Geotechnische Kategorien bei der Planung von Leichtbaukonstruktionen – Was Sie wissen müssen?

Die richtige Bewertung der Baugrundverhältnisse und die Zuordnung der entsprechenden geotechnischen Kategorie bilden das Fundament für die Sicherheit und Dauerhaftigkeit jeder Konstruktion. Dies gilt sowohl für weitgespannte Stahlhallen als auch für temporäre Überdachungen oder leichte Membrankonstruktionen. In diesem Artikel beleuchten wir umfassend das Thema der geotechnischen Kategorien, ihre praktische Anwendung sowie ihren Einfluss auf den Planungs- und Investitionsprozess.

Rechtliche Grundlagen und Klassifizierung der geotechnischen Kategorien

Die geotechnische Klassifizierung in Polen basiert auf drei Säulen: der Verordnung des Ministers für Verkehr, Bau und Seewirtschaft, dem Eurocode 7 sowie Branchennormen. Diese Dokumente bilden ein kohärentes System, das eine präzise Festlegung der Anforderungen für einzelne Konstruktionstypen in Abhängigkeit von den Baugrundverhältnissen ermöglicht.

Grundlage der Klassifizierung ist die Analyse zweier Schlüsselparameter: der Baugrundverhältnisse und des Konstruktionstyps. Baugrundverhältnisse gelten als einfach, wenn homogene Schichten bekannter Geologie vorliegen, der Grundwasserspiegel unterhalb des Gründungsniveaus liegt und das Gelände keine ungünstigen geologischen Phänomene aufweist. Komplexe Verhältnisse zeichnen sich durch inhomogene Schichten, variable Grundwasserstände oder das Vorkommen organischer Böden aus. Komplizierte Baugrundverhältnisse umfassen Rutschungsgebiete, Karstgebiete, Bergschadensgebiete oder expansive Böden.

Die Folgen einer fehlerhaften Klassifizierung können schwerwiegend sein. Wenn wir das Vorkommen lokaler Linsen organischer Böden ignorieren und eine niedrigere geotechnische Kategorie annehmen, können wir in Zukunft mit ungleichmäßigen Setzungen konfrontiert werden, die zu Schäden an der Eindeckung und der Tragkonstruktion führen. Die Reparaturkosten übersteigen in solchen Fällen oft um ein Vielfaches den Wert der geotechnischen Untersuchungen, die das Problem hätten verhindern können.

Charakteristik der einzelnen geotechnischen Kategorien

Die Verordnung definiert drei geotechnische Kategorien, die den Umfang der erforderlichen Untersuchungen und Analysen bestimmen. Das Verständnis ihrer Spezifika hilft Ihnen, den Planungsprozess zu optimieren.

Erste geotechnische Kategorie (GK1)

Die erste geotechnische Kategorie umfasst kleine Bauwerke einfacher Konstruktion, die in einfachen Baugrundverhältnissen gegründet werden. In der Praxis betrifft dies temporäre Bühnenüberdachungen mit einer Höhe von nicht mehr als 3 Metern, Werbezelte auf befestigtem Untergrund oder kleine Zelthallen ohne feste Installationen.

Für Bauwerke, die der GK1 zugeordnet sind, genügt die Erstellung eines geotechnischen Gutachtens, das die Erkundung des Untergrunds auf der Grundlage makroskopischer Untersuchungen sowie die Bestimmung der Eignung des Bodens als Baugrund enthält. Sie können ein solches Gutachten auf der Grundlage von Archivmaterialien, einer Ortsbesichtigung und einfachen Felduntersuchungen erstellen.

Zweite geotechnische Kategorie (GK2)

Die zweite geotechnische Kategorie umfasst Bauwerke mit durchschnittlichen Gründungsverhältnissen oder Konstruktionen in einfachen Baugrundverhältnissen, aber mit komplexer Struktur. In der Praxis finden Sie hier die meisten Stahlhallen mit Trägern, Biogasbehälter, pneumatische Konstruktionen oder typische Membrankonstruktionen.

Für Bauwerke der Kategorie GK2 müssen Sie eine geotechnische Dokumentation erstellen, die eine Beschreibung der Boden- und Wasserverhältnisse, die Bestimmung der geotechnischen Parameter des Baugrunds sowie eine Prognose der Änderungen des Grundwasserzustands enthält. Ihre Untersuchungen sollten Bohrungen, Sondierungen sowie Laboruntersuchungen des Bodens umfassen.

