VORRICHTUNG ZUR AKTIVIERUNG DER MANTELREIBUNG VON PFAHLARTIGEN TRAGGLIEDERN

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern die in Festgestein gegründet werden. Die Vorrichtung umfasst eine Einrichtung, die geeignet ist, eine Höhe der Vorrichtung zu verringern, wenn die Vorrichtung mit einer Druckkraft belastet wird. Durch die Belastung mit der Druckkraft kann eine kontrollierte Setzung eines pfahlartigen Tragglieds im Baugrund hervorgerufen werden, die für die Aktivierung der Mantelreibung an dem pfahlartigen Tragglied ausreichend ist. Außerdem betrifft die Erfindung pfahlartige Tragglieder und Bauwerke die eine solche Vorrichtung umfassen sowie ein Verfahren zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern und ein Verfahren zum Errichten eines Bauwerks.

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern, pfahlartige Tragglieder und Bauwerke die eine solche Vorrichtung umfassen sowie ein Verfahren zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern und ein Verfahren zum Errichten eines Bauwerks.

Hintergrund der Erfindung

[0002] Beim Vorhandensein von geringtragfähigen Baugrundschichten und hohen Anforderungen von Bauwerken an die Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit werden vielfach Tiefgründungen für den Abtrag von Bauwerkslasten verwendet. Es handelt sich dabei i.d.R. um pfahlartige Tragglieder, welche in die tieferliegenden, tragfähigen Bodenschichten eingebunden werden und dort die Lasten des Bauwerks verformungsarm einleiten.

[0003] In Lockergesteinsböden erfolgt der Lastabtrag der pfahlartigen Tragglieder an den umgebenden Baugrund durch die beiden Widerstandsanteile der Mantelreibung und des Spitzendrucks. Dabei ist die Summe des Widerstands von der Setzung der pfahlartigen Tragglieder abhängig. In der Regel wird davon ausgegangen, dass der maximale Spitzenwiderstand bei einer Kopfsetzung von s/D = 0,1 (mit s = Kopfsetzung des Tragglieds, D = Durchmesser des Tragglieds) mobilisiert wird. Für die maximale Mantelreibung sind in der Regel geringere Setzungen erforderlich.

[0004] Wenn das Tragglied in unnachgiebigen Böden / Festgestein eingebunden wird, sind im Unterschied zum Lockergestein nur sehr geringe bzw. keine Setzungen erforderlich, um den Widerstand zu mobilisieren. Der Lastabtrag findet jedoch (theoretisch) ausschließlich über den Spitzendruck/-widerstand statt, da eine Mobilisierung der Mantelreibung aufgrund der fehlenden Setzung nicht stattfindet.

[0005] In der Bemessungspraxis führt dies dazu, dass überwiegend lediglich der Spitzenwiderstand bei den Berechnungen angesetzt wird. Das heißt durch den Wegfall der Mantelreibung bei Traggliedern, die in unnachgiebigen Böden gegründet werden, können Lasten lediglich über den Spitzenwiderstand in den Baugrund übertragen werden. Tragreserven aus der Mantelreibung können somit nicht ausgenutzt werden. Die Folgen sind eine höhere Anzahl an benötigten Pfähle und/oder größere Durchmesser oder größere Längen der Pfähle. Derartig gegründete Tragglieder haben also aufgrund des fehlenden Mantelreibungsanteils relativ gesehen nur eine geringe Tragfähigkeit.

[0006] Wenn allerdings ein gewisses Maß an Setzung zugelassen und sichergestellt werden kann, dann ist es mögliche die Mantelreibung zu mobilisieren und somit den Gesamtwiderstands zu erhöhen. Bei hoher bis sehr hoher Festigkeit des Felshorizonts kann jedoch normalerweise nicht davon ausgegangen werden, dass ausreichend große Setzungen auftreten, welche den Ansatz der Mantelreibung gestatten.

