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Wall, Georg 15763
Verbindungselement für Spundbohlen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungselement für Spundbohlen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Verbindungselemente sind aus der DE 20 18 119 Al
bekannt. Diese Verbindungselemente werden für Winkelverbindungen zwischen Spundwänden mit sogenannten Larssen-Schlössern
verwendet und zeigen ein leicht unsymmetrisches S-Profil, dessen beide gegensinnig gekrümmte Teile Schlösser
unterschiedlicher Form mit nacheinander entgegengesetzten Seiten des S-Profiles offenen Schloßnuten bilden. Die auf der
einen Seite gelegene Hakenleiste bildet hierbei eine verengte Öffnung mit einer gekrümmten Innenbegrenzung und erlaubt das
Einsetzen von Larssen-Schlössern von angrenzenden Spundbohlen in unterschiedlichen Winkeln zwischen etwa 90 und 135°. Die
gegenüberliegende Hakenleiste ermöglicht hierbei lediglich eine starre Verbindung mit einem Schloss einer angrenzenden
Larssen-Spundbohle.
Spundwände gab es und gibt es in allen möglichen Formen. Man unterscheidet im Wesentlichen warmgewalzte und kaltgewalzte
Profile. Warmgewalzte Profile sind in der Regel Profile die hauptsächlich bei extremen Waservorkommen eingesetzt werden,
dabei ist es erforderlich, daß aufgrund der Schloßformen möglichst geringe Toleranzen erreicht werden. Nur dadurch ist
ein Zurückhalten des anstehenden Wassers möglich. Kaltgewalzte Profile sind aufgrund ihrer Schloßform schlecht geeignet
anstehendes Wasser zurückzuhalten. Generell unterscheiden sich beide Bohlentypen durch ihre Schloßformen. Diese Schloß-
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formen erfordern deswegen auch eigene Eck- und Winkelverbindungselemente,
die jedoch untereinander kaum kompatibel sind.
Aufgrund der immer enger werdenden Bebauungsflächen, die meistens
auch noch sehr verwinkelt sind, wird es zunehmenden erforderlich, sich den örtlichen Gegenheiten durch dementsprechende
Verbindungselemente für Spundwände anzupassen, um aufwendige Schweißkonstruktionen bzw. durch Knicken von Spundbohlen
hergestellte Verbindungen zu schaffen. Bei Schweißkonstruktionen die größtenteils Vorort auf der Baustelle hergestellt
werden müssen, stellt sich immer wieder das Problem der Witterung und das Problem des Platzmangels. Außerdem sind
Schweißarbeiten extrem kostenaufwendig und behindern erheblich den Baufortschritt.
Derzeit bekannte Eck- und Winkelverbindungselemente, wie das oben genannte, werden im sogenannten Warmwalzverfahren erstellt.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass durch das Walzen die Profile erhebliche Toleranzen in ihren Dimensionen aufweisen,
und zwar einmal hinsichtlich des Querschnittes des Profiles und auch hinsichtlich des axialen Längsverlaufes des Profiles.
Dies führt dazu, dass derartige Verbindungselemente praktisch nicht rammbar sind, d.h. in das Schloss einer bereits
eingerammten Spundwand nicht durch Niederpressen bzw. Niederschlagen einfügbar sind. Aufgrund der Konfiguration
dieser Verbindungselemente springt beim Rammen das Verbindungselement aus dem Schloss der bereits gerammten Spundwand
hinaus, so dass die Verbindung nicht dicht ist. Das Verbindungselement muß wieder herausgezogen und einer neuer Versuch
gestartet werden, durch Rammen dieses Verbindungselement mit der bereits gerammten Spundwand zu verbinden.
Aufgrund der praktischen Unmöglichkeit, derartige Schlösser zu rammen, ist es in der Zwischenzeit Vorschrift, diese Ver-
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bindungselemente vorab mit dem Schloss einer Spundbohle zu
verschweißen und dann Spundbohle und Verbindungselement gemeinsam zu rammen. Dieses Verfahren stellt bei neuen Spundwänden
kein allzugroßes Hindernis dar, wenn diese Arbeiten bereits beim Spundwandhersteller durchgeführt werden. Größte
Probleme entstehen, wenn diese Konstruktionen auf der Baustelle erstellt werden müssen, insbesondere bei gebrauchten
Bohlen.
