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EP3936670A1 - Betonpfahlelement sowie verfahren zum zusammenkuppeln zweier betonpfahlelemente - Google Patents

Betonpfahlelement sowie verfahren zum zusammenkuppeln zweier betonpfahlelemente Download PDF

Info

Publication number
EP3936670A1
EP3936670A1 EP21179955.6A EP21179955A EP3936670A1 EP 3936670 A1 EP3936670 A1 EP 3936670A1 EP 21179955 A EP21179955 A EP 21179955A EP 3936670 A1 EP3936670 A1 EP 3936670A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
concrete pile
pile element
central opening
screwing
concrete
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP21179955.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Peter Felder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CENTRUM PAELE AS
Original Assignee
Alphabeton AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alphabeton AG filed Critical Alphabeton AG
Publication of EP3936670A1 publication Critical patent/EP3936670A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/56—Screw piles
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/24—Prefabricated piles
    • E02D5/30—Prefabricated piles made of concrete or reinforced concrete or made of steel and concrete
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/52—Piles composed of separable parts, e.g. telescopic tubes ; Piles composed of segments
    • E02D5/523—Piles composed of separable parts, e.g. telescopic tubes ; Piles composed of segments composed of segments
    • E02D5/526—Connection means between pile segments
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/22—Placing by screwing down
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/28—Placing of hollow pipes or mould pipes by means arranged inside the piles or pipes

Definitions

  • the present invention relates to a concrete pile element, a set comprising at least one such concrete pile element and a screwing-in tool for the concrete pile element, and a method for coupling such concrete pile elements together, according to the preambles of the independent patent claims.
  • Concrete screw piles are increasingly being used to create foundations in areas where the near-surface soil layers only have a low load-bearing capacity.
  • driven piles In contrast to driven piles, they have the advantage that they can be driven into the ground without any vibrations or excessive noise emissions.
  • they have a greater load-bearing capacity than driven piles or in-situ concrete piles of comparable dimensions.
  • the concrete pile elements have steel rings at their ends which, after adjoining and aligning the ends of two consecutive concrete pile elements, are welded together circumferentially before both pile elements are screwed further together into the ground. This is necessary to ensure a durable and resilient axial and radial connection between the concrete pile elements.
  • the object is therefore to provide technical solutions which do not have the aforementioned disadvantages of the prior art or at least partially avoid them.
  • a first aspect of the invention relates to a concrete pile element, preferably for forming a screwed concrete pile for a foundation made up of several concrete pile elements according to the claims.
  • the concrete pile element comprises a substantially cylindrical concrete shank having a central opening extending axially therethrough.
  • This central opening has a substantially uniform, non-circular cross-section over its entire length, to enable a rotary form fit with a screwing-in tool for the purpose of transmitting a torque around the longitudinal axis of the concrete pile element to the latter.
  • the ends of the concrete pile element are each formed by one half of a swivel joint, such that several of these concrete pile elements can be positively connected to one another in the longitudinal direction of the concrete pile elements by coupling the two swivel joint halves together as intended by adjoining one another at the ends and then rotating them relative to one another by a twisting angle.
  • This design of the concrete pile elements according to the invention makes it possible, when creating a screw pile foundation from several concrete pile elements arranged one behind the other, to securely connect the pile elements to one another in the shortest possible time when they are introduced into the ground, thereby significantly increasing the daily driving performance.
  • the two rotary coupling halves can be designed identically, or a first of the two rotary coupling halves can be designed as a male rotary coupling half be formed and the second rotary coupling half as a complementary female rotary coupling half.
  • each end of the concrete pile element according to the invention can be coupled to each end of a further corresponding concrete screw pile.
  • a rotary coupling half can be selected at the end pointing upwards, which is less susceptible to dirt or can be cleaned more easily before coupling, which typically applies to a male rotary coupling half.
  • the rotary coupling halves are advantageously designed in such a way that they can be positively secured against twisting relative to one another after they have been coupled together as intended, preferably with a locking element which can be inserted into receptacles provided for this purpose on the rotary coupling halves. In this way, the coupling of two concrete pile elements according to the invention can be secured against unintentional opening in a very short time.
  • the two rotary coupling halves are designed as halves of a bayonet coupling, which preferably has a plurality of locking points distributed evenly over the circumference of the coupling.
  • bayonet couplings are robust and easy to couple.
  • the rotary coupling halves at the ends of the concrete pile element are rotationally aligned with respect to the central opening such that at least one intended coupling situation is possible in which the cross sections of the central openings of two concrete pile elements coupled together as intended are congruent. It is further preferred that the rotary coupling halves are designed in such a way at the ends of the concrete pile element and aligned rotationally in this way with respect to the central opening are that an intended coupling together of two such concrete pile elements inevitably leads to a situation in which the cross sections of the central openings of the coupled concrete pile elements are congruent. This makes it possible to push through the central openings of all the concrete pile elements that are coupled to one another with a driving tool at the same time, and accordingly to drive all the concrete pile elements that are coupled to one another directly with the driving tool.
  • the shank of the concrete pile element has an essentially smooth outer surface.
  • the shank of the concrete pile element has one or more ribs on its outer circumference at least over a partial area of its axial extent, which run helically over its outer surface and thereby form a single-start or multiple-start external thread.
  • the pitch of the thread formed by the ribs is preferably uniform.
  • the first, smooth design variant of concrete pile elements is always used in combination with the second design variant with screw thread when creating concrete screw piles and is used, for example, to bridge soil layers that are not very stable or are subject to settlement.
  • soil layers With such soil layers, a form-fitting engagement via a screw thread in the former case hardly improves the load-bearing capacity and even reduces the load-bearing capacity in the latter case, because such settlements would lead to additional stress on the concrete screw pile over time.
  • the central opening has a substantially uniform, non-circular cross-section over its entire extent, such that it has a rotational form fit with a screwing tool for the purpose of transmitting a torque to the concrete pile element around its longitudinal axis in the intended screwing-in direction.
  • the swivel coupling halves at the ends of the concrete pile element are designed in such a way and are rotationally aligned in relation to the helical ribs on the outer surface of the shaft in such a way that at least one intended coupling situation is possible in which the helical ribs of two such concrete pile elements coupled together as intended form sections of a common screw thread.
  • the rotary coupling halves at the ends of the concrete pile element are configured and rotationally aligned with respect to the helical ribs of the outer surface of the shank such that the intended coupling together of two such concrete pile elements necessarily leads to a situation in which the helical ribs of the coupled concrete pile elements share sections of a common screw thread form.
  • the boundaries of the central opening viewed in cross section, have several radially outwardly extending depressions, the lateral boundaries of which are directed counter to the intended screwing-in direction of the thread are formed by a surface extending essentially radially outwards or have such a surface, for introducing a compressive force running essentially perpendicularly to this surface with the driving tool into this surface for the transmission of the torque in the thread driving direction from the driving tool to the concrete pile element.
  • These indentations are preferably of identical design and are advantageously distributed evenly over the circumference of the central opening.
  • the boundaries of the central opening also have areas at several points evenly distributed over its circumference, in which the radial extension of the central opening, viewed from its center, decreases in the screwing-in direction, preferably steplessly and preferably evenly.
  • This design of the central opening makes it possible to achieve radial self-centering of the driving tool in the central opening of the concrete pile element when screwing in as intended, by suitably designing the contour of the screwing tool to be inserted into it.
  • the areas in which the radial extent of the central opening decreases in the screwing-in direction are in the radially outwardly extending depressions. This makes it possible to achieve the self-centering of the driving tool using the same contours of the driving tool that also serve to transmit the drive force, so that simple driving tool geometries that can be produced cost-effectively become possible.
  • the areas in which the radial extent of the central opening decreases in the screwing-in direction of the thread adjoin the lateral delimitation of the depressions, which is formed by the surface extending essentially radially outwards or has this surface.
  • the depressions extending radially outwards are distributed uniformly over the circumference of the central opening. In this way, the drive forces can be introduced into the concrete pile element evenly over the circumference.
  • the delimitations of the central opening have exactly two, advantageously identically designed, radially outwardly extending depressions, which are preferably distributed evenly over their circumference. A defined and uniform loading of the surfaces of the delimitations of the central opening, which transmit the driving forces, is promoted by this configuration.
  • the radially outwardly extending depressions viewed in cross section, each have an axis of symmetry running in the radial direction.
  • Such concrete pile elements can be screwed in with the same screwing-in tool either with one or the other end first and, if necessary, also be screwed out again.
  • the external thread formed by the ribs on the shank of the concrete pile element preferably extends essentially over the entire length of the shank, it being possible for there to be short unthreaded areas at the ends of the concrete pile element.
  • Concrete pile elements of this type in which the shank is covered with the thread practically over its entire length, have a particularly high load-bearing capacity when installed as intended.
  • the ribs forming the threads on the shank of the concrete pile element are preferably made of concrete formed, for example by being formed in the manufacture of the concrete pile element by means of an outer mold. Concrete pile elements of this type have a clear cost advantage over embodiments in which these ribs are formed by metal elements embedded in concrete. In addition, there is no risk of the installed concrete pile element gradually losing its load-bearing capacity over time due to corrosive destruction of the thread ribs.
  • the boundaries of the central opening are also preferably formed of concrete, for example by being formed from a mandrel during manufacture of the concrete pile element.
  • Such concrete pile elements have a clear cost advantage over embodiments in which the delimitations of the central opening are formed by a metal profile concreted into the concrete pile element.
  • a second aspect of the invention relates to a set comprising at least one concrete pile element according to the first aspect of the invention and a screwing-in tool, with which the central opening of the concrete pile element can be penetrated and a rotational form fit with the limitations of the central opening can be generated for the transmission of a torque around the longitudinal axis of the concrete pile element from the driving tool onto the concrete pile element.
  • the screwing-in tool is designed in such a way that it can be rotated in the central opening of the concrete pile element relative to the concrete pile element by an angle which is equal to or greater than the angle of rotation which would be required for the intended coupling of the two rotary coupling halves of the concrete pile element.
  • This configuration of the central opening of the concrete pile element and the screwing-in tool makes it possible to use the central openings of all concrete pile elements already coupled to one another and already screwed into the ground, as well as the central opening of the concrete pile element to be coupled to push through with the screwing-in tool at the same time and then to twist the concrete pile element to be coupled with the screwing-in tool in relation to the concrete pile elements already coupled to one another and already screwed into the ground and thereby to couple it to them.