[0007] Ziel der vorliegenden Erfindung ist es demnach konstruktive Maßnahmen und Verfahren bereitzustellen, die eine gezielte Mindestsetzung der pfahlartigen Tragglieder ermöglichen und dadurch die Aktivierung der Mantelreibung stets sicherstellen. Dabei soll das Setzmaß definierbar und vorhersehbar sein.

Zusammenfassung der Erfindung

[0008] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aktivierung der Mantelreibung an pfahlartigen Traggliedern gemäß Anspruch 1, pfahlartige Tragglieder gemäß Anspruch 13, Bauwerke gemäß Anspruch 15, ein Verfahren zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern gemäß Anspruch 16 und ein Verfahren zum Errichten eines Bauwerks gemäß Anspruch 17.

[0009] Nach einem ersten Aspekt umfasst eine Vorrichtung zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern eine Einrichtung, die geeignet ist, eine Höhe der Vorrichtung zu verringern, wenn die Vorrichtung mit einer Druckkraft belastet wird. Durch die Belastung mit der Druckkraft kann eine kontrollierte Setzung eines pfahlartigen Tragglieds im Baugrund hervorgerufen werden, die für die Aktivierung der Mantelreibung an dem pfahlartigen Tragglied ausreichend ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass durch das Ermöglichen einer Setzung des pfahlartigen Tragglieds die Mantelreibung aktiviert werden kann. Im Unterscheid zu pfahlartigen Traggliedern die reinen Spitzenwiderstand aufweisen zeichnen sich derartige Traggliedersysteme durch größere, gezielt hervorgerufene Mobilisierungssetzungen und demzufolge durch einen höheren Gesamtwiederstand aus. Das hat bemessungstechnisch zur Folge, dass bei vorgegebenen Bauwerkslasten die Anzahl der Tragglieder, die erforderlichen Durchmesser und/oder die Längen der Tragglieder reduziert werden können. Dadurch kann Material (Beton und/oder Bewehrungsmaterial) eingespart werden und zugleich die Bauzeit verkürzt werden.

[0010] In Ausgestaltungen kann die Einrichtung derart ausgelegt sein, dass eine substantielle Verringerung der Höhe der Vorrichtung erst beginnt, nachdem die auf die Vorrichtung wirkendende Druckkraft einen vorherbestimmten Grenzwert überschritten hat. Der Grenzwert kann mindestens 100 kN sein, bevorzugt mindestens 150 kN, äußerst bevorzugt mindestens 200 kN und sollte den Bauwerksanforderungen angepasst werden können. Außerdem kann die Einrichtung derart ausgelegt sein, dass, nachdem die Verringerung der Höhe der Vorrichtung durch Überschreiten des vorherbestimmten Grenzwertes begonnen hat, der Verlauf der Verringerung der Höhe in einem näherungsweise linearen Zusammenhang mit der auf die Vorrichtung wirkenden Druckkraft steht. Das heißt, umso höher die Druckkraft auf die Vorrichtung wird, desto größer ist die Verringerung der Höhe der Vorrichtung, ohne, dass dabei eine sprunghafte Verringerung der Höhe der Vorrichtung auftritt. Dies ermöglicht ein kontrolliertes Verringern der Höhe der Vorrichtung und somit ein kontrolliertes und gezieltes Hervorrufen einer erwünschten Setzung und dadurch der Aktivierung der Mantelreibung. Die Höhe der Vorrichtung kann dabei um einen vorherbestimmten maximalen Wert verringert werden kann. Das heißt, dass nachdem sich die Vorrichtung in der Höhe um einen gewissen Wert verringert hat, findet selbst bei einem Anstieg der auf die Vorrichtung wirkenden Druckkraft keine weitere Verringerung der Höhe der Vorrichtung statt. Die Höhe der Vorrichtung kann um 0,5 bis 5 cm verringert werden kann, vorzugsweise um 1 bis 3 cm, insbesondere um ungefähr 2 cm.

