DE3318050A1

DE3318050A1 - Verfahren zur herstellen eines armierten betontrageelementes

Info

Publication number: DE3318050A1
Application number: DE19833318050
Authority: DE
Inventors: Joachim Ing. Berg (grad.), 6056 Heusenstamm; Gerd Dr.-Ing. 8038 Gröbenzell Chambosse
Original assignee: GKN Keller GmbH
Current assignee: Keller Grundbau GmbH
Priority date: 1982-05-20
Filing date: 1983-05-18
Publication date: 1983-11-24
Also published as: GB2120304A; DE3318050C2; GB2120304B; DE3348198C2

Description

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Verfahren zum Herstellen eines armierten Betontrageelementes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines armierten Betontrageelementes, etwa in Gestalt eines Betonpfahles od. dgl., im Boden, in welchem mittels eines Rüttlers ein Bohrloch niedergebracht und mit Beton verfüllt wird.

Es ist bereits bekannt, Betontrageelemente im Boden als Bohrpfähle, Rammpfähle oder aber als Schlitzwandelemente auszubilden. Derartige Ausbildungsweisen gestatten es, die Betontrageelemente zur Erhöhung ihrer Festigkeit mit Armierungen oder Bewehrungen zu versehen. Eine derartige Armierung ist dabei entweder im vorgefertigten Element enthalten (Fertigpfahl) oder aber sie wird in künstlich im Boden hergestellten und mittels Verrohrung, Schalung oder mittels Stützflüssigkeiten offengehaltenen Hohlräumen eingeführt. Nach dem Einführen der Armierung wird der verbleibende Hohlraum mit Beton verfüllt.

Es ist ferner bekannt, Betontrageelemente unter Anwendung des sogenannten Tiefenrüttler-Verfahrens oder eines sonstigen, hierzu geeigneten Rüttel-Verfahrens herzustellen.

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Hierbei wird das Bodenmaterial verdrängt. Derartige Betontrageelemente, etwa Betonrüttelsäulen, lassen sich jedoch nur ohne jegliche Armierung herstellen. Da diese Elemente ohne künstliches Offenhalten eines Hohlraumes mittels Abstützung, wie etwa Verschalung, Verrohrung oder Stützflüssigkeit hergestellt werden, ist das Einführen einer Armierung vor dem Verfüllen mit Beton praktisch ausgeschlossen.

Es liegt auf der Hand, daß derart unbewehrte Betontrageelemente zur Aufnahme von insbesondere Horizontalkräften und Momenten nicht oder nur bedingt geeignet sind, wenn man nicht Gefahr laufen will, daß sie unter bestimmten Beanspruchungen zerbrechen. Angesicht der im Vorstehenden aufgezeigten Grenzen in der Herstellung von unarmierten Betontrageelementen hat sich die vorliegende Erfindung unter Anwendung an sich bekannter RUttelverfahren und diesbezüglich ausgebildeter Rütteleinrichtungen die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu schaffen, um armierte Betontrageelemente von relativ großer Festigkeit und Belastbarkeit herzustellen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ferner, eine Lösung für die zum Ausführen des Verfahrens benötigte Zentriervorrichtung anzugeben.

Gelöst wird die erstgenannte Aufgabe unter Berücksichtigung der in den Unteransprüchen 2 bis 8 vorgeschlagenen spezifischen Ausgestaltungsweisen im wesentlichen durch folgende Verfahrensschritte:

die Armierung wird zunächst über dem Bohrloch zentriert,

das Bohrloch wird sodann mit Beton verfüllt,

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die Armierung wird schließlich von oben in den Beton eingeführt, bevor dieser erhärtet.

Die weitere, sich auf den apparativen Teil der Erfindung beziehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die dem Zentrieren der Armierung dienenden Mittel im wesentlichen aus einer Drehscheibe und einer an dieser angeordneten Führung bestehen, welche die Armierung um einen vorgegebenen Winkel[o^ 3 gegenüber einer Bezugslinie der Drehscheibe versetzt, und die Drehscheibe ferner eine Markierungsstange aufweist, welche sich unter demselben vorgegebenen WinkelfoO relativ zur Drehachse der Drehscheibe erstreckt, wobei die Bezugslinie gegenüber dem Bohrloch-Mittelpunkt ausgerichtet wird, und wobei am Ende der Markierungsstange im Boden eine Markierung hinterlassen wird und die Drehscheibe um ihre Drehachse unter- dem vorgegebenen WinkelW^zu dem Zwecke fort— bewegbar ist, zum einen das andere Ende der Markierungsstange zur Markierung zu überführen und zum anderen die drehscheibenfeste Führung über dem Bohrloch zu zentrieren.

