GRÜNDUNGSPFAHL ZUM EINVIBRIEREN IN EINEN BAUGRUND

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gründungspfahl, der geeignet ist in einen Baugrund einvibriert zu werden, sowie Strukturen die mittels eines Gründungspfahls verankert wurden. Erfindungsgemäß ist der Kontaktierungsbereich des Gründungspfahls, welcher beim Einvibrieren durch die Vibrationsvorrichtung kontaktiert wird, mit einem zusätzlichen Material ausgestattet, welches als Opfermaterial zum Schutz des Materials des Gründungspfahls dient und anstelle dessen durch die Einwirkung der Vibrationsvorrichtung beschädigt wird.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gründungspfahl, der geeignet ist in einen Baugrund einvibriert zu werden, sowie Strukturen, insbesondere Windkraftanlagen, die mittels eines oder mehreren solcher Gründungspfahle verankert wurden. Weiterhin betrifft die Erfindung ein System bestehend aus einer Vibrationsvorrichtung und einem erfindungsgemäßen Gründungspfahl, sowie ein Verfahren zum Einbringen eines erfindungsgemäßen Gründungspfahls in einen Baugrund.

[0002] Zur Verankerung von Windkraftanlagen im Baugrund werden derzeit verschiedene Gründungsstrukturen verwendet, wobei die Wahl einer bestimmten Gründungsstruktur im Wesentlichen von den vor Ort anzutreffenden Wassertiefen, den Bodenverhältnissen und der Leistungsfähigkeit der Generatoren abhängt. Beispielsweise kommen im Stand der Technik Jacket, Tripod, oder Tripile Fundamente, sowie auch Monopiles zum Einsatz.

[0003] Solche sicher im Baugrund verankerten Gründungsstrukturen werden im Regelfall über ein sogenanntes Transition Piece, d.h. ein Übergangsstück, mit dem Turm der Windkraftanlage verbunden. Im Falle der Jacket, Tripod, oder Tripile Fundamente ist dieses Transition Piece bereits in den Konstruktionen integriert, bei Monopile-Gründungen wird es als zusätzliches Bauteil aufgesetzt. Die Verankerung im Baugrund erfolgt bei den erstgenannten Gründungsstrukturen mittels in den Baugrund eingebracht der Gründungspfähle, während bei der Monopile-Gründung der Monopile selbst dem Gründungspfahl entspricht und in den Baugrund eingebracht wird. Im Folgenden wird daher bei der Bezugnahme auf einen Gründungspfahl immer auch auf einen Monopile verwiesen, falls nicht etwas anderes angegeben wird.

[0004] Das Einbringen der Gründungspfähle in den Baugrund erfolgt im Stand der Technik mittels verschiedener Verfahren, wobei sich das Einvibrieren als eine sehr effiziente Variante herausgestellt hat. Beim Einvibrieren wird der mit seiner Stirnseite auf dem Baugrund angeordnete Gründungspfahl mittels einer Vibrationsvorrichtung in eine axial zu seiner Längserstreckung gerichtete Schwingung versetzt, was bei Einhaltung einer bestimmten Frequenz zu einer sogenannten Bodenverflüssigung führt. Hierbei wird der Baugrund vor der Stirnseite des Gründungspfahl als in einen Zustand versetzt, der es erlaubt den Gründungspfahl aufgrund seines Eigengewichts, sowie dem Gewicht der Vibrationsvorrichtung in den Baugrund einzubringen.

[0005] Damit die axialen Kräfte effizient von der Vibrationsvorrichtung auf den Gründungspfahl übertragen werden können, ist ein hoher Kraftschluss zwischen der Vibrationsvorrichtung und dem Gründungspfahl wünschenswert. Ein solcher wird für gewöhnlich dadurch gewährleistet, dass die Klemmbacken der Vibrationsvorrichtung, die zur Kontaktierung des Gründungspfahls verwendet werden, mit einer hohen Rauigkeit oder einer Profilierung ausgestattet werden.

[0006] Diese Kontaktierung von Vibrationsvorrichtung und Gründungspfahl führt jedoch während des Einvibrierens zu einer lokalen Zerstörung der Oberflächenstruktur des Gründungspfahls, was zu einer nachteiligen erhöhten Korrosionsrate und damit verminderten strukturellen Lebensdauer desselben führen kann. Besonders unerwünscht sind weiterhin im Falle eines auf den Gründungspfahl aufgebrachten Korrosionsschutzes Schäden an dieser Oberfläche.

[0007] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Gründungspfahls, welcher ohne die zuvor beschriebenen Nachteile in den Baugrund einvibriert werden kann, sowie einer Windkraftanlage, die einen oder mehrere solcher in den Baugrund eingebrachte Gründungspfahle aufweist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Einvibrieren eines erfindungsgemäßen Gründungspfahls, sowie eines Systems, welches für dieses Verfahren verwendet werden kann.

[0008] Diese Aufgaben wird gelöst mit den Merkmalen der Ansprüche 1,11,13 und 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie den im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen.

[0009] Die einzelnen im Folgenden beschriebenen Merkmale sind frei untereinander kombinierbar, soweit nicht explizit etwas anderes ausgeführt ist.

[0010] Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe besteht darin, den Kontaktierungsbereich des Gründungspfahls, d.h. den Bereich des Gründungspfahls, der für den Kraftschluss mit der Vibrationsvorrichtung zur Übertragung der axialen Kräfte genutzt wird, mit einem zusätzlichen Material auszustatten. Dieses zusätzliche Material dient dann als Opfermaterial, was bedeutet, dass es anstelle des Materials des Gründungspfahls durch die Einwirkung der Vibrationsvorrichtung beschädigt wird. Somit wird nun nicht mehr die Oberflächenstruktur des Gründungspfahls zerstört, sondern die des Opfermaterials, womit die oben angesprochene erhöhte Korrosionsrate des Gründungspfahls ausbleibt. Somit wird eine verbesserte strukturelle Lebensdauer des Gründungspfahls erreicht.

[0011] Unter dem Begriff Gründungspfahl soll vorliegend jedes hohlkörperartige Element verstanden werden, das mittels einer Vibrationsvorrichtung in einen Baugrund eingebracht, bzw. einvibriert werden kann und das geeignet ist, eine sichere Verankerung mit einer Struktur zu gewährleisten, welche mit dem nicht in den Baugrund eingebrachten Teil des Gründungspfahls verbunden ist. Bevorzugt handelt es sich bei dem Gründungspfahl um einen sogenannten Monopile, insbesondere einen Monopile als Gründungsstruktur für eine Windkraftanlage, noch bevorzugter für eine Offshore-Windkraftanlage.

