DE102005029364B4 - Fertigteilpfahl sowie dazugehöriges Verfahren zur Bauwerksgründung - Google Patents

Abstract

Fertigteilpfahl (1) zur Gründung von Bauwerken im Baugrund mit einer tieferliegenden tragfähigen Schicht mit einem langgestreckten, über seine Längserstreckung im wesentlichen gleichen Querschnitt aufweisenden Pfahlkörper (10) mit einem ggf. erhöhte Festigkeit aufweisenden Pfahlfußbereich (11) zum Einbringen in den Baugrund (B) durch Rammen, Vibrieren oder Eindrücken, wobei der Pfahlkörper (10) an seinem in Einbauorientierung unteren Ende unter dem Pfahlfußbereich (11) einen Pfahlfußabschnitt (2, 3, 4) mit gegenüber dem Pfahlfußbereich (11) verminderter Festigkeit aufweist, der vor dem Einbringen des Fertigteilpfahls (1) im wesentlichen gleichen Querschnitt zum Pfahlkörper (10) hat, dadurch gekennzeichnet, dass die verminderte Festigkeit des Pfahlfußabschnittes (2, 3, 4) so gewählt ist, dass beim Einbringen des Fertigteilpfahls (1) der Pfahlfußabschnitt (2, 3, 4) bei Erreichen der tragfähigen Schicht aufgrund einer sich ergebenden axialen Belastungserhöhung zu einer Pfahlfußaufweitung (5) deformiert oder zerborsten wird.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Fertigteilpfahl zur Gründung von Bauwerken im Baugrund mit einer tieferliegenden tragfähigen Schicht mit einem langgestreckten, über seine Längserstreckung im wesentlichen gleichen Querschnitt aufweisenden Pfahlkörper mit einem ggf. erhöhte Festigkeit aufweisenden Pfahlfußbereich zum Einbringen in den Baugrund durch Rammen, Vibrieren oder Eindrücken, wobei der Pfahlkörper an seinem in Einbauorientierung unteren Ende unter dem Pfahlfußbereich einen Pfahlfußabschnitt mit gegenüber dem Pfahlfußbereich verminderter Festigkeit aufweist, der vor dem Einbringen des Fertigteilpfahls im wesentlichen gleichen Querschnitt zum Pfahlkörper hat, sowie ein Verfahren zur Bauwerksgründung in einer tieferliegenden tragfähigen Schicht mit einem erfindungsgemäßen Fertigteilpfahl.
• Pfähle werden zur Gründung von Bauwerken eingesetzt, wenn der Baugrund für eine Oberflächengründung nicht ausreichend tragfähig ist. Aus Kostengründen bestehen die Gründungspfähle meist aus Holz, Stahl und insbesondere Beton. Dabei kann man grundsätzlich zwei vom Fertigungsprozess unterschiedliche Pfahlarten unterscheiden. Ein Ortbetonpfahl wird vor Ort in der Einbaulage geschüttet, wohin Fertigteilpfähle industriell unter definierten Bedingungen hergestellt werden und vor Ort dann lediglich in den Untergrund eingebracht werden müssen. Das Einbringen der Fertigteilpfähle erfolgt durch Rammen, Vibrieren oder Eindrücken. Dabei haben Fertigteilpfähle den Vorteil, dass durch die Vorfertigung im Betonwerk eine gleichmäßig hohe Qualität der Pfähle garantiert werden kann. Bei Betonfertigteilpfählen ist es zudem üblich, den Pfahlfußbereich sowie den Pfahlkopfbereich mit erhöhter Festigkeit, beispielsweise durch eine stärkere Stahlbewehrung, auszuführen, da der Pfahlkopfbereich durch die Rammvorrichtung und der Pfahlfußbereich beim Einbringen in den Baugrund besonders stark beansprucht werden.
