EP3118376B1 - Vorrichtung zur aktivierung der mantelreibung von pfahlartigen traggliedern - Google Patents

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EP3118376B1
EP3118376B1 EP16179765.9A EP16179765A EP3118376B1 EP 3118376 B1 EP3118376 B1 EP 3118376B1 EP 16179765 A EP16179765 A EP 16179765A EP 3118376 B1 EP3118376 B1 EP 3118376B1
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EP
European Patent Office
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post
height
compression element
carrier member
pile
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EP16179765.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3118376A1 (de
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Christian Spang
Gerd Festag
René Schäfer
Sabrina Denne
Achilles Häring
Anna Amchislavski
Bernd-Michale Sulke
Dietmar Mähner
Ansgar Korte
Stefan Thünemann
Ingo Fenneker
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Dr Spang Ingenieurgesellschaft fur Bauwesen Geo
Original Assignee
Individual
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Publication of EP3118376B1 publication Critical patent/EP3118376B1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/20—Placing by pressure or pulling power
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D13/00—Accessories for placing or removing piles or bulkheads, e.g. noise attenuating chambers
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a device for activating the skin friction of pile-like support members, pile-like support members and structures which comprise such a device, a method for activating the skin friction of pile-like support members and a method for erecting a structure.
  • the load-bearing elements of the pile-like support elements are transferred to the surrounding ground by the two resistance components of the skin friction and the peak pressure.
  • the sum of the resistance depends on the settlement of the pile-like supporting elements.
  • the supporting element is integrated into unyielding soils / solid rock, in contrast to loose rock, very little or no subsidence is required to mobilize the resistance. However, the transfer of load takes place (theoretically) exclusively via the peak pressure / resistance, since the casing friction is not mobilized due to the lack of settlement.
  • the aim of the present invention is therefore to provide constructive measures and methods which enable a targeted minimum setting of the pile-like support members and thereby always ensure the activation of the skin friction.
  • the slump should be definable and predictable.
  • DE 10 2009 039 570 A1 discloses a reinforcement for a foundation element in the ground, which has metal bars which are connected to form a reinforcement cage.
  • An expandable hollow sheet metal body is fastened via a holder in a foot area of the parole.
  • a supply line and a discharge line for supplying and discharging a fluid into the sheet metal body are on the Reinforcement cage attached and led to an upper area of the reinforcement cage.
  • the DE 10 2006 007 144 A1 discloses a pile lifting cushion for pile test loads, which can be fastened in the middle of the pile shaft and which has a bushing for a concrete pipe. Similar lifting devices are also from the EP1930506A1 and the GB2159961A1 known.
  • the present invention relates to a device for activating the skin friction on pile-like support members according to claim 1, pile-like support members according to claim 12, structures according to claim 14, a method for activating the skin friction of pile-like support members according to claim 15 and a method for erecting a structure according to claim 16 .
  • a device for activating the skin friction of pile-like support members comprises a device which is suitable for reducing a height of the device when the device is loaded with a compressive force.
  • the load with the compressive force can cause a controlled setting of a pile-like support member in the ground, which is sufficient for the activation of the skin friction on the pile-like support member.
  • the device comprises an upper part and a lower part and the device comprises at least one compression element, the at least one compression element being arranged between the upper part and the lower part such that the at least one compression element serves as a spacer in order to close a gap between the upper part and the lower part form.
  • the at least one compression element is designed such that it is compressed in a controlled manner under a predetermined load by the compressive force and the height of the device is reduced until the gap is closed and the upper part and the lower part come into contact with one another, thereby further reducing the Height of the device is largely prevented.
  • the invention has the advantage that the jacket friction can be activated by allowing the pile-like support member to settle. In contrast to pile-like load-bearing members that have pure peak resistance, such load-bearing member systems are characterized by larger, targeted mobilizations and, consequently, by a higher total resistance. In terms of design, this means that the number of supporting elements, the required diameters and / or the lengths of the supporting elements can be reduced for given structural loads. This saves material (concrete and / or reinforcement material) and at the same time shortens the construction time.
  • the device can be designed such that a substantial reduction in the height of the device only begins after the pressure force acting on the device has exceeded a predetermined limit value.
  • the limit value can be at least 100 kN, preferably at least 150 kN, extremely preferably at least 200 kN and should be able to be adapted to the building requirements.
  • the device can be designed in such a way that, after the reduction in the height of the device has begun by exceeding the predetermined limit value, the course of the reduction in height is in an approximately linear relationship to the compressive force acting on the device. That is, the higher the pressing force on the device, the greater the decrease in the height of the device without causing a sudden decrease in the height of the device.
  • the height of the device can be reduced by a predetermined maximum value. That is, after the device has decreased in height by a certain amount, even with an increase in the pressing force acting on the device, there is no further decrease in the height of the device.
  • the height of the device can be reduced by 0.5 to 5 cm, preferably by 1 to 3 cm, in particular by approximately 2 cm.
  • At least one recess for the at least one compression element in which the compression element is arranged, and which is dimensioned in this way, can be provided on an inside of the upper part and / or an inside of the lower part. that it can also accommodate the compressed compression element. That is, if the height of the device is reduced by the pressure load, then the compression element is compressed and changes its shape.
  • the cutouts can be dimensioned such that they can completely accommodate the compressed compression element, so that the gap between the upper part and the lower part can be completely closed.
  • the at least one compression element can comprise, for example, an elastomer, preferably a two-component elastomer, in particular an elastomer that comprises polyurethane.
  • the shape of the at least one compression element can have a honeycomb and / or accordion structure, which yields in a controlled manner from a predetermined load by the compressive force.
  • the at least one compression element can comprise a structure made of pipes that can be compressed in a controlled manner, in particular a structure made of pipes stacked one above the other.
  • the at least one compression element can comprise concrete with plastic and / or polystyrene components.
  • the number, the shape and the material properties of the compression element or the compression elements can be used to set a specific resistance characteristic of the device and thus of the device, which realizes a defined, predictable setting of the pile-like support member for activating the skin friction.
  • load-bearing parts for example the upper part and the lower part of the device, can consist of high-strength material.
  • Preferably concrete or steel, but also very strong plastics can be used. This does not reduce the tip resistance at the base of the support member which is activated after the height of the device has been reduced.
  • the combination of compressible and high-strength components enables the same peak resistance compared to the support member without the device according to the invention, so that the total resistance of the pile-like support member can be increased by the amount of skin friction.
  • the device can comprise a circumferential protective device, which is arranged between the upper part and the lower part Prevent foreign matter, dirt and the like from entering the gap. This has the advantage that disruptive influences by foreign substances, concrete, dirt or the like on the device, which could impair the closing of the gap and thereby the reduction in the height of the device, can be reduced or eliminated.
  • the circumferential protective device can comprise a rubber sleeve or a fabric sleeve.
  • the circumferential protective device can comprise steel and / or plastic elements which slide into one another, preferably at least one element each being arranged on the upper part and on the lower part.
  • the upper part and / or the lower part can also have a receiving space for the protective device, so that the protective device does not hinder the reduction in the height of the device.
  • the upper part and / or the lower part can have an overhang in order to protect the protective device against mechanical stresses.
  • the protrusion on the upper part and / or on the lower part can have a conical shape.
  • the protrusion can also be formed in that the upper part and / or the lower part itself have a conical shape.
  • the device can comprise a reservoir with an outlet, in particular wherein the reservoir is filled with a fluid.
  • the device can be designed in such a way that the fluid can be released from the reservoir in a controlled manner in order to reduce the height of the device.
  • the fluid can include, for example, a Bingham fluid.
  • the fluid can comprise an activatable material that hardens through activation, in particular through activation with a second material component. The fluid can be activated after dispensing from the reservoir, whereby a base for the pile-like support member can be formed.
  • the device can have a fastening in order to attach the device to the pile-like support member.
  • the attachment can, for example, comprise a rod, in particular a threaded rod or a reinforcing bar.
  • the rod can at the same time be suitable for the spatial adjustment of the device with respect to the pile-like support member.
  • the rod can be mounted in a sleeve on the device, in particular on the upper part of the device, wherein the sleeve can be designed to enable movement of the rod in the sleeve so that the reduction in the height of the device is not hindered by the rod .
  • a freedom of movement of the rod in the sleeve can correspond to an opening width of the gap between the upper part and the lower part.
  • a depression can be provided in the lower part in the extension of the rod, so that the rod does not impede the reduction in the height of the device.
  • a pile-like support member comprises any configuration of the device described above.
  • the device must be attached to the tip of the support member, the tip being the deepest part of the pile-like support member penetrating into the ground.
  • the device can be designed in such a way that the weight of the pile-like support member essentially does not result in a reduction in the height of the device, in particular if the pile-like support member is positioned in the ground.
  • a structure comprises any configuration of the pile-like support member described above.
  • a method for activating the casing friction of pile-like support members comprises the following steps: establishing a pile-like support member in a building ground, applying a compressive force to a device for activating the jacket friction on pile-like support members according to a previously described embodiment above a predetermined limit value, and thereby Reduction of a height of the device for activating the casing friction, whereby a settlement of the pile-like support member is specifically caused, which causes the activation of the jacket friction on the pile-like support member.
