DE102012201281A1

DE102012201281A1 - Stahlbeton-Rammpfahlfundament

Info

Publication number: DE102012201281A1
Application number: DE201210201281
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2012-08-09
Also published as: DE202012013459U1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stahlbeton-Rammpfahlfundament (1), bestehend aus mindestens zwei ins Erdreich eingebrachten Stahlbeton-Rammpfählen (2) und mindestens einem intermediär zu den Stahlbeton-Rammpfählen angeordneten, in das Erdreich eingebrachten Abstandspfahl (3), welche zusammen ein mindestens dreigliedriges Pfahlsystem ausbilden. Diese räumliche Anordnung ermöglicht besonders vorteilhaft eine Verdichtung des Erdreichs durch den mindestens einen, im Verfahren zuerst in das Erdreich eingebrachten Abstandspfahl (3), wodurch eine Wechselwirkung der Seitenwände der die Stahlbeton-Rammpfähle (2) aufnehmenden Rammlöcher minimiert wird und das Einbringen der die Traglast-aufnehmenden Stahlbeton-Rammpfähle (2) schnell und kostengünstig auch in bereits bebautem Gelände erfolgen kann und bezüglich der Tragfähigkeit eine große Variationsbreite erlaubt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pfahlfundament und ein Verfahren zur Bereitstellung des Pfahlfundaments.
Bauwerkgründungen werden allgemein konstruiert, um das Gewicht des Bauwerks auf den darunterliegenden Boden abzuleiten, der als Tragelement dient. Weiterhin ist die Minimierung oder Eliminierung der aufgrund der aufgebrachten Traglast möglicherweise auftretenden Absenkung (Setzung) eine Aufgabe eines ausreichend tragfähigen Fundaments. Die beiden hauptsächlich verwendeten Gründungsformen sind dabei Flachgründungen und Tiefgründungen, darunter insbesondere Pfahlgründungen.
Bei Flachgründungen wird die Bauwerkslast auf einer gegebenen Fläche derart verteilt, dass der direkt darunterliegende Untergrund die aufgebrachte Bauwerkslast sicher aufnehmen kann. Ist jedoch die Bodenbeschaffenheit für eine Flachgründung ungeeignet, muss der Boden entweder ausreichend verdichtet werden, bevor eine Flachgründung vorgenommen werden kann, oder es wird eine Tiefgründung, z. B. aus Pfählen, angewendet, wenn eine sichere Tragfähigkeit oberflächennaher Bodenschichten nicht gegeben ist oder die zulässige Pressung des Bodens kleiner ist als der Druck, der durch die Gründung auf den Boden ausgeübt wird.
In den meisten Fällen werden Flachgründungen bevorzugt, da sie – verglichen mit Pfählen – billiger sind. Ein Nachteil von Flachgründungen in bereits bebautem Gelände, wie zum Beispiel auf Parkplätzen, ist der für diese Gründungsform notwendige, oft beträchtliche Aushub und der mit der Gründungsvorbereitung verbundene Zeitaufwand.
Bei Pfahlgründungen unterscheidet man hinsichtlich des verwendeten Materials zwischen Holzpfählen, Stahlpfählen, Betonpfählen, Stahlbetonpfählen, Spannbetonpfählen und Stahlfaserbetonpfählen. Auch anhand ihrer Einbringungsart (z. B. rammen, rütteln, vibrieren, einspülen, bohren, pressen) können Pfahlgründungen unterschieden werden, wobei Ramm- und Bohrpfahlgründungen am häufigsten anzutreffen sind. Am einfachsten einzubringen sind Rammpfähle, wobei durch Rammen die der Traglast entsprechende notwendige Bodenverdichtung durch Verdrängen erzeugt wird. Die Bodenverdichtung tritt demzufolge vorwiegend in vertikaler Richtung auf, während der Boden in seitlicher Richtung weniger stark verdichtet wird. Die Lasten des Tragwerks werden zum einen durch die Reibung des Pfahls mit dem Baugrund (Mantelreibung) und zum anderen über den Spitzendruck der Pfähle abgetragen. Durch das Verdrängen und Verdichten in Kombination mit dem eingebrachten Pfahlmaterial, z. B. Stahlbeton, entsteht ein Quasi-Verbundsystem, bestehend aus Pfahl und verdichtetem Boden.
Bei Rammpfählen werden in der Regel Fertigpfähle verwendet, die aus verschiedenen Materialien, wie z. B. aus reinem Beton, Stahl, Stahlbeton oder Spannbeton, bestehen können. Zumeist werden Pfähle mit quadratischem Querschnitt verwendet. Die vorgefertigten Pfähle werden mittels eines Rammbären durch Rammen in den Boden getrieben. Bei Ortbetonpfählen handelt es sich dagegen um Pfahlgründungen, welche in den Baugrund einbetoniert werden und welche unbewehrt oder bewehrt ausgebildet sein können.
