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"StahlrammDfahle'
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Stahlrammpfahl mit einem Pfahlschaft,
einem Pfahlschuh oder einem Pfahlfuß und einem oder mehreren an den Pfahlschaft
angesetzten Verlängerungsstücken, wobei der Pfahlschaft und das Verlängerungsstück
über eiren Verbundstoß zusammengefügt sind.
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Ein solcher Stahlrammpfahl findet bei der Mastgründung im Freileitungsbau
Anwendung.
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Es kommt vor, daß sich eine Bodenart vor dem Einbringen der Pfähle
nicht ganz genau bestimmen läßt und somit die jeweils erforderliche Pfahllänge nicht
im voraus festgelegt werden kann.
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Um bei unterschiedlichen Bodenarten flexibel zu sein und die Pfahllänge
dem Boden anpassen zu können, ist es erforderlich, Stahlrammpfähle über einen Verbundstoß
mittels eines Verlängerungsstückes erweitern zu können.
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Für die Realisierung der erforderlichen Pfahllängen, den Einsatz wirtschaftlicher
Geräte und die Möglichkeit flexibel auf unvermutete Bodenarten reagieren zu können,
ist ein Stahlrammpfahl mit einem Verbundstoß erforderlich, der die im Betrieb des
Pfahles auftretenden Beanspruchungen bezüglich Zug, Druck und Torsion nachweislich
aufnehmen kann.
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Bei den heute gebräuchlichen Stahlrammpfählen wird, falls eine Verlängerung
erforderlich ist, das Verlängerungsstück unter Zuhilfenahme von Verbindungselementen
an dem zu verlängernden Pfahlschaft festgeschweißt.
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Dies erfordert das Vorhandensein von qualifizierten Schweißern und
Schweißgeräten sowie eine hierfür erforderliche Stromversorgung. Beides steht oftmals
auf entlegenen Baustellen nicht zur Verfügung. Desweiteren ist zu berücksichtigen,
daß für die Schweißarbeit eine längere Zeit in Anspruch genommen werden muß. Was
wiederum bedeutet, daß die gesamte übrige Arbeit der Rammkolonne während dieser
Zeit ruht. Außerdem wirkt sich z.B.
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bei betonummantelten oder betonverpreßten Stahlpfählen eine längere
Unterbrechung des Rammvorganges ungünstig auf die Betonqualität aus. Zusätzlich
ist zu berücksichtigen, daß auf den Baustellen oftmals Witterungseinflüsse die Qualität
der Schweißnähte beeinträchtigen. Ferner ist zu berücksichtigen, daß diese Schweißnähte
in der Regel nur durch eine visuelle Kontrolle beurteilt werden können. Irgendwelche
nicht sichtbaren Unregelmäßigkeiten werden nicht entdeckt und tragen zur Stabilitätsminderung
des Pfahles bei.
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Die bisher gebräuchlichen Stahlrammpfähle können die an sie gestellten
Bedingungen zwar erfüllen, sie sind jedoch sehr aufwendig in der Konstruktion, was
ihre Wirtschaftlichkeit in Frage stellt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stahlrammpfahl mit
einem Verbundstoß so zu schaffen, daß insbesondere zwischen Pfahlschaft und Verlängerungsstück
auf geschweißte Verbindungen verzichtet werden kann.
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Die Aufgabe wird bei einem Stahlrammpfahl der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, daß die Verbindung zwischen dem
Pfahlschaft und
dem Verlängerungsstück mittels beide überlappen de flächige Verbindungselemente
erfolgt, die am Pfahlschaft und am Verlängerungsstück angeschraubt sind.
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Dieser Stahlrammpfahl läßt sich mit dem aus den Laschen gebildeten
Schraubstoß auf der Baustelle schnell verlängern. Für diese Arbeiten ist kein besonders
geschultes Personal nötig, vielmehr können diese Arbeiten von Hilfskräften ausgeführt
werden. Ferner sind keine besonderen Geräte noch irgendwelch nergieversorgungsanschlüsse
hierfür erforderlich. Die sonst übliche Oberflächenbehandlung der bei dieser gleitfest
vorgespannten Konstruktion miteinander verbundenen Teile beschränkt sich hier lediglich
auf die Laschen. Eine besondere Bearbeitung des Pfahlschaftes und des Verlängerungsstückes
sinu hierbei nicht erforderlich.
