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Die Erfindung betrifft Gründungspfähle aus Holz für den Wasserbau. Diese werden für die Herstellung von Buhnen Uferbefestigungen, Festmacher, Stützen für Bauten auf dem Wasser und anderes eingesetzt.
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Stand der Technik
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Der Einsatz von Gründungspfählen aus Holz ist schon sehr lange bekannt. Obwohl inzwischen auch Gründungspfähle aus Beton mit Stahlarmierung eingesetzt werden, besitzen Holzpfähle weiterhin die größere Einsatzbreite. Diese sind kostengünstig, lassen sich gut einrammen und sind unter Wasser sehr langlebig. Weiterhin besitzen die Holzpfähle eine höhere Tragfähigkeit, da diese sich im Untergrund (Moor, Sand) festsaugen. Nachteilig ist aber, dass sich der Kopfbereich über Wasser, bzw. im Bereich des Wasserspiegels durch Fäulnis, Eisdruck usw. nach einigen Jahren zersetzt. Ein weiterer Nachteil besteht bei Meerwasser in der langsamen Zerstörung durch Bohrmuscheln/Schiffsbohrwurm (Teredo navalis).
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Imprägnierungen oder Anstriche, wie Dohnalit, Adolit wirken gegen Schwamm und Pilze im Holz von Gebäuden, auch mit Erdberührung. Im Kopfbereich von Gründungpfählen ist die Wirkung aber nicht ausreichend. Außerdem können diese durch Auslaugung die Wasserqualität beeinträchtigen.
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Das betrifft auch die Buhnen mit Gründungpfählen aus Holz. Der Schutz durch spezielle Hölzer mit hoher Widerstandsfähigkeit gegen die Bohrmuschel ist teuer, da die Hölzer importiert werden müssen. Der Einsatz einheimischer, imprägnierter Hölzer, wie Kiefer, Fichte ergab bisher keine wesentlich erhöhte Lebensdauer. Derzeit beträgt diese im Küstenbereich mit ausreichend hohem Salzgehalt des Meerwassers (über 0.9%) ca. 4 Jahre. Bei einer Küstenlänge nur mit Buhnen von ca. 80 Km im Bundesland MV entstand z. B. dadurch bisher ein Schaden von 30 Mio. EUR.
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Deshalb gibt es seit längerem Vorschläge, den Kopfbereich im Süßwasser und den Wasserbereich im Meerwasser durch zusätzliche Elemente zu schützen. Üblich sind Rohrabschnitte, die über den Kopfbereich geschoben werden, wobei der Spalt anschließend mit verschiedenen Werkstoffen wasserdicht ausgefüllt wird.
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In der
DE OS 1 708 544 wird der Einsatz von röhrenförmigen Kunststoffelementen vorgeschlagen, die den Kopf umhüllen. Der Zwischenraum wird mit Beton, Kunststoff oder Bitumen ausgefüllt. Die
DE OS 2 107 446 enthält den Vorschlag den Zwischenraum auszuschäumen und am unteren Ende abzudichten.
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In der
DE OS 26 57 398 wird zusätzlich vorgeschlagen, die Umhüllung aus mehreren Abschnitten/Schalen zusammenzusetzen. Gemäß dem
DE 202 13 946 U1 ist die Umhüllung als Schlauch aus Polyäthylen ausgebildet und wird auf den Kopfbereich heiß aufgeschrumpft. Der Kopf wird anschließend durch eine Schutzkappe abgedeckt.
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Diese und andere ähnliche Lösungen sind sehr aufwendig und teilweise nur vor dem Einrammen anwendbar. Neben dem Materialaufwand der Umhüllung ist vor allem die Abdichtung des Spaltes mit wasserdichtem Füllmaterial kosten- und arbeitsaufwendig. Ursache ist, dass von der seit dem Altertum bekannten Erkenntnis ausgegangen wird, dass der unteren Schaft durch Wasser- bzw. Mooreinschluss eine luftdichte Abschottung erhält und dadurch viele Jahrzehnte erhalten bleibt. Dieses Prinzip wird auf den Schutz des Kopfes übertragen. Wegen der hohen Kosten werden alle diese Vorschläge in der Praxis wenig genutzt.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, den Aufwand für die zusätzliche Schutzhülle, deren Herstellung, Befestigung und Auswechselung um den Kopf des Gründungspfahls wesentlich zu vermindern. Weitere Aufgaben sind die Verwendung dieser Schutzhülle für unterschiedliche Pfahldicken und Befestigungen von Anbauten zu ermöglichen. Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung einer einfachen Schutzhülle für den Schaftbereich im Meerwasser gegen die Bohrmuschel.