• Gründungspfähle tragen die Bauwerkslasten über den sog. Spitzenwiderstand am Pfahlfuß und die Mantelreibung längs des Pfahlmantels in den Baugrund. Dabei läßt sich bekanntlich durch die Vergrößerung der Pfahlfußfläche der Pfahlspitzenwiderstand steigern. Der Nachteil ist jedoch, dass bei Fertigteilpfählen die Vergrößerung des Pfahlfußquerschnitts das Eindringen des Pfahls beim gesamten Rammvorgang behindert. Es ist also ein erheblich höherer Arbeitsaufwand erforderlich, um mit einer Fußaufweitung erstellte Fertigteilpfähle auf die gewünschte Gründungstiefe in den Baugrund zu bringen. Eine derartige feste Fußaufweitung ist bei Stahlpfählen bekannt, wobei durch Anschweißen von Zusatzprofilen im Fußbereich der Pfahlfußquerschnitt mit den vorgenannten Nachteilen vergrößert wird.
• Demgegenüber ist es bei Ortbetonpfählen bekannt, eine Fußaufweitung nach Einbringen der Bohrung innerhalb des Baugrundes zu erreichen. Dabei sind insbesondere der sog. FRANKI-Ortbetonrammpfahl, oder der VB-Pfahl zu nennen, die beispielsweise bei einem Vortrag anläßlich des Pfahlsymposiums 1993 in Braunschweig von Dipl.-Ing. Werner Brieke, FRANKI Grundbau GmbH mit dem Titel „Vergleich der Tragfähigkeit unterschiedlicher Pfahlsysteme" dargestellt wurden. Ferner ist von der BAUER Spezialtiefbau GmbH, Schrobenhausen ein Bohrpfahl mit Fußausweitung bekannt, bei dem mit einem Spezialbohrwerkzeug eine kegelförmige Ausweitung in der für den Ortbetonpfahl vorgesehenen Bohrung am Bohrfuß erreicht wird. Bei diesen drei Ortbetonpfählen wird zunächst mittels einer Vollverdrängung des Materials ein unten geschlossenes Stahlrohr in den Boden gerammt oder eingebohrt, ein Bewehrungskorb in den freien Hohlraum eingebracht und nachfolgend vor Ort ausbetoniert, wobei das Bohr- oder Vortreibrohr beim Betoniervorgang gezogen wird.
• Dabei wird auf unterschiedliche Weise eine Fußaufweitung an den vor Ort geschütteten Pfählen erreicht. Beim FRANKI-Pfahl wird unterhalb des Vortreibrohres der Baugrund ausgestampft und somit verdichtet und ein vergrößerter Hohlraum geschaffen, der mit Beton befüllt wird. Bei dem VB-Pfahl kann mit einer Verpresslanze mit Verpressanlage der noch junge Beton des geschütteten Ortrammpfahls aufgesprengt und in Folge der Zementverpressung in seinem Querschnitt erweitert werden.
• Mit diesen vorgenannten Methoden kann zwar eine Erhöhung des Spitzenwiderstandes am Pfahlfuß aufgrund der Fußaufweitung erreicht werden, jedoch verbleiben die bekannten Nachteile der Ortbetonpfähle.
• Die DE 66 05 536 U und DE 19 42 793 A beschreiben Fertigteil-Rammpfähle, die jeweils ein zusätzliches bewegliches Element im oder am Pfahl aufweisen, das die Aufspreizung des Gründungspfahls bzw. eines Pfahlabschnittes bewirken. Im Ergebnis wird damit aus diesen zwei Schriften auch ein Fertigteilpfahl angegeben, der eine Pfahlfußaufweitung erlaubt, ohne dass das Einbringen des Fertigteilpfahls durch ein über den gesamten Einbringvorgang wirksam vergrößerten Pfahlfußquerschnitt behindert wird. Die Bewirkung der Pfahlfußaufweitung wird jedoch durch ein zusätzliches bewegliches Element erreicht.
