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(11) | EP 1 930 506 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Lastprüfelement |
| (57) Die Erfindung beschreibt eine Belastungsvorrichtung, welche entlang des Schaftes
von Gründungselementen im Baugrund angeordnet wird. Mit der Belastungsvorrichtung
kann auf einfache und kostengünstige Weise der in einzelne Elemente unterteilte Schaft
des Gründungselementes unter Kraft verschoben werden. Trotz einfacher Ausführung der
Vorrichtung kann mit hoher Genauigkeit auf die vorhandenen Kräfte geschlossen werden.
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[0001] Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zur Durchführung von Belastungsversuchen an Gründungselementen im Boden.
[0002] Im Fußbereich oder entlang des Schaftes eines Pfahles oder eines Schlitzwandelementes werden vor dem Betoniervorgang erfindungsgemäße Vorrichtungen eingebaut. Diese unterteilen den Schaft in mehrere Abschnitte.
[0003] Nach dem Erhärten des Betons der Gründungselemente werden diese Vorrichtungen mit Hilfe einer Flüssigkeit volumenmäßig vergrößert. Dabei entsteht ein hydraulischer Druck.
[0004] Während der Volumenvergrößerung werden die Schaftabschnitte vertikal auseinandergedrückt und dabei werden die vertikalen Bewegungen und Verformungen der einzelnen Schaftabschnitte bestimmt. Dies erfolgt in der Regel mit Extensometerstangen oder elektrischen Wegaufnehmern nach dem Stand der Technik.
[0005] Die Verschiebungen werden dann der jeweiligen Kraft zugeordnet, welche mit der Vorrichtung aufgebracht wird.
[0006] Über die Größe der aufgebrachten Kraft zwischen den Schaftabschnitten lässt sich auf die vorhandene Mantelreibung und den Spitzendruck des Gründungselementes im Baugrund schließen. Die Funktionsweise dieses Belastungsversuches ist beispielsweise in der DE 34 24 776 oder der DE 34 07 938 beschrieben. Hierzu werden in den Gründungselementen Hydraulikzylinder eingebaut, bei denen ein Kolben ausgefahren wird.
[0008] Diese Hydraulikzylinder sind teuer in der Herstellung und verhältnismäßig kompliziert an den Bewehrungskörben der Gründungselemente zu befestigen. Eine weitere Problematik ergibt sich, wenn diese Hydraulikzylinder im Pfahlschaft angeordnet werden. In diesem Fall muss der Betoniervorgang unterbrochen werden, da an den Hydraulikzylindern das Betonierrohr oder der Betonierschlauch nicht vorbeigeführt werden kann.
[0009] Insbesondere bei der Herstellung von Gründungselementen unter Wasser kann das Unterbrechen des Betonierens sehr gefährlich sein, da sich beim Herausziehen des Betonierrohres und späteren Wiedereinfügens des Betonierrohres Inhomogenitäten im Beton ergeben können. Dies kann während des Belastungsversuches zu unerwünschten Störungen im Tragverhalten des Gründungselementes führen.
[0010] Der kontinuierliche Betoniervorgang kann bei Verwendung von Hydraulikzylindern im Gründungselement nur dadurch sichergestellt werden, dass mehrere kleine Hydraulikzylinder verwendet werden, welche ringförmig angeordnet werden. Dies verteuert die Durchführung des Versuches wesentlich und ist mit einem großen Montageaufwand verbunden.
[0011] Zudem bedarf es einer besonderen Steuerung der Hydraulikzylinder um sicherzustellen, dass alle Kolben synchron ausfahren und sich nicht verkanten.
[0012] In der DE 10 2006 007 144 und in der GB 21 59 961 werden die teuren Hydraulikzylinder durch faltenbalgartige Vorrichtungen (Hubkissen) ersetzt.
[0013] Diese faltenbalgartigen Hubkissen haben jedoch den Nachteil, dass sie aufgrund der vielen Schweißnähte dazu neigen, undicht zu werden.
[0014] Ein weiterer Nachteil dieser faltenbalgartigen Hubkissen liegt in der Bestimmung der aufgebrachten Last. Die zwischen den Schaftabschnitten aufgebrachte Kraft wird dadurch ermittelt, dass man den aufgebrachten Öldruck mit der Kissenfläche multipliziert. Da sich diese Hubkissen jedoch beim Aufblasen nicht unerheblich verformen, ändert sich während des Aufblasens die horizontale Wirkfläche dieser aufblasbaren Kissen. Damit ist die Ermittlung der in Wirklichkeit aufgebrachten Last mit gewissen Messungenauigkeiten verbunden, da die echte Wirkfläche nicht bekannt ist.
[0015] Auch beim Einsatz von wesentlich teureren Hydraulikzylinder wie in der US 55 76 494 beschrieben, können sich Ungenauigkeiten bei der Kraftermittlung ergeben. Der Hydraulikkolben, der aus dem Zylinder ausfährt, wird über besondere Dichtungsringe gegen die hydraulische Flüssigkeit abgedichtet und über Stützringe geführt. Durch die unvermeidliche Reibung wird ein gewisser Teil der Kraft im Hydraulikzylinder aufgenommen, welches zu Ungenauigkeiten bei der Ermittlung der Prüflast. führt.
