Tiefenfundamentierung

Herstellung von Piloten aus duktilen Rohren

Die moderne Bauwirtschaft erfordert auch Bautätigkeit in weniger stabilen Gelände. Zu diesem Zwecke hat sich die Technologie des Einrammens von Piloten aus duktilen Rohren entwickelt. Der Gebrauchszweck ist vor allem die Fundamentierung von Objekten, Sanierung der Fundamente bestehender Objekte, Sanierung von Lawinen, Herstellung von Spundwänden, Verankerung von Böschungen, Mikropilotierung.

Fundamentierung auf Grundlage duktiler Piloten

Duktile Piloten werden aus duktilem Gusseisen hergestellt. In Slowenien stellen sie die neue Generation der Fundamentierung mit eingerammten Piloten dar. Zuerst wurden sie in Schweden benutzt, und sind sehr verbreitet in Finnland, Deutschland und Österreich. Das Pilotensystem besteht aus duktilen Rohre, hergestellt durch zentrifugales Gießen, die einen patentierten Stutzen zur Verbindung der Rohre miteinander haben.

Einzelne Rohre rammen wir mit einer Ramme hoher Frequenz ein und verbinden sie ohne besondere Geräte in beliebige Längen. Die einzelnen Rohre werden in einer Länge von 5 oder 6 Metern hergestellt, für Arbeiten dort, wo der Raum beschränkt ist, können wir auch kürzere in Auftrag geben. Das Material des Piloten ist Gusseisen (bezeichnet GGG – deutsch Guss, Grau, Globular – Guss, grau, Graphit in Kugelform) das im Unterschied zu Grauguss nicht beschädigt wird und auch beständig gegen hohe Belastungen und Beanspruchungen ist. Duktiles Gusseisen hat bei Deformationen ca. 30% bessere Eigenschaften als Baustahl Nr.37. Der Einbau des Piloten ist ziemlich einfach. Im Moment hat das Unternehmen Vilkograd aus Šentjur bei Celje eine ausgerüstete Maschine für das Einrammen von Piloten.

Wegen der geringen Masse der Piloten (nicht mehr als ca. 35 kg/m) ist ein Pilot sehr leicht bis zur Baustelle und auch auf der Baustelle transportabel. Die Piloten können auch an eingeengten und schweren Stellen eingebaut werden. Hierbei ist es meistens nicht notwendig eine Tamponunterlage und Zufahrtsrampen zu machen, so dass der Preis der Vorbereitung der Einbaustelle auf ein Minimum verringert ist. Die Piloten können auch unter verschiedenen Winkeln eingerammt werden, in Sonderfällen auch horizontal. Das erste Rohr des Piloten rüsten wir mit einem Schuh aus, stellen es auf die Endhöhe der Ausschachtung ein und rammen es ein. Danach koppeln wir das nächste Rohr durch einen konusförmigen Aufsatz an.

Mit dem Einrammen erreichen wir eine steife und widerstandsfähige Verbindung. Den Piloten rammen wir bis zur Endtiefe mit einer genau bestimmten Energie ein, den eventuell zu langen Teil des Piloten schneiden wir auf die geplante Höhe ab. Den Rest des Rohres können wir mit einem Rammschuh ausrüsten, und für den nächsten Piloten gebrauchen, deswegen sind sie auch rationell, weil es praktisch keinen Abfall gibt. Den Piloten können wir mit Beton füllen. Zur Vergrößerung der Tragfähigkeit können wir durch gleichzeitige Injektion um den Piloten herum einen Injektionskörper schaffen. Wenn wir in die noch nicht erstarrte Betonmasse Betonstahl eindrücken, können wir einen solchen Piloten als Spannpiloten oder als geotechnische Spannelemente allgemein benutzen. Der Kopf des Piloten wird in Hinblick auf statische Bedürfnisse hergestellt. An die Piloten kann man Platten zur Verteilung der Belastung anschweißen, denn duktiles Gusseisen kann mit besonderen Elektroden geschweißt werden.

