EA-Pfähle. Empfehlungen des Arbeitskreises Pfähle" Herausgegeben von der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e.v. Ernst & Sohn A Wiley Company

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1 Empfehlungen des Arbeitskreises Pfähle" EA-Pfähle Herausgegeben von der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e.v. BICENTENNlAt. Ernst & Sohn A Wiley Company

2 Inhaltsverzeichnis Mitglieder des Arbeitskreises AK 2.1 Pfähle" Vorwort und Benutzerhinweise V VII 1 Einleitung und Anwendungsgrundlagen der Empfehlungen Nationale und internationale Vorschriften für Pfähle Nachweisformen und Grenzzustände nach dem Teilsicherheitskonzept Neue Normengeneration und Übergangsregelungen Beanspruchungen und Widerstände Grenzzustände Anwendung der EA-Pfähle im Zusammenhang mit DIN EN Entwurfsverfasser, Fachplaner und Sachverständiger für Geotechnik 8 2 Wahlsysteme Übersicht und Zuordnung zu den Pfahlsystemen Pfahlherstellung Bohrpfähle Bohrpfähle mit verrohrter Bohrung Unverrohrt hergestellte Bohrpfähle Unverrohrt hergestellte Bohrpfähle mit suspensionsgestützter Bohrlochwandung Unverrohrt hergestellte Bohrpfähle mit durchgehender Bohrschnecke Unverrohrt hergestellte Bohrpfähle mit teilweise durchgehender Bohrschnecke Bohrpfähle mit Fußaufweitungen Schlitzwandelemente/Barette Fertigrammpfähle Allgemeines Fertigrammpfähle aus Beton Fertigrammpfähle aus Stahl Fertigrammpfähle aus Holz Ortbetonrammpfähle Ortbetonrammpfahl mit Innenrohrrammung (Frankipfahl) Ortbetonrammpfahl mit Kopframmung (Simplexpfahl) Schraubpfähle (Vollverdrängungsbohrpfähle) Allgemeines 18 IX

3 Atlaspfahl Fundexpfahl Verpresste Verdrängungspfähle Verpressmörtelpfähle (VM-Pfähle) RUttelinjektionspfähle (Rl-Pfähle) Mikropfähle Rohrverpresspfähle Pfahlähnliche Elemente 23 3 Grundsätze zu Entwurf und Berechnung von Pfahlgründungen Pfahlgründungssysteme Einzelpfahllösungen Pfahlroste Pfahlgruppen Kombinierte Pfahl-Plattengründungen (KPP) Baugrunderkundung bei Pfahlgründungen Zuordnung der Böden bei Pfahlgründungen Pfahlkonstruktionen zur Baugrubenherstellung und Sicherung von Geländesprüngen Allgemeines Anordnung der Pfähle Pfahlsysteme und spezielle Ausführungsanforderungen Berechnung und Bemessung Bewehrung Beton Wasserdichtigkeit von Bohrpfahl wänden Pfahlkonstruktionen zur Böschungssicherung 41 4 Einwirkungen und Beanspruchungen Allgemeines Pfahlgründungslasten aus dem Bauwerk Herstellungsbedingte Beanspruchungen von Verdrängungspfählen Negative Mantelreibung Allgemeines Ermittlung der charakteristischen Einwirkung aus negativer Mantelreibung Negative Mantelreibung infolge Hebung des Bodens in der Pfahlumgebung Ermittlung der Bemessungsgrößen der Einwirkungen bzw. Beanspruchungen und Nachweisführung Seitendruck Allgemeines 51 X