[0012] Als Baugrund kommt jeder beliebige Untergrund infrage, der mit der oben beschriebenen Verflüssigungstechnik verflüssigt werden kann. Insbesondere handelt es sich hierbei um den Meeresgrund und/oder sandhaltigen, bzw. losen Grund.

[0013] Der Gründungspfahl weist als Untereinheiten zumindest zwei miteinander verbundene Gründungspfahlsegmente auf, welche nachfolgend näher beschrieben werden und die alternativ auch mit der Bezeichnung Rohrschuss benannt werden können. Dementsprechend gilt, dass die Beschaffenheit der Gründungspfahlsegmente sich in der Beschaffenheit des Gründungspfahls widerspiegelt und umgekehrt. Beispielsweise sind daher auch die Gründungspfahlsegmente hohlkörperartig ausgebildet.

[0014] Bevorzugt weisen die Gründungspfahlsegmente eine zylindrische Form mit kreisrundem Querschnitt auf, jedoch ist beispielsweise auch ein ellipsoider oder rechteckiger Querschnitt denkbar. Die Gründungspfahlsegmente weisen eine Mantelfläche mit einer inneren und einer äußeren Seite auf, sowie sich zwei an den beiden Enden der Mantelfläche ergebende Öffnungen an den jeweiligen Stirnseiten, welche sich gegenüber liegen. Mit dem Begriff Innenseite bzw. Außenseite des Gründungspfahlsegments werden im Folgenden diese innere bzw. äußere Seite der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments bezeichnet. Durch das Zentrum dieser beiden Öffnungen verläuft die Längsachse des Gründungspfahlsegments.

[0015] Ein beispielhaftes Gründungspfahlsegment hat einen Durchmesser von 1-10 m, wobei für einen Monopile ein Durchmesser von 5-10 m typisch ist. Bevorzugt weist ein Gründungspfahlsegment für einen Monopile einen Durchmesser von ungefähr 7 m auf. Weiterhin liegt eine beispielhafte Höhe des Gründungspfahlsegments entlang seiner Längsachse im Bereich von 1-10 m, wobei ein Gründungspfahlsegment für einen Monopile eine bevorzugte Höhe von ungefähr 3 m aufweist. Ein aus den Gründungspfahlsegmenten aufgebauter Monopile beinhaltet für gewöhnlich eine Anzahl von 5-30 der Gründungspfahlsegmente, bevorzugt etwa 20 dieser Gründungspfahlsegmente.

[0016] Die beiden sich gegenüberliegenden Öffnungen eines Gründungspfahlsegments können den gleichen, oder einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Letztere konische Ausgestaltung ist dann bevorzugt, wenn ein sich entlang seiner Längsachse verjüngen Gründungspfahl hergestellt werden soll. Typischerweise weist in einem solchen Fall die obere Öffnung des Gründungspfahls nach dem Einvibrieren in den Baugrund einen geringeren Durchmesser auf, als die untere Öffnung. Das Gründungspfahlsegment weist hierbei noch bevorzugter eine Neigung der Mantelfläche von etwa 2° auf die Längsachse hin auf.

[0017] Gründungspfahlsegmente werden bevorzugt aus korrosivem Material, noch bevorzugter Stahl, hergestellt. Zylindrische Gründungspfahlsegmente können beispielsweise durch Biegung eines Stahlblechs und anschließender Verschweißung seiner aufeinandertreffenden Kanten erzeugt werden.

[0018] Weiterhin bevorzugt ist die Wanddicke eines Gründungspfahlsegments entlang seiner Längsachse konstant.

[0019] Ebenfalls bevorzugt weist das Gründungspfahlsegment zumindest abschnittsweise einen Korrosionsschutz auf. Noch bevorzugter weist das Gründungspfahlsegment den Korrosionsschutz zumindest auf der im Wesentlichen gesamten Außenseite der Mantelfläche auf. Weiter bevorzugt weist das Gründungspfahlsegment den Korrosionsschutz sowohl auf der gesamten Außenals auch Innenseite der Mantelfläche auf, insbesondere dann, wenn der aus den Gründungspfahlsegmenten aufgebaute Gründungspfahl nicht luft- bzw. wasserdicht verschlossen sein sollte. Ein Korrosionsschutz ist daher von Vorteil, da Windenergieanlagen in der Regel für eine Betriebsdauer von 20-30 Jahren vorgesehen sind und die Gründungsstrukturen, im Unterschied zu zum Beispiel Turm, Turbine und/oder Rotor, nicht ausgetauscht werden können. Insbesondere ist ein Korrosionsschutz dann von Vorteil, wenn der Gründungspfahl in den Meeresgrund eingebracht werden soll und damit Teile des Gründungspfahls im Unterwasserbereich, bzw. in einem recht feuchten Baugrund zu liegen kommen.

[0020] Bevorzugt kann ein passiver Korrosionsschutz des Gründungspfahlsegments durch eine Beschichtung desselben erreicht werden. Hierfür können beispielsweise Beschichtungssysteme auf Epoxidharzbasis, mit oder ohne eine pigmentierten Grundbeschichtung zum Einsatz kommen. Hierbei können beispielsweise zwischen einer und fünf Schichten mit einer Gesamtschichtdicke von 200-800 µm verwendet werden. Ein beispielhafter passiver Korrosionsschutz besteht aus einem dreilagigen Epoxidharz mit je 200 µm Schichtstärke.

[0021] Weiter bevorzugt kann ein aktiver Korrosionsschutz vorliegen, der durch eine Anreicherung des Gründungspfahlsegments mit Elektronen erzielt wird. Eine Möglichkeit, den erforderlichen Strom für einen solchen katholischen Schutz zu erzeugen, ist die Verwendung von galvanischen Anoden. Weiter bevorzugt werden aktiver und passiver Korrosionsschutz kombiniert.