[0011] In Ausgestaltungen, die mit allen bisher beschriebenen Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die Vorrichtung ein Oberteil und ein Unterteil umfassen. Außerdem kann die Einrichtung mindestens ein Stauchelement aufweisen. Das mindestens eine Stauchelement kann zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordnet sein, insbesondere derart, dass das mindestens eine Stauchelement als Abstandshalter dient, um einen Spalt zwischen dem Oberteil und dem Unterteil zu bilden. Ferner kann auf einer Innenseite des Oberteils und/oder einer Innenseite des Unterteils mindestens eine Aussparung für das mindestens eine Stauchelement vorgesehen sein, in der das Stauchelement angeordnet ist, und, die derart dimensioniert ist, dass sie auch das zusammengestauchte Stauchelement aufnehmen kann. Das heißt, wenn die Höhe der Vorrichtung durch die Druckbelastung verringert wird, dann wird das Stauchelement gestaucht und ändert seine Form. Die Aussparungen können so dimensioniert sein, dass sie das zusammengestauchte Stauchelement vollständig aufnehmen können, so dass der Spalt zwischen dem Oberteil und dem Unterteil vollständig geschlossen werden kann. Das mindestens eine Stauchelement kann also unter einer vorherbestimmten Belastung durch die Druckkraft kontrolliert gestaucht werden. Dadurch kann sich die Höhe der Vorrichtung kontinuierlich soweit verringern, bis der Spalt geschlossen ist und das Oberteil und das Unterteil miteinander in Kontakt treten, wodurch eine weitere Verringerung der Höhe der Vorrichtung weitestgehend verhindert wird. Das mindestens eine Stauchelement kann zum Beispiel ein Elastomer umfassen, bevorzugt ein Zwei-Komponenten-Elastomer, insbesondere ein Elastomer, das Polyurethan umfasst. Die Gestalt des mindestens einen Stauchelements kann eine Waben- und/oder Ziehharmonika-Struktur aufweisen, die ab einer vorherbestimmten Belastung durch die Druckkraft kontrolliert nachgibt. Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Stauchelement eine Struktur aus Rohren umfassen, die sich kontrolliert zusammendrücken lassen, insbesondere eine Struktur aus übereinander gestapelten Rohren. Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Stauchelement Beton mit Kunststoff und/oder Styroporanteilen umfassen. Durch die Anzahl, die Gestalt und die Materialeigenschaften des Stauchelements bzw. der Stauchelemente kann eine bestimmte Widerstandskennlinie der Einrichtung und somit der Vorrichtung eingestellt werden, die eine definierte, vorhersehbare Setzung des pfahlartigen Tragglieds zur Aktivierung der Mantelreibung realisiert. Im Gegensatz dazu können tragende Teile, also zum Beispiel das Oberteil und das Unterteil der Vorrichtung aus hochfestem Material bestehen. Vorzugsweise können Beton oder Stahl, aber auch sehr feste Kunststoffe verwendet werden. Dadurch verringert sich der Spitzenwiederstand am Fuß des Tragglieds nicht, der, nachdem die Höhe der Vorrichtung verringert wurde, aktiviert wird. Die Kombination aus stauchbaren und hochfesten Komponenten ermöglicht dabei den gleichen Spitzenwiderstand im Vergleich zum Tragglied ohne erfindungsgemäßer Vorrichtung, sodass der Gesamtwiderstand des pfahlartigen Tragglieds um das Maß der Mantelreibung erhöht werden kann. Die Vorrichtung kann eine umlaufende Schutzeinrichtung umfassen, die zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordnet ist, um Eindringen von Fremdstoffen, Dreck und dergleichen in den Spalt zu verhindern. Dies hat den Vorteil, dass störende Einflüsse durch Fremdstoffe, Beton, Dreck oder dergleichen auf die Vorrichtung, die das Schließen des Spalts, und dadurch die Verringerung der Höhe der Vorrichtung beeinträchtigen könnten, reduziert bzw. beseitigt werden können. Die umlaufende Schutzeinrichtung kann eine Gummimanschette oder eine Gewebemanschette umfassen. Alternativ kann die umlaufende Schutzeinrichtung sich ineinander schiebende Stahl- und/oder Kunststoffelemente umfassen, wobei vorzugsweise mindestens je ein Element am Oberteil und am Unterteil angeordnet ist. Das Oberteil und/oder das Unterteil können außerdem einen Aufnahmeraum für die Schutzeinrichtung aufweisen, so dass die Schutzeinrichtung die Verringerung der Höhe der Vorrichtung nicht behindert. Das Oberteil und/oder das Unterteil kann einen Überstand aufweisen, um die Schutzeinrichtung vor mechanischen Beanspruchungen zu schützen. Der Überstand am Oberteil und/oder am Unterteil kann eine konische Form aufweisen. Der Überstand kann auch dadurch gebildet werden, dass das Oberteil und/oder das Unterteil selbst eine konische Form aufweisen.