In den europäischen Ländern werden zunehmend Spundwände mit Dichtungsmittel eingesetzt (sogenannte gedichtete Spundwände)
, damit das Grunedwasser nicht weiträumig abgesenkt werden muß. Dies bedeutet, daß sich in Schlössern von gebrauchten
Spundbohlen in den meisten Fällen Reste von Dichtungsmaterial befindet. Diese Dichtungsmasse kann nur mit extrem aufwendigen
und kostenintensiven Verfahren entfernt werden. Grundsätzlich wäre es nicht notwendig diese Dichtungsmasse zu entfernen,
sondern lediglich die Reste dieser Dichtungsmasse mit neuer Dichtungsmasse zu versehen. Nachdem nun der Einbau der
herkömmlichen Eckprofile, wie von den einzelnen Herstellern vorgeschrieben i.d.R. nicht erfolgen kann (aus o.g. Gründen),
werden diese bekannten Eckprofile unvorschriftsmäßig eingebaut. Dadurch kann die in der DIN-Norm 10248 Abs. 2 festgelegte
Mindestverhakung in keinem Fall gewährleistet werden, da die vom Hersteller vorgeschriebenen Schweißnähte nicht
vorhanden sind.
Bei vielen Baustellen ist es aufgrund von örtlichen Gegebenheiten erforderlich, bestehende Planungen kurzfristig zu ändern,
wodurch sich auch die Winkel bzw. Eckverbindungen ändern. Aufgrund der derzeit vorhandenen Profile gibt es nur
zwei Möglichkeiten, nämlich entweder neue Eckkonstruktionen im Werk herstellen zu lassen oder selbst duch schweißen auf
der Baustelle zu erstellen. Beides ist extrem kosten- und zeitaufwendig.
Alle derzeit im Handel befindlichen Eckprofile haben einen entscheidenden Nachteil: Sie müssen mit der Bundwand verschweißt
werden und können somit als Einzel-Profil nicht mehr zurückgewonnen werden. Dies bedeutet in den meisten Fällen
für den Verbraucher den Verlust des Eckprofiles und der damit verbundenen Bohle, da eine Wiederverwendung nicht mehr möglich
ist.
Es war bisher außerdem immer notwendig, für jede anstehende Eck- oder Winkelverbindung eine eigenständige Lösung zu finden,
da die bekannten Profile in ihrer Funktionsweise stark begrenzt sind. Dies gilt nicht nur für das oben genannte Verbindungselement,
das als Delta-Profil bezeichnet wird. So können etwa die Eckprofile E 20 und E 22 von Hoesch und C 14
und C 9 von Arbed nur bei einer Winkelausbildung von exakt 90° verwendet werden. Beim Profil Omega 18 von Arbed ist es
erforderlich, bei Verwendung von Doppelbohlen an der Einsatzstelle das Rammsystem von S-Form auf Z-Form zu ändern, was
praktisch jedoch nicht möglich ist, da 99 % aller neuen Bohlen in S-Form hergestellt werden. Das Dazwischenschalten einer
Einzelbohle ist zwar möglich, aber mit einer starken Erhöhung der Kosten und Veränderung der Statik verbunden. Oftmals
werden aus Gründen der Kostenersparnis die Profile sogar falsch eingesetzt, wodurch die Statik in Frage gestellt wird.
Dieses Verhalten ergibt sich aus der Tatsache, daß eine Rammkolonne pro Stunde einen Kostensatz von derzeit DM 800,— bis
DM 1.200,— hat.
Ein weiteres sehr großes Problem bestand bisher darin, daß die einzelnen Hersteller von Spundwänden mit Larssenschlössern
unterschiedliche Schloßgrößen und Schloßtoleranzen haben. Somit kann nicht gewährleistet werden, daß mit den herkömmlichen
Profilen tatsächlich auch alle sich derzeit auf dem Markt befindlichen Spundwände mit Larssenschlössern der
verschiedenen Hersteller verarbeiten lassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement der in Rede stehenden Art anzugeben, das ohne aufwendige
Arbeiten einfach mit dem Schloss einer bereits gerammten Spundwand durch Rammen zu verbinden ist.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Demgemäß ist ein Verbindungsgelement gemäß der Erfindung ein
stranggepresstes Profil, das, um die Herstellungstoleranzen sehr gering zu halten, anschließend in einem Roll- und Richtverfahren
behandelt wird. Die Innenseite der zumindest einen Hakenleiste folgt einem kontinuierlichem Bogen, wobei dieser
Bogen und die Maulöffnung der Hakenleiste so ausgebildet sind, daß beim Eingreifen der Hakenleiste, z. B. eines Larssen-Schlosses
einer Spundbohle diese kontinuierlich um die Spitze des Endabschnittes der Hakenleiste des Verbindungselementes
in einem gewissen Winkelbereich verschwenkbar ist. Die Grenzen dieses Winkelbereiches sind dadurch bestimmt, daß auf
der einen Seite die Hakenleiste der Spundbohle an einer Anlagefläche des Steges und auf der anderen Seite an der bogenförmigen
Innenseite der Hakenleiste des Verbindungselementes anschlägt. Durch diese Ausbildung kann die Hakenleiste der
Spundbohle weder durch Verdrehen noch Verschieben aus der Hakenleiste herausgleiten. Erst dadurch wird ein Rammen der
Verbindungselemente möglich.
