AT391505B - Verfahren und vorrichtung zum pruefen von an der stelle erzeugten pfaehlen - Google Patents

Description

Nr. 391 505

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen von an der Stelle erzeugten Pfählen.

Bekannte Verfahren zum Prüfen von an der Stelle erzeugten Pfählen haben den Nachteil, daß sie ein Zusammenstellen einer verankerten Belastungsbrücke, einer Belastungsbrücke mit Gegengewicht oder einer anderen oberirdischen Konstruktion zum Aufnehmen der Prüfungsbelastung erfordern, was eine Erhöhung der Kosten bedeutet und den Arbeite- und Zeitaufwand erhöht. Ein weiterer Nachteil der derzeit verwendeten Prüfungsverfahren ist, daß ein geteiltes Feststellen des Widerstandes am Fuß und der Mantelreibung die Anwendung der tensometrischen Technik benötigt, wodurch die Kosten und Ansprüche auf Prüfungen erhöht werden.

Aus der AT-PS 354 362 ist eine Vorrichtung zum Verfestigen des den Pfahlfuß umgehenden Erdbodens bekannt, bei welcher eine mit einer Entlüftungsleitung und einer Injektionsleitung verbundene, aus einem Metallgehäuse und einer äußeren wasserundurchlässigen aber zerstörbaren Hülle bestehende Zelle an der tiefsten Stelle des Aushubes angeordnet wird. Nach dem Herstellen des Pfahles oberhalb dieser Zelle wird erhärtendes Material in den Innenraum der Zelle gepreßt bis die Hülle aufreißt und das erhärtende Material in das umgehende Erdreich eindringt. Durch Meßgeräte am Pfahl oder am Fundamentaufbau können der Widerstand am Fuß und die Seitenreibung und andere auf das Fundament wirkende Kräfte während der Injektion des erhärtenden Materials in die Zelle gemessen werden. Nachteilig ist dabei vor allem, daß die Vorrichtung an der tiefsten Stelle des Aushubs, d. i. zwischen den Erdboden und den Fuß des Pfahls angebracht ist. Dadurch kann im optimalen Fall der Widerstand des Erdbodens unter der Vorrichtung gemessen werden. Der Widerstand der Erde ist durch den Vorgang der Unterbringung der Vorrichtung und durch die Steifheit, die Form und durch andere Eigenschaften der Vorrichtung beeinflußt. Der Widerstand der Erde unter der Vorrichtung während des Injizierens entspricht nicht dem Widerstand am Fuß des Pfahles, welcher von technologischen Einflüssen bei der Herstellung des Pfahlfußes, von der Steifheit, den Abmessungen und der Zurichtung des Fußes und der umliegenden Erde abhängig ist. Hierher gehört auch die Verfestigung um den Fuß durch das Injizieren. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß sich beim Injizieren die wirksame Fläche ändert, auf welche der Druck des erhärtenden Materials einwirkt. Weil die wirksame Fläche von der Lage, Ausdehnung und Zerstörung der äußeren Hülle abhängig ist, kann beim Injizieren zwischen dem Fuß und der Erde die wirkende Kraft nicht mit genügender Genauigkeit festgestellt werden. Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht weiter darin, daß die senkrechte Verschiebung des Erdbodens unter dem Pfahlfuß zur Festlegung des Belastungsdiagramms des Erdbodens unter dem Fuß nur schwer mit der genügenden Genauigkeit festzustellen ist. Weiters ist von Nachteil, daß im Falle langer Pfähle und/oder im Falle von geringer Festigkeit des Erdbodens unter dem Fuß keine genügende Reaktion zum Auspressen des Pfahles gebildet wird.

Aus der DE-OS 2 017 303 ist es bekannt, bei einem Ortbetonpfahl mit erweitertem Pfahlfuß mittels eines unter der Pfahlfußsohle angeordneten ausweitbaren Kissens eine Probebelastung des Bodens unter dem Pfahlfuß vorzunehmen.

