AT15636U1 - In einen untergrund einrammbares system - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Übertragung von Bauwerkslasten auf tieferliegende Untergrundschichten, welches mittels einer, vorzugsweise hydraulisch angetriebenen, Schlageinrichtung (18) in einen, vorzugsweise erdigen, Untergrund (21) einrammbar ist. Um ein System zu erreichen, welches einfacher im Transport und günstiger in der Herstellung ist sowie eine höhere Tragkraft aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das System einen ein Fußende (2) und ein Kopfende (3) aufweisenden Holzpfahl (1) umfasst, wobei am Fußende (2) eine das Fußende (2) abdeckende metallische Fußplatte (5) befestigt ist, um das Fußende (3) beim Einrammen vor einer Beschädigung durch den Untergrund (21) zu schützen und dass der Holzpfahl (1) einen kegelstumpfförmigen Abschnitt (4) aufweist, wobei sich der kegelstumpfförmige Abschnitt (4) zum Fußende (2) hin verjüngt, wobei der kleinste Durchmesser des kegelstumpfförmigen Abschnitts (4) zwischen 40% und 75%, des größten Durchmessers des kegelstumpfförmigen Abschnitts (4) beträgt.

Description

Beschreibung

IN EINEN UNTERGRUND EINRAMMBARES SYSTEM GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die Erfindung betrifft ein System zur Übertragung von Bauwerkslasten auf tieferliegende Untergrundschichten, welches mittels einer, vorzugsweise hydraulisch angetriebenen, Schlageinrichtung in einen, vorzugsweise lockeren, rolligen oder bindigen, Untergrund ein-rammbar ist, sowie auf ein Verfahren zum Einrammen des Systems in einen Untergrund.

STAND DER TECHNIK

[0002] Senkrecht in den Untergrund eingeschlagene oder eingerammte Pfähle dienen oft als Basis für die Fundamente von oberirdischen Bauten. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Übertragung von Bauwerkslasten oberirdischer Bauten mittels in einen, in der Regel Lockergestein enthaltenden, Untergrund eingerammter Pfähle auf tiefer liegende tragfähige Bodenschichten zur Stabilisierung des Baugrundes. Dabei werden Pfähle aus duktilem Material wie Gußeisen, Stahl über eine Länge von mehreren Metern in den Untergrund eingerammt, wobei die Pfähle je nach Bodenbeschaffenheit verpresst oder unverpresst hergestellt werden. In der unverpressten Bauweise, in der der Pfahl auch als Aufstandspfahl bezeichnet wird, wird in der Regel ein Gußeisen- oder Stahlrohr in den Untergrund eingerammt, welches mit Beton verfällt werden kann. In der verpressten Bauweise, in der der Pfahl als Mantelreibungspfahl bezeichnet wird, wird der Pfahl während des Rammens mit Mörtel ummantelt.

[0003] Zum Einrammen der Pfähle wird oftmals eine hydraulische Schlageinrichtung verwendet, die über einen, beispielsweise hydraulisch angetriebenen, Schlagbolzen sich wiederholende Kraftimpulse auf den Pfahl ausübt, um den Pfahl in den Untergrund zu rammen. Beispielsweise zeigt die EP 2 530 205 A1 ein Verfahren zum senkrechten Versetzen eines Rohres, welches als Aufstandspfahl dienen kann.

[0004] Da die Pfähle aus duktilem Material wie Stahl, insbesondere Stahlguss, hergestellt sind, weisen sie vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich der Verformung durch die Kraftimpulse und durch den Widerstand des Untergrunds gegen das Einrammen auf. Duktile Pfähle der beschriebenen Art weisen jedoch hohe Massen auf, sodass die Transportkosten, um den Pfahl an seinen Bestimmungsort bringen zu können, relativ hoch sind. Gleichermaßen sind die Material-und Fertigungskosten für solche Pfähle verhältnismäßig hoch.

AUFGABE DER ERFINDUNG

[0005] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und ein System vorzuschlagen, welches einfacher im Transport und günstiger in der Herstellung ist.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0006] Diese Aufgabe wird in einem erfindungsgemäßen System zur Übertragung von Bauwerkslasten auf tieferliegende Untergrundschichten, welches mittels einer, vorzugsweise hydraulisch angetrieben, Schlageinrichtung in einen, vorzugsweise lockeren, rolligen oder bindigen, Untergrund einrammbar ist, dadurch gelöst, dass das System einen ein Fußende und ein Kopfende aufweisenden Holzpfahl umfasst, wobei am Fußende eine das Fußende abdeckende metallische Fußplatte befestigt ist, um das Fußende beim Einrammen vor einer Beschädigung durch den Untergrund zu schützen.

[0007] Auf der Suche nach alternativen Materialien hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass sich der Werkstoff Holz besonders gut zur Übertragung von Bauwerkslasten eignet. Ein Hauptproblem bei der Verwendung von Holz liegt jedoch darin, dass das Fußende, welches während des Einrammens in den Untergrund eingetrieben wird, durch den Widerstand des

Untergrunds, etwa durch härtere, beispielsweise Steine enthaltende, Schichten, abstumpft und nur mit gesteigertem Energieaufwand einrammbar ist, wobei ein zu hoher Kraftimpuls zum Spalten oder Sprengen des Holzpfahls führen kann. Um den Holzpfahl erfindungsgemäß dennoch einsetzen zu können und die beschriebenen Probleme beim Einsatz von Holz als Material des Holzpfahls zu überwinden, ist die Fußplatte die aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Stahl oder Stahlguss, oder einem Kunststoff gefertigt sein kann am Fußende befestigt. Diese Fußplatte schützt den Holzpfahl durch die hohe Festigkeit und Duktilität des metallischen Werkstoffs beim Einrammen vor einer etwaigen Beschädigung durch den Untergrund und verhindert, dass der Holzpfahl durch eine Beschädigung des Fußendes gespalten oder zerstört wird. Zusätzlich dazu kann die Übertragung der von der Schlageinrichtung ausgeübten Kraftimpulse in den Untergrund und die Verdrängung des Materials des Untergrunds während des Einrammens durch die Form der Fußplatte beeinflusst bzw. verbessert werden.

