Schraubfundamente als Lösung für sandigen Untergrund: Effiziente Gründung für PV-Freiflächenanlagen in Bayern optimiert Bauzeit und CO₂-Bilanz

Sandhaltige Böden dominieren weite Teile Nord- und Ostdeutschlands, treten aber auch in Küstennähe sowie auf aufgeschütteten Gewerbeflächen im gesamten Bundesgebiet auf. Für Betreiber von Photovoltaik‐Freiflächenanlagen, Agri-PV-Konzepten oder weitspannenden Solarcarports bedeutet dies, dass die Gründungslösung von Beginn an exakt auf die charakteristischen Eigenschaften des Untergrunds abgestimmt werden muss. Während klassische Betonfundamente in locker gelagertem Sand häufig hohe Aushub- und Schalungsaufwände verursachen, lassen sich Bauzeiten und Genehmigungsprozesse mit verschraubten Stahlfundamenten deutlich straffen.

schraubfundamente sand – Baugrundcharakteristik und statische Randbedingungen

Sandiger Baugrund weist aufgrund der geringen Kohäsion eine hohe Wasserdurchlässigkeit, aber auch eine begrenzte Mantelreibung auf. Für Statiker ergibt sich hieraus die Notwendigkeit, die Tragfähigkeit primär über den Spitzendruck oder über eine gezielte Verdichtung während des Einbringens zu erzielen. Schraubfundamente verstärken diesen Effekt, indem die Schneide den Boden radial verdrängt und gleichzeitig verdichtet. Die resultierende Lagerungsdichte verbessert die horizontale Aussteifung gegen Windlasten, die bei PV-Freiflächenanlagen und Carports ein dominierendes Bemessungskriterium darstellen. Gemessen an Eurocode 7 lassen sich charakteristische Zug- und Drucktragfähigkeiten im Bereich von 160 kN bis 220 kN erreichen, sofern die Einbindetiefe den örtlichen Grundwasserstand berücksichtigt.

Ein typischer Projektablauf beginnt mit einer rasterförmigen Rammsondierung, um Lagerungsdichte und Kornverteilung zu verifizieren. Die Ergebnisse fließen direkt in die Modellierung der Gründungslinie ein. Für mitteldichten Sand genügt bei Geoschrauben mit 76 mm Schaftdurchmesser häufig eine Einbindung von 1,4 m bis 1,8 m, um die Lasten eines zweireihigen Carport‐Systems abzufangen. Lokale Bauordnungen verlangen darüber hinaus den Nachweis der Rückbaubarkeit; hier punkten Schraubfundamente, weil sie den Boden nur punktuell beanspruchen und keine dauerhafte Versiegelung erzeugen.

Schraubfundamente als bodenbau lösung – Konstruktive Prinzipien und Prozessvorteile

Mechanische Wirkprinzipien

Das Tragverhalten eines Stahlfundaments im sandigen Untergrund beruht auf drei Mechanismen: Spitzendruck, Mantelreibung und Schaftverdichtung. Die grobprofilierte Schneide erzeugt beim Eindrehen einen Verdichtungsring, der die Mantelreibung gegenüber unverdichtetem Sand um bis zu 45 % erhöht. Zusätzlich verhindert die konische Form das Aufsteigen von Grundwasser entlang des Schaftes, was insbesondere in küstennahen Regionen mit hohem Wasserspiegel relevant ist. Die Mantelreibung wird gemäß DIN EN 1997-1 über die effektive Lagerungsdichte und den inneren Reibungswinkel φ bestimmt.

Baulogistik und Zeitersparnis

Hydraulische Drehmotoren mit 10 000 Nm Drehmoment ermöglichen pro Schicht bis zu 300 installierte Fundamente. Im Vergleich zu Betonierung entfallen Trocknungszeiten und aufwendige Bodenabfuhr. Die Baustelle bleibt nahezu emissionsfrei; Vibrations‐ und Lärmemissionen unterschreiten die Schwellenwerte der TA Lärm, was den Einsatz in sensiblen Zonen wie Klinik- oder Hotelarealen erleichtert. Die verringerte Bauzeit mindert gleichzeitig das Versicherungsexposure und reduziert die temporäre Flächenbindung.

Baurechtliche Nachweise

Die meisten Landesbauordnungen akzeptieren Schraubfundamente als nicht dauerhaft versiegelnde Bauweise. Dies vereinfacht den Umgang mit Niederschlagswassergebühren, da die punktuelle Aufstandsfläche unterhalb der gebührenrelevanten Schwellen bleibt. Im BImSchG‐Verfahren genügt in der Regel ein Nachweis der Bodenverdichtung sowie ein Zug-/Druckversuch auf der Baustelle. Die Ergebnisse können in das geotechnische Gutachten integriert werden und verkürzen so die Prüfzeiten der Bauaufsichten.

Anforderungen an das pv carport fundament auf großflächigen Stellplätzen

Solarcarports über Parkarealen unterliegen einer Kombination aus Schneelast, Windlast, dynamischer Belastung durch Pkw und Lkw sowie thermisch bedingter Bauteilausdehnung. Für das pv carport fundament ergibt sich daraus die Notwendigkeit einer hohen Horizontaltragfähigkeit und einer niedrigen vertikalen Setzungstoleranz, um die Entwässerungsebene des Dachs dauerhaft einzuhalten. Schraubfundamente gleichen hier die Lastpfade direkt in den verdichteten Sand aus; zusätzliche Aussteifungsstreben zwischen den Pfostenfeldern können in das System eingeschweißt oder geklemmt werden, ohne die Fundamentposition zu ändern.