Mit der vorgeschlagenene Erfindung geht eine Reihe von Vorteilen einher:

Sowohl das vorgeschlagene Verfahren als auch die zu dessen Ausführung erforderliche Vorrichtung sind zwar einfach in ihrem jeweiligen Grundegedanken, dabei aber zugleich leicht praktikabel und höchst effektvoll.

Ein unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung hergestelltes Betontrageelement bietet gegenüber einem auf die bisher übliche Weise hergestellten Trageelement folgende konkreten Vorteile:

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Während der Rüttler in den Boden eindringt, konsolidiert er nachgerade automatisch den Boden um den Fuß des Betonpfahles herum sowie auch unterhalb von diesem. Der Fuß des Pfahles befindet sich also immer in einem gut verdichteten und vergleichmäßigten Untergrund. Dies hat zur Folge, daß ein Setzen des Pfahles im Boden nur sehr gering ist.

Infolge der guten Verdichtung des Bodens unterhalb des Pfahlfußes lassen sich die Betontrageelemente bei gegebenen Voraussetzungen vielfach in ihrer axialen Länge kurzer ausbilden als solche, die nach konventionellen Verfahren hergestellt sind. Hieraus ergeben sich dann besonders wirtschaftliche Vorteile, wenn eine Vielzahl von Trageelementen anzuordnen ist.

Der Rüttler läßt sich so anwenden, daß sich ein vergrößerter Pfahlfuß bildet, was sich beispielsweise durch abwechselndes Anheben und Absenken des Werkzeuges realisieren läßt. Ein auf solche Weise hergestellter Betonpfahl hat daher in Abhängigkeit von seinem Durchmesser eine äußerst hohe Tragfähigkeit.

Die Verwendung der nach der Erfindung vorgeschlagenen und in ihrem apparativen Aufbau höchst einfachen Zentriervorrichtung gestattet ein recht schnelles und lagegenaues Zentrieren der Armierung in dem bereits mit Beton verfüllten Bohrloch. Da der Beton in Abhängigkeit von seinem Wasser- und Zementgehalt zu relativ schnellem Abbinden und Aushärten neigt, ist beim Einbringen gewisse Eile geboten. Die insoweit vorgeschlagene Vorrichtung kommt diesem Umstand in vollem Umfange entgegen.

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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen fertigen Betonpfahl mit in dessem Zentrum angeordneter sog. schlaffer Armierung,

Fig.. 2 einen etwa der Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt durch einen fertigen Betonpfahl mit in dessem Zentrum angeordneter und aus Spannelement sowie Hülse 'bestehender vorgespannter Armierung.

Fig. 3. eine dem Einbringen der Armierung nach Fig. 1 oder

Fig. 2 in den bereits verfüllten Beton dienende Zentriervorrichtung in der Ausgangsphase, und

Fig. H die Zentriervorrichtung nach Fig. 3 in einer gegenüber dieser verschwenkten Phase.

Bei dem nachstehend noch im einzelnen beschriebenen Verfahren wird zunächst mittels eines Rüttlers ein Bohrloch im Boden geschaffen. Ein solcher Rüttler ist an sich bekannt und gehört demgemäß nicht zur Erfindung, üblicherweise besteht ein solches Gerät aus einem länglichen, torpedoartigen Körper mit kreisförmigem Querschnitt. An dessen unterem Ende befindet sich innen ein exzentrisch befestigtes, von einem Motor angetriebenes Gewicht, um seitliche Schwingungen am unteren Ende des Gerätes hervorzurufen. Der Rüttler hängt an einem Kran oder an einer ähnlichen Vorrichtung. Er wird an der Stelle in den Boden eingelassen, an welcher der Pfahl hergestellt werden soll. Wenn der Motor läuft, kann sich der Rüttler aufgrund der an seinem unteren Ende sich bildenden seitlichen

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Schwingungen als Folge des Eigengewichtes in dem Maße, wie er von dem Kran abgesenkt wird, in den Boden bohren.