[0016] Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, dass die Vorrichtung einfacher und preiswerter wird, dass die Gefahr von Undichtigkeiten im System reduziert wird und dass die Kraft, mit der die einzelnen Schaftabschnitte auseinandergepresst werden, möglichst genau ermittelt werden kann. Zudem soll eine Unterbrechung des Betoniervorgangs vermieden werden.
[0019] Figur 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch ein Gründungselement im Boden. Der Schaft wird durch erfindungsgemäße Vorrichtungen in die Abschnitte 10, 11 und 12 unterteilt. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen bestehen im Wesentlichen aus einem Hubkissen 1, 1' und einer unabhängigen Kraftmesseinrichtung 6, 6', welche mit.einem besonderen Ringraum 8, 8', 8" umgeben ist.
[0020] Figur 2a zeigt einen vertikalen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Hubkissen 1, wie es im Fußbereich des Schaftes eingebaut wird.
[0021] Figur 2b zeigt eine räumliche Darstellung eines Hubkissens 1, welche vertikal geschnitten ist.
[0022] Figur 3a zeigt einen vertikalen Schnitt durch ein Hubkissen 1', das im Schaftbereich angeordnet ist und das in der Mitte eine Öffnung 15 zur Durchführung eines Betonierrohres oder Betonierschlauches besitzt.
[0023] Figur 3b zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine räumliche Darstellung eines Hubkissens 1'.
[0024] Figur 4 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsvariante für das Hubkissen 1, bei der das rohrähnliche Gebilde 4 besonders ausgebildet ist.
[0025] Figur 5 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsvariante, bei der die erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1, 1' an einem Bewehrungskorb 29 befestigt sind. Zwischen den Hubkissen 1, 1' und den dazugehörigen Kraftmesseinrichtungen 6, 6' sind hier zusätzliche Kontaktstücke 7, 7' angeordnet.
[0026] Figur 6 zeigt einen vertikalen Schnitt durch den Pfahlschaft eines Gründungselementes, wobei ein Belastungszustand dargestellt ist, in dem die Hubkissen 1, 1' in einem aufgeblasenen Zustand dargestellt sind und bei dem die Pfahlschaftelemente 10, 11, 12 bereits auseinandergepresst wurden. In diesem Lastzustand entstehen Risse 21, 22 im Beton des Schaftes.
[0027] Figur 7 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der die Druckmesseinrichtungen 6, 6' unmittelbaren Kontakt mit den Flächen der Hubkissen 1, 1' aufweisen.
[0028] Figur 8 zeigt einen vertikalen Schnitt durch ein Gründungselement, wobei an den erfindungsgemäßen Vorrichtungen spezielle Kraftübertragungskörper 30, 31, 32 angeordnet werden, um eine optimale Krafteintragung in die Schaftabschnitte zu gewährleisten.
[0029] Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch, dass die Bestimmung der Kraft zwischen den einzelnen Schaftelementen 10, 11, 12 vom Hubvorgang entkoppelt wird und dass die Kraftmessung so erfolgt, dass die aufgebrachten Kräfte über die Hubkissen vollständig durch gesonderte Kraftmesseinrichtungen 6, 6' geleitet werden. Dazu wird durch besonders ausgestaltete Ringräume 8, 8', 8" um die Kraftmesseinrichtungen 6, 6' der Kraftfluss zwischen den Schaftelementen 10, 11, 12 geregelt und es wird vermieden, dass Kräfte über Kraftbrücken oder Ringräume an den Kraftmesseinrichtungen vorbeigeleitet werden.
[0031] Bei den Fußhubkissen werden, wie in Figur 2a und 2b dargestellt, zueinander beabstandete Bleche 2, 3 mit einem umlaufenden rohrähnlichen Gebilde 4 verbunden.
[0032] Die einfachste und bevorzugte Ausführungsvariante für die rohrähnlichen Gebilde 4 sind geschlitzte Rohre mit Kreisquerschnitt oder Viereckquerschnitt. Aus diesen Rohren werden bei Bohrpfählen bevorzugt kreisförmige geschlossene Ringe hergestellt. Auf der Seite, wo diese Ringe mit den beabstandeten Blechen 2, 3 verbunden werden, sind diese Rohrquerschnitte mit durchgehenden Schlitzen 5 versehen. Die Verbindung der geschlitzten Rohre mit den beabstandeten Blechen erfolgt in bevorzugter Weise durch Schweißen.
[0033] Die entlang der Rohrabwicklung verlaufenden Schlitze 5 haben eine bevorzugte Schlitzweite von 5 - 15 mm.
