Die Last eines Bauwerks erzeugt im Baugrund zusätzliche Druckspannungen, die mit Setzungen verbunden sind. Unter dem Fundament nimmt die Spannungsverteilung die Form einer Zwiebel an, die als Druckzwiebel bezeichnet wird. Direkt unter der Sohlfläche sind die Spannungen am grössten. Mit zunehmender Tiefe verringern sie sich allmählich.
Nach der Faustregel wird die Wirkung der Druckzwiebel in einer Tiefe, die der doppelten Breite des Fundaments entspricht, weitgehend abgebaut. Folglich spielen sich die Setzungen primär in dieser Zone ab, und die Massnahmen zur Baugrundverstärkung sollen sich auf diesen Tiefenbereich konzentrieren.
Polyurethan (Abkürzung: PUR) ist ein Kunstharz, das im modernen Alltag bei unzähligen Produkten verwendet wird, wie beispielsweise bei Haushaltsschwämmen, Matratzen, Schuhen, Montageschaum, ….
In der Geotechnik wird PUR seit vielen Jahrzehnten zur Bodenstabilisierung genutzt. So kamen Baugrund-Injektionen mit PUR bereits in den 1960’er Jahren im deutschen Steinkohle-Bergbau zur Anwendung, um gebräche Zonen zu sichern und wasserführende
Schichten abzudichten. Beim Bau des Furkatunnels (1973–1982) trugen PUR-Injektionen maßgeblich zur Lösung gebirgsmechanischer Probleme bei. Seitdem haben sich PUR-Injektionen im Tunnelbau etabliert und finden auch in der Geotechnik erfolgreiche und häufige Anwendung.
Folgende Beobachtungen weisen auf Setzungen hin:
Häufig führen mehrere Ursachen in ihrem Zusammenspiel zu den festgestellten Setzungsschäden. Typische Ursachen sind Drucküberlagerung und ein heterogener Baugrund (siehe Grafiken).
Gleichmässig über die Grundfläche verteilte Setzungen sind für Bauten meist nicht von Belang. Fallen die Setzungen hingegen differentiell aus, treten Verformungsspannungen auf. Geringe unterschiedliche Setzungen werden von der Baustruktur ohne Schäden aufgenommen. Mit zunehmender Setzungsdifferenz steigt jedoch das Schadenspotential. In der Regel gilt folgende Wertung:
Wert |
Schadenspotential |
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Δs/ℓ < 1/500 |
Setzungen sind kaum schädlich |
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Δs/ℓ > 1/300 |
architektonische Schäden sind möglich |
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Δs/ℓ > 1/150 |
konstruktiven Schäden sind wahrscheinlich |
Δs = Setzungsunterschied zwischen zwei Punkten
ℓ = Abstand zwischen zwei Punkten
Bevor die Injektionsanlage das Zweikomponenten- Kunstharzsystem in die Injektionslanzen presst, werden die beiden Komponenten im Mischverhältnis 1:1 zu Polyurethan gemischt, und zwar in der Mündung der Injektionspistole, die auf die Injektionslanze aufgesetzt ist. Weicht der Förderdruck der einzelnen Komponenten voneinander ab, stoppt die Injektionsanlage die Förderung automatisch. Dadurch wird sichergestellt, dass stets nur Kunstharz im korrekten Mischverhältnis von 1:1 injiziert wird. Ein korrekt angewendetes Polyurethan hat keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt, was durch Prüfberichte akkreditierter Labors bestätigt wird.
Sollte das mit PUR injizierte Bodenmaterial in ferner Zukunft ausgehoben und entsorgt werden, kann es in inerte Baustoffdeponien verbracht werden, gleich wie auch Backstein- oder Betonabfälle.