Wenn der Rüttler bis zu der gewünschten Pfahltiefe in den Boden eingedrungen ist, wird er aus dem Bohrloch nach oben gezogen und in dem Maße, wie er angehoben wird, wird Beton in den unter dem Rüttler befindlichen Hohlraum verfüllt. Zweckmäßigerweise wird der Beton mittels eines Rohres verfüllt, welches sich innen oder außen an dem Rüttlerkörper entlang erstreckt und in einer unterhalb des Rüttlerbodens angeordneten Auslauföffnung endet. Auf diese Weise kann das Bohrloch in dem MaIRe, wie der Rüttler nach oben gezogen wird, vollkommen mit Beton verfüllt werden. Wenn der Beton sodann aber erhärtet ist, ist der derart hergestellte Betonpfahl normalerweise nicht geeignet, Horizontalkräfte und -momente aufzunehmen, da er bereits unter einer relativ niedrigen Last versagen würde.

Um dem aber vorzubeugen, wird erfindungsgemäß ein Armierungskörper von oben in den flüssigen Betonpfahl eingeführt, ehe sich der Beton erhärtet hat. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform besteht die Armierung aus einem langestreckten Körper 10, dessen Länge im wesentlichen der des Pfahls 12 entspricht, wobei diese Armierung die Form einer Stahlstange, eines Stahlrohres oder eines Stahlkabels haben kann. Die Armierung 10 kann entweder aufgrund ihres Eigengewichtes oder aber durch eine Druck-, Schlag- oder Schwingungskraft in den Betonpfahl eingeführt werden. Die Art der Armierung ist als "schlaffe Armierung" bekannt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform besteht die Armierung aus einem langgestreckten Spannelement in Form einer Stahlstange IH, deren Länge wiederum im wesentlichen der

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des Pfahls 12 entspricht. Zur Armierung gehört auch eine Hülse 16, in welcher die Stange 14 geführt ist und frei bewegt werden kann. Die Hülse 16 wird zusammen mit der Stange 1M in den Beton vor dessen Erhärten eingeführt. Die Stange erstreckt sich dabei über den Hülsenboden hinaus. Der Kopf 18 der Stange 14 ist so angeordnet, daß er sich oberhalb des gegossenen Betons befindet. Er besteht aus einem mit einem Schraubgewinde versehenen Teil, welches mit der Mutter 20 in der Weise zusammenarbeitet, daß nach Erhärten des Betons die Mutter angezogen werden kann, um den im Beton eingebetteten Teil der Stange unter Spannung zu setzen, d. h. den Teil 22 der Stange 1*1, der sich über die Hülse 16 hinaus erstreckt. Als Folge der auf die Stange ausgeübten Spannung wird der Beton außerhalb der Hülse 16 einer Druckbeanspruchung unterworfen.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und Fig. 2 kann der Beton selbst zusätzlich armiert werden, indem er mit Stahl-, Glas-, Kohlenstoff- oder Kunststoffasern vermischt wird. Nach der Erfindung wird also ein Verfahren zum Herstellen von armierten Betonpfählen mit Hilfe eines Rüttlers geschaffen, bei welchem der armierte Pfahl nach Erhärten des Betons um die Armierung herum eine weitaus höhere Tragkraft gegenüber Horizontalkräften und -momenten aufweist als ein solcher Betonpfahl ohne entsprechende Armierung.

Die Fig. 3 und 4 zeigen jeweils das Schema einer Zentriervorrichtung in Draufsicht, jedoch in unterschiedlichen Phasen. Diese Vorrichtung sorgt dafür, daß die Armierung genau und mittig in den Betonpfahl eingeführt wird, bevor sich der Beton erhärtet. In Fig. 3 ist eine Drehscheibe 2Ά dargestellt, welche so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie sich um eine senkrechte Achse 26 drehen läßt und welche zudem an

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einer ihrer Ecken eine in senkrechter Richtung sich erstreckende Führung 28, etwa ein Rohr od. dgl., aufweist, durch welche der Armierungskörper in den Beton vor dessen Erhärten eingeführt wird. Die Stellung der Führung 28 ist um den Winkele«* 3 von der Bezugslinie 30 der Drehscheibe 24 versetzt. ■ Auf der anderen Seite der Bezugslinie 30 ist an der Ecke der Drehscheibe eine Markierungsstange 32 angebracht, deren Länge so bemessen ist, daß relativ zur Mittellinie ein Winkel gebildet wird, der dem Winkel C«O des Versatzes der Führung 28 entspricht.