[0034] Das Anschweißen dieser rohrähnlichen Gebilde 4 an die beabstandeten Bleche 2, 3 hat den Vorteil, dass beim Aufblasen dieser Hubkissen sowohl in den Blechen 2, 3 als auch in der Wandung der rohrähnlichen Gebilde 4 im Wesentlichen nur Zugkräfte entstehen und somit die Bleche in optimaler Richtung belastet werden. Ein Knicken der Rohrwandung kann auf diese Weise vermieden werden, so dass das gesamte System mit sehr hohen Drücken beaufschlagt werden kann, ohne dass es zu Beschädigungen kommt. Zudem werden die Schweißnähte im Wesentlichen auf Zug und weniger durch Biegung und Querkräfte oder Scherkräfte beansprucht, was ebenso für deren Stabilität förderlich ist.
[0035] Bevorzugte Durchmesser für die rohrähnlichen Gebilde 4, 4' liegen in einem Bereich von ca. 2 cm bis ca. 10 cm. Bevorzugte Blechdicken sowohl für die beabstandeten Bleche 2, 3, 2', 3' sowie für die Blechwandung der rohrähnlichen Gebilde 4, 4' liegen in einem Bereich von wenigen Millimetern. Besonders vorteilhaft ist es, die Blechdicke für die beabstandeten Bleche 2, 3 sowie die Wandstärke der rohrähnlichen Gebilde 4 möglichst ähnlich zu wählen. Auf diese Weise ergibt sich eine gleichmäßige Belastung im gesamten System während des Aufblasens.
[0036] Die Wege, welche die erfindungsgemäßen Hubkissen 1, 1' während des Belastungsversuches in Achsrichtung des Schaftes ausführen, liegen in einem bevorzugten Bereich von wenigen Millimetern bis zu mehreren Zentimetern. Zum Aufblasen der Hubkissen werden diese mit Leitungen verbunden, welche zur Erdoberfläche führen. Der Leitungsanschluss erfolgt bevorzugt im Bereich des rohrähnlichen Gebildes 4, 4' über Schweißverbindungen, Schraubverbindungen oder Pressverbindungen.
[0037] Figur 2b zeigt eine Ausführungsvariante für das Fußkissen 1, bei dem das rohrähnliche Gebilde einen polygonartigen Querschnitt besitzt. Prinzipiell sind alle Querschnittsformen möglich, aber bevorzugt sind konvexe Ausführungsformen, bei denen der Querschnitt bezüglich der Anschweißstellen an die beabstandeten Bleche nach außen gekrümmt ist. Diese Formen sind zur Aufnahme von Zugkräften eben am besten geeignet, wenn sich der Rohrquerschnitt vom kleineren zum größeren Biegeradius aufbiegt.
[0038] Damit der Betoniervorgang zum Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtungen nicht unterbrochen werden muss, werden die erfindungsgemäßen Vorrichtungen für den Schaft mit Öffnungen 15 ausgebildet. Diese Öffnungen 15 sollten mindestens so groß sein wie die Durchmesser der Betonierrohre oder Betonierschläuche. Bevorzugter Weise sollte der Durchmesser jedoch größer als der Betonierrohrdurchmesser gewählt werden, damit der flüssige Beton leicht durch diese Öffnung 15 aufsteigen kann.
[0039] Bei den erfindungsgemäßen Hubkissen 1' für den Schaftbereich werden die beabstandeten Bleche 2', 3' mit einem Innenloch versehen. Die im Wesentlichen wie Beilagscheiben aussehenden Bleche werden an der Innenkante sowie an der Außenkante mit rohrähnlichen Gebilden 4' zugfest und dicht verbunden. Auch hier sind im Prinzip beliebige Querschnittsformen für die rohrähnlichen Gebilde vorstellbar.
[0040] Figur 4 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der das rohrähnliche Gebilde 4 dadurch entsteht, dass bei einem bandförmigen Blechstreifen in einem Teilbereich ein rohrähnliches Gebilde 4 eingeformt ist, welches zu beiden Seiten mit ebenen Flächen 26 begrenzt ist. Die Enden dieser Flächen werden mit den beabstandeten Blechen 2, 3 verschweißt, nachdem der Blechstreifen zu einem Ring verbunden wurde.
[0041] In Figur 3b ist dabei eine weitere Ausführungsvariante dargestellt, bei der die rohrähnlichen Elemente nicht an die Bleche 2', 3' angeschweißt werden, sondern sie werden hierbei als Halbrohre an die Bleche 2', 3' angeformt. Auf diese Weise wird die Anzahl der Schweißnähte reduziert, denn die beiden Halbschalen werden nur über zwei Schweißnähte 27 miteinander verbunden, im Gegensatz zu sonst vier notwendigen Schweißnähten. Das Anformen der Halbrohre erfolgt über Pressen, Stanzen oder Ziehen der Bleche 2', 3' oder 2, 3.
[0042] Die Hubkissen 1, 1' werden über Hydraulikleitungen 9 von der Erdoberfläche aus nach Erhärten des Betons im Gründungselement mit einer Flüssigkeit aufgepumpt.
[0043] Je größer der Abstand zwischen den Blechen 2, 3 bzw. 2', 3' während des Aufblasens wird, umso mehr Einfluss hat dies auf die Größe der wirksamen horizontalen Grundfläche des Hubkissens 1, 1', da sich die Durchmesser der Hubkissen ändern.
