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Die Erfindung betrifft eine technische Lösung zur Herrichtung eines Pfahlkopfes an einem Ortbetonpfahl, insbesondere eine Baugruppe zur Ausbildung einer Sollbruchstelle an einem derartigen Pfahlkopf mit einem Bewehrungskorb aus axial angeordneten Stahlstäben und radial umlaufenden Stahlringen, wobei der Bewehrungskorb lediglich bis zu einer Höhe unterhalb der Ebene der Sollbruchstelle radial umlaufende Stahlringe aufweist, wobei die Baugruppe zur Ausbildung einer Sollbruchstelle einen kreisringförmigen Grundkörper aufweist, in dessen Kreisringfläche mehrere Öffnungen zur Durchführung von axial angeordneten Bewehrungsstäben ausgestaltet sind und wobei der Grundkörper vor einer ersten Betonage zur Herstellung des Ortbetonpfahls in einer horizontalen Ebene angeordnet ist, auf die der Ortbetonpfahl nach seiner Herstellung ausgehend von der oberen Stirnfläche des Pfahlkopfes zu kappen ist.
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Im Bauwesen werden bei verschiedenen Baugründen oftmals Bohrpfahlkonstruktionen zur Gründung eingesetzt, mit denen die Traglasten des jeweiligen Bauwerkes durch die Reibung der Pfahlkonstruktion mit dem Baugrund und/oder über die unteren Stirnseiten der Pfähle in den Baugrund abgetragen werden.
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Für die Herstellung eines Ortbetonpfahls wird üblicherweise zunächst mit einem Bohrgerät (beispielsweise mit einem Schneckenbohrsystem) ein zylinderförmiger Hohlraum mit einer Tiefe von zwei bis 20 Metern im Baugrund erstellt. Dabei wird vorzugsweise „verrohrt“ gebohrt, indem der Wandbereich der Bohrung gegen einen eventuellen Einsturz durch ein zusätzliches Rohr gesichert wird, das als Schutzrohr oder Begleitrohr bezeichnet und vor Abschluss der Betonage wieder aus der Bohrung herausgezogen bzw. herausgedreht wird.
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Nachdem die Bohrung abgetäuft ist, wird ein Bewehrungskorb eingesetzt und lagefixiert justiert. Dieser Bewehrungskorb besteht bezogen auf die Längsachse der Bohrung zumeist aus axial angeordneten Stahlstäben und radial umlaufenden Stahlringen. Danach erfolgt die Betonage mittels einer Betonpumpe mit zugeordnetem Tauchrohr bzw. Schlauch. Mit dem Abschluss der Betonage wird ein Pfahlköcher eingesetzt oder in den noch flüssigen Beton eingedrückt.
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Allerdings ergeben sich durch neue gesetzliche Vorgaben nunmehr zusätzliche Arbeiten bei der Herstellung eines Ortbetonpfahls. Denn mit Bezug auf DIN-Vorschriften wird gefordert, dass die fertig ausgeführten Ortbetonpfähle ausgehend vom oberen Pfahlkopfende auf eine bestimmte Höhe zu kappen sind. Hierfür ist ein erheblicher Aufwand für die Entfernung des Betons am Kopfabschnitt notwendig, um die festgelegte Kapphöhe zu erreichen. Danach muss dieser Abschnitt erneut mit Beton hergestellt werden. Durch die Kombination von Abtragung und Neuherstellung sollen Verunreinigungen und andere funktionelle Mängel ausgeschlossen werden, die während einer Betonage grundsätzlich entstehen können.
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Diese neuen Forderungen zur Ausführung von Ortbetonpfählen haben dazu geführt, dass der oben erläuterte Ablauf bei der Herstellung mit weiteren Arbeitsschritten ergänzt wird, die in Fachkreisen als „Verfahren nach bast“ bekannt geworden sind:
- Um den Ortbetonpfahl wird mit umfangreichem Aushub zunächst ein freier Arbeitsraum für die Bauarbeiten freigelegt. Danach wird die Mantelfläche des Ortbetonpfahls in der konkret geforderten Kapphöhe eingeschnitten, indem beispielsweise mit einem Trennschleifer eine Randauftrennung ausgebildet wird. Dabei können jedoch unbeabsichtigt Abschnitte der Bewehrung beschädigt oder vollständig zerstört werden. Anschließend wird der oberhalb angeordnete Abschnitt des Pfahlkopfes manuell mit Handwerkzeugen oder mit einer Baumaschine abgestemmt bzw. abgebrochen. Dabei können Risse oder ähnliche Störstellen im Unterbeton auftreten. Nachfolgend muss das gelöste Abbruchgut entfernt werden. Danach wird das Bewehrungselement neu ausgerichtet und justiert. Anschließend wird der Pfahlkopf mit einer Einschalung versehen und die Bewehrung wird nochmals ausgerichtet. Nachfolgend erfolgt eine Betonage und das Einsetzen eines Köchers. Nunmehr ist der Ortbetonpfahl zur Aufnahme von Traglasten eines zu errichtenden Bauwerkes fertiggestellt.