  • the device must be attached to the tip of the support member, the tip being the deepest part of the pile-like support member penetrating into the ground, in particular the Device is attached to a reinforcement cage of the support member.
  • the predetermined limit value can be at least 100 kN, preferably at least 150 kN, most preferably at least 200 kN.
  • the course of the reduction in the height can have an approximately linear relationship with the compressive force acting on the device.
  • the height of the device can be reduced by a predetermined maximum value. For example, the height of the device can be reduced by 0.5 to 5 cm, preferably by 1 to 3 cm, in particular by approximately 2 cm.
  • Reducing the height of the device may include reducing the height of a gap between a top and a bottom of the device.
  • the height of the device can be reduced until the gap is closed and the upper part and the lower part come into contact with one another, thereby largely preventing a further reduction in the height of the device.
  • the reduction in the height of the device can be controlled, for example, by means of a compression element.
  • the reduction in the height of the device may include dispensing fluid from the device.
  • the method can include activating the dispensed fluid after dispensing from the device, in particular activating it by contact with a second material component, as a result of which the dispensed fluid hardens. As a result, a base for the pile-like support member can be formed by the hardened fluid.
  • a fifth aspect comprises the use of a device for activating the casing friction described above for erecting a building, comprising the steps of: establishing a predetermined number of pile-like support members in a building ground, wherein a device for activating the jacket friction is attached to at least the tips of some of the pile-like support members and the tips are the deepest part of the pile-like support member that penetrates into the ground; Erecting a structure on the pile-like support members, with a predetermined building progress during the erection of the structure, a pressure force of the structure on the pile-like support members and thereby on the device exceeds a predetermined limit, so that a height of the device for activating the Skin friction on the pile-like support members is reduced.
  • the device can be attached to the tip of the respective support member, the tip being the deepest part of the pile-like support member penetrating into the ground, in particular the device can be attached to a reinforcement cage of the support member.
  • the method can also include the dimensioning of the devices for activating the skin friction on the basis of an expected building mass, supporting member mass and number of supporting members.
  • the load-bearing behavior of pile-like load-bearing elements depends on the external pile resistance, which is formed in the interaction between the ground / rock and the mantle of the load-bearing element.
  • loads are removed on the one hand via the direct pressure contact on the foot surface of the support member and on the other hand via the casing friction, that is to say the friction in the joint between the casing of the support member and the surrounding floor.
  • the skin friction is activated by settlement of the support member.
  • solid or very solid soils rock, rock
  • even a small settlement must be questioned and thus also the skin friction to be activated.
  • a device 10 in the foot area of the support members, by means of which the structural loads are removed via the tip resistance of the support member.
  • the device 10 is installed below the support member between its foot and the ground, so that the height of the device is reduced by loading the support member and settlement can occur.
  • the settlements can be controlled in such a way that any part of the skin friction on the pile-like support members is mobilized. Both the complete mobilization of the skin friction can take place and, depending on the requirements for the suitability for use, only a proportional mobilization of the skin friction resistance can be permitted by keeping the settlement selectively low (e.g. by a predetermined limitation of the reduction in the height of the device).
  • the device can be adapted to the expected load (corresponding to the diameter and length of the support member and the structure provided thereon).
  • Fig. 1 shows an embodiment of a device 10 according to the invention for activating the skin friction of pile-like support members.
  • the device comprises a device 100 which is suitable for reducing the height of the device 10 when the device 10 is loaded with a compressive force.
  • the compressive force can act on the upper part of the device 10, for example.
  • the load with the compressive force causes a controlled setting of a pile-like support member in the ground, which is sufficient for the activation of the skin friction on the pile-like support member.
  • the device 10 according to the invention has the advantage that, by allowing the pile-like support member to settle, the jacket friction can be activated.
  • load-bearing member systems are characterized by larger, targeted mobilizations and, consequently, by a higher total resistance.
  • a substantial reduction in the height of the device 10 should only begin after the pressure force acting on the device 10 has exceeded a predetermined limit value.
  • the limit is, for example, at least 100 kN, preferably at least 150 kN, most preferably at least 200 kN.
  • the limit value must be adapted to the respective application. The limit value therefore varies depending on the number and dimensions of the supporting elements used and the structure erected on them.
  • the device 100 is designed such that after the reduction in the height of the device 10 has begun by exceeding the predetermined limit value, the course of the reduction in the height is in an approximately linear relationship to the compressive force acting on the device 10.
  • the height of the device 10 can be reduced by a predetermined maximum value. That is, after the device 10 decreases in height by a certain amount, even with an increase in the pressing force acting on the device, there is no further decrease in the height of the device.
  • the height of the device can be reduced by 0.5 to 5 cm, preferably by 1 to 3 cm, in particular by approximately 2 cm.
  • the example of the device 10 from Fig. 1 has an upper part 200 and a lower part 300.
  • a compression element 110 is arranged between the upper part 200 and the lower part 300, the compression element 110 serving as a spacer in order to form a gap 400 between the upper part 200 and the lower part 300.
  • a recess 120, 130 for the at least one compression element 110 is provided on the inside of the upper part 200 and on the inside of the lower part 300 (alternatively, there can only be a single recess either in the upper part 200 or in the lower part 300), in which the compression element 110 is arranged.
  • the recesses 120, 130, particularly clearly in the exploded view of the Fig. 2 are dimensioned such that they can also accommodate the compressed compression element 110.
  • the compression element 110 is compressed and changes its shape.
  • the cutouts 120, 130 are dimensioned such that they can completely accommodate the compressed compression element 110, so that the gap 400 between the upper part 200 and the lower part 300 can be completely closed.
  • the compression element 110 can be compressed in a controlled manner under a predetermined load by the compressive force. As a result, the height of the device 10 can continuously decrease until the gap 400 is closed and the upper part 200 and the lower part 300 come into contact with one another, thereby largely preventing a further reduction in the height of the device 10.
  • the compression element 110 can comprise, for example, an elastomer, preferably a two-component elastomer, in particular an elastomer that comprises polyurethane.
  • an elastomer preferably a two-component elastomer, in particular an elastomer that comprises polyurethane.
  • a two-component cast resin based on polyurethane can be used. With such casting resins, any dimensions can be produced and thus heights and cross sections suitable for the intended purpose can be produced.
  • the at least one compression element 110 can comprise concrete with plastic and / or polystyrene parts.
  • care must be taken that the material has a certain intrinsic initial strength in order to avoid the inherent weight of the pile-like support member (for example fresh concrete before hardening) Resist deformation / compression.
  • the desired compression and consequently reduction in the height of the device 10 must not yet arise during the installation of the pile, but should occur during the first loading phase (ideally during the first loads occurring during construction).
  • the compression element 110 in the device 10 should compress in a controlled manner until the gap 400 between the upper part 200 and the lower part 300 is closed.
  • the force-deformation behavior ie the behavior of the compression
  • the force-deformation curve of the material used has a high initial strength, then a linear, controlled stiffness until the gap 400 closes and then any arbitrary, approximately plastic behavior.
  • the shape of the at least one compression element 110 can, in addition to the solid body indicated in the figures, also have a honeycomb and / or accordion structure which yields in a controlled manner from a predetermined load by the compressive force.
  • the at least one compression element can comprise a structure made of pipes that can be compressed in a controlled manner, in particular a structure made of pipes stacked one above the other.
  • the number, the shape and the material properties of the upsetting element 110 or the upsetting elements allow a defined, predictable setting of the pile-like support member to activate the skin friction.
  • load-bearing parts for example the upper part 200 and the lower part 300 of the device 10, can consist of high-strength material.
  • Fig. 3 shows further exemplary embodiments of the device 10 according to the invention Fig. 3 recognizable, the device can have a round / circular, rectangular or square basic shape.
  • the shape of the compression element 110 and the cutouts 120, 130 can be adapted accordingly.
  • the number of compression elements 110 in the device can be varied as desired depending on the requirement profile.
  • Exemplary embodiments with one and three compression elements 110 are shown. However, any other number and arrangement of the compression elements 110 in the device 10 is also possible, from one compression element to more than 10, more than 20, more than 50 or more than 100 compression elements.
  • the device 10 can also comprise a circumferential protective device (not shown in the figures).
  • the protective device is arranged between the upper part 200 and the lower part 300 in order to prevent foreign substances, dirt and the like from penetrating into the gap 400. This has the advantage that disruptive influences by foreign substances, concrete, dirt or the like on the device 10, which could impair the closing of the gap 400 and thereby the reduction in the height of the device 10, are reduced or eliminated.
  • the circumferential protective device can have, for example, a rubber sleeve or a fabric sleeve.
  • the circumferential protective device can comprise steel and / or plastic elements which slide into one another, preferably at least one element each being arranged on the upper part 200 and on the lower part 300.
  • the upper part 200 and / or the lower part 300 should then also have a receiving space for the protective device, so that the protective device does not hinder the reduction in the height of the device (10). Furthermore, the upper part 200 and / or the lower part 300 can have an overhang in order to protect the protective device against mechanical stresses when the device is conveyed into the ground.
