DIE BAUTECHNIK
18. Jahrgang BERLIN, 14. Juni 1940 Heft 25
A lle R e c h te V o r b e h a l t e n .
S p eichergrü ndu ng auf Rüttelfußpfählen.
V on R egierungsbaum eister Si\=3<tg. habil. A . S c h e id ig , B eratender Ingenieur VBI in N aum burg (Saale).
1. A llg e m e in e s .
U nm ittelbar n eb en einem vorhandenen H afenspeich er wird zur Zeit durch die B auunternehm ung Carl Brandt ein w eiterer G etreidesp eicher errichtet. Das Grundstück wird nach dem H afen zu durch ein e Stah l
spundw and begrenzt, d ie in einem A bstand von je w e ils 1,6 m m it 24 m langen Stahlankern an A nkerplatten aus E isenb eton b efestig t ist. D ie Platten b ild en ein e Ankerw and, die aber in A bständ en von 4,8 m durch F u gen unterbrochen ist. D ie A nkerplatten lieg en im g ew a ch sen en B oden hinter der alten U ferb öschung (Abb. 1). Der Bauplatz für den Sp eicher
neubau ist von der alten U ferböschung bis zur Sp un dw an dh öhe aufgefüllt.
Probebohrung
Schnitt A -A
W asserstond
Straße
T T
— —AnkerSti
M en beiogen aufN.N.
Abb. 1.
® Probebelastete Pßhte Versuche He 1,2,3,3 a,?
Lageplan und Q uerschnitt.
Der vordere T eil der Anker lie g t im H in terfüllungsbod en der Spundw and.
D ie Spundw and Ist an Ihrem Ende Im Grundriß rechtw in klig a b geb ogen und b egren zt dort das Grundstück d es Speichers.
Der Speicher Ist für die A ufnahm e von 15 4 0 0 t G etreide geplant.
D as E igen gew ich t d es G eb äu d es se lb st beträgt 15 000 t. Das G ebäude wird auf ein er du rchgehend en E isenb etonplatte von 1,25 m D icke errichtet.
D ie Größe der P latte entspricht dem Grundriß d es Speichers m it 45 m Länge und 23,17 m B reite. A us dem G ew ich t d es S p eich ers bei V ollast mit 3 0 4 0 0 t und dem G ew ich t der Platte m it 2600 t ergibt sich ein e B e
lastun g d es U ntergrundes m it 3,16 k g/cm 2.
Für d ie G ründung d e s G eb äud es sch ied en alle Verfahren aus, bei d en en die M öglichkeit b estan d, daß u n zu lä ssig e Kräfte auf d ie S tah l
spundw and au sgeü b t w urden. Da durch das A u fsetzen der G rundplatte unm ittelbar auf den Untergrund die Spundw and oder ihre Verankerungen zw an gläu fig aus ihrer Lage gebracht w orden wären, m ußte d ie se s ein fachste G ründungsverfahren außer Betracht b leib en . A us d en selb en Gründen war es auch nicht m öglich, d ie P latte auf Ram m pfähle, die ein e V erdrängung d es B od ens hervorrufen, a b zu setzen , w e il b ei einer Pfahllast v o n 35 t rund 950 P fähle hätten geram m t w erd en m üssen. Bef ein er P fah llän ge von 8 m und ein em Pfahlquerschnitt von 34 X 34 cm würde nach B een d igu n g der Ram m arbeiten e in e Bodenverdrängung von 880 m 3 entstan den sein . D ie R am m pfähle hätten dabei zw isch en Spund
w an d und Ankerw and w ie K eile gew irkt, die Anker angespannt und die Spundw and hin au sgetrieb en . Es w äre fraglich g e w e s e n , ob die Pfähle überhaupt plan m äßig hätten geram m t w erd en können.
Pfähle aus Stahlträgern, deren V erw en d u n g nah elag, w e il ihre B od en verdrängung beim Rammen ungleich geringer ist als die von B eton
oder H olzp fäh len , kon nten aus G ründen der Stahlersparnis k ein e A n
w en d u n g finden.
D ie W ahl m uß te daher auf Bohrpfähle fallen , b ei denen das P fahl
loch m it H ilfe ein es Vortreibrohres ausgebohrt und der Pfahl selb st im B oden h e r g este llt wird. B ei den vorhandenen B oden verhältn issen konnte für Bohrpfähle üblicher Bauart, d ie ihre Last v o rw ieg en d durch Sp itzen
druck übertragen, die Tragfähigkeit w ie bei den Ram m pfählen m it 35 t a n g esetzt w erd en , so daß e b en falls rund 950 P fähle unter der G rundplatte n otw en d ig g e w e s e n wären.
D ie Anzahl der Pfähle war jed o ch w iederum durch d ie A ufteilung der Sp undw andanker beschränkt, die in 1,6 m A bstand vonein an der lieg e n . Z w isch en den Ankern kon nte je w e ils nur ein e R eihe von Pfählen, im ganzen also h öch sten s 400 P fähle angeordnet w erd en . A uf jed en Pfahl en tfielen daher m in d esten s 80 t Last. B ei A usführung von achteckigen Pfählen von 42 cm D ick e hätte sich zw ar d ie T ragfähigkeit ein es Pfahls auf 6 0 1 steigern la ssen , w o b ei aber im m er noch 550 P fähle für die G ründung n o tw en d ig g e w e s e n wären. D ie T rägfähigkeit von 80 t konnte jedoch nur durch beträchtliche E rhöhung d es Sp itzen w iderstan d es erreicht w erd en .
Daher wurde v o rg esch la g en , d ie B odensch ich t unter den Bohrpfählen mit H ilfe d es Verfahrens der B auu ntern eh m un g Johann K eller in Frank
furt a. M. zu verd ichten. D ie Gründung mit H ilfe der sogen an n ten
„ R ü t t e l f u ß p f ä h l e “ 1) gab die M öglichkeit, Pfähle von 6 0 c m Durchm.
m it 80 t und mehr zu b ela sten . D ie Pfahlanzahl k onnte daher auf 400 beschränkt w erd en .
B ela stu n g sv ersu ch e, d ie un ter L eitung d es V erfassers durchgeführt w urden, hatten ein so au sg eze ich n etes E rgeb nis, daß man nach A nsicht d es Verfassers die z u lä ssig e T ragfähigkeit je Pfahl auf 120 t hätte steigern kön nen. D ie A u fsich tsb eh örd e ließ ein e B elastu ng von 100 t je Pfahl zu.
S om it hätten 330 oder gar 270 P fähle für d ie G esam tgründung au sgereich t.
In W irklichkeit w urden, da ein großer T eil der Pfähle bereits b ei V or
nahm e der P rob eb elastu n gen ausgeführt war, in sgesam t 380 Pfähle her
g e stellt.
D ie G ründung w urde so ausgeführt, daß ein e B odenschicht von 2 m über der H afen soh le b is ungefähr 2 bis 3 m darunter, also in ein er M ächtigkeit von 4 b is 5 m m it H ilfe d es R ütteldruckverfahrens v erd ich tet w u rd e (Abb. 1). D ie verd ich tete B odensch ich t verm ag In folge ihrer tiefen L age keinen Druck m ehr auf d ie Spundw and auszu üb en . D ie G ebäud elast wird durch etsen b ew eh rte Betonbohrpfähle von etw a 9 m Länge auf die verd ich tete B odenschich t übertragen.
