Fundament
Ein Fundament (von lateinisch fundus „Bodengrund“; in der Schweiz auch Fundation) ist im Bauwesen Teil der allgemeinen Gründung. Es besteht aus Elementen wie Platten, Pfählen (Pfahlfundament, siehe Pfahlgründung), Trägern, Steinen und Ähnlichem. Heutzutage besteht das Fundament hauptsächlich aus Stahlbeton.
Das Fundament befestigt eine leichtere oder empfindlichere Struktur an einem massiven Träger. Fundamente sind meist schwerer, steifer und schwingungsfester als die daran oder darauf zu befestigenden Bauelemente. Sie sollen eine unbeabsichtigte Bewegung oder Verformung der daran angeschlossenen Struktur verhindern und müssen Sicherheit gegenüber Grundbruch bieten, wofür sie bemessen werden. Fundamente gelten als Schnittstelle zwischen verschiedenen Funktions- und Strukturbereichen. Sie erfüllen oftmals sowohl die Funktionskriterien der tragenden als auch der befestigten Struktur. Sonderformen dienen der Entkopplung oder Trennung von Strukturen (z. B. elastische Fundamente oder aktive Auflager). Fundamente können auch Teile einer größeren Struktur sein, die wiederum fundamentiert wird.
Fundamenttypen
Man unterscheidet folgende Fundamenttypen:
- Einzel- oder Punktfundamente werden vor allem bei großflächigen Gebäuden, wie Hallen, angewendet, die auf einem Skelett aus Stützen ruhen.
- Köcherfundamente tragen einzelne Stützen, die nicht nur horizontale Lasten, sondern auch Drehmomente aufnehmen sollen.
- Streifenfundamente sind in Deutschland am weitesten verbreitet. Sie übernehmen die Lasten der auf ihnen errichteten, tragenden Wände[1], während nichttragende Innenwände in der Regel direkt auf der Bodenplatte errichtet werden. Ihre Breite beträgt oft das Doppelte der auf ihnen stehenden Wände, die genauen Maße und gegebenenfalls die Bewehrung ergeben sich aus der Tragfähigkeit des Baugrundes. Die Fundamente werden oft in der Betonfestigkeitsklasse C20/25 oder C25/30 ausgeführt.
- Plattenfundamente oder Sohlplatten werden eingesetzt, wenn Einzel- oder Streifenfundamente wegen hoher Baulasten nicht wirtschaftlich sind. Es kann auch bei geringen Lasten wirtschaftlicher sein, eine Sohlplatte einzusetzen, da der Arbeitsaufwand unter Umständen geringer ist. Man führt dann die gesamte Bodenplatte als Gründungsplatte aus. Eine Gründungsplatte ist stets an der Ober- und der Unterseite bewehrt. Seitlich steht sie oft über die Außenkante der (Keller-)Wände vor. Vor dem Betonieren der Gründungsplatte wird auf dem Boden der Baugrube eine dünne Sauberkeitsschicht aus Magerbeton und/oder eine feste PE-Folie eingebracht, damit die Bewehrung sich beim Betonieren nicht verschieben kann und der Beton sich nicht mit dem Baugrund vermischt. In letzter Zeit werden vor allem im Wohnhausbau vermehrt Gründungsplatten aus Stahlfaserbeton hergestellt. Der Vorteil ist die wesentlich einfachere Herstellung und auch der preisliche Vorteil gegenüber konventionellen Stahlbetonplatten.
- Kämpferfundamente sind die Widerlager von Brücken, die neben senkrechten Lasten auch horizontale Lasten aus Brückenbögen in den Untergrund ableiten. Im Bauwesen wird gewöhnlich das Auflager der beiden Enden eines Bogens als Kämpfer bezeichnet, das dessen Schubkräfte am umgebenden Mauerwerk abstützt.