Auf geneigten Parkflächen erlaubt das Schraubsystem eine stufenlose Höhenjustierung von bis zu 200 mm, wodurch der Stahlbau unabhängig von Unebenheiten ausgerichtet wird. Für Betreiber resultiert daraus ein homogener Gefälleverlauf, der die Entwässerung optimiert und die Bildung von Eislinsen im Winter reduziert. Die elektrische Leitungsführung lässt sich durch den hohlen Schaft der Schraube in geschützter Lage realisieren, was den Kabelschutz nach VDE 0100 vereinfacht.

Im Rahmen öffentlich geförderter Projekte spielt die CO₂-Bilanz der Gründung zunehmend eine Rolle. Lebenszyklusanalysen nach DIN EN 15978 zeigen, dass der Materialeinsatz pro Tragfähigkeitskilonewton bei Schraubfundamenten um etwa 60 % unter dem eines vergleichbaren Betonblocks liegt. Auf einem Parkplatz mit 800 Stellplätzen können so bis zu 180 t CO₂ gegenüber konventionellen Fundamentvarianten eingespart werden. Diese Einsparung verbessert die Wirtschaftlichkeitskennzahlen und unterstützt die Taxonomie-Konformität.

Geotechnische Bemessung bei wechselnden Grundwasserständen

In Küstenregionen sowie auf ehemaligen Moor- und Hafenarealen schwankt der Grundwasserstand saisonal um bis zu 0,8 m. Für schraubfundamente sand bedeutet dies, dass die charakteristische Einbindetiefe nicht starr gewählt werden darf. Stattdessen wird eine Bemessung nach DIN EN 1997-2 mit partiellen Sicherheitsbeiwerten durchgeführt, die den höchsten zu erwartenden Wasserspiegel berücksichtigt. Durch die konische Schneide entsteht ein lokaler Verdichtungskeil, der den Spitzendruck erhöht und gleichzeitig ein Ausspülen der Bodenpartikel verhindert. Bei Pfostenrastern von 5,0 × 5,2 m lassen sich auf diese Weise Setzungen unter 10 mm realisieren, was insbesondere bei weitspannenden PV-Carport-Konstruktionen die Dachneigung und damit den Abfluss von Niederschlagswasser sichert.

Korrosionsschutz und Dauerhaftigkeit in salzhaltigem Milieu

In Norddeutschland und an Verkehrsflächen mit Streusalzbelastung müssen Betreiber die Dauerhaftigkeit der Stahlbauteile nach DIN EN ISO 12944-6 nachweisen. Für ein pv carport fundament auf Sand empfiehlt sich eine Duplexbeschichtung aus 120 µm Feuerverzinkung und 80 µm Pulverbeschichtung. Laboruntersuchungen im Salzsprühnebeltest (1 000 h) zeigen, dass die Restwanddicke selbst nach 25 Jahren maximal um 5 % abnimmt. Zusätzlich verhindert die passgenaue PE-Beschichtung der Schraubspitze Kontaktkorrosion in Bereichen mit schwankender Feuchte. Dadurch bleibt die statische Tragreserve über den gesamten Lebenszyklus erhalten und Rückbaukosten werden planbar.

Monitoring und Life-Cycle-Management

Für Investoren mit ESG-Berichtspflichten gewinnt das strukturierte Monitoring von Gründungen an Bedeutung. Digitale Drehmomentprotokolle werden bereits während der Installation erfasst und über eine API in das Asset-Management-System übertragen. So entsteht ein belastbarer Datensatz, der später als Referenzwert für Setzungs- oder Zugprüfungen dient. Durch Vibrationssensoren am Schraubkopf lassen sich Veränderungen der Mantelreibung in Echtzeit erkennen und Wartungsintervalle bedarfsgerecht steuern. Die Kombination aus sensorbasierter Überwachung und modularer Bauweise macht das bodenbau lösung-Konzept kalkulierbar und reduziert das Risiko ungeplanter Stillstände.

Integration in BIM-Prozesse und Kostensicherheit

Bei Großparkplätzen, die mithilfe von Building Information Modeling geplant werden, können die Schraubfundamente als parametrische Objekte mit statischen Kennwerten hinterlegt werden. Dies ermöglicht Kollisionserkennungen mit Leitungswegen und Entwässerungsrinnen bereits in der Vorentwurfsphase. Die Volldigitalisierung senkt das Änderungsrisiko während der Ausführung um bis zu 30 %. Da Aushub- und Betonierarbeiten entfallen, lässt sich der Projektzeitplan um durchschnittlich drei Wochen verkürzen, was die Bauzwischenfinanzierungskosten deutlich mindert.

Fazit: Schraubfundamente bieten auf sandhaltigen Böden eine technisch robuste, genehmigungsfreundliche und wirtschaftlich planbare Alternative zu Betonlösungen. Hohe Tragfähigkeiten, schnelle Montage und nachweisbare CO₂-Vorteile erfüllen die Anforderungen anspruchsvoller Gewerbe- und Infrastrukturprojekte. Entscheider sollten frühzeitig geotechnische Daten erheben, Korrosionsschutzkonzepte an die Standortchemie anpassen und digitale Monitoring-Tools integrieren, um maximale Betriebssicherheit und Kostentransparenz zu gewährleisten.

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