Unabhängig von ihrer Herstellungsart sind gerammte Fundamente im Wesentlichen einfach in das Erdreich einzubringen, weisen aber auch Nachteile auf. Der Nachteil des in der AT 394592 beschriebenen Verfahrens liegt zum Beispiel darin, dass beim Einbringen eines zweiten Lochs in der Nähe des ersten Rammlochs mittels eines Rammpflocks, in Abhängigkeit von der jeweiligen Entfernung und von der Bodenbeschaffenheit, eine Verdrängung des Erdreichs seitlich in Richtung des ersten Lochs stattfinden kann und der gewünschte Effekt der Bodenverdichtung durch den nachfolgenden Rammvorgang ganz oder teilweise wieder aufgehoben wird. Beim Einbringen in das Erdreich von eng benachbarten gerammten Pfählen oder Pfahlgruppen ist deshalb ein relativ großer Zeitaufwand erforderlich, weil – in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit – benachbart angeordnete Pfähle erst dann eingebracht werden können, wenn die während des Rammens stattfindende seitliche Verdrängung nicht tragender Erdschichten nicht mehr stattfinden kann. Dies ist in der Regel der Fall, wenn zuerst eingebrachte Ortbetonrammpfähle ausgehärtet sind.
Die DE 195 09 088 A1 beschreibt das Einbringen mittels eines Rammbären eines wiedergewinnbaren, dickwandigen, mit einer Spitze versehenen Vortreibrohrs aus Stahl, welches solange im Boden verbleibt, bis der in die eingebrachte Bewehrung eingegossene Beton ausgehärtet ist; im Anschluss daran kann das Vortreibrohr gezogen und für eine weitere Pfahlgründung verwendet werden. Um eine große Anzahl benachbart liegender Pfähle in kurzer Zeit herstellen zu können, ist daher ein hoher apparativer und materieller Aufwand erforderlich.
Darstellug der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Ausgehend von den vorgenannten Verfahren des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Pfahlgründung bzw. ein Verfahren zum Errichten einer Pfahlgründung bereitzustellen, die die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik aufheben. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Pfahlgründung schnell und einfach einzurichten und erlaubt bezüglich der Tragfähigkeit eine große Variationsbreite und zeigt eine hohe Stabilität gegenüber seitlicher Verdrehung und Absetzung. Das erfindungsgemäße Fundament ist insbesondere geeignet, als Bauwerkgründung für Bauwerke auf mittel- und schwachbindigen Böden zu dienen, wobei das Fundament auch bei vergleichsweise hohen Luftwiderstandswerten des Bauwerks, wie sie beispielsweise bei Garagenüberdachungen typischerweise auftreten, im europäischen Binnenland auftretende Windgeschwindigkeiten von 80 bis 120 km/h (entsprechend einer Windstärke im Bereich von 10 bis 11 der Beaufort-Skala) ohne Verdrehung im Erdboden zu überstehen.
Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen definierten Vorrichtungen bzw. Verfahren gelöst, wie sich auch aus den beiliegenden experimentellen Ausführungsbeispielen ergibt.
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung deshalb ein Stahlbeton-Rammpfahlfundament (1). Dieses besteht aus mindestens zwei ins Erdreich eingebrachten Stahlbeton-Rammpfählen (2) und mindestens einem intermediär zu den Stahlbeton-Rammpfählen angeordneten, in das Erdreich eingebrachten Abstandspfahl (3). Die Stahlbeton-Rammpfähle und der mindestens eine Abstandspfahl bilden ein mindestens dreigliedriges Pfahlsystem aus.
Aufgrund der besonderen Konstruktion dieses Stahlbeton-Rammpfahlfundament kann eine Verdichtung durch den mindestens einen, in das Erdreich eingebrachten Abstandspfahl erzeugt werden. Der Abstandspfahl kann überraschenderweise die Wechselwirkung der ins Erdreich eingebrachten Stahlbeton-Rammpfähle minimieren, so dass das Fundament eine hervorragende Festigkeit im Boden erhält.
Der Abstandspfahl (3) ist intermediär zu den Stahlbeton-Rammpfählen (2) angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stahlbeton-Rammpfahlfundament (1) dreigliedrig, d.h. es besteht aus drei Pfahlelementen: einem Abstandspfahl (3) und zwei Stahlbeton-Rammpfähle (2). Diese Pfahlelemente sind vorzugsweise entlang eines Geradenabschnitts (g) angeordnet, der an jedem Ende von der Achse des jeweiligen Stahlbeton-Rammpfahls (2) begrenzt wird und auf dessen geometrischer Mitte die Achse des Abstandspfahls (3) liegt bzw. ihr näherungsweise angeordnet ist. Andere Ausführungsformen des Stahlbeton-Rammpfahlfundaments (1) können mehrgliedrig ausgebildet sein, umfassen also erfindungsgemäß mehr als drei Pfahlelemente. Bei einem viergliedrigen Fundament können zum Beispiel vorzugsweise die Achsen von drei Stahlbeton-Rammpfählen (2) die Eckpunkte eines Dreiecks umfassen oder sind diesen näherungsweise benachbart, während die Achse eines Abstandspfahls (3) im wesentlichen im gemeinsamen Schnittpunkt aller Seitenhalbierenden angeordnet ist, wodurch eine zusätzliche seitenstabilisierende Wirkung eintritt. Das erfindungsgemäße Stahlbeton-Rammpfahlfundament kann als regelmäßiges oder unregelmäßiges geometrisches Vieleck ausgebildet sein, an dessen Ecken oder diesen benachbart jeweils mindestens ein Stahlbeton-Rammpfahl pro Ecke angeordnet ist, und bei denen der mindestens eine Abstandspfahl im geometrischen Mittelpunkt des regelmäßigen oder unregelmäßigen geometrischen Vielecks liegt oder diesem benachbart ist. Diese räumliche Anordnung ermöglicht besonders vorteilhaft eine Verdichtung des Erdreichs durch den mindestens einen in das Erdreich eingebrachten Abstandspfahl (3), wodurch die Wechselwirkung der Seitenwände der die Stahlbeton-Rammpfähle (2) aufnehmenden Rammlöcher minimiert wird und das Einbringen der die Traglast aufnehmenden Stahlbeton-Rammpfähle (2) schnell und kostengünstig erfolgen kann.