[0022] Die Verbindung von zumindest zwei Gründungspfahlsegmenten zu einem Gründungspfahl erfolgt in einer Anordnung der einzelnen Gründungspfahlsegmenten zueinander, sodass deren Längsachsen im Wesentlichen zusammenfallen. Dies wird im Allgemeinen dann erreicht, wenn jeweils zwei Öffnungen der beiden Gründungspfahlsegmente direkt gegenüber liegen. In anderen Worten werden die beiden Gründungspfahlsegmente so zueinander angeordnet, dass der Bereich einer Stirnfläche des ersten Gründungspfahlsegments den Bereich einer Stirnfläche des zweiten Gründungspfahlsegments berührt. Bevorzugt kontaktieren sich die beiden Gründungspfahlsegmente mit ihren Stirnflächen selbst. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Bereich der Stirnflächen der Gründungspfahlsegmente als Flansch, bevorzugt als umlaufender Flansch, ausgebildet sind und der Flansch des ersten Gründungspfahlsegments auf dem Flansch des zweiten Gründungspfahlsegments aufliegt. Bevorzugt werden die beiden Gründungspfahlsegmente nach deren korrekter Anordnung zueinander miteinander verschweißt, zum Beispiel mit einer Rundschweißnaht, und/oder einer spiralförmigen Schweißnaht. Bei einer Flanschverbindung können die beiden Gründungspfahlsegmente jedoch auch durch zusätzliche oder ausschließliche mechanische Verbindung, zum Beispiel Verschraubung, miteinander verbunden werden. Weiterhin ist jede andere Verbindungstechnik zur Verbindung der beiden Gründungspfahlsegmente denkbar, die für den Aufbau eines Gründungspfahls geeignet ist.

[0023] Bevorzugt werden mehr als zwei Gründungspfahlsegmente wie zuvor beschrieben miteinander verbunden, sodass der hierdurch erzeugte Gründungspfahl aus mehreren der Gründungspfahlsegmente aufgebaut ist. Noch bevorzugter weist jedoch nur einer der hierbei verwendeten Gründungspfahlsegmente den erfindungsgemäßen Kontaktierungsbereich zum Kontaktieren mit der Vibrationsvorrichtung auf. Dieses Gründungspfahlsegment wird als "erstes Gründungspfahlsegment" bezeichnet, falls eine Abgrenzung gegenüber den weiteren Gründungspfahlsegmenten des Gründungspfahls erforderlich ist.

[0024] Bevorzugt ist das erste Gründungspfahlsegment ein endständiges Element des Gründungspfahls, noch bevorzugter ist dieses erste Gründungspfahlsegment das oberste Gründungspfahlsegment des Gründungspfahls, wenn dieser zum Einvibrieren in den Baugrund mit seiner Längsachse senkrecht auf dem Baugrund aufsteht.

[0025] Das erste Gründungspfahlsegment weist erfindungsgemäß einen Kontaktierungsbereich zum Kontaktieren mit einer Vibrationsvorrichtung auf, wobei der Kontaktierungsbereich zumindest bereichsweise ein zweites Material zum Schutz des ersten Materials (des Gründungspfahlsegments) vor mechanischer Verletzung durch die das Gründungspfahlsegment kontaktierende Vibrationsvorrichtung aufweist. Wie bereits zuvor ausgeführt, entspricht es hierbei dem Gedanken der Erfindung, dass anstelle des ersten Materials des Gründungspfahlsegments, welchem bevorzugt eine statische Funktion zukommt, nunmehr das zweite Material einen Form- und/oder Kraftschluss mit der Vibrationsvorrichtung eingeht. Hierdurch wird vorteilhafter Weise nicht mehr das erste Material durch das Einvibrieren des Gründungspfahls beschädigt, sondern das zweite Material, welches somit als Opfermaterial dient. Somit kann die anvisierte strukturelle Lebensdauer des ersten Gründungspfahlsegments und damit des gesamten Gründungspfahls gewährleistet werden. In einigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann dieses zweite Material als eine Materialverstärkung des ersten Materials angesehen werden.

[0026] Unter dem Begriff der Beschädigung oder Verletzung eines Materials wird die Zerstörung zumindest dessen Oberflächenstruktur verstanden. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein teilweises oder vollständiges Abtragen des Materials handeln.

[0027] Bei dem zweiten Material kann es sich prinzipiell um jedes geeignete Material handeln, welches die Einleitung von Axialkräften von der Vibrationsvorrichtung in den Gründungspfahl zulässt und durch welches eine Verletzung des ersten Materials durch die Vibrationsvorrichtung abgeschwächt und/oder vermieden werden kann. Beispielhafte und bevorzugte zweite Materialien im Sinne der Erfindung werden im Weiteren angegeben.

[0028] Bei der Vibrationsvorrichtung kann es sich um eine im Stand der Technik bekannte Vibrationsvorrichtung handeln, die auf den Gründungspfahl aufgesetzt wird und das obere Gründungspfahlsegment mittels einer Fixierungsvorrichtung, zum Beispiel Klemmbacken, fixiert. Hierbei gehen die Klemmbacken einen Kraftschluss mit sich gegenüberliegenden Bereichen der Innenseite und der Außenseite der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments ein. Solche Vibrationsvorrichtungen werden auch als Vibratoren bezeichnet, ein Beispiel hierfür ist der Müller-Vibrator MS-100 HHF. Prinzipiell ist als Vibrationsvorrichtung jedoch jegliche Vorrichtung geeignet, mit der eine Einleitung von Axialkräften in den Gründungspfahl möglich ist, in der Weise, dass hierdurch eine Bodenverflüssigung und somit ein Einvibrieren des Gründungspfahls erreicht werden kann. Dementsprechend sind auch Vibrationsvorrichtungen denkbar, die lediglich die Außenseite der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments kontaktieren, oder bevorzugt lediglich die Innenseite der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments kontaktieren. Weiterhin kann die Vibrationsvorrichtung neben der Außen- und/oder Innenseite der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments zusätzlich auch dessen Stirnseite kontaktieren.

[0029] Unter dem Begriff Kontaktierungsbereich wird die Fläche bzw. Oberfläche des Gründungspfahlsegments verstanden, die mit der Vibrationsvorrichtung in Form- und/oder Kraftschluss tritt und über welche die Axialkräfte von der Vibrationsvorrichtung in das Gründungspfahlsegment und damit den Gründungspfahl eingeleitet werden. Bevorzugt ist der Kontaktierungsbereich auf der Innen- oder Außenseite der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments, oder der Stirnseite des Gründungspfahlsegments angeordnet. Bevorzugter ist er in sich gegenüberliegenden Bereichen auf der Innen- und Außenseite der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments angeordnet, noch bevorzugter schließt er zusätzlich dazu noch zumindest einen Teilbereich der Stirnflächen des Gründungspfahlsegments ein. Der Kontaktierungsbereich kann ebenfalls bevorzugt jedoch auch außerhalb des von der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments eingeschlossenen Volumens liegen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das zweite Material so an das Gründungspfahlsegment angebracht ist, dass dieses über zumindest eine der Stirnflächen desselben hinausragt. Bevorzugt handelt es sich bei dieser Stirnfläche um die nach oben weisende und nicht mit einem weiteren Gründungspfahlsegment verbundene Stirnfläche des ersten Gründungspfahlsegments.