  • the at least one concrete pile element is advantageously designed as a concrete pile element with helical ribs on the shank, and the driving tool has a cylindrical shank which, on its outer surface, preferably over its entire length, carries projections running in the axial direction and extending outwards in the radial direction .
  • these projections can be arranged in the radially outwardly extending depressions of the boundaries of the central opening in such a way that, when the screwing tool is rotated in the screwing-in direction, a substantially perpendicular to the substantially A compressive force extending radially outwards from the surfaces of the depressions can be introduced into these surfaces in order to transmit a torque about the longitudinal axis of the concrete pile element from the driving tool to the concrete pile element.
  • the driving tool is preferably designed in such a way that it can be inserted with radial play into the central opening of the concrete screw pile element and that when the inserted driving tool is subsequently rotated in the screwing-in direction, the radial play is compensated for by the radial limits of the driving tool approaching the limits of the central opening in the areas in which the radial extent of the central opening in the screwing-in direction preferably continuously decreases, is reduced or eliminated.
  • This design of the central opening of the concrete pile element and the screwing-in tool allows the screwing-in tool to be inserted into the central opening of the concrete pile element with sufficient play without any problems and, when the concrete pile element is subsequently screwed in, automatically centers itself in relation to the concrete pile element, without this being subjected to appreciable radial expansion forces.
  • the concrete pile element and the driving tool are designed in such a way that the radial play is reduced by bringing the radial limits of the projections of the driving tool closer to areas of the limits of the central opening which are arranged in the depressions and in which the radial extent of the central opening decreases, is reduced or eliminated in the direction of screwing-in of the thread, preferably steplessly.
  • the concrete pile element and the screwing-in tool are designed in such a way that the screwing-in tool extends over the entire length of the central opening when inserted as intended into the central opening of the concrete pile element. This allows force to be introduced into the concrete pile element over the entire length of the central opening.
  • the projections of the driving tool which extend outwards in the radial direction, each have an essentially trapezoidal cross-section, with the oblique sides of the trapezoidal shape extending along radial lines running through the center of the driving tool, the central Opening of the concrete pile element a particularly advantageous introduction of force into the concrete pile element.
  • screwing in the concrete pile element with the screwing-in tool either with one end or the other in front and, if necessary, screwing it out again.
  • the set includes concrete pile elements with both helical ribs on the shank and with a smooth shank.
  • a third aspect of the invention relates to a method for the intended coupling together of two concrete pile elements according to the first aspect of the invention, which are designed identically at least with regard to their central openings and their rotary coupling halves at the ends. These are provided together with a screwing tool as a set according to the second aspect of the invention.
  • a first of the two concrete pile elements is screwed into a substrate with the screwing tool.
  • the second concrete pile element with the swivel joint half arranged at its end is adjacent to the associated swivel joint half arranged at the free end of the first concrete pile element in such a way that the longitudinal axes of the concrete pile elements coincide and the cross-sectional contours of the central openings of the two concrete pile elements counter to the locking direction of rotation of the swivel joint half of the second concrete pile element are rotated relative to one another by an angle of rotation which is greater than or equal to the angle of rotation which is required for coupling the two rotary coupling halves together as intended.
  • the second concrete pile element is twisted relative to the first concrete pile element with the drive tool in the locking direction of rotation of the swivel joint half of the second concrete pile element by the twisting angle which is required for coupling the two swivel joint halves together as intended, so that the two swivel joint halves are coupled together as intended and the cross-sectional contours of the central ones openings of the two concrete pile elements are congruent.
  • This method according to the invention makes it possible, when creating a foundation from several concrete pile elements arranged one behind the other, to securely connect the pile elements to one another in the shortest possible time when they are being introduced into the ground, thereby significantly increasing the daily driving performance.
  • At least one of the two concrete pile elements to be coupled is a concrete pile element with helical ribs on the shank and the locking direction of rotation of the rotary coupling half of the second concrete pile element corresponds to the screwing-in direction of the thread of the concrete pile element with the helical ribs on the shank.
  • the intended coupled together rotary coupling halves are materially and / or positively secured against opening of the coupling by twisting relative to each other, preferably with a welded joint or a locking element, which is provided in receptacles on the Swivel coupling halves is used.
  • a welded joint or a locking element which is provided in receptacles on the Swivel coupling halves is used.
  • first and the second concrete pile element are screwed into the ground together with the screwing-in tool after they have been coupled together as intended.
  • the screwing tool passes through their central openings in such a way that the screwing tool forms a rotational form fit in the screwing-in direction both with the borders of the central opening of the first concrete pile element and with the borders of the central opening of the second concrete pile element. In this way, a torsional stress on the concrete pile elements, which could lead to breakage, is prevented and each concrete pile element is only subjected to the torque which it itself requires for the screwing-in movement.
  • the provided concrete pile elements each have a male swivel half at a first end and a female swivel half at their other end.
  • the first concrete pile element is screwed into the ground in such a way that the male rotary coupling half is arranged at its free end, to which the female rotary coupling half of the second concrete pile element is then coupled.
  • the concrete pile element 1 shows a concrete pile element 1 according to the invention for forming a concrete screw pile from several such concrete pile elements for a foundation in a side view.
  • the concrete pile element 1 has a length of 8 m and a diameter of 55 cm.
  • the ends of the concrete pile element 1 are each formed by a half 13a, 13b of a rotary joint (in 1 shown only schematically), which makes it possible to connect several of these concrete pile elements 1 to one another in a form-fitting manner in the longitudinal direction by adjoining one another at the ends and then twisting them relative to one another.
  • These rotating coupling halves 13a, 13b are described in detail below.
  • the concrete pile element 1 has a cylindrical shank 2 made of concrete, through which a central opening 3 passes in the axial direction.
  • a rib 4 is arranged on the outer circumference of the shank 2 essentially over the entire axial extent of the concrete pile element, which rib runs helically around the shank 2 and thereby forms a single-start external thread with a uniform pitch. In the figures 2 and 3 this rib 4 is not shown in section to simplify the illustration.
  • the boundaries of the central opening 3 form a circular through-bore, seen in cross-section, from which two recesses 6 extend radially outwards, distributed evenly over its circumference, ie each offset by 180° on the circumference.
  • the depressions 6 each have one, seen in cross section axis of symmetry Z running in the radial direction, and their lateral boundaries are each formed by a surface 9 extending essentially radially outwards.
  • the drive linkage 5 has a cylindrical shaft 10 which, on its outer surface over its entire length and evenly over its circumference, i.e. offset by 180° on the circumference, has two projections 11 running in the axial direction and extending outwards in the radial direction carries, which engage in the radially outwardly extending recesses 6 in the boundaries of the central opening 3.
  • the projections 11 of the drive linkage 5 are each essentially trapezoidal in cross-section, with the oblique sides of the trapezoidal shape extending along radial lines running through the center of the drive linkage 5 .
  • the drive linkage 5 is then rotated to drive the concrete pile element 1 as intended, it rotates in the central opening 3 until the rotational play is achieved by the projections 11 striking the radially outwardly extending surfaces 9 of the lateral delimitations of the depressions, which are directed counter to the screwing-in direction R of the thread 6 is repealed (see figure 5 ).
  • the drive torque is then transmitted from the drive linkage 5 to the concrete pile element 1 by the introduction of compressive forces running essentially perpendicularly to this surface 9 F with the projections 11 of the drive linkage 5 in these surfaces 9.
  • the boundaries of the central opening 3 seen in cross-section form in the depressions 6 adjoining the respective lateral boundaries of the respective depression 6 regions 8 in which the radial extent S1, S2 of the central opening 3 decreases uniformly and steplessly in the direction of screwing in the thread R (the radial extent S1 is greater than the radial extent S2, which follows S1 in the direction of screwing in the thread R).
  • the figures 6 and 7 13 show perspective views of the two swivel halves 13a, 13b which form the ends of the concrete pile element 1.
  • FIG. As can be seen, the first rotary coupling half 13a is designed as a male rotary coupling half (see FIG 6 ).
  • the rotary coupling formed with the rotary coupling halves 13a, 13b is a bayonet coupling with six locking points distributed evenly over the circumference of the coupling.
  • the rotating coupling halves 13a, 13b are designed at the ends of the concrete pile element 1 and rotationally aligned with respect to the central opening 3 and the helical rib 4 in such a way that an intended coupling situation is possible in which the cross sections of the central openings 3 of two concrete pile elements 1 coupled together as intended are congruent are and whose helical ribs 4 form sections of a common screw thread.
  • the procedure for coupling two such concrete pile elements 1 together as intended is as follows: In a first step, a first of the two concrete pile elements is screwed into a substrate using the driving tool 5, preferably in such a way that its free end is formed by the male swivel coupling half 13a.
  • the end of the second concrete pile element formed by the female swivel half 13b is then abutted against the free end of the first concrete pile element, which is formed by a first swivel half 13a, in such a way that the longitudinal axes of the concrete pile elements coincide and the insertion ring 14 of the male swivel half 13a is separated from the Receiving ring 16 of the female swivel half 13b is received.
  • the cross-sectional contours of the central openings 3 of the two concrete pile elements 1a, 1b are arranged rotated relative to one another by an angle of rotation ⁇ , which is larger or is equal to the angle of rotation, which is required for the intended coupling of the two rotating coupling halves 13a, 13b.
  • the central openings 3 of the two concrete pile elements 1a, 1b are penetrated by the driving tool 5 in such a way that the driving tool 5 in the closing direction of rotation DS of the second swivel coupling half 13b, which forms the adjacent end of the second concrete pile 1b, forms a rotational form fit with the boundaries of the central opening 3 of the second concrete pile element 1b and such a form fit with the boundaries of the central opening 3 of the first concrete pile element 1a only occurs after the drive tool 5 has been twisted in the central opening 3 of the first screwed concrete pile element 1a by the twisting angle ⁇ , as is the case in 9 is shown.
  • the second concrete pile element 1b is then rotated relative to the first concrete pile element 1a with the drive tool 5 by the twisting angle ⁇ in the closing direction of rotation DS of the second swivel joint half 13b, which forms the adjacent end of the second concrete pile 1b, whereby the two swivel joint halves 13a, 13b are coupled together as intended and the cross-sectional contours of the central openings 3 of the two concrete pile elements 1a, 1b become congruent.
  • This situation is in 10 shown.
  • the first concrete pile element 1a is completely hidden behind the second concrete pile element 1b in this illustration and is therefore not visible.