  • the protrusion on the upper part 200 and / or on the lower part 300 can have a conical shape, for example.
  • the protrusion can also be formed in that the upper part 200 and / or the lower part 300 itself have a conical shape.
  • the upsetting elements 110 shown can include a reservoir with an outlet, the reservoir being filled with a fluid.
  • the device can be designed in such a way that the fluid can be released from the reservoir in a controlled manner in order to reduce the height of the device 10.
  • the fluid can include, for example, a Bingham fluid.
  • the fluid can comprise an activatable material which hardens by activation, in particular by activation with a second material component (which, for example, is also accommodated in the device or is supplied in another way). After being released from the reservoir, the fluid can be activated, for example, by means of such a second material component or in another way (for example thermal radiation or another type of radiation), thereby forming a base for the pile-like support member.
  • All previously described embodiments of the device 10 can have a fastening in order to fasten the device to the pile-like support member (in FIGS Figs. 1 to 3 not shown).
  • the attachment can, for example, comprise a rod, in particular a threaded rod or a reinforcing bar.
  • the rod can also be suitable for the spatial adjustment of the device 10 with respect to the pile-like support member.
  • the rod may be mounted in a sleeve on the device 10, particularly on the top 200 of the device 10, wherein the sleeve may be configured to allow the rod to move within the sleeve so that the height of the device 10 is reduced is not hindered by the staff.
  • the freedom of movement of the rod in the sleeve is to be adapted in accordance with the opening width of the gap 400 between the upper part 200 and the lower part 300.
  • a depression can be provided in the lower part 300 in the extension of the rod, so that the rod does not impede the reduction in the height of the device 10.
  • the device 10 described so far is used in particular in combination with pile-like support members.
  • the device 10 is attached to the tip of the support member, the tip being the deepest part of the pile-like support member penetrating into the ground.
  • the device 100 of the Device 10 can be designed such that the weight of the pile-like support member to which it is attached essentially does not cause a reduction in the height of device 10, in particular if the pile-like support member is positioned in the ground.
  • the devices 10 described and the pile-like support members with such devices can be used for all types of buildings.
  • the device 10 described above can be used.
  • the device 10 should be dimensioned in accordance with its intended use (construction project) and accordingly produced in sufficient quantity.
  • the devices 10 can be provided for each or only a part of the piles planned for the building.
  • the finished device 10 is mounted on the lower end of a reinforcement cage of a bored pile.
  • the pile is drilled, that is, the production of the cased borehole for the later bored pile up to the rock horizon of the building ground.
  • the reinforcement cage with the attached device 10 is then placed in the pile bore.
  • the device 10 should stand as fully as possible on the bottom of the pile bore in the rock.
  • the device 10 is loaded with the weight of the reinforcement cage.
  • the height of the device 10 should not yet decrease. This is followed by the concreting of the bored pile.
  • the device 10 is initially loaded with the fresh concrete weight and should not yet decrease in height. Then the pile concrete hardens. Since no significant change in weight occurs on the device 10, there should be no reduction in height in this step either. However, the hardening of the concrete also results in the device 10 including the compression element 110 being heated.
  • the compression element 110 should have no (or at least only small) creep deformations. Due to the slowly growing shell construction (on the piles), the load increases on everyone Pile and the respective device 10. From the loads of the shell structure, the necessary compressive force results which is sufficient to trigger the reduction in the height of the device 10 and thus to bring about the settlement of the pile. This activates the full length of the skin friction on the pile shaft, i.e. both in the rock / hard rock layers and in the loose soil layers. The further structural work, expansion and loading with traffic loads has no further influence as soon as the maximum reduction in the height of the device 10 is reached. All loads that act on the device 10 are transmitted via the high-strength load-bearing part of the device 10 and the device 100 no longer transmits loads by calculation. The material behavior of the compression element 110 therefore also no longer plays a role. The loads are now fully transferred to the building ground via the pile in the classic manner using skin friction and peak resistance.
  • the activation of the sheath friction on the pile-like support members thus takes place above a predetermined limit value for a pressure load (by the pile itself and the structure that rises thereon), by reducing the height of the device 10 for activating the jacket friction, thereby deliberately initiating settlement of the pile-like support member which in turn activates the skin friction.
  • the device 10 is attached to the tip of the support member, the tip being the part of the pile-like support member that penetrates deepest into the ground.
  • the predetermined limit value can be, for example, at least 100 kN, preferably at least 150 kN, extremely preferably at least 200 kN.
  • the course of the decrease in the height of the device 10 is in an approximately linear relationship to the compressive force acting on the device 10.
  • the height of the device 10 is reduced by a predetermined maximum value during the construction progress.
  • the height of the device 10 can be reduced by 0.5 to 5 cm, preferably by 1 to 3 cm, in particular by approximately 2 cm.
  • the height of the device 10 is reduced until the gap 400 closes and the upper part 200 and the lower part 300 come into contact with one another, thereby largely preventing a further reduction in the height of the device 10.
  • the reduction in the height of the device 10 is controlled via the compression element 110.
  • reducing the height of device 10 as described above may include dispensing fluid from the device.
  • the method can include activating the dispensed fluid after dispensing from the device, in particular activating it by contact with a second material component, as a result of which the dispensed fluid hardens.
  • a base for the pile-like support member can be formed in the ground by the hardened fluid.

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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern, pfahlartige Tragglieder und Bauwerke die eine solche Vorrichtung umfassen sowie ein Verfahren zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern und ein Verfahren zum Errichten eines Bauwerks.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Beim Vorhandensein von geringtragfähigen Baugrundschichten und hohen Anforderungen von Bauwerken an die Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit werden vielfach Tiefgründungen für den Abtrag von Bauwerkslasten verwendet. Es handelt sich dabei i.d.R. um pfahlartige Tragglieder, welche in die tieferliegenden, tragfähigen Bodenschichten eingebunden werden und dort die Lasten des Bauwerks verformungsarm einleiten.
  • In Lockergesteinsböden erfolgt der Lastabtrag der pfahlartigen Tragglieder an den umgebenden Baugrund durch die beiden Widerstandsanteile der Mantelreibung und des Spitzendrucks. Dabei ist die Summe des Widerstands von der Setzung der pfahlartigen Tragglieder abhängig. In der Regel wird davon ausgegangen, dass der maximale Spitzenwiderstand bei einer Kopfsetzung von s/D = 0,1 (mit s = Kopfsetzung des Tragglieds, D = Durchmesser des Tragglieds) mobilisiert wird. Für die maximale Mantelreibung sind in der Regel geringere Setzungen erforderlich.
  • Wenn das Tragglied in unnachgiebigen Böden / Festgestein eingebunden wird, sind im Unterschied zum Lockergestein nur sehr geringe bzw. keine Setzungen erforderlich, um den Widerstand zu mobilisieren. Der Lastabtrag findet jedoch (theoretisch) ausschließlich über den Spitzendruck/-widerstand statt, da eine Mobilisierung der Mantelreibung aufgrund der fehlenden Setzung nicht stattfindet.
  • In der Bemessungspraxis führt dies dazu, dass überwiegend lediglich der Spitzenwiderstand bei den Berechnungen angesetzt wird. Das heißt durch den Wegfall der Mantelreibung bei Traggliedern, die in unnachgiebigen Böden gegründet werden, können Lasten lediglich über den Spitzenwiderstand in den Baugrund übertragen werden. Tragreserven aus der Mantelreibung können somit nicht ausgenutzt werden. Die Folgen sind eine höhere Anzahl an benötigten Pfählen und/oder größere Durchmesser oder größere Längen der Pfähle. Derartig gegründete Tragglieder haben also aufgrund des fehlenden Mantelreibungsanteils relativ gesehen nur eine geringe Tragfähigkeit.
  • Wenn allerdings ein gewisses Maß an Setzung zugelassen und sichergestellt werden kann, dann ist es mögliche die Mantelreibung zu mobilisieren und somit den Gesamtwiderstand zu erhöhen. Bei hoher bis sehr hoher Festigkeit des Felshorizonts kann jedoch normalerweise nicht davon ausgegangen werden, dass ausreichend große Setzungen auftreten, welche den Ansatz der Mantelreibung gestatten.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es demnach konstruktive Maßnahmen und Verfahren bereitzustellen, die eine gezielte Mindestsetzung der pfahlartigen Tragglieder ermöglichen und dadurch die Aktivierung der Mantelreibung stets sicherstellen. Dabei soll das Setzmaß definierbar und vorhersehbar sein.
  • DE 10 2009 039 570 A1 offenbart eine Bewehrung für ein Gründungselement im Boden, welches Metallstäbe aufweist, die zum Bilden eines Bewehrungskorbes miteinander verbunden sind. In einem Fußbereich des Bewährungskorbes ist ein ausdehnbarer Blechhohlkörper über Halter befestigt. Eine Zuleitung und eine Ableitung zum Zu- bzw. Abführen eines Fluides in den Blechkörper sind an dem Bewehrungskorb befestigt und zu einem oberen Bereich des Bewehrungskorbes geführt.