[0012] In Ausgestaltungen kann die Einrichtung ein Reservoir mit einem Auslass umfassen, insbesondere wobei das Reservoir mit einem Fluid gefüllt ist. Die Einrichtung kann derart gestaltet sein, dass das Fluid aus dem Reservoir kontrolliert abgegeben werden kann, um die Höhe der Vorrichtung zu verringern. Das Fluid kann beispielsweise ein Bingham-Fluid umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Fluid ein aktivierbares Material umfassen, das durch Aktivierung, insbesondere durch Aktivierung mit einer zweiten Materialkomponente, aushärtet. Das Fluid kann nach dem Abgeben aus dem Reservoir aktiviert werden, wodurch ein Sockel für das pfahlartige Tragglied gebildet werden kann.

[0013] In Ausgestaltungen, die mit allen bisher beschriebenen Ausgestaltungen kombinierbar sind, kann die Vorrichtung eine Befestigung aufweisen, um die Vorrichtung an dem pfahlartigen Tragglied zu befestigen. Die Befestigung kann beispielsweise einen Stab, insbesondere eine Gewindestange oder ein Bewehrungseisen umfassen. Der Stab kann dabei gleichzeitig für die räumliche Justierung der Vorrichtung bezüglich des pfahlartigen Tragglieds geeignet sein. Der Stab kann in einer Hülse an der Vorrichtung angebracht sein, insbesondere am Oberteil der Vorrichtung, wobei die Hülse ausgelegt sein kann, um eine Bewegung des Stabs in der Hülse zu ermöglichen, so dass die Verringerung der Höhe der Vorrichtung durch den Stab nicht behindert wird. Dabei kann eine Bewegungsfreiheit des Stabs in der Hülse einer Öffnungsweite des Spalts zwischen dem Oberteil und dem Unterteil entsprechen. Alternativ oder zusätzlich kann im Unterteil in Verlängerung des Stabs eine Vertiefung vorgesehen sein, so dass die Verringerung der Höhe der Vorrichtung durch den Stab nicht behindert wird.

[0014] Nach einem zweiten Aspekt umfasst ein pfahlartiges Tragglied irgendeine Ausgestaltung der oben beschriebenen Vorrichtung. Die Vorrichtung kann dabei an der Spitze des Tragglieds angebracht sein, wobei die Spitze der am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds ist. Die Einrichtung der Vorrichtung kann derart ausgelegt sein, dass durch das Eigengewicht des pfahlartigen Tragglieds im Wesentlichen keine Verringerung der Höhe der Vorrichtung hervorgerufen wird, insbesondere, wenn das pfahlartige Tragglied im Baugrund positioniert ist.

[0015] Nach einem dritten Aspekt umfasst ein Bauwerk irgendeine Ausgestaltung der oben beschriebenen Vorrichtung und/oder irgendeine Ausgestaltung des oben beschriebenen pfahlartigen Tragglieds.

