umwelt-online: DIN 4014 Bohrpfähle; Herstellung, Bemessung und Tragverhalten (2)
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6.3.5 Unterwasserbeton
Abweichend von DIN 1045 darf auch der im Kontraktorverfahren, siehe DIN 4126/08.86, Abschnitt 3.2, eingebrachte Beton unter den Bedingungen für die Herstellung von Beton B1 hergestellt werden.
6.3.6 Ziehen der Bohrrohre
Beim Ziehen der Bohrrohre ist darauf zu achten, dass die Betonsäule weder abreißt noch eingeschnürt wird. Die Frischbetonsäule muss so hoch in das Bohrrohr hinaufreichen, dass ein ausreichender Überdruck des Betons gegen Grundwasser und seitlich nachdringenden Boden vorhanden ist. Der Überdruck reicht aus, wenn nachgewiesen werden kann, dass Gleichgewicht zwischen den horizontalen Drücken für den ebenen Fall besteht. Das gilt auch für Pfähle, die mit durchgehender Bohrschnecke mit großem Zentralrohr gebohrt werden.
6.3.7 Herrichten der Pfahlköpfe
In einer oberen Zone bis etwa 0,5 m unter der Betonoberfläche kann der Beton von unzureichender Festigkeit sein. Diese Zone ist dann nach dem Freilegen der Pfahlköpfe zu entfernen. Gegebenenfalls sind Bohrpfähle nach oben zu verlängern, damit nach dem Kappen einwandfreier Beton über die Solllänge vorhanden ist.
6.4 Bewehrungsarbeiten
6.4.1 Allgemeines
Für Verarbeitung und Einbau des Bewehrungsstahls gilt DIN 1045, sofern im folgenden nichts anderes festgelegt ist.
6.4.2 Ausbildung des Bewehrungskorbs
Der Bewehrungskorb ist so auszusteifen und aufzuhängen, dass er beim Transport, beim Einbau und beim Betonieren nicht bleibend deformiert wird. Die Bewehrung ist vor und nach dem Betonieren am Pfahlkopf auf Abweichungen von der Sollage zu kontrollieren, und das Ergebnis ist in den Mustervordruck für das Herstellen von Bohrpfählen (nach Anhang A) einzutragen.
Sofern eine Betondeckung von 5 cm nicht bereits durch die Wanddicke der Bohrrohre zustande kommt, sind Abstandhalter anzuordnen. Bei unverrohrten Bohrungen müssen großflächige Abstandhalter verwendet werden, deren Form sicherstellt, dass beim Einführen der Bewehrung in die Bohrung kein Nachbruch aus der Bohrungswand verursacht wird.
Um sicherzustellen, dass der Bewehrungskorb beim Betonieren und beim Ziehen des Bohrrohrs in seiner vorgesehenen Lage bleibt, ist z.B. der Einbau eines Kreuzes aus Flachstahl am unteren Ende der Bewehrung erforderlich.
Die nachträgliche Einführung der Bewehrung, gegebenenfalls mit Unterstützung durch leichte Vibration, ist zulässig, wenn die Betonüberdeckung und die planmäßige Lage der Bewehrung sichergestellt werden. Der Bewehrungskorb ist in diesem Fall unmittelbar nach dem Betonieren einzuführen.
Anmerkung: Das nachträgliche Einbringen der Bewehrung wird im allgemeinen nur bei Bohrpfählen angewandt, die mit durchgehender Bohrschnecke mit kleinem Zentralrohr hergestellt werden.
Beim Einbringen von Beton mit einem Größtkorn von 32 mm Durchmesser in eine mit Tonsuspension gestützte Bohrung ist ein lichter Mindestabstand der Längsbewehrungsstäbe von 70 mm bei einer dynamischen Fließgrenze von 10 N/m2 bzw. von 90 mm bei 30 N/m2 vorzusehen. Zwischenwerte sind linear zu interpolieren. Bei Beton mit Größtkorn der Zuschlagstoffe von 16 mm darf der lichte Abstand auf 50 mm verringert werden.
Zusätzlich zu der Anforderung nach DIN 1045 ist ein lichter Mindestabstand der Bewehrungsstäbe vom 2fachen Größtkorndurchmesser der Zuschlagstoffe einzuhalten.
