Pfahlgründungen: Bedeutung, Arten, Berechnungen

Es gibt verschiedene Arten von Tiefgründungen, die bei nicht oder gering tragfähigem Untergrund eingesetzt werden. Eine davon ist die Pfahlgründung. Bei der Pfahlgründung werden die Bauwerkslasten über Pfähle in tiefere, tragfähige Bodenschichten abgeleitet. Zu diesem Zweck werden Pfähle in den Boden gerammt, die ein stabiles Fundament bilden. Pfahlgründungen werden häufig beim Bau von Brückenwiderlagern und Arbeitsplattformen eingesetzt, wo ein stabiles Fundament von entscheidender Bedeutung ist.

Dieser Artikel enthält eine Fülle nützlicher Informationen über die Merkmale und die Geschichte von Pfahlgründungen, ihre Verwendungszwecke, die verschiedenen Typen und die entsprechenden Berechnungen. Verwenden Sie die nachstehenden Links, um zu einem bestimmten Abschnitt zu navigieren:

• Was sind Pfähle?
• Welche Funktion haben Pfähle im Bauwesen?
• Woher stammen Pfähle?
• Wann wird eine Pfahlgründung benötigt?
• Was sind die Vorteile einer Pfahlgründung?
• Pfahlsysteme
• Häufige Anwendungen für Pfahlgründungen
• Methoden der Pfahlgründung
• Erforderliche Berechnungen für die Pfahlgründung
• Vorschriften und Normen für Pfahlgründungen in Europa
• T-Value-Methode: Schaffung sicherer Arbeitsbühnen für Rammarbeiten
• Pfahlprüfungsmethoden
• Sichere Arbeitsplattformen mit Tensar entwerfen

Sind Sie bereit, die Qualität und Sicherheit Ihrer Pfahlgründungsprojekte zu erhöhen und zu verbessern? Sprechen Sie noch heute mit unserem Team.
 

Was sind Pfähle?

Pfähle sind lange, dünne Elemente, die in der Regel aus Stahl oder Stahlbeton gefertigt werden. Sie übertragen Lasten durch schwaches, zusammendrückbares Material auf kompakteren, weniger komprimierbaren, stabilen Boden oder Fels in größerer Tiefe. Der Einsatz dieser Elemente in größerer Tiefe gewährleistet eine stabile Basis, auf der das Bauwerk errichtet werden kann.

Es ist wichtig, zu verstehen, dass Pfahlgründung und Pfähle zwei unterschiedliche Konzepte sind, die jedoch in einer Beziehung zueinander stehen, um sicherzustellen, dass die Gründung hohe Lasten zuverlässig tragen kann. Eine Pfahlgründung bezeichnet in der Regel eine Gruppierung von Säulen (Pfählen), die als Fundament für ein Bauwerk dient. Der Pfahl selbst ist die Säule oder der Zylinder, der die Last auf den unteren Baugrund überträgt.

Welche Funktion haben Pfähle im Bauwesen?

Im Bauwesen werden viele verschiedene Arten von Pfahlgründungen verwendet, die jedoch alle eine wichtige Funktion erfüllen: die Übertragung der Lasten eines Bauwerks in den Boden. Bei der Pfahlgründung werden Pfähle in den Boden gerammt oder gebohrt, um ein Gebäude sicher zu gründen. Die Lasten werden von den Pfählen auf den Boden übertragen, wo sie zur Stabilisierung des Bauwerks beitragen. Pfahlgründungen werden häufig dort eingesetzt, wo der Boden die erforderlichen Lasten nicht übertragen kann und daher zu schwach ist, um das Bauwerk zu stützen.

Woher stammen Pfähle?

Wie viele moderne Techniken sind auch unsere heutigen Hightech-Pfahlsysteme aus einem klaren Bedarf entstanden, der schon vor Hunderten oder sogar Tausenden von Jahren bestand und auch heute noch besteht. Zu den ersten aufgezeichneten Beispielen für Pfähle gehören die Flussbewohner in der Schweiz vor 6000 Jahren, die ihre Häuser auf Pfahlfundamenten errichteten, um sich gegen Überschwemmungen und Angriffe zu schützen, indem sie ihre Behausungen erhöhten. Die Römer waren Vorreiter bei der Verwendung von Pfählen für Uferbauten in Europa, und in England gibt es Beweise dafür, dass sie vor mehr als 2000 Jahren in London und Corbridge Holzpfähle für Brücken in das Flussbett gerammt haben.