  • the first concrete pile element 1a and the second concrete pile element 1b are used together with the driving tool 5 is screwed into the ground, with the screwing-in direction R corresponding to the locking rotating direction DS of the second rotating coupling half 13b, which forms the coupled end of the second concrete pile 1b.
  • the central openings 3 of both concrete pile elements 1a, 1b are penetrated by the driving tool 5, so that the driving tool 5 forms a rotational form fit in the driving direction R both with the borders of the central opening 3 of the first concrete pile element 1a and with the borders of the central opening 3 of the second concrete pile element 1b.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Betonpfahlelement (1), bevorzugterweise zur Bildung eines Betonschraubpfahls aus mehreren Betonpfahlelementen für eine Fundation. Das Pfahlelement umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen Schaft (2) aus Beton mit einer sich in axialer Richtung durch diesen hindurch erstreckenden zentralen Öffnung (3). Die zentrale Öffnung (3) weist über ihre gesamte Erstreckung einen im Wesentlichen gleichmässigen, nicht-kreisrunden Querschnitt auf, zur Ermöglichung eines rotatorischen Formschlusses mit einem Eindrehwerkzeug (5) zwecks Übertragung eines Drehmoments um die Längsachse (X) des Betonpfahlelements (1) herum auf das Betonpfahlelement (1). Die Enden des Betonpfahlelementes (1) sind jeweils von einer Hälfte (13a; 13b) einer Drehkupplung gebildet, derart, dass mehrere Betonpfahlelemente (1a, 1b) durch ein durch endseitiges aneinander Angrenzen und anschliessendes relatives Verdrehen zueinander um einen Verdrehwinkel bewirktes bestimmungsgemässes Zusammenkuppeln der beiden Drehkupplungshälften (13a, 13b) formschlüssig in Längsrichtung der Betonpfahlelemente (1a, 1b) miteinander verbindbar sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betonpfahlelement, ein Set umfassend mindestens ein solches Betonpfahlelement und ein Eindrehwerkzeug für das Betonpfahlelement sowie ein Verfahren zum Zusammenkuppeln solcher Betonpfahlelemente gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
  • Betonschraubpfähle kommen heute zunehmend bei der Erstellung von Fundationen in Gebieten zum Einsatz, in denen die oberflächennahen Bodenschichten nur eine geringe Tragfähigkeit aufweisen. Im Gegensatz zu Rammpfählen weisen sie den Vorteil auf, dass sie erschütterungsfrei und ohne starke Lärmemissionen in den Boden eingebracht werden können. Zudem weisen sie eine grössere Tragfähigkeit auf als Rammpfähle oder Ortbetonpfähle vergleichbarer Dimensionierung.
  • Aus CH 710 018 A2 und WO 2016/029325 A1 sind Betonschraubpfähle aus gattungsgemässen Betonpfahlelementen bekannt, welche mit einer ihre zentrale Öffnung durchsetzenden Antriebsstange angetrieben und in den Boden geschraubt werden.
  • Die Betonpfahlelemente weisen an ihren Enden Stahlringe auf, welche nach dem aneinander Angrenzen und zueinander Ausrichten der Enden zweier aufeinanderfolgender Betonpfahlelemente umfangsmässig miteinander verschweisst werden, bevor beide Pfahlelemente zusammen weiter in den Untergrund eingedreht werden. Dies ist erforderlich, um eine dauerhafte und belastbare axiale wie radiale Verbindung zwischen den Betonpfahlelementen zu gewährleisten.
  • Dieses Verschweissen benötigt jedoch relativ viel Zeit, während der kein Vortrieb möglich ist, und limitiert daher die mögliche tägliche Vortriebsleistung erheblich.
  • Es stellt sich deshalb die Aufgabe, technische Lösungen zur Verfügung zu stellen, welche die zuvor erwähnten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen oder zumindest teilweise vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Gemäss diesen betrifft ein erster Aspekt der Erfindung ein Betonpfahlelement, bevorzugterweise zur Bildung eines Betonschraubpfahls für eine Fundation aus mehreren anspruchsgemässen Betonpfahlelementen.
  • Das Betonpfahlelement umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen Schaft aus Beton mit einer sich in axialer Richtung durch diesen hindurch erstreckenden zentralen Öffnung. Diese zentrale Öffnung weist über ihre gesamte Längserstreckung einen im Wesentlichen gleichmässigen, nicht-kreisrunden Querschnitt auf, zur Ermöglichung eines rotatorischen Formschlusses mit einem Eindrehwerkzeug zwecks Übertragung eines Drehmoments um die Längsachse des Betonpfahlelements herum auf dieses.
  • Die Enden des Betonpfahlelementes sind jeweils von einer Hälfte einer Drehkupplung gebildet, derart, dass mehrere dieser Betonpfahlelemente durch ein durch endseitiges aneinander Angrenzen und anschliessendes relatives Verdrehen zueinander um einen Verdrehwinkel bewirktes bestimmungsgemässes Zusammenkuppeln der beiden Drehkupplungshälften formschlüssig in Längsrichtung der Betonpfahlelemente miteinander verbunden werden können.
  • Durch diese erfindungsgemässe Ausgestaltung der Betonpfahlelemente wird es möglich, beim Erstellen einer Schraubpfahl-Fundation aus mehreren hintereinander angeordneten Betonpfahlelementen die Pfahlelemente beim Einbringen in den Boden in kürzester Zeit sicher miteinander zu verbinden und dadurch die tägliche Vortriebsleistung deutlich zu steigern.
  • Dabei können die beiden Drehkupplungshälften identisch ausgebildet sein, oder aber eine erste der beiden Drehkupplungshälften kann als männliche Drehkupplungshälfte ausgebildet sein und die zweite Drehkupplungshälfte als dazu komplementäre weibliche Drehkupplungshälfte. Im erstgenannten Fall ergibt sich der Vorteil, dass jedes Ende des erfindungsgemässen Betonpfahlelements mit jedem Ende eines weiteren entsprechenden Betonschraubpfahls kuppelbar ist. Im letztgenannten Fall ergibt sich der Vorteil, dass am jeweils nach oben zeigenden Ende eine Drehkupplungshälfte gewählt werden kann, welche weniger anfällig für Verschmutzungen ist bzw. vor dem Kuppeln einfacher gereinigt werden kann, was typischerweise auf eine männliche Drehkupplungshälfte zutrifft.
  • Die Drehkupplungshälften sind mit Vorteil derartig ausgebildet, dass sie nach einem bestimmungsgemässen Zusammenkuppeln formschlüssig gegen ein Verdrehen relativ zueinander gesichert werden können, bevorzugterweise mit einem Riegelelement, welches hierzu in dafür vorgesehene Aufnahmen an den Drehkupplungshälften eingesetzt werden kann. Auf diese Weise kann die Kupplung zweier erfindungsgemässer Betonpfahlelemente in kürzester Zeit gegen ein unbeabsichtigtes Öffnen gesichert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Drehkupplungshälften als Hälften einer Bajonett-Kupplung ausgebildet, welche bevorzugterweise mehrere gleichmässig über den Umfang der Kupplung verteilte Verriegelungsstellen aufweist. Derartige Bajonett-Kupplungen sind robust und einfach zu kuppeln.
  • Mit Vorteil sind die Drehkupplungshälften an den Enden des Betonpfahlelementes rotatorisch derartig bezüglich der zentralen Öffnung ausgerichtet, dass mindestens eine bestimmungsgemässe Kupplungssituation möglich ist, in welcher die Querschnitte der zentralen Öffnungen zweier bestimmungsgemäss zusammengekuppelter Betonpfahlelemente deckungsgleich sind. Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die Drehkupplungshälften an den Enden des Betonpfahlelementes derartig ausgebildet und rotatorisch derartig bezüglich der zentralen Öffnung ausgerichtet sind, dass ein bestimmungsgemässes Zusammenkuppeln zweier solcher Betonpfahlelemente zwangsläufig zu einer Situation führt, in welcher die Querschnitte der zentralen Öffnungen der gekuppelten Betonpfahlelemente deckungsgleich sind. Hierdurch wird es möglich, die zentralen Öffnungen sämtlicher miteinander gekuppelter Betonpfahlelemente mit einem Eindrehwerkzeug gleichzeitig zu durchsetzen und entsprechend sämtliche miteinander gekuppelten Betonpfahlelemente direkt mit dem Eindrehwerkzeug anzutreiben.
  • In einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante weist der Schaft des Betonpfahlelements eine im Wesentlichen glatte Aussenfläche auf.
  • In einer zweiten, alternativen bevorzugten Ausführungsvariante weist der Schaft des Betonpfahlelements an seinem Aussenumfang zumindest über einen Teilbereich seiner axialen Erstreckung eine oder mehrere Rippen auf, welche schraubenförmig über seine Aussenfläche verlaufen und dabei ein eingängiges oder mehrgängiges Aussengewinde bilden. Dabei ist die Steigung des von den Rippen gebildeten Gewindes bevorzugterweise gleichmässig.
  • Die erste, glatte Ausführungsvariante von Betonpfahlelementen kommt bei der Erstellung von Betonschraubpfählen immer in Kombination mit der zweiten Ausführungsvariante mit Schraubgewinde zum Einsatz und wird z.B. zur Überbrückung von Bodenschichten eingesetzt, welche wenig tragfähig sind oder Setzungen unterworfen sind. Bei derartigen Bodenschichten ergibt ein formschlüssiger Eingriff über ein Schraubengewinde im erstgenannten Fall kaum eine Verbesserung der Tragfähigkeit und verringert die Tragfähigkeit im letztgenannten Fall sogar, weil derartige Setzungen mit der Zeit zu einer zusätzlichen Belastung des Betonschraubpfahles führen würden.
  • Bei der zweiten, alternativen Ausführungsvariante mit schraubenförmigen Rippen am Schaft weist die zentrale Öffnung über ihre gesamte Erstreckung einen im Wesentlichen gleichmässigen, nicht-kreisrunden Querschnitt auf, derart, dass sie einen rotatorischen Formschluss mit einem Eindrehwerkzeug zwecks Übertragung eines Drehmoments auf das Betonpfahlelement um dessen Längsachse herum in der bestimmungsgemässen Gewindeeindrehrichtung ermöglicht.