2. D as R ütteldruckverfahren.
D ie B odenverdich tun g m it H ilfe d es R ütteldruckverfahrens beruht auf der T atsache, daß sich unter dem Einfluß von Erschütterungen bei g leich zeitig er W asserdurchtränkung Sandböden, d ie nicht ihre dichteste Lagerung hab en , um lagern und ln ein e dichtere Lagerungsform über
g eh e n . Dadurch wird ein e Verm inderung d es H ohlrau m geh altes g e g e n über dem A u sgan gszu stan d erzielt, so daß der B oden ein e größere Trag
fäh igk eit b e i geringerer Zusam m endrückbarkeit hat. D ie V erdichtung wird durch ein e Schw in gu n gsm asch in e, den so g en a n n ten Rüttler, erreicht, der b is in d ie gew ü n sc h te T iefe ln das Erdreich eingebracht wird. Das Einbringen d es R üttlers bis ln den unteren Bereich der zu verd ichtend en Erdschicht g e sc h ie h t durch d ie R ü ttelb ew egun g der M aschine unter g leich zeitig em E inspülen von W asser, das am F u ß end e d es Rüttlers in das Erdreich ein gefü hrt wird. Durch den Druck d es aufsteigen den W assers verlieren die Bodenkörner ihren Z usam m en hang und der Sand g e h t vorübergeh en d ln breiigen Zustand über (Schw im m sand), so daß sich der Rüttler m it sein en kurzen und raschen S chw in gu n gen sehr rasch in das Erdreich versen ken läßt. N ach Erreichen der E ndtiefe wird die W asserzuführung an dem Gerät so um gesch aitet, daß statt ein es Spül- strom es von unten nach ob en ein von ob en nach unten gerichteter W asserstrom auf d ie Sandkörner einw irkt. U nter der W irkung der Schw er
kraft, d e s Ström ungsdruckes d ie se s W asserstrom es und der R üttel
sch w in g u n g d e s G erätes erreicht der Sand fast die d ichteste Lagerung, d ie m öglich ist. D ie M aschine verd ichtet ein en ku gelförm igen Erdbereich von etw a 2 b is 3 m Durchm. Sodann wird der Rüttler in der zu ver-
9 DRP. a n gem eld et.
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S c h e i d i g , Sp eichergründu ng auf Rüttelfußpfählen DIB BAUTECHNIK F a c h s c h rift f. d . g e s. B a u ln g e n le u rw e senRült/errohr^
ander Außen
Hohzwinge-
Esenovinge' ■Leiter m it Schutzkorb
Hubwelle
lugwinde
rasche A b w ick lu n g der Bauarbeiten ein Gerät (Abb. 2 u. 3) en tw ick elt, dem drei A rbeitsgänge für d ie H erstellu n g der R üttelfußpfähle zu fielen :
1. das Bohren der P fähle,
2. das V erd ich ten der 4 bis 5 m dicken Sandschicht unter der Bohr
lo ch so h le ,
3. das B etonieren der P fähle.
U m das zeitrau b en d e Verschrauben der Bohrrohre un nötig zu m achen und um d ie H erstellu n g der B ohrungen in ein em A rbeitsgang vornehm en zu k ön nen, m ußte das Gerät ein e M in d esth öh e von 15 m au fw eisen , w o b ei ein Spielraum für d ie feste B elastu ngsb ü hn e und für das A u s
fahren der B ohrw erkzeu ge ein g erech n et ist. An das Gerät war die w eiter e Forderung g e s te llt, daß ein e S eite d es Turm es senkrecht an
geord net sein so llte, um B ohrungen unm ittelbar neb en dem schon b e steh en d en alten G eb äu d e vorn eh m en zu können. Der in Stahl ausgeführte Bohrturm (Abb. 2) fährt auf S ch ien en , so daß er oh n e b eson d ere M aß
nahm en auf G leise n v o n Bohrpunkt zu Bohrpunkt leich t versch oben w erd en konnte.
Für die A u sb ild u n g d es G erätes waren die e in zeln en A rbeits
vorgän ge für die H erstellu n g der Pfähle und das V erdichten m aß geb en d . Für das Bohren der R üttelfußpfähle sind d ie Bohrrohre von 620 mm Durchm. am Gerät aufgehän gt. D ie B ela stu n g sb ü h n e m it den zum V ersen ken der Bohrrohre erforderlichen B ela stu n g seisen ist am oberen E nde d es Rohrsatzes b e fe stig t. Auf d ie se W e ise konnte d ie B ohrung von + 3,30 bis — 5,70 N .N. ln e i n e m A r b e i t s g a n g vorgen om m en w erd en .
Durch das Bohrrohr w u rd e nach b een d eter Bohrung der Rüttler bis auf d ie O berkante der V erd ich tungsschich t ein geführt. D ie M aschine ist m it den d azu geh örigen V erbindungsrohren so aufgehän gt, daß nur w e n ig Zeitaufw and für den Einbau erforderlich ist. D ie V erd ich tu n g wurde je w e ils z w is c h e n — 5 ,7 0 und — 10,20 N .N . vorgen om m en . D ie S etzu n g en d e s G elä n d es, die — durch ein e S a n d b ew eg u n g von oben nach unten nach dem V erdichter hin
hervorgerufen — trichterförm ig um e in e Bohrung her
um auftraten, w aren während d es
V erd ich tu n gs
vorg a n g es so groß, daß 2 m 3 Boden an der O berfläche rings um das B ohr
rohr und 0,5 m 3 B oden in der Tiefe durch das Bohrrohr hindurch z u g e se tz t w erd en m ußten.
Trotz d iese r Z u
g a b e von 2,5 m 3 B od en , d ie dem A u sh ub ein er B oh rung entsprach, lag d ie B augrub en soh le nach E in eb n u n g noch 10 cm unter ihrer ursprüng
lic h en H öh en lage.
M it H ilfe des g esch ild erten G e
rätes kon nte der Z eitaufw and für die ein ze ln e n A rbclts- g ä n g e auf ein M in destm aß b e schränkt w erd en . D as Bohren der P fähle war w e it
g eh en d von auf
tretenden Bohr- h in dern issen ab
hängig, so daß ein e B ohrzeit von 2 bis 2 5 Stu nd en für die V ersen k u n g des R ohrsatzes not
w en d ig war. D ie auf — 3 ,7 0 N .N . b e g in n en d e K ie s
schicht (Abb. 4) ist
s te lle n w e is e m it A b b. 3 . A n sich t des Bohr- und V erdich tungsgerätes.
dichtenden Sandschicht stu fen w e ise h o c h g e z o g en , w o b ei er den Sand
b od en im m er w ied er verd ichtet und dadurch e in en verfestigten z y lin drischen Erdkörper bis zur O berkante der g ew ü n sch ten V erd ich tungs
schicht allm ählich h erstellt. Durch d ie A nordnung von V erd ich tungs
achsen ln regelm äß igen A bständen n ebeneinan der kann auf d ie se W else Sanduntergrund b elieb iger A u sd eh n un g und T iefe g leich m ä ß ig verd ichtet w erd en .
Durch d ie V erd ich tung erfährt das G elän d e rings um die Rüttlerachse ein e a u s g ie b ig e S etzu n g in Form ein es Senk un gstrichters, der stän dig durch Z ugab e von Sand au fgefü llt w erden m uß. D ie Stärke d es R üttelns ln der unteren B od en sch ich t war so groß, daß d ie R üttelw irkung b is in die oberen B odensch ich ten hin einreichte. D abei m ögen die oberen von den P fählen durchfahrenen Schichten durch das N achrutschen d es San des anfänglich etw as au fgelock ert w orden sein , um sich dann in sich zu se tze n und fester zu lagern. B ei d ie sen S etzu n gsvorgän gen konnte ein erhöhter Erddruck auf d ie Spundw and nicht eintreten, da der Sand durch d ie w e se n tlich e V erk lein eru n g sein e s H oh lrau m geh altes in sich stan dfester und der Erddruck auf d ie Spundw and eh er klein er wurde.
D ie A n w en d u n g d es Rütteldruckverfahrens in V erb indu ng mit der H erstellu n g der Bohrpfählc (R üttelfußpfähle) hat außer der V erringerung der Pfahlanzahl für das G eb äud e den w e sen tlich en V orteil, daß auf
tretende S etzu n g en und vor allem S etzu n gsu n tersch ied e sehr g erin g g e h alten w erden kön nen, ja praktisch sogar a u sg esch lo ssen w orden sind, w ie die B ela stu n g sv ersu ch e g e z e ig t hab en.
Da nach der V erdichtung nur u n w ese n tlich e, kaum m eßbare Ein
sen k u n gen der P fähle en tsteh e n , b e d eu tet das R ütteldruckverfahren ein e V o rw eg n a h m e der S etzu n gen vor Errichtung d es G eb äu d es, w as den w eiteren V orteil hat, daß die sch w eren und em p fin d lich en M aschinen, die in dem N eu b au a u fg e ste llt w erd en , v o n vorn h erein gen au g e se tz t w erd en k ön nen, o h n e daß es n o tw en d ig ist, s ie später auszurichten.
G erade d ieser T atsache kom m t b e so n d ere B ed eu tu n g zu , w e il das n eu e G eb äu d e an das schon b esteh en d e angebaut wird und d ie alte und die n eu e M aschinenanlage m iteinander in V erbindu ng steh en .
3. H erstellu n g der R üttelfußpfähle.
Die b ei der G ründung d es G eb ä u d es ausgefü hrten Bohrpfählc sind Im Lageplan (Abb. 1) ein getragen . Für ihre H erstellu n g stand nur ein e verh ältn ism äßig kurze Zeit zur V erfügun g. Es w u rd e daher für die
Abb. 2.