• Die WO 96/04429 A1 zeigt ein Bodenverankerungssystem, bei dem ein hülsenförmiger Anker mit Aufspreizelementen von einer Setzvorrichtung in den Boden eingebracht wird. Erst beim Entfernen der Setzvorrichtung spreizt sich der gesetzte Erdanker auf.
• Die DE 195 24 502 C1 betrifft eine Bohrvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Bohrpfahls mit einer vergrößerbaren Lastverteilungsfläche, wobei durch Einpressen eines flüssigen Materials, beispielsweise einer Zementsuspension, ein Hohlraum zwischen dem Bohrrohr und einem Fußverbreiterungselement ausgefüllt und aufgedehnt wird.
• Die DE 196 33 517 A1 beschreibt einen Erdanker mit einer zweiteiligen Konstruktion, nämlich einem dornförmigen Grundkörper und einer mit Schlitzen versehenen Hülse, die durch Relativbewegung zum dornförmigen Grundkörper aufdehnbar ist, womit diese Ausführung wiederum ein zusätzliches bewegliches Element (Hülse) aufweist.
• Die DE 223 077 A beschreibt einen Erdanker, der durch eine Vierteilung seines Schaftbereiches in vier Einzelarme aufgespreizt wird. Dabei bleibt der Aufstandsquerschnitt im wesentlichen gleich, so dass eine höhere statische Lastaufnahme kaum verwirklicht wird.
• Die DE 14 84 565 B2 zeigt einen Erdanker, der wiederum ein zusätzliches bewegliches Element für eine Verspannung und damit Deformation der Außenhülle des Erdankers aufweist.
• Die DE 29 49 938 A1 betrifft einen Pfahl mit fest angesetzter Fußverbreiterung, wobei nach dem Einrammen des Pfahls in den Baugrund der sich beim Rammen zwischen dem Pfahlschaft und dem Baugrund ausbildende Hohlraum mit einer schnell härtenden Verpressmasse ausgefüllt wird.
• Die DE 197 29 882 C1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bohrpfahls.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fertigteilpfahl ausgehend von der DE 66 05 536 U anzugeben, der eine Pfahlfußaufweitung erlaubt, ohne dass das Einbringen des Fertigteilpfahls durch einen über den gesamten Einbringvorgang wirksamen vergrößerten Pfahlfußquerschnitt behindert wird, wobei auf bewegliche, gesondert zu handhabende Elemente verzichtet wird.
• Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Fertigteilpfahl gemäß Anspruch 1.
• Ferner wird die Aufgabe mit einem Bauwerksgründungsverfahren mit dem Fertigteilpfahl gemäß Anspruch 13 gelöst.
• Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Pfahlfußabschnitt mit gegenüber dem Pfahlfußbereich verminderter Festigkeit, der vor dem Einbringen des Fertigteilpfahls im wesentlichen gleichen Querschnitt zum Pfahlkörper hat, wird ein Fertigteilpfahl angegeben, der in seinen Außenabmessungen üblichen Fertigteilpfählen entspricht und insbesondere beim Einbringen in den Baugrund keinen erhöhten Widerstand erzeugt. Der Einbringfortschritt entspricht somit herkömmlichen Fertigteilpfählen mit einem über seine Längserstreckung im wesentlichen gleichen Querschnitt aufweisenden Pfahlkörper. Das besondere an dem Pfahlfußabschnitt ist jedoch die bewußt verminderte Festigkeit, so dass beim Einbringen des erfindungsgemäßen Fertigteilpfahls der Pfahlfußabschnitt beim Erreichen