4 4.5.2 Notwendigkeit einer Pfahlbemessung auf Seitendruck Ermittlung der charakteristischen Einwirkung aus Fließdruck Ermittlung der charakteristischen Einwirkung aus dem resultierenden Erddruck Entfernungseinfluss und Mindestmomentenbeanspruchung Beanspruchungen der Pfähle Zusatzbeanspruchung von Schrägpfählen aus Baugrundverformung Gründungspfähle in Böschungen und an Geländesprüngen Gründungspfähle in Böschungen Gründungspfähle an Geländesprüngen 61 5 Tragverhalten und Widerstände von Einzelpfählen Allgemeines Ermittlung von Pfahlwiderständen aus statischen Pfahlprobebelastungen Grundlagen Charakteristische Pfahlwiderstände im Grenzzustand der Tragfähigkeit Charakteristische Pfahlwiderstände im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit Ermittlung von Pfahlwiderständen aus dynamischen Pfahlprobebelastungen Axiale Pfahlwiderstände aus Erfahrungswerten Anwendungsbereich der bisherigen Regelungen Anwendungsbereich der neuen Regelungen Anwendungsgrundlagen und Einschränkungen der Tabellenwerte Fertigrammpfähle Allgemeines Erfahrungswerte von Pfahlspitzenwiderstand und Pfahlmantelreibung von Fertigrammpfählen Ortbetonrammpfähle Allgemeines Erfahrungswerte von Pfahlspitzenwiderstand und Pfahlmantelreibung von Simplexpfählen Erfahrungswerte von Pfahlfußwiderstand und Pfahlmantelreibung von Frankipfählen Bohrpfähle Allgemeines Erfahrungswerte von Pfahlspitzenwiderstand und Pfahlmantelreibung von Bohrpfählen Erfahrungswerte von Pfahlspitzenwiderstand und Pfahlmantelreibung bei Fels und felsähnlichen Böden 92 XI

5 Schlitzwandelemente Bohrpfahlwände und Schlitzwände Teilverdrängungsbohrpfähle Schraubpfähle Allgemeines Erfahrungswerte von Pfahlspitzenwiderstand und Pfahlmantelreibung von Schraubpfählen Verpresste Verdrängungs- und Mikropfähle Allgemeines Erfahrungswerte der Pfahlmantelreibung von Verpressmörtelpfählen (VM-Pfähle) Erfahrungswerte der Pfahlmantelreibung von Rüttelinjektionspfählen (Rl-Pfähle) Erfahrungswerte der Pfahlmantelreibung von verpressten Mikropfählen Erfahrungswerte der Pfahlmantelreibung von Rohrverpresspfählen Anwendungen auf Zugpfähle Bohrpfähle mit Fußaufweitung Weitere Verfahren nach DIN EN Pfahlwiderstände bei Mantel- und Fußverpressung Horizontale Pfahlwiderstände Pfahlwiderstände bei nichtruhenden Einwirkungen Allgemeines Axiale Pfahlwiderstände bei zyklischen Einwirkungen Horizontale Pfahlwiderstände bei zyklischen Einwirkungen Horizontale Pfahlwiderstände bei stoßartigen Einwirkungen Innere Tragfähigkeit von Pfählen Widerstand von Pfählen gegen Knickversagen in Bodenschichten mit geringer seitlicher Stützung und Knicksicherheitsnachweis Numerische Berechnungen zur Tragfähigkeit von Einzelpfählen Standsicherheitsnachweise Allgemeines Nachweis der Tragfähigkeit Axial belastete Pfähle Quer zur Pfahlachse belastete Pfähle Materialversagen von Pfählen Nachweis der Gebrauchstauglichkeit Pfahlgruppen und Pfahlroste Kombinierte Pfahl-Plattengründungen 123 XII

6 Berechnung von Pfahlrosten 125 Berechnungsmodelle und Verfahren 125 Nichtlineares Pfahltragverhalten in der Pfahlrostberechnung 126 Berechnung und Nachweise von Pfahlgruppen 127 Einwirkungen und Beanspruchungen 127 Druckpfahlgruppen 127 Zugpfahlgruppen 127 Quer zur Pfahlachse belastete Pfahlgruppen 129 Tragverhalten und Widerstände von Pfahlgruppen 130 Druckpfahlgruppen 130 Allgemeines 130 Gruppenwirkung bezogen auf die Setzungen von Bohrpfahlgruppen 130 Widerstände der (gebohrten) Gruppenpfähle 138 Verdrängungspfahl gruppen 143 Mikropfahlgruppen 144 Geschichteter Baugrund 144 Zugpfahlgruppen 145 Quer zur Pfahlachse belastete Gruppen 145 Nachweis der Tragfähigkeit 149 Druckpfahlgruppen 149 Äußere Tragfähigkeit 149 Materialnachweise Pfahlkopfplatte 151 Zugpfahlgruppen 151 Allgemeines 151 Nachweis des angehängten Bodenkörpers im Grenzzustand GZ 1A 152 Nachweis der Tragfähigkeit des einzelnen Zugpfahls im Grenzzustand GZ 1B 153 Materialversagen von Gruppenpfählen und Pfahlkopfkonstruktionen Nachweis der Gebrauchstauglichkeit Druckpfahlgruppen Zugpfahlgruppen Quer zur Pfahlachse belastete Pfahlgruppen Genauere Nachweise bei Pfahlgruppen Statische Pfahlprobebelastungen 157 Allgemeines 157 Statische axiale Pfahlprobebelastungen 157 Herstellung der Probepfähle 157 Versuchsplanung 158 XIII