[0044] Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, die Kraftmessung zwischen den Schaftelementen 10, 11, 12 durch ein unabhängiges Kraftmesssystem durchzuführen.
[0045] Hierzu werden unter oder über die Hubkissen 1, 1' zusätzliche Kraftmesseinrichtungen 6, 6' angeordnet. Diese sind im Wesentlichen so gestaltet, dass sie nur sehr geringe Stauchungen unter Last ausführen. Das heißt sie sind im Wesentlichen nicht oder nur sehr wenig verformbar. Solche Kraftmesseinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Hierzu gibt es im Wesentlichen zwei Messprinzipien:
Einmal wird die Verformung, insbesondere die Stauchung, an einem elastischen Material
ermittelt und eine Kraft als Funktion dieser Verformung ermittelt. Dazu werden an
dem elastischen Körper Weg- oder Dehnungsaufnehmer unterschiedlichster Weise befestigt,
wie z. B. aufgeklebte Dehnmessstreifen, Schwingsaiten- oder elektronische Wegaufnehmer.
Für den Grundkörper werden bevorzugt Stahlringe verwendet. Solche Kraftmesseinrichtungen
werden vor dem Einbau kalibriert.
[0046] Bei hydraulisch wirkenden Kraftmesseinrichtungen wird ein Hohlkörper mit einer im Wesentlichen inkompressiblen Flüssigkeit gefüllt. Die Kraft wird als Funktion des Druckes im Inneren ermittelt. Der Hohlkörper besteht aus dünnwandigen Blechen. Auch diese Kraftmesseinrichtungen werden vor dem Einbau kalibriert.
[0047] In der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden Kraftmesseinrichtungen nach dem Stand der Technik in bevorzugter Weise über den Flächen der Bleche 3, 3' oder 2, 2' angeordnet.
[0048] Die Kraft, mit der die einzelnen Schaftabschnitte 10, 11, 12 von den Hubkissen 1, 1' auseinander gedrückt werden, wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Wesentlichen über die ebene Fläche der Bleche 2, 2', 3, 3' der Hubkissen aufgebracht.
[0049] Damit die Kraft nicht über die rohrähnlichen Gebilde 4, 4' und etwaige Betonbrücken zu einem unbekannten Anteil seitlich an den Kraftmesseinrichtungen 6, 6' vorbeigeleitet wird, müssen die Kraftmesseinrichtungen 6, 6' mit einem äußeren Ringraum 8, 8' und einem inneren Ringraum 8" umgeben sein. Dieser Ringraum muss so ausgebildet sein, dass er insbesondere keine vertikalen oder zur Schaftachse parallel verlaufenden Kräfte übertragen kann. Hierzu wird ein Ringraum ausgebildet, der mit einem nicht Kraft übertragenden und somit nachgiebigen oder nachgebenden Medium gefüllt ist. Dieses Medium besteht in bevorzugter Weise aus Gummi oder künstlichen Elastomeren mit und ohne Gasporen oder aus nachgiebigen Kunstschäumen mit Gasporen. Die Druckfestigkeit dieses Mediums ist so hoch gewählt, dass der Ringraum vom Betonierdruck nicht zusammengedrückt wird.
[0050] Eine weitere Ausführungsform für den nicht Kraft übertragenden und nachgebenden Ringraum 8, 8', 8" ist die Füllung mit einem gasförmigen Medium. Dieses gasförmige Medium wird in verformbare, schlauchähnliche Hüllen gefüllt, welche mit Entlüftungsleitungen verbunden sind, die an die Erdoberfläche führen oder man nimmt es hin, dass über ein Gaspolster nur sehr geringe Kräfte übertragen werden können.
[0051] In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung wird der Ringraum 8, 8', 8" aus nachgiebigen Schläuchen gebildet, die mit einer nicht erhärtenden Flüssigkeit gefüllt sind und die eine Entlastungsleitung an die Erdoberfläche besitzen. Während des Belastungsversuches wird diese Entlastungsleitung, die an die Erdoberfläche führt, geöffnet und die Flüssigkeit kann drucklos austreten.
[0052] In bevorzugter Weise werden die Kraftmesseinrichtungen 6, 6' flächenmäßig kleiner bzw. gleich groß ausgeführt wie die gesamte Grundfläche des Hubkissens 1, 1'.
[0053] Die horizontale Ausdehnung des inneren 8" und äußeren Ringraumes 8, 8' mit dem nicht Kraft übertragenden und nachgebenden Medium wird so gewählt, dass die horizontale Fläche der Kraftmesseinrichtung 6, 6' plus die horizontale Fläche des Ringraumes mindestens so groß ist wie die gesamte Grundfläche 25, 25' der Hubkissen 6, 6'. Nur dann ist sichergestellt, dass keine Druckkräfte direkt von den Schaftelementen 10, 11, 12 über noch bestehende Betonbrücken, z. B. oberhalb der rohrähnlichen Gebilde 4, 4', von einem Schaftelement zum anderen abgetragen werden können. Wäre dies der Fall, so würden die ermittelten Kräfte zu gering erscheinen und zu einer falschen Deutung des Versuchsergebnisses führen.