[0008] Überraschender Weise hat sich in einer Versuchsreihe herausgestellt, dass die Tragkraft des Holzpfahls gegenüber einem herkömmlichen zylindrischen Holzpfahl bzw. gegenüber einem Stahl- oder Eisenrohr gemäß dem Stand der Technik, um bis zu 25% erhöht werden kann, wenn der Holzpfahl einen kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweist, wobei sich der kegelstumpfförmige Abschnitt zum Fußende hin verjüngt und der kleinste Durchmesser des kegelstumpfförmigen Abschnitts zwischen 40% und 75%, vorzugsweise zwischen 50% und 70%, insbesondere zwischen 55% und 65%, besonders bevorzugt 60%, des größten Durchmessers des kegelstumpfförmigen Abschnitts beträgt. Im kegelstumpfförmigen Abschnitt erweitert sich der Durchmesser des Holzpfahls stetig, sodass sich beim Einrammen des Holzpfahls der Durchmesser des sich im Untergrund bildenden Lochs stetig vergrößert und die Seitenwände des Lochs bzw. der Lochlaibung laufend komprimiert werden. Die erhöhte Tragkraft gegenüber einem herkömmlichen Pfahl ergibt sich dadurch, dass dieser eine zylindrische Form aufweist. Dadurch werden die Seitenwände des Lochs durch die sich wiederholenden Kraftstöße abgetragen und der Sitz des zylindrischen Pfahls verschlechtert sich.

[0009] In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fußplatte auf der dem Fußende abgewandten Seite einen spitz zulaufenden Endabschnitt aufweist, um das Verdrängen des Materials des Untergrunds während des Einrammens zu verbessern und den Kraftaufwand beim Einrammen zu reduzieren.

[0010] Besonders gut zum Einrammen geeignet sind kegelförmige oder pyramidenförmige, beispielsweise einen rechteckigen oder quadratischen Grundriss aufweisende, Endabschnitte. Daher ist in einer weiteren Ausführungsvariante vorgesehen, dass der spitz zulaufende Endabschnitt der Fußplatte pyramidenförmig oder kegelförmig ausgebildet ist.

[0011] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung weist der Holzpfahl einen kegelstumpfförmigen Abschnitt auf, wobei sich der kegelstumpfförmige Abschnitt zum Fußende hin verjüngt.

[0012] Um einen besonders guten Sitz des Holzpfahls im Untergrund zu gewährleisten, ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Systems vorgesehen, dass der Holzpfahl einen kreiszylindrischen Abschnitt aufweist und der kegelstumpfförmige Abschnitt zwischen 75% und 95%, insbesondere zwischen 80% und 90%, vorzugsweise 85%, der Länge des Holzpfahls einnimmt.

[0013] Das Einrammen des Holzpfahls kann dadurch weiter erleichtert werden, dass der kegelstumpfförmigen Abschnitt am Fußende anschließt. Mit anderen Worten ist der kleinste Querschnitt des kegelstumpfförmigen Abschnitts somit am Fußende angeordnet und der Durchmesser erweitert sich hin zum Kopfende bis zum Ende des kegelstumpfförmigen Abschnitts.

[0014] Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der größte Durchmesser des kegelstumpfförmigen Abschnitts zwischen 200 mm und 400 mm, vorzugsweise zwischen 210 mm und 300 mm, insbesondere zwischen 220 mm und 280 mm, beträgt. Denkbar sind beispielsweise auch Durchmesser von 240 mm, 250 mm, 260 mm, 325 mm oder 350 mm. Durch die entsprechende Dimensionierung des Holzpfahls kann die zur Übertragung der Bauwerkslasten notwendige Festigkeit des Holzpfahls in einfacher Art und Weise gewährleistet werden.

[0015] In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fußplatte eine Aufnahme aufweist, in welcher das Fußende aufgenommen ist. Durch die Aufnahme wird der Holzpfahl in Bezug zur Fußplatte ausgerichtet, bevorzugt zentriert, sodass beim Einrammen die Fußplatte und der Holzpfahl nicht gegeneinander verkippen können. Der Holzpfahl kann dabei beispielsweise in die Aufnahme eingepresst sein oder aber der Holzpfahl ist durch Befestigungsmittel, wie Schrauben oder Bolzen, mit der Aufnahme verbunden.

[0016] Eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante des Systems sieht vor, dass das System ein Holzpfahl-Element und eine Metallhülse umfasst, wobei das Holzpfahl-Element mittels der Metallhülse am Kopfende des Holzpfahls befestigbar ist. Da Holzpfähle in ihrer Länge durch die Fertigung, den Wuchs und die Transportmöglichkeiten beschränkt sind, die Einrammtiefe in den Untergrund aber von der jeweiligen Zusammensetzung der Bodenschichten und der Bauwerkslast abhängig ist, ist es notwendig, eine Möglichkeit zur Verlängerung des Holzpfahls zu schaffen um die gesamte Länge des Systems zu vergrößern bzw. an die Anforderungen anpassen zu können. Die Verlängerung des Systems wird durch ein Holzpfahl-Element erreicht, welches vorzugsweise kreiszylindrisch ausgebildet ist und bevorzugt den Außendurchmesser des Kopfendes des Holzpfahls aufweist. Mittels der Metallhülse ist das Holzpfahl-Element in einfacher Weise mit dem Holzpfahl selbst verbindbar. Die Länge des Holzpfahl-Elements unterliegt denselben Beschränkungen wie die des Holzpfahls selbst, jede unter der Maximallänge liegende Länge lässt sich jedoch mittels Absägen einstellen. Sofern die notwendige Gesamtlänge des Systems durch die Kombination aus Holzpfahl und Holzpfahl-Element noch nicht erreicht ist, versteht es sich von selbst, dass ein weiteres Holzpfahl-Element am Kopfende des Holzpfahl-Elements in analoger Art und Weise befestigbar ist.