Als Stahlbeton-Rammpfahl kann ein handelsüblicher Stahlbeton-Rammpfahl verwendet werden. Ein typischer Stahlbeton-Rammpfahl kann einen äußeren Durchmesser aufweisen.
In einer bevorzugten Implementierung des erfindungsgemäßen Fundaments weist der Stahlbeton-Rammpfahls (2) entlang der Längsachse des Pfahlkörpers (4), dem Pfahlschaft (5), den gleichen äußeren Durchmesse auf. Vorzugsweise sind überdies Stahlbeton-Rammpfähle (2) in einem Fundament mit dem gleichen äußeren Durchmesser des Pfahlschafts (5) ausgebildet. In einer alternativen Ausführungsform können in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit und der aufzunehmenden Traglast die Durchmesser der Stahlbeton-Rammpfähle (2) in einem Fundament mit voneinander verschiedenen Durchmessern des Pfahlschafts (5) ausgebildet sein, wodurch auch bei schwierigem Baugrund eine erhöhte Tragfähigkeit des Fundaments infolge besserer Ableitung der aufliegenden Druckkräfte in den Boden erzielt werden kann.
Der Durchmesser eines Abstandspfahls (3) ist entsprechend dem 0,2- bis 1,0-fachen des äußeren Durchmessers eines zu ihm benachbart angeordneten Stahlbeton-Rammpfahls (2) ausgebildet, besonders bevorzugt entspricht sein Durchmesser dem ungefähr 0,25-fachen des Durchmessers eines benachbarten Stahlbeton-Rammpfahls (2). Bevorzugt handelt es sich bei einem Abstandspfahl (3) um ein einteiliges, zylindrisch ausgebildetes Stahlrohr mit einer Wandstärke von 3 bis 12 mm, besonders bevorzugt von 3 bis 9 mm, bevorzugt 3,5 bis 5 mm und insbesondere ungefähr 4 mm, da diese Kombination aus Wanddicke und Härte des Materials ein einfaches Einbringen in eine Vielzahl unterschiedlicher Bodenarten ermöglicht. Ein Abstandspfahl (3) ist in das Erdreich bevorzugt in einer Tiefe entsprechend dem 0,8- bis 1,5-fachen der Tiefe eines zu ihm benachbart angeordneten Stahlbeton-Rammpfahls (2) eingebracht, besonders bevorzugt in einer Tiefe entsprechend dem 1,0-fachen der Tiefe eines zu ihm benachbart angeordneten Stahlbeton-Rammpfahls (2). Durch Einbringen in eine Tiefe, die der Einbringtiefe eines oder mehrerer Stahlbeton-Rammpfahls/-pfähle (2) auf diese Weise entspricht, wird der Verdichtungseffekt, den ein Abstandspfahl in Bezug auf diesem benachbart angeordnete Rammlöcher für Stahlbeton-Rammpfähle (2) bewirkt, auf besonders vorteilhafte Weise erzielt: entlang der gesamten Länge eines ihm benachbart angeordneten Stahlbeton-Rammpfahls (2) oder entsprechend mehrerer ihm benachbart angeordneten Stahlbeton-Rammpfähle (2) wird so eine ausreichende Verdichtung und Vorspannung des Baugrunds gewährleistet. Um eine gute Tragfähigkeit zu gewährleisten, entspricht der Abstand zwischen einzelnen Stahlbetonrammpfählen im erfindungsgemäßen Fundament dem 0,5- bis 1,0-fachen des Durchmessers eines Stahlbeton-Rammpfahls.
Die so gestaltete räumliche Anordnung von Abstands- und Stahlbeton-Rammpfählen ermöglicht ein schnellstmögliches aufeinanderfolgendes Einbringen der Pfähle in verschiedene Bodenarten bei geringstmöglichem apparativem Aufwand bei gleichzeitiger hervorragender Tragfähigkeit, wobei insbesondere nicht- und schwachbindige sowie annähernd halbfeste bindige Bodenklassen entsprechend der Bodenklasseneinteilung 3 bis 5 nach DIN 18300 VOB/C zur Aufnahme des Fundaments (1) geeignet sind. Dabei umfassen die leicht lösbare Bodenarten entsprechend der Bodenklasse 3 (DIN 18300 VOB/C) Bodenarten, wie zum Beispiel nicht-bindige oder schwach-bindige Sande, Kiese und Sand-Kies-Gemische mit bis zu 15 Gewichtsprozent Beimengungen an Schluff und Ton und mit höchstens 30 Gewichts-% Steinen über 63 mm Korngröße und bis zu 0,01 m³ Rauminhalt. Unter mittelschwer lösbaren Bodenarten werden Gemische von Sand, Kies, Schluff und Ton mit einem Anteil von mehr als 15 Gewichts-%, sowie bindige Bodenarten von leichter bis mittlerer Plastizität und höchstens 30 Gewichts-% Steine von über 63 mm Korngröße bis zu 0,01 m³ Rauminhalt verstanden (entsprechend der Bodenklasse 4 nach DIN 18300 VOB/C). Schwer lösbare Bodenarten umfassen Bodenarten nach den Bodenklassen 3 und 4, jedoch mit mehr als 30 Gewichts-% Steinen von über 63 mm Korngröße bis zu 0,01 m³ Rauminhalt (entsprechend der Bodenklasse 5 nach DIN 18300 VOB/C).