Bohr- und V erdichtungsgerät.
Seitenansicht Aufhängung der Bohrrohre
und der Belastungsbühne vor dem Bohren.
Bohrrohr ieW tm ti
ruhend A
Vorderansicht Bohrrohre versenkt.
Anordnung derMI/lermhre und des Rüttlers vor dem Verdichten.
Stand der Belastungsbühne nach Fertigstellung
der Bohrung
■Auftug m it Hubwelle
‘fóZOmm Schnitt A-B
J a h rg a n g 18 H e ft 25
1 4 .J u n i 1940 S c h e i d l g , Speichergründung auf Rüttelfußpfählen 2 7 9
großen S tein en durchsetzt, d ie den Bohrfortgang w esen tlich zu stören im stand e waren.
Nach der V erfestigun g des B od en s unter der B ohrlochsohle und nach dem A usbau d es Rüttlers w urde der E isenbetonbohrpfahl h ergestellt.
H ierzu w u rde zu nächst das E lsen g eflech t der B e w ehrun g in das Bohrrohr geh än gt und zum Einbrin
gen des Betons ein Schüttrohr ein geb au t, das an sein em unteren E nde m it einem D eck el v ersch lo s
se n war, der das Schüttrohr vor ein drin gendem
G rundw asser sch ü tzen so llte.
N achdem ein ig e K übel B eton in das Schüttrohr eingek ip pt waren, lö ste sich der
D eck el und der Pfahl wurde unter Z ieh en d es Schüttrohres hochbetoniert.
Das M isch ungsverhältnis d es B eton s betrug 1 Teil hochw ertigen Z em en ts zu 3 R.-T. K iessan d , das sind etw a 350 kg hochw ertiger Z em ent auf 1 cbm fertigen B eton. D ie E tsen b ew eh ru ng b estan d aus 8 R.-E. von 12 mm Durchm.
Für den Einbau d es G eflech ts so w ie der Schüttvorrichtung und für den Ein- und A usbau der B etonierein rich tung waren am Gerät d ie not
w en d igen V orrichtungen angebracht, d ie ein e rasche A b w ick lu n g der A rbeitsvorgänge erm öglichten. Nach B een d ig u n g der B etonarbeiten wurde das Gerät zum nächsten Pfahl verfahren.
D as Verfahren war In z w e i A rbeitsrichtungen m öglich , und zwar g leich gerich tet und senkrecht zur H auptspundw and und Ankerw and. D ie unm ittelbar neb en dem alten G eb äud e g e le g e n e n drei Pfahlreihen m ußten infolge der Bauart d e s Geräts unter allen U m ständen in R eihen sen k recht zur H auptspundw and h e r g este llt w erd en . Für alle übrigen P fähle war es d e s b esseren A rbeitsfortschrittes w e g en zw eck m äß ig, sie in Reihen g leich gerich tet zur H auptspundw and auszuführen, da b ei d ieser Her
ste llu n g sw e lse d ie V ersch ieb u n gen des G erätes von ein er R eihe zur anderen auf ein M indestm aß beschränkt w erd en konnten.
Zunächst w urden d ie sechs neb en dem b esteh en d en Speicher lieg en d en Pfahlreihen h e r g este llt und ansch ließ en d die Reihen a bis e (Abb. 1) vor der Ankerw and ausgeführt. Um dem B eton d es eben fertiggestellten Pfahls g en ü g e n d Zeit zum A bbind en zu g e b e n , w urden die P fähle ein er R eihe nicht hintereinan der h erg estellt, son dern es w urde je w e ils ein Pfahl übersprungen, so daß alle P fähle ein er P fahlreihe bei einem Hin- und H ergang d es G erätes fertiggestellt wurden.
B ei der H erstellu ng der der A nkerw and zunächst lieg en d en Pfahl
reihen d. und e z eig te sich, daß d ie H auptspundw and In der M itte an
fänglich 10, später bis zu 20 cm nach außen ausw ich . D ie U n tersu ch ung d es V organges hatte das fo lg en d e E rgebnis. D ie A nkerw and bestan d nicht — w ie ursprünglich angen om m en — aus ein er du rchgehend en Wand, sondern aus ein zeln en Platten von 4,8 m Länge. Durch das A rbeiten d es Rüttlers zw isch en 13,5 m und 9 m unter G eländ eob erkan te w urden auch d ie ob eren 9 m B oden, w ie bereits erw ähnt, b eein flu ß t; es fand auch hier ein S etzu n gsvorgan g statt. D as S e tzen d e s B odens bew irkte offenbar, daß e in z e ln e A nkerplatten sich nach v o m und unten v ersch ob en und daß d ie S p un dw an d ihnen folgte. D ie Gefahr des N ach
g e b e n s der A nkerplatten wurde um so größer, je m ehr R üttelpfähle an der A nkerw and entlang h e r g e ste llt w urden. A ußerdem m ußte befürchtet w erd en , daß durch das A bsacken d es B od en s auch die Anker se lb st nach unten g e z o g e n und dadurch u n zu lä ssig e Spannungen erhalten w ürden.
Um d iesen G efahren zu b eg eg n e n , w urden fo lg en d e M aßnahm en g etroffen : 1. D ie unm ittelbar neb en der H auptspundw and lie g e n d e n Pfähle w urden h e r g e s te llt, b ev o r die A rbeiten in der N äh e der Ankerw and w eitergefü h rt w urden. Man w o llte dadurch erreichen, daß der auf die Spun dw an d w irk en d e Erddruck infolge der V erd ich tung d es B odens klein er w urd e und in fo lg ed es se n d ie von den Ankern zu übertragenden Kräfte zurückgingen. A us dem gleich en G runde wurde der zw isch en der Spundw and und der eig en tlich en Pfahlgründung lie g e n d e freie Streifen von 5 m Breite von der G rü nd ungssohle bis zur S p u n d w an d ob er
kante zu sätzlich verd ichtet, oh n e daß in d iesem Bereich Pfähle her
zu stellen waren.
2. D ie Pfähle w urden nicht mehr in zur Spundw and g leich la u fen d en R eihen, sondern in R eihen s e n k r e c h t z u r S p u n d w a n d h er g estellt.
Gelände » *3.30 NN Om.
Betonplahl
<3600mm m it Bewehrungs-
-5,70NN
durch Rütteldruck nerdichteter■ Boden
,-1 0,20NN
Abb. 4. Baugrundschichtung.
Hierdurch w u rd e erreicht, daß je w eils nur an einer S te lle der Spund
w and ein e vorü b ergeh en d e Lockerung eintrat, so daß d ie hierbei auf
tretenden Zusatzkräfte von den benachbarten Strecken der Spundw and und von der A nkerw and ohn e w eiter es au fgenom m en w erd en konnten.
3. In dem noch nicht fertig g estellten Teil der G ründung neb en der H auptspundw and w urden außerdem d ie Anker freigelegt. D ie Anker w urden nach ob en g e k e ilt und erh ielten so ein e V orspannung, die beim S etzen d es Erdreichs und b ei dem dam it verb u nd en en A b w ärtsb ew egen d es A nkers w ied er zurückgehen s o llte, während sie ohn e d iese M aß
nahm e in fo lg e der B od en setzu n gen Z usatzspannungen erhalten hätten.
Schon d ie se Ä n deru ngen in der R eih en folge der A rbeiten hatten v o llen Erfolg. D ie G ründung konnte einw andfrei zu Ende geführt w erd en , ohn e daß noch e in e nenn en sw erte B ew eg u n g der H auptspundw and g em essen w urde.