  • Mit Vorteil sind dabei die Drehkupplungshälften an den Enden des Betonpfahlelementes derartig ausgebildet und rotatorisch derartig bezüglich der schraubenförmigen Rippen der Aussenfläche des Schafts ausgerichtet, dass mindestens eine bestimmungsgemässe Kupplungssituation möglich ist, in welcher die schraubenförmigen Rippen zweier bestimmungsgemäss zusammengekuppelter solcher Betonpfahlelemente Abschnitte eines gemeinsamen Schraubengewindes bilden. Noch bevorzugter sind die Drehkupplungshälften an den Enden des Betonpfahlelementes derartig ausgebildet und rotatorisch derartig bezüglich der schraubenförmigen Rippen der Aussenfläche des Schafts ausgerichtet, dass das bestimmungsgemässe Zusammenkuppeln zweier derartiger Betonpfahlelemente zwangsläufig zu einer Situation führt, in welcher die schraubenförmigen Rippen der gekuppelten Betonpfahlelemente Abschnitte eines gemeinsamen Schraubengewindes bilden. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass beim Einschrauben in den Boden von mehreren miteinander gekuppelten Betonpfahlelementen mit schraubenförmigen Rippen am Schaft die auf das erste dieser Betonpfahlelemente folgenden Betonpfahlelemente mit ihren schraubenförmigen Rippen dem durch die Rippen des ersten Betonpfahlelement geformten Gewinde im Boden folgen und dieses nicht zerstören, was sonst zu einem weitestgehenden Verlust der Tragfähigkeit der folgenden Betonpfahlelementen führen würde.
  • Auch ist es bei der zweiten, alternativen Ausführungsvariante des Betonpfahlelements mit schraubenförmigen Rippen am Schaft bevorzugt, dass die Begrenzungen der zentralen Öffnung im Querschnitt gesehen mehrere sich radial nach aussen erstreckende Vertiefungen aufweisen, deren entgegen der bestimmungsgemässen Gewindeeindrehrichtung gerichtete seitliche Begrenzungen jeweils von einer sich im Wesentlichen radial nach aussen erstreckende Fläche gebildet sind oder eine solche Fläche aufweisen, zur Einleitung einer im Wesentlichen senkrecht zu dieser Fläche verlaufende Druckkraft mit dem Eindrehwerkzeug in diese Fläche für die Übertragung des Drehmoments in Gewindeeindrehrichtung vom Eindrehwerkzeug auf das Betonpfahlelement. Diese Vertiefungen sind bevorzugterweise identisch ausgebildet und mit Vorteil gleichmässig über den Umfang der zentralen Öffnung verteilt.
  • Weiter weisen die Begrenzungen der zentralen Öffnung im Querschnitt gesehen an mehreren gleichmässig über ihren Umfang verteilten Stellen Bereiche auf, in denen die radiale Erstreckung der zentralen Öffnung von ihrem Zentrum gesehen in Gewindeeindrehrichtung abnimmt, und zwar bevorzugterweise stufenlos und bevorzugterweise gleichmässig. Durch diese Ausbildung der zentralen Öffnung wird es möglich, durch eine geeignete Ausbildung der in diese einzuführenden Kontur des Eindrehwerkzeugs eine radiale Selbstzentrierung des Eindrehwerkzeugs in der zentralen Öffnung des Betonpfahlelements beim bestimmungsgemässen Einschrauben zu erzielen.
  • Bevorzugterweise liegen die Bereiche, in denen die radiale Erstreckung der zentralen Öffnung in Gewindeeindrehrichtung abnimmt, in den sich radial nach aussen erstreckenden Vertiefungen. Hierdurch wird es möglich, die Selbstzentrierung des Eindrehwerkzeugs über dieselben Konturen des Eindrehwerkzeugs zu erzielen, welche auch der Übertragung der Antriebskraft dienen, so dass einfache und kostengünstig herstellbare Eindrehwerkzeug-Geometrien möglich werden.
  • Dabei ist es weiter von Vorteil, dass die Bereiche, in denen die radiale Erstreckung der zentralen Öffnung in Gewindeeindrehrichtung abnimmt, jeweils an die seitliche Begrenzung der Vertiefungen angrenzen, welche von der sich im Wesentlichen radial nach aussen erstreckende Fläche gebildet ist oder diese Fläche aufweist. Hierdurch wird die umfangsmässige Erstreckung der sich radial nach aussen erstreckenden Vertiefungen durch die darin angeordneten Bereiche, in denen die radiale Erstreckung der zentralen Öffnung in Gewindeeindrehrichtung abnimmt, praktisch nicht beeinflusst.
  • Weiter ist es bevorzugt, dass die sich radial nach aussen erstreckenden Vertiefungen gleichmässig über den Umfang der zentralen Öffnung verteilt sind. Hierdurch kann eine umfangsmässig gleichmässige Einleitung der Antriebskräfte in das Betonpfahlelement erreicht werden.
  • Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die Begrenzungen der zentralen Öffnung im Querschnitt gesehen genau zwei, mit Vorteil identisch ausgebildete, sich radial nach aussen erstreckende Vertiefungen aufweisen, welche bevorzugterweise gleichmässig über ihren Umfang verteilt angeordnet sind. Durch diese Ausbildungen wird eine definierte und gleichmässige Belastung der die Antriebskräfte übertragenden Flächen der Begrenzungen der zentralen Öffnung begünstigt.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Betonpfahlelements weisen die sich radial nach aussen erstreckenden Vertiefungen im Querschnitt gesehen jeweils eine in radialer Richtung verlaufende Symmetrieachse auf. Derartige Betonpfahlelemente können mit dem gleichen Eindrehwerkzeug wahlweise mit dem einen oder mit dem anderen Ende voraus eingedreht werden und bei Bedarf auch wieder herausgedreht werden.
  • Das von den Rippen am Schaft des Betonpfahlelements gebildete Aussengewinde erstreckt sich bevorzugterweise im Wesentlichen über die gesamte Länge des Schafts, wobei an den Enden des Betonpfahlelements kurze gewindefreie Bereiche vorliegen können. Derartige Betonpfahlelemente, bei denen der Schaft praktisch über seine gesamte Länge mit dem Gewinde überzogen ist, weisen im bestimmungsgemäss eingebauten Zustand eine besonders hohe Tragfähigkeit auf.
  • Die das Gewinde am Schaft des Betonpfahlelements bildenden Rippen sind bevorzugterweise aus Beton gebildet, z.B. indem sie bei der Herstellung des Betonpfahlelements mittels einer Aussenform ausgeformt wurden. Derartige Betonpfahlelemente weisen gegenüber Ausführungsformen, bei denen diese Rippen durch einbetonierte Metallelemente gebildet werden, einen deutlichen Kostenvorteil auf. Zudem besteht hier nicht die Gefahr, dass es beim installierten Betonpfahlelement mit der Zeit zu einem schleichenden Tragfähigkeitsverlust durch korrosive Zerstörung der Gewinderippen kommt.
  • Die Begrenzungen der zentralen Öffnung sind ebenfalls bevorzugterweise aus Beton gebildet, z.B. indem sie bei der Herstellung des Betonpfahlelements mittels eines Formkerns ausgeformt wurden. Derartige Betonpfahlelemente weisen gegenüber Ausführungsformen, bei denen die Begrenzungen der zentralen Öffnung durch ein in das Betonpfahlelement einbetoniertes Metallprofil gebildet werden, einen deutlichen Kostenvorteil auf.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Set umfassend mindestens ein Betonpfahlelement gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung und ein Eindrehwerkzeug, mit welchem die zentrale Öffnung des Betonpfahlelements durchsetzt werden kann und ein rotatorischer Formschluss mit den Begrenzungen der zentralen Öffnung erzeugt werden kann, zur Übertragung eines Drehmoments um die Längsachse des Betonpfahlelements herum von dem Eindrehwerkzeug auf das Betonpfahlelement. Dabei ist das Eindrehwerkzeug derartig ausgebildet, dass es in der zentralen Öffnung des Betonpfahlelements gegenüber dem Betonpfahlelement um einen Winkel verdreht werden kann, welcher gleich gross oder grösser ist als der Verdrehwinkel, welcher benötigt würde zum bestimmungsgemässen Zusammenkuppeln der beiden Drehkupplungshälften des Betonpfahlelements. Durch diese Ausgestaltung der zentralen Öffnung des Betonpfahlelements und des Eindrehwerkzeug ist es möglich, die zentralen Öffnungen sämtlicher bereits miteinander gekuppelter und schon in den Boden eingeschraubter Betonpfahlelemente sowie die zentrale Öffnung des anzukuppelnden Betonpfahlelements mit dem Eindrehwerkzeug gleichzeitig zu durchsetzen und das anzukuppelnde Betonpfahlelement sodann mit dem Eindrehwerkzeug gegenüber den bereits miteinander gekuppelten und schon in den Boden eingeschraubten Betonpfahlelementen zu verdrehen und dadurch an diese anzukuppeln.
  • Mit Vorteil ist das mindestens eine Betonpfahlelement als Betonpfahlelement mit schraubenförmigen Rippen am Schaft ausgebildet und das Eindrehwerkzeug weist einen zylindrischen Schaft auf, welcher an seiner Aussenfläche, bevorzugterweise über seine gesamte Länge, in axialer Richtung verlaufende und sich in radialer Richtung nach aussen hin erstreckende Vorsprünge trägt. Diese Vorsprünge können durch axiales Einschieben des Eindrehwerkzeugs in die zentrale Öffnung des Betonpfahlelements in den radial sich nach aussen erstreckenden Vertiefungen der Begrenzungen der zentralen Öffnung angeordnet werden, derart, dass mit ihnen unter einer Rotation des Eindrehwerkzeugs in Gewindeeindrehrichtung eine im Wesentlichen senkrecht zu den im Wesentlichen radial nach aussen sich erstreckenden Flächen der Vertiefungen verlaufende Druckkraft in diese Flächen eingeleitet werden kann, zur Übertragung eines Drehmoments um die Längsachse des Betonpfahlelements herum vom Eindrehwerkzeug auf das Betonpfahlelement.
  • Dabei ist das Eindrehwerkzeug bevorzugterweise derartig ausgebildet, dass es mit radialem Spiel in die zentrale Öffnung des Betonschraubpfahlelements eingeführt werden kann und dass bei einem anschliessenden Verdrehen des eingeführten Eindrehwerkzeugs in Einschraubrichtung das radiale Spiel durch eine Annäherung von radialen Begrenzungen des Eindrehwerkzeugs an die Begrenzungen der zentralen Öffnung in den Bereichen, in denen die radiale Erstreckung der zentralen Öffnung in Gewindeeindrehrichtung bevorzugterweise stufenlos abnimmt, verringert oder aufgehoben wird.