Aus Wölfl: "Stahlbetonfertigteile im Grund- und Wasserbau", Verl. R. Müller, Köln-Braunsfeld, Bd. 1,1965, S. 122-124, ist es bekannt an der Pfahlfußsohle Zementmörtel einzupressen. Dabei wird beim Injizieren unter dem Pfahlfuß vorausgesetzt, daß durch die Erhöhung des Injektionsdrucks auf oder über den Wert der Betriebsbelastung sich die Mantelreibung bei einer Verschiebung um 10 mm in einem Ausmaß aktiviert, das der Betriebsbelastung zumindest gleich ist. Weiters wird konstatiert, daß über diesen Wert der Widerstand am Fuß erheblich erhöht wird. Nachteile dieses Verfahrens sind, ähnlich wie im Falle der AT-PS 354 362, daß sich die Größe der wirksamen Fläche unter dem Pfahlfuß, auf den der Injektionsdruck einwirkt, gemäß der Durchlässigkeit von einzelnen Schichten des Grundbodens ändern kann, wobei sich die Größe der Fläche auch mit der Menge des injizierten Gemisches ändern kann; daß durch den Injektionsdruck im optimalen Fall der Widerstand des Erdbodens unter dem Fuß gemessen werden kann; daß die Verschiebung des Erdbodens unter dem Fuß schwierig festzustellen ist und daß im Falle langer Pfähle und/oder im Falle von geringer Festigkeit des Erdbodens unter dem Fuß keine genügende Reaktion zum Herausdrücken des Pfahles gebildet wird.

Aus der DE-OS 2 107 303 ist eine Vorrichtung zum Wiedergewinnen von im Wasser stehenden Pfählen mittels eines hydraulischen Zuggerätes bekannt, welches über einen verlängerbaren Mast auf einer allseitig neigbaren und mit dem Mast durch eine hydraulische Druckausgleichseinrichtung verbundenen Bodenplatte abgestützt ist, die die Druckkräfte gleichmäßig auch auf einen geneigten Boden übertragen kann. K. Szechy: "Der Grundbau", 1. Band, Springer-Verlag, Wien, 1963, S. 91 beschreibt Probebelastungen in einem Bohrloch, wobei die Probebelastung durch ein innerhalb eines Futterrohres angeordnetes rohrartiges Gestänge aufgebracht wird, das sich oben gegen den Ballast oder gegen die Presse abstützt und an dem unten die Lastplatte befestigt ist

Aus der DE-AS 2 221 270 ist ein Verfahren zur Prüfung des Baugrundes bekannt, bei welchem die Bodeneigenschaften unter der Pfahlfußverbreiterung auf einer abgegrenzten Bodenfläche als Modellprüfung geprüft wird. Die Pfahlmantelreibung wird nicht ermittelt

Aus der ER-PS 2 428 108 ist eine Vorrichtung zur Prüfung der Bodeneigenschaften des Gründungsbodens mittels einer Platte im Bohrloch bekannt, bei welcher mittels dieser ein ringförmiger Ankerblock als Stütze zum Hervorrufen der Belastung der Platte dient. Die Vorrichtung besteht aus einem Ankerblock mit einer vertikalen Öffnung, die bis zur Sohle des Bohrloches reicht, auf der die Belastungsplatte nach der Errichtung des -2-

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Ankerblockes aufgelegt wird.

Bei der DE-AS 2 221 270 und bei der FR-PS 2 428 108 handelt es sich um Modellprüfungen des Bodens auf abgegrenzter Fläche, bei denen keine Pfahlmantelreibung ermittelt wird und die zum Prüfen von an der Stelle erzeugten Pfählen nicht verwendet werden können. Die Ergebnisse der Bodenuntersuchungen können lediglich als Unterlage zur Berechnung der Tragfähigkeit des Pfahlfußes nach unterschiedlichen Berechnungsmethoden dienen. In diese Berechnungen muß noch die Schätzung des technologischen Effekts, der die Tragfähigkeit des Pfahlfußes signifikant beeinflußt, einbezogen werden. Außerdem werden die ermittelten Bodeneigenschaften durch jene Fehler verfälscht die infolge der Art des Einbaues der im Boden unter dem Pfahlfuß eingebrachten Vorrichtungen und deren Wechselwirkungen mit dem Pfahlfuß entstehen.

Aus der DL-PS 123 680 ist eine Vorrichtung zur Durchführung von Drucksetzungsmessungen im Lockergestein bekannt, die der Ermittlung "der Verformungsmoduli des Erdstoffes in situ" dient und für die direkte Ermittlung der Tragfähigkeit von Pfählen nicht verwendet werden kann, da diese weder bis zum Pfahlschaft noch bis zum Pfahlfuß reicht.

