EP1520938A2 - Verfahren und Prüfanordnung zum Bestimmen des Tragverhaltens von Verdrängungspfählen - Google Patents

Verfahren und Prüfanordnung zum Bestimmen des Tragverhaltens von Verdrängungspfählen Download PDF

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EP1520938A2
EP1520938A2 EP04019985A EP04019985A EP1520938A2 EP 1520938 A2 EP1520938 A2 EP 1520938A2 EP 04019985 A EP04019985 A EP 04019985A EP 04019985 A EP04019985 A EP 04019985A EP 1520938 A2 EP1520938 A2 EP 1520938A2
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pile
test
strand
head
ground
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Erwin Emil Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing Stötzer
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Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D33/00—Testing foundations or foundation structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
    • E02D5/36—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making without use of mouldpipes or other moulds

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the carrying behavior of displacement piles, which by introducing a borehole by means of a displacer head and then Fill the borehole with a hardenable suspension made while leaving the displacer head downhole be created, with a test pile and by means of a Loading device subjected to a test load is measured and by means of a measuring device, the bearing behavior becomes.
  • the invention further relates to a test arrangement for determining the carrying behavior of displacement piles.
  • test piles can then be subjected to a predetermined test load become, whereby then the appropriate carrying behavior, in particular a settlement of the pile, can measure.
  • the test pile by means of a load device applied, which a predetermined pressure on the test pile exercises.
  • a load device applied, which a predetermined pressure on the test pile exercises.
  • the invention has for its object to provide a method and a test arrangement for determining the carrying behavior of displacement piles made of concrete with a displacer, with which the bearing behavior of these displacement piles can be determined particularly quickly and economically.
  • the method according to the invention is characterized that the displacer head into the ground by means of a metallic Stakes is introduced, which together with the Displacer forms the test pile.
  • the invention is based on the finding that positive displacement piles with a so-called lost displacer the Trag decisively determined by the displacer becomes.
  • the displacer head becomes instantaneous introduced through a pile strand in the ground, which together forms the test pile with the displacer head.
  • the pile strand is so in its diameter and in its length to the actually provided displacement pile from the hardened Suspension, in particular concrete, adjusted.
  • the displacer head Can be made of metal, concrete or another suitable Material exist.
  • test load immediately after the Inserting the pile strand with the displacer head into the ground respectively. This saves time and money.
  • a particularly accurate determination of the Trag s be achieved by that of the measuring equipment determined values for the metallic test pile by means of a correction factor according to the properties the displacement piles converted from the hardened suspension become.
  • a Lastverteilkopf is arranged, which the Test load transfers to the pile string.
  • the pile string At its top End of the pile strand may have a connecting device, with which the load head or a press device can be easily attached.
  • a preferred development for this is that at least two anchor elements around the test pile around in the ground are introduced and that the Lastverteilkopf with the anchor elements connected to the power dissipation.
  • the anchor elements can be in particular screw anchors, which in the necessary Number at a certain angle to the test pile in be screwed in the floor. The load distribution head will then clamped with the screw anchors, giving a compressive force the test stake can be exercised.
  • a press device is arranged, through which the test load is produced.
  • the press can in particular be a hydraulic pressure cylinder which, when moving apart between the Lastverteilkopf and the test pile the desired Compressive force generated.
  • the displacer head remains in the ground and when removing the pile strand, the hardenable suspension is initiated.
  • the pile strand is detachable with the Displacer coupled, such as by a thread.
  • the test stake can in the test in a simple manner in be converted to a building carrying displacement.
  • the test pile can be placed directly at the location of a carrying pile.
  • the test pole with the metallic Pile string immediately remains in the ground and together with the other to be created displacement piles of concrete the Building carries.
  • the pile strand is a cylindrical element, in particular a pipe is the outer surface for increasing a Friction factor is changed with the soil.
  • a Friction factor can be roughened or with the outer surface of the pile strand Profile elements, be provided about helical.
  • the friction factor can be an empirical friction factor between be adapted to a concrete pile and the ground.
  • the invention further relates to a test arrangement for Determining the bearing behavior of a displacement pile with a Displacement head, comprising a loading device for Apply a test load.
