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Aktive und passive Verankerungsbemessung in Hagen – geotechnische Sicherung von Baugruben und Hängen

Gemeinsam lösen wir die Herausforderungen von morgen.

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Wenn in Hagen auf engem Raum eine Baugrube abgestützt werden muss, rückt der Hydraulikzylinder des Spannprüfgeräts in den Fokus. Mit ihm wird am eingebauten Ankerkopf die Prüflast aufgebracht, während digitale Messuhren Kraft und Verformung sekundengenau aufzeichnen. Die Auswertung der Kriechkurve am eingebauten Display zeigt sofort, ob der Verpresskörper im Hangschutt oder Tonstein tatsächlich die rechnerische Tragfähigkeit mobilisiert. In unserer Erfahrung mit den oft unverhofft wechselnden Schichten im Hagener Baugrund – vom Massenkalk des Devons bis zu aufgefülltem Lösslehm im Lennetal – entscheidet diese Prüfung vor Ort über die Freigabe der weiteren Aushubschritte. Die rechnerische Bemessung allein, basierend auf den vorlaufenden Erkundungsbohrungen, liefert das Grundgerüst; die Eignungsprüfung am ersten Anker validiert das Modell unter realen Verbundspannungen. Gerade bei Rückverankerungen entlang der Hangkanten oberhalb der Volme, wo der Felshorizont teils steil einfällt, kombinieren wir die klassische Krafteckmethode mit Finite-Elemente-Berechnungen, um die Interaktion mehrerer Ankerlagen im Grenzzustand der Tragfähigkeit wirklichkeitsnah abzubilden.

Ein Verpressanker ist nur so zuverlässig wie die geologische Ansprache des Verankerungshorizonts – in Hagens wechselhaftem Baugrund ist die Eignungsprüfung vor Ort nicht verhandelbar.

Vorgehen und Leistungsumfang

Hagens städtebauliche Entwicklung seit der Industrialisierung hat ein besonderes geotechnisches Erbe hinterlassen. Entlang der Talsohle von Volme und Ennepe liegen über dem anstehenden Ton- und Sandstein oft mehrere Meter mächtige Auffüllungen aus Schlacke, Bauschutt und Hochofensauen der ehemaligen Stahlwerke. Diese anthropogenen Böden sind für ihre unberechenbare Durchlässigkeit und variable Lagerungsdichte bekannt – Eigenschaften, die bei der Vorbemessung eines Verpressankers kritisch sind, weil sie das Haftreibungsmodell der Mantelfläche grundlegend beeinflussen. Ein in homogenem Sandstein kalibrierter Erfahrungswert für die Mantelreibung versagt hier oft, sodass wir in Hagen verstärkt auf Injektionskörper mit nachverpresstem Zementschleier setzen, um unkontrollierte Abfließwege zu versiegeln. Gleichzeitig erleichtert der im südlichen Stadtgebiet anstehende Massenkalk die Einleitung hoher Ankerkräfte in kurze Verankerungsstrecken, sofern die Verrohrung das stark zerklüftete Karstgebirge sicher durchteuft. Die Heterogenität auf engstem Raum macht die Ankerbemessung in Hagen zu einer ingenieurtechnischen Detailaufgabe, bei der standardisierte Tabellenwerte nur den ersten Anhaltspunkt liefern können. Ergänzend zur Baugrunderkundung kann ein Plattendruckversuch auf der Ankerkopfebene die tatsächliche Bettungssteifigkeit des Widerlagers präzisieren.
Aktive und passive Verankerungsbemessung in Hagen – geotechnische Sicherung von Baugruben und Hängen
Technisches Referenzbild — Hagen

Lokale Besonderheiten

Die DIN EN 1997-1 in Verbindung mit DIN 1054:2021 fordert für die Bemessung von Verpressankern den Nachweis der inneren und äußeren Tragfähigkeit sowie die Überprüfung der Gebrauchstauglichkeit durch Probe- und Abnahmeprüfungen. In Hagen gewinnt diese Normenkette besondere Relevanz, weil die häufig vorkommenden gespannten Grundwasserstockwerke in den Talfüllungen bei unzureichender Abdichtung des Ankerkopfes langfristig Korrosion am Spannstahl auslösen können. Ein zweites spezifisches Risiko ergibt sich aus den Altbergbaubereichen im Raum Hohenlimburg: Hier durchteufen Daueranker nicht selten unverfüllte Strecken oder Tagesbrüche, deren Hohlraumvolumen die Injektionsgutaufnahme sprunghaft erhöht und ohne Echtzeitüberwachung der Verpressmenge zu einem unerwarteten Tragfähigkeitsabfall führt. Das Versagen eines Einzelankers in einer mehrlagig verankerten Baugrubenwand kann eine Umlagerung der Erddrucklast auf die Nachbaranker erzwingen und im ungünstigsten Fall eine progressive Schadenskette auslösen. Wir begegnen diesem Risiko mit einer redundant instrumentierten Prüfphase, bei der das Kraft-Dehnungs-Verhalten jedes Ankers mit den rechnerischen Prognosen abgeglichen wird.