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Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass eine wasserdichte, bzw. luftdichte Ausfüllung des Zwischenraumes um den Pfahlkopfe nicht erforderlich ist. Langjährige Versuche haben überraschend ergeben, dass mit einer einfachen Abdeckung des Pfahlkopfes, die den Zutritt von neuer Luft im Spalt verhindert, die Zersetzung fast vollkommen gestoppt wird. Die Moderfäule durch Schwämme und Pilze reichert vermutlich die Restluft im Spalt zwischen dem Gründungspfahl und der luftdichten Schutzhülle durch ihre Stoffwechselprodukte an, so dass kein Wachstum mehr erfolgen kann. Eventuell hat auch die Verhinderung der Lichteinstrahlung einen Einfluss. Weiterhin wird auch die mechanische Beanspruchung durch Wellenschlag und Eisdruck ausreichend gemindert.
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Entsprechend dieser Erkenntnis wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Schutzhülle ist für den Schutz des Pfahlkopfes am oberen Ende luftdicht verschlossen und so lang, dass diese auch bei Niedrigwasser bis unter den Wasserspiegel ragt. Der Durchmesser ist größer als der größte Durchmesser des Gründungspfahls im Kopfbereich, so dass die Schutzhülle leicht auch auf Pfahlköpfe mit ähnlichen Durchmessern aufsteckbar ist.
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Diese Erfindung ermöglicht eine wesentlich einfachere Schutzhülle ohne zusätzliches Füllmaterial und ein Einfaches montieren nach dem Einrammen. Die Lebensdauer des Pfahlkopfes ist trotzdem genauso hoch wie der übrige Pfahlschaft.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung nach Anspruch 2 besteht die Schutzhülle aus einem korrosionsträgen Metallrohr, insbesondere einer Stahl- oder Aluminiumlegierung. Diese hat eine hohe Lebensdauer, kann aber bei Erfordernis auch leicht ausgetauscht werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung nach Anspruch 3 ist das obere Ende der Schutzhülle durch eine angeschweißte Metallscheibe verschlossen, die im mittleren Bereich einen senkrechten nach unten oder beidseitig hervorragenden Dorn trägt. Das einseitig geschlossene Rohr ist so leicht anzufertigen. Die Metallscheibe kann auch quadratisch ausgeführt werden, wenn das im oberen Bereich nicht stört. Der Dorn sichert den Sitz des Schutzrohres zusätzlich ab.
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Eine weitere Verbesserung gemäß Anspruch 4 beinhaltet, dass auf der Metallscheibe Winkel oder ein Dornende mit Gewinde zum Befestigen von sich auf dem Pfahlkopf abstützenden Bauteilen oder Verbindungselementen zu benachbarten Pfahlköpfen angeordnet sind. Dieses erleichtert die Montage von Aufbauten und verbessert den Sitz der Schutzhülle.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung nach Anspruch 5 ist für den Schutz des Pfahlschaftes oberhalb der Einrammtiefe in den Gewässergrund eine Schutzhülle entsprechender Länge auf den Gründungspfahls für einen Schutz gegen die Bohrmuschel aufgeschoben. Dadurch können preiswerte einheimische Baumstämme eingesetzt werden und eine Schädigung durch die Bohrmuschel wird vermieden, da diese durch den Meeresboden nicht zum Pfahl gelangen kann.
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Eine weitere Verbesserung gemäß Anspruch 6 beinhaltet, dass im Inneren der Schutzhülle mindestens ein Längssteg/Längsprofil oder mehrere gleichmäßig verteilte Längsstege mit einer Höhe von 5 bis 20 mm angeordnet ist/sind. Dabei ist die Steghöhe von der Holzart, Stammform und den einwirkenden Seitenkräften durch den Wellenschlag bestimmt. Die Profile dringen teilweise in den Baumstamm ein und ermöglichen einen festen Sitz bei geringer Einpresskraft beim Aufschieben auf diesen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung nach Anspruch 7. werden die Längsstege in einem Rohr durch Schweißen oder Schrauben befestigt. Das Schutzrohr kann somit in der Kleinserienfertigung effektiv angefertigt werden.