[0054] In Figur 7 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsvariante gezeigt, bei der die Kraftmesseinrichtungen 6, 6' direkten Kontakt mit den Blechen des Hubkissens 1, 1' haben.
[0055] Damit die Kräfte von einem Schaftabschnitt zum anderen Schaftabschnitt direkt durch die Kraftmesseinrichtungen verlaufen, sind die Ringräume 8, 8', 8" mit einem nicht kraftübertragenden Medium angeordnet.
[0056] Diese Ringräume erstrecken sich in horizontaler Richtung soweit, dass sie die rohrähnlichen Gebilde 4, 4' zumindest vollständig überdecken. Auf diese Weise kann im Bereich der rohrähnlichen Gebilde 4, 4' keine Vertikalkraft von einem Schaftabschnitt zum anderen übertragen werden.
[0057] Die Verbindung von Hubkissen und Kraftmesseinrichtung erfolgt über Anschweißen, Kleben, Verschrauben oder Anbetonieren an die gegebenenfalls aufgerauhte Oberfläche.
[0058] In einer bevorzugten Ausführungsform wird zwischen den Auflagerflächen der Kraftmesseinrichtungen 6, 6' und den im Wesentlichen ebenen Blechen 2, 3, 2', 3' ein scheibenförmiges oder ringförmiges Kontaktstück 7, 7' kraftschlüssig angeordnet. Diese Kontaktstücke erleichtern die Verbindung der Hubkissen mit den Kraftmesseinrichtungen. Die Verbindung erfolgt über Kleben, Verschrauben oder Schweißen. Somit sind über diese Kontaktstücke 7, 7' und 19, 19' auf einfache Weise auch größere Zugkräfte zu übertragen, wie sie während des Einbaus des Bewehrungskorbes in die Bohrung auftreten. Bei diesem Belastungszustand werden schwergewichtige Bewehrungskorbteile über die Hubkissen und die Kraftmesseinrichtungen miteinander zugfest verbunden.
[0059] Bevorzugter Weise bestehen diese Kontaktstücke 7, 7' aus Stahlplatten oder aus Rohrstücken oder Stahlschalungen, die mit einem druckfesten Material wie Beton oder Zementleim gefüllt sind.
[0060] In Figur 5 und 6 sind Ausführungsvarianten mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen gezeigt, welche als vorgefertigtes Element zwischen die Bewehrungskorbabschnitte montiert oder eingeschweißt werden können. Dazu sind Hubkissen und Kraftmesseinrichtung sandwichartig miteinander verbunden und mit Blechen 17, 18, 17', 18' geschützt, über welche die dichte Verbindung der einzelnen Bewehrungskorbabschnitte erfolgt.
[0061] Der freie Raum zwischen den Platten 17, 18, 17', 18' wird mit dem nicht Kraft übertragenden und nachgebenden Medium unter Ausbildung von Ringräumen 8, 8', 8" verfüllt.
[0062] In einer bevorzugten Ausführungsvariante sind dabei die Kraftmesseinrichtungen in einer ähnlichen Bauweise wie die Hubkissen hergestellt und mit einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllt. Sie wirken somit wie eine hydraulische Kraftmesseinrichtung.
[0063] Die Kraftmesseinrichtung 6, 6' ist dabei über Rohrleitungen 14 oder Kabel mit der Erdoberfläche verbunden. Das Volumen dieser Kraftmesseinrichtung wird dabei konstant gehalten und Kraftänderungen können somit durch Veränderungen im Flüssigkeitsdruck an der Erdoberfläche abgelesen werden.
[0064] Eine weitere Ausführungsvariante für die Ablesung der Kräfte in den hydraulisch wirkenden Kraftmesseinrichtungen besteht darin, dass der Flüssigkeitsdruck nicht über Manometer ermittelt wird, sondern über elektrische Druckmessaufnehmer, die sich entweder im Inneren der Kraftmesseinrichtungen befinden oder im Bereich der Zuleitung 14 angeordnet sind. In diesem Fall werden die Ablesungen über ein nach oben geführtes Messkabel getätigt.
[0065] Bevorzugter Weise werden die scheibenförmigen Kontaktstücke 7, 7' in ihrer horizontalen Erstreckungsform und Fläche möglichst so gewählt, dass sie den Flächen der Bleche 2, 3, 2', 3' entsprechen, wie sie zwischen den rohrähnlichen Gebilden 4, 4' bestehen.
[0066] Auf diese Weise können die Hubkissen ihre Kraft am besten entwickeln und der Krafteintrag in die Kraftmesseinrichtungen 6, 6' führt zu realistischen und reproduzierbaren Messergebnissen.