  • Die DE 10 2006 007 144 A1 offenbart ein Pfahlhubkissen für Pfahlprobebelastungen, welches in der Mitte des Pfahlschaftes befestigt werden kann und welches eine Durchführung für ein Betonierrohr besitzt. Ähnliche Hubvorrichtungen sind auch aus der EP1930506A1 und der GB2159961A1 bekannt.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aktivierung der Mantelreibung an pfahlartigen Traggliedern gemäß Anspruch 1, pfahlartige Tragglieder gemäß Anspruch 12, Bauwerke gemäß Anspruch 14, ein Verfahren zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern gemäß Anspruch 15 und ein Verfahren zum Errichten eines Bauwerks gemäß Anspruch 16.
  • Nach einem ersten Aspekt umfasst eine Vorrichtung zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern eine Einrichtung, die geeignet ist, eine Höhe der Vorrichtung zu verringern, wenn die Vorrichtung mit einer Druckkraft belastet wird. Durch die Belastung mit der Druckkraft kann eine kontrollierte Setzung eines pfahlartigen Tragglieds im Baugrund hervorgerufen werden, die für die Aktivierung der Mantelreibung an dem pfahlartigen Tragglied ausreichend ist. Die Vorrichtung umfasst ein Oberteil und ein Unterteil und die Einrichtung umfasst mindestens ein Stauchelement, wobei das mindestens eine Stauchelement derart zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordnet ist, dass das mindestens eine Stauchelement als Abstandshalter dient, um einen Spalt zwischen dem Oberteil und dem Unterteil zu bilden. Das mindestens eine Stauchelement ist ausgelegt, dass es unter einer vorherbestimmten Belastung durch die Druckkraft kontrolliert gestaucht wird und sich dadurch die Höhe der Vorrichtung soweit verringert, bis der Spalt geschlossen ist und das Oberteil und das Unterteil miteinander in Kontakt treten, wodurch eine weitere Verringerung der Höhe der Vorrichtung weitestgehend verhindert wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass durch das Ermöglichen einer Setzung des pfahlartigen Tragglieds die Mantelreibung aktiviert werden kann. Im Unterscheid zu pfahlartigen Traggliedern die reinen Spitzenwiderstand aufweisen zeichnen sich derartige Traggliedersysteme durch größere, gezielt hervorgerufene Mobilisierungssetzungen und demzufolge durch einen höheren Gesamtwiederstand aus. Das hat bemessungstechnisch zur Folge, dass bei vorgegebenen Bauwerkslasten die Anzahl der Tragglieder, die erforderlichen Durchmesser und/oder die Längen der Tragglieder reduziert werden können. Dadurch kann Material (Beton und/oder Bewehrungsmaterial) eingespart werden und zugleich die Bauzeit verkürzt werden.
  • In Ausgestaltungen kann die Einrichtung derart ausgelegt sein, dass eine substantielle Verringerung der Höhe der Vorrichtung erst beginnt, nachdem die auf die Vorrichtung wirkendende Druckkraft einen vorherbestimmten Grenzwert überschritten hat. Der Grenzwert kann mindestens 100 kN sein, bevorzugt mindestens 150 kN, äußerst bevorzugt mindestens 200 kN und sollte den Bauwerksanforderungen angepasst werden können. Außerdem kann die Einrichtung derart ausgelegt sein, dass, nachdem die Verringerung der Höhe der Vorrichtung durch Überschreiten des vorherbestimmten Grenzwertes begonnen hat, der Verlauf der Verringerung der Höhe in einem näherungsweise linearen Zusammenhang mit der auf die Vorrichtung wirkenden Druckkraft steht. Das heißt, umso höher die Druckkraft auf die Vorrichtung wird, desto größer ist die Verringerung der Höhe der Vorrichtung, ohne, dass dabei eine sprunghafte Verringerung der Höhe der Vorrichtung auftritt. Dies ermöglicht ein kontrolliertes Verringern der Höhe der Vorrichtung und somit ein kontrolliertes und gezieltes Hervorrufen einer erwünschten Setzung und dadurch der Aktivierung der Mantelreibung. Die Höhe der Vorrichtung kann dabei um einen vorherbestimmten maximalen Wert verringert werden kann. Das heißt, dass nachdem sich die Vorrichtung in der Höhe um einen gewissen Wert verringert hat, findet selbst bei einem Anstieg der auf die Vorrichtung wirkenden Druckkraft keine weitere Verringerung der Höhe der Vorrichtung statt. Die Höhe der Vorrichtung kann um 0,5 bis 5 cm verringert werden kann, vorzugsweise um 1 bis 3 cm, insbesondere um ungefähr 2 cm.
  • In Ausgestaltungen, die mit allen bisher beschriebenen Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann auf einer Innenseite des Oberteils und/oder einer Innenseite des Unterteils mindestens eine Aussparung für das mindestens eine Stauchelement vorgesehen sein, in der das Stauchelement angeordnet ist, und, die derart dimensioniert ist, dass sie auch das zusammengestauchte Stauchelement aufnehmen kann. Das heißt, wenn die Höhe der Vorrichtung durch die Druckbelastung verringert wird, dann wird das Stauchelement gestaucht und ändert seine Form. Die Aussparungen können so dimensioniert sein, dass sie das zusammengestauchte Stauchelement vollständig aufnehmen können, so dass der Spalt zwischen dem Oberteil und dem Unterteil vollständig geschlossen werden kann. Das mindestens eine Stauchelement kann zum Beispiel ein Elastomer umfassen, bevorzugt ein Zwei-Komponenten-Elastomer, insbesondere ein Elastomer, das Polyurethan umfasst. Die Gestalt des mindestens einen Stauchelements kann eine Waben- und/oder Ziehharmonika-Struktur aufweisen, die ab einer vorherbestimmten Belastung durch die Druckkraft kontrolliert nachgibt. Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Stauchelement eine Struktur aus Rohren umfassen, die sich kontrolliert zusammendrücken lassen, insbesondere eine Struktur aus übereinander gestapelten Rohren. Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Stauchelement Beton mit Kunststoff und/oder Styroporanteilen umfassen. Durch die Anzahl, die Gestalt und die Materialeigenschaften des Stauchelements bzw. der Stauchelemente kann eine bestimmte Widerstandskennlinie der Einrichtung und somit der Vorrichtung eingestellt werden, die eine definierte, vorhersehbare Setzung des pfahlartigen Tragglieds zur Aktivierung der Mantelreibung realisiert. Im Gegensatz dazu können tragende Teile, also zum Beispiel das Oberteil und das Unterteil der Vorrichtung aus hochfestem Material bestehen. Vorzugsweise können Beton oder Stahl, aber auch sehr feste Kunststoffe verwendet werden. Dadurch verringert sich der Spitzenwiederstand am Fuß des Tragglieds nicht, der, nachdem die Höhe der Vorrichtung verringert wurde, aktiviert wird. Die Kombination aus stauchbaren und hochfesten Komponenten ermöglicht dabei den gleichen Spitzenwiderstand im Vergleich zum Tragglied ohne erfindungsgemäßer Vorrichtung, sodass der Gesamtwiderstand des pfahlartigen Tragglieds um das Maß der Mantelreibung erhöht werden kann. Die Vorrichtung kann eine umlaufende Schutzeinrichtung umfassen, die zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordnet ist, um Eindringen von Fremdstoffen, Dreck und dergleichen in den Spalt zu verhindern. Dies hat den Vorteil, dass störende Einflüsse durch Fremdstoffe, Beton, Dreck oder dergleichen auf die Vorrichtung, die das Schließen des Spalts, und dadurch die Verringerung der Höhe der Vorrichtung beeinträchtigen könnten, reduziert bzw. beseitigt werden können. Die umlaufende Schutzeinrichtung kann eine Gummimanschette oder eine Gewebemanschette umfassen. Alternativ kann die umlaufende Schutzeinrichtung sich ineinanderschiebende Stahl- und/oder Kunststoffelemente umfassen, wobei vorzugsweise mindestens je ein Element am Oberteil und am Unterteil angeordnet ist. Das Oberteil und/oder das Unterteil können außerdem einen Aufnahmeraum für die Schutzeinrichtung aufweisen, so dass die Schutzeinrichtung die Verringerung der Höhe der Vorrichtung nicht behindert. Das Oberteil und/oder das Unterteil kann einen Überstand aufweisen, um die Schutzeinrichtung vor mechanischen Beanspruchungen zu schützen. Der Überstand am Oberteil und/oder am Unterteil kann eine konische Form aufweisen. Der Überstand kann auch dadurch gebildet werden, dass das Oberteil und/oder das Unterteil selbst eine konische Form aufweisen.
  • In Ausgestaltungen kann die Einrichtung ein Reservoir mit einem Auslass umfassen, insbesondere wobei das Reservoir mit einem Fluid gefüllt ist. Die Einrichtung kann derart gestaltet sein, dass das Fluid aus dem Reservoir kontrolliert abgegeben werden kann, um die Höhe der Vorrichtung zu verringern. Das Fluid kann beispielsweise ein Bingham-Fluid umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Fluid ein aktivierbares Material umfassen, das durch Aktivierung, insbesondere durch Aktivierung mit einer zweiten Materialkomponente, aushärtet. Das Fluid kann nach dem Abgeben aus dem Reservoir aktiviert werden, wodurch ein Sockel für das pfahlartige Tragglied gebildet werden kann.