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann der Durchmesser eines Stahlbeton-Rammpfahls (2) entlang der Längsachse des Pfahlkörpers (4), dem Pfahlschaft (5), mindestens zwei verschiedene Werte annehmen. Erfindungsgemäß ist dabei ein weiter entfernt von der Bodenoberfläche (9) liegender erster Durchmesser (7) kleiner als ein der Bodenoberfläche (9) näherliegender weiterer Durchmesser (8) ausgebildet. Ein in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fundaments verwendeter Stahlbeton-Rammpfahl (2) weist im Bereich des Pfahlschafts (5) zwei verschiedene Durchmesser auf, wobei ein von der Bodenoberfläche weiter entfernt liegender erster Durchmesser (7) näherungsweise dem 0,5 bis 0,75-fachen eines weiter von der Bodenoberfläche (9) entfernt liegenden zweiter Durchmessers (8) entspricht. Vorteilhafterweise beträgt der erster Durchmesser (7) zwischen 300 bis 420 mm, bevorzugt zwischen 320 und 400 mm, besonders bevorzugt 400 mm. Vorteilhafterweise beträgt der zweite Durchmesser (8) zwischen 500 bis 620 mm, bevorzugt zwischen 520 und 600 mm, besonders bevorzugt 600 mm. Der Übergang zwischen dem ersten (7) und dem zweiten Durchmesser (8) ist entweder stufenweise oder kontinuierlich gestaltet. Der Abschnitt des Pfahlkörpers (4), welcher mit einem weiteren Durchmesser (8) ausgebildet ist, ist im allgemeinen durch eine gleiche bis geringere Länge gekennzeichnet als der Abschnitt des Pfahlkörpers (4), welcher mit einem ersten Durchmesser (7) ausgebildet ist. Das Verhältnis der verschiedenen Durchmesser kann in Anpassung an entsprechende Bodenverhältnisse eingestellt werden, bevorzugt ist eine Relation: Pfahlkörper-Länge mit erstem Durchmesser (7) zu Pfahlkörper-Länge mit zweitem Durchmesser (8) von 10,0 bis 1,0, besonders bevorzugt 3,0 bis 1,5. Im Falle der bevorzugten alternativen Ausführungsform des Stahlbeton-Rammpfahlfundament (1) sind die Stahlbeton-Rammpfähle (2) in einem Abstand entsprechend dem 0,5- bis 1,0-fachen des zweiten Durchmessers (8) eines Stahlbeton-Rammpfahls angeordnet. Erfindungsgemäße Stahlbeton-Rammpfähle (2) in einem Stahlbeton-Rammpfahlfundament (1) können auch voneinander unterschiedliche Durchmesser in Bezug auf ihren Pfahlschaft (5) aufweisen. Wenn ein Stahlbeton- Rammpfahl (2) mit mehreren unterschiedlichen Durchmessern ausgebildet ist, zum Beispiel mit einem ersten (7) und einem zweiten Durchmesser (8), wird der Durchmesser des Abstandspfahls (3) anhand des größeren Durchmessers eines ihm benachbarten Stahlbeton-Rammpfahls (2) bestimmt. Erfindungsgemäß unterschiedliche Durchmesser im Bereich des Pfahlschafts (5) betreffen nicht eine im Stand der Technik bekannte Erweiterung des Pfahlfußes (6), welche zur Erhöhung des Pfahlfußwiderstands vorgenommen werden kann und die eine gleichmäßigere Ableitung von axialen Lasten in den Boden ermöglicht. Zum Beispiel kann ein erfindungsgemäßes dreigliedriges Stahlbeton-Rammpfahlfundament (1) aus einem Abstandspfahl (3) und zwei Stahlbeton-Rammpfählen (2) mit jeweils zwei unterschiedlichen Durchmessern im Bereich des Pfahlschafts (5) ausgebildet sein, welche auch durch eine Pfahlfußerweiterung gekennzeichnet sind. Derart ausgestaltbare Ausführungsformen des erfindungsgenmäßen Stahlbeton-Rammpfahlfundaments (1) ermöglichen eine hervorragende Anpassung an unterschiedlichste Bodenverhältnisse.