Die Mittellinie 30 der Drehscheibe 2*1 ist derart ausgerichtet, daß sie mit dem vom Rüttler hergestellten Bohrloch kongruent ist, so daß am Ende 36 der Markierungsstange 32 im Boden nunmehr eine Markierung 3^ angebracht werden kann. Nachdem das Bohrloch mit Hilfe des Rüttlers hergestellt und anschließend mit Beton verfüllt ist, wird die Drehscheibe in die in Fig. 1 gezeigte Stellung gedreht, um das andere Ende 38 der Markierungsstange 32 zur Markierung 34 zu führen. Durch diese Bewegung ist gewährleistet, daß die Drehscheibe 2¹J um einen Winkelftf 3 gedreht wird, wodurch wiederum die Führung 28 des Armierungskörpers eine Lage genau über der Mitte des im Bohrloch noch nicht erhärteten Betons einnimmt. Die Armierung wird nun durch die Führung in den Beton vor dessen Erhärtung eingelassen, so wie es vorstehend schon im Zusammenhang mit Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben wurde.

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Claims

GKN Keller GmbH 16.05.I983

Kaiserleistraße 44 Hn-sr

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Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines armierten Betontrageelementes,, etwa in Gestalt eines Betonpfahls od. dgl., im Boden, in welchem mittels eines Rüttlers ein Bohrloch niedergebracht und mit Beton verfüllt wird,

gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

die Armierung (10,14) wird zunächst über dem Bohrloch zentriert,

das Bohrloch wird sodann mit Beton verfüllt,

die Armierung (10,14) wird schließlich von oben in den Beton eingeführt, bevor dieser erhärtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Armierung (10,14) aus einem langgestreckten Körper besteht, dessen Länge im wesentlichen der Länge des Betonpfahls (12) im Bohrloch entspricht.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Armierung (10) aus einer Stange, einem Rohr oder einem Kabel besteht.

U. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Armierung (14) aus einem langgestreckten Spannelemejnt besteht.

5. Verfahren nach Anspruch M, dadurch gekennzeichnet,

daß die Armierung (1¹O aus einem Spannelement und einer Hülse (16) besteht, innerhalb welcher das Spannelement geführt und frei beweglich angeordnet ist, wobei Hülse (16) und Spannelement (1¹J) in den Beton vor dessen Erhärtung eingeführt werden und das Spannelement sich über den Boden der Hülse (16) hinaus erstreckt und mit ihm zugeordneten, oberhalb des Betons sich befindenden Mitteln (18, 20) versehen ist, welche nach dem Erhärten des Betons dem Spannen des Spannelementes dienen, um auf wenigstens einen Teil desBetons Druck auszuüben.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Mittel im wesentlichen aus einer Mutter (20 *> bestehen, welche auf einem mit ihr zusammenarbeitenden und

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mit Schraubgewinde versehenen Teil (18) des Spannelementes (14) lösbar befestigt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 2 und 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Spannelement (14) aus einem Stahlrohr besteht, dessen Länge im wesentlichen der Länge des Betonpfahls (12) im Bohrloch entspricht.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß der in das Bohrloch zu verfüllende Beton entweder zusätzlich oder jeweils allein mittels Stahl-, Glas-, Kohlenstoff- oder Kunststoff-Fasern armiert wird.

9. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

daß die dem Zentrieren der Armierung (10,14,16) dienender Mittel im wesentlichen aus einer Drehscheibe (24) und einer an dieser angeordneten Führung (28) bestehen, welche die Armierung um einen vorgegebenen Winkel CO gegenüber einer Bezugslinie (30) der Drehscheibe (24) versetzt, und die Drehscheibe (24) ferner eine Markierungsstange (32) aufweist, welche sich unter demselben vorgegebenen WinkelCOrelativ zur Drehachse (26) der Drehscheibe (24) erstreckt, wobei die Bezugslinie (30) gegenüber dem Bohrloch-Mittelpunkt ausgerichtet wird, und wo

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bei am Ende (36) der Markierungsstange (32) im Boden eine Markierung (3¹O hinterlassen wird und die Drehscheibe (2¹O um ihre Drehachse (26) unter dem vorgegebenen Winkel zu dem Zwecke fortbewegbar ist, zum einen das andere Ende (38) der Markierungsstange (32) zur Markierung (3¹O zu überführen und zum anderen die drehscheibenfeste Führung (28) über dem Bohrloch zu zentrieren.

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