  • the test arrangement according to the invention is characterized in that a metallic drill string is provided, at the lower end of a displacer and at the upper end of the loading device releasably secured is. With this test arrangement, in particular the before described method and the associated Benefits are achieved.
  • the measuring device can in the Pile strand or integrated into the load device. Alternatively, a mobile measuring device can be connected separately become.
  • the invention is based on a preferred embodiment further described, which is schematically in the drawing is shown.
  • the only figure shows one schematic side view of a test arrangement for determining the structural behavior of displacement piles.
  • a test pile was made 30 in the area shown with a ground area Displacer 32 driven, which the soil in the displaced surrounding soil area.
  • the test pile 30 points beside the displacer 32, a metallic pile strand 34th on, which via a connecting device 36 releasably with the displacer 32 is connected.
  • the test pile 30 corresponds in terms of its length and its diameter actual displacement piles made of concrete become.
  • a load device 12 is placed on the test pile 30 with a load distribution head 14 and a hydraulic press device 18 arranged.
  • the Lastverteilkopf with screwed laterally at a predetermined angle Anchor elements 16 coupled.
  • the press device 18 is a predetermined test load on the test pile 30 exercised.
  • the Trag in particular the setting of the test pile 30, measured.
  • the settlement behavior of the test pile 30 with the metallic pile strand with surprisingly high accuracy the settlement behavior of a Concrete displacement pile.
  • the friction value of the metallic pile string 34 to a concrete column can, for example, formed as helical profile elements 38 may be formed along the pile string 34.
  • the tubular pile strand 34 from the displacer head 32 approximately by opposite rotation be released and withdrawn from the Bohr.
  • the resulting cavity with a hardenable suspension, in particular concrete are filled.
  • the metallic test pile can be easily inserted into a concrete pile to be reworked, which then to the building foundation can be used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Prüfanordnung (10) zum Bestimmen des Tragverhaltens von Verdrängungspfählen (30). Die Verdrängungspfähle werden durch Einbringen eines Bohrloches mittels eines Verdrängerkopfes (32) und anschließendes Verfüllen des Bohrlochs mit einer aushärtbaren Suspension unter Belassung des Verdrängerkopfes im Bohrloch hergestellt. Der so erstellte Testpfahl wird mittels einer Belastungseinrichtung mit einer Prüfbelastung beaufschlagt, wobei das Tragverhalten mittels einer Messeinrichtung gemessen wird. Eine effiziente Versuchsdurchführung ergibt sich dadurch, dass der Verdrängerkopf (32) in den Boden mittels eines metallischen Pfahlstranges eingebracht wird, welcher einen Teil des Testpfahles bildet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Tragverhaltens von Verdrängungspfählen, welche durch Einbringen eines Bohrloches mittels eines Verdrängerkopfes und anschließendes Verfüllen des Bohrloches mit einer aushärtbaren Suspension unter Belassung des Verdrängerkopfes im Bohrloch hergestellt werden, wobei ein Testpfahl erstellt und mittels einer Belastungseinrichtung mit einer Prüfbelastung beaufschlagt wird und mittels einer Messeinrichtung das Tragverhalten gemessen wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Prüfanordnung zum Bestimmen des Tragverhaltens von Verdrängungspfählen.
Für die Erstellung von Bauwerken ist es in vielen Fällen erforderlich, zur Sicherstellung einer ausreichenden Tragfähigkeit Gründungspfähle in den Boden einzubringen. Die Tragfähigkeit eines einzelnen Gründungspfahles hängt dabei maßgeblich von den lokalen Bodengegebenheiten ab, so dass das Tragverhalten der Gründungspfähle auf rein theoretischem Berechnungsweg kaum zuverlässig zu bestimmen ist.