7 Allgemeine Hinweise Anzahl der Probepfähle Prüflast Baugrunduntersuchungen Grundsätze der Instrumentierung Besondere Belastungszustände Belastungseinrichtung Allgemeines Widerlager Pressen Belastung durch einbetonierte Pressen Pfahlkopf Instrumentierung und Messverfahren Setzungs- und Hebungsmessungen Kraftmessung am Pfahlkopf Erfassung des Spitzenwiderstandes Erfassung der Pfahllängskraft und der Mantelreibung Dehnungs- und Stauchungsmessungen Erfassung der Pfahlquerschnittsfläche und der Verformungseigenschaften Schutz der Messvorrichtungen Versuchsdurchführung Versuchszeitpunkt Belastungsstufen und -geschwindigkeiten 17f Messintervalle Hl Aufzeichnungen Auswertung Dokumentation und Berichte 18( Allgemeines 18( Datenbericht 18] Bericht mit den Auswertungen 18; 9.3 Statische Pfahlprobebelastungen quer zur Pfahlachse 18; Allgemeines 18; Grundlagen 18: Versuchsplanung 18' Allgemeine Grundsätze 18' Probepfähle 18' Baugrunduntersuchungen 18; Grundsätze der Instrumentierung 18; Belastungszustände 18i Belastungseinrichtung 18' Instrumentierung und Messverfahren 18: Kraftmessung am Pfahlkopf 18: Pfahlkopfverschiebungs- und -Verdrehungsmessungen 18 XIV

8 Messung der Biegelinie und der Biegemomente des Pfahlschaftes Schutz der Messvorrichtungen Versuchsdurchführung Regelfall Sonderfälle Auswertung Last-Verschiebungs-Linien Bettungsmodul Dokumentation und Versuchsbericht Allgemeines Datenbericht Bericht mit den Auswertungen Dynamische Pfahlprobebelastungen Ziele und Anwendungsbereich Prinzip der dynamischen Probebelastungen Grundlagen und Entwicklungen Theoretische Einordnung High-Strain-Verfahren Rapid Load Test Anforderungen an die Prüfungen Pfahlvorbereitung Prüfzeitpunkt Prüfvorgang Messgeräte Weitere Hinweise für die Vorbereitung und Durchführung der Prüfung Auswertung der Messungen Allgemeines Direkte Verfahren Grundlagen Case-Verfahren TNO-Verfahren Unloading Point Methode Erweiterte Verfahren mit vollständiger Modellbildung Ermittlung der charakteristischen Pfahlwiderstände aus den dynamischen Messwerten Prüfung der Rammgeräteeignung Qualifikation der Prüfinstitute und des Personals Dokumentation und Berichterstellung 218 XV

