Biegung gekennzeichnet.

Stützen (Pfeiler)

Strukturelemente, die Lasten übertragen und Widerstände aufnehmen. Sie bestehen aus Holz, Stahl oder Beton.

Dachkonstruktion

Die Dachkonstruktion ist eine Kombination von Strukturelementen, die ein Gitter bilden, das im Wesentlichen axialen Belastungen ausgesetzt ist. Sie besteht aus einer geordneten Anordnung von Bindern, die durch Befestigungsmittel verbunden sind. Der Dachstuhl arbeitet in seiner unteren Reihe auf Zug und in den oberen Reihen auf Druck. Die Zwischenelemente arbeiten auf Kompression (Druck).

Fundamente: Definition und historische Entwicklung

Definition der Fundamente

Das Fundament ist der tragende Teil des Bauwerks, der in Kontakt mit dem Boden oder Fels steht, die ständigen oder vorübergehenden Lasten aufnimmt und überträgt.

Geschichte der Fundamente (ca. 12.000 Jahre)

Die Gründung von Bauwerken ist eine der ältesten menschlichen Tätigkeiten, entstanden aus der Notwendigkeit, Schutz zu bauen (vor ca. 12.000 Jahren). Fundamente waren historisch eines der am meisten vernachlässigten Themen im Bauwesen und in der Architektur.

Historische Fundamenttechniken im Überblick

• Mesopotamien: Alluvialer weicher Boden, ruhend auf Ziegeln, Keramik und Schilfmatten.
• Ägypten: Religiöse Bauten und Denkmäler (Pyramiden). Felsplatten direkt auf Sandstein gegründet.
• Bibel (Altes Testament): Empfehlung für Fundamentstrukturen: Gründung auf Fels statt Sand.
• Antikes Griechenland: Häuser aus leichtem Holz und Stein, Gebetshäuser. Fundamente auf Fels gegründet.
• Antikes Rom: Große Entwicklung der Bautechniken, Ausweitung des Reiches. Militärischer und ziviler Ausbau (Wasserleitungen, Straßen, Infrastruktur). Entdeckung des Puzzolanzements, Bodenstabilisierung und erste architektonische Grundsätze. Dies ermöglichte die Spezialisierung von Architekten und Handwerkern.
• Mittelalter (V. bis VIII. Jh.): Regression der Techniken nach dem Fall des Reiches. Reduzierte Anzahl und Qualität von Architekten/Handwerkern. Grobe Strukturen und bescheidene Ausmaße.
• Vorromanik: Platzierung von Schutt, gemischt mit Mörtel oder Ton, in schlecht ausgehobenen Gruben. Fundamente abhängig von verfügbarem Platz, Arbeitslast und Tragfähigkeit.
• Romanik (1000 bis 12. Jh.): Große Steine oder Geröll an den Außenflächen, das Zentrum mit kleineren Steinen/Schutt gefüllt, manchmal mit Lehm oder Mörtel vermischt. Fast ausschließlich Flachgründungen.
• Gotik (12. bis 16. Jh.): Bessere Mörtelqualität, besser geschnittene Felsblöcke. Standortwahl und gewisse Erkundung des Untergrunds. Fundamente für Säulen mit Bögen dazwischen.
• Renaissance (16. bis 18. Jh.): Methoden vergleichbar mit den bestehenden, teilweise Rückschritt. Der Wendepunkt in der Ingenieurwissenschaft der Fundamente war die klassizistische Periode.
• Neoklassizismus (18. bis 20. Jh.): Fortschritte in Technologie und neuen Materialien. Wachstum der Städte, Notwendigkeit der Verbesserung von Böden geringer Tragfähigkeit.

Abriss, Demontage und Baustellenlogistik

Temporäre Bauten

Temporäre Bauten, die sich im Bereich eines neuen Projekts befinden, müssen demontiert oder abgerissen werden, sobald das Material oder die Ausrüstung zur Wiederverwendung oder Verwertung freigegeben wurde (z. B. Schutzdächer).