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Somit ergibt sich gegenüber der langjährig üblichen Herstellung von Ortbetonpfählen ein erheblich größerer Zeit- und Materialaufwand, so dass dieses Verfahren in Fachkreisen weitgehend umstritten ist. Deshalb werden zunehmend Alternativen zum „Verfahren nach bast“ angestrebt. Ein diesbezüglich interessanter Lösungsansatz ist die Ausgestaltung einer Sollbruchstelle am Pfahlkopf. Allerdings sind bisher kaum Baugruppen bekannt, mit denen eine derartige Sollbruchstelle mit relativ geringem Aufwand und großer Funktionssicherheit ausgestaltet werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Baugruppe zur Ausbildung einer Sollbruchstelle an einem Pfahlkopf an einem Ortbetonpfahl zu schaffen, mit der ein Überstand an Ortbetonpfählen mit einem wesentlich geringeren Arbeits- und Zeitaufwand als mit bisher bekannten Varianten zunächst auf eine festgelegte Höhe gekappt und nachfolgend auf die für eine Nutzung als Tragwerk konzipierte Höhe wieder aufgebaut werden kann. Dabei sollen Schäden am bestehenden Ortbetonpfahl durch eine Ertüchtigung des Bohrpfahls vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst, indem die Baugruppe zur Ausbildung einer Sollbruchstelle mindestens ein Bewehrungsschutzelement aufweist, das auf der in Einbaulage oberen Stirnfläche des Grundkörpers derart angeordnet ist, dass die Längsachse vom Bewehrungsschutzelement senkrecht zum kreisringförmigen Grundkörper verläuft und indem das Bewehrungsschutzelement als ein hohlzylinderförmiges Segment ausgestaltet ist und mindestens eine in Längsrichtung verlaufende Öffnung zur Umhüllung eines axial angeordneten Bewehrungsstabes aufweist.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass auf der Stirnfläche des kreisringförmigen Grundkörpers unmittelbar umlaufend zu seiner zentralen Öffnung ein (einziges) Bewehrungsschutzelement angeordnet ist. Dessen Innendurchmesser entspricht dem Durchmesser der zentralen Öffnung des kreisringförmigen Grundkörpers. In der Mantelkontur vom Bewehrungsschutzelement sind mehrere vertikale Durchgangsöffnungen zur Umhüllung von jeweils einem Bewehrungsstab ausgestaltet. Diese Durchgangsöffnungen sind kongruent ausgerichtet zu den Öffnungen in der Kreisringfläche des Grundkörpers zur Durchführung von Bewehrungsstäben.
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Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass auf dieser Stirnfläche des kreisringförmigen Grundkörpers auf der Kreisringfläche mehrere separate Bewehrungsschutzelemente angeordnet sind, die jeweils eine vertikale Durchgangsöffnung zur Umhüllung von jeweils einem Bewehrungsstab aufweisen. Diese Durchgangsöffnung ist jeweils kongruent ausgerichtet zu einer Öffnung in der Kreisringfläche des Grundkörpers zur Durchführung eines Bewehrungsstabes. Die Bewehrungsschutzelemente können bei einer derartigen Ausführung als jeweils separate Elemente ausgestaltet werden. Unter Aspekten einer einfachen und funktionell sicheren Montage wird jedoch eine Ausgestaltung vorgeschlagen, bei der mehrere separate Bewehrungsschutzelemente zu einer gemeinsamen Baugruppe verbunden sind.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass zwischen dem kreisringförmigen Grundkörper und dem Bewehrungsschutzelement eine Abdichtung angeordnet ist. Dies ergibt funktionelle Vorteile während der Betonage, sofern Grundkörper und Bewehrungsschutzelement als zwei separate Elemente ausgestaltet sind. Als eine bevorzugte Ausgestaltung wird allerdings vorgeschlagen, dass der kreisringförmige Grundkörper und das mindestens eine Bewehrungsschutzelement als eine baueinheitliche Baugruppe ausgeführt sind.