  • Durch diese Ausgestaltung der zentralen Öffnung des Betonpfahlelements und des Eindrehwerkzeugs kann das Eindrehwerkzeug mit ausreichendem Spiel problemlos in die zentrale Öffnung des Betonpfahlelements eingeführt werden und zentriert sich beim anschliessenden Eindrehen des Betonpfahlelements selbsttätig gegenüber dem Betonpfahlelement, ohne dass dieses mit nennenswerten radialen Spreizkräften beaufschlagt wird.
  • Dabei ist es weiter bevorzugt, dass das Betonpfahlelement und das Eindrehwerkzeug derartig ausgebildet sind, dass das radiale Spiel durch eine Annäherung der radialen Begrenzungen der Vorsprünge des Eindrehwerkzeugs an in den Vertiefungen angeordnete Bereiche der Begrenzungen der zentralen Öffnung, in denen die radiale Erstreckung der zentralen Öffnung in Gewindeeindrehrichtung bevorzugterweise stufenlos abnimmt, verringert oder aufgehoben wird. Hierdurch wird es möglich, die Selbstzentrierung des Eindrehwerkzeugs über dieselben Konturen des Eindrehwerkzeugs zu erzielen, welche auch der Übertragung der Antriebskraft dienen, wodurch einfache und kostengünstig herstellbare Eindrehwerkzeug-Geometrien möglich sind.
  • Weiter ist es bevorzugt, dass das Betonpfahlelement und das Eindrehwerkzeug derartig ausgebildet sind, dass sich das Eindrehwerkzeug im bestimmungsgemäss in die zentrale Öffnung des Betonpfahlelements eingeführten Zustand über die gesamte Länge der zentralen Öffnung erstreckt. Hierdurch wird eine Krafteinleitung in den Betonpfahlelement über die gesamte Länge der zentralen Öffnung möglich.
  • Weisen die sich in radialer Richtung nach aussen hin erstreckenden Vorsprünge des Eindrehwerkzeugs jeweils einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt auf, wobei die schrägen Seiten der Trapezform sich entlang von durch das Zentrum des Eindrehwerkzeugs verlaufenden Radiallinien erstrecken, so ergibt sich bei entsprechender Ausgestaltung der Begrenzungen der zentralen Öffnung des Betonpfahlelements eine besonderes vorteilhafte Krafteinleitung in das Betonpfahlelement. Auch ergibt sich dann die Möglichkeit, das Betonpfahlelement mit dem Eindrehwerkzeug wahlweise mit dem einen oder dem anderen Ende voraus einzudrehen sowie dieses bei Bedarf auch wieder herauszudrehen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Set Betonpfahlelemente sowohl mit schraubenförmigen Rippen am Schaft als auch mit glattem Schaft.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum bestimmungsgemässen Zusammenkuppeln zweier Betonpfahlelemente gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung, welche zumindest bezüglich ihrer zentralen Öffnungen und ihrer endseitigen Drehkupplungshälften identisch ausgestaltet sind. Diese werden zusammen mit einem Eindrehwerkzeug als Set gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung bereitgestellt.
  • In einem ersten Schritt wird ein erstes der beiden Betonpfahlelemente mit dem Eindrehwerkzeug in einen Untergrund eingedreht.
  • Sodann wird das zweite Betonpfahlelement mit der an seinem Ende angeordneten Drehkupplungshälfte an die am freien Ende des ersten Betonpfahlelementes angeordnete zugehörige Drehkupplungshälfte angegrenzt, derart, dass die Längsachsen der Betonpfahlelemente zusammenfallen und die Querschnittskonturen der zentralen Öffnungen der beiden Betonpfahlelemente entgegen der Verschliessdrehrichtung der Drehkupplungshälfte des zweiten Betonpfahlelements um einen Verdrehwinkel relativ zueinander verdreht sind, welcher grösser oder gleich dem Verdrehwinkel ist, welcher benötigt wird zum bestimmungsgemässen Zusammenkuppeln der beiden Drehkupplungshälften.
  • Anschliessend werden die zentralen Öffnungen der beiden Betonpfahlelemente mit dem Eindrehwerkzeug durchsetzt, derart, dass das Eindrehwerkzeug in Verschliessdrehrichtung der Drehkupplungshälfte des zweiten Betonpfahlelements einen rotatorischen Formschluss mit den Begrenzungen der zentralen Öffnung des zweiten Betonpfahlelements bildet und ein ebensolcher Formschluss mit den Begrenzungen der zentralen Öffnung des ersten Betonpfahlelements erst nach einem Verdrehen des Antriebswerkzeug in der zentralen Öffnung des ersten Betonschraubpfahlelements um einen Verdrehwinkel vorliegt, welcher benötigt wird zum bestimmungsgemässen Zusammenkuppeln der beiden Drehkupplungshälften.
  • Schliesslich wird das zweite Betonpfahlelement gegenüber dem ersten Betonpfahlelement mit dem Antriebswerkzeug in der Verschliessdrehrichtung der Drehkupplungshälfte des zweiten Betonpfahlelements um den Verdrehwinkel, welcher benötigt wird zum bestimmungsgemässen Zusammenkuppeln der beiden Drehkupplungshälften, verdreht, so dass die beiden Drehkupplungshälften bestimmungsgemäss miteinander zusammengekuppelt werden und die Querschnittskonturen der zentralen Öffnungen der beiden Betonpfahlelemente deckungsgleich werden.
  • Durch dieses erfindungsgemässe Verfahren wird es möglich, beim Erstellen einer Fundation aus mehreren hintereinander angeordneten Betonpfahlelementen die Pfahlelemente beim Einbringen in den Boden in kürzester Zeit sicher miteinander zu Verbinden und dadurch die tägliche Vortriebsleistung deutlich zu steigern.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist zumindest eines der beiden zu kuppelnden Betonpfahlelemente ein Betonpfahlelement mit schraubenförmigen Rippen am Schaft und die Verschliessdrehrichtung der Drehkupplungshälfte des zweiten Betonpfahlelements entspricht der Gewindeeindrehrichtung des Betonpfahlelements mit den schraubenförmigen Rippen am Schaft.
  • Mit Vorteil werden die bestimmungsgemäss zusammengekuppelten Drehkupplungshälften stoffschlüssig und/oder formschlüssig gegen ein Öffnen der Kupplung durch Verdrehen relativ zueinander gesichert, bevorzugterweise mit einer Schweissverbindung oder einem Riegelelement, welches in dafür vorgesehene Aufnahmen an den Drehkupplungshälften eingesetzt wird. Auf diese Weise kann die Kupplung der Betonpfahlelemente in kürzester Zeit gegen ein unbeabsichtigtes Öffnen gesichert werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden das erste und das zweite Betonpfahlelement nach dem bestimmungsgemässen Zusammenkuppeln gemeinsam mit dem Eindrehwerkzeug in den Untergrund eingedreht.
  • Dabei ist es bevorzugt, dass beim gemeinsamen Eindrehen der Betonpfahlelemente deren zentrale Öffnungen von dem Eindrehwerkzeug durchsetzt sind, derart, dass das Eindrehwerkzeug in Eindrehrichtung einen rotatorischen Formschluss sowohl mit den Begrenzungen der zentralen Öffnung des ersten Betonpfahlelements bildet als auch mit den Begrenzungen der zentralen Öffnung des zweiten Betonpfahlelements. Auf diese Weise wird eine Torsionsbeanspruchung der Betonpfahlelemente, welche zu einem Bruch führen könnte, verhindert und jedes Betonpfahlelement wird nur mit dem Drehmoment beaufschlagt, welches es selbst für die Eindrehbewegung benötigt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weisen die bereitgestellten Betonpfahlelemente jeweils an einem ersten Ende eine männliche Drehkupplungshälfte auf und an ihrem anderen Ende eine weibliche Drehkupplungshälfte. Das erste Betonpfahlelement wird derartig in den Untergrund eingedreht, dass an seinem freien Ende die männliche Drehkupplungshälfte angeordnet ist, an welche dann die weibliche Drehkupplungshälfte des zweiten Betonpfahlelements angekuppelt wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass am jeweils nach oben zeigenden, aus dem Boden schauenden Ende der Betonpfahlelemente diejenige Drehkupplungshälfte angeordnet ist, welche weniger anfällig für Verschmutzungen ist bzw. vor dem Kuppeln einfacher gereinigt werden kann.
  • Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
    • Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Betonpfahlelements;
    • Fig. 2 einen Querschnitt durch das Betonpfahlelement aus Fig. 1 entlang der Linie A-A in Fig. 1;
    • Fig. 3 eine Darstellung wie Fig. 2 jedoch mit einem in die zentrale Öffnung des Betonpfahlelements eingesetzten Antriebsgestänge;
    • Fig. 4 das Detail X aus Fig. 3;
    • Fig. 5 eine Darstellung wie Fig. 4 beim Antreiben des Betonpfahlelements mittels des Antriebsgestänges;
    • Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der ein erstes Ende des Betonpfahlelements bildenden männlichen Drehkupplungshälfte;
    • Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der das zweite Ende des Betonpfahlelements bildenden weiblichen Drehkupplungshälfte;
    • Fig. 8 einen Detail-Ausschnitt wie Fig. 4 eines Querschnitts durch das Betonpfahlelement aus Fig. 1 entlang der Linie A-A in Fig. 1 bei Angrenzung an ein zweites solches Betonpfahlelement zwecks Kupplung der beiden Betonpfahlelemente.
    • Fig. 9 eine Darstellung wie Fig. 8 mit eingesetztem Antriebsgestänge; und
    • Fig. 10 eine Darstellung wie Fig. 9 nach dem Zusammenkuppeln der Betonpfahlelemente.
  • Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemässes Betonpfahlelement 1 zur Bildung eines Betonschraubpfahls aus mehreren solchen Betonpfahlelementen für eine Fundation in der Seitenansicht. Das Betonpfahlelement 1 weist eine Länge von 8 m und einen Durchmesser von 55 cm auf. Die Enden des Betonpfahlelementes 1 sind jeweils von einer Hälfte 13a, 13b einer Drehkupplung gebildet (in Fig. 1 nur schematisch dargestellt), wodurch es möglich ist, mehrere dieser Betonpfahlelemente 1 durch endseitiges aneinander Angrenzen und anschliessendes relatives Verdrehen zueinander formschlüssig in Längsrichtung miteinander zu verbinden. Diese Drehkupplungshälften 13a, 13b werden im Folgenden noch im Detail beschrieben.