Die Stahlbeton-Rammpfähle (2) sind vorzugsweise miteinander und dem mindestens einen Abstandspfahl (3) durch eine oder mehrere aus dem Stand der Technik bekannte Pfahlarmierungen (10) aus Bewehrungsstahl verbunden, welche zusammen mit einer Betonfüllung (11) der Stahlbeton-Rammpfähle (2) und des mindestens einen Abstandspfahls (3) einen zug- und druckbelastbaren Stahlbeton ausbilden. Weiterhin ist vorzugsweise zwischen den Stahlbeton-Rammpfählen (2) und dem mindestens einen Abstandspfahl (3) liegendes Erdreich (12) bis zu einer Tiefe entsprechend dem 0,05- bis 1,0-fachen der Länge eines Stahlbeton-Rammpfahls (2) durch Ortbeton ersetzt, wodurch in Kombination mit den in der Nähe der Bodenoberfläche (9) liegenden Abschnitten der Stahlbeton-Rammpfähle (2) und dem Abstandspfahl (3) ein im Wesentlichen in der Bodenebene liegendes, mehrstückig ausgebildetes Streifenfundament (13) ausgebildet ist. Das so ausgebildete Streifenfundament (13) weist demnach ein oberes Ende (14) und ein unteres Ende (15) auf, wobei das untere Ende (15) sich vorzugsweise in einer Bodentiefe entsprechend dem 0,25- bis 1,0-fachen der Länge eines Stahlbeton-Rammpfahls (2) befindet. Durch die Kombination von Streifenfundament und Pfahlgründung kann eine hervorragende Verteilung der aufgebrachten, insbesondere axialen Traglast erzielt werden.
In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stahlbeton-Rammpfahlfundaments (1), in welcher der Durchmesser eines Stahlbeton-Rammpfahls (2) im Bereich des Pfahlschafts (5) entlang der Längsachse mindestens zwei verschiedene Werte aufweist, ist zwischen Stahlbeton-Rammpfählen (2) und dem mindestens einen Abstandspfahl (3) liegendes Erdreich (12) entlang einer der Länge des in Nähe der Bodenoberfläche (9) liegenden, breiteren Durchmessers (8) entsprechenden Tiefe durch Ortbeton ersetzt und bildet in Kombination mit den in der Nähe der Bodenoberfläche (9) liegenden Abschnitten der Stahlbeton-Rammpfähle (2) und dem Abstandspfahl (3) ein im Wesentlichen in der Bodenebene liegendes, mehrstückiges Streifenfundament (13) aus. Das untere Ende (15) des Streifenfundaments (13) ist in diesem Fall durch diejenige Tiefe definiert, welche der vertikalen Länge des in Nähe der Bodenoberfläche (9) liegenden, weiteren Durchmessers (8) des Pfahlschafts (5) entspricht.
In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stahlbeton-Rammpfahlfundaments (1) kann anstelle der Bewehrung mit Bewehrungsstahl und Füllung mit Ortbeton eine Verbindung der Stahlbeton-Rammpfähle (2) und des mindestens einen Abstandspfahls (3) mit Faserbeton erfolgen, wobei aufgrund der statischen Anforderungen an das Fundament (1) vorzugsweise ein Stahlfaser-Beton oder ein Beton-Verbundmaterial mit vergleichbaren Zug- und Druckeigenschaften eingesetzt wird.
Im erfindungsgemäßen Stahlbeton-Rammpfahlfundament (1) sind die Längsachsen der Stahlbeton-Rammpfähle (2) und des mindestens einen Abstandspfahls (3) vorzugsweise entweder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, wodurch eine hervorragende Ableitung vor allem axial einwirkender Lasten über Spitzendruck und Mantelreibung der Stahlbeton-Rammpfähle (2) gewährleistet wird, oder die Stahlbeton-Rammpfähle (2) bilden mit dem mindestens einen Abstandspfahl (3), welcher im wesentlichen ohne Neigung angeordnet ist, einen spitzen Winkel von jeweils bis zu 15° aus, wobei der Scheitelpunkt (16) eines jeden Winkels der Bodenoberfläche (9) benachbart ist und die Schenkel des jeweiligen nach unten offenen Winkels in Richtung der von der Bodenoberfläche (9) entfernten Spitzen des Abstandspfahls (3) und des gewinkelt liegenden Stahlbeton-Rammpfahls verlaufen. Diese letztgenannte gewinkelte Anordnung ermöglicht eine besonders effektive Ableitung horizontaler, insbesondere intermittierend auftretender Belastungen des Fundaments (1). Überdies ermöglicht eine gewinkelte Ausführungsform eine Verwendung des erfindungsgemäßen Fundaments (1) selbst bei schwierigen Bodenverhältnissen. In einer alternativen Implementierung des Stahlbeton-Rammpfahlfundaments (1) können Stahlbeton-Rammpfähle (2) mit mindestens einem intermediär angeordneten Abstandspfahl (3) spitze Winkel unterschiedlicher Größen ausbilden, in einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die spitzwinkelig liegenden Stahlbeton-Rammpfähle (2) symmetrisch zu einer entlang dem Abstandspfahl (3) verlaufenden Achse angeordnet.
Der Abstandspfahl (3) kann aus einem beliebigen, für Gründungen geeigneten Material bestehen, bevorzugt besteht der Abstandspfahl (3) aus Stahl, Edelstahl, Beton, Kunststoff oder einem Hartholz, besonders bevorzugt aus Stahl. Der Abstandspfahl (3) kann massiv oder röhrenförmig ausgebildet sein, besonders bevorzugt ist eine röhrenförmige Ausbildung in der Form eines Hohlzylinders mit ebenfalls zylindrisch ausgebildetem Innenraum. Die Geometrie des zylindrisch ausgebildeten Abstandspfahls (3) betreffend können Grund- und Deckfläche sowie die damit korrespondierende Mantelfläche grundsätzlich aus einer Vielzahl möglicher Formen gebildet sein, zum Beispiel drei, vier- oder mehreckig. Vorzugsweise ist der gerade Zylinder im Querschnitt kreisförmig ausgebildet, wobei eine rundzylindrische Form mit rechteckigem Vertikalschnitt entsteht. Die Kreisförmigkeit der Grund- und Deckfläche des Abstandspfahls bzw. dessen zylindrisch ausgebildeten Innenraums ermöglicht besonders vorteilhaft eine weitgehend gleichmäßige Verteilung des eingebrachten Betons und eine weitgehend einfache Einbringung von Bewehrungsstahl zur Armierung in den Innenraum zur Bereitstellung des erfindungsgemäßen Stahlbeton-Rammpfahlfundaments (1).
In einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung eines mindestens dreigliedrigen Stahlbeton-Rammpfahlfundaments (1). In einem ersten Arbeitsschritt (A) wird dabei durch Rammen mindestens ein Abstandspfahl (3) in eine durch die Baustatik vorgegebene, erforderliche Tiefe in das Erdreich gerammt. Im folgenden Arbeitsschritt (B) wird durch Rammen mit einem Rammpflock ein erstes, dem Abstandspfahl (3) unmittelbar benachbart liegendes Loch mit einer durch die Baustatik vorgegebenen, erforderlichen Tiefe im Erdreich erzeugt. Im nächsten Arbeitsschritt (C) wird durch Rammen mit einem Rammpflock ein zweites, dem Abstandspfahl (3) unmittelbar benachbart liegendes Loch mit einer durch die Baustatik vorgegebenen, erforderlichen Tiefe im Erdreich erzeugt. In einem nächsten Arbeitsgang (D) erfolgt das Einfüllen von gießförmigem Beton in die so erzeugten Rammlöcher, welcher im folgenden Arbeitsschritt (E) zur Auskleidung der Rammlöcher mit Mantelbeton mittels eines Rammpflocks verteilt wird. In den folgenden Arbeitsgängen (F bis H) wird das Erdreich ausgehoben (F), welches zwischen benachbarten Stahlbeton-Rammpfählen (2) und dem mindestens einen Abstandspfahl (3) liegt, in alle Rammlöcher diese miteinander verbindende Pfahlarmierungen (10) aus Bewehrungsstahl und Beton eingebracht (G) sowie das in Schritt (F) ausgehobene Erdreich durch Ortbeton ersetzt (H).
In einer bevorzugten Ausführungsform, in welcher Stahlbeton-Rammpfähle (2) mit mehr als einem Durchmesser in Bezug auf ihren Pfahlschaft (5) ausgebildet sind, erfolgt nach Schritt (C) die Erweiterung der Rammlöcher durch die konsekutiv ausgeführten Arbeitsschritte (C´) und (C´´). Durch Einbringen eines Rammpflocks, welcher mit einem zweiten Durchmesser (8) ausgebildet ist, werden die Rammlöcher auf den zweiten Durchmesser bis in die erforderliche Tiefe erweitert. Im Anschluss an Schritt (E) erfolgt in Arbeitsschritt (E´) die Verteilung des gießförmigen Betons zur Auskleidung von Rammlöchern mit Mantelbeton durch Rammen mittels eines Rammpflocks, welcher mit einem zweiten Durchmesser ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße Stahlbeton-Rammpfahlfundament (1) eignet sich besonders vorteilhaft zur Aufnahme mindestens einer tragenden Stütze, die mit dem Fundament entweder über eine nicht-tragende Kontaktplatte oder über Stahlschrauben verbunden ist. Eine dreigliedrige Ausführungsform ist besonders geeignet, die vertikalen und horizontalen Traglasten einer T-, Y- oder V-förmigen Stütze aufzunehmen, welche zum Beispiel aus Stahl oder ausgebildet ist. Infolge der zur Hauptlastachse vorzugsweise weitgehend parallelen Anordnung der Stahlbeton-Rammpfähle ist eine gleichmäßige Ableitung der axialen Gewichtslast in den Boden gegeben. Eine alternative dreigliedrige Ausführungsform des Fundaments (1) bestehend aus einem Abstandspfahl (3), welcher im wesentlichen ohne Neigung angeordnet ist, und zwei zum Abstandspfahl (3) spitzwinklig angeordneten Stahlbeton-Rammpfählen (2), eignet sich besonders zur Aufnahme von Stützen, welche, zusätzlich zu einer axialen Belastung, signifikanten horizontalen, insbesondere intermittierend auftretenden Belastungen ausgesetzt sind.
Insbesondere ist das Fundament geeignet einen überdachten Unterstellplatz bereitzustellen, welcher aus mindestens zwei mindestens dreigliedrigen Pfahlsystemen und mindestens zwei tragenden Stützen besteht, welche geeignet sind, eine axiale Last von bis zu 50 kN aufzunehmen, bevorzugt in Form einer geneigten, insbesondere mit Solarpanelen versehenen Dachkonstruktion mit einer Fläche von bis zu 50 m². Der Neigungswinkel der Dachkonstruktion beträgt von 0° bis zu 35°, bevorzugt 5° bis 18°, besonders bevorzugt 15°. Besonders vorteilhaft können die erfindungsgemäßen Fundamente (2) mit spitzwinklig angeordneten Stahlbeton-Rammpfählen (2) die mit geneigten Bauwerksflächen assoziierten Horizontallasten ableiten. Das erfindungsgemäße Fundament (1) eignet sich weiterhin besonders vorteilhaft für überdachte Stellplätze zum Beispiel für Fahrzeuge, da auf jeder Seite nur jeweils eine Stütze erforderlich ist, wodurch ein einfaches Ein- und Ausparken des unterzustellenden Fahrzeugs gewährleistet wird.