7 Ermittlung des äußeren Tragverhaltens in nichtbindigen und bindigen Böden
7.1 Axialer Widerstand von Druckpfählen
7.1.1 Allgemeines
Die Widerstandsetzungslinie für Druckpfähle soll aufgrund von Probebelastungen (siehe DIN 1054) ermittelt werden. Sie darf auch auf der Grundlage von Erfahrungen mit anderen, unter vergleichbaren Verhältnissen durchgeführten Probebelastungen festgelegt werden.
Soweit solche Erfahrungen nicht vorliegen und keine Probebelastungen ausgeführt werden, darf die Widerstandsetzungslinie eines Einzelpfahls beim Vorliegen einfacher Bodenverhältnisse mit den Werten nach den Tabellen 1,2,4 und 5 nach Abschnitt 7.1.4 ermittelt werden.
Als einfache Bodenverhältnisse nach DIN 1054 werden hier solche definiert, für welche die Festigkeit in nichtbindigen Böden durch den Sondierspitzenwiderstandqs in bindigen Böden durch die Kohäsion im undränierten Zustandcu hinreichend genau festgelegt werden kann.
Es wird vorausgesetzt, dass die Mächtigkeit der tragfähigen Schicht unterhalb der Pfahlsohle drei Pfahlfußdurchmesser, mindestens aber 1,5 m beträgt. Wenn die genannten Werte unterschritten werden, ist ein Nachweis gegen Durchstanzen zu führen. Außerdem ist nachzuweisen, dass der darunter liegende Boden das Setzungsverhalten nicht beeinträchtigt.
Anmerkung: Als Eingangswerte für den Sondierspitzenwiderstand qs nach den Tabellen 1 und 4 sind Mittelwerte über eindeutige Tiefenbereiche zu verwenden. Es wird bewusst darauf verzichtet, diesbezüglich Festlegungen zu treffen, um es dem Anwender zu gestatten, z.B. scharfe Rückgänge des Sondierspitzenwiderstands unmittelbar unter dem Pfahlfuß stärker zu berücksichtigen als entsprechende Rückgänge im Pfahlschaftbereich. Die Werte in den Tabellen 1, 2, 4 und 5 sind Erfahrungswerte im Sinne von DIN 1054.Sie stammen aus einer Vielzahl von Probebelastungen verrohrt (V) und unverrohrt (U) unter Verwendung einer Stützflüssigkeit hergestellten Bohrpfählen und gelten als charakteristische Werte für diese Fälle. Sie werden nur in ungünstigen Fällen unterschritten.
7.1.2 Spitzenwiderstand des Einzelpfahls in Abhängigkeit von den Setzungen nach den Tabellen 1 und 2
Die Angaben gelten für normgerecht hergestellte Bohrpfähle, die mindestens 2,5 m in eine tragfähige Schicht einbinden.
Bei nichtbindigen Böden nach DIN 1054/11.76,Abschnitt 2.1.1.1, ist diese Bedingung durch Sondierungen nachzuweisen. Vorzugsweise ist dafür die Spitzendrucksonde nach DIN 4094 (z. Z. Entwurf) zu verwenden, mit der ein Sondierspitzenwiderstandqs ≥ 10 MN/m2 in dem Tiefenbereich nachgewiesen werden muss, der im Abschnitt 7.1.1 für die erforderliche Mächtigkeit der tragfähigen Schicht unter dem Bohrpfahl angegeben ist.
Anmerkung: Wenn die Spitzendrucksonde nicht eingesetzt wird (z.B. in zu grobkörnigem Boden), aber Rammsonden verwendet werden können, sollte die Möglichkeit einer Umrechnung der Ergebnisse von Rammsondierungen in Drucksondierergebnisse geprüft werden. Für die schwere Rammsonde DPH nach DIN 4094 (z.Z. Entwurf) darf in grobkörnigen Böden nach DIN 18196 mit weniger als 10% Körnern größer als 20 mm Durchmesser näherungsweise angenommen werden:
qs ≈N10 |
mitqs in MN/m2 |
N10 Schläge je 10 cm Eindringung der DPH |
Sofern für andere bzw. nicht sondierfähige Böden örtliche Erfahrungen vorliegen, darf die Erfüllung der Bedingungenqs ≥ 10 MN/ m2 auf deren Grundlage beurteilt werden.
