DE2434054B2

DE2434054B2 - Belastungsvorrichtung für einen Probepfahl

Info

Publication number: DE2434054B2
Application number: DE2434054A
Authority: DE
Inventors: David Prof. Haifa Yitzhaki (Israel)
Original assignee: YITZHAKI DAVID; Technion Research and Development Foundation Ltd
Current assignee: YITZHAKI DAVID; Technion Research and Development Foundation Ltd
Priority date: 1973-07-20
Filing date: 1974-07-16
Publication date: 1980-04-03
Also published as: IL42798A0; IL42798A; DE2434054A1; US3946601A; DE2434054C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Bclastungsvorrichtung für einen Probepfahl der im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen Gattung.

Mit einer solchen Bclastungsvorrichtung wird die Belastungsfähigkeit von Gründungen, insbesondere Pfahlgründungen, geprüft, um die maximale Tragfähigkeit von Pfählen, Pfeilern und dergleichen sowie das .Setzverhalten des Baugrundes zu untersuchen.

Bei einer bekannten Bclastungsvorrichtung werden mehrere, als Verankerung dienende Pfähle in einem möglichst großen Abstand vom Probepfahl in den Boden eingetrieben. Ein biegefester Träger wird dann so auf die oberen Enden der Pfähle aufgelegt, daß seine Mitte sich über dem Probepfahl befindet. Eine hydraulische Presse wird zwischen dem oberen Ende des Probepfahls und der Unterseite dieses biegesteifen Trägers angeordnet und übt eine nach unten gerichtete Kraft auf den Probepfahl aus, wobei sie sich an dem biegesteifen Träger abstützt.

Bei dieser Belastungsvorrichtung ist ein sehr schwerer Träger erforderlich, wenn die anderen Pfähle soweit von dem Probepfahl angeordnet werden sollen, daß sie die Kräfteverteilung im Untergrund und die Bodenbeanspruchung nicht beeinflussen. Bei der Benutzung einer solchen Belastungsvorrichtung wird für die Bewegung des Trägers ein schwerer Kran benötigt, so daß die Kosten für eine Prüfung sehr hoch sind.

Es wird manchmal versucht, die Kosten dadurch zu verringern, daß die Pfähle in relativ kurzem Abstand vom Probepfahl angeordnet werden, da man mit einem leichteren Träger arbeiten kann. Die erhaltenen Ergebnisse sind jedoch häufig falsch, da die nach oben gerichteten, auf die Pfähle wirkenden Kräfte durch den Boden auf den Probepfahl übertragen werden.

Und schließlich muß die zur Erzeugung der vertikalen Kraft benötigte Presse häufig nachgestellt werden, wenn das Setzverhalten des Bodens über einen längeren Zeitraum gemessen werden soll, da der verwendete ■> Träger starr und biegesteif ist und sich die Belastung etwas verringert, wenn sich der Probepfahl im Boden setzt, also etwas nach unten bewegt

Aus dem DE-GM 67 52 233 ist eine Belasiungsvorrichtung bekannt, bei welcher der Mittelpfosten als Stahlrohr ausgebildet ist, das an seinem oberen Ende eine zylindrische Kappe für die Befestigung von Zuggliedern aufweist.

Eine Belastungsvorrichtung der angegebenen Gattung ist schließlich aus »Die Bautechnik«, 1973, Heft 1,

¹^ Seiten 9 bis 11, bekannt. Dabei ist das über dem Probepfahl angeordnete räumliche Fachwerk unverschieblich ausgebildet, um die für die Vertikalbelastung benötigten und durch die Pressen erzeugten Kräfte aufnehmen zu können. Bei dieser Vorrichtung laufen die Druckstreben von Ankerpfahl zu Ankerpfahl durch, so daß sie zusätzlich auf Biegung beansprucht werden.

Diese Träger erschweren den Transport und die Aufstellung der Vorrichtung.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Belastungsvor-

-"> richtung wird schließlich noch darin gesehen, daß zur Messung der Verfestigung und des Setzverhaltens des Bodens über einen größeren Zeitraum die Vertikalbelastung regelmäßig und häufig nachgestellt werden muß Denn wegen der verwendeten starren, bzw. biegesteifen

x> Träger verringere sich die einmal eingestellte Belastungskraft kontinuierlich, wenn sie der Probepfahl »setzt«, also etwas nach unten bewegt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Belastungsvorrichtung für einen Probepfahl der

·"> angegebenen Gattung zu schaffen, bei der bei großem Abstand zwischen Probepfahl und Ankerpfählen die Bodenverfestigung und das Setzverhalten über einen langen Zeitraum gemessen werden können, ohne daß die Vertikalbelastung häufig nachgestellt werden muß.

■"' Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegebenen Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.