Ein entscheidendes Merkmal ist, daß im Gegensatz zu dem Stand der Technik die in die Hakenleisten des Verbindungselementes
einzufügenden Larssenschlösser der Spundbohlen um die Spitze des Endabschnittes verschwenkbar sind. Es genügt hier allein
die Anlage eines Larssen-Schlosses; eine formschlüssige Anlage wie beim Stand der Technik ist nicht notwendig.
Die bogenförmig verlaufende Hakenleiste ist für alle Verbindungselemente
im wesentlichen gleichbleibend halbkreis- bzw. sichelförmig. Bei einigen weist der Endabschnitt dieser Hakenleiste
im wesentlichen senkrecht gegen den als Anlagefläche dienenden Steg des Verbindungselementes zeigt; bei S-förmig
gestalteten Hakenleisten kann diese senkrecht vom Steg ausgehen; auch in diesem Falle dient der Steg am Ausgangspunkt
der Hakenleiste als Anlagefläche, durch die in Verbindung mit der Maulöffnung ein Herausgleiten der Profile verhindert
wird.
Durch den gleichmäßigen Verlauf der Innenseite der Hakenleisten ist ein stufenloses Drehen des Verbindungselementes in
dem Larssen-Schloss möglich, und zwar in vielen Fällen auch noch nach dem Rammen.
Durch das Strangpressen können die Verbindungselemente auch sehr schlank gestaltet werden, d.h. im wesentlichen aus Stegen
gleicher und insbesondere geringer Dicke aufgebaut werden. Dies hat den nicht zu unterschätzenden Vorteil, dass die
Verbindungselemente bei gleicher Festigkeit wesentlich leichter als bekannte Verbindungselemente sind, so dass auch die
Materialkosten bei der Herstellung gesenkt werden.
Die Verbindungselemente sind z.B. S-förmig, T-förmig oder eine Kombination aus beiden Profilen. Durch den hierbei auftretenden
zentralen Steg ergibt sich ein mechanisch sehr stabiles Profil, wodurch ebenfalls die Rammfestigkeit der Profile
gewährleistet wird.
Da für die Verwendung dieser Verbindungselemente keine Schweißverbindung mit einer Spundbohle notwendig ist, kann
das Verbindungselement nach Gebrauch einfach aus der Spundwand herausgezogen und wiederverwendet werden, was beim Stand
der Technik nicht möglich ist.
Durch das Strangpressverfahren mit anschließendem Roll- und
Richtverfahren werden die Hakenleisten unterschiedlicher Form
im Bereich der Maulöffnung auf gleiche Dimensionen gebracht, so daß unabhängig von der Form des Verbindungselementes ein
Herausgleiten eines eingefügten Larssen-Schlosses zuverlässig verhindert wird. Bei allen Verbindungselementen haben diese
Maulöffnungen die gleichen Dimensionen. Alle Profile haben definierte Anschlagpunkte bzw. Anschlagflächen, die es verhindern,
daß die Verbindungselemente aus der Hakenleisteeiner Spundbohle, z.B. einem Larssen-Schloss herausspringen können.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:
Fig. 1 eine schematische Aufsicht auf einen Teil einer Eckverbindung
zweier Spundwände bzw. einen Teil eiener Kreisrammungmittels Doppelbohlen mit S-förmigen Verbindungselementen
gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen Querschnitt ' durch ein im wesentlichen T-förmiges
Verbindungselement gemäß der Erfindung mit einer weiteren V-förmigen Hakenleiste;
Fig. 3 ein im Querschnitt etwa S-förmiges Verbindungselement gemäß der Erfindung mit einer zusätzlichen V-förmigen
Hakenleiste;
Fig. 4 einen Querschnitt durch ein S-förmiges Verbindungselement gemäß der Erfindung;
Fig. 5 ein sogenanntes Anschweißeck, das durch Teilen des in Figur 4 gezeigten Verbindungselementes hergestellt
ist; und
Fig. 6 einen Querschnit durch ein Verbindungselement mit einer gebogenen Hakenleiste gemä der Erfindung und einer
Hakenleiste in Form eines Larssen-Schlosses.