der tragenden Sohle deformiert oder zerborsten wird. Entsprechend verformt sich der Pfahlfußabschnitt zu einer Pfahlfußaufweitung. Dabei hat sich gezeigt, dass die gegenüber dem Pfahlkörper verminderte Festigkeit des Pfahlfußabschnittes so abgestimmt werden kann, dass er sich während des Einbringvorganges, beispielsweise durch Rammen, Vibrieren oder Eindrücken, im relativ weichen, nicht tragfähigen Baugrund nicht ausdehnt oder deformiert. Erreicht der Pfahlfußabschnitt jedoch die tragfähige Schicht im Baugrund, kann sich hingegen eine Belastungserhöhung, maximal bis zu einer Verdopplung auf den Pfahlfußabschnitt ergeben, da das untere Ende des Fertigteilpfahls nun physikalisch wie ein „eingespanntes Ende" wirkt. Entsprechend erfolgt die gewünschte Aufweitung des Pfahlfußabschnittes beim Erreichen der tragfähigen Schicht im Untergrund.
• Dabei kann der Pfahlfußabschnitt aus Vollmaterial mit den gewünschten Eigenschaften bestehen. Insbesondere sollte das Material duktil bzw. zähelastisch verformbar sein.
• Alternativ kann der Pfahlfußabschnitt auch einen abgeschlossenen Hohlraum aufweisen, der die Deformierbarkeit und auszubildende Form der Pfahlfußaufweitung unterstützen kann.
• Dabei kann der Pfahlfußabschnitt auch aus einer Hülse aus geeignetem Material und einer den abgeschlossenen Hohlraum ganz oder teilweise ausfüllenden Hülsenfüllung bestehen.
• Eine optimale Verformbarkeit während der letzten Phase der Pfahleinbringung wird erreicht, wenn der Pfahlfußabschnitt bzw. die Hülse aus Metallen oder Metalllegierungen, insbesondere duktilem Stahl, oder Kunststoffen, insbesondere duktilen Kunststoffen gebildet ist. Dabei müssen die Materialien nach der Pfahlfußaufweitung unter den dann abzuleitenden Bauwerkslasten standfest und weitestgehend dauerhaft formstabil sein. Diese Eigenschaften werden insbesondere von duktilem Stahl bzw. Stahllegierungen und einigen duktilen Kunststoffen erreicht.
• Die Hülsenfüllung kann aus unterschiedlichen Materialien mit breiten Materialeigenschaften gebildet sein. Wenn die Hülsenfüllung eine aushärtbare Masse, insbesondere Trockenbeton ist, kann nach der Pfahlfußaufweitung und Ablauf des Aushärtungsprozesses wiederum ein sehr hoher Lasteintrag über den Fertigteilpfahl erfolgen, ohne dass eine dann unerwünschte weitere Deformation auftreten wird. In einer Hülse oder Hülle wird der Trockenbeton auch für den Einbringvorgang im Pfahlfußabschnitt vorgehalten. Selbstverständlich ist der im Pfahlfußabschnitt untergebrachte Trockenbeton bei der Lagerung und Handhabung derartiger Fertigteilpfähle vor Feuchtigkeit und somit einem vorzeitigen Abbinden der Trockenbetonmasse zu schützen.
• Beim Einbringvorgang kommt der im Pfahlfußabschnitt aufgenommene Trockenbeton mit Grundwasser in Kontakt, so dass der Abbindevorgang ausgelöst wird. Dabei kann die Abbindezeit über einen Zeitraum von einigen Stunden bis mehreren Tagen betontechnologisch eingestellt werden. Entsprechend kann der Pfahl noch vor Abbinden der Trockenbetonmasse bis zur Endtiefe eingebracht und der Pfahlfußabschnitt mit der darin befindlichen Trockenbetonmasse deformiert werden. Anschließend erfolgt das Abbinden der Trockenbetonmasse in Form des aufgeweiteten Pfahlfußabschnittes.