In den frühen Zivilisationen wollte man Städte und Ortschaften aus Gründen der Kommunikation und des Schutzes in der Nähe von Flüssen bauen, so dass der sumpfige Boden mit irgendetwas befestigt und gestärkt werden musste - das ist die Geburtsstunde des Pfahlbaus. Holzpfähle wurden von Hand in den Boden gerammt, oder es wurden Löcher gegraben und mit Sand und Steinen gefüllt. In der heutigen Zeit zwingt der ständig wachsende Bedarf an Gebäuden und Infrastrukturen die Behörden und Planer dazu, Grundstücke mit schlechten Bodeneigenschaften zu nutzen. Rammarbeiten sind - wie schon immer - in unserer modernen Bauindustrie unerlässlich.

Wann wird eine Pfahlgründung benötigt?

Der Einsatz einer Pfahlgründung kommt in Frage, wenn der anstehende Baugrund unzureichend tragfähig ist, um die Lasten aus dem vorgesehenen Bauwerk aufzunehmen. Dies ist oft bei stark organischen, gesättigten oder organischen Böden der Fall. Durch den Einsatz von Pfählen werden die Lasten in tieferliegende Schichten eingeleitet.

Was sind die Vorteile einer Pfahlgründung?

Die Vorteile von Pfahlgründungen liegen in ihrer Stabilität und Tragfähigkeit. Sie senken die zu erwartenden Setzungen auf ein geringes Maß. In vielen Fällen stellen sie auch eine kostensparende Lösung dar. Einige Vorteile sind:

• Tragfähigkeit: Pfahlgründungen bieten eine hohe Tragfähigkeit und eignen sich daher für Bauwerke mit hohen Lasten und schwierigen Baugrundverhältnissen.;
• Setzungsminimierung: Pfahlgründungen können Setzungen wirksam reduzieren und minimieren und so die Stabilität des Bauwerks und die Erhaltung des Niveaus über die Zeit gewährleisten.
• Vielseitigkeit: Pfahlgründungen können an unterschiedliche Bodenarten angepasst werden, z.B. an bindige, nichtbindige und gemischte Böden, was eine hohe Flexibilität bei Bauprojekten ermöglicht.
• Geringer Platzbedarf: Für ihre Ausführung benötigen Pfahlgründungen weniger Platz als andere Gründungsarten; sie sind daher ideal für beengte Baustellen.
• Eignung für verschiedene Bauwerke: Pfahlgründungen werden für verschiedene Arten von Bauwerken verwendet, einschließlich Gebäude, Brücken, Arbeitsplattformen und Stützmauern.

Pfahlsysteme

Unterschiedliche Pfahlsysteme können nach ihrem Einbauverfahren, nach Art der Lasteinleitung und nach ihrem Werkstoff klassifiziert werden. Die Wahl des geeigneten Systems hängt von verschiedenen Faktoren ab – z.B. von den erwarteten Tragwerklasten, vom Baugrund, von den Grundwasserverhältnissen, usw. Unabhängig vom Einbauverfahren übertragen alle Pfahlsysteme die aufgebrachten Lasten über Spitzendruck und/oder Mantelreibung, oft über eine Kombination beider.

Pfahlarten nach dem Einbauverfahren

Rammpfähle

Rammpfähle sind die klassische Art der Pfahlgründung. Sie können aus Holz hergestellt werden, eine jahrhundertealte Technik, die in vielen Ländern noch immer verwendet wird. Holzpfähle werden vor allem beim Bau von Küstenbauwerken, im Küstenschutz und bei Hafendämmen verwendet. Eine weitere Möglichkeit sind vorgefertigte Betonpfähle, die zur Aufnahme der Rammbeanspruchung bewehrt und in der Regel vorgespannt sind und einen quadratischen oder achteckigen Querschnitt haben. Ineinandergreifende Stahlspundbohlen werden häufig zum Bau von Spundwänden eingesetzt. Schließlich gibt es noch Stahlpfähle mit Rohr-, Kasten- oder H-Profil.

Bei jedem dieser Pfahlarten wird beim Rammen in den Boden ein entsprechendes Bodenvolumen seitlich verdrängt und ein Bereich um den Pfahl verdichtet, wodurch die Tragfähigkeit des Bodens erhöht wird. Damit diese Erhöhung der Tragfähigkeit eintreten kann, muss der Porenwasserdruck durch rasche Entwässerung abgebaut werden. Diese Art der Pfahlgründung eignet sich daher nicht für gesättigte oder schluffige Böden, da diese nur langsam entwässern und nicht in gleicher Weise verdichtet werden können.