  • In Ausgestaltungen, die mit allen bisher beschriebenen Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die Vorrichtung eine Befestigung aufweisen, um die Vorrichtung an dem pfahlartigen Tragglied zu befestigen. Die Befestigung kann beispielsweise einen Stab, insbesondere eine Gewindestange oder ein Bewehrungseisen umfassen. Der Stab kann dabei gleichzeitig für die räumliche Justierung der Vorrichtung bezüglich des pfahlartigen Tragglieds geeignet sein.
  • Der Stab kann in einer Hülse an der Vorrichtung angebracht sein, insbesondere am Oberteil der Vorrichtung, wobei die Hülse ausgelegt sein kann, um eine Bewegung des Stabs in der Hülse zu ermöglichen, so dass die Verringerung der Höhe der Vorrichtung durch den Stab nicht behindert wird. Dabei kann eine Bewegungsfreiheit des Stabs in der Hülse einer Öffhungsweite des Spalts zwischen dem Oberteil und dem Unterteil entsprechen. Alternativ oder zusätzlich kann im Unterteil in Verlängerung des Stabs eine Vertiefung vorgesehen sein, so dass die Verringerung der Höhe der Vorrichtung durch den Stab nicht behindert wird.
  • Nach einem zweiten Aspekt umfasst ein pfahlartiges Tragglied irgendeine Ausgestaltung der oben beschriebenen Vorrichtung. Die Vorrichtung muss dabei an der Spitze des Tragglieds angebracht sein, wobei die Spitze der am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds ist. Die Einrichtung der Vorrichtung kann derart ausgelegt sein, dass durch das Eigengewicht des pfahlartigen Tragglieds im Wesentlichen keine Verringerung der Höhe der Vorrichtung hervorgerufen wird, insbesondere, wenn das pfahlartige Tragglied im Baugrund positioniert ist.
  • Nach einem dritten Aspekt umfasst ein Bauwerk irgendeine Ausgestaltung des oben beschriebenen pfahlartigen Tragglieds. Gemäß einem vierten Aspekt umfasst ein Verfahren zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern folgende Schritte: Gründen eines pfahlartigen Tragglieds in einen Baugrund, Aufbringen einer Druckkraft auf eine Vorrichtung zur Aktivierung der Mantelreibung an pfahlartigen Traggliedern nach einer vorangehend beschriebenen Ausgestaltung oberhalb eines vorherbestimmten Grenzwertes, und dadurch Verringerung einer Höhe der Vorrichtung zur Aktivierung der Mantelreibung, wodurch gezielt eine Setzung des pfahlartigen Tragglieds hervorgerufen wird, die die Aktivierung der Mantelreibung an dem pfahlartigen Tragglied bewirkt. Die Vorrichtung muss dabei an der Spitze des Tragglieds angebracht sein, wobei die Spitze der am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds ist, insbesondere wobei die Vorrichtung an einem Bewehrungskorb des Tragglieds angebracht wird. Der vorherbestimmte Grenzwert kann mindestens 100 kN sein, bevorzugt mindestens 150 kN, äußerst bevorzugt mindestens 200 kN. Nachdem die Verringerung der Höhe der Vorrichtung durch Überschreiten des vorherbestimmten Grenzwertes der aufgebrachten Druckkraft begonnen hat, kann der Verlauf der Verringerung der Höhe in einem näherungsweise linearen Zusammenhang mit der auf die Vorrichtung wirkenden Druckkraft stehen. Die Höhe der Vorrichtung kann um einen vorherbestimmten maximalen Wert verringert werden. Beispielsweise kann die Höhe der Vorrichtung um 0,5 bis 5 cm verringert werden, vorzugsweise um 1 bis 3 cm, insbesondere um ungefähr 2 cm. Die Verringerung der Höhe der Vorrichtung kann die Verringerung der Höhe eines Spalts zwischen einem Oberteil und einem Unterteil der Vorrichtung umfassen. Die Höhe der Vorrichtung kann soweit verringert werden, bis der Spalt geschlossen ist und das Oberteil und das Unterteil miteinander in Kontakt treten, wodurch eine weitere Verringerung der Höhe der Vorrichtung weitestgehend verhindert wird. Die Verringerung der Höhe der Vorrichtung kann zum Beispiel über ein Stauchelement kontrolliert werden. Die Verringerung der Höhe der Vorrichtung kann Abgeben eines Fluids aus der Vorrichtung umfassen. Außerdem kann das Verfahren Aktivieren des abgegebenen Fluids nach dem Abgeben aus der Vorrichtung umfassen, insbesondere Aktivieren durch Kontakt mit einer zweiten Materialkomponente, wodurch das abgegebene Fluid aushärtet. Dadurch kann ein Sockel für das pfahlartige Tragglied durch das ausgehärtete Fluid gebildet werden.
  • Ein fünfter Aspekt umfasst eine Verwendung einer vorangehend beschriebenen Vorrichtung zur Aktivierung der Mantelreibung zum Errichten eines Bauwerks mit den Schritten: Gründen einer vorherbestimmten Anzahl an pfahlartigen Traggliedern in einen Baugrund, wobei zumindest an den Spitzen einiger der pfahlartigen Tragglieder eine Vorrichtung zur Aktivierung der Mantelreibung angebracht ist und die Spitzen der jeweils am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds sind; Errichten eines Bauwerks auf den pfahlartigen Traggliedern, wobei zu einem vorherbestimmten Baufortschritt während des Errichtens des Bauwerks eine Druckkraft des Bauwerks auf die pfahlartigen Tragglieder und dadurch auf die Vorrichtung einen vorherbestimmen Grenzwert überschreitet, sodass eine Höhe der Vorrichtung zur Aktivieren der Mantelreibung an den pfahlartigen Traggliedern verringert wird. Dadurch wird gezielt eine Setzung der pfahlartigen Tragglieder hervorgerufen und die Mantelreibung an dem pfahlartigen Tragglied aktiviert. Die Vorrichtung kann an der Spitze des jeweiligen Tragglieds angebracht werden, wobei die Spitze der am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds ist, insbesondere kann die Vorrichtung an einem Bewehrungskorb des Tragglieds angebracht werden. Das Verfahren kann außerdem das Dimensionieren der Vorrichtungen zur Aktivierung der Mantelreibung anhand einer zu erwartenden Bauwerkmasse, Traggliedmasse und Traggliedanzahl umfassen.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren beschrieben.
    • Kurzbeschreibung der Figuren
    • Fig. 1
    zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    Fig. 2
    zeigt eine Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1;
    Fig. 3
    zeigt alternative Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
    Detaillierte Beschreibung
  • Das Tragverhalten von pfahlartigen Tragglieder, z.B. Bohrpfählen, ist von dem äußeren Pfahlwiderstand abhängig, welcher sich in der Interaktion zwischen Boden/Fels und dem Mantel des Tragglieds ausbildet. In axialer Richtung erfolgt die Abtragung von Belastungen zum einen über den direkten Druckkontakt an der Fußfläche des Tragglieds und zum anderen über die Mantelreibung, das heißt die Reibung in der Fuge zwischen dem Mantel des Tragglieds und dem umgebenden Boden. Die Mantelreibung wird dabei durch eine Setzung des Tragglieds aktiviert. Insbesondere in festen oder sehr festen Böden (Fels, Gestein) reichen meist schon kleine Setzungen zur Mobilisierung der Mantelreibung. Gründen die pfahlartigen Tragglieder allerdings in derartigen festen oder sehr festen Böden, ist selbst eine kleine Setzung in Frage zu stellen und somit auch die zu aktivierende Mantelreibung.
  • Zur Sicherstellung einer definierten Setzung von pfahlartigen Traggliedern ist es vorgesehen im Fußbereich der Tragglieder eine Vorrichtung 10 anzuordnen, über welche der Abtrag der Bauwerkslasten über den Spitzenwiderstand des Tragglieds erfolgt. Die Vorrichtung 10 wird dabei unterhalb Tragglieds zwischen dessen Fuß und dem Baugrund installiert, so dass die Höhe der Vorrichtung durch Belastung des Tragglieds verringert wird und Setzung eintreten kann. Durch die Festlegung der Steifigkeit bzw. der Widerstandsfähigkeit gegenüber Druckbelastung der Vorrichtung, können die Setzungen so gesteuert werden, dass ein beliebiger Anteil der Mantelreibung an den pfahlartigen Traggliedern mobilisiert wird. Dabei kann sowohl die vollständige Mobilisierung der Mantelreibung erfolgen, als auch, in Abhängigkeit der Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit, nur eine anteilige Mantelreibungswiderstand-Mobilisierung zugelassen werden, indem die Setzung gezielt geringgehalten wird (z.B. durch eine vorherbestimmte Begrenzung der Verringerung der Höhe der Vorrichtung). Auf gleiche Weise kann die Vorrichtung an die zu erwartende Belastung (entsprechend des Durchmessers und der Länge des Tragglieds sowie des darauf vorgesehenen Bauwerks) angepasst werden.
  • Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern. Die Vorrichtung umfasst eine Einrichtung 100, die geeignet ist, die Höhe der Vorrichtung 10 zu verringern, wenn die Vorrichtung 10 mit einer Druckkraft belastet wird. Die Druckkraft kann dabei zum Beispiel auf den oberen Teil der Vorrichtung 10 wirken. Durch die Belastung mit der Druckkraft wird eine kontrollierte Setzung eines pfahlartigen Tragglieds, im Baugrund hervorgerufen, die für die Aktivierung der Mantelreibung an dem pfahlartigen Tragglied ausreichend ist. Insbesondere, wenn das pfahlartige Tragglied in harten oder sehr harten Grund (Fels) mündet, hat die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 den Vorteil, dass durch das Ermöglichen einer Setzung des pfahlartigen Tragglieds die Mantelreibung aktiviert werden kann. Im Unterscheid zu pfahlartigen Traggliedern die reinen Spitzenwiderstand aufweisen zeichnen sich derartige Traggliedersysteme durch größere, gezielt hervorgerufene Mobilisierungssetzungen und demzufolge durch einen höheren Gesamtwiederstand aus. Das hat bemessungstechnisch zur Folge, dass bei vorgegebenen Bauwerkslasten die Anzahl der Tragglieder, die erforderlichen Durchmesser und/oder die Längen der Tragglieder reduziert werden können. Dadurch kann Material (Beton und/oder Bewehrungsmaterial) eingespart werden und zugleich die Bauzeit verkürzt werden.
  • Eine substantielle Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 sollte dabei erst beginnen, nachdem die auf die Vorrichtung 10 wirkendende Druckkraft einen vorherbestimmten Grenzwert überschritten hat. Der Grenzwert ist beispielsweise mindestens 100 kN, bevorzugt mindestens 150 kN, äußerst bevorzugt mindestens 200 kN. Dabei ist der Grenzwert an den jeweiligen Einsatzzweck anzupassen. Somit variiert der Grenzwert je nach Anzahl und Dimensionen der verwendeten Tragglieder sowie des darauf errichteten Bauwerks. Außerdem ist vorgesehen, dass die Einrichtung 100 so gestaltet ist, dass nachdem die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 durch Überschreiten des vorherbestimmten Grenzwertes begonnen hat, der Verlauf der Verringerung der Höhe in einem näherungsweise linearen Zusammenhang mit der auf die Vorrichtung 10 wirkenden Druckkraft steht. Das heißt, umso höher die Druckkraft auf die Vorrichtung 10 wird, desto größer ist die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10, ohne, dass dabei eine sprunghafte Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 auftritt. Dies ermöglicht ein gezieltes und vorherbestimmtes Verringern der Höhe der Vorrichtung 10 und somit ein kontrolliertes und gezieltes Hervorrufen einer erwünschten Setzung und dadurch der Aktivierung der Mantelreibung. Die Höhe der Vorrichtung 10 kann dabei um einen vorherbestimmten maximalen Wert verringert werden kann. Das heißt, dass, nachdem sich die Vorrichtung 10 in der Höhe um einen gewissen Wert verringert hat, selbst bei einem Anstieg der auf die Vorrichtung wirkenden Druckkraft keine weitere Verringerung der Höhe der Vorrichtung stattfindet. Beispielsweise kann die Höhe der Vorrichtung um 0,5 bis 5 cm verringert werden kann, vorzugsweise um 1 bis 3 cm, insbesondere um ungefähr 2 cm.
  • Das Beispiel der Vorrichtung 10 aus Fig. 1 hat ein Oberteil 200 und ein Unterteil 300. Zwischen dem Oberteil 200 und dem Unterteil 300 ist ein Stauchelement 110 angeordnet, wobei das Stauchelement 110 als Abstandshalter dient, um einen Spalt 400 zwischen dem Oberteil 200 und dem Unterteil 300 zu bilden. Ferner ist auf der Innenseite des Oberteils 200 und auf der Innenseite des Unterteils 300 jeweils eine Aussparung 120, 130 für das mindestens eine Stauchelement 110 vorgesehen (alternativ kann es nur eine einzige Aussparung entweder in dem Oberteil 200 oder in dem Unterteil 300 geben), in der das Stauchelement 110 angeordnet ist. Die Aussparungen 120, 130, besonders deutlich in der Explosionsdarstellung der Fig. 2 zu erkennen, sind derart dimensioniert, dass sie auch das zusammengestauchte Stauchelement 110 aufnehmen können. Das heißt, wenn die Höhe der Vorrichtung 10 durch die Druckbelastung verringert wird, dann wird das Stauchelement 110 gestaucht und ändert seine Form. Die Aussparungen 120, 130 sind so dimensioniert sein, dass sie das zusammengestauchte Stauchelement 110 vollständig aufnehmen können, so dass der Spalt 400 zwischen dem Oberteil 200 und dem Unterteil 300 vollständig geschlossen werden kann. Das Stauchelement 110 kann unter einer vorherbestimmten Belastung durch die Druckkraft kontrolliert gestaucht werden. Dadurch kann sich die Höhe der Vorrichtung 10 kontinuierlich soweit verringern, bis der Spalt 400 geschlossen ist und das Oberteil 200 und das Unterteil 300 miteinander in Kontakt treten, wodurch eine weitere Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 weitestgehend verhindert wird.
  • Das Stauchelement 110 kann zum Beispiel ein Elastomer umfassen, bevorzugt ein Zwei-Komponenten-Elastomer, insbesondere ein Elastomer, das Polyurethan umfasst. Beispielsweise kann ein Zwei-Komponenten-Gießharz auf Polyurethanbasis verwendet werden. Mit solchen Gießharzen können beliebige Abmessungen hergestellt werden und somit für den Einsatzzweck passende Höhen und Querschnitte produziert werden. Als Alternative zum Elastomer oder zusätzlich kann das mindestens eine Stauchelement 110 Beton mit Kunststoff und/oder Styroporanteilen umfassen. Insbesondere ist bei der Auswahl des Materials für das Stauchelement 110 darauf zu achten, dass das Material eine gewisse Eigen-Anfangsfestigkeit besitzt, um dem Eigengewicht des pfahlartigen Tragglieds (z.B. Frischbeton vor dem Aushärten) ohne größere Verformungen/Stauchung zu widerstehen. Die gewünschte Stauchung und folglich Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 darf noch nicht während des Einbaus des Pfahls entstehen, sondern sollte während der ersten Belastungsphase (idealerweise während der ersten im Bau auftretenden Belastungen) auftreten. Während der ersten Belastungsphase (z.B. anwachsendes Eigengewicht des aufgehenden Bauwerks) soll sich das Stauchelement 110 in der Vorrichtung 10 kontrolliert zusammendrücken, bis der Spalt 400 zwischen dem Oberteil 200 und dem Unterteil 300 geschlossen ist. Nach dem Schließen des Spalts 400 ist das Kraft-Verformungsverhalten (also das Verhalten der Stauchung) des Stauchelements 110 quasi unerheblich. Das heißt, idealerweise weist die Kraft-Verformungskurve des verwendeten Materials eine hohe Anfangsfestigkeit auf, dann eine lineare, kontrollierte Steifigkeit bis zum Schließen des Spalts 400 und danach ein beliebiges, näherungsweise plastisches Verhalten.
  • Die Gestalt des mindestens einen Stauchelements 110 kann, neben dem in den Figuren angedeuteten Vollkörper auch eine Waben- und/oder Ziehharmonika-Struktur aufweisen, die ab einer vorherbestimmten Belastung durch die Druckkraft kontrolliert nachgibt. Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Stauchelement eine Struktur aus Rohren umfassen, die sich kontrolliert zusammendrücken lassen, insbesondere eine Struktur aus übereinander gestapelten Rohren. Durch die Anzahl, die Gestalt und die Materialeigenschaften des Stauchelements 110 bzw. der Stauchelemente kann eine definierte, vorhersehbare Setzung des pfahlartigen Tragglieds zur Aktivierung der Mantelreibung realisiert werden. Im Gegensatz dazu können tragende Teile, also zum Beispiel das Oberteil 200 und das Unterteil 300 der Vorrichtung 10 aus hochfestem Material bestehen. Beispielsweise können Beton oder Stahl, aber auch sehr feste Kunststoffe verwendet werden. Durch die Verwendung von hochfesten Materialien verringert sich der Spitzenwiederstand am Fuß des Tragglieds nicht, der, nachdem die Höhe der Vorrichtung 10 verringert wurde, aktiviert wird. Die Kombination aus stauchbaren und hochfesten Komponenten ermöglicht dabei den gleichen Spitzenwiderstand im Vergleich zum Tragglied ohne erfindungsgemäßer Vorrichtung 10, sodass der Gesamtwiderstand des pfahlartigen Tragglieds um das Maß der Mantelreibung erhöht werden kann.
