DE2821261B2 - Vorrichtung zum Verbinden von Pfahlabschnitten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von Pfahlabschnitten, deren Enden je eine derart befestigte Mutter aufweisen, daß jeweils eine ihrer Endflächen in der Ebene der Endflächen des Pfahlabschnittes liegt, und bei der ein Gewindebolzen mit den Muttern der zwei zusammenwirkender Pfahlabschnitte in Eingriff steht.

Derartige Pfahlverbindungen sind aus der schweizerischen Patentschrift 3 96 782 bekannt.

Beim Rammen wird ein Pfahl Längsdruckwellen ausgesetzt. Diese Druckwellen pflanzen sich abwärts im Pfahl mit einer Geschwindigkeit, die der Schallgeschwindigkeit in dem in Frage kommenden Pfahlwerkstoff entspricht, fort. Wenn die Druckwellen die Pfahlspitze erreichen, werden sie im Pfahl wieder aufwärts reflektiert. Falls der Spitzenwiderstand null ist, werden die Druckwellen als Zugwellen mit der gleichen Amplitude reflektiert. Bei unendlichem Spitzenwiderstand wird eine Druckwelle reflektiert, auch in diesem Fall entstehen aber Zugwellen im Pfahl, weil die reflektierte Druckwelle vom oberen Pfahlende als eine Zugwelle wieder reflektiert wird, so daß während des Pfahlrammens stets eine große Zahl von Zugimpulsen durch den Pfahl entsteht. Der Höchstbetrag der Zugkraft wird von der Zugfestigkeit des Pfahls begrenzt. Bei einem Betonpfahl ist dies die Zugfestigkeit der Bewehrung, da der Betonquerschnitt keine Zugkräfte übernehmen kann.

Bei einer Verbindungsstelle der eingangs erwähnten Art werden die Zugimpulse der Verbindungsstelle eine Tendenz zum Aufschrauben erteilen. Der Betrag dieses Aufschraubemoments hat eine obere Grenze, die der Zugfestigkeit des Pfahles multipliziert mit der Gewindtsteigung je Radian entspricht. Bei Pfählen der erwähnten Gattung mit der heute üblichen Größe liegt

so dieses Moment im Bereich 400 bis 700 kNm. Man hat dabei von der Reibung in der Verbindungsstelle, sowohl zwischen den Betonendflächen als auch in den Gewinden abgesehen. Normalerweise bedeutet das Aufschrauben der Verbindungsstelle kein Problem, weil die Zugimpulse eine sehr kurze Dauer aufweisen (in der Größenordnung von Millisekunden). Da der Pfahl eine gewisse Rotationsträgheit besitzt, werden sehr viele Schläge erforderlich sein, damit eine wahrnehmbare Schraubenbewegung erfolgt, und sobald die Verbindungssteile in die Erde hinunter gekommen ist, wird die Reibung des Bodens gegen die Seitenflächen der Pfahlabschnitte ein Aufschrauben verhindern. Es sind indessen Situationen denkbar, bei denen die Anzahl der Schläge, ehe die Verbindungsstelle von der Reibung des

;5 Bodens festgehalten wird, groß genug ist, um ein schädliches Aufschrauben zu bewirken. Dies kann beispielsweise beim Rammen in sehr festem Boden oder Fels unter Wasser vorkommen, weil im Bereich des Wassers keine Reibung auftritt.

Aufgube der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung der eingangs beschriebenen Pfahlverbindung, so daß ein unbeabsichtigtes Aufschrauben vermieden wird. Der Verriegelungsmechanismus muß zwar ein hinreicnend hohes Bruchmoment haben, aber das Bruchmo-

)■) ment darf nicht so groß sein, daß die Pfahlpbschnitte nicht wieder auseinandergeschraubt werden können, falls dies erforderlich sein sollte. Der Verriegelungsmechanismus darf auch nicht dadurch aufgehoben oder zerstört werden, daß die Zugwelle durch die Verbin-

AO dungssteile läuft. Diese Forderungen haben veranlaßt, daß man keine festen Verbindungen, wie Verschweißen oder Schußbolzen in der Seitenfläche des Pfahls einsetzen kann. Ferner muß der Verriegelungsmechanismus preiswert erzeugt und einfach u:id rasch verwendet werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung der in Frage stehenden Gattung dadurch erreicht, daß die Mutter eine ringförmige Nut aufweist, deren Boden radial gerichtete Verriegelungskerben aufweist, und daß in die Nut eine Verriegelungsscneibe mit federnden Verriegelungszungen mit einem radialen Rand, der sich gegen die Aufschrauberichtung richtet und mit den Verriegelungskerben in der Mutter in Eingriff geht, gelegt ist. Damit wird verhindert, daß bei ungünstigen Bedingungen die Schraubverbindung infolge Zugbeanspruchung durch das weitere Rammen gelöst wird.

Ein Merkmal der Erfindung ist, daß die ringförmige Nut in den Muttern eine derartige Tiefe gegenüber der

fco Dicke der Verriegelungsscheibe — über dem Rand der Verriegeiungszungen gemessen — hat, daß der Druck der Verriegelungszungen der Verriegelungsscheibe gegen den Boden der Nut annähernd stetig und unabhängig von den Zugimpulsen in der Verbindungsstelle ist.

Damit ein beabsichtigtes Aufschrauben der Verbindung ermöglicht werden kann, ist eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung

dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen zwischen den Verriegelungskerben im Boden der ringförmigen Nuten derart bemessen sind, daß diese Rippen bei einem beabsichtigten Aufschrauben der Verbindung von den Verriegelungszungen der VerriegelungsscHeiben mit einer 1,5—2,0fachen der theoretischen Aufschraubkraft durch das Rammen entsprechenden und hinreichend unterhalb der Scherfestigkeit des Ptahles liegenden Aufschraubkraft durchschnitten werden.