• Alternativ oder ergänzend kann die Hülsenfüllung Schotter oder Grobkies enthalten, der beim Einbringen des Fertigteilpfahls zu einem Pfahlfuß erweiternd verdichtet wird. Dabei wird eine Bodenverdrängung und Verdichtung ähnlich des bekannten Rüttelstopfverfahrens erreicht.
• Um eine unerwünschte Vereinzelung der Hülsenfüllung zu vermeiden, ist die Hülsenfüllung in einem flexiblen Geotextilsack aufgenommen. Der Geotextilsack hält die Bestandteile der Hülsenfüllung, beispielsweise Schotter oder Grobkies, Trockenbeton oder dergleichen während der Verdichtung und Deformation auf der tragfähigen Schicht im Baugrund zusammen, so dass sich im wesentlichen eine Kugelform ggf. mit unten befindlicher Abplattung ergibt.
• Ergänzend oder alternativ kann die Hülsenfüllung aufquellende Materialien enthalten, die bei Erreichen der Endtiefe aktiviert werden und zu einer starken Bodenverdrängung und damit Bodenverfestigung führen. Bevorzugt werden feuchtigkeitsreaktive Materialien, die selbstverständlich grundwasserneutral sind, verwendet. Beispielsweise sind aufquellende Stärken bekannt, die aufgrund einer Volumenverzehnfachung einen erheblichen Quelldruck ausüben können.
• Um die Belastbarkeit sowohl des noch einzutreibenden Pfahlfußabschnittes des Fertigteilpfahls wie auch des später auf Endteufe abgesetzten Pfahls im Bereich seiner Fußaufweitung zu erhöhen, ist die Hülse bildend, in der Hülse integriert oder in der Hülsenfüllung eingelegt Bewehrungsmaterial vorgesehen. Dabei wird insbesondere bei der Verwendung von Trockenbeton ein Korb oder eine ringförmige Matte aus Bewehrungsstahl bevorzugt. Selbstverständlich sind bei anderen aushärtbaren Massen auch andere Bewehrungsmaterialien wie Fasergewebe (Glasfaser, Kohlefaser etc.) denkbar.
• Kostengünstig ist der Pfahlkörper aus Stahlbeton gebildet und weist einen quadratischen oder kreisförmigen Querschnitt auf, wobei die Hülse des Pfahlfußabschnittes aus einem zum Querschnitt des Pfahlkörpers passenden, in Einbauorientierung unten mit einer Fußplatte geschlossenen Rohrprofil besteht.
• Dadurch, dass beim Rammen und/oder Vibrieren der Eindringfortschritt beobachtet und/oder registriert wird, wobei das Erreichen der tragfähigen Schicht an einem verminderten Eindringfortschritt und das Zerbersten und/oder Deformieren des Pfahlfußabschnittes durch einen dann einsetzenden, erhöhten Eindringfortschritt detektiert wird bzw. dadurch, dass beim Eindrücken die Druckkraft beobachtet und/oder registriert wird, wobei das Erreichen der tragfähigen Schicht an einer erhöhten Druckkraft und das Zerbersten und/oder Deformieren des Pfahlfußabschnittes durch eine dann einsetzende, verminderte Druckkraft detektiert wird, kann das Erreichen der tragfähigen Schicht sowie das Aufweiten des Pfahlfußabschnittes beim Einbringvorgang des Fertigteilpfahls registriert werden, so dass eine übermäßige Deformation des Pfahlfußabschnittes sicher vermieden werden kann. Bevorzugt wird bei einem Pfahldurchmesser D das weitere Eindringen des Pfahles um eine Eindringtiefe von ½ D bis 1 D durchgeführt.