Beschreibung der Figuren
Im Folgenden werden beispielhaft und nicht abschließend einige besondere Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Die besonderen Ausführungsformen dienen nur zur Erläuterung des allgemeinen erfinderischen Gedankens, jedoch beschränken sie die Erfindung nicht.
Es zeigt die:
1 eine schematische Draufsicht mehrerer möglicher Ausführungsformen des Stahlbeton- Rammpfahlfundaments.
2 eine Seiten- (A) und eine Aufsicht (B) eines Stahlbeton-Rammpfahlfundaments in einer dreigliedrigen Ausführungsform.
3 eine Seitenansicht eines Stahlbeton-Rammpfahlfundaments in einer dreigliedrigen Ausführungsform mit spitzwinklig angeordneten Stahlbeton-Rammpfählen.
1 zeigt eine Draufsicht mehrerer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stahlbeton-Rammpfahlfundaments (1). Ein dreigliedriges Fundament (A) umfasst einen vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten röhrenförmigen Abstandspfahl (3) und zwei Stahlbeton-Rammpfähle (2) die so angeordnet sind, dass ihre Achsen auf dem Abschnitt (g) einer Gerade liegen, welcher an jedem Ende von dem jeweiligen Stahlbeton-Rammpfahl (2) begrenzt wird und auf dessen geometrischer Mitte der Abstandspfahl (3) liegt bzw. ihr näherungsweise angeordnet ist. Bei einem viergliedrigen Fundament (B) ist der röhrenförmige Abstandspfahl (3) näherungsweise im gemeinsamen Schnittpunkt aller Winkelhalbierenden eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet, an dessen Eckpunkten sich jeweils die Achse eines Stahlbeton-Rammpfahls (2) befindet. Bei einem fünfgliedrigen Fundament (C) liegen vier Stahlbeton-Rammpfähle (2) an den Eckpunkten eines symmetrischen Vierecks, vorzugsweise eines Quadrates, und der röhrenförmige Abstandspfahl (3) befindet sich im Schnittpunkt der Diagonalen.
2 zeigt die Seitenansicht (A) eines dreigliedrigen Stahlbeton-Rammpfahlfundaments (1) in einer Ausführungsform mit parallel angeordneten Stahlbeton-Rammpfählen (2) und einem röhrenförmig ausgebildetem Abstandspfahl (3). Jeder Stahlbeton-Rammpfahl (2) ist durch verschiedene geometrische Merkmale gekennzeichnet: der von der Bodenoberfläche (9) abgewandte Pfahlfuß (6) weist den geringsten Durchmesser auf. Der langgestreckte Pfahlkörper (4), entsprechend dem Pfahlschaft (5), ist durch einen ersten Durchmesser (7) und einen zweiten Durchmesser (8) gekennzeichnet, wobei der erste Durchmesser (7) näherungsweise dem 0,5- bis 0,75-fachen des zweiten Durchmessers (8) entspricht. Benachbarte Stahlbeton-Rammpfähle (2) sind miteinander und dem mindestens einen Abstandspfahl (3) durch Pfahlarmierungen (10) aus Bewehrungsstahl und eine Betonfüllung (11) verbunden. Das Erdreich (12, gepunktet dargestellt), welches zwischen den Stahlbeton-Rammpfählen (2) und dem mindestens einen Abstandspfahl (3) liegt, ist entlang einer der Länge des zweiten Durchmessers (8) entsprechenden Höhe (h) durch Ortbeton ersetzt und bildet zusammen mit den durch den zweiten Durchmesser (8) definierten Abschnitten der Stahlbeton-Rammpfähle (2) und dem Abstandspfahl (3) ein im Wesentlichen in der Bodenebene liegendes Streifenfundament (13) aus.
Die Draufsicht (B) auf eine dreigliedrige Ausführungsform des Stahlbeton-Rammpfahlfundaments (1) zeigt die entlang eines Geradenabschnitts angeordneten, den Abschnitt begrenzenden zwei Stahlbeton-Rammpfähle (2) und den in der Mitte liegenden röhrenförmig ausgebildeten Abstandspfahl (3). Der erste Durchmesser (7) ist als gestrichelte Linie dargestellt, der zweite Durchmesser (8) als durchgehende Linie. Alle erfindungsgemäßen Pfahlelemente (2, 3) sind über eine Pfahlarmierung (10) und eine Betonfüllung (11) miteinander verbunden. Die Betonfüllung (11) umfasst auch den zwischen den Stahlbeton-Rammpfählen (2) und dem Abstandspfahl (3) liegenden Bereich, welcher nach Abtragung des darin befindlichen Erdreichs (12, gepunktet dargestellt) und dessen Ersatz durch Ortbeton entsteht. Die aus Bewehrungsstahl und Beton ausgebildeten Verbindungen definieren das erfindungsgemäße, tragfähige Streifenfundament (13).
