Schraubfundamente als Bauwerksgründung

Was sind Schraubfundamente?

Bei einem Schrubfundament handelt sich um ein üblicherweise konisch zulaufendes Stahlrohr mit aufgeschweißtem Gewinde, das drehend in den Boden eingebracht wird. Es dient als Gründung für verschiedenste Bauwerke. Der Fundamentkopf wird je nach Anwendungsfall ausgebildet. Alternative Bezeichnungen sind zum Beispiel auch Erdanker, Bohrfundament oder Erdschraubanker. Das Schraubfundament ist für einen besseren Korrosionschutz üblicherweise feuerverzinkt (gemäß DIN EN ISO 1461). Der grundsätzliche Aufbau geht aus der nachfolgenden Abbildung hervor:

Das Prinzip entspricht dem der Pfahlgründung, wobei es sich von den sonstigen Pfahlgründungsvarianten vor allem in seiner Größe unterscheidet. So sind die Schraubfundamente deutlich kleiner.

Wo werden Schraubfundamente eingesetzt?

Der Einsatzbereich von Schraubfundamenten ist breit gefächert. Zum Beispiel:

• Bauwerke mit punktförmigen Lasteintrag wie Lichtmasten/ Straßenlaternen, Fahnenmasten, Verkehrstechnik wie Signalanlagen/ Ampeln, alle Arten von Schildern
• Linienbauwerke wie Sichtschutz- und Lärmschutzwände oder Zäune
• Bauwerke mit geringen Lasten und Anforderungen an das Verformungsverhalten wie Carports, Bühnen, Terrassen, Spielplatzgeräte, Gartenhäusern oder Photovoltaikanlagen
• Größere Bauwerke wie Holzhäuser, Hallen oder Containerbauten (Modulbau)

Grundsätzlich bieten sich Schraubfundamente bei Bauwerken an, die nur relativ geringe Lasten über den Baugrund abtragen müssen. Deshalb wird man diese Gründungsart im Massivbau wohl eher nicht finden.

Durchaus werden Sie allerdings im Holzbau eingesetzt. Auch Hallen oder modulare Containerbauten können mit Schraubfundamenten effizient gegründet werden. Hier sind die Lasten vergleichsweise gering und auch die Verformungsempfindlichkeit ist gegenüber massiven Bauwerken deutlich geringer.

Aufgrund der unkomplizierten Anwendung finden kleinere Erdanker auch gerne im privaten Bereich Anwendung, etwa für die Gartenhütte oder für die Schaukel der Kinder.

Im Bereich der Infrastruktur eignen sich die Schraubfundamente für alle Arten von Kleinbauwerken oder die Beschilderung und Signaltechnik.

Wie belastbar ist ein Schraubfundament?

Eine obere Grenze der Tragfähigkeit wird von verschiedenen Herstellern mit 70 kN (entspricht 7 Tonnen) angegeben. Es wurden wohl auch bereits Belastungen von 15 Tonnen erreicht. Üblicherweise wird die Belastbarkeit jedoch deutlich darunter liegen.

Die Belastbarkeit von Schraubfundamenten kann nicht pauschal angegeben werden. Dies liegt daran, dass die mögliche Lastaufnahme zum einen sehr stark von den Bodenverhältnissen abhängig ist. Je fester der Boden, desto mehr Lasten können aufgenommen werden.

Zum anderen spielt auch die Größe des Schraubpfahls eine Rolle. Der Lastabtrag erfolgt vor allem über Mantelreibung. Das heißt die Lasten werden über die Fläche des Erdankers in den Baugrund eingeleitet. Folglich ist bei gleichem Baugrund die Tragfähigkeit umso größer, je mehr Fläche zur Verfügung steht. Also je länger und je größer der Durchmesser, desto tragfähiger ist der Erdanker.

Wie erfolgt der Einbau von Schraubfundamenten?

Der Einbau von Schraubfundamenten erfolgt drehend in üblicherweise gewachsenem Boden. Der Boden wird dabei seitlich verdrängt und verdichtet. Hierdurch erhält der Erdanker auch seine vergleichsweise hohe Tragfähigkeit trotz der recht geringen Größe.