*·"> Die mit der Erfindung erzieiicn Vorteile beruhen insbesondere auf folgender Funktionsweise: Wenn die Presse betätigt wird, werden der Mittelpfosten angehoben und die Zugglieder gegenüber den horizontalen Druckstreben und den Ankerpfählen gespannt. Dabei

ν» gleitet der Mittelpfosten in dem Druckring, so daß die Druckstreben in ihren horizontalen Lagen bleiben. In dieser Stellung können die Messungen üblicherweise durchgeführt werden. Da die Zugglieder beispielsweise durch Seile gebildet werden, die eine hohe Zugfestigkeit

ν-, und einen geringen Querschnitt haben, werden sie durch die von der Presse ausgeübten Kräfte sehr stark gestreckt.

Setzt sich nun der Probepfahl etwas, d. h., bewegt er sich etwas nach unten, so wird der Mittelpfosten durch

M) die Zugglieder ebenfalls nach unten gedruckt, da die Zugglieder aufgrund ihrer Elastizität wieder ihre ursprüngliche Form und Länge einnehmen wollen. Der Mittelpfosten verschiebt sich also in dem Druckring, so daß sich die auf den Probepfahl ausgeübte Vertikalbela-

M stung nur sehr langsam ändert. Die Presse muß also nur in relativ großen Zeitabständen betätigt und damit die Belastungsvorrichtung nachgespannt werden, um die Vertikalbelastung nachzustellen.

Da diese Belastungsvorrichtung keinen massiven Träger und kein starres, räumliches Fachwerk, sondern nur relativ leichte Teile benöügt, die ohne Schwierigkeiten und insbesondere ohne schwere Kräne auf der Baustelle montiert werden können, sind die Aufstellungskosten für die Belastungsvorrichtung relativ gering. Dabei können auch die Ankerpfähle in relativ großen Abständen von dem Probepfahl angeordnet werden, ohne daß schwere, massive, horizontale, biegesteife Träger erforderlich sind. Und schließlich lassen sich die verwendeten Einzelteile auch leicht transportieren, so daß nun an Stellen Belastungsprüfungen vorgenommen werden können, die mit schweren Transportern nicht zu erreichen sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Belastungsvorrichtung gemäß der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen Aufbau für die Belastungsprüfung nach der Erfindung, zum Teil im Schnitt,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A in F i g. 1 und F i g. 3 eine Abänderung des Druckrings.

Ein zu belastender Probepfahl I ragt mit seinem oberen Ende aus dem Baugrund 2 heraus. Um den Probepfahl 1 sind vier Beton-Ankerpfähle 3 vorgesehen, von denen in Fi g. 2 lediglich drei dargestellt sind. Diese Ankerpfähle 3 sind jeweils an einer Ecke eines Quadrats angeordnet, wobei sich der Probepfahl 1 in der Mitte befindet, leder Ankerpfahl ist mit einem pilzförmig verbreiterten Fuß 4 versehen, so daß Kräften in Richtung nach oben ein Widerstand entgegengesetzt wird. Jeder Ankerpfahl 3 ist mit vier senkrechten Bolzen 5 versehen, die in Beton eingebettet sind und auf der oberen horizontalen Fläche des Ankerpfahls 3 vorstehen.

Der Aufbau für die Belastungsprüfung weist eine hydraulische Presse 6 auf. die auf der flachen Oberseite des Probepfahls 1 miltig angeordnet ist. wobei der Kolben 8 der hydraulischen Presse 6 nach oben gerichtet is· Am oberen Ende dieses Kolbens ist konzentrisch zu diesem ein sicifer. senkrechter Mittelpfosten 9 in der Form eines dickwandigen Stahlrohres so angeordnet, daß seine Achse im wesenilichen lotrecht verläuft. Am oberen Abschnitt dieses Mittelpfostens ist konzentrisch ein zylindrischer Block 10 für die Befestigung von vier Zuggliedern 11 -orgesehen.

Der Mittelpfosten 9 ist mit seinem unleren Ende in einem Druckring 12 verschiebbar angeordnet, dessen Innenbohrung etwas größer ist als der Außendurchmesser des Mittelpfostens, wobei der Außenumfang dieses Druckrings 12 an vier Stellen mit einer Ausnehmung 13 versehen iM. die gleichen Abstand voneinander haben. Von dem Druckring 12 aus erstrecken sich in radialer Richtung vier horizontal verlaufende Druckstreben 14 zu den vier Ankerpfählen 3. mit denen sie mittels der Bolzen 5 und einer oberen und einer unteren Vcrankerungsplatte 7 bzw. T starr verbunden sind. Für diese Befestigung sind Mutlern 15 vorgesehen. Die Innenenden der Druckstreben 14 haben eine den Ausnehmungen 13 des Druckrings 12. in die sie eingesetzt sind, entsprechende Form.