[0030] Erfindungsgemäß weist der Kontaktierungsbereich zumindest bereichsweise das zweite Material auf. Bevorzugt weist jedoch der gesamte Kontaktierungsbereich das zweite Material auf. Dies bietet unter anderem den Vorteil, dass die Zerstörung des zweiten Materials durch die mechanische Verletzung der Vibrationsvorrichtung gleichmäßiger erfolgt und damit der Schutz des ersten Materials verbessert wird.

[0031] Das zweite Material kann unterschiedlich oder identisch zu dem ersten Material sein. Weiterhin kann das zweite Material ein einzelnes Material, oder eine Kombination von mehreren Materialien, bevorzugt zwei, oder drei Materialien sein. Das erste Material ist im Regelfall ein Metall, bevorzugt ein Stahl. Bevorzugte Materialien für das zweite Material sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metall, Stahl, Kunststoff, thermische Zinkbeschichtung mit oder ohne Aluminium, Kunststoffbeschichtung, Keramikbeschichtung, selbstheilende Beschichtung, Eisenglimmerbeschichtung, Zinkphosphatbeschichtung, Beton/Grout-Beschichtung und/oder Carbonfaserbeschichtung.

[0032] Für den Fall, dass das zweite Material mit dem ersten Material identisch ist, ist es bevorzugt, dass das erste Gründungspfahlsegment eine größere Wanddicke aufweist, als das zweite Gründungspfahlsegment. Wenn das gesamte erste Gründungspfahlsegment mit einer größeren Wanddicke hergestellt wird, wird gleichzeitig in einfacher Weise auch dessen Kontaktierungsbereich mit dem zweiten Material verstärkt und das zweite Material muss nicht gesondert an das erste Gründungspfahlsegment angebracht werden. Bei dieser Erhöhung der Wanddicke des ersten Gründungspfahlsegments handelt es sich um einen sogenannten Abrostzuschlag. In anderen Worten wird hierbei die Blechstärke des ersten Gründungspfahlsegments um die Rauigkeit bzw. Profilierung der Fixierungsvorrichtung der Vibrationsvorrichtung und/oder die Korrosionsrate bezüglich der geplanten Lebensdauer des Gründungspfahls erhöht. Bei einer beispielhaften Standzeit des Gründungspfahls von 25 Jahren und einem weiterhin beispielhaften Abrostzuschlag von 0,3 mm pro Jahr ergibt sich so eine Erhöhung der Wanddicke um 7,5 mm, was bei einer gewöhnlichen Wanddicke von 70-100 mm einem Zuschlag von ungefähr 7-10 % entspricht. Unter der Erhöhung der Wanddicke kann auch eine Materialverstärkung verstanden werden. Eine Erhöhung der Wanddicke bietet den weiteren Vorteil, dass die Neigung zur Materialermüdung des Gründungspfahlsegments, welche anderenfalls durch die beschädigte Oberfläche erhöht würde, reduziert wird.

[0033] Das zweite Material kann an die Innenseite, die Außenseite und/oder die nicht mit dem zweiten Gründungspfahlsegment verbundene Stirnseite des ersten Gründungspfahlsegments angebracht oder aufgebracht sein. Hierbei soll jegliches geeignetes Verfahren umfasst sein, welches eine zumindest temporäre Fixierung des zweiten Materials an das erste Gründungspfahlsegment gewährleistet. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um thermische Verbindungen, beispielsweise Schweißung, mechanische Verbindungen, beispielsweise Verschraubungen oder Vermietung, oder auch Verbindungen, die durch einen Formschluss zwischen zweitem Material und erstem Gründungspfahlsegment hergestellt werden, Verklebungen, oder Beschichtungen. Selbstverständlich können auch beliebige Kombinationen dieser Fixierungsverfahren Verwendung finden, wenn dies dem Fachmann geeignet erscheint. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das an das erste Gründungspfahlsegment an- oder aufgebrachte zweite Material nach dem Einvibrieren des Gründungspfahls in den Baugrund wieder entfernt werden.

[0034] In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Material ein nichttragendes Element des ersten Gründungspfahlsegments, bzw. des Gründungspfahls und/oder der schließlich hierauf errichteten Struktur. Hierunter wird verstanden, dass das zweite Material keiner mechanischen Belastung durch den Gründungspfahl bzw. der hierauf errichteten Struktur ausgesetzt ist. In anderen Worten kann das nichttragende Element als ein sogenanntes verlorenes Teil betrachtet werden, welches lediglich für das Einvibrieren des Gründungspfahls Verwendung findet, danach jedoch keinerlei Bedeutung mehr für die Statik des Gründungspfahls hat.

[0035] Ein solches nichttragendes Element wird bevorzugt dadurch erzeugt, dass das zweite Material so an die Innenseite oder die Außenseite des ersten Gründungspfahlsegments angebracht ist, dass der Kontaktierungsbereich des ersten Gründungspfahlsegments über die nicht mit dem zweiten Gründungspfahlsegment verbundene Stirnseite des ersten Gründungspfahlsegments hinausragt. Bevorzugt wird hierfür an der Innenseite des ersten Gründungspfahlsegments ein weiterer Rohrschuss angebracht, der einen geringeren Durchmesser als der Durchmesser des ersten Gründungspfahlsegments aufweist und der dieses Gründungspfahlsegment nach oben verlängert. Dieser zusätzliche Rohrschuss kann dann durch die Vibrationsvorrichtung kontaktiert werden. Insbesondere vorteilhaft hieran ist, dass dieser zusätzliche Rohschuss ohne einen Korrosionsschutz hergestellt werden kann.

[0036] Weiterhin kann ein nichttragendes Element auch dadurch erzeugt werden, dass das zweite Material so an die Innenseite oder die Außenseite des ersten Gründungspfahlsegments angebracht ist, dass dieses nicht über dessen Stirnseite hinausragt. Bevorzugt wird hierfür das zweite Material, wie zum Beispiel Platten, Streben, Ringe, oder Vorsprünge, an einem oder mehreren Punkten an der Innenseite oder der Außenseite des ersten Gründungspfahlsegments angebracht. Bei einer Anbringung an der Innenseite des ersten Gründungspfahlsegments bietet dies den weiteren Vorteil, dass das nichttragende Element im Inneren des Volumens des Gründungspfahlsegments versteckt bleibt. Die so an Innen- oder Außenseite des Gründungspfahlsegments angebrachten Elemente können dann durch die Vibrationsvorrichtung kontaktiert werden.

