Endbericht Um- und Erweiterungsarnbeiten Bad am Stadtwald

Bericht
Baugrunduntersuchungen für die
Umbau- und Erweiterungsarbeiten (Schwimmerbecken mit Halle) auf dem Gelände des Freizeitbades
Bad am Stadtwald, Hansaring 177 in 24534 Neumünster
Auftraggeber:
Stadtwerke Neumünster GmbH
Bismarckstraße 51
24534 Neumünster
Auftragnehmer:
UCL Umwelt Control Labor GmbH
Köpenicker Straße 59
24111 Kiel
Bericht - Seiten:
11 ohne Anlagen
Berichtsverfasser:
Dipl.-Geol. M. Gartz
Kiel, 25.11.2015
i.. A. Dipl.-Geol. M. Gartz
UCL Umwelt Control Labor GmbH · Josef-Rethmann-Str. 5 · 44536 Lünen
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Endbericht Um- und Erweiterungsarnbeiten Bad am Stadtwald
Inhaltsverzeichnis
Kapitel
Seite
1
Vorgang / Veranlassung .......................................................................................................... 3
2
Durchgeführte Maßnahmen ..................................................................................................... 3
3
Ergebnisse der Untersuchungen .............................................................................................. 4
3.1
Aufbau des Untergrundes ........................................................................................................ 4
3.2
Grundwasser ........................................................................................................................... 5
4
Zur Gründung .......................................................................................................................... 5
4.1
Bodenkennwerte ...................................................................................................................... 6
4.2
Berechnung der Grundbruchlast, zulässige Bodenpressung, Bettungsmodul .......................... 6
4.2.1 Schwimmbecken ...................................................................................................................... 6
4.2.2 Hallenbau................................................................................................................................. 7
5
Technische Hinweise ............................................................................................................... 8
5.1
Erdarbeiten und Baugrube ....................................................................................................... 8
5.2
Wasserhaltung, Trockenhaltung des Bauwerks ....................................................................... 9
5.3
Bodenaustausch ...................................................................................................................... 9
5.4
Abtreppungen .......................................................................................................................... 9
5.5
Bewehrungen ......................................................................................................................... 10
5.6
Abnahmen ............................................................................................................................. 10
6.
Zusammenfassung ................................................................................................................ 11
Anlagen
1
Lageplan
2
Säulenprofile der Rammkernsondierungen
3
Schichtenverzeichnisse der Rammkernsondierungen
4
Ausbauplan der Grundwassermessstelle GWM 1
5
Berechnung zul. Bodenpressung, Setzungen
Tabellen
1
Bodenmechanische Kennziffern
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1
Seite 3
Vorgang / Veranlassung
Die Stadtwerke Neumünster GmbH, SWN, beabsichtigt auf dem Gelände des Freizeitbades „Bad
am Stadtwald“, Hansaring 177 in 24534 Neumünster ein im Außenbereich befindliches Nichtschwimmerbecken rückzubauen und an selber Stelle ein Schwimmerbecken auf einer Grundfläche
von ca. 1.000 m2 errichten zu lassen. Das Schwimmerbecken soll durch eine noch nicht näher
definierte Hallenkonstruktion mit einer Flächenausdehnung von ca. 1.950 m² (65 m x 30 m) überspannt werden.
Bei den auf den Baugrund abzuleitenden Lasten können im vorliegenden Fall Bauflächenpressungen von ca. 27 kN/m² für das Schwimmerbecken abgeschätzt werden.
Für die Hallenkonstruktion liegen derzeit noch keine Angaben vor.
Mit der Durchführung der erforderlichen Baugrunduntersuchungen und der Erarbeitung einer gutachterlichen Stellungnahme für dieses Bauvorhaben wurde die UCL (Umwelt Control Labor GmbH)
von Seiten der Stadtwerke Neumünster GmbH beauftragt.
