Fertigteilrammpfähle als Duktilpfahl

Wenn Bauvorhaben am Wasser oder auf nicht ausreichend tragfähigen Böden entstehen, ist die Herstellung von Pfahlgründungen erforderlich. Die Pfähle überbrücken kritische Schichten und sind im tief liegenden, festen Untergrund verankert.

Wirtschaftlich, einfach und schnell - ein sicherer Brückenschlag zu festem Untergrund

Duktile Fertigteilrammpfähle sind oft die wirtschaftlichste und zugleich technisch beste Lösung. Eine sorgfältige und gewissenhafte Planung ist wichtig, um Setzungsschäden vorzubeugen und den Baugrund auf das zu tragende Gebäude entsprechend vorzubereiten. Duktile Fertigteilrammpfähle sind ein einfaches System, das mit sehr hoher Produktionsleistung und niedrigen Kosten bei guter Umweltverträglichkeit hergestellt werden kann.

Duktilpfähle in der Anwendung

Pfähle aus duktilem Gusseisen haben im Gegensatz zu spröden Werkstoffen eine spezielle Eigenschaft: Der Rohstoff beinhaltet Grafit und ist sowohl plastisch verformbar als auch zäh. Der Duktilpfahl verformt sich unter Scherbelastung dauerhaft, bevor es zu einem Bruch kommt. Die Statik der Pfahlgründung bleibt daher auch bei Scherbelastung gut erhalten. Diese Materialeigenschaften, kombiniert mit dem wirtschaftlichen Herstellungsverfahren, eröffnen eine Vielzahl von Anwendungsbereichen für duktile Fertigteilrammpfähle im Grundbau. Damit duktile Rammpfähle die hohe Schlagenergie aufnehmen können, setzt man dem Gusseisen bei der Schmelze Magnesium zu.

Duktile Fertigteilrammpfähle haben beim Bauen am Wasser, speziell beim Grundbau in Hamburg, einen breiten Anwendungsbereich aufgrund zahlreicher Vorteile des Pfahlsystems:

Im Vergleich zu anderen Systemen sind duktile Rammpfähle sehr wirtschaftlich und damit kostengünstig. Die tägliche Produktionsleistung ist bei geringen Investitionskosten in Ausrüstung und Gerät sehr hoch. Bei der Herstellung der Pfahlgründungen entsteht kein Bohrgut. Daher fallen auch keine zusätzlichen Kosten für eine Entsorgung an.
Befindet sich das Grundwasser sehr nahe an der Geländeoberkante, sind duktile Rammpfähle eine besonders gut geeignete und kostengünstige Lösung für den Bau von beispielsweise Wohnhäusern. Bei Baugründen mit hohem Grundwasserspiegel ist die zusätzliche Verpressung der Rammpfähle mit Beton empfehlenswert.
Als Fertigteilsystem sind die duktilen Rammpfähle sehr flexibel im Einsatz. Die Länge der Pfähle und die Tragfähigkeiten werden vor Ort auf Basis der Rammkriterien bestimmt. Durch eine Mantelverpressung kann man problemlos die äußere Tragfähigkeit der Pfähle erhöhen. Davon profitiert man auch beim Grundbau in Hamburg.
Der Duktilpfahl eröffnet die Möglichkeit, Erdwärme zur Energiegewinnung geothermisch zu nutzen. Die Pfähle bestehen aus Eisen und leiten Wärme hervorragend. Mittels einer erdgekoppelten Wärmepumpe ist es möglich, eine entsprechende Heizanlage zu betreiben. Duktile Rammpfähle funktionieren damit als Energiepfahl und bilden gleichzeitig eine sichere Brücke zu festem Untergrund.

Vorteile vom Duktilpfahl

Der Einsatz duktiler Fertigteilrammpfähle im Spezialtiefbau bringt eine Vielzahl von Vorteilen mit sich. Die Wirtschaftlichkeit des Duktilpfahls als Pfahlsystem ist überzeugend:

Die Einrichtung der Baustelle erfolgt kostengünstig. Handelsübliche Geräte kommen zum Einsatz. Die Anforderungen an die Arbeitsebene sind gering.
In Baugründen mit wechselnden Bodenverhältnissen ist während der Herstellung die Optimierung der Pfahllängen flexibel möglich, was Verschnitt vermeidet.
Die Produktionsleistung ist hoch: Man kann bis zu 400 Pfahlmeter pro Tag herstellen. Dies hat kurze Bauzeiten zur Folge.
Steckmuffenverbindungen der einzelnen Pfahlrohre werden mit der Plug & Drive(R) Technologie kraftschlüssig und schnell hergestellt. An den Pfahlköpfen sind keine Nacharbeiten notwendig.
Entsorgungskosten sind minimal, da kein Bohrgut anfällt und allenfalls geringe Überschussmengen Zementmörtel anfallen.