Aufgabe der Erfindung ist es die Nachteile der bekannten Verfahren zum Prüfen von an der Stelle erzeugten Pfählen zu beseitigen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein abgeteilter Pfahlfuß unter gleichzeitigem Herausdrücken oder Herausziehen des Pfahlschaftes hydraulisch, mechanisch oder pneumatisch in Richtung der Pfahlachse belastet wird, wobei die auf den abgeteilten Pfahlfuß nach unten einwirkende Kraft mit der auf den Pfahlschaft nach oben einwirkenden Kraft im Gleichgewicht ist. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, den abgeteilten Pfahlfuß zu prüfen, und ermöglicht es, direkt und präzise die Tragfähigkeit des abgeteilten Pfahlfußes in Form einer Abhängigkeit des Pfahlfußwiderstandes von der Setzung zu ermitteln. In dieser, so ermittelten Tragfähigkeit des Pfahlfußes ist bereits der Einfluß des Herstellungsverfahrens, der Form der Steifigkeit und der Abmessungen des Pfahlfußes einbezogen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden der Widerstand am Pfahlfuß, die Mantelreibung des Pfahlschaftes, die entsprechende Verschiebung des Pfahlfußes und die Verschiebung des Pfahlschaftes getrennt voneinander festgestellt.

Erfindungsgemäß werden die Mantelreibung und das Gewicht des Pfahlschaftes als Reaktion zum Bilden der Prüfbelastung auf den Pfahlfuß ausgenützt. Der Widerstand am Pfahlfuß wird als Reaktion zum Erzeugen der Prüfbelastung des Pfahlschaftes konstanten Querschnittes ausgenützt. Dadurch wird beim Prüfen separat der Widerstand am Pfahlfuß in Abhängigkeit von der Verschiebung des Pfahlfußes und die Mantelreibung des Pfahlschaftes in Abhängigkeit von der Verschiebung des Pfahlschaftes festgestellt.

Weiters schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens vor, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß zumindest ein Hebezeug auf einer sich am Pfahlfuß abstützenden Strebe aufliegt, die in einem im Pfahlschaft angeordneten Mantelrohr verschiebbar gelagert ist, und daß auf dem Hebezeug eine Stützplatte aufliegt, die über Zieher mit dem bewehrten Pfahlschaft verbunden ist, wobei die Zieher im oberen Teil mit der Stützplatte und im unteren Teil mit dem bewehrten Pfahlschaft verbunden sind.

Durch die vorliegende Erfindung erübrigt sich, das Bilden einer Belastungsbrücke, wodurch die Kosten zum Erzeugen von Ankerpfählen herabgesetzt werden und der Transport das Zusammensetzen und Zerlegen der verankerten Belastungsbrücke mit Gegengewicht erspart werden. Gleichzeitig ist es möglich, ohne hohe Ansprüche auf Hebe- und Fördermechanismen auszukommen und die Zeit zum Vorbereiten der Belastungsprüfung wesentlich herabzusetzen. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der betreffenden Vorrichtung zum Prüfen von an der Stelle erzeugten Pfählen sind ein geteiltes Feststellen des Widerstandes am Pfahlfuß und des Mantelwiderstandes ohne Benützung der tensometrischen Technik, ein Bemessen von Hebezeugen auf die halbe Belastung gegenüber derzeit verwendeten Prüfungsverfahren und eine Möglichkeit einer wiederholten Verwendung des größten Teiles der Prüfungsanordnung.

In den beiliegenden Zeichnungen ist schematisch das erfindungsgemäße Verfahren und ein Beispiel einer Vorrichtung zum Prüfen von an der Stelle erzeugter Pfähle und deren Anordnung am Pfahl dargestellt. Fig. 1 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Prüfverfahren, Fig. 2 ist ein Beispiel eines Belastungsdiagrammes das gemäß dem erfindungsgemäßen Prüfverfahren festgestellt wurde, Fig. 3 ist ein schematischer vertikaler Schnitt durch den Pfahl mit der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung, Fig. 4 ein Querschnitt durch den Pfahl und die Prüfvorrichtung entlang einer, in Fig. 3 mit (I-I) bezeichneten Ebene.