Um den Entwurfarbeiten einen Anhalt zur weiteren Planung zu geben, werden im vorliegenden Bericht die Ergebnisse der Aufschlussarbeiten erläutert und allgemein zur Gründung Stellung bezogen.
2
Durchgeführte Maßnahmen
Der Untergrund im Bereich des geplanten Baugrundstücks wurde am 12.11.2015 durch sechs Kleinrammbohrungen (Ø 70 – 50 mm) bis zu einer Tiefe von jeweils 6,0 m erkundet. Eine siebte, ebenfalls
6 m tiefe Kleinrammbohrung wurde zu einer Grundwassermessstelle (GWM 1) ausgebaut, die der
Ermittlung des Bemessungswasserstandes dienen soll.
Zum Zeitpunkt der Untersuchungen waren die Bereiche der Bohransatzpunkte BS 3 bis BS 6 durch
Pflaster im Randbereich des Nichtschwimmerbeckens versiegelt, während im nördlichen Bereich des
geplanten Beckens das Gelände unversiegelt vorlag.
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Dementsprechend musste an vier Bohransatzpunkten Pflaster aufgenommen werden. Aufgrund
großflächig auftretender Versorgungsleitungen wurde mit Ausnahme des Ansatzpunktes BS2 an allen übrigen Ansatzpunkten bis 1,3 m Tiefe vorgeschachtet, um Beschädigungen der Leitungen ausschließen zu können.
Die Bohransatzpunkte wurden so gewählt, das sie an den Eckpinkten der geplanten Halle sowie
mittig der Längsseiten positioniert werden konnten. In einem Fall (BS3) musste der Ansatzpunkt aufgrund des bestehenden Nichtschwimmerbeckens um etwa 12 m nach Westen verlegt werden.
Während der Geländearbeiten wurde das Bohrgut kornanalytisch und hinsichtlich möglicher Untergrundverunreinigungen bewertet.
Die Ansatzpunkte der Sondierbohrungen wurden nach Lage (Anl. 1) und Höhe eingemessen. Als
Höhenbezugspunkt diente ein Schachtdeckel unmittelbar westlich des Umkleidetraktes, dessen Höhe
willkürlich auf +10,00 m festgelegt wurde, um negative Messpunkthöhen vermeiden zu können. Die
Säulenprofile sowie die Schichtenverzeichnisse der Kleinrammbohrungen sind als Anlagen 2 und 3
sowie der Ausbauplan der Grundwassermessstelle als Anlage 4 dem Bericht beigefügt.
3
Ergebnisse der Untersuchungen
3.1
Aufbau des Untergrundes
Durch die niedergebrachten Kleinrammbohrungen (BS) sind der Aufbau und die Zusammensetzung
der oberflächennah anstehenden Bodenschichten verhältnismäßig gut aufgeschlossen und lassen
sich wie folgt beschreiben:
Durch alle sechs BS (BS 1 – BS 6) wurde bis in Tiefen zwischen 1,65 m und 2,4 m ein Füllsand
erbohrt, der vereinzelt geringe Bauschuttbeimengungen (Ziegelbruch) sowie in einem Fall (BS 2)
einzelne Porzellan- und PVC-Stücke enthielt. Im Bereich der BS 5 und BS 6 wurde an der Basis der
Füllsande zudem ein aufgefüllter Geschiebelehm erbohrt, der hier in Mächtigkeiten von 0,4 m bzw.
0,15 m aufrat.
Als Basis der Füllböden wurden durch alle BS ausschließlich gemischtkörnige Sande pleistozänen
(eiszeitlichen) Alters erbohrt, die dem sogenannten Neumünsteraner Sander zuzuordnen sind. Das
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Kornspektrum der Sande erstreckte sich über mittelsandige Feinsande bis zu mittelsandigen Grobsanden.
Die erbohrten anstehenden Sande wurden anhand des Bohrfortschrittes als mitteldicht gelagert eingestuft.