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Der Grundkörper kann flach oder konisch oder gewölbt ausgestaltet werden. Sofern zwischen der äußeren Umfangsfläche des Grundkörpers und dem zugeordneten Schutzrohr oder Begleitrohr ein Ringspalt verbleibt, kann der Beton während der Betonage ungehindert nach oben fließen, so dass auch ein Auftreten von Lunkern vermieden wird.
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Ebenso kann der Grundkörper mit einer Perforierung ausgestaltet werden. Bei einer solchen Ausgestaltung kann der Beton während der Betonage ungehindert durch die Öffnungen der Perforierung nach oben fließen, so dass ebenfalls ein Auftreten von Lunkern vermieden wird.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der kreisringförmige Grundkörper mit Hilfsmitteln zur Lagefixierung und Verhinderung eines Auftriebes während der Betonage ausgestattet ist. Dies ist in besonders einfacher Weise möglich, sofern der kreisringförmige Grundkörper am Bewehrungskorb befestigt ist.
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Weitere Ausgestaltungen betreffen bevorzugte Materialien für die Baugruppe zur Ausbildung einer Sollbruchstelle am Pfahlkopf eines Ortbetonpfahls. So wird vorgeschlagen, dass der kreisringförmige Grundkörper aus einem Kunststoff, aus beschichteter Pappe, aus Laminat, aus einem Dämmstoff oder aus einem sich selbsttätig auflösenden Material besteht.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das mindestens eine Bewehrungsschutzelement als ein Einweg- oder Mehrwegprodukt ausgeführt ist. Dabei besteht das Bewehrungsschutzelement beispielsweise aus Metall, aus einem Kunststoff, aus beschichteter Pappe, aus Laminat, aus einem Dämmstoff oder aus einem sich selbsttätig auflösenden Material. Somit ist ein einfaches Entschalen gewährleistet.
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Mit der erfindungsgemäßen technischen Lösung zur Herrichtung eines Pfahlkopfes an einem Ortbetonpfahl kann ein Überstand an Ortbetonpfählen mit einem wesentlich geringeren Arbeits- und Zeitaufwand als mit bisher bekannten Varianten zunächst auf eine festgelegte Höhe gekappt und nachfolgend auf die für eine Nutzung als Tragwerk konzipierte Höhe wieder aufgebaut werden. Durch die hierbei realisierte Ertüchtigung des Bohrpfahls werden gleichzeitig Schäden am bestehenden Ortbetonpfahl vermieden.
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Unmittelbar nach dem ersten Aushärten oder zu einem späteren Zeitpunkt kann dann der Rückbau des Pfahlkopfes erfolgen. Dieser Rückbau ist aufgrund der Sollbruchstelle und der Ausführung des Bewehrungsschutzelementes mit geringem Aufwand möglich. So kann der Beton am Pfahlkopf zum Beispiel mit einem Greifer oder durch maschinelles bzw. manuelles Abstemmen abgetrennt werden. Dies ist neben der Wirkung der Sollbruchstelle auch deshalb mit einem lediglich geringen Kraftaufwand möglich, weil zwischen dem Beton und der Bewehrung aus Stahl kein direkter Kontakt vorhanden ist.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 den Aufbau der Baugruppe in einer ersten Ausführung in perspektivischer Ansicht
- 2 die in 1 dargestellte Baugruppe in der Draufsicht
- 3 den Aufbau der Baugruppe in einer zweiten Ausführung in perspektivischer Ansicht
- 4 die Wirkverbindung der Baugruppe mit einem Ortbetonpfahl in stilisierter Darstellung
- 5 den Ortbetonpfahl gemäß 4 stilisiert in der Draufsicht
- 6 eine konische Ausführung des kreisringförmigen Grundkörpers
- 7 eine gewölbte Ausführung des kreisringförmigen Grundkörpers
- 8 die Anordnung des kreisringförmigen Grundkörpers während der Betonage
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Die in der Zeichnung dargestellte Baugruppe ist zur Ausbildung einer Sollbruchstelle „S“ an einem Pfahlkopf eines Ortbetonpfahls „O“ konzipiert. Diese Baugruppe weist einen kreisringförmigen Grundkörper 1 und ein Bewehrungsschutzelement 2 auf. Dabei ist das Bewehrungsschutzelement 2 auf der in Einbaulage oberen Stirnfläche des Grundkörpers 1 so angeordnet, dass die Längsachse vom Bewehrungsschutzelement 2 senkrecht zum kreisringförmigen Grundkörper 1 verläuft.