[0037] Während die an das erste Gründungspfahlsegment angebrachten nichttragenden Elemente aus jeglichem geeigneten Material, wie zum Beispiel Metall oder Stahl, bestehen können, sind sie bevorzugt aus einem nicht-korrosiven Material hergestellt. Dies bietet den Vorteil, dass das auf das erste Gründungspfahlsegment an oder aufgebrachte zweite Material trotz Verletzung seiner Oberflächenstruktur durch die Vibrationsvorrichtung nicht rostet. Bevorzugte Beispiele für solche nicht-korrosiven Materialien schließen Kupfer-Nickellegierungen, Titan, Carbon- oder Glasfasermaterialien ein.

[0038] Weiter bevorzugt handelt es sich bei dem zweiten Material um eine Beschichtung, welche auf eine, mehrere oder alle Oberfläche(n) des Gründungspfahlsegments aufgebracht wird. Noch bevorzugter handelt es sich bei dieser Beschichtung um eine hochfeste Verbindung bzw. Beschichtung. Eine solche Beschichtung erlaubt zum einen eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Vibrationsvorrichtung und dem Gründungspfahlsegment und gewährleistet zum anderen einen ausreichenden Schutz des ersten Materials, da sie durch die mechanische Einwirkung der Vibrationsvorrichtung entweder kaum nennenswert abgetragen wird, oder aber aufgrund der Materialstärke der Beschichtung eine ausreichende Restdicke erhalten bleibt, um das erste Material weiterhin vor Verletzung und/oder Korrosion zu schützen. Ebenfalls bevorzugt beinhaltet diese Beschichtung einen zusätzlichen Korrosionsschutz.

[0039] Bevorzugte Beschichtungen zur Verwendung als zweites Material sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer thermischen Spritzverzinkung mit oder ohne Aluminium, einer Zink-Aluminium-Legierung, einer Kunststoffbeschichtung, einer Keramikbeschichtung, einer Eisenglimmerbeschichtung, einer Zinkphosphatbeschichtung, einer Beton/Grout-Beschichtung und/oder einer Carbonfaserbeschichtung.

[0040] Die Spritzverzinkungsschichten dienen vorteilhafter Weise als kathodischer Korrosionsschutz.

[0041] Kunststoffbeschichtungen sind nicht-korrosiv und bieten den weiteren Vorteil einer großen Auswahl und hohen Verfügbarkeit von geeigneten, insbesondere hochfesten, Kunststoffen, die dem Fachmann bekannt sind. Weiterhin lassen sich solche Kunststoffbeschichtungen in der Regel einfach auftragen. Bevorzugte Kunststoffbeschichtungen schließen hierbei Polyurethanbeschichtungen, Polyamidbeschichtungen, Epoxidharzlacke und/oder Acrylharzlacke ein. Diese werden weiter bevorzugt aufgrund ihrer hohen Kosten lediglich auf den Kontaktierungsbereich des ersten Gründungspfahlsegments aufgetragen.

[0042] Eisenglimmer- und/oder Zinkphosphatbeschichtungen sind weiterhin besonders bevorzugt, da sie aufgrund ihrer selbstheilenden Wirkung kleinere Risse und Schadflächen selbstständig ausbessern. Noch bevorzugter werden diese selbstheilenden Schichten als Grundierungsschicht verwendet. Weiterhin bevorzugt sind mehrlagige Beschichtungssysteme, die in einer der Unter- oder Zwischenschicht solche selbstheilenden Schichten in noch flüssigem Zustand aufweisen. Diese Schichten bluten vorteilhafter Weise nach dem Einvibrieren des Gründungspfahls in den Baugrund aus und heilen die schadhaften durch das Einvibrieren erzeugten Stellen.

[0043] Keramik- und bevorzugt Carbonfaserbeschichtungen sind ebenfalls besonders fest und weisen eine hohe Widerstandskraft gegenüber den mechanischen Verletzungen durch die Vibrationsvorrichtung auf.

[0044] Weiterhin bevorzugt weist das zweite Material eine Profilierung auf. Diese Profilierung kann vorteilhaft so ausgestaltet sein, dass sie einen Formschluss mit der Profilierung der Fixierungseinrichtung der Vibrationsvorrichtung eingeht. Die Profilierung des zweiten Materials, bzw. der Fixierungseinrichtung der Vibrationsvorrichtung sind dementsprechend bevorzugt komplementär ausgebildet. Hierdurch wird eine besonders gute Übertragung der Axialkräfte von der Vibrationsvorrichtung auf das Gründungspfahlsegment und weiterhin eine Verrutschsicherung gewährleistet. Besteht ein guter Formschluss zwischen Vibrationsvorrichtung und Gründungspfahlsegment, so kann weiterhin der Anpressdruck der Vibrationsvorrichtung an das Gründungspfahlsegment reduziert werden, was zu einer Schonung des Materials führt. Eine vorteilhafte Profilierung hat die Form eines Sägezahnmusters, wobei auch andere Profilierungen denkbar sind.

[0045] Weiterhin vorteilhaft kann die Kontaktierung des Kontaktierungsbereich des ersten Gründungspfahlsegments durch die Vibrationsvorrichtung magnetisch erfolgen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, falls die Fixierungseinrichtung der Vibrationsvorrichtung und/oder das zweite Material keine Profilierung aufweisen. Hierdurch wird die Verletzung der Oberflächenstruktur des Gründungspfahlsegments auf ein Minimum reduziert. Beispielsweise kann hierfür die Fixiereinrichtung der Vibrationsvorrichtung einen Elektromagneten umfassen.

[0046] Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein System welches einen erfindungsgemäßen Gründungspfahl, sowie eine Vibrationsvorrichtung aufweist, die den Kontaktierungsabschnitt des in diesem Gründungspfahl enthaltenen ersten Gründungspfahlsegments kontaktiert. Hierbei kontaktiert die Vibrationsvorrichtung den Kontaktierungsabschnitt bevorzugt über eine Fixiereinrichtung, zum Beispiel über Klemmbacken, oder über eine Fixiereinrichtung, die einen Elektromagneten aufweist. Weiter bevorzugt ist in diesem System der Gründungspfahl so auf dem Baugrund angeordnet, dass die Längsachse des Gründungspfahls senkrecht zum Baugrund steht und das erste Gründungspfahlsegment das oberste Gründungspfahlsegment des Gründungspfahls ist, d.h. auf der entgegengesetzten Seite des Gründungspfahls angeordnet ist, die den Baugrund kontaktiert.