[0017] Um das Holzpfahl-Element in einfacher Art und Weise mit dem Holzpfahl verbinden zu können, ist in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante vorgesehen, dass die Metallhülse ausgebildet ist, um das Kopfende des Holzpfahls und ein Fußende des Holzpfahl-Elements aufzunehmen und miteinander zu verbinden. So erfolgt der Zusammenbau des Systems in zwei Schritten: zuerst wird die Metallhülse auf das Kopfende des Holzpfahls aufgesetzt und an diesem befestigt, danach wird das Fußende des Holzpfahl-Elements in die Metallhülse eingeführt und ebenfalls an der Metallhülse befestigt.

[0018] Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Holzpfahl-Element am Holzpfahl befestigt ist, indem die Metallhülse über Befestigungsmittel mit der Umfangsfläche des Holzpfahls und mit der Umfangsfläche des Holzpfahl-Elements verbunden ist. Beim Befestigungsmittel kann es sich beispielsweise um Bolzen oder Schrauben handeln. Insbesondere wenn das System nur Druckkräften ausgesetzt ist, ist es vorteilhaft, wenn das Befestigungsmittel als zumindest zwei Bolzen ausgeführt ist, wobei zumindest ein Bolzen quer durch den Holzpfahl und die Metallhülse und zumindest ein Bolzen quer durch das Holzpfahl-Element und durch die Metallhülse gesteckt ist. Wenn das System jedoch Zug- und Druckkräften ausgesetzt ist, so ist es vorteilhaft wenn über den Umfang der Metallhülse verteilt eine Vielzahl an Schrauben, bevorzugt Holzschrauben, angeordnet sind, die mit dem Holzpfahl bzw. dem Holzpfahl-Element verschraubbar bzw. verschraubt sind.

[0019] Um zu verhindern, dass ein Teil des Mantels der Metallhülse seitlich über den Holzpfahl bzw. über das Holzpfahl-Element übersteht bzw. um den Überstand zu reduzieren, ist in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass das Kopfende des Holzpfahls und das Fußende des Holzpfahl-Elements einen Absatz zur Aufnahme der Metallhülse ausbilden. Durch den Absatz, der einen kleineren Querschnitt, vorzugsweise einen geringeren Durchmesser, aufweist als die angrenzenden Abschnitte des Holzpfahls bzw. des Holzpfahl-Elements, kann der Überstand der Metallhülse verringert bzw. verhindert werden. So wird beim Einrammen des Systems der Querschnitt des Lochs nicht durch die Metallhülse vergrößert bzw. die verdichtete Lochlaibung nicht beschädigt. Besonders bevorzugt bilden die Metallhülse und die an die Metallhülse angrenzenden Abschnitte des Holzpfahls und des Holzpfahl-Elements eine ebene Umfangsfläche aus oder ist der äußere Umfang der Metallhülse gegenüber den angrenzenden Abschnitten des Holzpfahls und des Holzpfahl-Elements nach innen versetzt.

[0020] Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass am Kopfende des Holzpfahls oder am Kopfende des Holzpfahl-Elements während des Einrammens eine an der Schlageinrichtung aufhängbare metallische Schlagplatte angeordnet ist, welche eine Aufnahme aufweist, in der das Kopfende aufgenommen ist, und eine Kontaktfläche für einen Schlagbolzen der Schlageinrichtung aufweist. Die Schlagplatte dient dabei in erster Linie zur Übertragung der Kräfte des Schlagbolzens auf das System. Zusätzlich dazu kann durch die Zentrierungsfunktion der Aufnahme auch die Kraftrichtung der Kraftimpulse gelenkt werden. Ein weiterer Vorteil äußert sich dadurch, dass die Schlagplatte das Kopfende des Holzpfahls bzw. des Holzpfahl-Elements vor Beschädigung schützt, da die Kraftimpulse des Schlagbolzens auf eine größere Fläche verteilt werden.

[0021] In einerweiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, dass die Länge des Holzpfahls zwischen 3 m und 8 m, vorzugsweise zwischen 4 m und 7 m, insbesondere zwischen 4,5 m und 6 m, besonders bevorzugt 5 m, beträgt. Holzpfähle bzw. Holzpfahl-Elemente dieser Längen eignen sich besonders gut zur Übertragung von Bauwerkslasten auf tiefer liegende Untergrundschichten, welche üblicher Weise über 3m tiefer liegen als die Oberfläche.