Zur Ermittlung des tatsächlichen Tragverhaltens eines Verdrängungspfahles ist es daher in vielen Fällen erforderlich, in dem Baugrund einen oder mehrere Testpfähle zu erstellen. Diese Testpfähle können dann mit einer vorgegebenen Prüflast beaufschlagt werden, wobei sich dann das entsprechende Tragverhalten, insbesondere eine Setzung des Pfahles, messen lässt. Hierzu wird der Testpfahl mittels einer Belastungseinrichtung beaufschlagt, welche einen vorgegebenen Druck auf den Testpfahl ausübt. Bei Betonpfählen ist es hierbei erforderlich, dass der Beton bereits abgebunden und verfestigt ist. Dies kann jedoch mehrere Wochen dauern, so dass insgesamt die Bestimmung des tatsächlichen Tragverhaltens vom Beginn des Einbringens des Pfahles bis zum Abschluss des Testes eine sehr lange Zeit in Anspruch nimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Prüfanordnung zum Bestimmen des Tragverhaltens von Verdrängungspfählen aus Beton mit einem Verdrängerkopf anzugeben, mit welchen das Tragverhalten dieser Verdrängungspfähle besonders schnell und wirtschaftlich ermittelt werden kann.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Prüfanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängerkopf in den Boden mittels eines metallischen Pfahlstranges eingebracht wird, welcher zusammen mit dem Verdrängerkopf den Testpfahl bildet.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei Verdrängerpfählen mit einem so genannten verlorenen Verdrängerkopf das Tragverhalten maßgeblich durch den Verdrängerkopf bestimmt wird. Gemäß der Erfindung wird der Verdrängerkopf unmittelbar durch einen Pfahlstrang in den Boden eingebracht, welcher zusammen mit dem Verdrängerkopf den Testpfahl bildet. Der Pfahlstrang ist dabei in seinem Durchmesser und in seiner Länge so an den tatsächlich vorgesehenen Verdrängerpfahl aus der erhärteten Suspension, insbesondere Beton, angepasst. Der Verdrängerkopf kann dabei aus Metall, Beton oder einem anderen geeigneten Material bestehen.
Anders als etwa bei einem Betonpfahl, kann bei dem erfindungsgemäßen Testverfahren die Prüfbelastung unmittelbar nach dem Einbringen des Pfahlstranges mit dem Verdrängerkopf in den Boden erfolgen. Dies erspart Zeit und Kosten.
Da nach einer Erkenntnis der Erfindung das Tragverhalten eines Verdrängungspfahles mit verlorenem Verdrängerkopf maßgeblich durch die Aufstandsfläche des Verdrängerkopfes und nur zu einem geringeren Teil durch die Reibung entlang des Umfangs des Pfahles mit dem Boden erfolgt, können die beim Test ermittelten Messwerte zum Tragverhalten direkt auf das Tragverhalten der tatsächlichen Verdrängungspfähle übertragen werden. Aufgrund des höheren Reibungsfaktors zwischen Boden und Beton im Vergleich zu dem Reibungsfaktor zwischen Metall und Boden ergibt sich bei der unmittelbaren Übertragung der Ergebnisse sogar ein zusätzlicher Sicherheitsfaktor für die tatsächlichen Verdrängungspfähle.
Nach der Erfindung kann eine besonders genaue Bestimmung des Tragverhaltens dadurch erreicht werden, dass die von den Messeinrichtungen ermittelten Werte für den metallischen Testpfahl mittels eines Korrekturfaktors entsprechend den Eigenschaften der Verdrängungspfähle aus der erhärteten Suspension umgerechnet werden.
Für ein effizientes Einbringen der Prüflast ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass am oberen Ende des metallischen Pfahlstranges ein Lastverteilkopf angeordnet wird, welcher die Prüfbelastung auf den Pfahlstrang überträgt.An seinem oberen Ende kann der Pfahlstrang eine Verbindungseinrichtung aufweisen, mit welcher der Lastkopf oder eine Presseneinrichtung einfach befestigt werden kann.
Eine bevorzugte Weiterbildung hierzu besteht darin, dass mindestens zwei Ankerelemente um den Testpfahl herum in den Boden eingebracht werden und dass der Lastverteilkopf mit den Ankerelementen zur Kraftableitung verbunden wird. Die Ankerelemente können insbesondere Schraubanker sein, welche in der notwendigen Anzahl in einem gewissen Anstellwinkel zum Testpfahl in den Boden eingeschraubt werden. Der Lastverteilkopf wird dann mit den Schraubankern verspannt, so dass eine Druckkraft auf den Testpfahl ausgeübt werden kann.
