Über die Tragfähigkeit von eingerüttelten Pfählen Dipl.-Ing. Patrick Lammertz Prof. Dr.-Ing. Werner Richwien

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Über die Tragfähigkeit von eingerüttelten Pfählen Dipl.-Ing. Patrick Lammertz Prof. Dr.-Ing. Werner Richwien"

Innozenz Hochberg
vor 5 Jahren
Abrufe

1 Über die Tragfähigkeit von eingerüttelten Pfählen Dipl.-Ing. Patrick Lammertz Prof. Dr.-Ing. Werner Richwien Institut für Grundbau und Bodenmechanik Universität Duisburg - Essen

2 Problemstellung 2500 Grenztragfähigkeit - Rammpfahl- [kn] bis zu 60 % geringere Tragfähigkeit der eingerüttelten Pfählen Verminderte Spitzendruckkraft bei gerüttelten 1000 Pfählen; Unterschied der Mantelreibung ist äußerst gering Mazurkiewicz 0 Mosher Grenztragfähigkeit -gerüttelter Pfahl- [kn] Borel et al. Kein nachvollziehbarer Zusammenhang Braaker zwischen unveröffentl. Tragfähigkeit und Baugrundeigenschaften

3 Forschungsbedarf: Zur Zeit ist es nicht möglich: - eine zuverlässige Prognose bezüglich der Tragfähigkeiten gerüttelter Pfähle und - die Änderung der Bodeneigenschaften durch das Einrütteln abzugeben Es existieren keine abgesicherten Ansätze zur Ableitung der Tragfähigkeit gerüttelter Pfähle aus Daten des Herstellvorgangs Forschungsprojekt Tragfähigkeit vibrierter Pfähle

4 Zielsetzung Quantitativer Vergleich der Tragfähigkeit von eingerüttelten Pfählen mit der Tragfähigkeit gerammter Pfähle Quantitative Erfassung des Einflusses der Maschinenparameter Frequenz und statisches Moment auf die Tragfähigkeit von eingerüttelten Pfählen Quantifizierung des Einflusses aus dem Nachrütteln auf die Tragfähigkeit von eingerüttelten Pfählen Unter welchen Bedingungen ist eine Pfropfenbildung beim Einrütteln möglich? Kann die Pfropfenbildung durch Variation der Maschinenparameter beim Rütteln beeinflusst werden?

Konzept des Mess- und Versuchsprogramms 33917 33920 0.70 (-4.70) U, _ t, fs', h (Schlick) 1.50 (-5.

40) T, u, _ h (Schlick, Holzreste) CPT-W18-14,1 mnn Spitzendruck [MN/m²] 33923 U, _ t, fs', h (Schlick) 8.

10) 28 30 32 34 36 38 fs, 40 ms WB 6* -14,1 mnn 2.10 (-16.20) fs, ms f-ms 4.10 (-18.20) 4.30 (-18.

5 Konzept des Mess- und Versuchsprogramms (-4.70) U, _ t, fs', h (Schlick) 1.50 (-5.50) H (Torf) 2.30 (-6.30) U, _ t, fs', h (Schlick) 3.40 (-7.40) T, u, _ h (Schlick, Holzreste) CPT-W18-14,1 mnn Spitzendruck [MN/m²] U, _ t, fs', h (Schlick) 8.10 (-12.10) 9.10 (-13.10) fs, u', ms' (-14.10) fs, 40 ms WB 6* -14,1 mnn 2.10 (-16.20) fs, ms f-ms 4.10 (-18.20) 4.30 (-18.40) U, s, fg, t' 5.20 (-19.30) m-gs, fs, g 8.50 (-22.60) m-gs, fs, fg' ( ) f-ms 28 S f f ' Vollständige Erfassung der Einflüsse der Einbringung auf die Tragfähigkeit von großmaßstäblichen Pfählen