[0022] Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum senkrechten Einrammen eines erfindungsgemäßen Systems in einen, vorzugsweise lockeren, rolligen oder bindigen, Untergrund, wobei zunächst der Holzpfahl an einer Schlageinrichtung aufgehängt wird und senkrecht ausgerichtet über einem Verlegeort positioniert wird, sodass das Fußende des Holzpfahls dem Untergrund zugewandt ist, wobei die Fußplatte den Untergrund am Verlegeort kontaktiert, wobei nach der Positionierung mittels eines, vorzugsweise hydraulisch angetriebenen, Schlagbolzens der Schlageinrichtung sich wiederholende Kraftimpulse auf das Kopfende des Holzpfahls abgegeben werden, um den Holzpfahl in den Untergrund zu rammen. Dadurch, dass das System, insbesondere der Holzpfahl, an der Schlageinrichtung, die etwa an einem Ausleger eines Kranarms oder einer Baumaschine befestigt ist, aufgehängt ist, beispielsweise über ein Verbindungselement wie ein Seil oder eine Kette, lässt sich das System in einfacher Weise über dem Verlegeort positionieren. Sobald das System korrekt positioniert ist, wird das System abgesenkt bis die Fußplatte den Untergrund kontaktiert. Danach werden über den Schlagbolzen so lange Kraftimpulse auf das Kopfende des Holzpfahls abgegeben, bis der Holzpfahl eine vorgegebene Einschlagtiefe erreicht hat.

[0023] Eine Ausführungsvariante des Verfahrens sieht vor, dass eine Schlagplatte an der Schlageinrichtung aufgehängt ist und dass die Schlagplatte vor dem Einrammen des Holzpfahls am Kopfende des Holzpfahls angeordnet wird. Die Schlagplatte, die vorzugsweise unabhängig vom Holzpfahl an der Schlageinrichtung angebunden ist, ist in der Regel über ein Seil- oder Halteelement an der Schlageinrichtung aufgehängt und lässt sich somit nach der Positionierung des Holzpfahls durch Bewegen der Schlageinrichtung am Kopfende des Holzpfahls anordnen, wobei die Schlagplatte vorzugsweise das Kopfende des Holzpfahls aufnimmt. Die Schlagplatte verteilt die vom Schlagbolzen ausgeübten Kraftimpulse auf das gesamte Kopfende des Holzpfahls.

[0024] Wenn der Holzpfahl seine maximale Einrammtiefe erreicht hat, das System jedoch weiter eingerammt werden muss, um die Bauwerkslasten auf eine - noch - tiefer liegende Untergrundschicht übertragen zu können oder wenn der über den Untergrund hinausragende Teil des Systems als Säule oder Steher dienen soll, jedoch zu kurz ist, ist gemäß einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens vorgesehen, dass nachdem der Holzpfahl zumindest abschnittsweise, vorzugsweise großteils, in den Untergrund eingerammt ist, die Schlagplatte entfernt wird und danach die Metallhülse sowie das über die Metallhülse angebundene Holzpfahl-Element statt der Schlagplatte am Kopfende des Holzpfahls befestigt werden.

[0025] Durch die Verbindung mit dem Holzpfahl-Element, die erst möglich ist, wenn die Schlag- platte nicht mehr in Kontakt mit dem Kopfende des Holzpfahls steht, vergrößert sich die Gesamtlänge des Systems, sodass die zuvor beschriebenen Aufgaben erfüllt werden können. Es versteht sich von selbst, dass in analoger Art und Weise auch ein weiteres Holzpfahl-Element am Kopfende des Holzpfahl-Elements befestigt werden kann, wenn die benötigte Gesamtlänge des Systems noch nicht erreicht ist. Diese Verlängerung lässt sich theoretisch beliebig oft wiederholen, ist jedoch in der Praxis durch die Beschaffenheit des Untergrunds begrenzt, vor allem wenn die Untergrundschichten in die die Fußplatte eingerammt wird zu hart werden. Wenn das System nach dem Aufsetzen des Holzpfahl-Elements auf den Holzpfahl weiter in den Untergrund eingeschlagen werden soll, ist gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass die Schlagplatte auf ein Kopfende des Holzpfahl-Elements aufgesetzt wird, um den Holzpfahl samt daran befestigtem Holzpfahlelement tiefer in den Untergrund zu rammen.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

[0026] Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.

[0027] Dabei zeigt: [0028] Fig. 1 eine Seitenansicht des Systems und eine an einem Ausleger angebundene

Schlagvorrichtung; [0029] Fig. 2 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsvariante eines teilweise in den Un tergrund eingeschlagenen Systems; [0030] Fig. 3 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsvariante eines teilweise in den

Untergrund eingeschlagenen Systems;

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0031] Figur 1 zeigt einen schematische Anordnung eines an einer hydraulisch betriebenen Schlageinrichtung 18 aufgehängten Systems zur Übertragung von Bauwerkslasten auf tieferliegende Untergrundschichten in einer Ausgangsstellung eines Verfahrens zum senkrechten Einrammen des Systems in einen Untergrund 21, wobei es sich in der Regel um einen erdigen Untergrund handelt, der in verschiedenen Tiefen mehrere Untergrundschichten mit unterschiedlicher Tragfähigkeit aufweist.

[0032] Die hydraulische Schlageinrichtung 18 umfasst ein Gehäuse 20, eine nicht dargestellte Antriebseinheit und einen Schlagbolzen 19. Das Gehäuse 20 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als letztes Glied eines Auslegers 26 ausgebildet. Beispielsweise kann die Schlageinrichtung 18 bzw. das Gehäuse 20 mittels einer herkömmlichen Schnellwechselvorrichtung am Ausleger 26 befestigt sein. In dem Gehäuse 20 ist eine nicht dargestellte hydraulische Antriebseinheit angeordnet, welche den Schlagbolzen 19 antreibt, sodass dieser linear beschleunigt und wieder zurückgezogen wird, um sich wiederholende Kraftimpulse ausüben zu können.