Um jed e w eitere A b w ärtsb ew egu n g der Ankerw and zu verhindern, schrieb d ie A u fsich tsbehörde zunächst vor, daß die R eihen g , h, i un
m ittelbar hinter der A nkerw and als Bohrpfähle üblicher Bauart h ergestellt w erden so llten , daß also d ie V erdichtung unterhalb der Pfahlfüße und d ie dam it verb u n d en e A u flockerung d es d arüb erlicgendcn B od en s für d ie se Reihen zu un terbleib en hab e. Man hoffte, daß d ie se P fähle, die au ssch ließ lich ln g ew ach sen em Boden standen (Abb. 1), v ielleic h t auch ohne die V erd ich tung d es U n tergru nd es in der Lage wären, die erforder
lichen Kräfte zu übertragen, verlan gte aber, daß der N achw eis hierfür durch P rob eb elastu ngen zu erbringen se i. Der B elastun gsversu ch , der im nächsten A bschnitt besch rieb en ist, h atte aber ein so un gü n stiges Ergebnis, daß man sich doch zu zu sätzlich en M aßnahm en entsch ließ en m ußte. Es b estan d son st die Gefahr, daß in fo lg e der stark verm ind erten Tragfähigkeit der P fähle ln den Reihen g , h, i g eg en ü b er den übrigen Pfählen außerordentlich u n gleich e S etzu n g en in das Bauw erk kom m en konnten, d ie sogar zu ein er leich ten S ch iefstellu n g d e s G esam tbaues hätten führen und d ie insb eson d ere für die B echerw erk e sehr unan
g en eh m hätten w erd en kön nen. Es w u rd e zunächst erw ogen , d ie geringe Tragfähigkeit der Randpfähle dadurch au szu gleich en , daß man die Grund
platte für das G eb äu d e als K ragplatte über drei Pfahlreihen a u sb ild ete.
D as hätte jedoch zu ein er Ü b erlastun g der Pfähle unter dem M ittelteil d es G eb äud es g efü h rt, so daß hierdurch w ieder ein e Verstärkung der u n gleich en S etzu n gen zu befürchten war. Man en tsch loß sich d e s
halb, den Zw ischenraum z w isch e n den Bohrpfählen nachträglich zu ver
dichten und dadurch ihre M antelreibung zu erhöhen. Für d ie A nker
platte, d ie nunm ehr zw isch en den fertigen Pfählen verk eilt war, entstand dadurch keine Gefahr mehr. Der Einfluß der nachträglichen V erd ich tung zw isch en den Pfählen, deren W irkung sich te ilw e is e w oh l auch unter die P fähle erstreckte, war außerordentlich g ü n stig. Auch hierüber sind die E rgeb nisse in dem nächsten A bschnitt n ied erg eleg t.
4. D urchführung der P fa h lp ro b eb ela stu n g en .
Für d ie vorsteh en d b esch rieb en e Gründung hatte der Verfasser vorher in ein em G utachten, das auch der B ehörde als G rund lage für d ie Wahl d ie se s neu en G ründungsverfahrens d ien te, d ie B elastbarkeit e in es R ü ttel
fußpfahls mit vorerst 80 t a ls zu lä ssig erachtet. D ab ei so llten die S etzu n g en b ei i y 2 facher Pfahllast — also bei 120 t — 25 mm nicht ü b ersteigen und bei einer B elastu ng von 80 t nicht m ehr als 10 bis h öchstens 20 mm b e tragen. D ie Z u verlässigk eit der neuartigen Gründung so llte ferner durch P rob eb elastu ngen an v ersch ied en en Pfählen überprüft w erden. D ie B e lastun gsversuche lieferten den N ach w eis, daß d ie Pfähle noch w e it mehr als 80 t tragen. A uf Grund der E rgeb nisse der P rob eb elastu ngen wurde von der A u fsich tsbehörde schließ lich ein e B elastu n g von 100 t z u g ela ssen . D ie der P robebelastung unterw orfenen P fähle sin d auf dem Lageplan (Abb. 1) hervorgehob en .
D ie ein w and freiesten M essu n g en der Tragfähigkeit e in es Pfahls lassen sich durch ein e Plattform mit unm ittelbar aufgepackter Last durchführen.
D iese B elastungsart ist aber auch die um ständ lich ste, teu erste und lang
w ierigste. B ei den hier in Frage kom m end en hoh en B elastu n gen von 200 t und mehr, die erwünscht waren, um m öglichst d ie V ersin ku ngs
gren ze fe stzu stelle n , und b ei den kurzen Baufristen schied desh alb d iese B elastungsart aus. A ls praktisch durchführbar erschien nur ein e B e lastungsvorrichtung mit W asserdruckpressen, die sich g e g e n sechs b en a ch barte P fähle abstützte. D ab ei mußte d ie Gefahr in Kauf gen om m en w erden, daß der V ersuch beim Eintritt meßbarer H eb u n gen der Zugpfähle oder b ei der Pressenhöchstkraft von 200 t vor Erreichen der V ersinku ngs
gren ze abgebrochen w erd en m ußte. Außer den S etzu n gen des belasteten Druckpfahls so llten daher auch die H eb u n gen der Ankcrpfähle b eob achtet
w erd en . ■
A bb. 5 z e ig t d ie A n lage der g ew ä h lten B elastungsvorrich tung; auf dem Probepfahl, d essen Kopf b earb eitet und durch D achpappe g esch ützt w urde, w aren auf einer g em ein sa m en Platte vier W asserdruckpressen auf
g e ste llt. D as W iderlager der P ressen b ild eten Längsträger, d ie über vier Z ugstangen an se ch s Pfählen verankert w urden. Einem Druck von 1 k g/cm 2 in den P ressen entsprach 1,9 t B elastu n g auf den Probepfahl. D ie S etzu n gen w urden mit zw ei oder drei N iv ellierin stru m en ten beobachtet,
280
S c h e l d i g , Sp ei chergründung auf Rüttelfußpfählen DIE BAUTECHNIK F a c h s c h rift f. d . g e s. B a u in g e n ie u rw e senßelastuni
I Setzung ber
\mtnS8rnm
I Setzungslinie des Pfahls
I 73,90mm
J i iSaotmmm
Laststeigtrung
'frfammifinnd 1 *• |
I Lostsfagen/ng .Q uerträger
Längsträger “ I W
— POO-
Zuganker
Pressen Zuganker
B (Eisen) jeSO tßruckc.
3Lagen [
I'vl
y Betonpfahlm it bearbeite te r i ~ r 7 r Oberfläche ’
I f %
einbetonierte Zuganker SOm lang
Beobachtungsstab B
~—3WOmm---
d ie je ln etw a 15 m E ntfernung vom Probepfahl a u fg estellt waren. B eo b achtet w urden außer den B ew e g u n g e n der Zuganker und der P ressen b eson d ers genau zw ei B eob achtu n gsstäb e A und B , d ie unm ittelbar am Pfahlkopf b efestig t waren. D ie B eob ach tu n gen w urden zah len m äß ig an M aßstäben nach jeder L aststufe vorgen om m en , außerdem zur Nachprüfung dnrch unm ittelbare M essu n g an a u fgek leb ten P apierstreifen durch A ngabe des A nfang- und E ndpunktes vor und nach der B elastung.
Ansicht Schnitt 0,-a ,
Seitenansicht
a.
G rundriß
A bb. 5 . V orrichtung für P fah lb elastu n gsversu ch e mit 4 P reßzeu gen von je 50 t.
I « I
Z e it-L a s t-L in ie D ie Laststufen w urden ln A b
stän den v o n 5 bis 10 M inuten g e ändert. Längere Zw ischenräum e w urden Im allg em ein en nicht e in gesch a ltet, da d ie Setzu n gsvorgän ge im San db oden sehr rasch abk lin gen . D ie B eob ach tun g der Zuganker ergab, daß d ie V erankerungspfähle während der B elastu n gsversu ch e nur in ein em F alle — Pfahl oh n e je d e R üttel
verd ichtu ng (V ersuch 1 ) — g erin g e H eb u n gen erfahren hab en . Nach F est
ste llu n g der gerad e m eßbaren B e w e g u n g der V erankerungspfähle wurde d ieser V ersuch sofort abgebrochen. G eringe B ew eg u n g en der Z ugstangen, d ie b e i allen V ersuchen auftraten, waren rein elastisch , verursacht durch d ie D u rchb iegun gen der Längs- und Q uerträger und die D ehn un g der Z ugstangen se lb st. S ie gingen nach Entlastung v o llstä n d ig zurück.
G eringe U n tersch ied e, d ie ln der B e w e g u n g der P ressen und der am Pfahlkopf b efestig ten B eobachtun gsstäbe fe stg este llt w urden, sind darauf zurückzuführen, daß b ei
den P ressen die Z usam m en
p ressung der D achpappe und d ie P ressung d es Pfahl
k op fes se lb st m it in Er
sch ein u n g trat. D ie U nter
sch ie d e lagen jedoch schon an der G renze der M eß
g en a u ig k eit.
