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Pfahlgründungen

Anonim

Pfahlgründungen mit QUAST-VVB (Kann 2019).

Einführung

Fundamente unterstützen Bauwerke, indem sie ihre Last auf Boden- oder Gesteinsschichten übertragen, die eine ausreichende Tragfähigkeit und geeignete Besiedlungseigenschaften aufweisen. Es gibt eine große Auswahl an Fundamenttypen, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind, abhängig von Überlegungen wie:

  • Die Art der Last, die Unterstützung erfordert.
  • Bodenbedingungen.
  • Die Anwesenheit von Wasser
  • Haltbarkeit der Materialien.
  • Kosten.
  • Zugänglichkeit.
  • Empfindlichkeit gegen Lärm und Vibration.
  • Nähe zu anderen Strukturen.
  • Auf die Stapel ausgeübte Last

Grundsätzlich lassen sich Stiftungen als flache oder tiefe Stiftungen einordnen. Flache Fundamente werden normalerweise verwendet, wenn die von einer Struktur ausgeübten Belastungen im Verhältnis zur Tragfähigkeit der Oberflächenböden gering sind. Tiefgründige Fundamente sind erforderlich, wenn die Tragfähigkeit der Oberflächenböden nicht ausreicht, um auftretende Lasten zu tragen, so dass sie auf tiefere Schichten mit höherer Tragfähigkeit übertragen werden.

Pfahlgründungen sind tiefe Fundamente. Sie bestehen aus langen, schlanken säulenförmigen Elementen, die typischerweise aus Stahl oder Stahlbeton oder manchmal aus Holz bestehen. Eine Stiftung wird als "gestapelt" bezeichnet, wenn ihre Tiefe mehr als das Dreifache ihrer Breite beträgt (vgl. Atkinson, 2007).

Pfahlgründungen werden hauptsächlich verwendet, um die Lasten von Überbauten durch schwache, komprimierbare Schichten oder Wasser auf stärkere, kompaktere, weniger komprimierbare und steife Böden oder Gesteine ​​in der Tiefe zu übertragen, wodurch die effektive Größe eines Fundaments erhöht wird und horizontalen Belastungen standgehalten wird. Sie werden normalerweise für große Gebäude und in Situationen verwendet, in denen Boden nicht geeignet ist, übermäßige Besiedlung zu verhindern.

Stapelklassifizierungen

Pfähle können nach ihrer grundlegenden Konstruktionsfunktion (Endlager, Reibung oder Kombination) oder nach ihrer Konstruktionsweise (Verschiebung (angetrieben) oder Ersatz (gebohrt)) klassifiziert werden.

Endlagerpfähle entwickeln den größten Teil ihrer Reibung an der Spitze des Stapels und tragen eine harte Schicht. Der Pfahl überträgt die Last direkt auf feste Schichten und wird auch vom Untergrund seitlich zurückgehalten.

Reibungs- (oder Schwimm-) Pfähle entfalten den größten Teil der Pfahltragfähigkeit durch Scherspannungen entlang der Pfahlseiten und sind geeignet, wenn härtere Schichten zu tief sind. Der Stapel überträgt die Last auf den umgebenden Boden durch Reibung zwischen der Oberfläche des Haufens und des Bodens, wodurch der Druck der Wölbung verringert wird.

Angetriebene Stapel

Angetriebene (oder Verdrängungs-) Pfähle werden getrieben, getrieben, vibriert oder in den Boden geschraubt. Dabei wird das Material um die Pfahlwelle herum nach außen und unten verschoben, anstatt es zu entfernen.

Rammpfähle eignen sich für Offshore-Anwendungen, sind in weichen Quetschböden stabil und können lockere Böden verdichten.

Es gibt zwei Gruppen von Rammpfählen:

  • In-situ-Betrieb: Entweder mit einem permanenten Beton- oder Stahlmantel oder mit einem provisorischen Mantel.
  • Vorgeformt: Off-site vorgefertigt aus Holz, Beton oder Stahl.

Bohrpfähle

Bohrpfähle (oder Ersatzpfähle) entfernen den Schutt, um ein Loch für den Pfahl zu bilden, der in situ gegossen wird. Sie werden hauptsächlich in kohäsiven Untergründen zur Bildung von Reibpfählen und zur Bildung von Pfahlgründungen in der Nähe bestehender Gebäude eingesetzt.

Bohrpfähle sind in städtischen Gebieten beliebter, da die Vibrationen minimal sind. Sie können dort eingesetzt werden, wo der Kopfraum begrenzt ist, es keine Hebungsgefahr gibt und wo die Länge variiert werden muss.