  • Wie in Zusammenschau mit Fig. 2 zu erkennen ist, welche einen Querschnitt durch das Betonpfahlelement 1 aus Fig. 1 entlang der Linie A-A in Fig. 1 zeigt, weist das Betonpfahlelement 1 einen zylindrischen Schaft 2 aus Beton auf, welcher in axialer Richtung von einer zentralen Öffnung 3 durchsetzt ist. Am äusseren Umfang des Schafts 2 ist im Wesentlichen über die gesamte axiale Erstreckung des Betonpfahlelements eine Rippe 4 angeordnet, welche schraubenförmig um den Schaft 2 herum verläuft und dabei ein eingängiges Aussengewinde mit gleichmässiger Steigung bildet. In den Figuren 2 und 3 ist diese Rippe 4 zur Vereinfachung der Illustration nicht geschnitten dargestellt.
  • Wie insbesondere in weiterer Zusammenschau mit Fig. 3 ersichtlich ist, welche eine Darstellung wie Fig. 2 jedoch mit einem in die zentrale Öffnung 3 des Betonpfahlelements 1 eingesetzten Antriebsgestänge 5 zum Antrieb des Betonpfahlelements 1 zeigt, weist die zentrale Öffnung 3 über ihre gesamte Erstreckung einen gleichmässigen nicht-kreisrunden Querschnitt auf, wodurch über sie ein rotatorischer Formschluss mit einem Eindrehwerkzeug, im vorliegenden Fall in Form des Antriebsgestänges 5, hergestellt werden kann, zwecks Übertragung eines Drehmoments um die Längsachse des Betonpfahlelements 1 herum in der bestimmungsgemässer Gewindeeindrehrichtung R des Betonpfahlelements 1 auf dasselbe.
  • Hierzu bilden die Begrenzungen der zentralen Öffnung 3 im Querschnitt gesehen eine kreisrunde Durchgangsbohrung, von welcher sich gleichmässig über ihren Umfang verteilt, d.h. jeweils um 180° am Umfang versetzt, zwei Vertiefungen 6 radial nach aussen erstrecken. Die Vertiefungen 6 weisen im Querschnitt gesehen jeweils eine in radialer Richtung verlaufende Symmetrieachse Z auf und ihre seitlichen Begrenzungen sind jeweils von einer sich im Wesentlichen radial nach aussen erstreckenden Fläche 9 gebildet.
  • Das Antriebsgestänge 5 weist einen zylindrischen Schaft 10 auf, welcher an seiner Aussenfläche über seine gesamte Länge und gleichmässig über seinen Umfang verteilt, d.h. jeweils um 180° am Umfang versetzt, zwei in axialer Richtung verlaufende und sich in radialer Richtung nach aussen hin erstreckende Vorsprünge 11 trägt, die in die sich radial nach aussen erstreckenden Vertiefungen 6 in den Begrenzungen der zentralen Öffnung 3 eingreifen. Die Vorsprünge 11 des Antriebsgestänges 5 sind im Querschnitt gesehen jeweils im Wesentlichen trapezförmig ausgebildet, wobei die schrägen Seiten der Trapezform sich entlang von durch das Zentrum des Antriebsgestänges 5 verlaufenden Radiallinien erstrecken.
  • Wie bei einer vergleichenden Betrachtung der Figuren 4 und 5 erkennbar ist, von denen Fig. 4 eine Situation direkt nach dem Einführen des Antriebsgestänges 5 in die zentrale Öffnung 3 und Fig. 5 eine Situation beim bestimmungsgemässen Antreiben des Betonschraubpfahlelements 1 mittels des Antriebsgestänges 5 zeigt, ist das Antriebsgestänge 5 dabei derartig dimensioniert, dass es mit radialem und rotatorischem Spiel in die zentrale Öffnung 3 des Betonpfahlelements 1 eingeführt werden kann (siehe Fig. 4). Wird das Antriebsgestänge 5 anschliessend rotiert zum bestimmungsgemässen Antreiben des Betonpfahlelements 1, so verdreht es sich in der zentralen Öffnung 3 bis das rotatorische Spiel durch Anschlagen der Vorsprünge 11 an die sich radial nach aussen erstreckenden Flächen 9 der entgegen der Gewindeeindrehrichtung R gerichteten seitlichen Begrenzungen der Vertiefungen 6 aufgehoben ist (siehe Fig. 5). Sodann erfolgt die Übertragung des Antriebsdrehmoments vom Antriebsgestänge 5 auf das Betonpfahlelement 1 durch Einleitung von im Wesentlichen senkrecht zu diesen Fläche 9 verlaufenden Druckkräften F mit den Vorsprüngen 11 des Antriebsgestänges 5 in diese Flächen 9.
  • Wie weiter aus den Figuren 4 und 5 hervorgeht, bilden die Begrenzungen der zentralen Öffnung 3 im Querschnitt gesehen in den Vertiefungen 6 jeweils angrenzend an die jeweiligen seitlichen Begrenzungen der jeweiligen Vertiefung 6 Bereiche 8, in denen die radiale Erstreckung S1, S2 der zentralen Öffnung 3 in Gewindeeindrehrichtung R gleichmässig und stufenlos abnimmt (die radiale Erstreckung S1 ist grösser als die radiale Erstreckung S2, welche in Gewindeeindrehrichtung R auf S1 folgt).
  • Hierdurch ergibt sich, ausgehend von der in Fig. 4 dargestellten Situation, beim Verdrehen des Antriebsgestänges 5 in Gewindeeindrehrichtung R in die in Fig. 5 dargestellte Situation der Effekt, dass das radiale Spiel durch eine Annäherung der äusseren radialen Begrenzungen 12 der Vorsprünge 11 des Antriebsgestänges 5 an die Begrenzungen der zentralen Öffnung 3 in den Bereichen 8, in denen die radiale Erstreckung S1, S2 der zentralen Öffnung 3 in Gewindeeindrehrichtung R abnimmt, verringert bzw. aufgehoben wird. Hierdurch wird eine automatische radiale Zentrierung des Antriebsgestänges 5 in der zentralen Öffnung 3 des Betonpfahlelements 1 erreicht.
  • Die Figuren 6 und 7 zeigen perspektivische Ansichten der beiden Drehkupplungshälften 13a, 13b, welche die Enden des Betonpfahlelementes 1 bilden. Wie zu erkennen ist, ist die erste Drehkupplungshälfte 13a als männliche Drehkupplungshälfte ausgebildet (siehe Fig. 6). Sie weist einen Einsetzring 14 mit sechs gleichmässig über den Umfang verteilen Verriegelungskörpern 15 auf, welcher beim bestimmungsgemässen Kuppeln der beiden Drehkupplungshälften 13a, 13b in einen dazu komplementären Aufnahmering 16 mit Verriegelungskörpern 17 der zweiten, weiblichen Drehkupplungshälfte 13b (siehe Fig. 7) am Ende eines weiteren Betonpfahlelementes 1 eingefahren und darin verdreht wird, bis sich die Verriegelungskörper 15, 17 der beiden Drehkupplungshälften 13a, 13b hintergreifen und so einen Formschluss in axialer Richtung zwischen den sie tragenden Betonpfahlelementen 1 herstellen. Die mit den Drehkupplungshälften 13a, 13b gebildete Drehkupplung ist eine Bajonett-Kupplung mit sechs gleichmässig über den Umfang der Kupplung verteilten Verriegelungsstellen.
  • Die Drehkupplungshälften 13a, 13b sind an den Enden des Betonpfahlelementes 1 derartig ausgebildet und rotatorisch bezüglich der zentralen Öffnung 3 und der schraubenförmigen Rippe 4 derartig ausgerichtet, dass eine bestimmungsgemässe Kupplungssituationen möglich ist, in welcher die Querschnitte der zentralen Öffnungen 3 zweier bestimmungsgemäss zusammengekuppelter Betonpfahlelemente 1 deckungsgleich sind und deren schraubenförmige Rippen 4 Abschnitte eines gemeinsamen Schraubengewindes bilden.
  • Zum bestimmungsgemässen Zusammenkuppeln zweier solcher Betonpfahlelemente 1 wird wie folgt vorgegangen:
    In einem ersten Schritt wird ein erstes der beiden Betonpfahlelemente mit dem Eindrehwerkzeug 5 in einen Untergrund eingedreht, bevorzugterweise derart, dass sein freies Ende von der männlichen Drehkupplungshälfte 13a gebildet ist.
  • Sodann wird das von der weiblichen Drehkupplungshälfte 13b gebildete Ende des zweiten Betonpfahlelementes an das freie Ende des ersten Betonpfahlelementes, welches von einer ersten Drehkupplungshälfte 13a gebildet ist, angegrenzt, derart, dass die Längsachsen der Betonpfahlelemente zusammenfallen und der Einsetzring 14 der männlichen Drehkupplungshälfte 13a von dem Aufnahmering 16 der weiblichen Drehkupplungshälfte 13b aufgenommen ist.
  • Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt wie Fig. 4 eines Querschnitts durch das zweite Betonpfahlelement 1b mit Blickrichtung hin zum ersten Betonpfahlelement 1a.
  • Wie zu erkennen ist, werden dabei die Querschnittskonturen der zentralen Öffnungen 3 der beiden Betonpfahlelemente 1a, 1b entgegen der Verschliessdrehrichtung DS der zweiten Drehkupplungshälfte 13b, welche das angegrenzte Ende des zweiten Betonpfahls 1b bildet, um einen Verdrehwinkel γ relativ zueinander verdreht angeordnet, welcher grösser oder gleich dem Verdrehwinkel ist, welcher benötigt wird zum bestimmungsgemässen Zusammenkuppeln der beiden Drehkupplungshälften 13a, 13b.
  • Die zentralen Öffnungen 3 der beiden Betonpfahlelemente 1a, 1b werden mit dem Eindrehwerkzeug 5 durchsetzt, derart, dass das Eindrehwerkzeug 5 in Verschliessdrehrichtung DS der zweiten Drehkupplungshälfte 13b, welche das angegrenzte Ende des zweiten Betonpfahls 1b bildet, einen rotatorischen Formschluss mit den Begrenzungen der zentralen Öffnung 3 des zweiten Betonpfahlelements 1b bildet und ein ebensolcher Formschluss mit den Begrenzungen der zentralen Öffnung 3 des ersten Betonpfahlelements 1a erst nach einem Verdrehen des Antriebswerkzeug 5 in der zentralen Öffnung 3 des ersten Betonschraubpfahlelements 1a um den Verdrehwinkel γ vorliegt, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist.