[0016] Gemäß einem vierten Aspekt umfasst ein Verfahren zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern folgende Schritte: Gründen eines pfahlartigen Tragglieds in einen Baugrund, Aufbringen einer Druckkraft auf eine Vorrichtung zur Aktivierung der Mantelreibung an pfahlartigen Traggliedern oberhalb eines vorherbestimmten Grenzwertes, und dadurch Verringerung einer Höhe der Vorrichtung zur Aktivierung der Mantelreibung, wodurch gezielt eine Setzung des pfahlartigen Tragglieds hervorgerufen wird, die die Aktivierung der Mantelreibung an dem pfahlartigen Tragglied bewirkt. Die Vorrichtung kann dabei an der Spitze des Tragglieds angebracht sein, wobei die Spitze der am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds ist, insbesondere wobei die Vorrichtung an einem Bewehrungskorb des Tragglieds angebracht wird. Der vorherbestimmte Grenzwert kann mindestens 100 kN sein, bevorzugt mindestens 150 kN, äußerst bevorzugt mindestens 200 kN. Nachdem die Verringerung der Höhe der Vorrichtung durch Überschreiten des vorherbestimmten Grenzwertes der aufgebrachten Druckkraft begonnen hat, kann der Verlauf der Verringerung der Höhe in einem näherungsweise linearen Zusammenhang mit der auf die Vorrichtung wirkenden Druckkraft stehen. Die Höhe der Vorrichtung kann um einen vorherbestimmten maximalen Wert verringert werden. Beispielsweise kann die Höhe der Vorrichtung um 0,5 bis 5 cm verringert werden, vorzugsweise um 1 bis 3 cm, insbesondere um ungefähr 2 cm. Die Verringerung der Höhe der Vorrichtung kann die Verringerung der Höhe eines Spalts zwischen einem Oberteil und einem Unterteil der Vorrichtung umfassen. Die Höhe der Vorrichtung kann soweit verringert werden, bis der Spalt geschlossen ist und das Oberteil und das Unterteil miteinander in Kontakt treten, wodurch eine weitere Verringerung der Höhe der Vorrichtung weitestgehend verhindert wird. Die Verringerung der Höhe der Vorrichtung kann zum Beispiel über ein Stauchelement kontrolliert werden. Die Verringerung der Höhe der Vorrichtung kann Abgeben eines Fluids aus der Vorrichtung umfassen. Außerdem kann das Verfahren Aktivieren des abgegebenen Fluids nach dem Abgeben aus der Vorrichtung umfassen, insbesondere Aktivieren durch Kontakt mit einer zweiten Materialkomponente, wodurch das abgegebene Fluid aushärtet. Dadurch kann ein Sockel für das pfahlartige Tragglied durch das ausgehärtete Fluid gebildet werden.

[0017] Ein fünfter Aspekt umfasst ein Verfahren zum Errichten eines Bauwerks mit den Schritten: Gründen einer vorherbestimmten Anzahl an pfahlartigen Traggliedern in einen Baugrund, wobei zumindest an einigen der pfahlartigen Tragglieder eine Vorrichtung zur Aktivierung der Mantelreibung an den pfahlartigen Traggliedern angebracht ist, Errichten eines Bauwerks auf den pfahlartigen Traggliedern, wobei zu einem vorherbestimmten Baufortschritt während des Errichtens des Bauwerks eine Druckkraft des Bauwerks auf die pfahlartigen Tragglieder und dadurch auf die Vorrichtung einen vorherbestimmen Grenzwert überschreitet, sodass eine Höhe der Vorrichtung zur Aktivieren der Mantelreibung an den pfahlartigen Traggliedern verringert wird. Dadurch wird gezielt eine Setzung der pfahlartigen Tragglieder hervorgerufen und die Mantelreibung an dem pfahlartigen Tragglied aktiviert. Die Vorrichtung kann an der Spitze des jeweiligen Tragglieds angebracht werden, wobei die Spitze der am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds ist, insbesondere kann die Vorrichtung an einem Bewehrungskorb des Tragglieds angebracht werden. Das Verfahren kann außerdem das Dimensionieren der Vorrichtungen zur Aktivierung der Mantelreibung anhand einer zu erwartenden Bauwerkmasse, Traggliedmasse und Traggliedanzahl umfassen.