U m V erglelch sw erte für d ie V erb esseru n g der Trag
fähigkeit der P fähle durch d ie V erd ich tungsm aß
nahm en zu erhalten, wur
d en nicht nur B ela stu n g s
versu ch e an den R üttelfuß
pfäh len durchgeführt — V ersuch 3 und 3 a — s o n dern auch an P fählen oh n e jeg lich e V erdich tung (V er
such 1), m it nur se it
licher V erdichtung punkt
w e is e um den Pfahlm antel (Versuch 2) so w ie an Rüttelfußpfählen m it s e it
licher V erd ich tung am Pfahl
schaft (V ersuch 4). Ein V er
g leic h der dab ei g e m e s sen en S etzu n gen ergibt ein klares un d Übersichtliches Bild über d ie V e r b es se rung der T ragfähigkeit der durch das Rüttel
druckverfahren verd ichte- A bb. 6.
ten Sandschicht.
^ 25
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30
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5. E rg eb n is der P fa h lb ela stu n g sv ersu ch e.
A . V e r s u c h 1: B e l a s t u n g s v e r s u c h a n e i n e m B o h r p f a h l o h n e V e r d i c h t u n g d e s U n t e r g r u n d e s .
D er B elastu n gsversu ch w urde m it dem Bohrpfahl Nr. 275 der zw eiten Pfahlreihe hinter der Ankerw and vorgen om m en . Der Pfahl stand in dem natürlich g ela g erten (gew ach sen en ) B oden. Man erkennt aus dem Verlauf der S etz u n g slin ie (Abb. 6) die g erin g e Tragfähigkeit d es Pfahls, der b ei 133 t Last 72,58 mm G esam tsetzu n g a ufw eist. Für d ie Last von 80 t lieg t das S etzm aß m it 18,3 mm gerad e noch im zu lä ssig en B ereich. Es erreicht aber b ei 1,5 X 8 0 = 120 t bereits 49,2 mm und lie g t som it um 24,2 mm über dem zu lä ssig en W ert von 25 mm. Der V ersuch konnte nur bis zu ein er B ela stu n g von 133 t durchgeführt w erd en , da sich die eb en fa lls in unverdichtetem B oden befindlich en sech s V erankerungspfähle zu h eb en b egann en . N ach Erreichen der H öch stlast von 133 t w u rd e te ilw e is e en tla stet und dann d ie B elastun g w ie der in z eitlich en A bständ en von 5 bis 10 M inuten verringert. D ab ei ergab sich anfänglich ein e w e itere S etzu n g, so daß angen om m en w erden kann, daß sich der V ersuchspfahl b ei der H öch stlast schon im Z ustand d e s G leiten s b e fand. D er R eibun gsw iderstand zw isch en Pfahl
m antel und B oden war üb erw und en und der W iderstand unter dem Pfahlfuß war durch die B odenverdrängung unw irksam . D ie S etzu n g s
lin ie verläuft daher auch bei 133 t nahezu senk recht. B ei w eiterer E ntlastung trat ein e g erin g e H eb u n g d es V ersuchspfahls ein. D ie b le ib en d e S etz u n g betrug 7 0 mm.
B. V e r s u c h 2: B e l a s t u n g s v e r s u c h a n e i n e m B o h r p f a h l m it s e i t l i c h e r V e r d i c h t u n g d e s U n t e r g r u n d e s u m d e n P f a h l m a n t e l .
Der B elastungsversu ch w u rd e m it dem Pfahl Nr. 261 vorgen om m en , der eb en falls in der z w eiten P fahlreihe hinter der Ankerw and lieg t.
N achdem der erste V ersuch g e z e ig t hatte, daß oh n e irgen d ein e V erd ich tung d es U ntergrundes d ie P fah lsetzu n gen die zu lä ssig en M aße üb erschritten , w u rd e vor d iesem Pfahlversuch der B oden rings um den P fahlm antel verd ich tet. D ie V erd ich tung h atte den Z w eck, die M antelreibung d es Pfahls, der auf un verdichtetem Baugrund steh t, zu erhöhen und dadurch d ie Tragfähigkeit der P fähle der Reihen g , h und i der der üb rigen P fähle anzup assen . Es Ist allerdings anzun eh m en , daß sich d ie n e b e n dem Pfahl durchgeführte R ü ttelverdichtu ng auch auf den B od en u n t e r dem Pfahl erstreckt hat. D er Erfolg d ieser V erdichtung durch E rhöhung des R eib u n gsw id erstan d es um den P fahlm antel zeig t sich In dem w eita u s flacheren V erlauf der S etzu n g slin ie (Abb. 7) g e g e n über dem voran gegan gen en V ersuch. B ei 167 t B elastu n g ergab sich nur ein e G esam tsetzun g v o n 16,37 m m . D ie S etzu ngen bei 80 t und 120 t betragen 2 ,3 mm und 5,75 mm g e g en ü b e r 18,3 mm und 49,2 mm beim V ersuch 1. D ie S e t
zu n g en se lb st lie g e n w e it unter d en z u lä ssig e n M aßen.
G eg en ü b e r dem B e lastu n gsversu ch auf- u n verdlch tetem U n tergrund ist das Er
g e b n is der P rob e
b ela stu n g w e se n tlich verb essert.
B ei der E ntlastung in Z eitabständen von 2 M inuten g in g die S etzu n g d e s Pfahls Z e it-La st-U nie
Setzungslinie des Pfahls
A bb. 7. B elastungsversu ch 2 m it Pfahl Nr. 261 mit seitlich er V erdichtung um den P fah lm an tel, aber
oh n e V erdichtung unter dem Pfahlfuß.
B elastungsversu ch 1 m it P fahl Nr. 275 o h n e je d e V erdichtung.
sofort zurück. Der Pfahl war, w ie der V erlauf der Linie zeig t, b ei der E nd belastun g v o n 167 t noch nicht in den Zustand des G le ite n s über
geg a n g en . Nach v o llk om m en er E ntlastu ng b etrug d ie b le ib e n d e Setzu ng 12 mm.
C. V e r s u c h 3 : B e l a s t u n g s v e r s u c h m it V e r d i c h t u n g d e r 4,5 m m ä c h t i g e n S a n d s c h i c h t u n t e r d e m P f a h l f u ß ( R ü t t e l f u ß - p f a h l) .
Der B elastun gsversu ch w urde mit dem Pfahl Nr. 89 durchgeführt, der in der 3. P fah lreih e vor der A nkerw and lieg t. — Der Pfahl war auf d ie v erd ich tete 4,5 m m ächtige S an dschicht unter dem Pfahlfuß a b g ese tzt und entsprach der H erstellu n g und V erdichtung für die g esa m te G ründung.
E ine b eso n d e re V erd ich tung d es B od en s im Bereich d e s Pfahim antels war daher nicht ausgeführt. D er Pfahl w urde bis zu 190 t b ela stet und
J a h rg n n g 18 H e ft 2 5
14. J u n i 1940 S c h e i d i g , Speichergründung auf Rüttelfußpfählen 2 8 1
^ --- Bekstum des Pjahls\P in t
xso ss/oo m m n s t tc m ist hj.) 2jX
Setzung bei | l82jStQ\9mm
öesomtsetzung
1 36,20 mm
Bleibende Setzung
• 32,35mm
z eig te h ierb ei e in e P fahlsetzu n g von 16,6 mm (Abb. 8). D ie S etzung betrug bei 80 t Last 0,75 mm, also 1,55 mm w e n ig er als b ei V ersuch 2 und war b e i 120 t Last mit 4,3 mm um 1,45 mm gü n stiger. D ie S etzu n g slin ie verläuft daher noch flacher als b e i V ersuch 2 und z eig t som it, daß d ie V erdichtung unter dem Pfahlfuß für d ie Tragfähigkeit der P fähle w irksam er ist als nur die V erd ich tung d e s B oden s um den Pfahl
m antel. D ie Last wird m it der G rundfläche d es Pfahls unm ittelbar auf den tragfähigen U ntergrund übertragen. Man erkennt daraus d ie starke W irkung der verd ichteten Sandschicht.
war d ie Sandzugabe b ei d iesem Pfahl gering. D ie S etzu n g en des Pfahls (Abb. 9) sind aus d iesem G runde auch etw as mehr als dop pelt so groß g e g en ü b e r dem Pfahl 3. S ie lie g e n jed och m it 2,5 mm b ei 80 t und m it 6 mm bei 120 t w e it unter den zu lä ssig en Setzu n gen .
D. V e r s u c h 4:' V e r d i c h t u n g d e r S a n d s c h i c h t u n t e r d e m P f a h l f u ß u n d V e r d i c h t u n g d e s B o d e n s u m d e n P f a h l m a n t e l .