  • Sodann wird das zweite Betonpfahlelement 1b gegenüber dem ersten Betonpfahlelement 1a mit dem Antriebswerkzeug 5 um den Verdrehwinkel γ in der Verschliessdrehrichtung DS der zweiten Drehkupplungshälfte 13b, welche das angegrenzte Ende des zweiten Betonpfahls 1b bildet, verdreht, wodurch die beiden Drehkupplungshälften 13a, 13b bestimmungsgemäss miteinander zusammengekuppelt werden und die Querschnittskonturen der zentralen Öffnungen 3 der beiden Betonpfahlelemente 1a, 1b deckungsgleich werden. Diese Situation ist in Fig. 10 dargestellt. Das erste Betonpfahlelement 1a ist in dieser Darstellung vollständig hinter dem zweiten Betonpfahlelement 1b verborgen und deshalb nicht sichtbar.
  • Das erste Betonpfahlelement 1a und das zweite Betonpfahlelement 1b werden gemeinsam mit dem Eindrehwerkzeug 5 in den Untergrund eingedreht, wobei die Eindrehrichtung R der Verschliessdrehrichtung DS der zweiten Drehkupplungshälfte 13b, welche das gekuppelte Ende des zweiten Betonpfahls 1b bildet, entspricht. Dabei sind die zentralen Öffnungen 3 beider Betonpfahlelemente 1a, 1b von dem Eindrehwerkzeug 5 durchsetzt, so dass das Eindrehwerkzeug 5 in Eindrehrichtung R einen rotatorischen Formschluss sowohl mit den Begrenzungen der zentralen Öffnung 3 des ersten Betonpfahlelements 1a bildet als auch mit den Begrenzungen der zentralen Öffnung 3 des zweiten Betonpfahlelements 1b.
  • Soll an das zweite Betonpfahlelement 1b ein weiteres Betonpfahlelement 1 angekoppelt werden, wiederholt sich dieser Vorgang entsprechend.
  • Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Patentansprüche ausgeführt werden kann.

Claims (32)

  1. Betonpfahlelement (1), insbesondere zur Bildung eines Betonschraubpfahls aus mehreren Betonpfahlelementen für eine Fundation, umfassend einen im Wesentlichen zylindrischen Schaft (2) aus Beton mit einer sich in axialer Richtung durch diesen hindurch erstreckenden zentralen Öffnung (3),
    wobei die zentrale Öffnung (3) über ihre gesamte Erstreckung einen im Wesentlichen gleichmässigen, nicht-kreisrunden Querschnitt aufweist, zur Ermöglichung eines rotatorischen Formschlusses mit einem Eindrehwerkzeug (5) zwecks Übertragung eines Drehmoments um die Längsachse (X) des Betonpfahlelements (1) herum auf das Betonpfahlelement (1),
    wobei die Enden des Betonpfahlelementes (1) jeweils von einer Hälfte (13a; 13b) einer Drehkupplung gebildet sind, derart, dass mehrere Betonpfahlelemente (1a, 1b) durch ein durch endseitiges aneinander Angrenzen und anschliessendes relatives Verdrehen zueinander um einen Verdrehwinkel bewirktes bestimmungsgemässes Zusammenkuppeln der beiden Drehkupplungshälften (13a, 13b) formschlüssig in Längsrichtung der Betonpfahlelemente (1a, 1b) miteinander verbindbar sind.
  2. Betonpfahlelement nach Anspruch 1, wobei die beiden Drehkupplungshälften (13a, 13a) identisch sind oder wobei eine erste (13a) der beiden Drehkupplungshälften (13a, 13b) eine männliche Drehkupplungshälfte ist und die zweite (13b) eine dazu komplementäre weibliche Drehkupplungshälfte ist.
  3. Betonpfahlelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Drehkupplungshälften (13a, 13b) derart ausgebildet sind, dass sie nach einem bestimmungsgemässen Zusammenkuppeln formschlüssig gegen ein Verdrehen relativ zueinander gesichert werden können, insbesondere mit einem Riegelelement, welches hierzu in dafür vorgesehene Aufnahmen an den Drehkupplungshälften (13a, 13b) eingesetzt werden kann.
  4. Betonpfahlelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die bestimmungsgemäss mit den Drehkupplungshälften (13a, 13b) gebildete Drehkupplung eine Bajonett-Kupplung ist, insbesondere mit mehreren gleichmässig über den Umfang der Kupplung verteilten Verriegelungsstellen.
  5. Betonpfahlelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Drehkupplungshälften (13a, 13b) an den Enden des Betonpfahlelementes (1) rotatorisch derartig bezüglich der zentralen Öffnung (3) ausgerichtet sind, dass mindestens eine bestimmungsgemässe Kupplungssituation möglich ist, in welcher die Querschnitte der zentralen Öffnungen (3) zweier bestimmungsgemäss zusammengekuppelter Betonpfahlelemente (1a, 1b) deckungsgleich sind,
    und insbesondere, wobei die Drehkupplungshälften (13a, 13b) an den Enden des Betonpfahlelementes (1) derartig ausgebildet und rotatorisch derartig bezüglich der zentralen Öffnung (3) ausgerichtet sind, dass ein bestimmungsgemässes Zusammenkuppeln zweier Betonpfahlelemente (1a, 1b) zwangsläufig zu einer Situation führt, in welcher die Querschnitte der zentralen Öffnungen (3) der gekuppelten Betonpfahlelemente (1a, 1b) deckungsgleich sind.
  6. Betonpfahlelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schaft eine im Wesentlichen glatte Aussenfläche aufweist.
  7. Betonpfahlelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Aussenfläche des Schafts (2) zumindest über einen Teilbereich seiner axialen Erstreckung eine oder mehrere Rippen (4) aufweist, die schraubenförmig über diese Aussenfläche verlaufen und dabei ein eingängiges oder mehrgängiges Aussengewinde mit einer Gewindeeindrehrichtung (R) bilden, insbesondere mit gleichmässiger Steigung,
    und wobei die zentrale Öffnung (3) über ihre gesamte Erstreckung einen im Wesentlichen gleichmässigen, nicht-kreisrunden Querschnitt aufweist, zur Ermöglichung eines rotatorischen Formschlusses mit dem Eindrehwerkzeug (5) zwecks Übertragung eines Drehmoments um die Längsachse (X) des Betonpfahlelements (1) herum in Gewindeeindrehrichtung (R) auf das Betonpfahlelement (1).
  8. Betonpfahlelement nach Anspruch 7, wobei die Drehkupplungshälften (13a, 13b) an den Enden des Betonpfahlelementes (1) derartig ausgebildet und rotatorisch derartig bezüglich der schraubenförmigen Rippen (4) der Aussenfläche des Schafts (2) ausgerichtet sind, dass mindestens eine bestimmungsgemässe Kupplungssituation möglich ist, in welcher die schraubenförmigen Rippen (4) zweier bestimmungsgemäss zusammengekuppelter derartiger Betonpfahlelemente (1a, 1b) Abschnitte eines gemeinsamen Schraubengewindes bilden,
    und insbesondere, wobei die Drehkupplungshälften (13a, 13b) an den Enden des Betonpfahlelementes (1) derartig ausgebildet und rotatorisch derartig bezüglich der schraubenförmigen Rippen (4) der Aussenfläche des Schafts (2) ausgerichtet sind, dass ein bestimmungsgemässes Zusammenkuppeln zweier derartiger Betonpfahlelemente (1a, 1b) zwangsläufig zu einer Situation führt, in welcher die schraubenförmigen Rippen (4) der gekuppelten Betonpfahlelemente (1a, 1b) Abschnitte eines gemeinsamen Schraubengewindes bilden.
  9. Betonpfahlelement nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei die Begrenzungen der zentralen Öffnung (3) im Querschnitt gesehen mehrere, insbesondere identische, sich radial nach aussen erstreckende Vertiefungen (6) aufweisen, deren entgegen der Gewindeeindrehrichtung (R) gerichtete seitliche Begrenzungen jeweils von einer sich im Wesentlichen radial nach aussen erstreckende Fläche (9) gebildet sind oder eine solche Fläche aufweisen, zur Einleitung einer im Wesentlichen senkrecht zu dieser Fläche verlaufende Druckkraft (F) mit dem Eindrehwerkzeug (5) in diese Fläche (9) zwecks Übertragung des Drehmoments in Gewindeeindrehrichtung (R) vom Eindrehwerkzeug (5) auf den Betonpfahlelement (1).
  10. Betonpfahlelement nach Anspruch 9, wobei die Begrenzungen der zentralen Öffnung (3) im Querschnitt gesehen an mehreren gleichmässig über ihren Umfang verteilten Stellen Bereiche (8) aufweisen, in denen ihre radiale Erstreckung (S1, S2) in Gewindeeindrehrichtung (R) insbesondere stufenlos abnimmt.
  11. Betonpfahlelement nach Anspruch 10, wobei die Bereiche (8), in denen die radiale Erstreckung (S1, S2) der zentralen Öffnung (3) in Gewindeeindrehrichtung (R) insbesondere stufenlos abnimmt, in den sich radial nach aussen erstreckenden Vertiefungen (6) liegen.
  12. Betonpfahlelement nach Anspruch 11, wobei die Bereiche (8), in denen die radiale Erstreckung (S1, S2) der zentralen Öffnung (3) in Gewindeeindrehrichtung (R) insbesondere stufenlos abnimmt, jeweils an die seitlichen Begrenzungen der jeweiligen Vertiefung (6) angrenzen, welche von der sich im Wesentlichen radial nach aussen erstreckende Fläche (9) gebildet ist oder diese Fläche aufweist.
  13. Betonpfahlelement nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die sich radial nach aussen erstreckenden Vertiefungen (6) gleichmässig über den Umfang der zentralen Öffnung (3) verteilt sind.
  14. Betonpfahlelement nach Anspruch 13, wobei die Begrenzungen der zentralen Öffnung (3) im Querschnitt gesehen genau zwei, insbesondere identisch ausgebildete, sich radial nach aussen erstreckende Vertiefungen (6) aufweisen, welche insbesondere gleichmässig über ihren Umfang verteilt angeordnet sind.