6 Baugrunderkundung Schutzrohr Mantelreibung [M N/m²] Bohrkern mnn Sonderprobe CPT-W18-14,1 mnn ,0 mnn 0.70 (-4.70) U, _ t, fs', h (Schlick) 1.50 (-5.50) H (Torf) 2.30 (-6.30) U, _ t, fs', h (Schlick) 3.40 (-7.40) T, u, _ h (Schlick, Holzreste) U, _ t, fs', h (Schlick) 8.10 (-12.10) Spitzendruck [MN/m²] 9.10 (-13.10) fs, u', ms' (-14.10) fS, 40ms Legende Spitzendruck sehr locker locker mitteldicht dicht sehr dicht Die Lage der Ansatzpunkte der Baugrunderkundungen ist der Anl. 1.2 zu entnehmen (-16.20) WB 6* -14,1 mnn fs, ms f-ms 4.10 (-18.20) 4.30 (-18.40) U, s, fg, t' 5.20 (-19.30) m-gs, fs, g 8.50 (-22.60) (.40) (.50) (-33.50) (-38.00) m-gs, fs, fg' f-ms 28 ms, fs, gs, fg' 212 Schl. gs, ms, fg 261 Schl. m-gs, fs, fg' 287 Schl. 31 *Die Bohrung wurde im Ansatzpunkt der Drucksondierung abgeteuft. 0.0 SPT Schlagzahlen Nk auf 30 cm Nk > 4 = mitteldicht Nk > 11 = dicht mnn Reibungsverhältnis [%]

7 Baugrunderkundung Schlämmkorn Siebkorn 100 Feinstes Schluffkorn Sandkorn Kieskorn Fein- Mittel- Grob- Fein- Mittel- Grob- Fein- Mittel- Grob- Steine Massenanteile der Körner < d in % der Gesamtmenge Scherspannung τ [kn/m²] kn/m² 350 kn/m² 300 kn/m² 250 kn/m² 200 kn/m² Korndurchmesser d in mm 100 kn/m² ,9 0,8 0,7 Höhenänderung Δh [mm] 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 dicht locker 0, ,1 Scherweg Δl [mm]

8 Instrumentierung der Einbringgeräte Hydrohammer S 70 Technische Daten: 3,5 t (Kolben) 70 knm (max. Energie) 50 Schläge/Min Rammprotokoll: (pro definierte Eindringtiefe) Rammschläge Schlagenergie Schlagfrequenz

9 Instrumentierung der Einbringeräte Rüttler MS 32 HFvar Ω Ω a t a c a c a t F c F h Fv F v F h F c Technische Daten: 39,6 Hz (max. Frequenz) 32 kgm (max. stat. Moment) 1976 kn (Fliehkraft) 5 t (dyn. Masse)

10 Instrumentierung der Einbringeräte Rüttler MS 32 HFvar Rüttelprotokoll: (pro Sekunde) Frequenz Öldruck stat. Moment Eindringtiefe Beschleunigung der Erregerzelle

11 Versuchsprogramm 3 Pfahlgruppen, jeweils bestehend aus 2 Pfahlpaaren insgesamt wurden : 4 Pfahlpaare vergleichend untersucht 2 Pfahlpaare mit unterschiedlichen Stellgrößen eingerüttelt

12 Vorläufige Ergebnisse und allg. Analyse Pfahlpaar B2, Lageplan Pfahlgruppe B B 2 P 15 (Rüttler) P 14 (Rüttler P 12 CPT W14 CPT W

13 Vorläufige Ergebnisse und allg. Analyse Pfahlpaar B2, Baugrundschnitt Reibungs verhältnis [%] Bohrung WB 6-3,53 mnn Schlick Torf Schlick Schluff Feinsand, schluff ig Feinsand, mittelsandig Mittelsand, Grobsand Feinsand, Mittel sa nd mnn Mantelreibung [MN/m²] Legende Spitzendruck sehr locker locker mitteldicht dicht sehr dicht CPT W14-3,53 mnn Spitzendruck [MN/m²] MThw + 1,46 mnn MTnw - 1,73 mnn R14 (Rüttler) -5,80 mnn R15 (Rüttler) ,20 mnn -6,90 mnn -7,00 mnn,55 mnn

14 Vorläufige Ergebnisse und allg. Analyse Pfahlpaar B2, Stellgrößen Frequenz [Hz] R14 R15 statisches Moment [kgm] R14 R15 Fliehkraft [kn] R14 R15-20 R15 R14-20 F dyn = -20 M st ( 2πf ) 2 Tiefe [NN+m] -22 Tiefe [NN+m] -22 R14 R15 Tiefe [NN+m] -22 R15 R14

15 Vorläufige Ergebnisse und allg. Analyse Pfahlpaar B2, Rütteldaten -18 Spitzendruck [MN/m²] Geschwindigkeit [mm/s] Öldruck [bar] R14 R R15 R15 R14-20 R15 R15 R14 Tiefe [NN+m] -22 Tiefe [NN+m] -22 Tiefe [NN+m] -22 Tragfähigkeit nach 7 d: R R s R b R14: R15:

16 Vorläufige Ergebnisse und allg. Analyse Pfahlpaar B2, Fazit zwei Pfähle wurden mit unterschiedlicher Frequenz, aber gleicher Fliehkraft eingerüttelt Tragfähigkeitsunterschied beträgt 10 % der mit geringerer Frequenz eingerüttelte Pfahl weist eine höhere Mantelreibung auf

17 Vorläufige Ergebnisse und allg. Analyse Pfahlpaar C2, Lageplan N Pfahlgruppe C C 2 C 1 P 47 (Rüt.) P 46 (Schl.) P 45 (Rüt.) P 44(Rüt.) CPT W16/WB4 CPT W25

18 Vorläufige Ergebnisse und allg. Analyse Pfahlpaar C2, Baugrundschnitt Bohrung -4,3 mnn Torf Schlick Feinsand, mittelsandig mnn Mantelreibung [MN/m²] Legende Spitzendruck sehr locker locker mitteldicht dicht sehr dicht CPT W16-13,69 Spitzendruck [MN/m²] MThw + 1,46 mnn MTnw - 1,73 mnn R46 (Hammer) -6,60 mnn Bodenarten Kies Sand Schluff Ton Torf Reibungsverhältnis [%] R47 (Rüttler) ,30 mnn -6,20 mnn -7,30 mnn -6,40 mnn,30 mnn

19 Vorläufige Ergebnisse und allg. Analyse Pfahlpaar C2, Rammpfahl Spitzendruck [MNm²] bezogene Rammenergie [MNm/m] Summe der Rammenergie [MNm] Tiefe [münn] Tiefe [münn] Tiefe [münn] E sp =60 knm

20 Vorläufige Ergebnisse und allg. Analyse Pfahlpaar C2, gerüttelter Pfahl: Stellgrößen Spitzendruck [MNm²] Frequenz [Hz] Fliehkraft [kn] Tiefe [münn] Tiefe [münn] Tiefe [münn] M st = 31 kgm

21 Vorläufige Ergebnisse und allg. Analyse Pfahlpaar C2, gerüttelter Pfahl: Rütteldaten Spitzendruck [MNm²] Geschwindigkeit [mm/s] Öldruck [bar] V=60 mm/s Tiefe [münn] Tiefe [münn] Tiefe [münn] V=40 mm/s V=30 mm/s

22 Vorläufige Ergebnisse und allg. Analyse Pfahlpaar C2, Tragfähigkeit Spitzendruck [MNm²] Mantelreibung [kn/m²] R46 R47 Tiefe [münn] Tiefe [münn] gerüttelt R47 gerammt R46 Tragfähigkeit nach 9 d: R R s R b Gerammt R46: Gerüttelt R47:

23 Vorläufige Ergebnisse und allg. Analyse Pfahlpaar C2, Fazit unmittelbar benachbarte Pfähle wurden gerammt bzw. eingerüttelt Tragfähigkeitsunterschied unwesentlich weder eine Pfropfenbildung beim gerammten noch beim gerüttelten Pfahl

24 Zusammenfassung Tragfähigkeitsvergleich: -von gerammten und eingerüttelten Pfählen -von mit unterschiedlichen Stellgrößen eingerüttelten Pfählen Maschinenparameter Frequenz beeinflußt die Tragfähigkeit; Je niedriger die Frequenz desto höher die Tragfähigkeit geringer Tragfähigkeitsunterschied von gerüttelten und gerammten Pfählen keine Pfropfenbildung

25 Ausblick vollständige Auswertung des Datenmaterials Ableitung einer mathematischen Beziehung zwischen der oder den dynamischen Herstelldaten und der Tragfähigkeit Tragfähigkeitsermittlung von eingerüttelten Pfählen mit analytischen und empirischen Methoden Zusammenhang zwischen Tragfähigkeit und Baugrundeigenschaften herstellen

Ähnliche Dokumente

Tragfähigkeit von gerammten und vibrierten Stahlrohrpfählen Patrick Lammertz

Tragfähigkeit von gerammten und vibrierten Stahlrohrpfählen Patrick Lammertz Doktorandenforum 2004, Siegen 1 Problemstellung Art der Einbringung -Schlagen/Vibrieren Pfahl -Geometrie - Fußausbildung Tragverhalten