Bohrpfähle

Bohrpfähle werden hergestellt, indem große Löcher in den Boden gebohrt und mit Beton gefüllt werden. Bohrpfähle sind sehr effektiv, da sie die Last von der Oberfläche auf die darunter liegenden tiefen Gesteins- und Bodenschichten mit minimalen Setzungen übertragen; daher sind sie ideal für die Gründung von Bauwerken wie Brücken und Anlagen zum Schutz gegen Hochwasser. Ein Bewehrungskorb aus Stahl wird vor dem Einbringen des Betons in das Bohrloch oder nach dem Betonieren abgesenkt.

Häufig kommt das leistungsfähige Drehbohrverfahren zum Einsatz, aber auch der Einsatz von Seilgreifer und hydraulischer Verrohrungsanlage ist möglich.

Arbeitsplanum: Sichere Stellflächen für Großgeräte sind unerlässlich

Bohrpfähle werden dort eingesetzt, wo erhebliche Hindernisse im Boden vorhanden sind. Der Pfahlbohrer bringt eine provisorische Verrohrung an, die als Stütze dient. Der Aushub (Boden und Gestein, das beim Bohren entfernt wird) wird aus dem Inneren der Verrohrung entfernt, dann wird ein Bewehrungskorb aus Stahl eingebaut. Anschließend wird das Loch mit Beton verfüllt und die Verrohrung entfernt. Diese Art der Pfahlgründung, bei der keine bleibende Verrohrung erforderlich ist, ist eine sehr vielseitige, effektive Art der Bohrpfahlgründung.

Bohrpfähle werden nach DIN EN 1536 geplant und bemessen. Sie bieten mehrere Vorteile:

• Bohrpfähle werden erschütterungsfrei und geräuscharm hergestellt
• Sie können aufgrund ihrer Abmessungen hohe Zug- und Drucklasten aufnehmen
• Im Greiferbohrverfahren mit Verrohrungsmaschine können Bohrpfähle auch unter beschränkter Höhe ausgeführt werden
• Lot- und Schrägpfähle sind bis zu einer Neigung 4:1 möglich
• Hindernisse und feste Bodenschichten können durchkernt werden

Verdrängungspfähle

Verdrängungspfähle werden in den Baugrund gerammt, geschraubt oder verpresst. Sie werden nach DIN EN 12699 geplant und bemessen.

Verdrängungspfähle werden unterteilt in:

• Fertigteilrammpfähle aus Stahlbeton, Spannbeton, Stahl, Holz
• Ortbetonrammpfähle
• Schraubpfähle

Fertigteilrammpfähle

Fertigteilrammpfähle werden in der Regel nicht auf der Baustelle hergestellt, sondern in einem Werk bei entsprechender Qualitätssicherung produziert und auf die Baustelle geliefert.

Sie bieten die folgenden Vorteile:

• Die Bodenverdrängung von Rammpfählen verdichtet den umliegenden Boden und steigert seine Tragfähigkeit (Mantelreibung und Spitzendruck werden erhöht)
• Es entfällt fast kein Bohrgut, der entsorgt werden muss
• Es können bei entsprechend verdichtbarem Boden hohe Tragfähigkeiten erreicht werden
• Pfähle aus Stahl oder Gusseisen haben eine hohe Biegesteifigkeit

Zu den möglichen Nachteilen gehören jedoch:

• Das Rammen ist oft mit erheblichen Erschütterungen verbunden
• Stahlbetonrammpfähle haben eine relativ geringe Biegefestigkeit, diese muss beim Transportieren und Rammen berücksichtigt werden
• Holzpfähle sind nur unter Wasser dauernd haltbar. Sie zersetzen sich rasch bei Luftkontakt, z.B. bei fallendem Grundwasserspiegel

Ortbetonrammpfähle

Ortbetonrammpfähle können nicht sofort belastet werden, sind aber ansonsten den Stahlbetonfertigpfählen ganz ähnlich. Sie werden meist über eine Innenrammung (z.B. System Frankipfahl) oder eine Kopframmung (z.B. System Simplexpfahl) abgeteuft, Ihre Durchmesser reichen normalerweise nicht über 60 cm.

