Hydraulischer Grundbruch

Ein Grundbruch ist ein Versagen des Bodens unter dem Fundament eines Bauwerkes in der Weise, dass der Boden entlang einer Gleitfuge seitlich verdrängt wird. Er tritt ein, wenn die Scherfestigkeit des Bodens und damit die Belastbarkeit der Gründung überschritten wird. Ein Grundbruch kommt in der Regel nur bei Flachgründungen vor.

Grundbruch

Das von Grundbruch betroffene Fundament und die darauf stehenden Bauwerksteile sinken in den Boden ein, verschieben sich seitlich oder neigen sich. Infolge dessen kann auch das gesamte Bauwerk erheblichen Schaden nehmen oder sogar einstürzen.

Die Bruchfigur wird umschrieben von einer gekrümmten Gleitfläche, der so genannten Grundbruchfigur. Sie besteht aus Geradenstücken und logarithmischen Spiralen als Übergang dazwischen. Die Gleitfläche fängt an den Fundamentkanten an und endet ein beträchtliches Stück daneben.

Der Nachweis, dass ein Fundament sicher gegen Grundbruch ist, kann im Grundbau mit den Methoden der Erdstatik geführt werden. In Deutschland sind diese Berechnungen in der DIN 4017 geregelt, die Nachweismöglichkeiten für wichtige Standardfälle enthält. Die Nachweise beruhen zum Teil auf Berechnungen mit der Plastizitätstheorie, zum Teil auf experimentellen Untersuchungen.

Hydraulischer Grundbruch

Grundwasserströmung (GW) bei einem Hydraulischen Grundbruch

Davon zu unterscheiden ist ein Grundbruch durch vertikal strömendes Grundwasser zum Beispiel im Inneren einer Baugrube, die mit Spund- oder Schlitzwänden eingefasst ist.

Je nach Bodenschichtung, Wasserstand und Einbindetiefe der Wand kann dabei ein hydraulischer Grundbruch entstehen.

Durch die aufwärts gerichtete Strömungskraft des Wassers wird das Gewicht des Bodens, der zudem unter Auftrieb steht, neutralisiert und es kommt zum Eindringen von Wasser und Boden in die Baugrube.

Da das Erdauflager für die Wand dann entfällt, kann es zum Einsturz der Wand kommen.

Der Nachweis gegen hydraulischen Grundbruch ist in Deutschland in der DIN 1054 geregelt. Er geht auf Untersuchungen nach Terzaghi zurück.

Die Linie links steht für das Bemessungshochwasser HWB, hier ein 200-jährliches. Ihre Verlängerung hinter den Deich zeigt, bis zu welcher Höhe das Hochwasser das Grundwasser drücken würde.

Grundbruch im Bereich Hochwasser und Deichbau

Die Skizze zeigt drei typische Gefahren für Deiche bei Hochwasser.

• 1. Das Durchspülen des Deichkörpers entlang einer Sickerlinie. Kommt es zum Materialtransport, angefangen mit kleinsten Sandkörnchen, tritt ein sich rasch ausweitender Zerstörungsprozess ein. Das Freispülen der Sickerlinie, selbst von feinstem Material, erhöht die Sickermenge, dies erhöht den Materialtransport etc.
• 2. Unterspülung des Deiches durch Druckwasser, das sich unter Materialverschiebung unter der Dichtsohle des Deiches Richtung Altaue drückt. Dabei kommt es zu Setzungen, die man an alten Dämmen vielfach beobachten kann. Wird dabei der Höhenverlust zu stark, kann dies zur Überflutung des Deiches führen.
• 3. Wird der Druck des Druckwassers auf die dichtende Lehmdecke hinter dem Deich so stark, dass diese aufgebrochen wird, so führt das stark strömende Wasser zur raschen Ausweitung des Grundbruchs und zu massiven Materialverschiebungen in der Sand- und Kiesschicht mit Hohlraumbildung bis zu Absacken des Deiches. Der Zusammenbruch des Deiches führt zur Flutung der Niederung bis auf Hochwasserhöhe, so dass die Druckverhältnisse sich ausgleichen.

Siehe auch

• Erdbau

Weblinks

• uibk.ac.at - Hydraulischer Grundbruch
• Grundbruch von Flachgründungen nach E DIN 4017:2000 und numerischen Berechnungen – Einfluss der Lastneigung
• Perau, E.: Ein systematischer Ansatz zur Berechnung des Grundbruchwiderstands von Fundamenten, 1995, [1]
• Perau, E.: Lehrfilm "Hydraulischer Grundbruch" [2]
• Modellierung eines hydraulischen Grundbruchs min 1 bis min 2 ,WDR 2009