Abriss (Demontage)

Der Abriss ist die Fragmentierung von strukturellen oder architektonischen Elementen, um eine kleinere, handlichere Größe zu erreichen, unter Berücksichtigung von Effizienz, Reinigung und struktureller Sicherheit.

Verantwortung beim Abriss

Der Auftragnehmer ist für den Abriss eines Gebäudes verantwortlich, in Abstimmung mit dem Bauherrn und den beauftragten Bauleitern. In einigen Fällen legt der Auftragnehmer den Bestimmungsort oder den Bereich der Ablagerung von Schutt fest. Die Entsorgung erfolgt entweder kostenlos oder der Bauherr behält das Eigentum an hochwertigen Abfallmaterialien.

Empfehlungen für den Abriss

1. Elemente aus Beton oder Mauerwerk werden mit Handwerkzeugen, Maschinen oder in bestimmten Fällen mit Sprengstoffen abgerissen.
2. Bei Sprengungen auf Flächen, die später als Bodenfläche dienen, muss die Stufe bündig mit diesem Niveau ausgeführt werden.
3. Wenn das abzureißende Gebäude Platz für neue Strukturen oder Geländeschnitte schafft, muss der Abbruchschnitt bis zu einer Tiefe gleich oder oberhalb der maximalen Grenze erfolgen.

Abriss von Wänden und architektonischen Elementen

• Der Abriss erfolgt mit Handwerkzeugen.
• Werden Wände in Bereichen abgerissen, die für ein neues Projekt genutzt werden, muss ein ebenes Fundament geschaffen werden.
• Der Abriss im Rahmen von Sanierungsarbeiten wird bis zu dem im Projekt angegebenen Niveau durchgeführt.
• Der Abriss architektonischer Elemente muss so erfolgen, dass strukturelle Schäden an anderen Elementen vermieden werden.

Vorbereitung der Baustelle: Absteckung und Erdarbeiten

Absteckung (Layout)

Die Absteckung bezeichnet die Lokalisierung und Markierung der Hauptachsen des Bauprojekts auf dem Gelände sowie die Festlegung seiner Grenzen.

Nivellierung

Die Nivellierung dient dazu, die Höhendifferenz von Punkten in Bezug auf eine Referenzebene festzustellen. Die Genauigkeit hängt von der Art der Arbeit ab.

Wichtige Erfassungspunkte

Zusätzlich zur Kennzeichnung der Grundstücksgrenzen und Hauptachsen des Projekts ist es wichtig, die Mengen des Grundstücks sowie die Standorte von nicht referenzierten Anlagen und Geräten (z. B. Kanalisation) zu erfassen.

Erdarbeiten und Aushub

Der Aushub ist die notwendige Aktivität zur Entfernung und Gewinnung von Bodenmaterial, um die erforderliche Höhe für Sockel, Fundamente, das Planum beim Straßenbau oder die Tiefe einer Untergrabung zu erreichen.

Klassifizierung der Erdarbeiten

Erdarbeiten werden als manuell, mechanisch oder durch Sprengung klassifiziert. Die Tiefe bestimmt den Schwierigkeitsgrad des Aushubs:

• a. 0 bis 2 Meter
• b. 2,1 bis 4 Meter
• c. 4,1 bis 6 Meter

Wasserverhältnisse beim Aushub

Die Wasserverhältnisse sind entscheidend für die Planung der Erdarbeiten:

• Aushub in feuchtem Material: Dies liegt vor, wenn das Material in seinem natürlichen Zustand vor dem Graben permanent Oberflächenwasser ausgesetzt ist oder wenn der Grundwasserspiegel während des Aushub- und Bauprozesses sinkt.
• Aushub im Wasser: Wenn die Senkung des Grundwasserspiegels während der Bauphase durch Pumpen erreicht wird, oder wenn dies wirtschaftlich oder technisch nicht machbar ist, gilt der Aushub als Aushub im Wasser.