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Ein Säubern mit der Drahtbürste ist ausreichend.
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Durch die Verbindung von Pfahlschaft und Verlängerungsstück über Laschen
und speziell ausgebildete gleitfest vorgespannte Schrauben wird während der Beanspruchung
des Stahlrammpfahles beim Rammen,insbesondere bei stoßartiger Belastung der Verbindung
durch Rammschläge, durch das Gleiten der Schraubenverbindung über die Luft in den
Bohrungen der Laschen ein Kontaktstoß bewirkt.
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Die Verbindung des Pfahlschaftes bzw. seines Verlängerungsstückes
mit dem Eckstiel eines Mastes, erfolgt über eine kraftschlüssige Verbindung jeweils
am oberen Ende des Pfahlschaftes oder des Verlängerungsstückes. Die vom Eckstiel
in diese Verbindung eingeleiteten Kräfte werden über gleitfest vorgespannte Kopfbolzendübel
in den Beton weitergeleitet. Diese Kopfbolzendübel werden vorzugsweise am oberen
Ende des Pfahlschaftes oder des Verlängerungsstückes in die dort vorgesehenen Bohrungen
eingepaßt und festgeschraubt.
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In vorteilhafter Weise sind die, für die Verbindung von Pfahlschaft
und Verlängerungsstück verwendeten Verbindungselemente
Laschen,
die sowohl am Pfahlschaft als auch am Verlängerungsstück außen angeschraubt sind.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Pfahlschaft am oberen Ende und das
Verlängerungsstück mindestens am unteren Ende mit Bohrungen für die zur Befestigung
der Laschen notwendigen Schrauben versehen. Die Laschen weisen an äquivalenten Stellen
ebenfalls entsprechende Bohrungen auf. Bei einer anderen AusfUhrurgsform der Erfindung
sind die Laschen mittels hochfest vorgespannter Schrauben am Pfahlschaft und am
Verlängerungsstück befestigt. Die Schrauben weisen im Anschluß an den Schraubenkopf
Riffelungen auf.
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In vorteilhafter Weise sind die Durchmesser der am Pfahlschaft und
am Verlängerungsstück angebrachten Bohrungen so gewählt, daß die Schrauben mit ihren
RifSelungen in die Bohrungswandungen eingreifen und somit ein Gegenhalt nicht erforderlich
ist. Bei den Laschen sind die Durchmesser der für die Schrauben vorgesehenen Bohrungen
geringfügig größer als der Schaftdurchmesser der Schrauben.
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Ausführungsformen des Stahlrammpfahles werden nachfolgend an Hand
von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 den über einen Schraubstoß verlängerten Stahlrammpfahl;
Fig. 2 einen Querschnitt, durch-den in Figur 1 gezeigten Stahlrammpfahl entlang
der Linie I - I; Fig. 3 eine gleitfest vorgespannte Schraube , die zur Halterung
der Laschen benutzt wird; Fig. 4 einen Querschnitt durch das am oberen Ende mit
Kopfbolzendübeln versehene Verlängerungsstück, entlang der Linie II - II in Figur
1.
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Der in Fig. 1 gezeigte Stahlrammpfahl 1 ist im wesentlichen aus einem
Pfahlschaft 2, einem Pfahlfuß 3, einem Verlängerungsstück 4 sowie Laschen 5 und
6 aufgebaut. Der Pfahlschaft 1 und das Verlängerungsstück 4 sind aus zwei oder mehreren
Profilstählen 7 zusammengeschweißt. In Jedem Fall muß der Querschnitt des Pfahlschaftes
1 mit dem Querschnitt des Verlängerungsstückes 4 übereinstimmen. Das heißt beide
müssen aus gleichvielen Profilstählen zusammengeschweißt sein. Am unteren Ende des
Pfahlschaftes 2 kann ein Pfahlfuß 3, wie in Fig. 1 gezeigt, oder ein Pfahlschuh
befestigt sein. Schon bei der Herstellung wird der Pfahlschaft am oberen Ende in
mehreren Ebenen rundum mit Bohrungen 8 versehen. Wie Fig. 2 zeigt, werden je Ebene
die breiten Mantelflächen 9 des Pfahlschaftes mit mindestens zwei Bohrungen 8 versehen,
während die schmalen Mantelflächen 10 mindestens eine Bohrung je Ebene aufweisen.