Wenn das Bohren und Gießen gleichzeitig erfolgt, werden Pfähle als kontinuierliche Flugschneckenpfähle (CFA) bezeichnet.

Schraubpfähle

Schraubpfähle haben eine Wendel in der Nähe der Pfahlzehe, damit sie in den Boden geschraubt werden können. Der Prozess und das Konzept ähneln dem Einschrauben in Holz.

Mikropfähle

Mikropfähle (oder Mini-Stapel) werden verwendet, wenn der Zugang eingeschränkt ist, z. B. unterstützende Strukturen, die von Siedlungen betroffen sind. Sie können angetrieben oder eingeschraubt werden.

Stapelwände

Mit Pfahlwänden können permanente oder temporäre Stützmauern erstellt werden. Sie werden gebildet, indem Stapel direkt nebeneinander angeordnet werden. Hierbei kann es sich um eng benachbarte Pfahlwände oder um ineinander greifende Pfahlwände handeln. je nach Zusammensetzung der sekundären Zwischenpfähle kann es sich um harte / weiche, harte / feste oder harte / harte Sekantenwände handeln.

Geothermische Pfähle

Geothermische Pfähle kombinieren Pfahlgründungen mit geschlossenen Erdwärmepumpensystemen. Sie unterstützen eine Struktur und wirken als Wärmequelle und Wärmesenke.

Die thermische Masse des Bodens ermöglicht es dem Gebäude, unerwünschte Wärme von Kühlsystemen zu speichern, und Wärmepumpen können das Gebäude im Winter erwärmen. Erdwärme-Wärmepumpen entziehen dem Boden im Allgemeinen Wärme über Erdleitungen, die entweder horizontal oder vertikal im Boden verlegt werden. Bei geothermischen Pfählen werden die Rohrschleifen vertikal innerhalb der Pfähle selbst verlegt.

Rammausrüstung

Für das Stapeln steht eine große Auswahl an Geräten zur Verfügung, darunter:

  • Perkussionsfahrer: Hämmer mit Dampf, Druckluft oder Diesel.
  • Hydraulische Fahrer: Hydraulikzylinder drücken Pfähle in den Boden.
  • Vibrationsfahrer: Pfähle werden in den Boden gerüttelt.
  • Drehschnecken: Zum Einschrauben von Ersatzpfählen in den Boden.

Stapelkappen und Balken

Pfähle können einzeln verwendet werden, um Lasten zu tragen oder mit einer Stahlbetonkappe gruppiert und miteinander verbunden werden. Da es sehr schwierig ist, Pfähle exakt senkrecht zu bohren oder zu fahren, sollte die Pfahlkappe eine gewisse Abweichung in der Endposition der Pfahlköpfe ausgleichen können. Die Stapelkappe sollte, abhängig von der Größe des Pfahls, allseitig über die Außenpfähle hinausragen, typischerweise um 100-150 mm.

Pfahlkappen können auch mit Stahlbeton zu Deckbalken verbunden werden. Um die Stabilität gegen Querkräfte (mit Ausnahme von Senkkasten) zu gewährleisten, sind mindestens drei gedeckte Pfähle erforderlich. Verschließbalken eignen sich auch zur Verteilung des Gewichts einer tragenden Wand oder von eng zentrierten Säulen auf eine Pfahlreihe. Die Pfähle können im Balken versetzt sein, um Exzentrizitäten zu berücksichtigen, die unter Lastbedingungen auftreten können.

Der Verschließbalken sollte vom Boden ferngehalten werden, wenn der Zweck der Pfähle darin besteht, das Problem des Anschwellens und der Schrumpfung des Baugrundes zu überwinden. Dies kann durch Gießen des Abdeckbalkens auf Polystyrol oder anderes Kompressionsmaterial erfolgen, wodurch eine Bodenbewegung nach oben ohne Beschädigung des Balkens ermöglicht wird.

Stapel testen

Es ist ratsam, mindestens einen Stapel pro Schema zu testen, indem ein Teststapel gebildet wird, der sich in unmittelbarer Nähe befindet, aber nicht zu den eigentlichen Fundamenten gehört. Der Stapel sollte mit mindestens 50% seiner Arbeitslast überlastet und 24 Stunden gehalten werden. Dies ermöglicht eine Überprüfung der Tragfähigkeit des Pfahls sowie der Verarbeitung des Pfahls.

Die Integrität neuer und vorhandener Pfähle kann durch einen Pfahlintegritätstest gemessen werden.

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