[0033] An der Schlageinrichtung 18 ist eine Schlagplatte 15 über ein Seil- oder Halteelement 24 aufgehängt, sodass sich die Schlagplatte 15 aufgrund der Schwerkraft ausrichten kann. Die Schlagplatte 15 weist an ihrer der Schlageinrichtung 18 zugewandten Oberseite eine Kontaktfläche 17 für den Schlagbolzen 19 auf, wobei während der Durchführung des Verfahrens der Schlagbolzen 19 sich wiederholende Kraftimpulse auf die Schlagplatte 15 ausübt.

[0034] Unterhalb der Schlageinrichtung 18 ist das erfindungsgemäße System dargestellt. Dieses umfasst einen Holzpfahl 1 mit einem Kopfende 3 und einem Fußende 2 und eine am Fußende 2 des Holzpfahls 1 befestigte Fußplatte 5, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel metallisch ausgebildet ist und aus Stahl oder Gusseisen gefertigt ist. Der Holzpfahl 1 besteht dabei im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Massivholz und lässt sich günstig herstellten. Darüber hinaus handelt es sich bei Holz um einen Naturrohstoff der recyclebar ist und nachwächst, sodass das erfindunasaemäße System auch im Hinblick auf die Schonunq der

Umwelt und den Umweltschutz vorteilhafte Aspekte aufweist.

[0035] Der Holzpfahl 1 hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Länge von 5 m, wobei Längen zwischen 3 m und 8 m denkbar sind, jedoch wurde der Übersichtlichkeit halber auf eine Darstellung der gesamten Länge verzichtet. Es versteht sich dabei von selbst, dass es sich dabei um Richtwerte handelt, die aufgrund der Beschaffenheit des Naturprodukts Holz beachtlichen Schwankungen unterliegen können. Der Holzpfahl 1 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf, der in einem kreiszylindrischen Abschnitt 23 konstant ausgebildet ist und sich in einem an den kreiszylindrischen Abschnitt 23 anschließenden kegelstumpfförmigen Abschnitt 4 zum Fußende 2 hin verjüngt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel nimmt der kegelstumpfförmige Abschnitt 4 etwa 90% der Länge des Holzpfahls 1, also 4,5 m, ein, sodass auf den kreiszylindrischen Abschnitt 23 0,5 m entfallen. In alternativen Ausführungsvarianten kann auch vorgesehen sein, dass der Holzpfahl 1 entweder nur den kreiszylindrischen Abschnitt 23 oder nur den kegelstumpfförmigen Abschnitt 4 aufweist, wobei sich die jeweiligen Abschnitte 4,23 in diesem Fall vorzugsweise über die gesamte Länge des Holzpfahls 1 erstrecken.

[0036] Der kegelstumpfförmige Abschnitt 4 schließt unmittelbar an das Fußende 2 an, sodass der kleinste Durchmesser, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt dieser etwa 200 mm, des kegelstumpfförmigen Abschnitts 4 am Fußende 2 selbst ausgebildet ist. Über die Länge des kegelstumpfförmigen Abschnitts 4 erweitert sich der Durchmesser bis zu einem größten Durchmesser, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 300 mm aufweist. Da der kegelstumpfförmige Abschnitt 4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel unmittelbar und ohne Stufe in den kreiszylindrischen Abschnitt 23 übergeht, entspricht der Durchmesser des kreiszylindrischen Abschnitts 23 dem größten Durchmesser des kegelstumpfförmigen Abschnitts 4. In anderen Worten beträgt der kleinste Durchmesser etwa zwei Drittel oder 66% des größten Durchmessers bzw. beträgt der Öffnungswinkel des Kegels etwa 1,2°. Es sind jedoch Verhältnisse zwischen 40% und 85% bzw. Öffnungswinkel zwischen 0,8° und 3° denkbar.

[0037] Durch den kegelstumpfförmigen Abschnitt 4 wird das Einschlagen des Systems in den Untergrund verbessert, da sich der Durchmesser des sich durch den Holzpfahl 1 im Untergrund 21 ausbildenden Lochs während des Einrammens laufend vergrößert.

[0038] Um das Fußende 2 des Holzpfahl 1 beim Einrammen vor Beschädigung durch den Untergrund 21 zu schützen, ist die Fußplatte 5 am Fußende 2 befestigt und deckt dieses vollständig ab. Die Fußplatte 5 ist dabei aus einem metallischen Werkstoff wie Stahl oder Stahlguss hergestellt, welches die nötige Duktilität und Festigkeit aufweist, um der Beanspruchung beim Einrammen standhalten zu können. Die Fußplatte 5 weist eine Aufnahme 7 auf, in welche das Fußende 2 eingeführt und aufgenommen ist, sodass die Aufnahme 7 das Fußende 2 vorzugsweise kragenartig umgibt. Die Befestigung kann dabei entweder über Befestigungsmittel die in radialer Richtung oder in axialer Richtung angeordnet sind erfolgen. Es ist auch denkbar, dass das Fußende 2 in die Aufnahme 7 eingepresst ist.

[0039] Um den vom Untergrund 21 auf das System ausgeübten Widerstand gegen das Einrammen zu verringern weist die Fußplatte 5 einen spitz zulaufenden Endabschnitt 6 auf, welcher dem Untergrund 21 zugewandt und dem Fußende 2 des Holzpfahls 1 abgewandt ist. Dieser spitz zulaufende Endabschnitt 6 kann dabei beispielsweise in Form eines Kegels oder einer quadratischen bzw. rechteckigen Pyramide ausgebildet sein und bildet die Spitze des Systems die den tiefsten Punkt des Systems im Untergrund 21 definiert.