Eine theoretische obere Grenze des erlaubten Aufschraubemoments könnte der Torsionsfähigkeit aes Pfahls gleichgesetzt werden, aber aus praktischen Gründen muß die Grenze weitaus niedriger angesetzt werden, damit die Festigkeit des Verriegelungsmechanismus, d. h. die Festigkeit der Rippen, die erforderliche Festigkeit vorzugsweise nicht mehr als mit einer hinreichenden Sicherheitsmarg'; zur Verhinderung eines unbeabsichtigten Aufschraubens überschreitet. Es wird angenommen, daß der erforderliche Sicherheitsfaktor im Bereicli 1,5—2,0 liegt.

Verriegelungsscheiben bei Schrauben-Mutter-Verbindungen sind ar. sich bekannt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert, in der eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch zwei benachbarte Pfahlabschnitte mit einer Verbindung laut der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2 ist eir.Schnitt entlang der Linie 11-11 in I g. 1,

F i g. 3 zeigt eine Verriegelungsscheibe für die erfindungsgemäße Vorrichtung in Draufsicht und

Fig.4 zeigt einen Schnitt durch die Verriegelungischeibe entlang der Linie IV —IV in F i g. 3.

In Fig. 1 ist dargestellt, wie zwei Pfahlabschnitte 1 und 2 mittels einer Pfahlverbindung 3 verbunden sind. Die Pfahlverbindung 3 besteht aus Muttern 4 und 5, die in den Enden der benachbarten Pfahlabschnitte 1 und 2 montiert sind, derart, dall die Außenenden der Muttern 4, 5 in derselben Ebene wie die Außenenden der Pfahlabschnitte I, 2 liegen, wie aus F i g. 1 hervorgeht. Die Endflächen der benachbarten Pfahlabschnitte 1 und 2 sind sehr eben, damit eine so feste Verbindung wie möglich zwischen den Pfahlabschnitten 1, 2 erzielt werden kann. Die Munern 4 und 5 sind mit den längsljufenden Bewehrungsstählcn 6 der Pfahlabschniite 1, 2 verschweißt. In den mit Gewinde versehenen mittigen Löchern der Muttern 4, 5 ist ein Gewindebolz°n 7 eingeschraubt.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist eine ringförmige Nut 8 mit Verriegelungskerben 9 im Boden in der Mutter ausgenommen. In den ringförmigen Raum, der aufgrund der ringförmigen Nuten 8 zwischen zwei benachbarten Muttern 4, 5 entsteht, ist eine kreisringförmige Verriege'.ungsscheibe 10 gt legt (F i g. 3 und 4).

Die Verriegelungsscheibe 10 besteht aus einem ausgestanzten Federstahlblech, wobei axial gerichtete Verrieglungszungen 11 in beiden Richtungen vorgesehen sind, die gemäß F i g. 4 federnd wirken.

Wenn die Verriegelungsscheibe 10 in die benachbarten Ringnuten 8 gelegt ist und die Piahiverbindung 3 verschraubt wird, springen die Verriegelungszungen 11 übe^rdie Rippen zwischen den Verriegelungskerben 9 im Boden der ringförmigen Nuten 8 ähnlich eine Rastklinke, weil die Verriegelungszungen Il gegen die Verschraubungsrichtung gewendet sind. Bei einer Einwirkung i;n Sinne einer Aufschraubung des Pfahls. z. B. aufgrund der Zug mpulse bemi Pfahlrammen. v»ird ein Aufschrauben der Pfahlverbindunjr 3 verhindert, weil die Verriegelungszungen 11 gegen die Aufsehraubrichtung gerichtet sind und in den Verriegelungskerben 9 g gen die Rippen zwischen den Verriegelungskerben 9 anliegen.

j5 Bei beabsichtigtem Aufschrauben der Verbindung werden die Verriegelungs/.ungen 11 die Rippen zwischen den Verricgelungskerben 9 bei hinreichend großer Aufschraubekraft durchschneiden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verbinden von Pfahlabschnitten, deren Enden je eine derart befestigte Mutter aufweisen, daß jeweils eine ihrer Endflächen in der Ebene der Endfläche des entsprechenden Pfahlabschnitts liegt, und bei der ein Gewindebolzen mit den Muttern der zwei zusammenwirkenden Pfahlabschnitte in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß jede Mutter (4,5) eine ringförmige Nut i8) aufweist, deren Boden radiai gerichtete Verriegelungskerben (S) aufweist, und daß in die Nut (8) eine Verriegelungsscheibe (10) mit federnden Verriegeiungszungen (11) mit einem radialen Rand, der gegen die Aufschrauberichtung gerichtet ist und mit den Verriegelungskerben (9) in der Mutter (4, 5) in Eingriff geht, gelegt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Nut (8) in den Muttern (4, 5) eine derartige Tiefe gegenüber der Dicke der Verriegelungsscheibe (10) — gemessen über den Rand der Verriegelungszungen (11) — aufweist, daß der Druck der Verriegelungszungen (11) der Verriegelungsscheibe (10) gegen den Boden der Nut (8) annähernd stetig und von Zugimpulsen in der Verbindungsstelle unabhängig ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen zwischen den Verriegelungskerben (9) im Boden der ringförmigen Nuten (8) derart bemessen sind, daß sie bei beabsichtigtem Aufschrauben der Verbindung von den Verriegelungszungen (11) der Verriegelungsscheiben (10) mit einer 1,5—2,0fachen der theoretischen Auf^cchraubungskraft durch das Rammen entsprechenden und hinreichend unterhalb der Scherfestigkeit des Pfahles liegenden Aufschraubungskraft durchschnitten werden.