  • Fig. 3 zeigt weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Wie in Fig. 3 erkennbar kann die Vorrichtung eine runde/kreisförmige, rechteckige oder quadratische Grundform aufweisen. Entsprechend kann die Form des Stauchelements 110 und der Aussparungen 120, 130 angepasst werden. Die Anzahl der Stauchelemente 110 in der Vorrichtung kann dabei je nach Anforderungsprofil beliebig variiert werden. In Fig. 3 sind Ausführungsbeispiele mit einem und drei Stauchelementen 110 gezeigt. Aber auch jede andere Anzahl und Anordnung der Stauchelemente 110 in der Vorrichtung 10 ist möglich, von einem Stauchelement bis zu mehr als 10, mehr als 20, mehr als 50 oder mehr als 100 Stauchelementen.
  • Die Vorrichtung 10 kann außerdem eine umlaufende Schutzeinrichtung umfassen (in den Figuren nicht dargestellt). Die Schutzeinrichtung ist zwischen dem Oberteil 200 und dem Unterteil 300 angeordnet, um Eindringen von Fremdstoffen, Dreck und dergleichen in den Spalt 400 zu verhindern. Dies hat den Vorteil, dass störende Einflüsse durch Fremdstoffe, Beton, Dreck oder dergleichen auf die Vorrichtung 10, die das Schließen des Spalts 400, und dadurch die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 beeinträchtigen könnten, reduziert bzw. beseitigt werden. Die umlaufende Schutzeinrichtung kann zum Beispiel eine Gummimanschette oder eine Gewebemanschette aufweisen. Alternativ kann die umlaufende Schutzeinrichtung sich ineinanderschiebende Stahl- und/oder Kunststoffelemente umfassen, wobei vorzugsweise mindestens je ein Element am Oberteil 200 und am Unterteil 300 angeordnet ist. Das Oberteil 200 und/oder das Unterteil 300 sollten dann außerdem einen Aufnahmeraum für die Schutzeinrichtung aufweisen, so dass die Schutzeinrichtung die Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) nicht behindert. Des Weiteren kann das Oberteil 200 und/oder das Unterteil 300 einen Überstand aufweisen, um die Schutzeinrichtung vor mechanischen Beanspruchungen zu schützen, wenn die Vorrichtung in den Baugrund befördert wird. Der Überstand am Oberteil 200 und/oder am Unterteil 300 kann zum Beispiel eine konische Form aufweisen. Der Überstand kann auch dadurch gebildet werden, dass das Oberteil 200 und/oder das Unterteil 300 selbst eine konische Form aufweisen.
  • Alternativ oder zusätzlich zu den in den Figs. 1 bis 3 dargestellten Stauchelementen 110 kann die Einrichtung 100 ein Reservoir mit einem Auslass umfassen, wobei das Reservoir mit einem Fluid gefüllt ist. Die Einrichtung kann derart gestaltet sein, dass das Fluid aus dem Reservoir kontrolliert abgegeben werden kann, um die Höhe der Vorrichtung 10 zu verringern. Das Fluid kann beispielsweise ein Bingham-Fluid umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Fluid ein aktivierbares Material umfassen, das durch Aktivierung, insbesondere durch Aktivierung mit einer zweiten Materialkomponente (die zum Beispiel auch in der Vorrichtung untergebracht ist oder auf einem anderen Weg zugeführt wird), aushärtet. Das Fluid kann nach dem Abgeben aus dem Reservoir zum Beispiel durch eine derartige zweite Materialkomponente oder auf anderem Weg (zum Beispiel Wärmestrahlung oder eine sonstige Art von Strahlung) aktiviert werden, wodurch ein Sockel für das pfahlartige Tragglied gebildet wird.
  • Alle bisher beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung 10 können eine Befestigung aufweisen, um die Vorrichtung an dem pfahlartigen Tragglied zu befestigen (in den Figs. 1 bis 3 nicht dargestellt). Die Befestigung kann beispielsweise einen Stab, insbesondere eine Gewindestange oder ein Bewehrungseisen umfassen. Gleichzeitig kann der Stab auch für die räumliche Justierung der Vorrichtung 10 bezüglich des pfahlartigen Tragglieds geeignet sein. Der Stab kann zum Beispiel in einer Hülse an der Vorrichtung 10 angebracht sein, insbesondere am Oberteil 200 der Vorrichtung 10, wobei die Hülse ausgelegt sein kann, um eine Bewegung des Stabs in der Hülse zu ermöglichen, so dass die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 durch den Stab nicht behindert wird. Dabei ist die Bewegungsfreiheit des Stabs in der Hülse entsprechend der Öffhungsweite des Spalts 400 zwischen dem Oberteil 200 und dem Unterteil 300 anzupassen. Alternativ oder zusätzlich kann im Unterteil 300 in Verlängerung des Stabs eine Vertiefung vorgesehen ist, so dass die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 durch den Stab nicht behindert wird.
  • Die bisher beschriebene Vorrichtung 10 wird insbesondere in Kombination mit pfahlartigen Traggliedern verwendet. Die Vorrichtung 10 ist dabei an der Spitze des Tragglieds angebracht, wobei die Spitze der am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds ist. Die Einrichtung 100 der Vorrichtung 10 kann derart ausgelegt sein, dass durch das Eigengewicht des pfahlartigen Tragglieds an dem sie angebracht ist im Wesentlichen keine Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 hervorgerufen wird, insbesondere, wenn das pfahlartige Tragglied im Baugrund positioniert ist. Die beschriebene Vorrichtungen 10 sowie die pfahlartigen Tragglieder mit derartigen Vorrichtungen können für alle Arten an Bauwerken verwendet werden.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren beschrieben, das zur Aktivierung der Mantelreibung an pfahlartigen Traggliedern führt. Insbesondere soll dies beispielhaft für die Anwendung bei einem pfahlartigen Tragglied in Form eines Bohrpfahls geschehen, insbesondere in Verbindung mit dem Fortschritt der Errichtung eines Bauwerks auf derartigen Pfählen. Bei diesem Verfahren kann zum Beispiel die oben beschriebene Vorrichtung 10 zum Einsatz kommen. Als vorbereitenden Schritt sollte die Vorrichtung 10 entsprechend ihres Einsatzzwecks (Bauvorhaben) dimensioniert und dementsprechend in ausreichender Menge produziert werden. Die Vorrichtungen 10 können für jeden oder nur für einen Teil der für das Bauwerk geplanten Pfähle vorgesehen sein. Die fertige Vorrichtung 10 wird an das untere Ende eines Bewehrungskorbs eines Bohrpfahls montiert. Unabhängig davon erfolgt die Pfahlbohrung, das heißt das Herstellen des verrohrten Bohrlochs für den späteren Bohrpfahl bis in den Felshorizont des Baugrunds. In die Pfahlbohrung wird dann der Bewehrungskorb mit angerachter Vorrichtung 10 eingestellt. Dabei sollte die Vorrichtung 10 möglichst vollflächig auf der Sohle der Pfahlbohrung im Fels aufstehen. Nach dem Einstellen wird die Vorrichtung 10 mit dem Eigengewicht des Bewehrungskorbs belastet. Dabei soll sich die Höhe der Vorrichtung 10 noch nicht verringern. Anschließend folgt die Betonage des Bohrpfahls. Die Vorrichtung 10 wird dabei zunächst mit dem Frischbetongewicht belastet und soll sich auch dabei noch nicht in der Höhe verringern. Dann folgt das Aushärten des Pfahlbetons. Da dabei keine wesentliche Änderung des Gewichts auf die Vorrichtung 10 eintritt sollte auch in diesem Schritt keine Verringerung der Höhe auftreten. Allerdings kommt es durch das Aushärten des Betons auch zu einer Erwärmung der Vorrichtung 10 inklusive Stauchelement 110. Das Stauchelement 110 sollte dabei keine (oder zumindest nur kleine) Kriechverformungen aufweisen. Durch die langsam nach oben wachsende Rohbaukonstruktion (auf den Pfählen) steigt die Belastung auf jeden Pfahl und die jeweilige Vorrichtung 10. Aus den Lasten der Rohbaukonstruktion ergibt sich die nötige Druckkraft, die ausreicht, um die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 auszulösen und somit die Setzung des Pfahls herbeizuführen. Dadurch wird die Mantelreibung am Pfahlschaft auf voller Länge, also sowohl in den Fels/Festgesteinschichten als auch in den Lockerbodenschichten aktiviert. Der weitere Rohbau, Ausbau und die Belastung mit Verkehrslasten hat keinen weiteren Einfluss, sobald die maximale Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 erreicht ist. Alle Lasten, die auf die Vorrichtung 10 wirken, werden über die hochfesten tragenden Teil der Vorrichtung 10 übertragen und die Einrichtung 100 überträgt rechnerisch keine Lasten mehr. Somit spielt auch das Materialverhalten des Stauchelements 110 im Weiteren keine Rolle mehr. Die Lasten werden nun voll über den Pfahl auf klassische Weise über Mantelreibung und Spitzenwiderstand auf den Baugrund übertragen.