9 11 Qualitätssicherung bei der Bauausführung Allgemeines Bohrpfähle Grundsätze zum Bohren Bohren im Grundwasser Grundsätze Durchmesser und Ziehgeschwindigkeit des Bohrwerkzeugs Reinigung der Bohrlochsohle Fußaufweitung Einbau der Bewehrung Betonieren Betonmischung Betoniervorgang Bohrpfähle mit durchgehender Bohrschnecke Verdrängungspfähle Betonfertigpfähle - Hinweise zu Transport, Lagerung und Einbringung Ortbetonverdrängungspfähle Wasser-/Bodeneintritt ins Vortreibrohr Betonieren Verdrängungswirkung in bindigen Böden Pfahl-Integritätsprüfungen Zweck von Integritätsprüfungen Dynamische Integritätsprüfungen Ziele und Anwendungsbereich Vorbereitung und Durchführung der Prüfung Messungen und Messgeräte Aus- und Bewertung der Prüfergebnisse Beurteilungsklassen Wellengeschwindigkeit Dokumentation und Berichterstattung Ultraschall-Integritätsprüfung Ziel und Anwendungsbereich Prinzip der Ultraschall-Integritätsprüfung Durchführung der Messung Vorbereitung und Durchführung der Prüfung Auswahl der Prüfpfähle Versuchsdurchführung Versuchsauswertung Signalverläufe Signalanalyse Pfahlbewertung Dokumentation und Berichterstellung 249 XVI

10 12.4 Pfahlprüfungen durch Kernbohrungen Allgemeines Ausführung von Kernbohrungen Auswertung Allgemeines Visuelle Bewertung Betonfestigkeit und Dauerhaftigkeit Untersuchungen im Bohrloch 253 Anhang A Begriffe, Teilsicherheitsbeiwerte und Berechnungsgrundlagen 255 Al Begriffe und Formelzeichen 255 A2 Teilsicherheitsbeiwerte für Einwirkungen und Beanspruchungen nach DIN 1054: , Tabelle A3 Teilsicherheitsbeiwerte für Widerstände nach DIN 1054: , Tabelle A4 Streuungsfaktoren, zur Ermittlung der charakteristischen Pfahlwiderstände aus den Messwerten von Pfahlprobebelastungen nach DIN 1054: A5 Verfahren zur Ermittlung des Widerstandes von Pfählen gegen Knickversagen in Bodenschichten mit geringer seitlicher Stützung 262 Anhang B Berechnungsbeispiele Pfahlwiderstände und Nachweise 269 B1 Ermittlung der axialen Pfahlwiderstände aus statischen Pfahlprobebelastungen sowie Nachweise der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit 269 B2 Axiale Pfahlwiderstände aus dynamischen Probebelastungen 273 B3 Ermittlung der axialen charakteristischen Pfahlwiderstände aus Erfahrungswerten für einen Bohrpfahl 274 B4 Ermittlung der axialen charakteristischen Pfahlwiderstände aus Erfahrungswerten für einen Fertigrammpfahl 277 B5 Ermittlung der axialen charakteristischen Pfahlwiderstände aus Erfahrungswerten für einen Fundexpfahl 281 B6 Grundlage der Auswertung einer statischen Pfahlprobebelastung am Beispiel eines Fertigrammpfahls und Vergleich mit Erfahrungswerten nach B7 Vorbemessung und Nachweis des Grenzzustandes der Tragfähigkeit von Frankipfählen auf der Grundlage von Erfahrungswerten und Vergleich mit einem Probebelastungsergebnis 288 B8 Negative Mantelreibung bei einem Verdrängungspfahl infolge Geländeaufschüttung 295 XVII

11 B9 Ermittlung der charakteristischen Beanspruchung eines quer zur Pfahlachse belasteten Pfahls und Nachweis gegen Materialversagen 30( BIO Auf Seitendruck beanspruchte Pfähle 31( B11 Pfeilergründung auf 9 Pfählen bei homogenem und geschichtetem Baugrund - Nachweise der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit unter Berücksichtigung von Gruppenwirkung 32( B12 Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit einer Zugpfahlgruppe 32^ B13 Quer zur Pfahlachse belastete Pfahlgruppen: Ermittlung der Verteilung der horizontalen Bettungsmoduln 33; Anhang C Beispiele zur dynamischen Pfahlprobebelastung und Integritätsprüfung 33? Cl Auswertungsbeispiel dynamische Pfahlprobebelastungen nach dem direkten Verfahren 33? C2 Auswertungsbeispiel für dynamische Pfahlprobebelastungen nach dem Erweiterten Verfahren mit vollständiger Modellbildung 33: C3 Fallbeispiele Low-Strain"-Integritätsprüfung 341 C4 Rammbegleitende und/oder High-Strain"-Integritätsprüfung... 34' C5 Fallbeispiel einer Ultraschallprüfung 34i Literatur 35: XVIII