Diplomarbeit "Kombinierte Pfahl-Plattengründung"

Entwurf und Berechnung einer Hochhausgründung als kombinierte Pfahl-Plattengründung im Vergleich zu einer konventionellen Platten- bzw. Pfahlgründung

Dipl.-Ing. Konrad Diethei

Die sogenannte kombinierte Pfahl-Plattengründung - KPP - ist eine Möglichkeit, die Gründung von schweren Bauwerkslasten in schwierigen Baugrundverhältnissen zu optimieren. Randbedingungen, für die sich eine solche Gründung als Alternative anbietet, sind z.B. Hochhausgründungen in Baugrundverhältnissen mit tiefliegenden tragfähigen Bodenschichten oder stark einfallenden tragfähigen Schichten. 

Für ein 10-geschossiges Hochhaus mit 2 Untergeschossen (Bild 1) ist die Gründung als kombinierte Pfahl-Plattengründung entworfen und berechnet worden. Der Baugrund besteht aus mächtigen, überwiegend bindigen Lockergesteinsschichten in einer eiszeitlichen Gewässerrinne, die im Grundrissbereich des Bauwerks von stark einfallenden Felsschichten unterlagert werden (Bild 2).
Bei der kombinierten Pfahl-Plattengründung werden die Pfähle im Schluff oberhalb des Fels abgesetzt. Die Lastabtragung erfolgt fast ausschließlich über Mantelreibung. Die Pfähle können nur einen Teil der Bauwerkslast in den Untergrund abtragen, der Rest wird von der Platte als Sohldruck in den Baugrund abgegeben.

In der quasi "schwimmenden" Gründung kann die Größe und Ausprägung der Setzungsmulde durch die Pfahlanordnung beeinflusst werden. Das komplexe Zusammenwirken von Konstruktion und Baugrund kann nur in aufwendigen Simulationsrechnungen nach der FEM näher untersucht werden (Bild 3).
Alternativ wurden auch eine Plattengründung und eine Pfahlgründung mit Großbohrpfählen, die im Fels abgesetzt werden, berechnet. Die Berechnungsergebnisse zu den Planungsvarianten sind im Bild 4 in einer Tabelle zusammengefasst.

Die geringsten Setzungen können mit einer konventionellen Pfahlgründung sichergestellt werden. Die Gründung ist relativ teuer, da die Pfahlbohrungen tiefer geführt werden müssen und das Bohrverfahren im Fels aufwendiger ist. Die KPP ist nur geringfügig teurer als eine Plattengründung, da die Platte dünner ausgebildet werden kann und die Pfähle kürzer und vor allem in einem schneller auszuführenden Verfahren gegenüber konventionellen Bohrpfählen hergestellt werden können. Mit der KPP können aber die Setzungen gegenüber der Plattengründung nahezu halbiert werden.