[0047] Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Einvibrieren eines Gründungspfahls in den Baugrund, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Gründungspfahls; Kontaktieren des Kontaktierungsbereichs des ersten Gründungspfahlsegments des Gründungspfahls mit einer Vibrationsvorrichtung; Kontaktieren des Baugrundes mit dem letzten Gründungspfahlsegments des Gründungspfahls, wobei die Längsachse des Gründungspfahls im Wesentlichen senkrecht zum Baugrund angeordnet ist; und Einleiten einer axialen Kraft in den Gründungspfahl mittels der Vibrationsvorrichtung. Unter dem letzten Gründungspfahlsegment des Gründungspfahls wird hierbei das Gründungspfahlsegment verstanden, welches dem ersten Gründungspfahlsegment am anderen Ende des Gründungspfahls gegenüber angeordnet ist.

[0048] Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:

Figur 1

eine Übersicht über eine mittels eines erfindungsgemäßen Monopiles im Meeresgrund verankerte Offshore Windkraftanlage.

Figur 2

den schematischen Aufbau eines Gründungspfahlsegments.

Figur 3A

eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Gründungspfahlsegments, bei welcher der Kontaktierungsbereich durch einen zusätzlichen Rohrschuss gebildet wird.

Figur 3B

eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Gründungspfahlsegments, bei welcher der Kontaktierungsbereich durch einen mit der Innenwand verschweißten Stahlring gebildet wird.

Figur 3C

eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Gründungspfahlsegments, bei welcher die Kontaktierungsbereiche durch auf Außen- und Innenwand aufgeklebte Fieberglasmatten gebildet werden.

Figur 3D

eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Gründungspfahlsegments, bei welcher Kontaktierungsbereiche durch eine auf die Außenund Innenwand aufgebrachte mehrlagige Beschichtung aus einem selbstheilenden Material gebildet wird.

Figur 4A

einen erfindungsgemäßen Gründungspfahl aufweisend ein erstes Gründungspfahlsegment nach der in Figur 3A dargestellten Ausführungsform, sowie weitere daran befestigte Gründungspfahlsegmente.

Figur 4B

einen erfindungsgemäßen Gründungspfahl aufweisend ein erstes Gründungspfahlsegment, sowie weitere daran befestigte Gründungspfahlsegmente, wobei das erste Gründungspfahlsegment eine größere Wanddicke (Abrostzuschlag) aufweist, als die weiteren Gründungspfahlsegmente.

[0049] In der folgenden detaillierten Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile, beziehungsweise gleiche Merkmale, so dass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt und somit eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben wurden, auch separat in anderen Ausführungsformen verwendbar, solange nicht explizit etwas anderes hierzu ausgeführt wird.

[0050] In Figur 1 ist eine Übersicht über eine mittels eines erfindungsgemäßen Gründungspfahl 1 im Meeresgrund 6 verankerte Offshore Windkraftanlage 5 dargestellt.

[0051] Der Gründungspfahl 1 ist als zylindrische Hohlkörper, insbesondere als Monopile ausgeführt und besteht aus mehreren aus Stahlblech geformten Gründungspfahlsegmenten (2, 3,17), die über Rundschweißnähte 15 miteinander verbunden sind. Der Monopile 1 ist weiterhin mit einem Korrosionsschutz versehen.

[0052] Der Monopile 1 weist an seinem oberen Ende ein erstes, nicht dargestelltes, Gründungspfahlsegment 2 nach der Ausführungsform der Figur 3A auf, welches von dem Transition Piece 4 umgeben ist. Hierauf aufbauend schließen sich die oberhalb des Wasserspiegels 7 befindlichen weiteren Elemente der Windkraftanlage an.

[0053] Unterhalb des ersten Gründungspfahlsegments 2 schließen sich weitere, etwa 20, Gründungspfahlsegmente 3, 17 ohne den erfindungsgemäßen Kontaktierungsbereich an, wobei das mit dem Bezugszeichen 17 markierte Gründungspfahlsegment dem untersten Gründungspfahlsegment entspricht, welches zum Einvibrieren des Monopiles 1 in den Meeresgrund 6 und unter Zuhilfenahme einer Vibrationsvorrichtung mit seiner Längsachse senkrecht zu diesem aufgesetzt wurde.

[0054] Das erste Gründungspfahlsegment 2, sowie die weiteren Gründungspfahlsegmente 3,17 weisen denselben Durchmesser von ungefähr 7 m auf und weiterhin auch dieselbe Höhe h von ungefähr 3 m. Die Wanddicke der Gründungspfahlsegmente 2, 3,17 beträgt in etwa 70-100 mm.

[0055] In Figur 2 ist schematisch der grundsätzliche Aufbau eines zylindrisch ausgeführten Gründungspfahlsegments 8 dargestellt.

[0056] Das Gründungspfahlsegment 8 besteht aus einem Stahlblech und weist eine Außenseite der Mantelfläche 9, sowie eine Innenseite der Mantelfläche 10 auf. Da das Gründungspfahlsegment 8 ein Hohlkörper ist, weist es außerdem einen Außenradius 13, sowie einen Innenradius 14 auf und eine sich dadurch ergebende Wanddicke d. Weiterhin ist eine der beiden Öffnungen 11 des hohlkörperartigen Gründungspfahlsegments 8 zu erkennen, welche durch die umhüllende Mantelfläche gebildet werden. Der Radius der Öffnung 11 entspricht damit dem Innenradius 14 des Gründungspfahlsegments 8. Das Gründungspfahlsegment 8 weist weiterhin zwei Stirnflächen 16 auf, von denen nur eine sichtbar ist und die endständig in der Ebene der Öffnungen 11 liegt. Die Fläche der Stirnflächen 16 wird ebenfalls durch den Unterschied zwischen Außenradius 13 und Innenradius 14, bzw. die Wanddicke bestimmt. Weiterhin zu erkennen ist die Längsachse 12 des Gründungspfahlsegments 8, welche durch die Zentren der beiden Öffnungen 11 verläuft.

[0057] Das Gründungspfahlsegment 8 wurde durch Biegen eines Stahlblechs erzeugt, woraufhin dieses an seinen Kanten verschweißt wurde.

[0058] Die Figur 3A zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Gründungspfahlsegments 2, bei welcher der Kontaktierungsbereich 18 durch einen zusätzlichen Rohrschuss 19 gebildet wird.

[0059] Nach Herstellung eines Gründungspfahlsegments, wie dieses beispielsweise in der Figur 2 dargestellt ist, aus einem Stahlblech mit einer Wanddicke d von ungefähr 80 mm, wurde ein zusätzlicher Rohrschuss 19 mit der Innenseite 10 der Mantelfläche des Gründungspfahlsegments verschweißt. Der zusätzliche Rohrschuss 19 wurde aus demselben Material hergestellt, wie das Gründungspfahlsegment, was bedeutet, dass das erste Material und das zweite Material im Sinne der Anmeldung identisch sind. Jedoch weist der zusätzliche Rohrschuss 19 im Gegensatz zu dem Gründungspfahlsegment keinen Korrosionsschutz auf.