  • Die Aktivierung der Mantelreibung an den pfahlartigen Traggliedern erfolgt also oberhalb eines vorherbestimmten Grenzwertes für eine Druckbelastung (durch den Pfahl selbst und das darauf aufgehende Bauwerk), durch die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 zur Aktivierung der Mantelreibung, wodurch gezielt eine Setzung des pfahlartigen Tragglieds eingeleitet wird, die wiederum die Aktivierung der Mantelreibung bewirkt. Dafür ist die Vorrichtung 10 an der Spitze des Tragglieds angebracht, wobei die Spitze der am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds ist. Der vorherbestimmte Grenzwert kann, je nach Bauwerk und Größe bzw. Anzahl der verwendeten Tragglieder, zum Beispiel mindestens 100 kN sein, bevorzugt mindestens 150 kN, äußerst bevorzugt mindestens 200 kN. Nachdem die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 durch Überschreiten des vorherbestimmten Grenzwertes der aufgebrachten Druckkraft begonnen hat, steht der Verlauf der Verringerung der Höhe in einem näherungsweise linearen Zusammenhang mit der auf die Vorrichtung 10 wirkenden Druckkraft. Die Höhe der Vorrichtung 10 wird während des Baufortschritts um einen vorherbestimmten maximalen Wert verringert. Beispielsweise kann die Höhe der Vorrichtung 10 um 0,5 bis 5 cm verringert werden, vorzugsweise um 1 bis 3 cm, insbesondere um ungefähr 2 cm. Bezugnehmend auf die Ausführungsbeispiele der Vorrichtung 10 der Fig. 1 bis 3 , wird die Höhe der Vorrichtung 10 soweit verringert, bis der Spalt 400 geschlossen ist und das Oberteil 200 und das Unterteil 300 miteinander in Kontakt treten, wodurch eine weitere Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 weitestgehend verhindert wird. Dabei wird die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 über das Stauchelement 110 kontrolliert. Alternativ oder zusätzlich kann die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 wie oben beschrieben das Abgeben eines Fluids aus der Vorrichtung umfassen. Außerdem kann das Verfahren Aktivieren des abgegebenen Fluids nach dem Abgeben aus der Vorrichtung umfassen, insbesondere Aktivieren durch Kontakt mit einer zweiten Materialkomponente, wodurch das abgegebene Fluid aushärtet. Dadurch kann ein Sockel für das pfahlartige Tragglied durch das ausgehärtete Fluid im Baugrund gebildet werden.

Claims (16)

  1. Vorrichtung (10) zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern, wobei die Vorrichtung (10) eine Einrichtung (100) umfasst, die geeignet ist, eine Höhe der Vorrichtung (10) zu verringern, wenn die Vorrichtung (10) mit einer Druckkraft belastet wird, wodurch eine kontrollierte Setzung eines pfahlartigen Tragglieds im Baugrund hervorgerufen werden kann, die für die Aktivierung der Mantelreibung ausreichend ist;
    dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) ein Oberteil (200) und ein Unterteil (300) umfasst und die Einrichtung (100) mindestens ein Stauchelement (110) umfasst, wobei das mindestens eine Stauchelement (110) derart zwischen dem Oberteil (200) und dem Unterteil (300) angeordnet ist, dass das mindestens eine Stauchelement (110) als Abstandshalter dient, um einen Spalt (400) zwischen dem Oberteil (200) und dem Unterteil (300) zu bilden; und
    dadurch, dass das mindestens eine Stauchelement (110) ausgelegt ist, dass es unter einer vorherbestimmten Belastung durch die Druckkraft kontrolliert gestaucht wird und sich dadurch die Höhe der Vorrichtung (10) soweit verringert, bis der Spalt (400) geschlossen ist und das Oberteil (200) und das Unterteil (300) miteinander in Kontakt treten, wodurch eine weitere Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) weitestgehend verhindert wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (100) derart ausgelegt ist, dass eine substantielle Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) erst beginnt, nachdem die auf die Vorrichtung (10) wirkendende Druckkraft einen vorherbestimmten Grenzwert überschritten hat, insbesondere wobei der Grenzwert mindestens 100 kN ist, bevorzugt mindestens 150 kN, äußerst bevorzugt mindestens 200 kN.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (100) derart ausgelegt ist, dass, nachdem die Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) durch Überschreiten des vorherbestimmten Grenzwertes begonnen hat, der Verlauf der Verringerung der Höhe in einem näherungsweise linearen Zusammenhang mit der auf die Vorrichtung (10) wirkenden Druckkraft steht.
  4. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Vorrichtung (10) um einen vorherbestimmten maximalen Wert verringert werden kann, insbesondere wobei die Höhe der Vorrichtung (10) um 0,5 bis 5 cm verringert werden kann, vorzugsweise um 1 bis 3 cm, insbesondere um ungefähr 2 cm.
  5. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Innenseite des Oberteils (200) und/oder einer Innenseite des Unterteils (300) mindestens eine Aussparung (120, 130) für das mindestens eine Stauchelement (110) vorgesehen ist, in der das Stauchelement (110) angeordnet ist, und, die derart dimensioniert ist, dass sie auch das zusammengestauchte Stauchelement (110) aufnehmen kann.
  6. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stauchelement (110) eine Waben- und/oder Ziehharmonika-Struktur aufweist, die ab einer vorherbestimmten Belastung durch die Druckkraft kontrolliert nachgibt und/oder dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stauchelement (110) eine Struktur aus Rohren umfasst, die sich kontrolliert zusammendrücken lassen, insbesondere eine Struktur aus übereinander gestapelten Rohren.
  7. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stauchelement (110) ein Elastomer umfasst, bevorzugt ein Zwei-Komponenten-Elastomer, insbesondere ein Elastomer, das Polyurethan umfasst und/oder wobei das mindestens eine Stauchelement (110) Beton mit Kunststoff und/oder Styroporanteilen umfasst.
  8. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine umlaufende Schutzeinrichtung umfasst, die zwischen dem Oberteil (200) und dem Unterteil (300) angeordnet ist, um Eindringen von Fremdstoffen, Dreck und dergleichen in den Spalt (400) zu verhindern.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Schutzeinrichtung eine Gummimanschette oder eine Gewebemanschette umfasst, oder dadurch, dass die umlaufende Schutzeinrichtung sich ineinanderschiebende Stahl- und/oder Kunststoffelemente umfasst, wobei vorzugsweise mindestens je ein Element am Oberteil (200) und am Unterteil (300) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (200) und/oder das Unterteil (300) einen Aufnahmeraum für die Schutzeinrichtung aufweist, so dass die Schutzeinrichtung die Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) nicht behindert und optional, wobei das Oberteil (200) und/oder das Unterteil (300) einen Überstand aufweisen, um die Schutzeinrichtung vor mechanischen Beanspruchungen zu schützen.
  11. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Befestigung umfasst, um die Vorrichtung an dem pfahlartigen Tragglied zu befestigen, optional wobei die Befestigung einen Stab, insbesondere eine Gewindestange oder ein Bewehrungseisen umfasst.
  12. Pfahlartiges Tragglied, das eine Vorrichtung (10) nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche umfasst, wobei die Vorrichtung (10) an der Spitze des Tragglieds angebracht ist, wobei die Spitze der am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds ist.
  13. Pfahlartiges Tragglied nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (100) der Vorrichtung (10) derart ausgelegt ist, dass durch das Eigengewicht des pfahlartigen Tragglieds im Wesentlichen keine Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) hervorgerufen wird, insbesondere, wenn das pfahlartige Tragglied im Baugrund positioniert ist.
  14. Bauwerk, das ein pfahlartiges Tragglied nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 13 umfasst.
  15. Verfahren zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern, umfassend:
    Gründen eines pfahlartigen Tragglieds in einen Baugrund;
    Aufbringen einer Druckkraft auf eine Vorrichtung (10) zur Aktivierung der Mantelreibung an pfahlartigen Traggliedern nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11 oberhalb eines vorherbestimmten Grenzwertes, wobei die Vorrichtung (10) an der Spitze des Tragglieds angebracht ist, und die Spitze der am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds und
    dadurch
    Verringerung einer Höhe der Vorrichtung zur Aktivierung der Mantelreibung, wodurch gezielt eine Setzung des pfahlartigen Tragglieds hervorgerufen wird, die die Aktivierung der Mantelreibung an dem pfahlartigen Tragglied bewirkt.
  16. Verwendung einer Vorrichtung (10) zur Aktivierung der Mantelreibung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11 zum Errichten eines Bauwerks, umfassend:
    Gründen einer vorherbestimmten Anzahl an pfahlartigen Traggliedern in einen Baugrund, wobei zumindest an den Spitzen einiger der pfahlartigen Tragglieder eine Vorrichtung (19) zur Aktivierung der Mantelreibung angebracht ist und die Spitzen der jeweils am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds sind;
    Errichten eines Bauwerks auf den pfahlartigen Traggliedern;
    wobei zu einem vorherbestimmten Baufortschritt während des Errichtens des Bauwerks eine Druckkraft des Bauwerks auf die pfahlartigen Tragglieder einen vorherbestimmen Grenzwert überschreitet, sodass eine Höhe der Vorrichtungen (10) zur Aktivieren der Mantelreibung an den pfahlartigen Traggliedern verringert wird, wodurch gezielt eine Setzung der pfahlartigen Tragglieder hervorgerufen wird, und dadurch die Mantelreibung an dem pfahlartigen Tragglied aktiviert wird.
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