D er B elastungsversu ch , b ei dem nicht nur die V erdichtung unter dem Pfahlfuß, sondern auch um den Pfahlm antel v o rgen om m en w orden war, w urde am Pfahl Nr. 68 in der zw eiten R eihe hinter der U m fassun gs
spun dw and durchgeführt. D er V er- Zeit-Last-Linie
Setzungslinie des Pfahls A bb. 8. B elastu n gsversu ch 3 m it Pfahl Nr. 89 mit V erdichtung unter dem Pfahlfuß, aber ohn e seitliche
V erdichtung. G ew öhn lich er Rüttelfußpfahl.
Bleibende Setzung 3,19 mm
Setzungslinie des Pfahls
such z eig t g eg en ü b er dem V ersuch 3 w iederu m e in e w ese n tlich e V er
b esseru n g der Tragfähigkeit d e s V er
suchspfahls (Abb. 10.) So konnte der Pfahl m it 209 t b ela stet w erd en , w ob ei e in e G esam tsetzu n g von nur 14,6 mm fe stg e s te llt w u rde. D ie S etzu n g en b e i 80 t m it 0,5 und bei 1 2 0 1 mit 2 mm lie g en um 0,25 b zw . 2,3 mm gü n stiger als beim V ersuch 3. D ie b leib en d e S etzung nach v ollk om m en er E ntlastung des Pfahls betrug nur 9,79 mm.
Abb. 10.
B elastu n gsversu ch 4 m it Pfahl Nr. 68 mit V erdichtung unter dem Pfahlfuß und um den Pfahlm antel.
N ach der E ntlastung des Pfahls g in g die S etzung zurück. D ie b le ib en d e S etzu n g betrug 10 mm. Ein V ersinken d e s Pfahls war noch nicht ein getreten .
V e r s u c h 3 a :
D er V ersuch 3 a ist als V ergleich sversu ch zu dem V ersuch 3 an
zu seh en . Er w urde absichtlich an ein em Pfahl a n g esetzt, der beim Bohren und beim R ütteln b eso n d ere S ch w ierigk eiten bot, und zwar an Pfahl Nr. 168 in der vierten R eihe hinter der Spundw and. D ie U rsache der S ch w ierigk eiten waren B ohrhin dern isse, d ie zum größten Teil in Ü berresten alter B ö sch u n g sb efestig u n g en aus Bruchsteinen und in Bau
schutt aus B etonplatten bestan den. D ie se S tein e erschw erten das Bohren außerordentlich und verh in d erten , daß die beim Rütteln en tsteh en d en H ohlräum e durch das Nachrutschen d es S an des außerhalb d es Bohr- rohres vo llstä n d ig verfü llt w erd en kon nten. D ie H in dern isse können außerdem d ie S etzun gserschein u n gen in den obersten B odensch ich ten und dam it d ie M antelreibu ng stark verm indern. Der Pfahl Nr. 168 erforderte ein e sehr lan ge B ohrzeit, die H indernisse w aren hier beson ders groß und desh alb die W irkung d es R üttelns beson ders klein. A uch hatte sich der Rüttler ein m al festg ek lem m t, w ahrscheinlich an S tein en , d ie infolge der R üttelw irkung in den Sandw asserbrei abgesu nken waren. Schließlich
Zeit-Last-Linie
Setzungslinie des Pfahls
6. S ch lu ß fo lg eru n g en a u s den B e la stu n g sv ersu ch en . Ein V ergleich der E rgeb n isse der P fahlbelastun gsversuche (Abb. 11) z eig t den V orteil der R ü ttelfuß
pfähle und der V erdichtungsm aßnahm en im B oden m it v o lle r Klarheit.
Während die P fah lsen k u n gslin ie d es V ersuchs 1, b ei dem d ie B elastun g an ein em Bohrpfahl o h n e irg en d ein e V erd ich tung vorgen om m en w orden war, schon b ei 133 t B elastu n g m it ein er E insenkung von 70 mm ab
gebroch en w erd en m ußte, z eig en die w eiteren V ersuche an dem w e se n t
lich flacheren V erlauf ihrer L astsetzu n gslin ien den Erfolg ein er V er
dichtung überhaupt. In je größerem U m fang d ie V erdichtung vorgen om m en wird, d esto größer wird d ie T ragfähigkeit d es Pfahls und d esto flacher wird der Verlauf der L astsetzu n gslin ien . D ie größte erreichte B elastu n g betrug beim V ersuch 4 209 t m it einer G esam tein sen k u n g von 14,6 mm und 10 mm b leib en d er Setzung.
B ei keinem der V ersuche w urden d ie Verkürzungen, d ie auf ela stisch e Verform ung d es Pfahls zurückzuführen sind, a b g ezo g en ; die S etzu n gen d e s P fahlfußes w ürden also noch ein g ü n stig eres Bild ergeb en , da bei 200 t die ela stisch e Verkürzung allein etw a 3 mm beträgt.
A u s dem V ersuch 2 ist zu erseh en , daß jed er auf Irgendeine b e lieb ig e Art in Sanduntergrund eingebrachte Pfahl durch ein e V erdichtung d es u m geb en d en San d b od en s ein e w e se n tlich e Erhöhung seiner M antel
reibung und dam it sein er zu lä ssig en Tragkraft erfährt. D as g ilt für B etonpfäh le und geram m te H olzpfähle in g leich er W eise w ie für Ramm- pfähle aus Stahl. G erade in F ällen , in d en en Stah lp fähle aus besonderen G ründen nicht u m gan gen w erd en können, b ie tet das Verfahren e in e
M öglichkeit, die A nzahl der zu ram
m enden Pfähle auf ein M indestm aß zu verringern.
E ine w e iter e F es tste llu n g durch die V ersuche (Abb. 11) Ist von B e deutu ng. B el reinen Standpfählen (V ersuch 1 und 3) z eig t d ie Last
se tzu n g slin ie ein e ste tig zu n eh m e n d e Krüm m ung, ein gradliniger V erlauf und ein e .P ro p o rtio n a litä tsg ren ze“
sind nicht vorhanden. B ei halb steh en d en Pfählen m it te ilw eiser M antelreibung, w ie sie b e i V ersuch 2 u n d .4 in fo lg e der seitlich en V er
d ichtun g vorhanden ist, streckt sich d ie L astsetzu n gslin ie im ersten B ereich und nähert sich einer G eraden. D am it sind frühere B e obachtu ngen ern eu t b estätigt w or
d e n 1). Das Verfahren, die Tragfähig
k eit aus der Proportionalitätsgrenze (z. B. m it zw eifach er Sicherheit) fest
ste lle n zu w o llen , versagt im Sand
boden.
B elastungsycrsuch 1t P fa h l N r. 275
• - 2, * ■ 26t
— — - . 4 . - sf
. . \ &
A b b. 9. B elastu n gsversu ch 3 a m it Pfahl Nr. 168 m it V erdichtung unter dem Pfahlfuß, aber oh n e seitlich e
V erd ich tung. G ew öhnlicher Rüttelfußpfahl.
A bb. 11.
E rgeb n isse der B elastu n gsversu ch e 1, 2, 3, 4.
P fah lsetzu n gslin ien .
') K ö g l e r - S c h e i d i g , Baugrund und Bauw erk, 2. Aufl., S. 2 4 2 /4 3 , A bb. 252. Berlin 1939, W iih. Ernst
& Sohn.
2 8 2 S c h e i d i g , Sp ei chergründung auf Rüttelfußpfählen DIE BAUTECHNIK F a c h s c h rift f. d. g e s . B a u in g e n ie u rw e sen
D ie V ersink u n gsgren ze Q v (stärkeres A b fallen der L astsen k u n gslln ie oder m ehr als 25 mm b leib en d e E insenkung) lie g t etw a b ei folgen d en W erten:
V ersuch 1 (ohne je d e V erdichtung) . . . . . . Qv — 9 0 1
<?zU, = 0 . 4 Q o = 3 6 t
V ersuch 2 (nur se itlich e V e r d i c h t u n g ) ... < 3 * ,= 170 t Qzui = 0 . 4 Q v — 6 8 t
V ersuch 3 a (Rüttelfuß in stein ig em B oden) . . . = 170 t
<3z u l= 0 , 4 < 3 o = 6 8 t
V ersuch 3 (Rüttelfuß ln K i e s s a n d ) ... = 210 t '9* ul = 0 , 4 C V = 8 4 1
V ersuch 4 (Rüttelfuß und seitlich e V erdichtung) . (?s = 260 t
< 3 ,1 ,1 = 0,4 104 t.