[0067] Figur 8 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der direkt oder indirekt Kraftübertragungskörper 30, 31, 32 angeordnet sind. Diese Kraftübertragungskörper sind bereits vor Einführen der Messeinrichtung in die Bohrung an den erfindungsgemäßen Vorrichtungen befestigt.
[0068] Diese Kraftübertragungskörper können entweder kegel- oder kuppelförmige Einzelgebilde sein oder aus umlaufenden Querschnittsflächen bestehen, wie z. B. Dreiecke, Trapeze, Parabeln usw..
[0069] Bevorzugter Weise werden diese Kraftübertragungskörper aus Beton hergestellt, der durch Zugabe von besonderen Zusatzmitteln gut formbar gemacht wird. Neben den einzelnen Gebilden können auch durchgehende, gekrümmte, mietenförmige Gebilde erzeugt werden.
[0070] Für die Belastungsvorrichtungen am Schaftfuß werden bevorzugt abgerundete Elemente 32 anbetoniert.
[0071] Die Kraftübertragungskörper 30, 31, 32 haben die Aufgabe, dass die Kräfte aus den einzelnen Pfahlschaftabschnitten 10, 11, 12 in möglichst gleichmäßiger Weise in die erfindungsgemäßen Vorrichtungen eingeleitet werden. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn zu befürchten ist, dass beim Betonieren durch eine zu geringe Öffnung 15 keine durchgehende, gleichmäßige Homogenität des Betons zwischen den einzelnen Schaftabschnitten erreicht werden kann.
- dass im Fußbereich und/oder im Schaftbereich des Gründungselementes mindestens ein Hubkissen (1,1') angeordnet wird, welches aus zwei beabstandeten Blechen (2, 3 und 2', 3') besteht, welche an ihren Rändern zugfest und dicht mit einem umlaufenden, rohrähnlichen Gebilde (4,4') verbunden sind
- und dass das rohrähnliche Gebilde (4,4') einen Schlitz (5) besitzt, der das Innere des rohrähnlichen Gebildes mit dem Raum zwischen den Blechen (2, 3 bzw. 2', 3') verbindet
- und dass das Hubkissen (1, 1') über Füllleitungen (9) mit der Erdoberfläche verbunden ist
- und dass das Hubkissen (1, 1') ohne oder mit Öffnungen (15) für das Betonierrohr im Inneren der Bleche (2', 3') ausgestattet ist.
- dass im Fußbereich und/oder im Schaftbereich des Gründungselementes mindestens ein Hubkissen (1,1') angeordnet wird, welches aus zwei beabstandeten Blechen (2, 3 und 2', 3') besteht, welche an ihren Rändern zugfest und dicht mit einem umlaufenden, rohrähnlichen Gebilde (4,4') verbunden sind
- und dass das rohrähnliche Gebilde (4,4') einen Schlitz (5) besitzt, der das Innere des rohrähnlichen Gebildes mit dem Raum zwischen den Blechen (2, 3 bzw. 2', 3') verbindet
- und dass unter oder über dem Hubkissen (1, 1') unmittelbar oder über Kontaktstücke (7, 7') eine zusätzliche, im Wesentlichen unverformbare Kraftmesseinrichtung (6, 6') angeordnet ist, welche die Kraft ermittelt, die zwischen den Schaftabschnitten (10, 11, 12...) auftritt, wenn das Innenvolumen der Hubkissen (1, 1') durch Auffüllen mit einer Flüssigkeit vergrößert wird
- und dass durch Anordnung eines äußeren und/oder inneren Ringraumes (8, 8', 8") um die Kraftmesseinrichtung (6, 6') aus einem nicht kraftübertragenden und nachgebendem Medium eine horizontale Fläche im Bereich der Kraftmesseinrichtung (6, 6') gebildet wird, die mindestens so groß ist wie die Grundfläche (25, 25') des Hubkissens (1, 1'), wodurch die axialen Kräfte zwischen den einzelnen Schaftabschnitten (10, 11, 12 ...) vollständig durch die Kraftmesseinrichtung (6, 6') geleitet werden.
- dass die im Wesentlichen unverformbare Kraftmesseinrichtung (6, 6') ein Metallkörper, Kunststoffkörper oder Betonkörper oder aus verschiedenen Materialien zusammengesetzter Körper ist, dessen geringe Stauchung mit Hilfe von Wegaufnehmern, wie z. B. über aufgeklebte Dehnmessstreifen, Schwingseiten oder elektronische Wegaufnehmer, bestimmt wird und dass über Kalibrierversuche von der Stauchung auf die zugehörige Kraft geschlossen wird.
- dass die im Wesentlichen unverformbare Kraftmesseinrichtung (6, 6') aus einem hohlen Blechkörper besteht, der mit einer gleich bleibenden Flüssigkeitsmenge gefüllt ist und bei dem die Kraft, die auf diesen Blechkörper wirkt, über den Flüssigkeitsdruck im Inneren und die Grundfläche ermittelt wird.
- dass die im Wesentlichen unverformbare Kraftmesseinrichtung (6, 6') im Aufbau den Hubkissen (1,1') ähnelt, aber während des Belastungsversuchs volumenkonstant bleibt.
