Fester Stand bei Windkraftanlagen

Wenn der angetroffene Baugrund wenig tragfest ist, der Boden eine hohe Setzungsempfindlichkeit besitzt oder ein heterogener Aufbau des Untergrundes räumliche Setzungsunterschiede erwarten lässt, ist eine Flachgründung bzw. Flächengründung, z.B. durch Streifen- oder Plattenfundamente, unzureichend und eine wahre Sicherheitsgefährdung.

Bei solch schwierigen Bodenverhältnissen greift man auf Tiefgründungen zurück, die die Bauwerkslast durch Pfahlgründung oder Brunnengründung auf eine tieferliegende, tragfähige Bodenschicht übertragen. Diese so genannte Tiefgründung, auch als Punktgründung oder punktförmige Gründung bezeichnet, wird z.B. bei der Errichtung von Windenergieanlagen in den Windparks angewendet.

Fester Stand bei Windkraftanlagen mittels TiefgründungWindkraftanlagen (kurz WKA) werden in der Regel in besonders windexponierten geografischen Lagen errichtet. Anders als bei anderen Bauwerken ist es daher seltener möglich, bei der Wahl des Anlagenstandortes die Gegebenheiten des Untergrundes zu berücksichtigen. Dennoch wird gerade auf Grund der starken Belastung, allein durch das hohe Eigengewicht, Windturbulenzen oder die starken Umwelteinflüsse, hier ein festes Fundament benötigt.

Pfahlgründung zur besseren Standfestigkeit

Das Fundament einer Windkraftanlage ist keineswegs ein unwichtiger Bestandteil, da es eine große Masse verteilt auf eine relativ geringe Fläche zu tragen hat. Deshalb muss das Fundamente von Windkraftanlagen große Druckkräfte aufnehmen können und entsprechend ausgelegt werden. Es bildet die Verankerung der Windenergieanlage im Erdreich. Das Fundament ist abhängig von den meteorologischen und betrieblichen Belastungen, die auf die Windkraftanlage einwirken, deren Größe sowie der örtlichen Beschaffenheit des Untergrundes. Um die Standfestigkeit der Windenergie-Anlage zu gewährleisten, wird je nach Festigkeit des Untergrundes eine Flach- oder Pfahlgründung vorgenommen. Letzteres wird vor allem bei besonders weichem und wenig tragfähigem Untergrund erforderlich. Hierbei werden die Fundamentplatten (Tellerfundamente) mit Pfählen im Erdboden verankert.

Mit der Pfahl- bzw. Tiefgründung kann die Last in tiefere, tragfähige Bodenschichten abgetragen werden. Nicht oder schlecht tragfähige Bodenschichten werden mit Pfählen überbrückt. Bei der Pfahlgründung werden Pfähle in den Baugrund gebohrt oder gerammt, bis eine ausreichend tragfähige Boden- oder Gesteinsschicht erreicht ist. Die Last wird dann zum einen durch die Reibung des Pfahls mit dem Baugrund und zum anderen über den Spitzendruck der Pfähle abgetragen. Hierbei setzt man zudem auf das Vollverdrängerprinzip. Das heißt, der Boden wird am Pfahlmantel verdichtet, es wird kein Aushub befördert und somit muss auch kein Erdreich entsorgt werden. Ein weiterer Vorteil: Die Bodenverdichtung sorgt gegenüber klassischen Bohrverfahren für eine deutlich höhere Tragfähigkeit.

Wirtschaftliches Bauen

Im Verhältnis zu kleinen Baumaßnahmen ist die Wirtschaftlichkeit von Pfahlgründungen bei großen Baustellen, wie Windkraftanlagen, eher gegeben. Der Materialverbrauch von Beton und Stahl kann bei einer Tiefgründung deutlich kleiner sein als bei einer Gründung mit flachen Fundamenten. So können mit Hilfe der Tiefgründung nicht nur Risiken sondern auch Kosten gespart werden.

Bauwesen: Der Bohrpfahl

Bohrpfähle werden eingesetzt, um einen sicheren Stand des Gebäudes zu gewährleisten (Lastabtragung) in dem sie in tiefere, tragfähigere Bodenschichten eingesetzt werden. Auch als sogenannte Pfahlwand zur Sicherung bei Horizontal- und Vertikallasten und dem Abtragen von Momenten werden sie verwendet.

Bohrpfahlwände dienen der Grubensicherung und sorgen so für eine exzellente Sicherung und Schutz auf der Bauchstelle. Sie bestehen aus mehreren Bohrpfählen und werden besonders bei senkrechten Geländesprüngen eingesetzt.

Der Bohrpfahl wird nach der Norm DIN EN 1536 und EA Pfähle bemessen und hergestellt. Es wird in verschiedene Arten von Bohrpfählen unterschieden, wobei bei der Auswahl immer das Vorhaben individuell betrachtet wird. Man unterscheidet in Schneckenbohrpfahl, Teilverdrängungsbohrpfahl und Vollverdrängungsbohrpfahl.

Pfahlgründung mit Bohrpfahl

Bohrpfähle gibt es mit und ohne Verrohrung – in der der gebohrte Hohlraum mit Beton oder Stahlbeton aufgefüllt wird. Anders als die Verdrängungspfähle können Bohrpfähle auch in dicht bebauten Gebieten oder neben erschütterungsempfindlichen Bauten eingesetzt werden, da sie bei der Pfahlgründung erschütterungsarm bis erschütterungsfrei in den Boden eingebracht werden können.

Bei dem sogenannten Drehbohrverfahren wird der Boden erst gelöst und anschließend gefördert. Die Bohrlochwand wird durch eine Verrohrung oder alternativ durch eine Suspension gestützt. Durch das gleichzeitige Drehen und Drücken geschieht die Verehrung immer vor dem Aushub. Bei standfesten Bodenschichten ist auch eine unverrohrte Bohrung möglich.

Mit Hilfe eines Fußaufschneiders kann die Aufstandsfläche vergrößert werden. Optional wird nach dem erfolgreichen Bohrvorgang ein Bewahrungskorb eingesetzt. Anschließend wird der Pfahl betoniert.

Vorteile von Bohrpfählen

Neben den wegfallenden Erschütterungen und ihrer damit verbunden Umweltfreundlichkeit bieten die Bohrpfähle diverse weitere Vorteile. Sie können bei beschränkter Höhe verwendet werden und sind so auch in bestehenden Gebäuden, unter Brücken oder Stromleitungen einsetzbar. Voraussetzung dafür ist lediglich eine Höhe von fünf Metern.

Bohrpfähle benötigen nur einen geringen Platz ebenso einen geringen Abstand zu bereits bestehenden Nachbargebäuden. Überflüssige Pfahllängen können durch das lärmarme Verfahren ausgeschlossen werden. Trotz dem Einsatz in tiefere Bodenschichten wird keine Veränderung des Grundwasserhaushaltes vorgenommen. Zudem bilden sich keine Hohlräume und es besteht keine Gefahr des Grundbruches.

Die Vorteile im Überblick:

  • Erschütterungsfrei / Erschütterungsarm
  • Geringer Platzbedarf
  • Geringer benötigter Abstand zu umliegenden Gebäuden
  • Keine Grundbuchgefahr
  • Keine Hohlraumbildung
  • Keine Veränderung des Grundwasserhaushaltes
  • Keine verschenkten Pfahllängen
  • Lärmarm
  • Umweltfreundlich und sicher