[0018] Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren beschrieben.

Kurzbeschreibung der Figuren

[0019] 

Fig. 1

zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2

zeigt eine Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1;

Fig. 3

zeigt alternative Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Detaillierte Beschreibung

[0020] Das Tragverhalten von pfahlartigen Tragglieder, z.B. Bohrpfählen, ist von dem äußeren Pfahlwiderstand abhängig, welcher sich in der Interaktion zwischen Boden/Fels und dem Mantel des Tragglieds ausbildet. In axialer Richtung erfolgt die Abtragung von Belastungen zum einen über den direkten Druckkontakt an der Fußfläche des Tragglieds und zum anderen über die Mantelreibung, das heißt die Reibung in der Fuge zwischen dem Mantel des Tragglieds und dem umgebenden Boden. Die Mantelreibung wird dabei durch eine Setzung des Tragglieds aktiviert. Insbesondere in festen oder sehr festen Böden (Fels, Gestein) reichen meist schon kleine Setzungen zur Mobilisierung der Mantelreibung. Gründen die pfahlartigen Tragglieder allerdings in derartigen festen oder sehr festen Böden, ist selbst eine kleine Setzung in Frage zu stellen und somit auch die zu aktivierende Mantelreibung.

[0021] Zur Sicherstellung einer definierten Setzung von pfahlartigen Traggliedern ist es vorgesehen im Fußbereich der Tragglieder eine Vorrichtung 10 anzuordnen, über welche der Abtrag der Bauwerkslasten über den Spitzenwiderstand des Tragglieds erfolgt. Die Vorrichtung 10 wird dabei unterhalb Tragglieds zwischen dessen Fuß und dem Baugrund installiert, so dass die Höhe der Vorrichtung durch Belastung des Tragglieds verringert wird und Setzung eintreten kann. Durch die Festlegung der Steifigkeit bzw. der Widerstandsfähigkeit gegenüber Druckbelastung der Vorrichtung, können die Setzungen so gesteuert werden, dass ein beliebiger Anteil der Mantelreibung an den pfahlartigen Traggliedern mobilisiert wird. Dabei kann sowohl die vollständige Mobilisierung der Mantelreibung erfolgen, als auch, in Abhängigkeit der Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit, nur eine anteilige Mantelreibungswiderstand-Mobilisierung zugelassen werden, indem die Setzung gezielt gering gehalten wird (z.B. durch eine vorherbestimmte Begrenzung der Verringerung der Höhe der Vorrichtung). Auf gleiche Weise kann die Vorrichtung an die zu erwartende Belastung (entsprechend des Durchmessers und der Länge des Tragglieds sowie des darauf vorgesehenem Bauwerks) angepasst werden.

[0022] Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern. Die Vorrichtung umfasst eine Einrichtung 100, die geeignet ist, die Höhe der Vorrichtung 10 zu verringern, wenn die Vorrichtung 10 mit einer Druckkraft belastet wird. Die Druckkraft kann dabei zum Beispiel auf den oberen Teil der Vorrichtung 10 wirken. Durch die Belastung mit der Druckkraft wird eine kontrollierte Setzung eines pfahlartigen Tragglieds, im Baugrund hervorgerufen, die für die Aktivierung der Mantelreibung an dem pfahlartigen Tragglied ausreichend ist. Insbesondere, wenn das pfahlartige Tragglied in harten oder sehr harten Grund (Fels) mündet, hat die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 den Vorteil, dass durch das Ermöglichen einer Setzung des pfahlartigen Tragglieds die Mantelreibung aktiviert werden kann. Im Unterscheid zu pfahlartigen Traggliedern die reinen Spitzenwiderstand aufweisen zeichnen sich derartige Traggliedersysteme durch größere, gezielt hervorgerufene Mobilisierungssetzungen und demzufolge durch einen höheren Gesamtwiederstand aus. Das hat bemessungstechnisch zur Folge, dass bei vorgegebenen Bauwerkslasten die Anzahl der Tragglieder, die erforderlichen Durchmesser und/oder die Längen der Tragglieder reduziert werden können. Dadurch kann Material (Beton und/oder Bewehrungsmaterial) eingespart werden und zugleich die Bauzeit verkürzt werden.