Das erforderliche Drehmoment, um das Schraubfundament in den Boden einzudrehen, kann sehr groß werden. Das passende Eindrehgerät muss in Abhängigkeit von der Größe des Erdankers und der Festigkeit des Baugrunds festgelegt werden. Hierbei gibt es verschiedene Eindrehmaschinen:

Die einfachste Variante ist eine Handeindrehmaschine, die von nur einer Person bedient werden muss, die jedoch nur ein vergleichsweise geringes Drehmoment aufbringen kann.

Die nächstgrößere Variante sind lafettengeführte Raupenfahrzeuge, die schon deutlich mehr Kraft aufbringen können. Durch die Lafettenführung kann eine sehr hohe Präzision beim Einbau erreicht werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch Gerätewechsel mit dem gleichen Gerät gegebenenfalls erforderliche Vorarbeiten erfolgen können. Kann der Boden beispielsweise bereichsweise nicht durchdrungen werden oder ist ein Absetzen des Schraubfundamentes im Fels notwendig, können durch das Raupenfahrzeug auch Vorbohrungen erfolgen.

Für besonders hohes Drehmoment eignen sich spezielle Anbauteile für Bagger. Für Maßnahmen mit großen Schraubpfählen und/ oder sehr festem Boden bis hin zu Fels sind die Baggeranbauteile das Mittel der Wahl.

Nachhaltige und ökologische Gründung

Ein Vorteil von Schraubfundamenten, der in naher Zukunft sicherlich noch an Bedeutung gewinnen wird, ist die Nachhaltigkeit. Dies wird insbesondere im Vergleich zu konventionellen Gründungsvarianten deutlich.

So können Bohrfundamente am ehesten dort eingesetzt werden, wo ansonsten eine Flachgründung mittels Einzelfundamenten oder Streifenfundamenten aus Beton erfolgt wäre. Die Herstellung von Beton gehört bekanntermaßen mit zu den größten CO2-Emittenten der Welt. Durch den Verzicht auf Beton wird somit viel an CO2 eingespart.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch den gegenüber herkömmlicher Flachgründungen deutlich geringeren Platzbedarf. So nehmen Schraubfundamente deutlich weniger Raum als Betonfundamente ein. Damit muss weniger Baustoff zur Baustelle transportiert werden und auch weniger (bis gar kein) Erdaushub von der Baustelle wegtransportiert werden. Es werden Fahrten und auch damit wieder Emissionen eingespart und je nach Bodenbeschaffenheit Deponiekapazitäten geschont.

Auch nach der Lebensdauer des Bauwerks sind Schraubfundamente erheblich nachhaltiger als herkömmliche Gründungen. Denn die Erdanker können problemlos wieder herausgedreht werden. Im Idealfall weist das Schraubfundament keine Beschädigungen auf. Bei entsprechend gutem Zustand kann es direkt wiederverwendet werden. Wenn nicht, so ist der Stahl sehr gut recyclebar und damit ganz im Sinne einer Kreislaufwirtschaft.

Durch den einfachen Rückbau eignen sich Schraubfundamente ganz besonders für temporäre Bauwerke. Bei der Nutzung von Handeindrehmaschinen treten zudem praktisch keine Flurschäden auf und die Baustelle kann nach dem Rückbau praktisch wie vor dem Bau verlassen werden. Der Erhalt der Bodenfunktionen ist hierbei besonders ökologisch.

Auch beim Thema Flächenversiegelung kann das Schraubfundament punkten. So können Bauwerke, die bei konventioneller Gründung die gesamte Grundfläche geschlossen abdecken, bei Schraubfundamenten offener gestaltet werden. Insbesondere Holzhäuser haben so außer an den Lasteinleitungspunkten der Bohrfundamente keinen Kontakt zum Boden. Niederschlagswasser kann so unterhalb des Bauwerks ungehindert versickern. Voraussetzung für diesen offenen Aufbau ist, dass keine massive Bodenplatte zum Einsatz kommt.