D ie W erte <3zul = 0 ,4 Qv dürfen nach DIN 1054 (n eu e F assu ng) er
höht w erden , w en n durch m ehrere P rob eb elastu n gen und g en a u e B od en untersuchungen, w ie im v o rlie g en d e n F alle g e sc h e h e n , fe stg e s te llt wird, daß ein e gleich m äß ige Tragfähigkeit und S etzu n g der Pfähle d es Bau
w erk s zu erwarten ist. Für den R üttelfußpfahl w urden hier 100 t von der A ufsich tsbehörde auf V orschlag d e s V erfassers z u g ela ssen . A u s
g en u tzt w urden nur 87 t, w eil bei Durchführung der P rob eb elastu n g bereits der größte T eil der P fähle h e r g e s te llt war und es sich um d ie erste A n w en d u n g ein es neu en Bauverfahrens h an d elte.
G eh t man von dem M erkmal aus, daß z .B . nur 5 m m b l e i b e n d e S etzu n g z u lä ssig sein so llen , so ergibt sich etw a fo lg en d es Bild:
V ersuch 1 (ohn e je d e V e r d ic h tu n g ) C?zul = 42 t V ersuch 2 (nur se itlic h e V e r d ic h t u n g ) ...== 130 t V ersuch 3 a (Rüttelfuß in stein ig em Boden) . . . . = 120 t V ersuch 3 (Rüttelfuß im K i e s s a n d ) ...= 160 t V ersuch 4 (Rüttelfuß und se itlic h e V erdichtung) . . = 190 t.
In jed em F alle der A u sw ertung ergeb en sich sehr gü n stig e Er
g e b n iss e für d ie Tragfähigkeit der R üttelfußpfähle.
D ie T ragfähigkeit des S an des kann durch das Rütteldruckverfahren so w e it g esteig ert w erd en , daß er d ie zu lä ssig e B elastu n g d es B etons erreicht. Der b ew eh rte B etonbohrpfahl von 60 cm Durchm . mit F — I & n cm 2 B etonqu erschnittfläche erhält ohn e B erücksichtigung der E isen fo lg en d e D ruckbeanspruchungen:
b e i Q = 80 t (hier a n g ew en d et) <tb = 28,4 k g/cm 2 b ei Q = 120 t (zulässig) <tb — 42,8 k g/cm 2 b e i Q = 200 t (P rob eb elastung) (tb = 74,0 k g /cm 2.
Da es sich um nahezu reine S p itzenp fäh le han delt, wird der ver
d ich tete Sand unter dem Pfahlfuß eb en fa lls m it 4 0 bis 50 k g/cm 2 b elastet.
D ie dem Pfahl zum utbare B elastu ng ist also nur noch durch d ie F estig k eit d es P fahlbaustoffes se lb st begren zt. Es v ersteh t sich, daß bei h och b elasteten , längeren P fählen der Knickfrage erh öhte B ed eu tu n g zukom m t. D och ver
m ag die se itlic h e V erd ich tung n eb en dem Pfahl die K nickgefahr zu bannen.
S chließ lich steigert die se itlich e V erdichtung, w ie V ersuch 4 und in s
b eso n d ere V ersuch 2 g e z e ig t hab en, d ie M antelreibung derart, daß sich d ie Pfähle bei 3 0 1 Zugkraft für ein en Pfahl noch nicht m eßbar b e w e g t haben.
7. B estim m u n g d es P o r e n g e h a lts und d er V erd ich tu n g.
Auf der B a u stelle w urden aus verdichtetem Sand Proben entnom m en und auf ihre D ichte untersucht. D ie Entnahm e aus dem B ereiche der V erdichtung unter den B eton p fäh len ist technisch nicht ausführbar.
D agegen war es m öglich, von ein er S te lle Proben zu en tn eh m en , w o die V erd ich tung b is G elän d e - O berkante geführt w orden war. Um hier m öglichst u n gestörte Proben en tn eh m en zu kön nen, w urde ein e 2,5 m tiefe Grube au sg eh o b en . In dem v erd ichteten B oden b lieb die Grube ln nicht a u sg esteiftem Z ustand m it senk rechten W änden einw andfrei steh en . D ie Proben aus dem V erd ich tungsbereich ergaben ein en P oren
g e h a lt von n — 3 3 ,5 % und « = 36,3 °/0, w ährend der Porengehalt d es gew a ch sen en , nicht v erd ich teten B oden s rz = 4 1 ,4 % betrug.
Der Boden w u rd e ferner laboratorium sm äßig auf sein e lock erste und d ich teste L agerung untersucht. Der P oren geh alt des lo se ein gestreu ten S an des war n0 = 5 7 ,3 2 % ; In dichtester Lagerung nach E insch läm m en und Einrütteln ergab er sich zu n d = 3 2 ,3 % .
Der V ergleich der W erte n 0 und n d m it n zeig t, daß der Boden in sein er natürlichen Lagerung .m itte ld ic h t“ gelagert ist. Der nach dem Rütteldruckverfahren v erd ich tete B oden erreicht jed och b ein a h e die d lch testm ö g lich e Lagerung. B erech net man aus dem V erhältnis ri zu n 0 (lock erste Lagerung) und n d (dichteste Lagerung) die V erdichtungsziffer
n„ — n
100
%,
so ergibt sich e in e erreichte V erd ich tun g von 84 bis 9 5 % , während d ie D ichte der un verdichteten natürlichen Lagerung 6 3 ,6 % beträgt.
O bw oh l an gen om m en w erden muß, daß in größerer T iefe d ie R üttel
w irkung noch gü n stiger ist, in 2,5 m T iefe also noch nicht d ie gün stigste V erd ich tung erreicht w orden is t, b estätigen auch d iese V ersuche die hervorragende W irkung d e s Rütteldruckverfahrens.
8. S ch lu ß b em erk u n gen .
D as Rütteldruckverfahren Ist im stand e, San d b öd en von der O berfläche aus b is ln größere T iefen in so h oh em M aße zu verfestigen , daß an S te lle von T ief- oder Pfahlgründungen w eitg eh en d Flachgründungen ausgeführt w erd en kön nen. Es hat daher im B au w esen m annigfache A n w end u n g gefu n d en . M it sein em n eu esten A n w en d u n g sg eb ie t, dem Rüttelfußpfahl, gib t e s dem Ingenieur ein n e u e s w ertv o lles G ründungsverfahren in die Hand, das in K ies- und San db oden d ie H erstellu n g von Standpfählen sehr hoher T ragfähigkeit g esta ttet. E b en so wird es auch dort von b e son derer B ed eu tu n g sein , w o b ei dem g ew ä h lten statischen Tragwerk nur beson d ers g erin g e S etzu n g en oder S etzu n g su n tersch ied e zu g ela ssen w erden k ön nen. In m anchen F ällen wird es auch von großer W ich tigk eit sein , daß sich durch das Verfahren ein e gleich m ä ß ig e B esch affen h eit d es B o d en s erzielen läßt. D as n eu e Verfahren wird sich z w eife llo s rasch durch
setzen .
B ei der hier b esch rieb en en ersten G ründung auf Rütteldruckpfählen b ei ein em 15 000-t-Speicher hat das Verfahren in ein em durch die ört
lichen V erh ältn isse g e g e b en en sch w ierigen G ründungsfalle zu einer g lü ck lich en L ösu ng geführt.
Alle R e c h t e V o r b e h a l t e n .
F ließfertigung im
V on ® r.;2u g.
M itarbeiter am F orsch un gsin stitu t für M aschinenw esen In den Jahren 1938 und 1939 sind im Forsch ungsin stitut für M aschinen
w e se n beim B aubetrieb an der T ech nischen H och sch u le Berlin m it U nter
stü tzu ng der D eutsch en F orsch ungsgem einschaft und d es H eeresw a ffen , am tes um fangreiche V ersuche m it R ü ttelbeton durchgeführt w orden, die In sb eson d ere d ie m asch in elle F ertigu ng d es B eton s im Straßenbau ein- sch ließ lich v erg leic h sw eise durchgeführter V ersuche m it Stam pf- und N aß
b eton b etra fen 1). D ie B ereitstellu n g der hierbei b en ö tig ten Baustoffe übernahm in g r o ß zü g ig er W eise der D eutsche B eto n -V erein und d ie Fach
gruppe Z em en tin dustrie, die Ü b erlassu n g der erforderlichen M aschinen und G eräte d ie Firm en B aum aschinen - G esellsch a ft, L eip zig, D lngler- W erke AG, Z w eibrücken, Ed. Linnhof, B erlin -T em p elh of, und das H ütten
w erk Son th ofen.