[0023] Eine substantielle Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 sollte dabei erst beginnen, nachdem die auf die Vorrichtung 10 wirkendende Druckkraft einen vorherbestimmten Grenzwert überschritten hat. Der Grenzwert ist beispielsweise mindestens 100 kN, bevorzugt mindestens 150 kN, äußerst bevorzugt mindestens 200 kN. Dabei ist der Grenzwert an den jeweiligen Einsatzzweck anzupassen. Somit variiert der Grenzwert je nach Anzahl und Dimensionen der verwendeten Tragglieder sowie des darauf errichteten Bauwerks. Außerdem ist vorgesehen, dass die Einrichtung 100 so gestaltet ist, dass nachdem die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 durch Überschreiten des vorherbestimmten Grenzwertes begonnen hat, der Verlauf der Verringerung der Höhe in einem näherungsweise linearen Zusammenhang mit der auf die Vorrichtung 10 wirkenden Druckkraft steht. Das heißt, umso höher die Druckkraft auf die Vorrichtung 10 wird, desto größer ist die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10, ohne, dass dabei eine sprunghafte Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 auftritt. Dies ermöglicht ein gezieltes und vorherbestimmtes Verringern der Höhe der Vorrichtung 10 und somit ein kontrolliertes und gezieltes Hervorrufen einer erwünschten Setzung und dadurch der Aktivierung der Mantelreibung. Die Höhe der Vorrichtung 10 kann dabei um einen vorherbestimmten maximalen Wert verringert werden kann. Das heißt, dass, nachdem sich die Vorrichtung 10 in der Höhe um einen gewissen Wert verringert hat, selbst bei einem Anstieg der auf die Vorrichtung wirkenden Druckkraft keine weitere Verringerung der Höhe der Vorrichtung stattfindet. Beispielsweise kann die Höhe der Vorrichtung um 0,5 bis 5 cm verringert werden kann, vorzugsweise um 1 bis 3 cm, insbesondere um ungefähr 2 cm.

[0024] Das Beispiel der Vorrichtung 10 aus Fig. 1 hat ein Oberteil 200 und ein Unterteil 300. Zwischen dem Oberteil 200 und dem Unterteil 300 ist ein Stauchelement 110 angeordnet, wobei das Stauchelement 110 als Abstandshalter dient, um einen Spalt 400 zwischen dem Oberteil 200 und dem Unterteil 300 zu bilden. Ferner ist auf der Innenseite des Oberteils 200 und auf der Innenseite des Unterteils 300 jeweils eine Aussparung 120, 130 für das mindestens eine Stauchelement 110 vorgesehen (alternativ kann es nur eine einzige Aussparung entweder in dem Oberteil 200 oder in dem Unterteil 300 geben), in der das Stauchelement 110 angeordnet ist. Die Aussparungen 120, 130, besonders deutlich in der Explosionsdarstellung der Fig. 2 zu erkennen, sind derart dimensioniert, dass sie auch das zusammengestauchte Stauchelement 110 aufnehmen können. Das heißt, wenn die Höhe der Vorrichtung 10 durch die Druckbelastung verringert wird, dann wird das Stauchelement 110 gestaucht und ändert seine Form. Die Aussparungen 120, 130 sind so dimensioniert sein, dass sie das zusammengestauchte Stauchelement 110 vollständig aufnehmen können, so dass der Spalt 400 zwischen dem Oberteil 200 und dem Unterteil 300 vollständig geschlossen werden kann. Das Stauchelement 110 kann unter einer vorherbestimmten Belastung durch die Druckkraft kontrolliert gestaucht werden. Dadurch kann sich die Höhe der Vorrichtung 10 kontinuierlich soweit verringern, bis der Spalt 400 geschlossen ist und das Oberteil 200 und das Unterteil 300 miteinander in Kontakt treten, wodurch eine weitere Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 weitestgehend verhindert wird.

