Hochwassereinwirkungen auf ein Gebäude

Für die Gebäudestandsicherheit sind Auftrieb, Wasserdruck, Strömungsdruck, Erosion und Feinteilausspülung maßgeblich.

Steigt das Grundwasser über das Niveau der Gründungssohle, entstehen Auftriebskräfte und Wasserdruck. Die Größe der Auftriebskraft hängt von dem durch das Gebäude verdrängten Wasservolumen und somit von der Höhe des Wasserstandes ab. Die Auftriebskraft nimmt mit dem verdrängten Wasservolumen zu. Wird die Auftriebskraft größer als die Summe aller Gebäudelasten, schwimmt das Gebäude auf. Im Extremfall kann das Gebäude einstürzen.

Darüber hinaus entstehen zusätzliche Beanspruchungen aus dem Wasserdruck auf die Gründungssohle und die Seitenwände. Diese können im ungünstigsten Fall einbrechen.

Das fließende Wasser übt zusätzlich einen Strömungsdruck aus, der insbesondere kleinere Objekte mit sich reißen kann. Werden in Hochwasserabflussgebieten die für die jeweiligen Boden- und Geländeverhältnisse zulässigen Grenzwerte der Fließgeschwindigkeit und Schleppspannung überschritten, kommt es zu Bodenerosionen, die zu einer Unterspülung der Fundamente und damit zu einer Gebäudezerstörung führen können. Der Austrag von Bodenteilchen aus dem Bodengefüge kann zu Hohlräumen im Baugrund führen und Gebäudeschäden infolge von Setzungen verursachen.

Maßnahmen gegen Wasserdruck und Strömungsdruck

Die Bauwerkswände und Sohlen sind auf den zu erwartenden Wasserdruck nach statischem Erfordernis zu dimensionieren. Dies bedingt im Regelfall die Ausführung in Stahlbeton.

Maßnahmen gegen Auftrieb

Die erforderliche Auftriebssicherung kann durch eine ausreichende Dimensionierung der Gebäudelasten, eine Flutung des Gebäudes oder Sondermaßnahmen erzielt werden.

Ausreichende Gebäudelasten

Hierbei gilt als Bemessungserfordernis, dass die Summe aller Gebäudelasten mindestens 10 % größer als die Auftriebskraft sein muss. Die Gründungssohle ist am Wandanschluss zu verankern, um ein Aufschwimmen zu verhindern.

Flutung

Durch eine Flutung wird im Gebäudeinneren ein Gegendruck aufgebaut, der die von außen auf das Gebäude wirkenden Drücke deutlich vermindert. Die Auftriebskraft nimmt entsprechend der Verminderung des verdrängten Wasservolumens ab. Die erforderliche Flutungshöhe in Abhängigkeit vom Außenwasserstand sollte durch Markierungen angezeigt werden. Die Flutung sollte durch gezielte Flutungseinrichtungen erfolgen. Diese sind Günstigerweise an der strömungsabgewandten Seite anzuordnen. Weiters ist auf eine Abwehr von Treibzeug, Geschiebe und Schlamm Rücksicht zu nehmen.

Eine Flutung durch sauberes Wasser kann Folgeschäden verringern. Hierfür ist eine entsprechend der Vorwarnzeit dimensionierte Wasserzuleitung vorzusehen (Hydrantanschluss, Tank etc.).

Grundsätzlich sollte für den Flutungsfall aus jedem Raum eine geeignete Fluchtmöglichkeit (zum Beispiel Ausstieg, Treppe) gegeben sein.

Mauerwerk Festigkeit

Ist die Festigkeit des Mauerwerks nicht ausreichend oder die Summe aller Gebäudelasten zu gering (Abbildung links), muss ein Gegendruck durch Flutung (Abbildung rechts) erzeugt werden.

1. Hochwasser
2. Summe aller Gebäudelasten
3. Reduzierung des Auftriebs und des resultierenden Wasserdrucks
4. Flutung
5. resultierender Wasserdruck auf die Außenwand
6. resultierender Sohlewasserdruck
7. Auftriebskraft

Sondermaßnahmen

Besondere Sicherungsmaßnahmen sind dann für ein Gebäude erforderlich, wenn keine ausreichende Auftriebssicherheit durch das Eigengewicht vorhanden ist und von der Flutung abgesehen werden soll. Sie sind in der Regel aufwendig und daher auf Sonderfälle beschränkt:

• Beschwerung mit Schwergewichtsbeton (dicke Sohlplatte)
• Erdüberdeckung unterirdischer Gebäudeteile oder Lagerbehälter
• Rückverankerung des Gebäudes oder der Sohle im Baugrund durch ausreichend bemessene Anker oder Pfähle
• Wasserhaltung: Voraussetzung für die Wirksamkeit einer Wasserhaltung bei Hochwasser ist, dass die durch Grundwasserzustrom und Oberflächenwasser anfallende Wassermenge kleiner ist als die abpumpbare Wassermenge. Weiters muss der Betrieb der Pumpen auch im Katastrophenfall sichergestellt sein. In diesem Zusammenhang kann einer Notstromversorgung große Bedeutung zukommen.

Maßnahmen zur Wasserhaltung bei Hochwasser sind mit der zuständigen Wasserrechtsbehörde abzustimmen.

Erosion, Unterspülung

Während des Ablaufes von Hochwasserereignissen können erhebliche Uferanrisse auftreten. Durch die Wahl entsprechend bemessener Fundamenttiefen, beziehungsweise der Sicherung des Fundamentes durch Spundwände, oder Wasserbausteine, eventuell in Verbindung mit Vliesen, besteht die Möglichkeit, eine Unterspülung von Anlagen und Gebäuden zu vermeiden.

Bild1: Die Fundamentunterkante muss mindestens 1 m unter die zu erwartende Erosionsbasis geführt werden.

Bild 2: Falsche Bauausführung kann zu Erosion und somit zur Unterspülung der Fundamente Führen. Durch Ausschwemmen von Bodenteilchen kann es zu Hohlräumen im Baugrund kommen, die Gebäudeschäden infolge von Setzungen verursachen.