• Nachfolgend werden drei bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Fertigteilpfahls anhand der beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
• Darin zeigt in einer teils geschnittenen Seitenansicht:
• 1 das untere Ende eines Fertigteilpfahls mit einem erfindungsgemäßen Pfahlfußabschnitt in einem ersten Ausführungsbeispiel,
• 2 das untere Ende eines Fertigteilpfahls mit einem erfindungsgemäßen Pfahlfußabschnitt in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
• 3 das untere Ende eines Fertigteilpfahls mit einem erfindungsgemäßen Pfahlfußabschnitt in einem dritten Ausführungsbeispiel und
• 4 vier Phasen der Pfahleinbringung in einem Seitenschnitt durch den Baugrund.
• In den 1 bis 3 ist das untere Ende eines Fertigteilpfahls 1 in drei verschiedenen Ausgestaltungen dargestellt. Der Fertigteilpfahl 1 weist jeweils einen herkömmlichen Pfahlkörper 10 auf, der beispielsweise aus einem quadratischen oder kreisrunden Querschnitt aufweisenden Vollprofil aus Stahlbeton gebildet ist. Häufig weist der Pfahlkörper einen unteren Pfahlfußbereich 11 auf, der mit einer besonderen Bewehrungseinlage in seiner Festigkeit insbesondere in Axialrichtung erhöht ist. Am in Einbauorientierung unteren Ende des Pfahlkörpers 10 ist ein Pfahlfußabschnitt 2 angeformt. Der Pfahlfußabschnitt 2 weist dabei gegenüber dem Pfahlfußbereich 11 verminderte Festigkeit auf. Vor dem Einbringen des Fertigteilpfahls 1 hat der Pfahlfußabschnitt 2 im wesentlichen gleichen Querschnitt zum Pfahlkörper 10.
• In 1 weist der Pfahlfußabschnitt 2 eine Umhüllung aus aus Armierungsstahl gebildeten Bewehrungsmatte oder -korb 21 auf. Am unteren Ende des Pfahlfußabschnitts 2 ist eine Fußplatte 22 vorgesehen. Die Fußplatte 22 sowie ggf. die Bewehrungsmatte 21 können mittels einer Betonmatrix die für den Einbringvorgang erforderliche Festigkeit erhalten. Dabei bildet die Fußplatte 22 und die Bewehrungsmatte 21 quasi einen abgeschlossenen Hohlraum 23, der im Ausführungsbeispiel gemäß 1 mit Trockenbeton 24 gefüllt ist. Wichtig ist dabei, dass der im Hohlraum 23 aufgenommene Trockenbeton 24 in der sich aus Bewehrungsmatte 21 und Fußplatte 22 bildenden Hülse für den Einbringvorgang sicher aufgenommen ist.
• Im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 2 besteht der Pfahlfußabschnitt 3 aus einer Hülse 31, die aus einem Rohrabschnitt aus einem duktilen Stahl oder Stahllegierung besteht. Das Fußende des Pfahlfußabschnittes 3 weist wiederum eine Fußplatte 32 auf, die beispielsweise aus einer mit der Hülse 31 verschweißten Stahlplatte besteht. Der von der rohrförmigen Hülse 31 gebildete Hohlraum 33 kann bei bestimmten Anwendungen und Material- sowie Dimensionierungsabstimmungen unbefüllt bleiben, um eine gewünschte Verformung des Pfahlfußabschnitts sicherzustellen. Im Regelfall wird jedoch der Hohlraum 33 mit einer Füllung versehen. Im in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Füllung aus Schotter oder Grobkies 34.