Bei der Ermittlung der Widerstandsetzungslinie fürQs(s) aus Spitzenwiderstand nach Gleichung (8) ist bei Verwendung der Werte der Tabellen 1 und 2 den dort angegebenen bezogenen Pfahlkopfsetzungen 1 cm zuzuschlagen, falls mit Reißzähnen oder ähnlicher Ausrüstung versehene Bohrwerkzeuge verwendet werden und dadurch verursachte Auflockerungen unter der Bohrlochsohle nicht beseitigt werden (siehe auch Abschnitt 6.2.1).
Tabelle 1. Pfahlspitzenwiderstandos in MN/m2 in Abhängigkeit von der auf den Pfahl(fuß)durchmesser bezogenen Pfahlkopfsetzungs/D bzw.s/DF und dem mittleren Sondierspitzenwiderstand in nichtbindigen Böden
bezogene Pfahlkopfsetzung s/D bzw.s/DF |
Pfahlspitzenwiderstandos MN/m2*) | |||
bei einem mittleren Sondierspitzenwiderstandqs MN/m2 | ||||
10 | 15 | 20 | 25 | |
0,02 | 0,7 | 1,05 | 1,4 | 1,75 |
0,03 | 0,9 | 1,35 | 1,8 | 2,25 |
0,10 =sg | 2,0 | 3,0 | 3,5 | 4,0 |
*) Zwischenwerte dürfen linear interpoliert werden. Bei Bohrpfählen mit Fußverbreiterung sind die Werte auf 75% abzumindern. |
Tabelle 2. Pfahlspitzenwiderstandos in Abhängigkeit von der auf den Pfahl(fuß)durchmesser bezogenen Pfahlkopfsetzungs/D bzw.s/DF in bindigen Böden
bezogene Pfahlkopfsetzung s/D bzw.s/DF |
Pfahlspitzenwiderstandos MN/m2*) | |
bei einer Kohäsion im undränierten Zustandcu MN/m2 | ||
0,1 | 0,2 | |
0,02 | 0,35 | 0,9 |
0,03 | 0,45 | 1,1 |
0,10 =sg | 0,8 | 1,5 |
*) Zwischenwerte dürfen linear interpoliert werden. Bei Bohrpfählen mit Fußverbreiterung sind die Werte auf 75% abzumindern. |
Voraussetzung für die Anwendung des in Tabelle 2 angegebenen Pfahlspitzenwiderstands ist eine Fließgrenze ωL < 80 % (siehe DIN 18122 Teil 1). Als Eingangswerte nach Tabelle 2 wird die Kohäsion im undränierten Zustandcu des bindigen Bodens verwendet, deren Ermittlung in der Regel Laborversuche erfordert (siehe Abschnitt 4).
Falls die Sondierergebnisse der schweren Rammsonde durch Gestängereibung beeinflusst werden können, wird die Anwendung der Standard-Sonde SPT nach DIN 4094 (z.Z. Entwurf) empfohlen. Zur Umrechnung der Ergebniswerte siehe Tabelle 3.
Tabelle 3. Umrechnungsfaktoren zwischen dem Sondierspitzenwiderstand qs in MN/m2 der Drucksonde und der Schlagzahl N30 (Schläge je 30 cm Eindringung) beim Standard- Penetration- Test
Bodenart | qs/N30 MN/m2 |
Fein- bis Mittelsand oder leicht schluffiger Sand | 0,3 bis 0,4 |
Sand oder Sand mit etwas Kies | 0,5 bis 0,6 |
Weitgestufter Sand | 0,5 bis 1,0 |
Sandiger Kies oder Kies | 0,8 bis 1,0 |
7.1.3 Mantelreibung des Einzelpfahls nach den Tabellen 4 und 5
Der Bruchwert der Mantelreibung für den Einzelpfahl ist nach den Tabellen 4 und 5 anzunehmen. Bis zu dem bei der Setzungsrg nach Gleichung (7) erreichten Bruchwert der Mantelreibung ist mit linearem Verlauf des Pfahlmantelwiderstands zu rechnen (siehe Bild 3). Für die Ermittlung voncu in Tabelle 5 gilt Abschnitt 7.1.2. Die Tabellenwerte gelten nicht in Pfahlschaftbereichen, die durch Hülsen geschützt sind und über die Höhe des Pfahlfußes.