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Bei dem in Fig. 1 gezeigten Pfahlschaft sind in drei senkrecht untereinander
angeordneten Ebenen Bohrungen vorgesehen.
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Ebenso wie der Pfahlschaft 2 wird das Verlängerungsstück 4 am oberen
und unteren Ende mit Bohrungen 8 versehen. Die am unteren Ende des Verlängerungsstückes
4 vorgesehenen Bohrungen 8 werden vorzugsweise spiegelsymmetrisch zu den Bohrungen
8 am oberen Ende des Pfahlschaftes 2 angeordnet. Als Spiegelebene ist dabei die
Oberkante des Pfahlschaftes 2 anzusehen.
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Als Verbindungselementeswischen dem Pfahlschaft 2 und dem Verlängerungsstück
4 werden Laschen 5 und 6 benutzt. Bei diesen Laschen 5 und 6 handelt es sich vorzugsweise
um Stahlbleche, die an den Außenseiten des Pfahlschaftes 2 und des Verlängerungsstückes
4 zu befestigen sind. Die Laschen 5 und 6 werden insbesondere am oberen Ende des
Pfahlschaftes 2 und am unteren Ende des Verlängerungsstückes 4 mittels hochfest
vorgespannter Schrauben gehaltert. Die Länge der Laschen wird so gewählt,
daß
sie die oberste Reihe der Bohrungen 8 des Verlängerungsstückes 4 und die unterste
Reihe der Bohrungen 8 des Pfahlschaftes 2 um einige Zentimeter überragen. Die Breite
der Laschen ist so gewählt, daß sie immer etwas schmäler sind als die Mantelflächen
des Pfahlschaftes 2 und des Verlängerungsstückes 4, gegen die sie geschraubt werden.
Zu diesem Zweck sind zwei unterschiedlich breite Laschen 5 und 6 erforderlich, und
zwar solche die gegen die breiten Mantelflächen 9 geschraubt werden und solche die
an den schmalen Mantelflächen 10 gehaltert sind. Die Laschen 5 und 6 sind ebenfalls
mit Bohrungen 8 versehen. Die Bohrungen 8 der Laschen 5 und 6 sind so angeordnet,
daß sie deckungsgleich mit den Bohrungen 8 des Pfahlschaftes 2 und des Verlängerungsstückes
4 sind.
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Die Laschen 5 und 6 werden wie bereits erwähnt von spezStlen hochfest
vorgespannten Schrauben 11 gehalten. In Fig. 3 ist eine solche hochfeste Schraube
dargestellt. Diese Schraube weist im Anschluß an den Schraubenkopf 12 eine spezielle
Riffelung 13 auf. An sie schließt sich der Schraubenschaft 14 an, der im unteren
Bereich mit einem Gewinde 15 zur Aufnahme der Schraubenmutter versehen ist.
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Der Durchmesser der Bohrungen 8, die am Pfahlschaft 2 und am Verlängerungsstück
4 angebracht sind, ist gerade so groß gewahlt, daß die Riffelung 13 der Schrauben
11 in die jeweilige Bohrungswand der Bohrungen 8 eingreifen.
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Im Gegensatz dazu ist der Durchmesser der an den Laschen 5 und 6 angebrachten
Bohrungen 8 um ein entsprechendes Maß größer als der Schaftdurchmesser 14 der Schrauben
11.
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Die Verlängerung des Stahlrammpfahles über den Schraubstoß wird nachfolgend
beschrieben.
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Ist es beispielsweise aus Gründen einer ungünstigen Bodenbeschaffenheit
erforderlich, den Stahlrammpfahl tiefer einzutreiben
als vorgesehen,
so ist eine Verlängerung desselben unumgänglich.