Was wir bisher geschrieben haben, sind allgemeine Beschreibungen der Herstellung von Piloten. Weil wir aber wissen, dass wir zur Projektierung vieles mehr brauchen, möchte ich auch noch die technische Seite vorstellen. Die technischen Angaben gründen auf den tatsächlichen Maßen einzelner Projekte. Daher haben wir zusammen mit einem spezialisierten Unternehmen zur Messung dynamischer Beanspruchungen SLP in praktischen Projektbeispielen sehr erstaunliche Ergebnisse nachgewiesen.

A. Verwendung und Einbau

  • Piloten sind für viele Arten von Fundamentierungen geeignet, auch sehr hohe Projekte, Sanierung von Lawinen, Herstellung von Stützmauern, Sanierung von Fundamenten bestehender Objekte usw.
  • Sie sind geeignet für drei verschiedene Artender Ausführung im Hinblick auf die Technik des Einrammens.
  • ohne Injektion
  • mit nachträglicher Injektion und dem Einbau der Armierung
  • mit gleichzeitiger Injektion, wobei wir die Manteloberfläche des Piloten stark vergrößern
  • Die im Moment auf dem Markt angebotenen Piloten haben Durchmesser Ø 118 mm mit Dicke der Wände 8-10 mm und Durchmesser Ø 178 mm mit Dicke der Wände 8 – 13 mm.

B. Technische Daten

Nach der Fertigstellung einiger Projekte eingerammter Piloten wurden dynamische Messungen der Beanspruchung der Piloten ausgeführt. Die Messungen der Piloten wurden nach der Methode Pile Driving Analyser – Modell Pak gemacht. Die Methode und das Messverfahren sind standardisiert durch den Standard ASTM D4945-89. Nach erfolgten Messungen wurden die Daten mit dem CAPWAP Programm analysiert. So haben wir gezeigt, dass es uns mit der Ramme der Firma Vilkograd gelungen ist die Grenzen der zulässigen Beanspruchungen der Piloten zu überschreiten. Diese erreichten Beanspruchungen bewegen sich in den nächsten Werten:

1. Vertikale statische Tragfähigkeit für den einzelnen Piloten

  1. Pilot Durchmesser Ø 118 mm nicht injiziert, erreichte Tragfähigkeit von 400 bis 550 kN
  2. Pilot Durchmesser Ø 118 mm mit nachträglicher Injektion, erreichte Tragfähigkeit 500 bis 700 kN
  3. Pilot Durchmesser Ø 178 mm nicht injiziert, erreichte Tragfähigkeit 750 bis 1050 kN
  4. Pilot Durchmesser Ø 178 mm mit nachträglicher Injektion, erreichte Tragfähigkeit 1100 bis 1270 kN

Für die Tragfähigkeit des Piloten ist der Widerstand des Erdreiches entscheidend, der aber von Beispiel zu Beispiel verschieden ist.

2. Schertragfähigkeit

Die Grenzschertragfähigkeit des duktilen Piloten ist bei der Voraussetzung, dass die Scherfestigkeit gleich der Hälfte der Spannungen bei 0,2 % plastischer Deformationen ist, also 150 Mpa, gleich.

  1. für einen Piloten Durchmesser Ø 118 mm beträgt sie 220 kN
  2. für einen Piloten Durchmesser Ø 178 mm beträgt sie 380 kN

3. Abschluss

Nach allen angegebenen Daten meinen wir, dass ein Pilot aus technischem und finanziellem Aspekt sehr interessant ist. Es muss betont werden, dass das Unternehmen Vilkograd für die oben genannten Piloten eine Empfehlung zur Technologie, sowie zur Verwendung eingerammter Piloten aus duktilem Gusseisen, von Seiten der Universität Maribor, Fakultät für Bauwirtschaft – Institut für Geotechnik bekommen hat. Vor allem aber ist wichtig, dass diese Art von Piloten gewaltige Vorteile hat, wie:

  • Widerstandsfähigkeit des Materials
  • hohe Korrosionsbeständigkeit
  • schnelle und qualitätsvolle Ausführung
  • sofort nach Ausführung des Piloten ist es möglich mit weiteren Arbeiten anzufangen, was zeitlich viel bedeutet
  • einfache und sichere Verwendung
  • geringes Gewicht
  • verhältnismäßig geringer Bedarf an Baumechanisierung
  • geringer Einfluss auf die Umwelt
  • überraschende Ergebnisse der Beanspruchungen
  • für Hoch- und Tiefbau, Stützmauern usw. geeignet
  • Herstellung in sehr unzugänglichem Gelände
  • Möglichkeit des Einrammens des Piloten unter Winkel
  • verhältnismäßig große zulässige Belastung
  • 100% Resultate bei der Verfolgbarkeit des Piloten
  • bei der Ausführung kein Abfall an Rohren
  • niedrige Investitionskosten
  • die Köpfe der Piloten brauchen keine besondere Bearbeitung
  • die Tragfähigkeit der Piloten kann auf der Baustelle durch empirische Ausrechnung bestimmt werden
Einrammen des PilotenEinrammen des Piloten
Das Einrammen des Piloten ist auch unter Winkel möglichDas Einrammen des Piloten ist auch unter Winkel möglich
Ausführung dynamischer Messungen nach einer besonderen Methode Ausführung dynamischer Messungen nach einer besonderen Methode
Ausgeführte PilotenAusgeführte Piloten

Einrammen des Piloten ohne Injektion

Bei dieser Art rammen wir das Rohr in das Erdreich. Den Piloten rammen wir üblicherweise bis 1/3 ins Harte.
Mit dieser Ausführung bekommen wir tragende Werte, die aber von der Tragfähigkeit der Böden abhängen.

Pilot 118 mm – 300 bis 500 kN
Pilot 170 mm – 500 bis 900 kN

Diese Art der Ausführung ist geeignet zur Fundamentierung, weil wir am Ende eine harte Unterlage bekommen, Sanierung von Lawinen, Spundwände, punktartige Fundamentierung, usw.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Einrammen des Piloten mit nachträglicher Injektion

Bei dieser Art rammen wir den Piloten bis in die geforderte Tiefe, danach bringen wir die Armierung ein und injizieren den Piloten mit einer Betonmischung.
Mit dieser Ausführung erreichen wir tragende Werte, die aber von der Tragfähigkeit der Böden abhängen.
Pilot nachträglich injiziert Ø 118 mm 350 bis 600 kN
Pilot nachträglich injiziert Ø 170 mm 700 bis 1050 kN
Diese Art der Ausführung ist vor allem geeignet zur Fundamentierung, dort wo wir am Ende eine harte Unterlage erreichen, Sanierung von Lawinen, Spundwände, Verankerung von Böschungen, Fudamentbettungen, usw.

 

 

 

 

Einrammen der Piloten mit gleichzeitiger Injektion

Bei dieser Art rammen wir den Piloten mit einem Untersatz größeren Durchmessers, als es der Nenndurchmesser der duktilen Rohreist, ein. Gleichzeitig mit dem Einrammen drücken wir unter Druck Beton hinein, welcher die Bohrung ausfüllt. Bei dieser Ausführung können wir Piloten folgender Durchmesser machen:
Pilot aus duktilen Rohren Ø 118 mm von Ø 150 mm bis Ø 200 mm
Pilot aus duktilen Rohren Ø 170 mm von Ø 200 mm bis Ø 300 mm

Mit dieser Ausführung erreichen wir tragende Werte, die von der Tragfähigkeit der Böden abhängen

gleichzeitig injizierter Pilot Ø 150 bis Ø 200 mm 300 bis 600 kN
gleichzeitig injizierter Pilot Ø 200 bis Ø 300 mm 700 bis 110 kN

Diese Art der Ausführung ist vor allem dann geeignet, wenn ein Antrag gestellt wird, trägt der Pilot auf dem Mantel bzw., wenn wir in der Tiefe kein hartes Gelände erreichen. Der Pilot trägt in diesem Falle vor allem auf der tragenden Schicht.

 

 

 

 

 

 

Einzelne schematische Beispiele des Gebrauchs von duktilen Piloten

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Fundamentierung von Trägern

Fundamentierung von Trägern

Fundamentierung von Schächten

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Fundamentierung der Kanalisation

Spundwände

Verankerung von Dämmen

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Fundamentierung von Silos

Zweifache Fundamentierung von Objekten

Klassische Fundamentierung von Objekten

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