- dass das im Wesentlichen nicht kraftübertragende und nachgebende Material in den Ringräumen (8, 8', 8") natürlicher oder synthetischer Gummi mit oder ohne Gasporen, Kunststoff oder insbesondere Schaum ist.
- dass das im Wesentlichen nicht kraftübertragende und nachgebende Material in den Ringräumen 8, 8', 8" ein in verformbaren Hüllen eingebrachtes Gas oder eine Flüssigkeit ist, welche durch Öffnen von Leitungen drucklos aus dem Schaftinneren entweichen kann.
- dass im Fußbereich und/oder im Schaftbereich des Grundelementes mindestens ein Hubkissen (1,1') angeordnet wird, welches aus zwei beabstandeten Blechen (2, 3 und 2', 3') besteht, welche an ihren Rändern zugfest und dicht mit einem umlaufenden, rohrähnlichen Gebilde (4,4') verbunden sind
- und dass das rohrähnliche Gebilde (4,4') einen Schlitz (5) besitzt, der das Innere des rohrähnlichen Gebildes mit dem Raum zwischen den Blechen (2, 3 bzw. 2', 3') verbindet
- und dass unter oder über dem Hubkissen (1, 1') unmittelbar oder über Kontaktstücke (7, 7') eine zusätzliche, im Wesentlichen unverformbare Kraftmesseinrichtung (6, 6') angeordnet ist, welche die Kraft ermittelt, die zwischen den Schaftabschnitten (10, 11, 12...) auftritt, wenn das Innenvolumen der Hubkissen (1, 1') durch Auffüllen mit einer Flüssigkeit vergrößert wird
- und dass durch Anordnung eines äußeren und/oder inneren Ringraumes (8, 8', 8") um die Kraftmesseinrichtung (6, 6') aus einem nicht kraftübertragenden und nachgebendem Medium eine horizontale Fläche im Bereich der Kraftmesseinrichtungen (6, 6') gebildet wird, die mindestens so groß ist wie die Grundfläche (25, 25') des Hubkissens (1, 1'), wodurch die axialen Kräfte zwischen den einzelnen Schaftabschnitten (10, 11, 12 ...) vollständig durch die Kraftmesseinrichtungen (6, 6') geleitet werden.
- und dass zwischen Hubkissen (1, 1') und Kraftmesseinrichtung (6, 6') scheibenförmige Kontaktscheibe (7, 7') mit oder ohne Loch kraftschlüssig angeordnet werden, deren Fläche und Form etwa der Fläche der Bleche (2, 3 bzw. 2', 3') zwischen den umlaufenden, rohrähnlichen Gebilden (4, 4') entsprechen.
- dass die rohrähnlichen Gebilde (4, 4') Rohre mit rundem, ovalem oder polygonartig begrenztem Querschnitt sind, welche einen Schlitz (5) besitzen, der sich über die gesamte Abwicklungslänge erstreckt und dass die rohrförmigen Gebilde (4, 4') ringartig geschlossen sind.
- dass die rohrförmigen Gebilde (4, 4') Formen nach Anspruch 9 besitzen, welche im Bereich der Öffnung (5) in flächenhafte Elemente (26) übergehen, über welche die Bleche (2, 2' und 3, 3') kraftschlüssig und dicht angeschlossen werden.
- dass die rohrähnlichen Gebilde (4, 4') am Hubkissen (1, 1') dadurch gebildet werden, dass die rohrähnlichen Gebilde (4, 4') als Halbschalen durch Pressen, Ziehen oder Stanzen an die Bleche (2, 2' und 3, 3') angeformt werden und dass die Halbschalen durch Nähte (27) dicht und kraftschlüssig miteinander verbunden werden.
- dass die Hubkissen (1, 1') im Grundriss kreisförmig, viereckig oder polygonzugartig begrenzt sind und mit oder ohne Öffnung (15) zur Durchführung eines Betonierrohres oder Betonierschlauches ausgestattet sind.
- dass zwischen Kraftmesseinrichtung (6, 6') und Hubkissen (1, 1') scheibenförmige oder ringförmige Kontaktstücke (7, 7') kraftschlüssig angeordnet werden, welche aus Stahl, Beton oder Kombinationen daraus bestehen, wie z. B. Stahlringe oder Stahlschalungen, die mit Mörtel, Beton oder Zementleim ausgefüllt sind.