Ein Vortreibrohr mit Betonpfropfen wird über einen Rammbär bis zur Solltiefe in den Boden eingerammt. Danach wird der Pfahlfuß durch Ausrammen des Pfropfens ausgebildet, was zu einer höheren Tragfähigkeit führt. Anschließend wird der Bewehrungskorb eingesetzt, der Hohlraum mit Beton gefüllt, das Vortreibrohr gezogen und der obere Pfahlschaft durch Stampfen des abschnittweise eingebrachten Betons hergestellt.

Die Vorteile sind:

• Bei guter Verdichtung des Bodens erhöht sich die Mantelreibung
• Der fertige Pfahl mit rauem Pfahlschaft und großem Pfahlfuß (System Frankipfahl) besitzt erhöhte Tragfähigkeit
• Kein oder sehr wenig Bohrgut
• Die Pfahllänge ist an die Baugrundverhältnisse gut anpassbar

Schraubpfähle

Schraubpfähle können als Vollverdrängungs- oder als Teilverdrängungsbohrpfähle ausgeführt werden.

Bei ersteren wird ein unten geschlossenes Rohr mit einer schneckenförmigen Spitze in den Boden eingedreht. Dabei wird der Boden vollständig verdrängt und seine Festigkeit dadurch erhöht. Nach Erreichen der Endtiefe wird ein Bewehrungskorb in den Hohlraum eingestellt, Beton eingefüllt und das Rohr herausgedreht.

Das Teilverdrängungsverfahren verwendet eine Hohlbohrschnecke mit einem Schneckenwendel, der in den Boden gedreht wird. Der Boden wird durch die Hohlbohrschnecke verdrängt, während der Schneckenwendel einen Teil des Bodens fördert. Nach Erreichen der Endtiefe wird ein Bewehrungskorb eingestellt und Beton eingepumpt, während die Hohlbohrschnecke gezogen wird.

Die Vorteile von Schraubpfählen sind folgende:

• Weil sie ohne großen Lärm hergestellt werden, sind sie für Pfahlgründungen in der Nähe von Gebäuden geeignet
• Der verdichtete Boden kann den Pfählen eine hohe Tragfähigkeit verleihen
• Das Herausziehen der Hohlbohrschnecke beim gleichzeitigen Betonieren führt zu einem Pfahlmantel mit hoher Reibung.

Es gibt auch einige Nachteile, die zu berücksichtigen sind:

• Hindernisse beim Bohren können zu Problemen führen, die nur durch Abbrechen und versetztes Neubohren gelöst werden können
• Bohrgeräte mit hoher Leistung können erforderlich sein

Mikropfähle

Mikropfähle sind Verpresspfähle mit einem Durchmesser < 30 cm. Sie kommen als Ortbeton-, Verbund- oder Fertigpfähle zum Einsatz; sie und ihre Anwendung werden in DIN EN 14199 behandelt. Wegen des geringen Pfahldurchmessers werden Lasten hauptsächlich über Mantelreibung eingetragen, Spitzendruck kann i.d.R. vernachlässigt werden. Mikropfähle werden im Bohr- oder Verdrängungsverfahren eingebracht und sowohl in Pfahlgründungen als auch z.B. bei der Rückverankerung von Baugrubenwänden eingesetzt.

Vorteile:

• Sie werden mit kleinen Geräten und wenig Erschütterung hergestellt und können daher in bebautem Gebiet gut eingesetzt werden, z.B. bei Nachgründungen von Gebäuden
• Eine hohe Tragfähigkeit kann durch Nachverpressung erreicht werden
• Sie können auch unter Neigung hergestellt werden

Nachteile:

• Ihr kleiner Querschnitt führt zu einer kleinen Mantelfläche und einem kleinen Pfahlfuß. Bei gleicher Pfahllänge weisen andere Pfahlarten oft höhere Tragfähigkeiten auf
• Wegen Ihres kleinen Querschnitts besteht in weichen Böden das Risiko, dass der Pfahl knickt. Daher ist in solchen Fällen ein Knicknachweis erforderlich

Verbundpfähle

Verbundpfähle sind Bohrpfähle mit einem Durchmesser < 30 cm. Der „Verbund“ entsteht zwischen der Bewehrung und dem einhüllenden Verpresskörper, und die Kraftübertragung erfolgt – wie bei Mikropfählen – über Mantelreibung.