Auch in puncto Technik bieten duktile Rammpfähle eine Vielzahl von Vorteilen im Spezialtiefbau:

Der Duktilpfahl kann mit speziellem Gerät auf sehr engem Raum in den Untergrund gerammt werden.
Die Baustelleneinrichtung erfolgt rasch, da für das Pfahlsystem leichte und wendige Geräte zum Einsatz kommen.
Der Transport der kompakten Duktilpfähle ist in der Regel einfach. Im Baubetrieb ist der Platzbedarf für die Rohre gering.
Dank der kleinen Rohrquerschnitte kommt es beim Einschlagen der Rohre nur zu sehr geringen Erschütterungen. Damit ist es möglich, einen Achsabstand von nur 50 cm zu sensiblen Bestandsbauten zu realisieren.
Duktile Fertigteilrammpfähle sind universell zur Tiefgründung mit Tragkraft über 2.000 kN einsetzbar. Der Lastabtrag erfolgt über Spitzendruck beziehungsweise Mantelreibung.
Das Abtragen von Horizontalkräften mittels Pfahlstellung ohne erforderliche Mantelverpressung ist bis zu einer Neigung von 45° möglich.
Eine hohe Korrosionsbeständigkeit kann man mittels einer Mantelverpressung sicherstellen.
Die Pfahllängen kann man vor Ort während des Einbringens flexibel und sicher anpassen. Der Nachweis der äußeren Tragfähigkeit kann damit bereits während der Herstellung erfolgen.
Im Grundbau in Hamburg ist das System etabliert, anerkannt und bestens bewährt. Es wurden bereits Millionen von Laufmetern hergestellt.
Da das Tragglied aus 100% Recyclingmaterial besteht, ist die Umweltverträglichkeit sehr gut.

Nachteile des Pfahlsystems

Bei speziellen Konstellationen können duktile Rammpfähle im Spezialtiefbau auch Nachteile aufweisen:

Tragfähige Untergründe sind schwerer erreichbar, wenn feste Zwischenschichten wie Mergel oder Fels vorliegen.
Der Einbau ist durch den verdrängten Boden erschwert, wenn sehr geringe Pfahlabstände erforderlich sind.
Das Rammen wird von einem Schnellschlaghammer durch Pfahlschüsse durchgeführt. Das führt zu Lärmbelästigungen.

Funktionsprinzip

Pfahlgründungen überbrücken Bodenschichten, die keine oder eine schlechte Tragfähigkeit aufweisen. Die Pfähle tragen die Last von Tragwerken in tieferliegende, tragfähige Bodenschichten ab. Für die Herstellung rammt man den Duktilpfahl in den Baugrund, bis eine Boden- oder Gesteinsschicht mit ausreichender Tragfähigkeit erreicht ist. Die Abtragung der Last in den Untergrund erfolgt über die Mantelreibung des Pfahls mit dem Baugrund und über den Druck der Pfahlspitze.

Vollverdrängungspfähle sind bei Pfahlgründungen im Spezialtiefbau üblich. Die Pfähle verdrängen den Boden vollständig beim Einbringen in den Untergrund.

Ein Duktilpfahl mit einem Durchmesser von z.B. 63,5 mm trägt je Pfahl etwa 925-1.000 kN. Der Pfahl als Fertigteilsystem besteht aus kurzen Stücken und kann in jeder Gesamtlänge auch an schwer zugänglichen Stellen mit einer Ramme eingeschlagen werden. In der Regel rammt man mit dem Schlaghammer eines Hydraulikbaggers die Pfähle in den Boden. Dabei ist das erste Pfahlstück mit einer Spitze versehen und am unteren Ende mit einem Rammschuh ausgestattet. Der Rammschuh unterbindet das Eindringen von Erdreich in das Rohr. Das Pfahlstück verfügt über eine Konstruktion am Ende, auf die das nächste Pfahlstück aufgesetzt wird. Ist ein Teilstück mit der Ramme eingeschlagen, steckt man das nächste Teilstück auf und schlägt dieses wiederum ein. Konstruktionsbedingt können daher keine Zugbelastungen aufgebracht werden. Für den Rammvorgang wird leichtes Gerät genutzt. Duktilpfähle aus Gusseisen verbaut man im Spezialtiefbau in Stücken von bis zu sechs Meter Länge.

Der untere Pfahlabschluss des Pfahls, die sogenannte Pfahlfußplatte, ist in zwei unterschiedlichen Ausführungen verfügbar:

Bei der mantelverpressten Variante setzt man eine Fußplatte ein. Diese Platte ist größer als der Querschnitt des Pfahlrohrs und erzeugt ein Raumvolumen rund um das Pfahlrohr, das mithilfe einer Verpressung aufgefüllt wird.
Bei der mörtelverfüllten Variante bringt man während des Rammvorgangs Mörtelbeton über das Rohr zum Plattfuß ein. Der Mörtelbeton wird bei der Fußplatte in den Bodenuntergrund gepresst. Solcherart bildet sich ein stabiler Betonmantel.

Baugrund und dessen Standfestigkeit

Bauland ist in vielen Gemeinden mittlerweile ein knappes Gut. Davon ist auch der Grundbau in Hamburg berührt. Als Folge weisen Kommunen immer öfter neue Baugebiete auch in Lagen aus, die über wenig tragfähigen Boden verfügen. Der Baugrund kann auch durch Grundwasser in Oberflächennähe beeinträchtigt sein oder sich in Hanglage befinden. Es ist in der Verantwortung des Bauherren eine sichere Gründung des geplanten Bauwerks sicherzustellen. Bauherren sind daher gut beraten, ein geologisches Gutachten zu beauftragen: Ist die Standfestigkeit des Bodens nicht ausreichend, dann empfiehlt ein Gutachter die richtige Gründung.

Wirtschaftliche und sichere Lösung

Eine solide und sichere Gründung hat beim Bauen am Wasser nicht automatisch hohe Kosten zur Folge. Duktile Fertigteilrammpfähle sind bei langjähriger Erfahrung und entsprechendem Know-how eine wirtschaftliche und sichere Lösung. Die sorgfältige Planung zur optimalen Vorbereitung des Baugrundes auf das zu tragende Gebäude ist unumgänglich. Duktile Fertigteilrammpfähle vereinen Wirtschaftlichkeit mit der technisch besten Lösung bei guter Umweltverträglichkeit.

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