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Video-Ressource

Technische Parameter

ParameterTypischer Wert
Ankerkräfte (Gebrauchslast)100 kN bis über 1.200 kN je nach System
Verankerungslänge (Verpressstrecke)3 m bis 15 m, abhängig vom Baugrundmodell
Freie Stahllänge≥ 5 m, Lage des theoretischen Gleitkeils maßgebend
Prüflast bei Eignungsprüfung1,2-fache charakteristische Ankerkraft (DIN EN 1537)
Zulässige Kriechrate< 1 mm pro logarithmischer Zeitdekade bei Prüflast
KorrosionsschutzstufenKlasse I (temporär) bis Klasse III (permanent, doppelt ummantelt)
Injektionsdruck (Nachverpressung)10 bar bis 30 bar, gesteuert über Manschettenrohr

Weitere Fachleistungen

01

Geotechnische Vorbemessung und FE-Modellierung

Auf Basis der Baugrundaufschlüsse erstellen wir ein räumliches Bodenmodell und legen die Ankergeometrie (Länge, Neigung, Verpressstrecke) nach dem Krafteckverfahren und ergänzenden numerischen Simulationen aus, um die Standsicherheit der verankerten Wand oder Böschung für alle Bauzustände nachzuweisen.

02

Eignungs- und Abnahmeprüfungen auf der Baustelle

Mit kalibrierten Hydraulikpressen und elektronischen Wegaufnehmern führen wir die in DIN EN 1537 geforderten Prüfungen stufenweise durch und werten die Kriechmaße vor Ort aus. Die Dokumentation erfolgt prüffähig für die Bauaufsicht und den Geotechnischen Sachverständigen.

03

Korrosionsschutzkonzepte und Dauerhaftigkeitsnachweis

Für permanente Anker in aggressiven Wässern oder wechselnden Grundwasserständen entwickeln wir mehrstufige Korrosionsschutzsysteme (Klasse III mit Doppelummantelung) und überwachen die elektrische Durchgängigkeit der Hüllrohre vor dem Verpressen.

Maßgebliche Normen

DIN EN 1997-1:2014-03 – Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik, DIN 1054:2021-04 – Baugrund: Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau, DIN EN 1537:2014-07 – Ausführung von Arbeiten im Spezialtiefbau: Verpressanker

Häufig gestellte Fragen

Wann ist in Hagen ein aktiver und wann ein passiver Anker vorzuziehen?

Aktive Anker werden vorgespannt und nehmen Verformungen der gestützten Wand sofort auf – ideal bei setzungsempfindlicher Nachbarbebauung, wie sie in der dichten Blockrandbebauung von Wehringhausen typisch ist. Passive Anker (Nägel) wirken erst bei Wandbewegung und eignen sich für nachgiebige Böschungssicherungen, etwa an den bewaldeten Hängen des Hagener Stadtwalds. Die Entscheidung hängt vom zulässigen Verformungsniveau, der Baugrundsteifigkeit und dem Platzangebot hinter dem Bauwerk ab.

Wie wird die Tragfähigkeit eines Verpressankers im Hagener Tonstein nachgewiesen?

Die charakteristische Mantelreibung wird zunächst aus Erfahrungswerten oder Bohrlochaufweitungsversuchen abgeleitet. Der entscheidende Nachweis erfolgt durch die Eignungsprüfung am Bauwerk: Der Anker wird stufenweise bis zur 1,2-fachen charakteristischen Last belastet und die Kriechrate über mindestens 15 Minuten je Laststufe gemessen. Liegt sie unter 1 mm pro logarithmischer Zeitdekade, gilt die Tragfähigkeit als bestätigt – ein Kriterium, das im tonigen Schluffstein des Oberkarbons meist zuverlässig erreicht wird.

Mit welchen Kosten muss man für eine Verankerungsbemessung samt Prüfung rechnen?

Für die Bemessung eines Rückverankerungssystems inklusive Eignungsprüfung an einem Anker und der abschließenden Dokumentation bewegen sich die Kosten in Hagen je nach Umfang zwischen etwa €950 und €3.730. Der Preis hängt von der Anzahl der Ankerlagen, der erforderlichen Prüflast und dem Aufwand für die geotechnische Vorerkundung ab.

Welche geotechnischen Kennwerte sind für die Ankerbemessung im Hagener Baugrund entscheidend?

Neben den Scherparametern (Reibungswinkel und Kohäsion) der durchfahrenen Schichten sind die undrainierte Scherfestigkeit weicher Auelehm-Lagen und die Durchlässigkeit des Gebirges maßgebend. In den Karstbereichen des Massenkalks spielt zudem die Klüftigkeit eine Rolle, da sie das Injektionsgutaufnahmevermögen und damit die erreichbare Verbundspannung stark beeinflusst.

Standort und Servicegebiet

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