[0040] Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, weist die Schlagplatte 15 eine Aufnahme 16 für das Kopfende 3 des Holzpfahls 1 auf in die das Kopfende 3 während des Einrammens aufgenommen ist, um die vom Schlagbolzen 19 auf die Kontaktfläche 17 ausgeübten Kraftimpulse auf das Kopfende 3 zu übertagen und die Kraftimpulse abzufedern.

[0041] In Figur 2 ist eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems abgebildet, bei der der Holzpfahl 1 samt Fußplatte 5 großteils in den Untergrund 21 eingerammt ist, jedoch zumindest das Kopfende 3 des Holzpfahls 1, vorzugsweise zumindest 10% bis 25% der Länge des Holzpfahls 1, noch aus dem Untergrund 21 hervorragt. Um die Gesamtlänge des Systems in einfacher Art und Weise an die Erfordernisse des Einsatzorts anpassen zu können, beispielsweise um eine bestimmte Einschlagtiefe zu erreichen, umfasst das System zumindest ein, im Allgemeinen kreiszylindrisch ausgebildetes, Holzpfahl- Element 9 welches am Kopfende 3 des Holzpfahls 1 befestigbar ist. Durch das Holzpfahl-Element 9 kann die Länge des Gesamtsystems beliebig eingestellt werden, indem das Holzpfahl-Element 9 in entsprechender Länge zurecht gesägt wird.

[0042] Zur Verbindung des Holzpfahl-Elements 9 mit dem in den Untergrund 21 eingerammten Holzpfahl 1 ist eine Metallhülse 8 vorgesehen, über die das Kopfende 2 des Holzpfahls 1 mit dem Fußende 10 des Holzpfahl-Elements 9 verbindbar ist. Dazu weist die Metallhülse 8 eine Öffnung auf in der das Kopfende 2 des Holzpfahls 1 und das Fußende 10 des Holzpfahl-Elements 9 aufgenommen sind. In anderen Worten lässt sich das untere Ende der Metallhülse 8 über das Kopfende 2 des Holzpfahls 1 schieben und lässt sich das Fußende 10 des Holzpfahl-Elements 9 in das obere Ende der Metallhülse 8 einführen. Die Metallhülse 8 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Länge von 1 m auf, wobei in alternativen Ausführungsvarianten auch Längen zwischen 0,5 m und 2 m denkbar sind. Die in der Metallhülse 8 aufgenommenen Abschnitte des Holzpfahls 1 und des Holzpfahl-Elements 9 sind dabei in etwa gleich groß, sodass im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 0,5 m des Holzpfahl-Elements 9 und 0,5 m des Holzpfahls 1 in der Metallhülse 8 aufgenommen sind.

[0043] Figur 2 zeigt deutlich, dass in dieser Ausführungsvariante der Erfindung der größte Durchmesser des Holzpfahls 1 dem größten Durchmesser des Holzpfahl-Elements 9 entspricht und das Kopfende 2 des Holzpfahls 1 sowie das Fußende 10 des Holzpfahl-Elements 9 diesen Durchmesser aufweisen. Der Durchmesser der Öffnung der Metallhülse 8 entspricht im Wesentlichen dem größten Durchmesser, sodass die Wandung der Metallhülse 8 über den Umriss von Holzpfahl 1 und Holzpfahl- Element 9 übersteht. Um Holzpfahl 1 und Holzpfahl-Element 9 miteinander zu verbinden ist die Metallhülse 8 über Befestigungsmittel 12 an den Umfangsflächen von Holzpfahl 1 und Holzpfahl-Element 9 befestigt. Die Befestigungsmittel 12 sind als eine Vielzahl von Schrauben ausgebildet die in axialer und radialer Richtung am Umfang der Metallhülse 8 verteilt sind. Diese Befestigungsvariante eignet sich insbesondere wenn das System Zug- und Druckkräften ausgesetzt ist.

[0044] Figur 3 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Anbindung des Holzpfahl-Elements 9 am Holzpfahl 1, die sich geringfügig von der oben beschriebenen Variante unterscheidet. Dabei weist der Holzpfahl 1 an seinem Kopfende 3 einen Absatz 13 auf und das Holzpfahl-Element 9 weist an seinem Fußende 2 einen Absatz 14 auf. Die beiden Absätze 13,14 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel baugleich ausgeführt und weisen einen kreiszylindrischen Abschnitt auf, der koaxial zur Längsachse des Systems angeordnet ist. Der Durchmesser der Absätze 13,14 ist dabei kleiner als der der angrenzenden Abschnitte des Holzpfahls 1 bzw. des Holz-pfahl-Elements 9, sodass die Außenfläche der Metallhülse 8, deren Öffnung im Wesentlichen dem Durchmesser der Absätze 13,14 entspricht, bei gleicher Wandstärke wie in der vorherigen Ausführungsvariante gegenüber dem Umriss von Holzpfahl 1 und Holzpfahl-Element 9 nach innen versetzt ist. Vorzugsweise sind die Absätze 13,14 derart dimensioniert, dass die Außenfläche der Metallhülse 8 nicht über den Umriss von Holzpfahl 1 und Holzpfahl-Element 9 hinausragt, um den Widerstand gegen das Einrammen zu verringern. In dieser Ausführungsvariante sind die Befestigungsmittel 12 als zwei Bolzen ausgebildet, die durch jeweils eine Bohrung im Holzpfahl 1 und durch eine Bohrung im Holzpfahl-Element 9 geführt und mit der Metallhülse 8 beispielsweise über Schraubenmuttern, verschraubt sind.

[0045] Es versteht sich dabei von selbst, dass die Ausbildung der Befestigungsmittel 12 unabhängig von der Ausbildung der Absätze 13,14 erfolgt, sodass die oben beschriebenen Ausführungsvarianten beliebig miteinander kombinierbar sind.