Tabelle 4: Bruchwert τmf der Mantelreibung in nichtbindigen Böden
Festigkeit des nichtbindigen Bodens bei einem mittleren Sondierspitzenwiderstand qs MN/m2 |
Bruchwert τmf der Mantelreibung MN/m2*) |
0 | 0 |
5 | 0,04 |
10 | 0,08 |
≥ 15 | 0,12 |
*) Zwischenwerte dürfen linear interpoliert werden. |
Tabelle 5. Bruchwert τmf der Mantelreibung in bindigen Böden
Festigkeit des bindigen Bodens bei einer Kohäsion im undränierten Zustand cu MN/m2 |
Bruchwert τmf der Mantelreibung MN/m2*) |
0,025 | 0,025 |
0,1 | 0,04 |
≥ 0,2 | 0,06 |
*) Zwischenwerte dürfen linear interpoliert werden. |
Werden die Bohrpfähle in Böden oder Wässern eingebaut, die nach DIN 4030 stark angreifend sind, ist aufgrund eines Gutachtens eines Sachverständigen für Betonkorrosion zu entscheiden, ob sich die Mantelreibung während der Nutzungsdauer der Pfahlgründung verändert und gegebenenfalls bei der Ermittlung der Pfahltragfähigkeit nicht angesetzt werden darf.
Werden Flügelsondierungen nach DIN 4096 durchgeführt, so sind deren Ergebnisse fürcu mit dem Abminderungsfaktor µ nach Bild 2 zu multiplizieren.
Anmerkung: Die empirischen Abminderungsfaktoren beruhen auf [3].
Bild 2: Abminderungsfaktoren µ bei Anwendung der Flügelsonde zur Bestimmung von cu
7.1.4 Ermittlung der Widerstandsetzungslinie nach Tabellenwerten
Auf der Grundlage der Tabellenangaben nach den Abschnitten 7.1.2 und 7.1.3 ist nach Bild 3 eine WiderstandsetzungslinieQ(s) zu ermitteln; siehe Bemessungsbeispiel nach Anhang B.
Dabei werden statt der Bruchwertesf undQf (siehe Abschnitt 2.2.1.2) deren Ersatzwertesg undsrg bzw.Qg,Qsg undQrg verwendet, von denen an die Widerstandsetzungslinien senkrecht verlaufen, siehe Bild 3.
Für den Pfahlspitzenwiderstand gilt:
sg = 0,1D bzw.sg = 0,1DF | (6) | |
mitD Pfahlschaftdurchmesser | ||
DFPfahlfußdurchmesser |
Für die Mantelreibung gilt:
srg = 0,5Qrg (in MN) + 0,5 ≤ 3 cm | (7) |
Q(s) =Qs(s) +Qr(s)=Apos(s) + | (s) | (8) |
Hierin bedeuten:
Qs(s) | Pfahlfußwiderstand in Abhängigkeit von der Pfahlkopfsetzungs |
Qr(s) | Pfahlmantelwiderstand in Abhängigkeit von der Pfahlkopfsetzungs |
Qrg | |
AF | Pfahlfußfläche |
os(s) | Pfahlspitzenwiderstand in Abhängigkeit von der Pfahlkopfsetzung s |
Ami | Pfahlmantelfläche im Bereich der Bodenschicht |
τmi(s) | Mantelreibung in Abhängigkeit von der Pfahlkopfsetzung s |
i | Nummer der Bodenschicht |
Bei dieser Ermittlung darf die Eigenlast der Pfähle vernachlässigt werden.
Bild 3: Konstruktion der Widerstandsetzungslinie unter Verwendung der Tabellen 1, 2, 4 und 5
7.1.5 Abminderungsfaktoren für nicht kreisförmige Bohrpfähle (Schlitzwandelemente)
Für die Mantelreibung sind die Werte nach den Tabellen 4 und 5 maßgebend. Beim Pfahlspitzenwiderstand sind die Werte der Tabellen 1 und 2 mit den vom Seitenverhältnis abhängigen Abminderungsfaktoren v nach Tabelle 6 abzumindern.
Bei vertikal belasteten Bohrpfahlwänden ist sinngemäß zu verfahren, wobei als Grundfläche die Summe der Pfahlfußflächen und als Mantelfläche die umhüllende Fläche einzuführen ist.