3.2
Grundwasser
Die im Untergrund des Untersuchungsgebietes erbohrten Sande bilden einen oberflächennahen
Grundwasserleiter, dessen Grundwasseroberfläche in Tiefen zwischen 2,60 m und 2,85 m nach Beendigung der Bohrungen gemessen wurde.
Der Bemessungswasserstand in der Grundwassermessstelle GWM 1 betrug zum Zeitpunkt der Untersuchungen 3,31, m unterhalb der Abschlusskappe bzw. 2,81 m unterhalb der Geländeoberfläche.
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass in Abhängigkeit von den Niederschlagsereignissen
Grundwasserschwankungen im oberflächennahen Grundwasser von bis zu 0,5 m vorkommen können.
4
Zur Gründung
Die Auswertung der Untersuchungsergebnisse lässt erkennen, dass im Untersuchungsgebiet grundsätzlich die Möglichkeit einer Flachgründung auf Einzel- und Streifenfundamenten oder auf einer
Platte gegeben ist.
Die oberflächennah angetroffenen Füllböden, die bis zu einer Tiefe von max. 2,4 m erbohrt wurden,
sind aus bautechnischer Sicht als nur bedingt tragfähig einzustufen und entsprechend gegen einen
Sand-Kies-Ersatzboden zur Gründung der Halle auszutauschen.
Für das geplante Schwimmbecken würde der Füllboden ohnehin vollständig entfernt werden müssen,
wobei zu vermuten ist, dass unterhalb des derzeit bestehenden Nichtschwimmerbeckens keine Füllböden auftreten werden.
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4.1
Seite 6
Bodenkennwerte
Aufgrund der Erfahrungen mit vergleichbaren Böden können die bodenmechanischen Kennziffern für
die hier angetroffenen Böden sowie für den Kies-Sand-Ersatzboden wie folgt abgeschätzt werden:
Tab.1: Bodenmechanische Kennziffern
Bodenart
Wichte
γ kN/m
3
Wichte unter
Auftrieb
γ´ kN/m
Reibungswinkel ϕ
Kohäsion
3
c kN/m
3
Steifemodul
Es kN/m
3
Gemischtkörniger Sand
19
11
32,5
0
40.000 –
60.000
Kies-Sand-Ersatzboden
19
11
35
0
50.000 –
100.000
4.2
Berechnung der Grundbruchlast, zulässige Bodenpressung, Bettungsmodul
4.2.1
Schwimmbecken
Bodenklasse
Für das geplante Schwimmbecken wurde von folgenden Ausgangsgrößen ausgegangen:
Länge des Beckens: 50,6 m
Breite des Beckens: 20,6 m
Tiefe des Beckens: 1,8 m
Gründungstiefe incl. Beton und Dämmung: 2,3 m
Bemessungswasserstand: 2,8 m u. GOK
Unter Berücksichtigung der in Abschnitt 4.1 aufgeführten Bodenkennziffern wurde nach der einschlägigen Formel (DIN 4017) die zulässige Bodenpressung eines Rechteckfundaments, mit den
o. g. Kantenlängen unter Einhaltung einer zweifachen Grundbruchsicherheit die folgenden zulässige
Bodenpressung berechnet (Anlage 5):
zul σ = 1840,7 kN/m²
Die gemäß DIN 1054 errechnete und an allen kennzeichnenden Punkten gleichmäßige Setzung beträgt s = 0,31 cm.
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Der Bettungsmodul errechnet sich nach den obigen Ergebnissen mit ks = 594 MN/m³.
Die Berechnungen sind als Anlage 4 beigefügt.
4.2.2
Hallenbau
Über die geplante, das Schwimmbecken umfassende, Hallenkonstruktion liegen mit Ausnahme von
ersten Angaben zur Ausdehnung von 65 m (L) x 30 m (B) x 5 m (H) keine weiteren Informationen vor.