Das Maschinenfundament als Sonderform des Fundaments
Eine Sonderform des Fundamentes, also einer Struktur als Teil einer Gründung im Grundbau, stellt das Maschinenfundament dar. Das Maschinenfundament besitzt den Zweck, den tragenden (meist untersten) Teil von stationär aufgestellten Maschinen, das sogenannte Maschinengestell, zu tragen beziehungsweise aufzunehmen. Das Maschinengestell – oft aus einem Stück gegossen – trägt die einzelnen, beweglichen Funktionsgruppen der jeweiligen Maschine. Maschinengestelle haben keine andere Aufgabe als das Tragen der Funktionsgruppen (Motor, Werkzeugaufnahme, Steuerelektronik etc.); sie können 70–90 % der Gesamtmasse einer Maschine ausmachen. Ihre große träge Masse bewirkt in Kombination mit geeigneter Bauweise neben einem ruhigen Maschinenlauf auch eine hohe Verwindungssteifigkeit und die nötige Genauigkeit des maschinellen Funktionsablaufes.
Das Maschinenfundament ermöglicht die einfache Montierbarkeit komplizierter Geometrien auf einer Fläche oder in einem Gebäude. Im Gegensatz zu Fundamenten in der Bauwirtschaft gestatten Maschinenfundamente in gewissem, wenn auch sehr eingeschränktem Maße, Positionsänderungen. Denn die meisten Maschinen sind so aufgebaut, dass alle wesentlichen Funktionsgruppen am Fundament fixiert werden und in ihrer Bewegungsmöglichkeit untereinander zwangsgeführt sind.
Maschinenfundamente sind nicht zu verwechseln mit Maschinengestellen. Letztere sind als konstruierte Struktur lediglich dazu da, maschinenbauliche und bauliche Strukturgruppen zu verbinden. Typische Beispiele für Maschinengestelle sind:
- gusseiserner Korpus mit Schlittenführung an einer Drehmaschine;
- stählerne Säule mit gegossenem Stahlfuß an einer Säulenbohrmaschine.
Eine Sonderform des Maschinenfundamentes ist das Druckfundament.
Im Anlagenbau wird als Maschinenfundament die Lagerkonstruktion von großen starken Antriebsmaschinen oder Generatoren bezeichnet. Diese sind oftmals auf Federn gebettet; und diese liegen auf dem eigentlichen Fundament auf.
Literatur
- Handbuch der Architektur, Teil III, Bd. 1: Conftructions-Blemente in Stein, Holz, Eisen; Fundamente. Darmstadt 1886 (Digitalisat, abgerufen 17. Februar 2021). – S. 231–338 Kapitel „Fundamente“ von Eduard Schmitt.
- Karl Josef Witt (Hrsg.): Grundbau-Taschenbuch; Teil 3: Gründungen und geotechnische Bauwerke. 7. Auflage, Ernst, Berlin 2009, ISBN 978-3-433-01846-0.
- Shamsher Prakash; Vijay K. Puri: Foundations for machines: analysis and design. Wiley, New York 1988, ISBN 0-471-84686-4 (englisch)
- Janusz Lipinški: Fundamente und Tragkonstruktionen für Maschinen. Bauverlag, Wiesbaden 1972
- E. Rausch: Maschinenfundamente und andere dynamisch beanspruchte Baukonstruktionen. 3., überarb. u. erw. Aufl., VDI-Verl. [in Komm.], Düsseldorf 1959
- Bernd Thurat: Maschine, Fundament, Baugrund: Bestimmung des Gesamtverhaltens bei statischer und dynamischer Beanspruchung, gezeigt am Beispiel von Werkzeugmaschinen. VDI-Verl., Düsseldorf 1980
- R. Stiefenhofer: Beitrag zur Berechnung des Einflußes der Aufstellung auf das dynamische Verhalten von Werkzeugmaschinen. Dissertation an der TU München 1977.
- Karl H. Lepper: Einfluß des Fundamentes auf die Schwingungen von Rotoren. Dissertation an der TH Darmstadt 1984.