- dass die Hubkissen (1, 1') direkt oder mittelbar mit Kraftübertragungskörpern (30, 31, 32) ausgestattet sind.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.
dadurch gekennzeichnet,
- dass das umlaufende Gebilde ein rohrähnliches Gebilde (4, 4') ist,
- dass das rohrähnliche Gebilde (4,4') einen Schlitz (5) besitzt, der das Innere des rohrähnlichen Gebildes mit dem Raum zwischen den Blechen (2, 3 bzw. 2', 3') verbindet,
- dass unter oder über dem Hubkissen (1, 1') unmittelbar oder über Kontaktstücke (7, 7') eine zusätzliche Kraftmesseinrichtung (6, 6') angeordnet ist, welche die Kraft ermittelt, die zwischen den Schaftabschnitten (10, 11, 12...) auftritt, wenn das Innenvolumen der Hubkissen (1, 1') durch Auffüllen mit einer Flüssigkeit vergrößert wird,
- und dass durch Anordnung eines äußeren und/oder inneren Ringraumes (8, 8', 8") um die Kraftmesseinrichtung (6, 6') aus einem nicht kraftübertragenden und nachgebendem Medium eine horizontale Fläche im Bereich der Kraftmesseinrichtung (6, 6') gebildet wird, die mindestens so groß ist wie die Grundfläche (25, 25') des Hubkissens (1, 1'), wodurch die axialen Kräfte zwischen den einzelnen Schaftabschnitten (10, 11, 12 ...) vollständig durch die Kraftmesseinrichtung (6, 6') geleitet werden.
- dass die Kraftmesseinrichtung (6, 6') ein Metallkörper, Kunststoffkörper oder Betonkörper oder aus verschiedenen Materialien zusammengesetzter Körper ist, dessen geringe Stauchung mit Hilfe von Wegaufnehmern, wie z. B. über aufgeklebte Dehnmessstreifen, Schwingseiten oder elektronische Wegaufnehmer, bestimmt wird und dass über Kalibrierversuche von der Stauchung auf die zugehörige Kraft geschlossen wird.
- dass die Kraftmesseinrichtung (6, 6') aus einem hohlen Blechkörper besteht, der mit einer gleich bleibenden Flüssigkeitsmenge gefüllt ist und bei dem die Kraft, die auf diesen Blechkörper wirkt, über den Flüssigkeitsdruck im Inneren und die Grundfläche ermittelt wird.
- dass die Kraftmesseinrichtung (6, 6') im Aufbau dem Hubkissen (1,1') ähnelt, aber während des Belastungsversuchs volumenkonstant bleibt.
- dass das im Wesentlichen nicht kraftübertragende und nachgebende Material in den Ringräumen (8, 8', 8") natürlicher oder synthetischer Gummi mit oder ohne Gasporen, Kunststoff oder insbesondere Schaum ist.
- dass das im Wesentlichen nicht kraftübertragende und nachgebende Material in den Ringräumen (8, 8', 8") ein in verformbaren Hüllen eingebrachtes Gas oder eine Flüssigkeit ist, welche durch Öffnen von Leitungen drucklos aus dem Schaftinneren entweichen kann.
- dass das Hubkissen (1, 1') über Füllleitungen (9) mit der Erdoberfläche verbunden ist, und
- dass das Hubkissen (1, 1') mit Öffnungen (15) für das Betonierrohr im Inneren der Bleche (2', 3') ausgestattet ist.
- dass zwischen Hubkissen (1, 1') und Kraftmesseinrichtung (6, 6') eine scheibenförmige Kontaktscheibe (7, 7') mit oder ohne Loch kraftschlüssig angeordnet wird, deren Fläche und Form etwa der Fläche der Bleche (2, 3 bzw. 2', 3') zwischen den umlaufenden, rohrähnlichen Gebilden (4, 4') entspricht.
- dass die rohrähnlichen Gebilde (4, 4') Rohre mit rundem, ovalem oder polygonartig begrenztem Querschnitt sind, welche einen Schlitz (5) besitzen, der sich über die gesamte Abwicklungslänge erstreckt und dass die rohrähnlichen Gebilde (4, 4') ringartig geschlossen sind.
- dass die rohrähnlichen Gebilde (4, 4') Formen nach Anspruch 9 besitzen, welche im Bereich des Schlitzes (5) in flächenhafte Elemente (26) übergehen, über welche die Bleche (2, 2' und 3, 3') kraftschlüssig und dicht angeschlossen werden.
- dass die rohrähnlichen Gebilde (4, 4') am Hubkissen (1, 1') dadurch gebildet werden, dass die rohrähnlichen Gebilde (4, 4') als Halbschalen durch Pressen, Ziehen oder Stanzen an die Bleche (2, 2' und 3, 3') angeformt werden und dass die Halbschalen durch Nähte (27) dicht und kraftschlüssig miteinander verbunden werden.
- dass die Hubkissen (1, 1') im Grundriss kreisförmig, viereckig oder polygonzugartig begrenzt sind und mit oder ohne Öffnung (15) zur Durchführung eines Betonierrohres oder Betonierschlauches ausgestattet sind.
- dass zwischen Kraftmesseinrichtung (6, 6') und Hubkissen (1, 1') scheibenförmige oder ringförmige Kontaktstücke (7, 7') kraftschlüssig angeordnet werden, welche aus Stahl, Beton oder Kombinationen daraus bestehen, wie z. B. Stahlringe oder Stahlschalungen, die mit Mörtel, Beton oder Zementleim ausgefüllt sind.
- dass die Hubkissen (1, 1') direkt oder mittelbar mit Kraftübertragungskörpern (30, 31, 32) ausgestattet sind.
IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE
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