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Hierfür wird das obere Ende des Pfahlschaftes 2 und das untere Ende
des Verlängerungsstückes 4 durch abbürsten von. Rost und Verschmutzungen gesäubert.
Die für den Schraubstoß notwendigen Laschen 5 und 6 werden auf ihrer Oberfläche
durch Sandstrahlen oder durch ein sonstiges gleichwertiges Verfahren metallisch
blank gemacht.
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Anschließend werden vom Inneren des Pfahlschaftes 2 aus die Schrauben
11 in die Bohrungen 8 an seinem oberen Ende gesteckt.
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Das gleiche geschieht am unteren Ende des Verlängerungsstückes 6 Falls
es aus Festigkeitsgründen notwendig sein sollte, kann zwischen den Schraubenköpfen
12, den Mantelflächen des Pfahlschaftes 2 bzw. der Verlängerung 4 Jeweils ein dünneres
als Futter dienendes Blech 17 (siehe Fig. 2) angeordnet werden.
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Änschließend wird das Verlängerungsstück 4 unter Zuhilfenahme beispielsweise
eines Krans mit seiner Unterkante auf die Oberkante des Pfahlschaftes 2 aufgesetzt.
Dies ist einfach möglich, da wie bereits erwähnt der Pfahlschaft 2 und das Verlängezngsstück
4 den gleichen Profilquerschnitt aufweisen.
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Anschließend werden die Laschen 5 und 6 an den Mantelflächen 9 und
10 angeordnet und die senkrecht von den Mantelflächen des Pfahlschaftes 2 und des
Verlängerungsstückes 4 abstehenden Schrauben 11 durch die Bohrungen 8 der Laschen
5 und 6 gesteckt.
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Wie bereits oben erwähnt sind für die breiteren Mantelflächen des
Pfahlschaftes 2 und des Verlängerungsstückes 4 die Laschen 5 und ftir die schmaleren
Mantelflächen die Laschen 6 vorgesehen.
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Da die Bohrungen 8 des Pfahlschaftes 2 und des Verlängerungsstückes
4 gerade einen solchen Durchmesser aufweisen, daß die Riffelungen 13 der Schrauben
11 in die Bohrungswandungen eingreifen, können die Schrauben 11 ohne Gegenhalten
von innen durch die Bohrungen 8 in die Laschen 5 und 6 gesteckt werden.
Die
Schrauben 11 werden nach dem Ansetzen der Laschen 5 und 6 planmäßig auf ein vom
Schraubendurchmesser und der Klemmlänge abhängiges Maß mittels Drehmomentenschlüssel
oder einem gleich-/und Schraubenmattern wertigen Verfahren verspannt. Oben wurde
bereits darauf hingewiesen, daß der Bohrungsdurchmesser der Bohrungen 8 der Laschen
5 und 6 um ein entsprechendes Maß größer als der Schaftdurchmesser der Schrauben
11 ist.
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Damit soll ein Ausgleich von Toleranzen in der Anordnung der Bohrungen
erreicht werden. Ferner soll die Herstellung eines Kontaktes (Kontaktstoß) zwischen
dem Pfahlschaft 2 und dem Verlängerungsstück 4 während der Beanspruchung des Stahlrammpfahles
beim Rammen (stoßartige Belastung der Verbindung durch Rammschläge auf Druck) durch
Zeiten der Schraubenverbindung über die Luft in den Bohrungen der Laschen 5 und
6 bewirkt werden.
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Außerdem wird die Montage der Laschenbei beinem größeren Durchmesser
ihrer Bohrungen 8 erleichtert, da sich die Schrauben 11 leichter hindurch führen
lassen. Ferner lassen sich aufgrund des größeren Bohrungsdurchmessers bei den Laschen
5 und 6 Unebenheiten und Verformungen am zu stoßenden Pfahl ausgleichen, die aus
Einflüssen während des Einrammens des Grundpfahls entstanden sind.
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Sind alle Laschen 5 und 6 sowohl am Pfahlschaft 2 als auch am Verlängerungsstück
4 angeschraubt, so weist der Stahlrammpfahl einen kraftschlüssigen gleitfest vorgespannten
Schraubstoß auf.