Pfahlarten nach Art der Lasteinleitung

Spitzendruckpfähle

Endtragende oder Spitzendruckpfähle übertragen Lasten hauptsächlich durch den Fußwiderstand am Pfahlfuß direkt in eine tiefere, tragfähige Boden- oder Gesteinsschicht, die sich in einiger Entfernung unter der Oberfläche befindet. Eine typische Pfahlgründung über endtragende Pfähle ließe sich z.B. über in Fels abgesetzte Großbohrpfähle realisieren. Da der Fels kaum nachgibt, werden die Lasten fast ausschließlich über Spitzendruck abgetragen.

Reibungspfähle

Reibungspfähle übertragen Lasten in den Baugrund hauptsächlich durch Mantelreibung zwischen dem umgebenden Boden und der Oberfläche des Pfahls über dessen gesamte Länge. Um die Mantelreibung zu mobilisieren, ist eine Relativbewegung zwischen Pfahlmantel und Boden erforderlich - der Pfahl muss sich zunächst etwas setzen.

Pfahlarten nach Werkstoff

Betonpfähle

Fertigpfähle aus Stahlbeton - schlaff bewehrt oder vorgespannt - werden weltweit am häufigsten eingesetzt. Sie sind typischerweise quadratisch mit Seitenlängen zwischen 200 und 450mm.

Stahlrammpfähle

Rammpfähle aus Stahl oder Gusseisen werden als Stahlrohr-, Kasten- oder Trägerpfähle eingesetzt. In der Regel werden sie ohne eine Pfahlspitze gerammt, wobei sich ein Pfropfen am Pfahlfuß ausbildet. Stahlrammpfähle haben eine hohe Festigkeit; sie sind einfach zu verlängern, und unempfindlicher zu transportieren als Betonpfähle.

Holzpfähle

Pfähle aus Holz werden seit Jahrtausenden verwendet, ursprünglich zur Gründung von Bauten in Seen. Sie können sofort nach ihrem Einrammen belastet werden, sind aber nur als Dauerlösung einzusetzen, wenn sie auch dauerhaft unter Wasser stehen.

Häufige Anwendungen von Pfahlgründungen

Pfahlgründungen sind eine oft gewählte Methode für die Gründung von Bauwerken auf schlecht tragfähigem Untergrund. Pfähle werden in den Boden getrieben oder anderweitig installiert, bis tragfähige Schichten erreicht werden.

Typische Einsatzmöglichkeiten von Pfahlgründungen sind:

• Brückenbau
• Arbeitsplattformen
• Gebäude
• Küstenschutz

Sehen wir uns die Verwendung von Pfählen im Brückenbau und bei Arbeitsbühnen genauer an.

Pfähle im Brückenbau

Pfähle werden häufig an Brückenwiderlagern angeordnet, um das Gewicht des darüber liegenden Bauwerks abzutragen. Bei Brücken, die an Land gebaut werden, ist das Verfahren den traditionellen Formen der Pfahlgründung sehr ähnlich.

Der Bau einer Brücke über ein Gewässer kann besondere Herausforderungen mit sich bringen. Für den Einbau der Pfähle wird ein wasserdichtes Gehäuse, ein sogenannter Fangedamm, errichtet. Anschließend wird das Wasser abgepumpt, damit die Pfähle gesetzt werden können.

Sichere Arbeitsplattformen

Rammgeräte werden je nach Art und Tiefe des benötigten Pfahls in verschiedenen Größen hergestellt. Die Geräte müssen sich für jeden Pfahlstandort genau bewegen und positionieren lassen.

Die Fläche, auf der die Geräte arbeiten, wird als Arbeitsplattform bezeichnet. Sie wird in der Regel durch Verdichtung einer Schicht aus grobkörnigem Füllmaterial bis zu einer bestimmten Tiefe gebildet. Das geeignete Schüttmaterial kann auf die Baustelle gebracht werden, bei Brachflächen kann auch Abbruchschutt von der Baustelle verwendet und dafür vor Ort zerkleinert werden. Auch Geogitter können beim Bau von Arbeitsbühnen zur Stabilisierung des Bodens eingesetzt werden.

Die Arbeitsplattform muss die Last der Raupen verteilen und ein Versagen der Tragschicht vermeiden, um Setzungen zu minimieren und einen sicheren Betrieb des Bohrgeräts zu gewährleisten. Arbeitsplattformen müssen von einem qualifizierten Ingenieur unter Berücksichtigung der Bodenkennwerte und der Belastung des Rammgeräts für den jeweiligen Standort ordnungsgemäß bemessen werden. Sie müssen auch ordnungsgemäß gebaut und vom Bauunternehmer regelmäßig inspiziert und gewartet werden.