FUNKTIONSWEISE DER ERFINDUNG

[0046] In der Folge soll die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens an Hand der Figuren näher beschrieben werden.

[0047] In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum senkrechten Einrammen eines zuvor beschriebenen Systems wird zunächst der Holzpfahl 1 an der Schlageinrichtung 18 aufgehängt. Dies erfolgt über ein flexibles Verbindungselement 25, welches beispielsweise als Seil, Kette oder Haltegurt ausgebildet sein kann. Durch die Aufhängung des Holzpfahls 1 lässt sich dieser mittels des Auslegers 26 in einfacher Art und Weise über einem Verlegeort 22 positionieren und gegebenenfalls absenken. Die Fußplatte 5 kann dabei entweder bereits vor dem Positionieren am Holzpfahl 1 befestigt werden, es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Fußplatte 5 zuerst, beispielsweise manuell, am Verlegeort 22 positioniert wird und das Fußende 2 des Holzpfahls 1 erst am Verlegeort 22 in die Aufnahme 7 der Fußplatte 5 eingeführt wird. Sobald der Kontakt der mit dem Holzpfahl 1 verbundenen Fußplatte 5 mit dem Untergrund 21, insbesondere der Kontakt mit dem spitz zulaufenden Endabschnitt 6 der Fußplatte 5, hergestellt ist, wird die Schlagplatte 15 auf das Kopfende 3 des Holzpfahls 1 abgesenkt.

[0048] Im nächsten Schritt werden sich wiederholende Kraftimpulse vom Schlagbolzen 19 der Schlageinrichtung 18 auf die Kontaktfläche 17 der Schlagplatte 15 abgegeben, um den Holzpfahl 1 samt Fußplatte 5 in den Untergrund 21 zu rammen. Der Vorgang des Einrammens wird solange wiederholt, bis entweder die vorgesehene Einrammtiefe des Systems erreicht ist oder bis der aus dem Untergrund 21 herausragende Abschnitt des Holzpfahls 1 eine definierte Untergrenze erreicht.

[0049] Wenn die definierte Untergrenze erreicht wird, bevor die Einrammtiefe erreicht wurde, wird das Verbindungselement 25 vom Holzpfahl 1 gelöst und danach die Schlagplatte 15 vom Kopfende 3 abgehoben. Danach wird eine Metallhülse 8, vorzugsweise mittels des Auslegers 26, beispielsweise über einen Greifer oder über das Verbindungselement 25, auf das Kopfende 3 des Holzpfahls 1 aufgesetzt. Ist, so wie in Fig. 2 abgebildet, kein Absatz 13 am Kopfende 3 ausgebildet, so muss die Metallhülse 8 gehalten werden bis sie durch die Befestigungsmittel 12 am Holzpfahl 1 befestigt ist. Wenn jedoch, wie in Figur 3 abgebildet, ein Absatz 13 ausgebildet ist, so kann die Metallhülse 8 abgesenkt werden bis sie am Absatz 13 anliegt und erst nachträglich befestigt werden.

[0050] Danach wird das Holzpfahl-Element 9 am Ausleger 26 oder an der Schlageinrichtung 18 aufgehängt, wobei wieder das Verbindungselement 25 zum Einsatz kommen kann, und mittels des Auslegers 26 derart positioniert, dass sein Fußende 10 in der Metallhülse 8 aufgenommen ist. Danach wird die Metallhülse 8 über die Befestigungsmittel 12 mit dem Holzpfahl-Element 9 verbunden, sodass das System um das Holzpfahl-Element 9 erweitert ist und eine neue Gesamtlänge aufweist. Das Holzpfahl-Element 9 kann nun entweder als Pfahl zur Befestigung von Bauwerken dienen oder aber das oben beschriebene Verfahren wird mit dem Holzpfahl-Element 9 fortgesetzt. Dazu wird, wie in Fig. 3 angedeutet, die Schlagplatte 15 auf das Kopfende 11 des Holzpfahl-Elements 9 aufgesetzt. Dieses Verlängerungsverfahren durch Aufsetzen eines Holzpfahl-Elements 9 oder eines weiteren Holzpfahl- Elements 9, Verbinden der Systemkomponenten mittels einer Metallhülse 8 und Einrammen des Systems lässt sich theoretisch beliebig oft wiederholen. Zu diesem Zweck kann auch vorgesehen sein, dass das Kopfende 11 des Holzpfahl-Elements 9 einen Absatz zur Aufnahme einer Metallhülse 8 aufweist.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Holzpfahl 2 Fußende des Holzpfahls 1 3 Kopfende des Holzpfahls 1 4 kegelstumpfförmiger Abschnitt 5 Fußplatte 6 spitz zulaufender Endabschnitt der Fußplatte 5 7 Aufnahme der Fußplatte 5 8 Metallhülse 9 Holzpfahl-Element 10 Fußende des Holzpfahl-Elements 9 11 Kopfende des Holzpfahl-Elements 9 12 Befestigungsmittel 13 Absatz des Holzpfahls 1 14 Absatz des Holzpfahl-Elements 9 15 Schlagplatte 16 Aufnahme der Schlagplatte 15 17 Kontaktfläche der Schlagplatte 15 18 Schlageinrichtung 19 Schlagbolzen 20 Gehäuse 21 Untergrund 22 Verlegeort 23 kreiszylindrischer Abschnitt 24 Seil- oder Halteelement 25 Verbindungselement 26 Ausleger

Claims (18)