Zum Erzeugen eines definierten Lastprofils ist es erfindungsgemäß, dass zwischen dem Pfahlstrang und dem Lastverteilkopf eine Presseneinrichtung angeordnet ist, durch welche die Prüfbelastung erzeugt wird. Die Presse kann insbesondere ein Hydraulikdruckzylinder sein, welcher beim Auseinanderfahren zwischen dem Lastverteilkopf und dem Testpfahl die gewünschte Druckkraft erzeugt.
Im Vergleich zu anderen üblichen Testpfählen aus Beton ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von Vorteil, dass nach der Messung der Pfahlstrang mit oder ohne dem Verdrängerkopf aus dem Boden entfernt wird. Der Pfahlstrang und der Verdrängerkopf können so nach dem Versuch wieder verwendet werden.
Aufgrund der langen Testdauer bei den herkömmlichen Testverfahren wurden diese an einer abgelegenen Stelle des Baugrundes erstellt, um den Fortgang der Bauarbeiten nicht unnötig zu behindern. Nach der Erfindung besteht eine bevorzugte Ausführungsform darin, dass der Verdrängerkopf im Boden verbleibt und beim Entfernen des Pfahlstranges die aushärtbare Suspension eingeleitet wird. Der Pfahlstrang ist dabei lösbar mit dem Verdrängerkopf gekoppelt, etwa durch ein Gewinde. Der Testpfahl kann dabei nach dem Testversuch in einfacher Weise in einen das Bauwerk tragenden Verdrängerpfahl umgewandelt werden. Der Testpfahl kann dabei unmittelbar an der Stelle eines tragenden Pfahles durchgeführt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass der Testpfahl mit dem metallischen Pfahlstrang unmittelbar im Boden verbleibt und zusammen mit den weiteren zu erstellenden Verdrängerpfählen aus Beton das Bauwerk trägt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der Pfahlstrang ein zylindrisches Element, insbesondere ein Rohr ist, dessen Außenfläche zur Erhöhung eines Reibungsfaktors mit dem Boden verändert wird. Beispielsweise kann die Außenfläche des Pfahlstranges aufgerauht oder mit Profilelementen, etwa Schraubwendeln versehen sein. Hierdurch kann der Reibungsfaktor einem empirischen Reibungsfaktor zwischen einem Betonpfahl und dem Boden angepasst werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Prüfanordnung zum Bestimmen des Tragverhaltens eines Verdrängungspfahles mit einem Verdrängerkopf, umfassend eine Belastungseinrichtung zum Aufbringen einer Prüflast. Die erfindungsgemäße Prüfanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein metallischer Bohrstrang vorgesehen ist, an dessen unterem Ende ein Verdrängerkopf und an dessen oberem Ende die Belastungseinrichtung lösbar befestigt ist. Mit dieser Prüfanordnung kann insbesondere das vorher beschriebene Verfahren ausgeführt und die damit verbundenen Vorteile erreicht werden. Die Messeinrichtung kann in den Pfahlstrang oder in die Belastungseinrichtung integriert werden. Alternativ kann eine mobile Messeinrichtung separat angeschlossen werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles weiter beschrieben, welches schematisch in der Zeichnung dargestellt ist. Die einzige Figur zeigt eine schematische Seitenansicht einer Prüfanordnung zum Bestimmen des Tragverhaltens von Verdrängungspfählen.
Gemäß der erfindungsgemäßen Prüfanordnung 10 wurde ein Testpfahl 30 in den bereichsweise dargestellten Boden mit einem Verdrängerkopf 32 eingetrieben, welcher den Boden in den umgebenden Bodenbereich verdrängt. Der Testpfahl 30 weist neben dem Verdrängerkopf 32 einen metallischen Pfahlstrang 34 auf, welcher über eine Verbindungseinrichtung 36 lösbar mit dem Verdrängerkopf 32 verbunden ist. Der Testpfahl 30 entspricht hinsichtlich seiner Länge und seines Durchmessers den tatsächlichen Verdrängungspfählen, welche aus Beton hergestellt werden.