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Der Grundkörper 1 kann verschiedenartig ausgeführt werden, beispielsweise mit einer flachen Kontur (1 bis 3), einer konischen Kontur (6) oder einer gewölbten Kontur (7). Bei den zwei letztgenannten Varianten verläuft die Kreisringfläche des Grundkörpers 1 somit räumlich gekrümmt.
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Der Grundkörper 1 weist in seiner Kreisringfläche Öffnungen 3 zur Durchführung von axial angeordneten Bewehrungsstäben 4 auf. Das Bewehrungsschutzelement 2 ist als ein hohlzylinderförmiges Segment ausgestaltet und weist mindestens eine in Längsrichtung verlaufende Öffnung 5 zur Umhüllung eines axial angeordneten Bewehrungsstabes 4 auf.
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Weiterhin kann der Grundkörper 1 mit einer nicht näher dargestellten Perforierung ausgestaltet werden. Durch die Öffnungen der Perforierung kann der Beton während der Betonage ungehindert nach oben fließen, so dass ein Auftreten von Lunkern vermieden wird.
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1 und 2 zeigen eine Ausführung, bei der auf der oberen Stirnfläche des hier flachen kreisringförmigen Grundkörpers 1 unmittelbar umlaufend zu seiner zentralen Öffnung 6 ein Bewehrungsschutzelement 2 angeordnet ist. Die zentrale Öffnung 6 des Grundkörpers 1 weist einen Durchmesser auf, der zumindest geringfügig größer ist als der Durchmesser eines als Tauchrohr oder Schlauch ausgeführten Betonierrohres 9 einer zur Herstellung von Ortbetonpfählen „O“ üblichen Betonpumpe. Somit verbleibt während der Betonage zwischen der inneren Umfangsfläche des Grundkörpers 1 und dem zugeordneten Betonierrohr 9 ein Ringspalt „b“. Durch diesen Ringspalt „b“ kann der Beton während der Betonage ungehindert nach oben fließen, so dass ein Auftreten von Lunkern vermieden wird.
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Das Bewehrungsschutzelement 2 weist einen Innendurchmesser auf, der dem Durchmesser der zentralen Öffnung 6 des kreisringförmigen Grundkörpers 1 entspricht. Bei dieser Ausgestaltung können in der Mantelkontur des Bewehrungsschutzelementes 2 mehrere vertikale Durchgangsöffnungen zur Umhüllung von jeweils einem Bewehrungsstab 4 ausgestaltet werden. Für die funktionelle Wirkverbindung von Grundkörper 1 und Bewehrungsschutzelement 2 ist wesentlich, dass diese Durchgangsöffnungen kongruent ausgerichtet sind zu den Öffnungen in der Kreisringfläche
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3 zeigt eine Ausführung, bei der auf der oberen Stirnfläche des Grundkörpers 1 unmittelbar auf der Kreisringfläche mehrere separate Bewehrungsschutzelemente 2 angeordnet sind. Diese weisen jeweils eine vertikale Durchgangsöffnung 5 zur Umhüllung von jeweils einem Bewehrungsstab 4 auf. Hierbei ist es für die funktionelle Wirkverbindung von Grundkörper 1 und Bewehrungsschutzelement 2 wesentlich, dass jede Durchgangsöffnung 5 jeweils kongruent ausgerichtet ist zu einer Öffnung 3 in der Kreisringfläche des Grundkörpers 1 zur Durchführung eines Bewehrungsstabes 4.
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Mehrere der in 3 dargestellten separaten Bewehrungsschutzelemente 2 können zu einer gemeinsamen Baugruppe verbunden sein, wobei dies hier nicht näher dargestellt ist. Weiterhin kann zwischen Grundkörper 1 und Bewehrungsschutzelement 2 eine Abdichtung „A“ angeordnet sein. Diese Abdichtung „A“ kann entfallen, sofern der Grundkörper 1 und das mindestens eine Bewehrungsschutzelement 2 als eine baueinheitliche Baugruppe ausgeführt sind.