[0060] Weiterhin weist der zusätzliche Rohrschuss 19 einen Außenradius auf, der ungefähr dem Innenradius 14 des Gründungspfahlsegments entspricht.

[0061] Der zusätzliche Rohrschuss 19 ist so innerhalb des Gründungspfahlsegments angeordnet, dass er über die Stirnseite des Gründungspfahlsegments hinausragt und somit einen durch die Vibrationsvorrichtung kontaktierbaren Kontaktierungsbereich 18 bildet. Somit wird der erfindungsgemäße Kontaktierungsbereich 18 vollständig aus dem zweiten Material gebildet, welches anstelle des Materials des Gründungspfahlsegments durch die Vibrationsvorrichtung verletzt wird.

[0062] Weiterhin ist der verwendete zusätzliche Rohrschuss 19 ein nichttragendes Element des ersten Gründungspfahlsegments, welches auch als sogenanntes verlorenes Teil bezeichnet werden könnte, da es nach dem Einvibrieren des Gründungspfahls und dem Aufbau beispielsweise einer Windkraftanlage keiner mechanischen Belastung ausgesetzt ist. Dementsprechend ist eine Korrosion dieses zusätzlichen Rohrschusses 19 für die Statik des auf dem Gründungspfahl aufgebauten Bauwerks unerheblich.

[0063] Figur 3B zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Gründungspfahlsegments 2, bei welcher der Kontaktierungsbereich 18 durch einen über eine Rundschweißnaht mit der Innenwand verschweißten Stahlring 20 gebildet wird. Dieser Kontaktierungsbereich kann durch die Vibrationsvorrichtung kontaktiert werden.

[0064] Der Stahlring 20 ist ebenfalls aus demselben Material hergestellt, wie das Gründungspfahlsegment, womit das erste Material und das zweite Material im Sinne der Anmeldung identisch sind. Auch in diesem Ausführungsbeispiel weist der Stahlring 20 im Gegensatz zu dem Gründungspfahlsegment keinen Korrosionsschutz auf und hat einen Außenradius, der ungefähr dem Innenradius 14 des Gründungspfahlsegments entspricht.

[0065] Der an der Innenseite des ersten Gründungspfahlsegments angeschweißte Stahlring 20 ist ebenfalls ein nichttragendes Element des Gründungspfahls und bleibt vorteilhafterweise im Inneren des Volumens des Gründungspfahlsegments versteckt.

[0066] Anstelle des Stahlrings 20 können selbstverständlich alternativ auch andere Strukturen im Inneren des Gründungspfahlsegments angebracht werden, wie zum Beispiel Vorsprünge, oder Platten aus Metall, bevorzugt Stahl.

[0067] Figur 3C zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Gründungspfahlsegments 2. In diesem Ausführungsbeispiel wurden auf die Innen- sowie Außenseite des Gründungspfahlsegments Fieberglasmatten 21 aufgeklebt, welche die Kontaktierungsbereiche 18 bilden. Jeweils zwei der Fiberglasmatten 21 liegen sich auf der Innen- bzw. Außenseite des Gründungspfahlsegments gegenüber, sodass sowohl Innen- als auch Außenseite des Gründungspfahlsegments vor einer Beschädigung durch die Fixiereinrichtung (z.B. Klemmbacken) der Vibrationsvorrichtung geschützt werden. Die Verwendung von Fiberglasmatten hat die weiteren Vorteile, dass diese ein niedriges Gewicht aufweisen und damit leicht und sicher durch Aufkleben zu befestigen sind und des Weitern niedrige Materialkosten aufweisen.

[0068] Figur 3D zeigt eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ersten Gründungspfahlsegments 2, bei welcher die Kontaktierungsbereiche 18 durch eine bereichsweise auf die Außen- und Innenwand aufgebrachte mehrlagige Beschichtung aus einem selbstheilenden Material 22 gebildet werden.

[0069] Wie bei der in Figur 3C dargestellten dritten Ausführungsform liegen sich jeweils zwei der Kontaktierungsbereiche 18 auf der Innen- bzw. Außenseite des Gründungspfahlsegments gegenüber, sodass sowohl Innen- als auch Außenseite des Gründungspfahlsegments vor einer Beschädigung durch die Fixiereinrichtung (z.B. Klemmbacken) der Vibrationsvorrichtung geschützt werden.

[0070] Zur Herstellung der mehrlagigen, selbstheilenden Beschichtung 22 wurde eine Grundierungsschicht aus Eisenglimmer verwendet. Hierauf wurde eine hochfeste Epoxidharzschicht aufgetragen.

[0071] Figur 4A zeigt einen erfindungsgemäßen Gründungspfahl 1, der als Monopile ausgeführt ist. Der Monopile weist ein erstes Gründungspfahlsegment 2 nach der in Figur 3A dargestellten Ausführungsform, sowie weitere daran befestigte Gründungspfahlsegmente 3,17 auf. Die weiteren Gründungspfahlsegmente 3,17 entsprechen hierbei im Wesentlichen dem ersten Gründungspfahlsegment, weisen jedoch keinen Kontaktierungsbereich 18 auf.

[0072] Die einzelnen Gründungspfahlsegmente 2,3,17 wurden mittels Rundschweißnähten 15 so zu dem erfindungsgemäßen Gründungspfahl verschweißt, dass die Längsachsen der Gründungspfahlsegmente übereinanderliegen und somit auch der Längsachse 12 des Gründungspfahls entsprechen.

[0073] Weiterhin zu erkennen ist das am Gründungspfahl 1 endständig angeordnete unterste Gründungspfahlsegment 17, welches dem ersten Gründungspfahlsegment 2 gegenüberliegt. Zum Einbringen des Gründungspfahls in den Baugrund wird dieses unterste Gründungspfahlsegment 17 so auf den Baugrund aufgesetzt, dass dieses mit seiner Längsachse im Wesentlichen senkrecht auf dem Baugrund aufsteht.