Die Druckstreben 14 bestehen aus Stahl- oder Betonträgern, die so bemessen sind, daß sie die horizontale Belastung ohne Verbiegen oder Ausknicken aufnehmen können. An den Außenenden weisen sie Einrichtungen, wie Durchbrechungen, für die Verbindung mit den unteren Enden der Zugglieder 11 auf. Diese Zugglieder 11 bestehen entweder aus Stahlseilen oder Stahlstreben hoher Zugfestigkeit, wobei sie an ihren Enden Einrichtungen für die Verbindung mit dem

in zylindrischen Block 10 aufweisen.

Für die Belastungsprüfung wird dieser Aufbau in demontiertem Zustand zum Aufstellungsort gebracht. Durch eine leichte Hubeinrichtung kann er in einfacher Weise aufgestellt und zusammengesetzt werden. Im

i^r> zusammengebauten Zustand wird die hydraulische Presse 6 betätigt, so daß der Mittelpfosten 9 angehoben wird und die Zugglieder 11 gegenüber den horizontalen Druckstreben 14 und den Ankerpfählen 3 gespannt werden. Die Presse 6 ist im allgemeinen geeicht, so daß

j» die ausgeübte Kraft durch Messe« des Öldrucks im Zylinder errechnet werden kann. Nachdem die volle Last angreift, wird das Setzen des Probepfahls 1 durch ein an sich bekanntes Verfahren gemessen u.id in entsprechender Weise wird die Verdichtungssetzung

-'"> gemeswn, wobei die hydraulische Presse in ihrer ausgefahrenen Stellung verbleibt. Aufgrund der hohen Zugfestigkeit und des geringen Querschnitts der Zugglieder 11 werden diese durch die von der Presse 6 ausgeübten Kräfte erheblich gedehnt. Dementspre-

i» chend sinkt die Belastung am Probepfahl 1 nur sehr langsam ab, während er sich allmählich setzt bzw. absenkt, weil hierdurch die Länge der Zugglieder 1 nicht wesentlich beeinflußt wird, so daß die Presse 6 nur in relativ großen Abständen betätigt zu werden braucht.

r> Die F i g. 3 zeigt einen achteckigen Druckring 12', der für den Anschluß von acht Druckstreben vorgesehen ist, die mit acht Verankerungen verbunden sind, welche bei großen Prüflasten erforderlich werden können. Wie aus der Darstellung in Fig. 3 hervorgeht, kann der

■ti· Dru"kring aus acht Stahlsegmenten 16 hergestellt werden, so daß auch der Innenumfang achteckig ist. Der Innendurchmesser ist dabei so ausgelegt, daß der Druckring 12' auf dem Mittelpfosten 9 verschiebbar ist.

Anstelle der Verbindung der Druckstreben n^s.it dem

r> Druckring 12 durch Einsetzen in Ausnehmungen 13 kann auch eine andere geeignete Einrichtung für die Befestigung der Druckstreben 14 vorgesehen werden. Die Druckstreben können in ihrer horizontalen Stellung durch Seile oder Streben gehalten werden, die im Boden

>(i so verankert sind, daß eine Verschiebung des Druckrings verhindert wird.

Andererseits kann eine Verschiebebewegung des D. uckringes auf dem Mittelpfosten auch durch Ringe begrenzt werden, die auf dem Mittelpfostcn in einem

~>^ri kurzen Abstand darunter und darüber befestigt sind.

Der Mittelpfosten, der lediglich Druckkräften standhalten muß, kann auch in der Form einer Betonsäule ausgebildet werder jedoch werden hierdurch schwerere Hubeinrichtungen wegen des größeren Gewichts

mi erforderlich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patenunsprüche:

1. Belastungsvurrichtung für einen Probepfahl mit wenigstens drei zentralsymmetrisch zu diesem angeordneten Ankerpfählen, mit einem lotrechten, von den Ankerpfählen über horizontale Druckstreben und diagonale Zugglieder getragenen Mittelpfos:en und mit einer zwischen dem Kopf des Probepfahls und dem unteren Ende des Mittelpfostens angeordneten Presse, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Mittelpfostens (9) längsverschieblich in einem Druckring (12) gelagert ist, daß die horizontal verlaufenden Druckstreben (14) einzeln an dem Druckring (12) abgestützt sind, und daß die Zugglieder (U) aus einem Stahl mit großer elastischer Dehnungsfähigkeit ausgebildet sind.

2. Belastungsvorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpfosten (9) als Stahlrohr ausgebildet ist, das am oberen Ende zur Befestigung der Zugglieder (11) mit einem zylindrischen Block (10) versehen ist.

3. Belastungsvorrichtung nach einem der Ansprüche I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugglieder (11) aus Stahlseilen hoher Festigkeit bestehen.

4. Belastungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugglieder (11) aus zylindrischen Streben aus Stahl hoher Zugfestigkeit bestehen.