3 zeigt eine Ansicht eines dreigliedrigen Stahlbeton-Rammpfahlfundaments (1) in einer Ausführungsform mit spitzwinklig angeordneten Stahlbeton-Rammpfählen (2) und einem röhrenförmig ausgebildeten Abstandspfahl (3). Der Scheitelpunkt des Winkels befindet sich in Bodennähe (9).
Bezugszeichenliste

1: Stahlbeton-Rammpfahlfundament
2: Stahlbeton-Rammpfahl
3: Abstandspfahl
4: Pfahlkörper
5: Pfahlschaft
6: Pfahlfuß
7: erster Durchmesser
8: zweiter Durchmesser
9: Bodenoberfläche
10: Pfahlarmierung
11: Betonfüllung
12: Erdreich der Höhe (h)
13: Streifenfundament
14: Oberes Ende des Streifenfundaments
15: Unteres Ende des Streifenfundaments
16: Scheitelpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

AT 394592 [0007]
DE 19509088 A1 [0008]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 18300 VOB/C [0017]
DIN 18300 VOB/C [0017]
DIN 18300 VOB/C [0017]
DIN 18300 VOB/C [0017]

Claims

Stahlbeton-Rammpfahlfundament, bestehend aus mindestens zwei ins Erdreich eingebrachten Stahlbeton-Rammpfählen und mindestens einem intermediär zu den Stahlbeton-Rammpfählen angeordneten, ins Erdreich eingebrachten Abstandspfahl, wobei die Stahlbeton-Rammpfähle und der mindestens eine Abstandspfahl ein mindestens dreigliedriges Pfahlsystem ausbilden.
Stahlbeton-Rammpfahlfundament nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Abstandspfahl einen Durchmesser entsprechend dem 0,2- bis 1,0-fachen des Durchmessers eines ihm benachbart angeordneten Stahlbeton-Rammpfahls aufweist.
Stahlbeton-Rammpfahlfundament nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Abstandspfahl in einer Tiefe entsprechend dem 0,8- bis 1,5-fachen der Tiefe eines ihm benachbart angeordneten Stahlbeton-Rammpfahls eingebracht ist.
Stahlbeton-Rammpfahlfundament nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Stahlbeton-Rammpfähle einen Abstand entsprechend dem 0,5- bis 1,0-fachen des Durchmessers eines Stahlbeton-Rammpfahls aufweisen.
Stahlbeton-Rammpfahlfundament nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der mindestens eine Abstandspfahl eine Wanddicke von 3 bis 9 mm aufweist.
Stahlbeton-Rammpfahlfundament nach einem der vorherigen Ansprüche, geeignet für Tiefgründungen in nicht-bindigen, schwach-bindigen und annähernd halbfesten bindigen Böden, insbesondere in leicht lösbaren Bodenarten, umfassend nicht-bindige oder schwach-bindige Sande, Kiese und Sand-Kies-Gemische, in mittelschwer lösbaren Bodenarten, umfassend Gemische von Sand, Kies, Schluff und Ton, und in schwer lösbaren Bodenarten.
Verfahren zur Herstellung eines mindestens dreigliedrigen Stahlbeton-Rammpfahlfundaments im Erdreich, umfassend die folgenden konsekutiven Schritte: (A) Einbringen von mindestens einem Abstandspfahl in das Erdreich, (B) Rammen eines ersten, dem Abstandspfahl unmittelbar benachbarten Lochs in das Erdreich mittels eines Rammpflocks, (C) Rammen eines zweiten, dem Abstandspfahl unmittelbar benachbarten Lochs in das Erdreich mittels eines Rammpflocks, (D) Einfüllen von gießförmigem Beton in die Rammlöcher, (E) Verteilen des gießförmigen Betons zur Auskleidung von Rammlöchern mit Mantelbeton durch Rammen mittels eines Rammpflocks, (F) Ausheben des Erdreichs, welches zwischen benachbarten Stahlbeton-Rammpfählen und dem mindestens einen Abstandspfahl liegt, (G) Einbringen von Pfahlarmierung und Beton in die Rammlöcher und den Abstandspfahl, und (H) Ersatz des unter (F) ausgehobenen Erdreichs im Wesentlichen durch Ortbeton.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei nach den Schritten (C) und (E) zur Bereitstellung von Stahlbeton-Rammpfählen mit mehr als einem Durchmesser entlang der Länge des Pfahlkörpers eine Erweiterung der die Stahlbeton-Rammpfähle tragenden Löcher vorgenommen wird durch die Schritte (C´) Erweiterung des ersten Lochs mittels eines Rammpflocks, welcher mit einem zweiten Durchmesser ausgebildet ist, (C´´) Erweiterung des zweiten Lochs mittels eines Rammpflocks, welcher mit einem zweiten Durchmesser ausgebildet ist, (E´) Verteilung des gießförmigen Betons zur Auskleidung von Rammlöchern mit Mantelbeton durch Rammen mittels eines Rammpflocks, welcher mit einem zweiten Durchmesser ausgebildet ist.
Dach-, Brücken- oder Wandkonstruktion, umfassend das Stahlbeton-Rammpfahlfundament gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
Dach-, Brücken- oder Wandkonstruktion gemäß Anspruch 9, wobei diese eine Dachkonstruktion für eine Tankstelle ist, insbesondere für eine Tankstelle für Elektro- und Hybridfahrzeuge umfassend eine mit Solarzellen bedeckte Dachfläche.