Das in Fig. 1 angedeutete erfindungsgemäße Prüfverfahren wird derart ausgeführt, daß ein am Boden in einer üblichen Bohrung gelegter Pfahlfuß (1) in Richtung der Pfahlachse nach unten gedrückt wird, unter gleichzeitigem Herausdrücken oder Herausziehen des Pfahlschaftes (2) nach oben. Die auf den abgeteilten Pfahlfuß (1) wirkende Kraft (18) ist in Gleichgewicht mit der auf den Pfahlschaft (2) wirkenden Kraft (17). Gegen die Wirkung der Kraft (18), wirkt der Pfahlfuß (1) mit einem Widerstand (10) am Fuß.

Auf die Wirkung der Kraft (17) reagiert vorerst das Eigengewicht des Pfahlschaftes (2) und später die Mantelreibung (9) des Pfahlschaftes (2).

Beim erfindungsgemäßen Prüfungsverfahren wird das Belastungsdiagramm (15) als Summendiagramm der Kurve (14) des Widerstandes am Pfahlfuß (1) und der Kurve (13) des Mantelwiderstandes ermittelt. Die Kurve (14) des Pfahlfußwiderstandes wird als Verbindungslinie von Punkten bestimmt, die bei einzelnen Belastungsstufen erzielt werden, wobei in Richtung der Achse (11) die in Fig. 1 gezeigte Kraft (18) aufgetragen -3-

Claims (3)

1. Nr. 391 505 wird und in Richtung der Achse (12) das entsprechende Verschieben des Pfahlfußes (1). Ähnlich wird die Kurve (13) der Mantelreibung aufgetragen. In Richtung der Achse (11) wird in diesem Fall die in Fig. 1 angedeutete Prüfkraft (17) aufgetragen, die um das Gewicht (16) des Pfahlschaftes (2) verringert ist. Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung besteht aus einer Strebe (4), die in einem Mantelrohr (5) verschiebbar in der Mitte eines bewehrten Pfahlschaftes (2) gelagert ist, und aus drei, mit einer Stützplatte (7) verbundenen Ziehern (6). Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird derart gearbeitet, daß mittels eines Hebezeuges (8) über die Strebe (8) der Pfahlfuß (1) in Richtung der Pfahlachse vertikal oder geneigt nach unten gedrückt wird, wobei gleichzeitig der durch die Trennplatte (3) getrennte Pfahlschaft (2) vom Pfahlfuß (1) mittels der Zieher (6) nach oben gezogen wird. Im dargestellten Beispiel wird ein Hebezeug (8) und drei Zieher (6) verwendet. In Abhängigkeit vom Durchmesser des Pfahlfußes (1), des Pfahlschaftes (2), der Form des Pfahlquerschnittes, des Durchmessers des Hebezeuges (8) und der Größe der Prüfvorrichtung kann eine andere Zahl von Hebezeugen (8) und Ziehern (6) angewendet werden. Bei höheren Anforderungen auf Genauigkeit des Feststellens der Prüfbelastung kann das Hebezeug (8) mit einem üblichen Dynamometer versehen werden. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Prüfen von an der Stelle erzeugten Pfählen, dadurch gekennzeichnet, daß ein abgeteilter Pfahlfuß (1) unter gleichzeitigem Herausdrücken oder Herausziehen des Pfahlschaftes (2) hydraulisch, mechanisch oder pneumatisch in Richtung der Pfahlachse belastet wird, wobei die auf den abgeteilten Pfahlfuß (1) nach unten einwirkende Kraft mit der auf den Pfahlschaft (2) nach oben einwirkenden Kraft im Gleichgewicht ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand am Pfahlfuß (1), die Mantelreibung des Pfahlschaftes (2), die entsprechende Verschiebung des Pfahlfußes (1) und die Verschiebung des Pfahlschaftes (2) getrennt voneinander festgestellt werden.
3. 3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Hebezeug (8) auf einer sich am Pfahlfuß (1) abstützenden Strebe (4) aufliegt, die in einem im Pfahlschaft (2) angeordneten Mantelrohr (5) verschiebbar gelagert ist, und daß auf dem Hebezeug (8) eine Stützplatte (7) aufliegt, die über Zieher (6) mit dem bewehrten Pfahlschaft (2) verbunden ist, wobei die Zieher (6) im oberen Teil mit der Stützplatte (7) und im unteren Teil mit dem bewehrten Pfahlschaft (2) verbunden sind. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-