Besonders effiziente Bauumsetzung

Schraubfundamente sind eine sehr effiziente Gründungsvariante. Die Bauteile werden fertig auf die Baustelle transportiert. Je nach Umfang der Baumaßnahme kann ein einziger Transport für Material und Gerät ausreichend sein. Bei Betonfundamenten muss hingegen zunächst der Aushub erfolgen, dann wird gegebenenfalls eine Schalung erstellt, Bewehrung verlegt und dann erst betoniert. In jedem Fall sind im Vergleich zur konventionellen Flachgründung die erforderlichen Transporte deutlich reduziert.

Die Erdanker werden sehr zügig eingedreht, so dass oft nicht mehr als ein Tag benötigt wird. Während Beton erst lange aushärten muss, bevor er belastet werden kann, sind die Schraubfundamente sofort belastbar. Es kann also direkt weitergebaut werden.

Folgearbeiten, wie etwa den (mitunter sehr teuren) Abtransport von Aushub, entfallen ebenfalls.

Damit ist eine Gründung über Schraubfundamente verglichen mit herkömmlichen Fundamentierungen aus Beton deutlich effizienter. Unter Berücksichtigung der Zeitersparnis und dem Entfall von beispielsweise Bodenentsorgung oder Schalungsbau wohl in vielen Fällen auch deutlich günstiger.

Sonderfall Deutschland: Die bauaufsichtliche Zulassung

Der Ablauf bei Planung und Umsetzung von einer Gründung mit Schraubfundamenten ist sehr ähnlich zu gängigen Gründungsverfahren. So ist zunächst ein Bodengutachten zu erstellen, aus dem die notwendigen Kenntnisse für eine passende Gründung gewonnen werden können. Auch wenn Schraubfundamente üblicherweise feuerverzinkt sind, sollten hier auch Angaben zur Wirkung von Boden und Grundwasser auf Stahl in Bezug auf eine mögliche Korrosion erfolgen.

Der Statiker kann nun auf das konkrete Bauvorhaben bezogen Anzahl und Anordnung der Schraubfundamente ermitteln. Nach diesem Punkt unterscheidet sich der weitere Ablauf bei einer Gründung mittels Bohrfundament von konventionellen Gründungen, der ein nicht unerheblicher Nachteil zu alternativen Gründungsmöglichkeiten sein kann:

In Deutschland liegt keine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für Schraubfundamente vor. Das heißt, die Genehmigung erfolgt immer abhängig vom Einzelfall. Dies kann bei der Genehmigung mit zusätzlichem Aufwand und damit auch Kosten verbunden sein.

Auch liegen keine allgemein anerkannte Erfahrungswerte für die Bemessung einer Gründung über Schraubfundamenten vor. Eine Prüfung der Tragfähigkeit nach Herstellung der Bohrfundamente ist damit obligatorisch. Auch dies ist mit gewissem Aufwand verbunden, der bei herkömmlichen Gründungsvarianten entfallen kann. So werden Probelastungen bei Einzelfundamenten oder Streifenfundamenten nur in Sonderfällen durchgeführt. Auch bei Pfahlgründungen, die nach konservativen Erfahrungswerten bemessen wurden, wird oft auf Probebelastungen verzichtet.

Fazit zu Schraubfundamenten als Gründungsvariante

Auch wenn Schraubfundamente in Deutschland gegenwärtig wohl vor allem auch aufgrund der fehlenden bauaufsichtlichen Zulassung bei größeren Bauwerken noch nicht weit verbreitet sind, lohnt es sich, dieses Gründungssystem im Hinterkopf zu behalten. Mit den ökologischen Vorteilen gegenüber herkömmlichen Gründungen und der effizienten Herstellung kann es für viele Bauvorhaben zunehmend eine sinnvolle Alternative sein. Spannend wird es, wenn zunehmend Erfahrungswerte vorliegen und irgendwann auch eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung erteilt wird.