Tabelle 6. Abminderungsfaktorv für den Pfahlspitzenwiderstandοs bei nicht kreisförmigen Bohrpfählen (Schlitzwandelementen)
Seitenverhältnis1) | 1 | ≥ 5 |
v | 1 | 0,6 |
1) Zwischenwerte dürfen linear interpoliert werden. |
7.2 Ermittlung der Widerstandhebungslinie für Zugpfähle
Die Widerstandhebungslinie für Zugpfähle darf - wenn abweichend von DIN 1054 keine Probebelastungen vorliegen - mit den für Druckpfähle in den Tabellen 4 und 5 angegebenen Werten für den Bruchwert der Mantelreibung nach Abschnitt 7.1 ermittelt werden. Der Bruchwert der Mantelreibung darf beisrg nach Gleichung (9) angenommen werden.
srgzug = 1,3 *srg | (9) |
wobeisrg nach Gleichung (7) zu ermitteln ist.
Die allgemeinen Festlegungen nach Abschnitt 7.1.1 gelten hierbei sinngemäß.
7.3 Gruppenwirkung bei Einwirkungen in axialer Richtung
Die Wechselwirkung zwischen Einzelpfählen in Pfahlgruppen bei Einwirkungen in axialer Richtung ist nach DIN 1054 zu berücksichtigen.
Anmerkung: Ein festes Maß für den Abstand, von dem aus eine Wechselwirkung auftritt, kann nicht angegeben werden. Es hängt vom Pfahlachsabstand, der Pfahllänge und der Dehnsteifigkeit der Bohrpfähle ab sowie vom Verhältnis des Pfahlmantel- zum Pfahlfußwiderstand. Bei der Ermittlung des Tragverhaltens der Bohrpfähle in einer Pfahlgruppe ist die Kenntnis des nach den Abschnitten 7.1 oder 7.2 ermittelten Tragverhaltens eines entsprechenden Einzelpfahls erforderlich.
7.4 Horizontale Einwirkungen auf Vertikalpfähle
7.4.1 Allgemeines
Die in den Abschnitten 7.4.2 und 7.4.3 enthaltenen Festlegungen gelten auch bei Einwirkungen quer zum Bohrpfahl von bis 4:1 geneigten Schrägpfählen.
7.4.2 Einzelpfähle
Der Pfahlwiderstand gegen Horizontalverschiebung soll aufgrund von horizontalen Probebelastungen festgelegt werden. Er darf auch auf der Grundlage von Erfahrungen mit anderen, unter vergleichbaren Verhältnissen durchgeführten Probebelastungen festgelegt werden.
Bei zyklischen Schwell- und/oder Wechselbeanspruchungen sind solche Beanspruchungen in horizontalen Probebelastungen wirklichkeitsgetreu nachzuahmen, falls keine entsprechenden Erfahrungswerte vorliegen. Diese horizontalen Probebelastungen sind bis zum Abklingen der Verformungszunahme durchzuführen. Außerdem ist Kriechen unter konstanter Last zu berücksichtigen.
Größe und Verteilung des Bettungsmoduls sind aus horizontalen Probebelastungen zu ermitteln, wenn eine aus der Tragwerksplanung vorgegebene Horizontalverschiebung oder Winkelverdrehung des Pfahlkopfes nicht überschritten werden darf. Bei horizontalen Probebelastungen sind die Bemessungsgrößen der horizontalen Einwirkungen wirklichkeitsnah nachzuahmen; vertikale Einwirkungen dürfen dabei unberücksichtigt bleiben (siehe auch [1]). Bei stoßartiger horizontaler Einwirkung im Sinne von Anprall darf näherungsweise mit einer Erhöhung von ks auf den 3fachen Wert gerechnet werden. Zur Berechnung darf das Bettungsmodulverfahren verwendet werden.
Sofern es nur auf die hinreichend zutreffende Ermittlung der Biegemomente ankommt, dürfen die Bettungsmoduln der beteiligten Baugrundschichten nach der Gleichung
ks ≈Es/D | (10) |
angesetzt werden. Hierin bedeuten:
ks | Bettungsmodul |
Es | Steifemodul |
D | PfahlschaftdurchmesserD ≤ 1,0 m; beiD > 1,0 m darf mitD = 1,0 m gerechnet werden. |
Der Anwendungsbereich dieser Gleichung wird bei einem Höchstwert der Horizontalverschiebung von γ = 2 cm oder γ = 0,03 D begrenzt; der kleinere Wert ist maßgebend. Außerdem dürfen die Bodenspannungen zwischen dem Bohrpfahl und dem umgebenden Boden den Erdwiderstand beim Bruch mitKp nach DIN 4085 unter besonderer Berücksichtigung von Größe und Vorzeichen des Wandreibungswinkels nicht erreichen. Der Boden darf weder vorübergehend noch dauernd entfernt werden, solange die ursächlichen Kräfte wirken.