[0074] Figur 4B zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gründungspfahl 1, der ebenfalls als Monopile ausgeführt ist. Der Monopile weist im Unterschied zu dem Gründungspfahl des vorstehenden Ausführungsbeispiels ein erstes Gründungspfahlsegment 2 auf, dessen Wanddicke grösser ist, als die Wanddicke der weiteren Gründungspfahlsegmente 3,17. So beträgt die Wanddicke des ersten Gründungspfahlsegments 2 etwa 90 mm, die der weiteren Gründungspfahlsegmente 3,17 etwa 80 mm. Aufgrund dieses Abrostzuschlags kann der erste Gründungspfahl 2 ohne einen Korrosionsschutz ausgeführt werden, was kosteneffizient ist. Dennoch kann trotz der mechanischen Beschädigungen durch die Vibrationsvorrichtung eine strukturelle Lebensdauer des Gründungspfahls von etwa 25 Jahren gewährleistet werden.

Bezugszeichenliste

[0075] 

1. Gründungspfahl / Monopile

2. Erstes Gründungspfahlsegment / oberstes Gründungspfahlsegment

3. Zweites oder weiteres Gründungspfahlsegment

4. Transition Piece

5. Offshore Windkraftanlage

6. Baugrund / Meeresgrund

7. Wasserspiegel

8. Gründungspfahlsegment

9. Außenseite der Mantelfläche / Außenseite des Gründungspfahlsegments

10. Innenseite der Mantelfläche / Innenseite des Gründungspfahlsegments

11. Öffnung des Gründungspfahlsegments

12. Längsachse des Gründungspfahlsegments / Längsachse des Gründungspfahls

13. Außenradius des Gründungspfahlsegments

14. Innenradius des Gründungspfahlsegments

15. Rundschweißnaht

16. Stirnfläche / Stirnseite

17. Unterstes Gründungspfahlsegment

18. Kontaktierungsbereich

19. Zusätzlicher Rohrschuss

20. Mit der Innenwand verschweißtes zweites Material / Stahlring

21. Mit der Außen- und Innenwand verklebtes zweites Material / Fiberglassmatten

22. Beschichtung aus zweitem Material auf Außen- und Innenwand / selbstheilende mehrlagige Beschichtung

d: Wanddicke des Gründungspfahlsegments

h: Höhe des Gründungspfahlsegments

Ansprüche

1. Gründungspfahl (1) aufweisend
ein erstes Gründungspfahlsegment (2) und
zumindest ein zweites Gründungspfahlsegment (3), welche so miteinander verbunden sind, dass ihre Längsachsen (12) im Wesentlichen zusammenfallen,
wobei erstes und zweites Gründungspfahlsegment aus einem ersten Material bestehen und
wobei das erste Gründungspfahlsegment zumindest einen Kontaktierungsbereich (18) zum Kontaktieren mit einer Vibrationsvorrichtung aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kontaktierungsbereich zumindest bereichsweise ein zweites Material zum Schutz des ersten Materials vor mechanischer Verletzung durch die Vibrationsvorrichtung aufweist.

2. Gründungspfahl nach Anspruch 1, wobei das zweite Material und das erste Material identisch sind und das erste Gründungspfahlsegment (2) eine größere Wanddicke aufweist als das zweite Gründungspfahlsegment (3).

3. Gründungspfahl nach Anspruch 1, wobei das zweite Material an die Innenseite (10), die Außenseite (9), und/oder die nicht mit dem zweiten Gründungspfahlsegment verbundene Stirnseite (16) des ersten Gründungspfahlsegments an- oder aufgebracht ist.

4. Gründungspfahl nach Anspruch 3, wobei das zweite Material ein nichttragendes Element des Gründungspfahls ist.

5. Gründungspfahl nach Anspruch 4, wobei das nichttragende Element an die Innenseite (10), oder die Außenseite (9) des ersten Gründungspfahlsegments angebracht ist, sodass der Kontaktierungsbereich über die nicht mit dem zweiten Gründungspfahlsegment verbundene Stirnseite (16) des ersten Gründungspfahlsegments hinausragt.

6. Gründungspfahl nach einem der Ansprüche 3-5, wobei das zweite Material mechanisch, über eine Verschweißung, und/oder über eine Verklebung mit dem ersten Gründungspfahlsegment verbunden ist.

7. Gründungspfahl nach einem der Ansprüche 3 oder 6, wobei das zweite Material eine Beschichtung ist.

8. Gründungspfahl nach einem der Ansprüche 1, oder 3-7, wobei das zweite Material ein nicht-korrosives Material ist.

9. Gründungspfahl nach Anspruch 7, wobei die Beschichtung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer thermischen Zinkbeschichtung mit oder ohne Aluminium, einer Kunststoffbeschichtung, einer Keramikbeschichtung, einer selbstheilenden Beschichtung, einer Eisenglimmerbeschichtung, einer Zinkphosphatbeschichtung und/oder einer Carbonfaserbeschichtung.

10. Gründungspfahl nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das zweite Material eine Profilierung aufweist.

11. System aufweisend
einen Gründungspfahl (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, sowie
eine den Kontaktierungsabschnitt (18) des ersten Gründungspfahlsegments (2) kontaktierende Vibrationsvorrichtung.

12. System nach Anspruch 11, wobei die Vibrationsvorrichtung eine Fixiereinrichtung umfasst, die eine Profilierung und/oder einen Elektromagneten aufweist.

13. Windkraftanlage (5) aufweisend zumindest einen Gründungspfahl (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1-10.

14. Verfahren zum Einvibrieren eines Gründungspfahls in den Baugrund, umfassend die Schritte:

Bereitstellen eines Gründungspfahls (1) nach einem der Ansprüche 1-10 aufweisend ein erstes Gründungspfahlsegment (2) und zumindest ein zweites Gründungspfahlsegment (3), wobei das erste Gründungspfahlsegment zumindest einen Kontaktierungsbereich (18) zum Kontaktieren mit einer Vibrationsvorrichtung aufweist und der Kontaktierungsbereich zumindest bereichsweise ein zweites Material zum Schutz des ersten Materials vor mechanischer Verletzung durch die Vibrationsvorrichtung aufweist;

Kontaktieren des Kontaktierungsbereichs (18) des ersten Gründungspfahlsegments (2) des Gründungspfahls (1) mit einer Vibrationsvorrichtung;

Kontaktieren des Baugrundes (6) mit dem untersten Gründungspfahlsegments (17) des Gründungspfahls (1), wobei die Längsachse (12) des Gründungspfahls im Wesentlichen senkrecht zum Baugrund angeordnet ist; und

Einleiten einer axialen Kraft in den Gründungspfahl mittels der Vibrationsvorrichtung zum Einvibrieren des Gründungspfahls in den Baugrund.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das am Kontaktierungsbereich (18) des ersten Gründungspfahlsegments angeordnete zweite Material nach dem Einvibrieren des Gründungspfahls entfernt wird.

Zeichnung