A. D u r c h f ü h r u n g d e r V e r s u c h e :
Um die M öglich k eit ein er w eiteren M echanisierung d es F ertigu ngs
vorganges im Straßenbau zu erforschen, so llten sich d ie V ersuche in erster Linie auf die u n u n t e r b r o c h e n e , s t e t i g e A r b e i t s w e i s e er
strecken. D ab ei w urde der laboratorium sm äßige W eg ein g esch la g e n , der
B etonstraßenbau.
R olf S ch ad e,
beim B aubetrieb an der T ech nischen H och schu le Berlin.
im G eg e n sa tz zu B au stellen versu ch en U n gen au igk eiten w eitg eh en d au ssch ließ t und b au lich e Ä n deru ngen an den V ersuchsm aschinen ohn e Rücksichtnahm e auf den B a u stellen b etrieb g estattet (V ersuchsstand Abb. 1).
D ie ein zeln en P rob efeld er waren 3,0 und 2,4 m lang und hatten ein e B reite von 1,53 m. D ie D eck en d ick e betrug 22 cm . Auf 1 m 3 Fertigbeton entfallen je w e ils 3 5 0 kg Z em en t. Es w u rd e g ew öh n lich er Port
lan d zem en t v erw en d et, und zwar für die Rüttel- und S tam p fbetonversuche vom M isburger Portland-Z em entw erk T eutonia, für die N aß beton versu che außerdem vom R ittergut Rüdersdorf und von der D yckerh off-P ortlan d- zem en tw erk e A G , W erk Lengerich (W estf.). D ie v erw en d eten Z em en te hatten folgen d e S ieb fe in h eit:
!) Anm . der Schriftleitung: D ie V ersuche sind ausführlich beschrieb en in ein er Arbeit d es V erfassers: „R. S c h a d e , D ie m asch in elle Fertigung d e s B eto n s im Straßenbau unter b eson d erer B erü ck sich tigu ng d es R üttel
verfahrens*. (Berlin-C harlottenburg 1940, Z em en tverlag). D ie w e se n t
lich en -E rgeb nisse dieser V ersuche w erd en hier ihrer großen B edeutun g w e g en kurz w ie d e r g e g eb e n .
Z e m e n t a r t
S i e b f e i n h e i t Rückstand auf dem S ie b e
von
900 5000
M a sch en /cm 2
Portland zem en t Teutonia M isburg . . . P ortland zem en t D y c k e r h o f f ...
P ortlan d zem en t Rittergut Rüdersdorf . .
0 ,6 % 1 0 ,7 % 0,5 % 1 0 ,6 % 2,4 % 18,4 %
b) Stam pf bohlenfertiger
~j— 310— H
| Abgleich bohle
c) Gtättbohtenfertiger
Stomp/bohle ausge- schalte!
'• Glättbohle J a h rg a n g 18 H e ft 25
1 4 . J u n i 1940 S c h a d e , Fließfertigung im Betonstraßenbau
D ie Z uschlagstoffe b estan den in der R egel aus Grubensand und B asaltsp litt, K iesb eton wurde im a llg em ein en nicht untersucht. D ie S ieb lin ie lag zw isch en den S ieb lin ien E und D der Richtlinien für den Bau von Fahrbahndecken 19 3 6 2). Im ein zeln en w urden folgen d e W erte für d ie A n teile der K örnungen g ew ä h lt (Abb. 2):
0/0 ,2 0/1 0 /3 0/7 0 /1 5 0 /3 0 mm
5 18 33 50 71 100 o/o
Trockenlagerung w urden d ie 28 T age alten Probekörper auf B legezu g- und D ruckfestigkeit in der in A bb. 5 d a rgestellten W eise geprüft. D ie Probew ürfel hatten im Durchschnitt ein e D ruckfestigkeit von ungefähr 400 bis 450 k g/cm 2, d ie P robebalken ein e B ieg ezu g festig k eit von un
gefähr 5 0 b is 55 k g/cm 2.
D ie bei den V ersuchen ein g esetzten Fertiger (Abb. 6) arbeiteten
A bb. 1. V ersuchsstand mit Probefeldern. A bb. 4. Fugen im F rischbeton nach dem H erauszieh en der B leche.
D ie W asserzem en tziffer (W asserzem entfaktor) wurde bei den V er
su ch en m it erdfeuchtem B eton innerhalb der G renzen 0,42 und 0,45 ver
ändert. B ei den N aß b eton versuch en entsprachen d ie gew äh lten W asser
zem entziffern von 0,50 und 0,525 dem auf dem Norm entisch erm ittelten A usbreitm aß von 36
und 41 cm.
D ie Z usch lagstoffe w urden ausnahm slos nach G ew ich t zu g e g e b e n . D ie M isch
zeit betrug l 1/ , min. 5 Der. B eton w urd e in ein er Schicht auf- :§
gebracht, von Hand J verteilt und in ein em ein zigen Ü bergang ver
dichtet. V ersuche m it ' $ 1 3 7 js jo
zw eim a lig em Fertiger- Durchgang der Körnung in mm Übergang d ienten nur 2 , G ren zsieb lin ien der Versuche.
V e rg leich szw eck en .
A us den P robefeldern w urden je w eils vier Platten quer zur Fahrt
richtung von 0,4 oder 0,5 m B reite und 1,53 m Länge entnom m en. D ies g esch ah durch Einrütteln von dünnen B lech en in den frisch verdichteten B eton m ittels e in es k lein en han d b ed ienten Rüttlers, der über ein e b ie g sam e W elle durch ein en sc h n ell laufenden Elektrom otor
an getrieb en w urde (U n terteilun g ein es F e ld e s so w ie die en tstan den en F u gen Abb. 3 u .4 ). Nach H erstellu ng und U n terteilu n g der P rob cfeld er und nach E ntnahm e von Prob ew ürfeln und -balken w urden die F eld er und d ie Probew ürfel und -balken sieb en T age lang durch A b
decken m it M atten feucht g eh a lten . Nach 21 tägiger
-) A u sgearb eitet und h era u sg eg eb en von der Direktion der R eichsautobahnen im E inverneh m en m it dem G en eral
insp ek tor für das d eu tsch e Straßenw esen .
Abb. 3.
Durch B lech e u n terteiltes Probefeld.
bei Herstellung unten A bb. 5. A u sw ah l und Prüfungsart
der Probeplatten.
Abb. 6.
Die Versuchsfertiger.
a) nach dem R ü t t e l v e r f a h r e n , w o b ei ein Rüttler m it einer S chw un gm asse von 12,2 kg und einer A u ßerm ittigkeit von 5 mm fest auf der 1,48 m langen und 220 kg schw eren R üttel
b o h le angeordnet war,
b) als S t a m p f f e r t i g e r , und zwar m it großen H üben und geringer Schlagzahl (die Anzahl der Stam p fbohlensch läge betrug im M ittel
160/m in) und
c) als P u t z f e r t i g e r unter V erw en d u n g ein es 3 0 cm breiten G lätt
b lech es, das schuhförm ig m it leich tem A n zu g nach vorn aus
g e b ild et war und m it einem b eid e rseitig en A u ssch lag von 15 cm b ei 52 Hin- und H ergängen in der M inute arbeitete.
D ie R ü t t e l b e t o n v e r s u c h e w urden mit Schw in gzah len zw isch en / = 55 und 114 H z durchgeführt. Schw ingzahl und S ch w in g w eite wurden durch T astsch w ingu ngssch reiber überw acht. D ie F ertigergesch w indigkeiten schw ankten dabei zw isch en c = 0,4 und 1,5 m /m in . Bei den unter g e m einsam em E insatz von R ü t t e l - u n d S t a m p f f e r t i g e r durchgeführten V ersuchen w urden zunächst d ie F ertig erg esch w in d ig k e iten innerhalb c = 0,5 und 1,5 m /m in und d ie Schlagzahl g leic h z eitig , dann b ei unver
änderter G esch w in d igk eit nur die Schlagzahl und schließ lich b ei unver
änderter Schlagzahl und F ertigergesch w indigkeit nur die Schw in gzah l von / = 26 bis 100 H z verändert. D ie an sch ließ en d en V e r s u c h e m it N a ß b e t o n w urden unter V erzicht auf jeglich e V erdichtungsarbeit nur m it w aagerecht arbeitender A b zieh b oh le oder m it lotrecht und m it niedrigen S chw in gzah len ( / = 2 5 H z ) arbeitender R ü ttelboh le durchgeführt.
a j Rütteffertiger