Anmerkung: Bruchzustände unter horizontalen Einwirkungen bleiben außer Betracht, weil die für Bauwerke tolerablen Verformungen γ bzw. Winkelverdrehungen α stets einen großen Abstand vom Bruchzustand bedingen.
7.4.3 Pfahlgruppen
In Pfahlgruppen, bei denen alle Bohrpfähle näherungsweise die gleiche horizontale Kopfverschiebung aufweisen, beteiligen sich die einzelnen Bohrpfähle in unterschiedlichem Maße an der Aufnahme der auf die Pfahlgruppe wirkenden horizontalen Einwirkung HG. Bei doppelsymmetrischen Gruppen aus gleichen Bohrpfählen wird die Verteilung der Einwirkung auf die i Gruppenpfähle errechnet mit:
Hi / HG = αi / Σαi | (11) |
wobei αi = αL * αQ | (12) |
ist. Die Faktoren αL und αQ hängen vom Pfahlabstand αL in Kraftrichtung und αQ quer zur Kraftrichtung und der Lage des Bohrpfahls in der Gruppe (siehe Bild 6) ab.
Den Abminderungsfaktoren αi für einen Bohrpfahl in der Gruppe entsprechen folgende Abminderungen der Bettungsmoduln:
ks(z) =nhE *z/D | (13) |
gilt mit der elastischen Länge L des Einzelpfahls
L = (E * I /nhE 1)0,2 | (14) | ||
für | l / L ≥ 4: | nhi = α1,67* nhE | (15) |
l / L ≤ 2: | nhi = α*nhE | (16) |
Für Werte 4 >l / L > 2 darf linear interpoliert werden.
Hierin bedeuten:
E *I | Biegesteifigkeit des Bohrpfahls |
nhE | Bettungsmodul des Einzelpfahls in der Tiefe z = D |
nhi | Bettungsmodul des Bohrpfahls in der Gruppe in der Tiefe z = D |
l | Länge des Bohrpfahls |
ks(z) =ks = const |
gilt mit der elastischen LängeL des Einzelpfahls und dem Bettungsmodul des EinzelpfahlsksE
L = (E *I /ksE *D)0,25 | (17) | ||
für | l /L ≥ 4: | ksi = αi1,33 *ksE | (18) |
l /L ≤ 2: | ksi = αi *ksE | (19) |
Für Werte 4 >l /L > 2 darf linear interpoliert werden.
Die Gleichungen (11) bis (19) gelten für gelenkig an eine Pfahlkopfplatte angeschlossene Pfähle und für teilweise oder voll in eine Pfahlkopfplatte eingespannte Pfähle.
Im Falle von eingespannten Pfahlköpfen braucht die Einspannung bei Probebelastungen nicht nachgeahmt zu werden.
Da für die Biegebemessung die Längssteifigkeit der Bohrpfähle (Pfahlwiderstand/Setzung des Pfahlkopfes) wesentlichen Einfluss haben kann, wird empfohlen, die Schnittkraftermittlung auch mit oberen und unteren Grenzwerten durchzuführen.
Bild 4: Abminderungsfaktor αL für das Verhältnis Pfahlachsabstand aL in Kraftrichtung zum PfahlschaftdurchmesserD; bei aL /D < 2 ist αL = 0 zu setzen
Bild 5: Abminderungsfaktoren αQA und αQZ für das Verhältnis Pfahlachsabstand aQ quer zur Kraftrichtung zum PfahlschaftdurchmesserD; für aQ /D < 2 gelten die Bedingungen einer durchgehenden Wand (siehe z.B. DIN 4085)
Bild 6: Abminderungsfaktoren αi in Abhängigkeit von der Lage des Bohrpfahls innerhalb der Gruppe
Bei Pfahlgruppen mit unregelmäßig verteilten Bohrpfählen dürfen die αi - Werte unter sinngemäßer Anwendung der Bilder 4 und 5 ermittelt werden.