Die Federation of Piling Specialists (FPS) gibt an, dass ein Drittel aller von ihren Mitgliedern gemeldeten gefährlichen Vorfälle mit Arbeitsplattformen zusammenhängen. Sie warnen: „Jedes gefährliche Ereignis und jeder Beinahe-Unfall, an dem die Plattform beteiligt ist, kann zum Tod führen”. Der Hauptauftragnehmer der Baustelle ist für die Planung und den Bau der Arbeitsplattform verantwortlich und beauftragt häufig einen professionellen Ingenieur mit der Planung.

Ein umgestürzter Krane zeigt, wie wichtig sichere Arbeitsbühnen sind

Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden zum Aufbau eines stabilen Arbeitsplanums. Sie können auch noch heute mit unserem Team sprechen, um Ihr Projekt zu besprechen.

Methoden der Pfahlgründung

Die meisten Rammgeräte sind auf Raupen montiert und sind spezielle Anlagen, die für das Einbringen einer bestimmten Art von Pfählen gebaut werden. Rammpfähle werden mit einem Schlaghammer, einem hydraulischen Rammgerät oder Rüttelstempeln (in der Regel für Spundwände) in den Boden gehämmert, gepresst oder gerüttelt, oder es werden dieselbetriebene Vibrationsrammen verwendet, um den Widerstand des Bodens zu verringern und den Pfahl in den Boden gleiten zu lassen.

Für Bohrpfähle wird ein durchgehender Bohrer verwendet, der einem sehr großen Bohrer mit einem Durchmesser zwischen 300 mm und 900 mm ähnelt. Für Pfähle mit großem Durchmesser wird ein kreisförmiger Bohrer mit einem Durchmesser von bis zu 1200 mm verwendet. Die Bohrgeräte sind groß und können bis zu 180 Tonnen wiegen.

Erforderliche Berechnungen für die Pfahlgründung

Pfahltragfähigkeit

Die Bestimmung der Tragfähigkeit einer Pfahlgründung ist wichtig, um die Sicherheit und Stabilität des Bauwerks zu gewährleisten. Folgende Schritte gehören dazu:

1. Bodenuntersuchung: Zunächst wird eine gründliche Untersuchung des Bodens durchgeführt, um die Bodenart, Schichtdicken, Dichte, Konsistenz und andere relevante Eigenschaften zu bestimmen.

2. Pfahltypen und Materialien: Die Wahl des Pfahltyps (z.B. Bohrpfähle, Rammpfähle) und des Materials (z.B. Beton, Stahl) beeinflusst die Tragfähigkeit erheblich.

3. Mantelwiderstand:

• Der Mantelwiderstand wird durch die Reibung zwischen dem Pfahl und dem umgebenden Boden erzeugt.
• Formel: Rs​=∑(fs​⋅As​)
• (f_s) ist der Mantelreibungswiderstand pro Flächeneinheit und (A_s) die Mantelfläche des Pfahls.

4. Spitzendruck:

• Der Mantelwiderstand wird durch die Reibung zwischen dem Pfahl und dem umgebenden Boden erzeugt.
• Formel: Rs​=∑(fs​⋅As​)
• (f_s) ist der Mantelreibungswiderstand pro Flächeneinheit und (A_s) die Mantelfläche des Pfahls

5. Gesamte Tragfähigkeit:

• Die gesamte Tragfähigkeit des Pfahls ergibt sich aus der Summe von Mantelwiderstand und Spitzendruck.
• Formel: Rt​=Rs​+Rp

6. Sicherheitsfaktoren:

• Sicherheitsfaktoren werden angewendet, um Unsicherheiten in den Berechnungen und den Bodenbedingungen zu berücksichtigen.
• Diese Faktoren variieren je nach Normen und Richtlinien, die in verschiedenen Ländern und Projekten angewendet werden.

7. Praktische Tests: Oft werden auch praktische Tests wie Pfahlprobebelastungen durchgeführt, um die theoretisch berechneten Werte zu überprüfen und zu validieren.

Diese Schritte bieten eine umfassende Methode zur Bestimmung der Tragfähigkeit von Pfählen. Für spezifische Projekte und detaillierte Berechnungen ist es ratsam, sich an die entsprechenden Normen und Richtlinien zu halten und gegebenenfalls einen Sachverständigen hinzuzuziehen.