Oberirdisch wird am Testpfahl 30 eine Belastungseinrichtung 12 mit einem Lastverteilkopf 14 und einer hydraulischen Presseneinrichtung 18 angeordnet. Zur Kraftableitung ist der Lastverteilkopf mit seitlich in einem vorgegebenen Anstellwinkel eingeschraubten Ankerelementen 16 gekoppelt. Mittels der Presseneinrichtung 18 wird eine vorgegebene Prüflast auf den Testpfahl 30 ausgeübt. Während und/oder nach der Lastaufbringung wird mittels einer nicht dargestellten Messeinrichtung das Tragverhalten, insbesondere die Setzung des Testpfahls 30, gemessen. Nach Kenntnis der Erfindung entspricht das Setzungsverhalten des Testpfahls 30 mit dem metallischen Pfahlstrang mit überraschend großer Genauigkeit dem Setzungsverhalten eines Verdrängungspfahles aus Beton. Zur Angleichung des Reibungswertes des metallischen Pfahlstranges 34 an eine Betonsäule können beispielsweise als Wendeln ausgebildete Profilelemente 38 entlang des Pfahlstranges 34 ausgebildet sein.
Nach Abschluss der Prüfung kann der rohrförmige Pfahlstrang 34 von dem Verdrängerkopf 32 etwa durch entgegengesetzte Drehung gelöst und aus dem Bohr zurückgezogen werden. Gleichzeitig mit der Rückzugsbewegung kann der entstehende Hohlraum mit einer aushärtbaren Suspension, insbesondere Beton, verfüllt werden. Auf diese Weise kann der metallische Testpfahl problemlos in einen Betonpfahl umgearbeitet werden, welcher dann zur Bauwerksgründung eingesetzt werden kann.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Bestimmen des Tragverhaltens von Verdrängungspfählen, welche durch Einbringen eines Bohrloches mittels eines Verdrängerkopfes (32) und anschließendes Verfüllen des Bohrloches mit einer aushärtbaren Suspension unter Belassung des Verdrängerkopfes (32) im Bohrloch hergestellt werden, wobei ein Testpfahl (30) erstellt und mittels einer Belastungseinrichtung (12) mit einer Prüfbelastung beaufschlagt wird und mittels einer Messeinrichtung das Tragverhalten gemessen wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängerkopf (32) in den Boden mittels eines metallischen Pfahlstranges (34) eingebracht wird, welcher zusammen mit dem Verdrängerkopf (32) den Testpfahl (30) bildet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die von der Messeinrichtung ermittelten Werte zu dem Testpfahl (30) mit dem metallischen Pfahlstrang (34) mittels eines Korrekturfaktors entsprechend den Eigenschaften der Verdrängungspfähle aus der erhärteten Suspension umgerechnet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Ende des metallischen Pfahlstranges (34) ein Lastverteilkopf (14) angeordnet wird, welcher die Prüfbelastung auf den Pfahlstrang (34) überträgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Ankerelemente (16) um den Testpfahl (30) herum in den Boden eingebracht werden und
    dass der Lastverteilkopf (14) mit den Ankerelementen (16) zur Kraftableitung verbunden wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet dass zwischen dem Pfahlstrang (34) und dem Lastverteilkopf (14) eine Presseneinrichtung (18) angeordnet wird, durch welche die Prüfbelastung erzeugt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass nach der Messung der Pfahlstrang (34) mit oder ohne dem Verdrängerkopf (32) aus dem Boden entfernt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängerkopf (32) im Boden verbleibt und beim Entfernen des Pfahlstranges (34) die aushärtbare Suspension eingeleitet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Pfahlsträng (34) ein zylindrisches Element, insbesondere ein Rohr ist, dessen Außenfläche zur Erhöhung eines Reibungsfaktors mit dem Boden verändert wird.
  9. Prüfanordnung zum Bestimmen des Tragverhaltens von Verdrängungspfählen mit Verdrängerkopf (32), insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einer Belastungseinrichtung (12) zum Aufbringen einer Prüflast,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein metallischer Pfahlstrang (34) vorgesehen ist, an dessen unterem Ende der Verdrängerkopf (34) und an dessen oberem Ende die Belastungseinrichtung (12) lösbar befestigt ist.
EP04019985A 2003-10-02 2004-08-23 Verfahren und Prüfanordnung zum Bestimmen des Tragverhaltens von Verdrängungspfählen Withdrawn EP1520938A3 (de)

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