1. Ansprüche

   1. System zur Übertragung von Bauwerkslasten auf tieferliegende Untergrundschichten, welches mittels einer, vorzugsweise hydraulisch angetriebenen, Schlageinrichtung (18) in einen, vorzugsweise lockeren, rolligen oder bindigen, Untergrund (21) einrammbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen ein Fußende (2) und ein Kopfende (3) aufweisenden Holzpfahl (1) umfasst, wobei am Fußende (2) eine das Fußende (2) abdeckende Fußplatte (5) befestigt ist, um das Fußende (3) beim Einrammen vor einer Beschädigung durch den Untergrund (21) zu schützen und dass der Holzpfahl (1) einen kegelstumpfförmigen Abschnitt (4) aufweist, wobei sich der kegelstumpfförmige Abschnitt (4) zum Fußende (2) hin verjüngt wobei der kleinste Durchmesser des kegelstumpfförmigen Abschnitts (4) zwischen 40% und 75%, vorzugsweise zwischen 50% und 70%, insbesondere zwischen 55% und 65%, besonders bevorzugt 60%, des größten Durchmessers des kegelstumpfförmigen Abschnitts (4) beträgt.
2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußplatte (5) auf der dem Fußende (2) abgewandten Seite einen spitz zulaufenden Endabschnitt (6) aufweist.
3. 3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der spitz zulaufende Endabschnitt (6) der Fußplatte (5) pyramidenförmig oder kegelförmig ausgebildet ist.
4. 4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußplatte (5) aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise Gusseisen oder Stahl, oder aus einem Kunststoff gefertigt ist.
5. 5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Holzpfahl (1) einen kreiszylindrischen Abschnitt (23) aufweist und der kegelstumpfförmige Abschnitt (4) zwischen 75% und 95%, insbesondere zwischen 80% und 90%, vorzugsweise 85%, der Länge des Holzpfahls (1) einnimmt.
6. 6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der kegelstumpfförmigen Abschnitt (4) am Fußende (2) anschließt.
7. 7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der größte Durchmesser des kegelstumpfförmigen Abschnitts (4) zwischen 200 mm und 400 mm, vorzugsweise zwischen 210 mm und 300 mm, insbesondere zwischen 220 mm und 280 mm, beträgt.
8. 8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußplatte (5) eine Aufnahme (7) aufweist, in welcher das Fußende (2) aufgenommen ist.
9. 9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein Holzpfahl-Element (9) und eine Metallhülse (8) umfasst, wobei das Holzpfahl-Element (9) mittels der Metallhülse (8) am Kopfende (3) des Holzpfahls (1) befestigbar ist.
10. 10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhülse (8) ausgebildet ist, um das Kopfende (3) des Holzpfahls (1) und ein Fußende (10) des Holzpfahl- Elements (9) aufzunehmen und miteinander zu verbinden.
11. 11. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Holzpfahl-Element (9) am Holzpfahl (1) befestigt ist, indem die Metallhülse (8) über Befestigungsmittel (12) mit der Umfangsfläche des Holzpfahls (1) und mit der Umfangsfläche des Holzpfahl-Elements (9) verbunden ist.
12. 12. System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfende (3) des Holzpfahls (1) und das Fußende (10) des Holzpfahl-Elements (9) einen Absatz (13,14) zur Aufnahme der Metallhülse (8) ausbilden.
13. 13. System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Kopfende (3) des Holzpfahls (1) oder am Kopfende (11) des Holzpfahl-Elements (9) während des Einrammens eine an der Schlageinrichtung (18) aufhängbare metallische Schlagplatte (15) angeordnet ist, welche eine Aufnahme (16) aufweist, in der das Kopfende (3) aufgenommen ist, und eine Kontaktfläche (17) für einen Schlagbolzen (19) der Schlageinrichtung (18) aufweist.
14. 14. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Holzpfahls (1) und/oder des Holzpfahl-Elements (9) zwischen 3 m und 8 m, vorzugsweise zwischen 4 m und 7 m, insbesondere zwischen 4,5 m und 6 m, besonders bevorzugt 5 m, beträgt.
15. 15. Verfahren zum senkrechten Einrammen eines Systems nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einen, vorzugsweise erdigen, Untergrund (21), wobei zunächst der Holzpfahl (1) an einer Schlageinrichtung (18) aufgehängt wird und senkrecht ausgerichtet über einem Verlegeort (22) positioniert wird, sodass das Fußende (2) des Holzpfahls (1) dem Untergrund (21) zugewandt ist, wobei die Fußplatte (5) den Untergrund (21) am Verlegeort (22) kontaktiert, wobei nach der Positionierung mittels eines, vorzugsweise hydraulisch angetriebenen, Schlagbolzens (19) der Schlageinrichtung (18) sich wiederholende Kraftimpulse auf das Kopfende (3) des Holzpfahls (1) abgegeben werden, um den Holzpfahl (1) in den Untergrund (21) zu rammen.
16. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schlagplatte (15) an der Schlageinrichtung (18) aufgehängt ist und dass die Schlagplatte (15) vor dem Einrammen des Holzpfahls (1) am Kopfende (3) des Holzpfahls (1) angeordnet wird.
17. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem der Holzpfahl (1) zumindest abschnittsweise, vorzugsweise großteils, in den Untergrund (21) eingerammt ist die Schlagplatte (15) entfernt wird, und danach die Metallhülse (8) sowie das über die Metallhülse (8) angebundene Holzpfahl-Element (9) statt der Schlagplatte (15) am Kopfende (3) des Holzpfahls (1) befestigt werden.
18. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagplatte (15) auf ein Kopfende (3) des Holzpfahl-Elements (9) aufgesetzt wird, um den Holzpfahl (1) samt daran befestigtem Holzpfahlelement (9) tiefer in den Untergrund (21) zu rammen.