Pfahlsetzung

Die Setzung eines Pfahls wird gemessen, um sicherzustellen, dass der Pfahl die erwarteten Lasten tragen kann und sich im Boden stabil verhält. Einige gängige Methoden zur Messung der Pfahlsetzung sind:

1. Setzungsbeobachtung: Dies beinhaltet die Überwachung der vertikalen Bewegung des Pfahls über die Zeit. Dies kann durch regelmäßige Messungen mit Nivelliergeräten oder Lasermessgeräten erfolgen.

2. Lasttests: Bei statischen Lasttests wird eine bekannte Last auf den Pfahl aufgebracht und die resultierende Setzung gemessen.

3. Dynamische Tests: Diese Tests verwenden einen Fallhammer oder eine andere dynamische Last, um die Setzung zu messen. Die Reaktion des Pfahls auf die dynamische Last gibt Aufschluss über seine Tragfähigkeit.

4. In-situ-Messungen: Sensoren, z.B. Dehnungsmessstreifen, können direkt am oder im Pfahl installiert werden, um kontinuierliche Daten über die Setzung zu sammeln.

Diese Methoden helfen Ingenieuren, die Leistung der Pfähle zu bewerten und sicherzustellen, dass sie den Anforderungen des Bauwerks entsprechen.

Strukturelle Kapazität

Die strukturelle Kapazität von Pfählen bezieht sich auf die Fähigkeit eines Pfahls, Lasten zu tragen, ohne strukturelle Schäden zu erleiden. Diese Kapazität wird durch verschiedene Faktoren bestimmt, darunter die Materialeigenschaften des Pfahls, seine Abmessungen und die Art der Lasten, die er tragen muss.

Es gibt zwei Hauptkomponenten der Tragfähigkeit von Pfählen:

1. Spitzendruckwiderstand (Qe): Die Last, die direkt auf den Boden durch die Pfahlspitze übertragen wird. Sie hängt von der Festigkeit des Bodens und der Fläche der Pfahlsspitze ab.

2. Mantelreibungswiderstand (Qm): Die Last, die entlang der Seiten des Pfahls durch Reibung zwischen dem Pfahl und dem umgebenden Boden getragen wird.

Die Gesamtkapazität eines Pfahls (Qu) wird durch die Summe dieser beiden Komponenten bestimmt:

Qu​=Qe ​+ Qm​

Vorschriften und Normen für Pfahlgründungen in Europa

DIN EN 1536 für Bohrpfähle

Die Ausführungsnorm DIN EN 1536 enthält allgemeine Grundlagen für die Herstellung von Bohrpfählen, die durch Bodenaushub hergestellt werden und ein tragendes Bauglied darstellen, um Einwirkungen zu übertragen und/oder Verformungen zu begrenzen. Sie gilt für Bohrpfähle mit kreisförmigem Querschnitt und für Bohrpfähle, die als Schlitzwandelemente ausgebildet sind, unter der Voraussetzung, dass der Querschnitt in einem Arbeitsgang betoniert wird.​

DIN EN 12699:2015 DE für Verdrängungspfähle

DIN EN 12699 enthält allgemeine Grundsätze für die Herstellung von Verdrängungspfählen, die ohne Aushub oder Entfernen von Material aus dem Boden, ausgenommen zur Begrenzung von Hebungen und/oder Erschütterungen, zum Entfernen von Hindernissen oder als Einbringhilfen, eingebracht werden. Die Pfähle werden durch Rammen, Einrütteln, Einpressen, Eindrehen oder durch eine Kombination dieser Verfahren in den Baugrund eingetrieben.

DIN EN 14199 für Mikropfähle

DIN EN 14199 legt die allgemeinen Grundlagen für die Ausführung der Arbeiten zur Herstellung von Pfählen fest, die einen kleinen Durchmesser haben (Außendurchmesser von Bohrpfählen kleiner als 300 mm und von Rammpfählen kleiner als 150 mm) und die üblicherweise mit kleinen Bohr- bzw. Rammausrüstungen in den Baugrund eingebracht werden können.

T-Value-Methode: Schaffung sicherer Arbeitsplattformen für Rammarbeiten

T-Value, ein neuer Bemessungsansatz für Arbeitsplattformen, ermöglicht eine genauere Berücksichtigung der positiven Einflüsse stabilisierender Geogitter auf die Tragfähigkeit von Arbeitsplattformen aus ungebundenem Material. Die Verwendung von Geogittern mit dieser Art von Schüttmaterial kann die Tragfähigkeit signifikant erhöhen und Schichtdicken reduzieren. Das spart Zeit und Geld durch geringeren Aushub und Schüttmaterialbedarf. In unserem Leitfaden zur T-Value-Methode erfahren Sie mehr.