In Figur 1 ist schematisch eine übereck verlaufende Spundbohlenwand,
die zur Kreisrammung dient, aus mehreren Doppelbohlen 1 mit sogenannten Larssen-Schlössern dargestellt, wobei
im Eckbereich die Spundbohlen durch S-förmige Verbindungselemente 2c gemäß Figur 4 miteinander verbunden sind.
In Figur 2 ist ein Verbindungselement 2a mit einem etwa T-förmigen
Querschnitt gezeigt. Dieses Verbindungselement weist einen zentralen Steg 3 entsprechend dem T-Abstrich auf, der
an seinem in der Figur unteren Ende mit einer V-förmigen Hakenleiste 4 versehen ist. Am oberen Ende des Steges 3 verlaufen
nach beiden Seiten Hakenleisten 5, die nach einer inneren Verrundung 6 sich zunächst etwa senkrecht zu dem Steg 3 erstrecken
und in einen im Querschnitt etwa halbkreisförmigen Endabschnitt 7 übergehen, dessen Ende abgerundet ist und gegen
den zentralen Steg 3 zeigt. Durch den Endabschnitt 7 und den Steg 3 wird eine Maulöffnung 8 begrenzt, wobei durch diese
Maulöffnung eine Hakenleiste 9 einer üblichen Larssen-Spundbohle 10 eingeführt werden kann. Für herkömmliche Spundbohlen
hat die Maulöffnung eine Weite von 20 Millimetern. Der Steg 3 bildet im Bereich dieser Maulöffnung eine Anlagefläche
11, wobei die Dimension der Maulöffnung und des Endabschnittes 7 der Hakenleiste 5 so dimensioniert sind, dass die
Spundbohle 10 zwar in der Hakenleiste geschwenkt, jedoch aus dieser nicht herausgeschwenkt oder herausgeschoben werden
kann. Wird die Spundbohle 10 verschoben, so legt sie sich mit ichhrer Hakenleiste 9 an der Anlagefläche 11 an, verbleibt
aber weiterhin in der Hakenleiste 5 des Verbindungselementes 2a. Wird die Hakenleiste in die andere Richtung um die Spitze
des Endabschnittes geschwenkt,so legt sie sich schließlich in dem Bogen der Hakenleiste an zumindest einem Anschlagpunkt
11a an, wie dieses in Fig. 3 gezeigt ist. Diese Lage ist ebenso wie die die obige eine stabile Endlage.
Dieses Verbindungselement 2a ist noch im Bereich zwischen den beiden Hakenleisten 5 mit einer Kerbe 12 versehen, so dass
das gesamte Verbindungselement im wesentlichen aus Stegen gleicher Dicke aufgebaut ist, d.h. dass der Steg 3 und die
beiden Hakenleisten im wesentlichen die gleiche Dicke über ihren gesamten Verlauf aufweisen.
Das Verbindungselement 2a wird durch Strangpressen und anschließendes
Richten hergestellt, so dass die Toleranzen insbesondere im Bereich der Maulöffnung sehr gering gehalten
werden. Ein solches Profil ist allein in bereits gerammte Spundbohlen ohne weiteres durch Vibration oder Schlagen rammbar;
eine feste Verbindung, z. B. eine Schweißverbindung mit einer Spundbohle vor dem Rammen wie bei dem Stand der Technik
ist nicht notwendig.
In Figur 3 ist ein weiteres Verbindungselement 2b dargestellt, das wiederum ein stranggepresstes Profil ist und im
in der Figur oberen Bereich im Querschnitt S-förmig ausgebildet ist, wobei sich aus dem mittleren Bereich ein Steg 3 nach
unten erstreckt, an dessen unterem Ende eine V-Hakenleiste vorgesehen ist. Das liegende S-Profil, das weist wiederum
zwei Hakenleisten 5 auf, die wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ausgebildet sind, d.h. zunächst nach einer Innenverrundung
6 etwa senkrecht zu dem Steg verlaufen und anschließend einen etwa im Querschnitt halbkreisförmigen Endabschnitt
7 aufweisen. Die Maulöffnung 8 ist ebenso dimensioniert wie bei em Verbindungselement gemäß Fig. 1. Hier ist
die in der Figur rechte Spundbohle 10 in der gegenüber Fig. 1 anderen Endlage gezeigt. Das Larssen-Scloss 9 der Spundbohle
10 liegt an dem Anschlagpunkt 11a an, ebenso noch an der Anlagefläche 11 und mit der Spitze in dem Rund der Hakenleiste
5.