Dritte geotechnische Kategorie (GK3)

Die dritte geotechnische Kategorie betrifft Bauwerke, die in komplizierten Baugrundverhältnissen gegründet werden, oder Bauwerke, deren Konstruktion empfindlich auf ungleichmäßige Setzungen reagiert. Hierzu zählen weitgespannte ETFE-Konstruktionen in Industriebrachen, Membrankonstruktionen mit ungewöhnlicher Geometrie oder Stahlhallen in Rutschungsgebieten.

Für Bauwerke der GK3 müssen Sie eine vollständige geologisch-ingenieurtechnische Dokumentation sowie einen geotechnischen Entwurf erstellen. Ihre Dokumentation sollte detaillierte geologische Untersuchungen, Standsicherheitsanalysen von Böschungen, Prognosen der Auswirkungen der Investition auf die geologische Umwelt sowie geotechnisches Monitoring während des Baus und nach dessen Abschluss enthalten.

Geotechnische Kategorien in der Planungspraxis

Die korrekte Bestimmung der geotechnischen Kategorie hat direkte Auswirkungen auf den Planungsprozess, die Auswahl der Konstruktionslösungen sowie die Kosten Ihrer Investition. Die praktische Anwendung dieses Wissens ermöglicht es Ihnen, sowohl die Sicherheit als auch die Wirtschaftlichkeit des Vorhabens zu optimieren.

Im Falle von ETFE-Konstruktionen sollten Sie selbst bei scheinbar einfachen Baugrundverhältnissen mindestens die Kategorie GK2 annehmen. Dies ergibt sich aus dem spezifischen Verhalten dieser Konstruktionen unter Windlast, bei dem ungleichmäßige Fundamentsetzungen zu signifikanten Änderungen der Spannungsverteilung in der Folie führen können. Zusätzliche geotechnische Analysen machen nur einen geringen Prozentsatz der Gesamtkosten aus, erhöhen aber die Sicherheit Ihrer Konstruktion erheblich.

Für pneumatische Hallen lohnt es sich, die 120%-Regel anzuwenden – selbst wenn die formalen Kriterien Ihr Objekt für die Kategorie GK1 qualifizieren, ermöglicht die Durchführung von Untersuchungen wie für die Kategorie GK2 eine präzisere Bestimmung der Bodenparameter. Dies ist besonders wichtig bei der Planung der Verankerung dieser Konstruktionen, wo die Gleichmäßigkeit der Membranspannung die Geometrie und Funktionalität des Objekts direkt beeinflusst.

Membrankonstruktionen stellen aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegenüber Baugrundverformungen eine besondere geotechnische Herausforderung dar. Ungleichmäßige Fundamentsetzungen können zu erheblichen Änderungen der Membrangeometrie und infolgedessen zu Spannungskonzentrationen und vorzeitigem Materialverschleiß führen. Daher sollten Sie selbst bei kleinen Membrankonstruktionen mindestens grundlegende geotechnische Untersuchungen durchführen, die die Erkundung der Bodenschichten bis zur Tiefe der aktiven Fundamentzone umfassen.

Praktische Hinweise für Investoren und Planer

Das richtige Management geotechnischer Aspekte bei Projekten für Leichtbaukonstruktionen erfordert einen systematischen Ansatz und das Bewusstsein für potenzielle Risiken. Die folgenden Hinweise helfen Ihnen, geotechnische Analysen effektiv in den Investitionsprozess zu integrieren:

In der Planungsphase:
– Beginnen Sie bereits in der Phase der Standortwahl mit einer geotechnischen Vorerkundung
– Nutzen Sie verfügbare Archivmaterialien, geologische Karten sowie Informationen über benachbarte Bauwerke
– Passen Sie den Umfang der geotechnischen Untersuchungen an die Spezifika der geplanten Konstruktion an
– Denken Sie an die saisonale Veränderlichkeit der Boden- und Wasserverhältnisse

Während der Realisierung:
– Berücksichtigen Sie im Investitionszeitplan die für geotechnische Untersuchungen erforderliche Zeit
– Erwägen Sie für temporäre Bauten ein modulares Fundamentsystem
– Stimmen Sie das Untersuchungsprogramm mit dem Tragwerksplaner ab
– Erwägen Sie geotechnisches Monitoring für Bauwerke, die empfindlich auf Änderungen der Baugrundverhältnisse reagieren

Wenn Sie Unterstützung im Bereich geotechnischer Analysen für Ihre Membran-, Stahl- oder pneumatischen Konstruktionen benötigen, kontaktieren Sie uns. Bei Abastran verbinden wir spezialisiertes geotechnisches Wissen mit langjähriger Erfahrung in der Planung und Realisierung von Leichtbaukonstruktionen, was uns ermöglicht, umfassende und optimierte Lösungen anzubieten.