Sind Sie bereit, Ihr Projekt mit der T-Value-Methode zu planen? Sprechen Sie noch heute mit unserem Team

Pfahlprüfungsmethoden

Pfahlprüfungen sind entscheidend, um die Sicherheit und Stabilität von Bauwerken zu gewährleisten, die auf Pfählen gegründet sind. Sie müssen durch einen Sachverständigen für Geotechnik durchgeführt werden. Kontrolliert werden u.a.:

1. Tragfähigkeit: Pfahlprüfungen helfen, die Tragfähigkeit eines Pfahls zu bestimmen.
2. Integrität: Mit Pfahlprüfungen kann die Integrität des Pfahls überprüft werden.
3. Qualität: Pfahlprüfungen sind ein wesentlicher Bestandteil der Qualitätskontrolle im Bauwesen und prüfen, ob die Pfähle den erforderlichen Normen entsprechen.
4. Sicherheit: Pfahlprüfungen tragen zur allgemeinen Sicherheitsbewertung eines Bauprojekts bei.

Prüfung der Pfahlintegrität

Die dynamische Pfahlprüfung bietet eine schnelle und kostengünstige Möglichkeit zur Prüfung von Pfahlgründungen. Mit dieser Methode werden die dynamischen Vorgänge in Bohr- und Rammpfählen gemessen, insbesondere die Ausbreitung von Stoßwellen in den Pfählen. Die Integritätsprüfung basiert auf der Reflexionsmethode und verwendet einen leichten Hammer, mit dem ein Stoßimpuls im Pfahlkopf erzeugt wird. Die resultierende Wellenfront wird reflektiert – sowohl am Pfahlkopf als auch an Änderungen des Wellenwiderstands entlang des Pfahls, die sich aus Änderungen der Querschnittseigenschaften (Fläche, E-Modul, Dichte, Bettung) in der entsprechenden Tiefe ergeben. Ein Beschleunigungssensor misst die Ausbreitung der Stoßwelle im Pfahl am Pfahlkopf. Dadurch kann die Geometrie des Pfahls, d. h. seine Integrität, bestimmt und eine qualitative Bewertung von Defekten entlang des Pfahls vorgenommen werden.

Dynamische Pfahlprobebelastung

Die dynamische Pfahlprobebelastung, auch bekannt als High-Strain-Integritätsprüfung, ist eine Methode zur Bestimmung der Tragfähigkeit von Pfählen. Hierbei wird ein Pfahl durch einen Rammschlag belastet, wodurch eine Stoßwelle erzeugt wird, die sich durch den Pfahl ausbreitet. Diese Methode ist kostengünstiger und schneller durchzuführen als die statische Probebelastung.

Vorteile:

• Schnelligkeit: Die Prüfung kann schneller durchgeführt werden als statische Tests.
• Kosten: Geringere Kosten im Vergleich zu statischen Belastungstests.
• Regelkonformität: Die Methode ist durch Eurocode EC7 und DIN 1054 geregelt

Statischer Pfahlbelastungstest

Der statische Pfahlbelastungstest dient der Überprüfung der Tragfähigkeit eines Pfahls. Der Pfahl wird mit einer vorgegebenen Last belastet und die Verformung und das Verhalten unter Last werden aufgezeichnet. Es werden genaue Daten über die Tragfähigkeit und das Verhalten von Pfählen in unterschiedlichen Bodenarten gewonnen.

Sichere Arbeitsplattformen mit Tensar entwerfen

Dieser Artikel befasst sich ausführlich mit Pfählen und Pfahlgründungen, angefangen von den verschiedenen Arten bis hin zu ihren Anwendungen im Bauwesen.

Für Unterstützung bei der Planung Ihrer Pfahlgründungsprojekte wenden Sie sich an unser Team. Wir beraten Sie mit Konstruktionslösungen von Tensar für Arbeitsbühnen.

Darüber hinaus bieten wir Ihnen Tensar+, eine kostenlose geotechnische Software für die Bemessung stabiler Arbeitsplattformen. Die Anwendung dieser Software ermöglicht durch den Einsatz moderner Geoprodukte erhebliche Einsparungen im Bereich herkömmlicher Baustoffe bei Ihrem nächsten Projekt.