In Figur 4 ist das oben in Figur 1 erwähnte Verbindungselement 2c dargestellt, das zwei gegenüber und einander zugewandte
Hakenleisten 5 aufweist, die sich nach unterschiedlichen Richtungen von einem zentralen Steg 3 erstrecken. Die in
der Figur obere Hakenleiste 5 geht zunächst fast senkrecht von dem Steg 3 ab und verläuft im wesentlichen sichelförmig,
wobei der Endabschnitt 7 dieser Hakenleiste praktisch dem Ausgangspunkt an dem Steg 3 gegenüberliegt, so dass dort eine
Anlagefläche 11 für die Hakenleiste 9 einer Spundbohle 10 gebildet wird. Die in der Figur 4 nach unten verlaufende Hakenleiste
wird etwa halbkreisförmig gebogen, so dass der Endabschnitt 7 wiederum etwa gegen den Steg 3 weist, wobei in dem
dem Endabschnitt 7 gegenüberliegenden Bereich die Anlagefläche 11 für ein in die Hakenleiste 5 eingeführtes Larssen-Schloss
gebildet wird. Die Dimensionen der Maulöffnungen 8 und der Endabschnitte der beiden Hakenleisten 5 sind wiederum
so, dass das Schloss 9 der Spundbohle 10 zwar in der Hakenleiste geschwenkt werden kann, und zwar wie in der Figur angegeben
um ungefähr 60°, jedoch durch Verschieben oder Verschwenken nicht aus der Hakenleiste entfernt werden kann.
Bei diesem Verbindungselement erfolgt bei einer ggf. drehenden Zugbelastung durch die angrenzenden Spundbohlen eine
Kraftumkehrung auf, wodurch durch die Verbindung zwischen Spundbohlen und Verbindungselement geschlossen werden. Bei
einer Druckbelastungwerden die Rundungen der Hakenleisten entlastetund der gesamte Druck auf den Steg übertragen.
Auch dieses Verbindungselement 2c ist durch Strangpressen mit anschließendem Richten hergestellt, wobei die Dicke des Profiles
praktisch über dessen ganze Länge annähernd konstant ist.
Die Verbindungselemente gemäß den Fig. 2, 3 und 4 sind für viele Funktionen geeignet, z. B. zur Veränderung des Wandver-
laufes, als Kreisrammprofile , als reine Eckprofile und zumindest
die Verbindungselemente gemäß den Fig. 2 und 3 als-Schottprofile
zum Anschluss von drei Spundbohlen. Durch die Möglichkeit der kontinuierlichen Verschwenkung können Winkel-
und Maßabweichungen in der Spundwand im Bereich der Verbindung mit dem Verbindungselement zu einem großen Teil ausgegliche
werde,, sodass der Spundwandkasten geschlossen werden kann. Ansonsten notwendige aufwendig zwischenzuschaltende
Passbohlen sind in der Regel nicht notwendig.
In Figur 5 ist ein sogenanntes Anschweißeck 2d gezeigt, das durch Auftrennen des Verbindungselementes ensprechend Figur 4
gebildet wird. Dieses Anschweißeck 2d weist im wesentlichen die in Figur 4 dargestellte untere Hakenleiste 5 auf, wobei
der Steg 3 ein abgewinkeltes Endstück 3e aufweist. Dieses Anschweißeck 2d kann wie gezwigt mit seinem Steg 3 an ein
Schloss 9 einer Larssen-Spundbohle 10 angeschweißt und dann mit dieser Spundbohle gemeinsam gerammt werden. Es ist, wie
gestrichelt dargestellt und mit 9a bezeichnet, auch eine Zweipunktverbindung des Larssen-Schlosses zwischen Steg und
Endstück möglich. Hiermit kann der Ansatzwinkel zur nächsten Spundbohle um einige Grad, z. B. 15° variiert werden.
In Fig. 6 ist eine Abwandlung des Verbindiungselementes gemäß
Fi. 5 dargestellt: das Endstück 3e ist hierbei als zusätzliche Hakenleiste für eine starre Verbindung mit einer Spundbohle
ausgebildet. Diese Ausführungsform ist sehr kleinbauend
und kann in Verbindung mit hydraulischen Einpressgeräten verwendet werden.
In den Figuren sind lediglich Verbindungen zwischen den Verbindungselementen
und herkömmlichen Larssen-Spundbohlen dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass die beschriebenen
und dargestellten Verbindungselemente für alle auf dem Markt vorhandenen Spundbohlen mit unterschiedlichen Schlössern ver-
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wendet werden können, z.B. auch für Spundbohlen mit sogenannten KnopfSchlössern.