  15. Betonpfahlelement nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die sich radial nach aussen erstreckenden Vertiefungen (6) im Querschnitt gesehen jeweils eine in radialer Richtung verlaufende Symmetrieachse (Z) aufweisen.
  16. Betonpfahlelement nach einem der Ansprüche 7 bis 15, wobei sich das von den Rippen (4) gebildete Aussengewinde im Wesentlichen über die gesamte Länge des Schafts (2) erstreckt.
  17. Betonpfahlelement (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 16, wobei die das Gewinde bildenden Rippen (4) aus Beton gebildet sind.
  18. Betonpfahlelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Begrenzungen der zentralen Öffnung (3) aus Beton gebildet sind.
  19. Set umfassend mindestens ein Betonpfahlelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche und ein Eindrehwerkzeug (5), mit welchem die zentrale Öffnung (3) des Betonpfahlelements (1) durchsetzt werden kann und ein rotatorischer Formschluss mit den Begrenzungen der zentralen Öffnung (3) insbesondere in Gewindeeindrehrichtung (R), erzeugt werden kann, zur Übertragung eines Drehmoments um die Längsachse (X) des Betonpfahlelements (1) herum, insbesondere in Gewindeeindrehrichtung (R), auf das Betonpfahlelement (1),
    wobei das Eindrehwerkzeug (5) derartig ausgebildet ist, dass es in der zentralen Öffnung (3) des Betonpfahlelements (1) gegenüber dem Betonpfahlelement (1) um einen Winkel verdreht werden kann, welcher gleich gross oder grösser ist als der Verdrehwinkel, welcher benötigt wird zum bestimmungsgemässen Zusammenkuppeln der beiden Drehkupplungshälften (13a, 13b).
  20. Set nach Anspruch 19, wobei das mindestens eine Betonpfahlelement (1) ein Betonpfahlelement nach einem der Ansprüche 9 bis 15 ist und das Eindrehwerkzeug (5) ein Eindrehwerkzeug mit einem zylindrischen Schaft (10) ist, welcher an seiner Aussenfläche, insbesondere über seine gesamte Länge, in axialer Richtung verlaufende und sich in radialer Richtung nach aussen hin erstreckende Vorsprünge (11) trägt, die durch axiales Einschieben des Eindrehwerkzeugs (5) in die zentrale Öffnung (3) des Betonpfahlelements (1) in den radial sich nach aussen erstreckenden Vertiefungen (6) angeordnet werden können und mit denen unter einer Rotation des Eindrehwerkzeugs (5) in Gewindeeindrehrichtung (R) eine im Wesentlichen senkrecht zu den im Wesentlichen radial nach aussen sich erstreckenden Flächen (9) der Vertiefungen (6) verlaufende Druckkraft (F) in diese Flächen (9) eingeleitet werden kann, zur Übertragung eines Drehmoments um die Längsachse (X) des Betonpfahlelements (1) herum in Gewindeeindrehrichtung (R) vom Eindrehwerkzeug (5) auf das Betonpfahlelement (1).
  21. Set nach einem der Ansprüche 19 bis 20 mit einem Betonpfahlelement nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Eindrehwerkzeug (5) derartig ausgebildet ist, dass es mit radialem Spiel in die zentrale Öffnung (3) des Betonpfahlelements (1) eingeführt werden kann und dass bei einem anschliessenden Verdrehen des eingeführten Eindrehwerkzeugs (5) in Einschraubrichtung (R) das radiale Spiel durch eine Annäherung von radialen Begrenzungen (12) des Eindrehwerkzeugs (5) an die Begrenzungen der zentralen Öffnung (3) in den Bereichen (8), in denen die radiale Erstreckung (S1, S2) der zentralen Öffnung (3) in Gewindeeindrehrichtung (R) insbesondere stufenlos abnimmt, verringert oder aufgehoben wird.
  22. Set nach Anspruch 21, wobei das Betonpfahlelement (1) und das Eindrehwerkzeug (5) derartig ausgebildet sind, dass das radiale Spiel durch eine Annäherung der radialen Begrenzungen (12) der Vorsprünge (11) an in den Vertiefungen (6) angeordnete Bereiche (8) der Begrenzungen der zentralen Öffnung (3), in denen die radiale Erstreckung (S1, S2) der zentralen Öffnung (3) in Gewindeeindrehrichtung (R) insbesondere stufenlos abnimmt, verringert oder aufgehoben wird.
  23. Set nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei sich das Eindrehwerkzeug (5) im bestimmungsgemäss in die zentrale Öffnung (3) des Betonpfahlelements (1) eingeführten Zustand über die gesamte Länge der zentralen Öffnung (3) erstreckt.
  24. Set nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei die sich in radialer Richtung nach aussen hin erstreckenden Vorsprünge (11) des Eindrehwerkzeugs (5) im Querschnitt gesehen jeweils im Wesentlichen trapezförmig ausgebildet sind, wobei die schrägen Seiten der Trapezform sich entlang von durch das Zentrum des Eindrehwerkzeugs (5) verlaufenden Radiallinien erstrecken.
  25. Set nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei das Set mindestens ein Betonpfahlelement (1) nach Anspruch 6 und mindestens ein Betonpfahlelement (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 17 umfasst.
  26. Verfahren zum Zusammenkuppeln zweier Betonpfahlelemente (1a, 1b) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 umfassend die Schritte:
    a) Bereitstellen eines Sets nach einem der Ansprüche 19 bis 25 umfassend zwei Betonpfahlelemente (1a, 1b) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 mit identischen zentralen Öffnungen (3) und identischen endseitigen Drehkupplungshälften (13a, 13b);
    b) Eindrehen eines ersten der Betonpfahlelemente (1a) mit dem Eindrehwerkzeug (5) in einen Untergrund;
    c) Angrenzen eines Endes des zweiten Betonpfahlelementes (1b), welches von einer zweiten Drehkupplungshälfte (13b) gebildet ist, an das freie Ende des ersten Betonpfahlelementes (1a), welches von einer ersten Drehkupplungshälfte (13a) gebildet ist, derart, dass die Längsachsen der Betonpfahlelemente (1a, 1b) zusammenfallen und die Querschnittskonturen der zentralen Öffnungen (3) der beiden Betonpfahlelemente (1a, 1b) entgegen der Verschliessdrehrichtung (DS) der zweiten Drehkupplungshälfte (13b) um einen Verdrehwinkel (γ) relativ zueinander verdreht sind, welcher grösser oder gleich dem Verdrehwinkel ist, welcher benötigt wird zum bestimmungsgemässen Zusammenkuppeln der beiden Drehkupplungshälften;
    d) Durchsetzen der zentralen Öffnungen (3) der beiden Betonpfahlelemente (1a, 1b) mit dem Eindrehwerkzeug (5) derart, dass das Eindrehwerkzeug (5) in Verschliessdrehrichtung (DS) der zweiten Drehkupplungshälfte (13b) einen rotatorischen Formschluss mit den Begrenzungen der zentralen Öffnung (3) des zweiten Betonpfahlelements (1b) bildet und ein ebensolcher Formschluss mit den Begrenzungen der zentralen Öffnung (3) des ersten Betonpfahlelements (1a) erst nach einem Verdrehen des Antriebswerkzeug (5) in der zentralen Öffnung (3) des ersten Betonschraubpfahlelements (1a) um den Verdrehwinkel (γ) vorliegt; und
    e) Verdrehen des zweiten Betonpfahlelements (1b) gegenüber dem ersten Betonpfahlelement (1a) mit dem Antriebswerkzeug (5) um den Verdrehwinkel (γ) in der Verschliessdrehrichtung (DS) der zweiten Drehkupplungshälfte (13B), so dass die beiden Drehkupplungshälften (13a, 13b) bestimmungsgemäss miteinander zusammengekuppelt werden und die Querschnittskonturen der zentralen Öffnungen (3) der beiden Betonpfahlelemente (1a, 1b) deckungsgleich werden.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei zumindest eines der beiden zu kuppelnden Betonpfahlelemente (1a, 1b) ein Betonpfahlelement nach einem der Ansprüche 7 bis 17 ist und die Verschliessdrehrichtung (DS) der zweiten Drehkupplungshälfte (13b) der Gewindeeindrehrichtung (R) dieses Betonpfahlelements (1) entspricht.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 27, wobei die bestimmungsgemäss zusammengekuppelten Drehkupplungshälften (13a, 13b) stoffschlüssig und/oder formschlüssig gegen ein Öffnen der Kupplung durch Verdrehen relativ zueinander gesichert werden, insbesondere mit einer Schweissverbindung oder einem Riegelelement, welches in dafür vorgesehene Aufnahmen an den Drehkupplungshälften eingesetzt wird.
  29. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, wobei das erste Betonpfahlelement (1a) und das zweite Betonpfahlelement (1b) nach dem bestimmungsgemässen Zusammenkuppeln der ersten Drehkupplungshälfte (13a) mit der zweiten Drehkupplungshälfte (13b) gemeinsam mit dem Eindrehwerkzeug (5) in den Untergrund eingedreht werden.
  30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei beim gemeinsamen Eindrehen der Betonpfahlelemente (1a, 1b) deren zentrale Öffnungen von dem Eindrehwerkzeug durchsetzt sind, derart, dass das Eindrehwerkzeug (5) in Eindrehrichtung (R) einen rotatorischen Formschluss sowohl mit den Begrenzungen der zentralen Öffnung (3) des ersten Betonpfahlelements (1a) bildet als auch mit den Begrenzungen der zentralen Öffnung (3) des zweiten Betonpfahlelements (1b).
  31. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 30, wobei die bereitgestellten Betonpfahlelemente (1a, 1b) jeweils an einem ersten Ende eine männliche Drehkupplungshälfte (13a) aufweisen und an ihrem anderen Ende eine weiblichen Drehkupplungshälfte (13b) aufweisen,
    wobei der erste Betonpfahlelement (1a), insbesondere mit einer daran gebildeten Pfahlspitze, derartig in den Untergrund eingedreht wird, dass an seinem freien Ende die männliche Drehkupplungshälfte (13a) angeordnet ist, an welche dann die weibliche Drehkupplungshälfte (13b) des zweiten Betonpfahlelements (1b) angekuppelt wird.
  32. Betonschraubpfahl hergestellt mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 31.
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