• In 3 ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung mit einem Pfahlfußabschnitt 4 in Form eines Vollzylinders 41 dargestellt. Der Vollzylinder 41 besteht aus einem duktil deformierbaren Material, beispielsweise aus einer Metalllegierung und/oder einem speziellen Kunststoff.
• In 4 ist ein erfindungsgemäßer Fertigteilpfahl 1 in vier verschiedenen Phasen der Pfahleinbringung in einem Querschnitt zum Baugrund B dargestellt. Phase (a) zeigt den aufgestellten Fertigteilpfahl mit seinem Pfahlfußabschnitt 2 nach dem Beginn des Rammvorganges an der Geländeoberkante G.
• Der Fertigteilpfahl 1 hat in Phase (b) die beiden oberen lockeren bzw. nicht tragfähigen Schichten des Baugrundes B bereits durchdrungen und erreicht gerade die tragfähige Schicht.
• Beim weiteren Eintreiben des Fertigteilpfahls gemäß Phase (c) beginnt sich der Pfahlfußabschnitt 2 aufgrund der axialen Beanspruchung aufzuweiten, da bei Erreichen der tragfähigen Gründungstiefe T, beispielsweise eine sandige oder kieshaltige Schicht, die Ringzugfestigkeit des Pfahlfußabschnitts 2 überschritten wird und die aus einer betonierten Bewehrungsmatte 21 gebildete Hülse des Pfahlfußabschnitts 2 berstet. Damit wird beim weiteren Einrammen Boden auch seitlich des Pfahlfußabschnittes 2 (siehe Pfeile) verdrängt.
• Nunmehr wird beim weiteren Eintreiben des Fertigteilpfahls 1 in den Baugrund B gemäß Phase (d) der Pfahlfußabschnitt 2 plastifiziert und im wesentlichen zu einer Fußaufweitung 5 in Kugelform, ggf. mit unterer Abplattung im Bereich der Fußplatte 22 verformt. Dabei verdrängt das sich auswölbende Material des Pfahlfußabschnitts 2 den dort umgebenden Boden, so dass dieser zusätzlich verfestigt wird. Beim Eindringen des Fertigteilpfahls in den Baugrund gelangt der in der aus der Bewehrungs matte 21 gebildeten Hülse aufgenommene Trockenbeton in Feuchtigkeitskontakt, so dass der Abbindeprozess beginnt. Nach Erreichen der Endtiefe und Ausbildung der Fußaufweitung 5 wird dann die Trockenbetonmischung in der nun gegebenen Form aushärten.
• Da das Bersten des Pfahlfußabschnitts 2 bei Überschreitung der Ringzugfestigkeit mit einem plötzlich wiederansteigenden Rammfortschritt erkennbar ist, kann die gewünschte Deformation des Pfahlfußabschnittes auf ein weiteres Eindringen des Fertigteilpfahls 1 um den halben Durchmesser des Fertigteilpfahls begrenzt werden, um eine optimale Ausbildung der Fußaufweitung 5 zu erzielen.
• Bei einer Füllung des Hohlraums 23 aus einer aushärtbaren Masse 24, beispielsweise Trockenbeton, ist dann anschließend die erforderliche Aushärtung abzuwarten, bevor der gesetzte Fertigteilpfahl belastet werden kann. Bei einer Füllung des Hohlraums 33 mit Schotter oder Grobkies 34 wird quasi eine Standfestigkeitsverbesserung des Untergrundes durch Einbringen der Schott- oder Grobkiesfüllung im Bereich der tragfähigen Schicht ähnlich des Rüttelstopfverfahrens erreicht. Anschließend ist der so gesetzte Fertigteilpfahl sofort belastbar. Ebenso ist ein Fertigteilpfahl 1 mit einem Pfahlfußabschnitt 4 in Form eines Vollzylinders 41 nach dem Einbringvorgang unmittelbar voll belastbar.