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Aus 4 und 5 sind die Wirkverbindung der beschriebenen Baugruppe mit einem Ortbetonpfahl „O“ sowie die Anordnung der Elemente zueinander als Komponenten eines Ortbetonpfahls „O“ in stilisierter Darstellung ersichtlich.
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6 und 7 zeigen, wie bereits erläutert, in jeweils perspektivischer und Seiten- Ansicht eine konische bzw. gewölbte Ausführung des funktionell als Trennelement für die Ausbildung einer Sollbruchstelle wirkenden Grundkörpers 1.
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Aus 8 ist die Anordnung des kreisringförmigen Grundkörpers 1 während der Betonage ersichtlich. Das Betonierrohr 9 wird durch die zentrale Öffnung 6 des Grundkörpers 1 geführt. Diese Öffnung 6 weist einen Durchmesser auf, der zumindest geringfügig größer ist als der Durchmesser des Betonierrohres 9. Somit verbleibt ein innerer Ringspalt „b“, durch den der Beton während der Betonage nach oben fließen kann. Weiterhin ist die Umfangskontur des Grundkörpers 1 kleiner als der Innendurchmesser des zugeordneten Schutzrohrs oder Begleitrohrs 10. Somit verbleibt ein äußerer Ringspalt „a“, durch den der Beton während der Betonage ebenfalls nach oben fließen kann.
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Bei Anwendung einer erfindungsgemäßen Baugruppe wird für die Herrichtung eines Pfahlkopfes an einem Ortbetonpfahl „O“ zunächst im Baugrund mit einem Bohrgerät ein zylinderförmiger Hohlraum erstellt, in den nach dem Abtäufen ein Bewehrungskorb aus axial angeordneten Stahlstäben 4 und radial umlaufenden Stahlringen 7 eingesetzt wird. Dabei wird vorzugsweise ein Bewehrungskorb eingesetzt, bei dem lediglich bis zu einer Höhe unterhalb der Ebene der Sollbruchstelle „S“ radial umlaufende Stahlringe 7 angeordnet sind, siehe 4. Nunmehr wird unter Verwendung der erfindungsgemäßen Baugruppe im Ortbetonpfahl „O“ eine Sollbruchstelle ausgebildet. Dabei wird die Baugruppe mit kreisringförmigem Grundkörper 1 und Bewehrungsschutzelement(en) 2 vor der ersten Betonage im Hohlraum derart positioniert, dass die Sollbruchstelle „S“ in einer Ebene ausgebildet wird, die ausgehend von der oberen Stirnfläche des Pfahlkopfes am Ortbetonpfahl „O“ in einer Höhe angeordnet ist, auf die der Ortbetonpfahl „O“ nach seiner Herstellung zu kappen ist.
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Bei der Positionierung der Baugruppe werden die axial angeordneten Stahlstäbe 4 des Bewehrungskorbes durch die Öffnungen 3 in der Kreisringfläche des Grundkörpers 1 und durch die hierzu kongruenten Öffnungen 5 im Bewehrungsschutzelement 2 geführt.
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Nach Abschluss der ersten Betonage und einer nachfolgenden Abbinde- / Aushärtezeit wird der Pfahlkopf im Bereich der durch den kreisförmigen Grundkörper 1 realisierten Trennebene mit der Sollbruchstelle „S“ in einfacher Weise abgebrochen. Dabei werden die eigentliche Trennfuge und die Bewehrungsstäbe 4 nicht deformiert, beschädigt oder verschmutzt. Danach werden oberhalb der Ebene der Sollbruchstelle „S“ weitere radial umlaufende Stahlringe 8 angeordnet, siehe 4. Danach kann das Verfahren mit der zweiten Betonage zur erneuten Ausbildung eines Pfahlkopfes gegebenenfalls mit Köcher abgeschlossen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Grundkörper
- 2
- Bewehrungsschutzelement
- 3
- Öffnung in Kreisringfläche für Bewehrung
- 4
- axialer Bewehrungsstab
- 5
- Öffnung am Bewehrungsschutzelement für Bewehrungsstab
- 6
- zentrale Öffnung am Grundkörper
- 7
- untere radiale Stahlringe
- 8
- obere radiale Stahlringe
- 9
- Betonierrohr
- 10
- Schutzrohr oder Begleitrohr
- A
- Abdichtung
- O
- Ortbetonpfahl
- S
- Sollbruchstelle
- a
- äußerer Ringspalt
- b
- innerer Ringspalt