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Für eine Großserienfertigung wird in Anspruch 8 vorgeschlagen, dass die Schutzhülle mit den inneren Längsstegen durch Strangziehen hergestellt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung nach Anspruch 9 wird die Schutzhülle nach dem Einrammen und Ablängen des Gründungspfahls auf diesen aufgeschoben oder aufgepresst. Eine besondere Vorfertigung des Gründungspfahls ist somit nicht erforderlich.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung nach Anspruch 10 werden die Pfahlköpfe auf einheitliche Durchmesser oder Durchmessergruppen abgefräst. Diese Variante ist bei sehr unterschiedlichen, bzw. unregelmäßigen Baumstämmen erforderlich, um einen guten Sitz bzw. geringe Kraft zum Aufsetzen des Schutzrohres zu ermöglichen.
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Beispiele
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Nachfolgend soll die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
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1 zeigt eine Seitenansicht eines Gründungspfahles mit Schutzrohr im Schnitt,
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2 zeigt den Querschnitt eines Schutzrohres mit vier Längsstege,
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3 die Seitenansicht einer Buhne mit zwei Gründungspfählen im Schnitt,
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4 eine Seitenansicht mit Verbindungselementen.
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Der Gründungspfahl gemäß der Erfindung besteht in der einfachsten Variante aus einem Fichtenstamm mit einem Durchmesser von z. B. 20 cm. Auf diesem ist ein Rohr aus korrosionsträgem Stahl mit einer oben luftdicht verbundenen Scheibe geschoben. Das sogenannte Schutzrohr hat einen inneren Durchmesser von z. B. 22 cm und eine Wandstärke von 0,5 cm. Die Länge beträgt 50 cm, wobei der Pfahlkopf 20 cm aus dem Wasser ragt. Es verbleibt ein Luftspalt von 1 cm in dem Bereich, in dem der Gründungspfahl gleichmäßig rund ist. Weiterhin ist das Schutzrohr so lang, dass es auch bei Niedrigwasser bis unter die Wasseroberfläche ragt.
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Das Schutzrohr wird nach dem Einrammen und eventuell erforderlichen Absägen eines aufgespaltenen Endes aufgesetzt. Durch den Spielraum zum Pfahlkopf ist ein Aufschieben auch bei unregelmäßigem Durchmesser leicht möglich. In der Mitte der Scheibe kann ein nach unten gerichteter Dorn angebracht und in den Pfahlkopf gedrückt werden, um Seitenbewegungen des Schutzrohres bei Wellengang zu verhindern.
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Gemäß 2 ist das Schutzrohr mit 4 innen, längs angebrachten spitzen Stegen, bzw. Profilen von je ca. 2 cm Höhe versehen. Diese können in diesem angeschweißt sein oder das Schutzrohr wird in dieser Form durch Strangziehen hergestellt. Diese Ausführung eignet sich besonders für Einsatzgebiete wie Buhnen oder unregelmäßige Baumstämme. Die Profile dringen teilweise in den Baumstamm ein und ermöglichen einen festen Sitz bei geringer Einpresskraft beim Aufschieben auf diesen.
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Für den Schutz gegen die Bohrmuschel ist gemäß 3 das Schutzrohr bis zum Meeresboden verlängert. Ein Anpassen auf die örtliche Wassertiefe ist nicht unbedingt erforderlich, da ein längeres Schutzrohr auch bis in den Meeresboden eingepresst werden kann. Dieses und die inneren Profile ergeben einen festen Halt, auch bei starkem Wellengang. Als Rohrmaterial eignet sich z. B. eine seewasserfeste Aluminiumlegierung.
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Eine weitere Ausführung des Schutzrohres zeigt die 4. Auf der Scheibe ist jeweils ein U-Profil aufgeschweißt. Auf diesen können Tragbalken für Stege, Boothäuser usw. befestigt werden. Durch die Verbindung mehrerer Schutzrohre verbessert sich der Sitz auf dem Pfahlkopf, was eine Vergrößerung des Luftspaltes ermöglicht. Dadurch kann eine Vorbearbeitung des Pfahlkopfes entfallen.
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Möglich ist auch eine einfache seitliche Anbringung von Längsträgern durch solche U-Profile, was bei Buhnen für die Stabilität wichtig ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1708544 A [0006]
- DE 2107446 A [0006]
- DE 2657398 A [0007]
- DE 20213946 U1 [0007]