1

Fertigteilpfahl

10

Pfahlkörper

11

Pfahlfußbereich

2

Pfahlfußabschnitt

21

Bewehrungsmittel, -korb

22

Fußplatte

23

Hohlraum

24

Füllung, aushärtende Masse, Trockenbeton

25

Hülle

3

Pfahlfußabschnitt

31

Hülse, Rohrprofil

32

Fußplatte

33

Hohlraum

34

Hülsenfüllung, Schotter, Grobkies

4

Pfahlfußabschnitt

41

Vollzylinder

5

Fußaufweitung

B

Baugrund

G

Geländeoberfläche

T

Gründungstiefe

Claims (16)

1. Fertigteilpfahl (1) zur Gründung von Bauwerken im Baugrund mit einer tieferliegenden tragfähigen Schicht mit einem langgestreckten, über seine Längserstreckung im wesentlichen gleichen Querschnitt aufweisenden Pfahlkörper (10) mit einem ggf. erhöhte Festigkeit aufweisenden Pfahlfußbereich (11) zum Einbringen in den Baugrund (B) durch Rammen, Vibrieren oder Eindrücken, wobei der Pfahlkörper (10) an seinem in Einbauorientierung unteren Ende unter dem Pfahlfußbereich (11) einen Pfahlfußabschnitt (2, 3, 4) mit gegenüber dem Pfahlfußbereich (11) verminderter Festigkeit aufweist, der vor dem Einbringen des Fertigteilpfahls (1) im wesentlichen gleichen Querschnitt zum Pfahlkörper (10) hat, dadurch gekennzeichnet, dass die verminderte Festigkeit des Pfahlfußabschnittes (2, 3, 4) so gewählt ist, dass beim Einbringen des Fertigteilpfahls (1) der Pfahlfußabschnitt (2, 3, 4) bei Erreichen der tragfähigen Schicht aufgrund einer sich ergebenden axialen Belastungserhöhung zu einer Pfahlfußaufweitung (5) deformiert oder zerborsten wird.
2. Fertigteilpfahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfahlfußabschnitt (4) aus Vollmaterial besteht.
3. Fertigteilpfahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfahlfußabschnitt (2, 3) einen abgeschlossenen Hohlraum (23, 33) aufweist.
4. Fertigteilpfahl nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfahlfußabschnitt (3) eine Hülse (31) und eine Hülsenfüllung (34) aufweist.
5. Fertigteilpfahl nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfahlfußabschnitt (4) bzw. die Hülse (31) aus Metallen oder Metalllegierungen, insbesondere duktilem Stahl, oder Kunststoffen, insbesondere duktilen Kunststoffen gebildet ist.
6. Fertigteilpfahl nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsenfüllung eine aushärtbare Masse (24), insbesondere Trockenbeton ist.
7. Fertigteilpfahl nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsenfüllung Schotter oder Grobkies (34) enthält.
8. Fertigteilpfahl nach Anspruch 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsenfüllung (24, 34) in einem flexiblen Geotextilsack aufgenommen ist.
9. Fertigteilpfahl nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsenfüllung (24, 34), insbesondere feuchtigkeitsreaktiv, aufquellende Materialien aufweist.
10. Fertigteilpfahl nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse bildend, in der Hülse integriert oder in der Hülsenfüllung (24) eingelegt Bewehrungsmaterial (21), insbesondere ein Korb oder eine ringförmige Matte aus Bewehrungsstahl, vorgesehen ist.
11. Fertigteilpfahl nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfahlkörper (10) aus Stahlbeton gebildet ist und bevorzugt quadratischen oder kreisförmigen Querschnitt hat.
12. Fertigteilpfahl nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (31) des Pfahlfußabschnittes (3) aus einem zum Querschnitt des Pfahlkörpers passenden, in Einbauorientierung unten mit einer Fußplatte (32) geschlossenen Rohrprofil besteht.
13. Verfahren zur Bauwerksgründung im Baugrund mit einer tieferliegenden tragfähigen Schicht mit einem Fertigteilpfahl gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch die Schritte: – Einbringen des Pfahls in den Baugrund durch Rammen, Vibrieren und/oder Eindrücken; – Zerbersten und/oder Deformieren des Pfahlfußabschnittes bei Erreichen der tragfähigen Schicht; – weiteres Einbringen des Pfahls um eine vorgegebene Eindringtiefe, wobei eine Pfahlfußaufweitung des Pfahlfußabschnittes erzeugt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Rammen und/oder Vibrieren der Eindringfortschritt beobachtet und/oder registriert wird, wobei das Erreichen der tragfähigen Schicht an einem verminderten Eindringfortschritt und das Zerbersten und/oder Deformieren des Pfahlfußabschnittes durch einen dann einsetzenden, erhöhten Eindringfortschritt detektiert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Eindrücken die Druckkraft beobachtet und/oder registriert wird, wobei das Erreichen der tragfähigen Schicht an einer erhöhten Druckkraft und das Zerbersten und/oder Deformieren des Pfahlfußabschnittes durch eine dann einsetzende, verminderte Druckkraft detektiert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Pfahldurchmesser D das weitere Eindringen des Pfahles um eine Eindringtiefe von ½ D bis 1 D durchgeführt wird.