Allgemein kann die Aussage getroffen, dass bei einer fachgerecht ausgeführten Flachgründung
oberhalb der wasserführenden Sandschichten und nach Austausch der o. b. Füllböden gegen ein gut
zu verdichtendes Sand-Kies-Gemisch keine konstruktiven Schäden zu erwarten sind.
Beispielhaft wurde unter Berücksichtigung der in Abschnitt 4.1 aufgeführten Bodenkennziffern nach
der einschlägigen Formel (DIN 4017) die zulässige Bodenpressung für eine Fundamentbemessung
von Gründungsbreite b = 40 cm und Gründungstiefe von d = 80 cm berechnet.
σ0f = c x Nc x νc + γ1 x d x Nd x νd + γ2 x b x Nb x νb
Darin bedeuten:
σ0f mittlere Sohlnormalspannung
b Breite des Gründungskörpers (kN/m2)
d geringste Gründungstiefe (m)
cKohäsion (kN/m2)
Nc Tragfähigkeitsbeiwert für Kohäsion
Nd Tragfähigkeitsbeiwert für seitliche Auflast
Nb Tragfähigkeitsbeiwert für den Einfluss der Gründungsbreite b
νc Formbeiwert für Grundrissform (Kohäsionsglied)
νd Formbeiwert für Grundrissform (Tiefenglied)
νb Formbeiwert für Grundrissform (Breitenglied)
3
γ1Wichte des Bodens oberhalb der Gründungssohle (kN/m )
γ2Wichte des Bodens unterhalb der Gründungssohle (kN/m3)
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Seite 8
und
zul. σ0 = σ0f / η
σ0f = 0 + 19 x 0,8 x 25 x 1 + 11 x 0,4 x 15 x 1
σ0f = 446 kN/m2
Bei einer Fundamentmindestgröße von 0,4 m Breite und 0,8 m Höhe wird unter Zugrundelegung der
obigen Berechnung und Einhaltung einer zweifachen Grundbruchsicherheit von der folgenden Bodenpressung ausgegangen:
δ = Vb/η
δ = 446/2 ≈ 220 kN/m2
5
Technische Hinweise
5.1
Erdarbeiten und Baugrube
Für die Herstellung des Schwimmerbeckens ist der Rückbau des überplanten derzeitigen Nichtschwimmerbeckens notwendig. Nach den derzeit uns vorliegenden Planunterlagen ragt das
Schwimmerbecken nur weniger Meter über den nördlichen Rand des Nichtschwimmerbeckens hinaus.
Da das geplante Schwimmerbecken mit einer Wassertiefe von 1,8 m die des Nichtschwimmerbeckens um 0,6 m überschreitet, muss nach Rückbau des flacheren Beckens ein Bodenaushub von
mindestens 0,6 m Tiefe erfolgen. Die Grubensohle ist dann durch einen leichten Flächenrüttler zu
verdichten, wobei ein Abstand zum Grundwasser von mindestens 0,5 m einzuhalten ist.
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5.2
Seite 9
Wasserhaltung, Trockenhaltung des Bauwerks
Bei einer Gründung des Schwimmerbeckens in Tiefen von ≤ 2,3 m können die Erdbauarbeiten unter
Zugrundelegung der aktuellen Grundwasserstände ohne Wasserhaltung durchgeführt werden.
Bei tieferen Gründungen muss mit der Notwendigkeit von Grundwasserabsenkungen gerechnet werden, die bei der großen Ergiebigkeit des oberflächennahen Grundwasserleiters in Neumünster erfahrungsgemäß als geschlossene Wasserhaltung durchgeführt werden muss.
Die Herstellung des Schwimmerbeckens sollte in jedem Fall in WU-Beton ausgeführt werden.
5.3
Bodenaustausch
Bei den im Arbeitsgebiet erforderlichen und bereits beschriebenen Bodenaustauschmaßnahmen wird
empfohlen, den Kiessandersatzboden so anzuordnen, dass ausgehend von den äußeren Fundamentkanten Lastabtragungen mit 45° bis hin zum gewachsenen Boden gewährleistet sind.