Bei Pfahlgruppen mit unterschiedlicher Biegesteifigkeit der Bohrpfähle darf die Verteilung vonHG auf die Einzelpfähle näherungsweise mit den α-Werten nach den Bildern 4 und 5 mit:
Hi /HG =Ci / ΣCi | (20) |
ermittelt werden. Dabei ist
Ci =H0 / γ0 | (21) | |
mit | H0 horizontale Einwirkung am Pfahlkopf (beliebig) | |
γ0 Pfahlkopfverschiebung |
unter Berücksichtigung der Verformungsbedingung am Pfahlkopf mit den Bettungsmoduln nach den Gleichungen (15) und (16) bzw. (18) und (19) zu errechnen.
8 Ermittlung des Bruchwiderstands in Fels
8.1 Einwirkungen in axialer Richtung
Der Bruchwiderstand für Druck- und Zugpfähle soll aufgrund von Probebelastungen festgelegt werden. Er darf auch auf der Grundlage von Erfahrungen mit anderen, unter vergleichbaren Verhältnissen durchgeführten Probebelastungen oder hergestellten Pfahlgründungen festgelegt werden.
Soweit solche Erfahrungen nicht vorliegen und keine Probebelastungen ausgeführt werden, darf der Bruchwiderstand eines Druckpfahls nach Gleichung (22) ermittelt werden.
(22) |
Hierin bedeuten:
os | Pfahlspitzenwiderstand in Abhängigkeit von der einaxialen Druckfestigkeit qu nach Tabelle 9 |
τmf,i | Bruchwert der Mantelreibung der Schichti in Abhängigkeit von der einaxialen Druckfestigkeitqu, des Gesteins |
qu | Einaxiale Druckfestigkeit des Gesteins nach den Empfehlungen des Arbeitskreises Versuchstechnik im Fels der DG EG [5] |
AF | Pfahlfußfläche |
Ami | Pfahlmantelfläche im Bereich der Schichti |
Tabelle 9: Bruchwerteosf für den Pfahlspitzenwiderstand und für die Mantelreibung τmf im Fels in Abhängigkeit von der einaxialen Druckfestigkeit des Gesteinsqu
qu MN/m2 |
osf MN/m2 |
τmf MN/m2 |
0,5 | 1,5 | 0,08 |
5,0 | 5,0 | 0,5 |
20 | 10 | 0,5 |
Zwischenwerte dürfen linear interpoliert werden. |
Die Bruchwerte nach Gleichung (22) gelten für Bohrpfähle, die im Fels beiqu ≥ 5 MN/m2 mindestens 0,5 m einbinden. Beiqu < 0,5 MN/m2 müssen die Bohrpfähle mindestens 2,5 m einbinden. Zwischenwerte zwischen diesen beiden Festlegungen dürfen linear interpoliert werden.
Ferner wird vorausgesetzt, dass:
Es ist im Einzelfall zu prüfen, ob die zu erwartenden Pfahlsetzungen den Ansatz der Mantelreibung von überlagernden Bodenschichten rechtfertigen. Im Zweifelsfall darf diese Mantelreibung nicht angesetzt werden.
Zugpfähle sind mindestens 5 m in den Fels einzubinden. Bei geringeren Einbindetiefen ist der Bruchwiderstand durch Probebelastungen nachzuweisen.
8.2 Einwirkungen in horizontaler Richtung
Bohrpfähle, die mit dem unteren Ende oder über einen Teil ihrer Länge im Fels eingespannt sind und die am Pfahlkopf durch Einwirkungen quer zur Pfahlachse und Biegemomente oder entlang des Pfahlschaftes durch Erddruckkräfte beansprucht werden, erfahren im Fels eine seitliche Stützung, die als nahezu starr angenommen werden darf.
Zur Verhinderung brucheinleitender Bewegungen sind die seitlichen Anpressdrücke zwischen Pfahlschaft und Fels als zulässige Werte1/10 der in Tabelle 9 angegebenen Spitzenwiderstände zu begrenzen, sofern nicht gesicherte örtliche Erfahrungen mit vergleichbaren Pfählen unter vergleichbaren Untergrundverhältnissen vorliegen, die höhere Werte rechtfertigen.
8.3 Abweichungen vom Regelfall
Der Bruchwiderstand ist im Einvernehmen mit einem sachverständigen Institut festzulegen, wenn:
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(Stand: 19.08.2020)
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