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Bei diesem verlängerten Stahlrammpfahl werden Durckkräfte über den
beim Rammen erreichten Kontaktstoß, Zugkräfte sowie Druckkräfte und Momente die
aus der Nutzlast resultieren Uber den Reibungsschluß übertragen.
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Damit auf das erste Verlängerungsstück 4 bei Bedarf noch ein zweites
Verlängerungsstück aufgesetzt und über einen zweiten Schraubstoß mit dem ersten
Verlängerungsstück 4 verbunden werden kann, ist das erste Verlängerungsstück an
seinem oberen Ende ebenfalls mit Bohrungen 8 versehen (siehe Fig. 1). Diese
Bohrungen
8 sind in gleicher Weise angeordnet, wie die am oberen Ende des Pfahlschaftes 2
befindlichen Bohrungen 8.
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Es besteht daher die Möglichkeit, auf das erste Verlänge-rungsstück
ein zweites aufzusetzen, das ebenso wie das erste Verlängerungsstück am unteren
Ende wiederum mit der gleichen Anordnung von Bohrungen 8 versehen ist. Auch für
diesen Schraubstoß werden wieder Laschen 5 und 6 an den Außenflächen der beiden
Verlängerungsstücke so angebracht, daß jede Lasche sowohl am ersten als auch am
zweiten Verlängerungsstück mittels Schrauben gehalten ist.
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Soll der Pfahl dagegen nicht verlängert, sondern gleich die Verbindung
mit einem Eckstiel hergestellt werden, so werden in die Bohrungen 8 am oberen Endt
des Pfahlschaftes 2 oder des Verlängerungsstückes 4 Kopfbolzendübel 18, wie in Fig.
4 gezeigt, gesteckt und mittels Muttern festgeschraubt. Dabei werden die Kopfbolzendübel
18 je nach Art des Rammpfahles nach innen oder nach außen weisend angeordnet. Diese
Kopfbolzendübel 18 können ebenfalls in dem, an den Kopf anschließenden Bereich Riffelungen
auf, die in die Bohrungswand greifen.
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Die Kopfbolzendübel 18 haben die Aufgabe, die von den Eckstielen der
Maste ausgehenden Kräfte über den Beton kraftschlüssig in die Pfähle zu leiten.
Bei Anordnung dieser Kopfbolzendübel 18 kann auf die sonst notwendige und kostspielige
Anordnung von angeschweißten Knaggen am oberen Ende des Pfahlschaftes oder am oberen
Ende des Verlängerungsstücke s verzichtet werden. Die Eopfbolsendübel 18 werden
nur dann am oberen Ende des Pfahlschaftes angeordnet, wenn dieser nicht verlängert
wird und die Verbindung mit dem Eckstiel direkt erfolgt. Die Anordnung der Kopfbolzendübel
18 ist also nur notwendig, wo die direkte Verbindung mit dem Eckstiel erfolgt.
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Bisher war es üblich Kopfbolzendübel oder ähnliche Dübel anzuschweißen.
Die neue Vorgehensweise ermöglicht das Anschrauben
der Kopfbolzendübel
18 und gibt somit der Bauausführung wesentlich mehr Spielraum, zumal das sonst übliche
Setzen der Kopfbolzendübel mittels des Abbrennstupfschweißverfahrens Energiemengen
benötigt, die wirtschaftlich auf Baustellen nicht bereitzustellen sind.
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Es ist grundsätzlich möglich für die Stoß- und Kraftübertragung zwischen
Mast und Pfahl Verbindungsmittel einzusetzen, die ähnlich wirken wie die hier beschriebenen
gleitfest vorgespannten Verbindungen, wie z.B. Schließringbolzen oder ähnliche.
Solche Verbindungen ändern grundsätzlich nichts an der Wirkungsweise des Schraubstoßes.
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Der hier beschriebene Schraubstob kann auch für die Verrundung von
Stahlpfählen mit zylindrischem Querschnitt sowie für Pfähle mit I-Profilen Anwendung
finden.
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L e e r s e i t e