Der Kiessand sollte in jeweils 40 cm starken Lagen eingebracht und bis zur Proctordichte von 100 %
verdichtet werden. Des Weiteren ist zu empfehlen, den Ersatzboden im Körnungsbereich von 030 mm mit einem Ungleichförmigkeitsgrad > 3 zu wählen, wobei der Schluffanteil 5 % nicht übersteigen sollte.
5.4
Abtreppungen
Bei unterschiedlich tiefgegründeten Fundamentkörpern, die nebeneinander liegen, sollten Fundamentabtreppungen unter 30° vorgesehen werden. Dies bewirkt an den Übergängen eine einwandfreie Lastabtragung.
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5.5
Seite 10
Bewehrungen
Um örtliche Baugrundunterschiede zu überbrücken, wird empfohlen, in den Fundamenten eine
konstruktive obere und untere Bewehrung vorzunehmen.
5.6
Abnahmen
Der Baugrund sollte nach Aushub der Baugrube durch den Gutachter überprüft werden. Des Weiteren sollte im Anschluss an die Einbringung des Ersatzbodens dessen Lagerungsdichte fachgerecht
abgenommen werden.
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6.
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Zusammenfassung
Für die geplanten Umbau- und Erweiterungsarbeiten (Neubau eines Schwimmerbeckens mit überspannender Halle) auf dem Gelände des Freizeitbades „Bad am Stadtwald“, Hansaring 177 in 24534
wurde der Baugrund durch sechs jeweils 6,0 m tiefe Kleinrammbohrungen erkundet und bewertet.
Hierbei wurde bis in Tiefen zwischen 1,65 m und 2,4 m ein mineralischer Füllboden aus vorwiegend
sandigem sowie untergeordnet bindigem Material mit geringen Bauschuttbeimengungen erbohrt,
dessen Basis gemischtkörnige Sande des sog. Neumünsteraner Sanders bilden, die bis zur Endteufe
der Sondierungen nachgewiesen wurden.
Aufgrund des aus bautechnischer Sicht nur bedingt geeigneten Füllbodens wurde dessen Austausch
gegen einen lagenweise einzubringenden und zu verdichtenden Kies-Sand-Ersatzboden zur Gründung der Hallenkonstruktion empfohlenempfohlen.
Für das geplante Schwimmerbecken wurde empfohlen, nach Herstellung der Baugrube, deren Sohle
mit einem leichten Flächenrüttler zu verdichten, sofern ein Grundwasserabstand von mindestens
0,5 m eingehalten wird.
Im vorliegenden Bericht sind außer den abgegebenen technischen Hinweisen z.B. für die Baugrubendurchführung und Gebäudetrockenhaltung, Aussagen über die zulässige Bodenpressung, den
Bettungsmodul und die zu erwartenden Setzungen im Bereich des Schwimmerbeckens getroffen
worden.
Zur Gründung der geplanten Halle, über die derzeit noch keine weiteren Angaben vorliegen, wurde
beispielhaft die zulässige Bodenpressung für eine Gründung auf einem ein Streifenfundament ermittelt.
Anlagen zum Baugrundgutachten BV Um- und Erweiterungsarbeiten „Bad am Stadtwald“
1
Lageplan
Anlagen zum Baugrundgutachten BV Um- und Erweiterungsarbeiten „Bad am Stadtwald“
2
Säulenprofile der Kleinrammbohrungen
Anlagen zum Baugrundgutachten BV Um- und Erweiterungsarbeiten „Bad am Stadtwald“
3
Schichtenverzeichnisse der Kleinrammbohrungen
Anlagen zum Baugrundgutachten BV Um- und Erweiterungsarbeiten „Bad am Stadtwald“
4
Ausbauplan der Grundwassermessstelle GWM 1
Anlagen zum Baugrundgutachten BV Um- und Erweiterungsarbeiten „Bad am Stadtwald“
5
Berechnung zul. Bodenpressung, Setzungen