[0025] Das Stauchelement 110 kann zum Beispiel ein Elastomer umfassen, bevorzugt ein Zwei-Komponenten-Elastomer, insbesondere ein Elastomer, das Polyurethan umfasst. Beispielsweise kann ein Zwei-Komponenten-Gießharz auf Polyurethanbasis verwendet werden. Mit solchen Gießharzen können beliebige Abmessungen hergestellt werden und somit für den Einsatzzweck passende Höhen und Querschnitte produziert werden. Als Alternative zum Elastomer oder zusätzlich kann das mindestens eine Stauchelement 110 Beton mit Kunststoff und/oder Styroporanteilen umfassen. Insbesondere ist bei der Auswahl des Materials für das Stauchelement 110 darauf zu achten, dass das Material eine gewisse Eigen-Anfangsfestigkeit besitzt, um dem Eigengewicht des pfahlartigen Tragglieds (z.B. Frischbeton vor dem Aushärten) ohne größere Verformungen/Stauchung zu widerstehen. Die gewünschte Stauchung und folglich Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 darf noch nicht während des Einbaus des Pfahls entstehen, sondern sollte während der ersten Belastungsphase (idealerweise während der ersten im Bau auftretenden Belastungen) auftreten. Während der ersten Belastungsphase (z.B. anwachsendes Eigengewicht des aufgehenden Bauwerks) soll sich das Stauchelement 110 in der Vorrichtung 10 kontrolliert zusammendrücken, bis der Spalt 400 zwischen dem Oberteil 200 und dem Unterteil 300 geschlossen ist. Nach dem Schließen des Spalts 400 ist das Kraft-Verformungsverhalten (also das Verhalten der Stauchung) des Stauchelements 110 quasi unerheblich. Das heißt, idealerweise weist die Kraft-Verformungskurve des verwendeten Materials eine hohe Anfangsfestigkeit auf, dann eine lineare, kontrollierte Steifigkeit bis zum Schließen des Spalts 400 und danach ein beliebiges, näherungsweise plastisches Verhalten.

[0026] Die Gestalt des mindestens einen Stauchelements 110 kann, neben dem in den Figuren angedeuteten Vollkörper auch eine Waben- und/oder Ziehharmonika-Struktur aufweisen, die ab einer vorherbestimmten Belastung durch die Druckkraft kontrolliert nachgibt. Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Stauchelement eine Struktur aus Rohren umfassen, die sich kontrolliert zusammendrücken lassen, insbesondere eine Struktur aus übereinander gestapelten Rohren. Durch die Anzahl, die Gestalt und die Materialeigenschaften des Stauchelements 110 bzw. der Stauchelemente kann eine definierte, vorhersehbare Setzung des pfahlartigen Tragglieds zur Aktivierung der Mantelreibung realisiert werden. Im Gegensatz dazu können tragende Teile, also zum Beispiel das Oberteil 200 und das Unterteil 300 der Vorrichtung 10 aus hochfestem Material bestehen. Beispielsweise können Beton oder Stahl, aber auch sehr feste Kunststoffe verwendet werden. Durch die Verwendung von hochfesten Materialien verringert sich der Spitzenwiederstand am Fuß des Tragglieds nicht, der, nachdem die Höhe der Vorrichtung 10 verringert wurde, aktiviert wird. Die Kombination aus stauchbaren und hochfesten Komponenten ermöglicht dabei den gleichen Spitzenwiderstand im Vergleich zum Tragglied ohne erfindungsgemäßer Vorrichtung 10, sodass der Gesamtwiderstand des pfahlartigen Tragglieds um das Maß der Mantelreibung erhöht werden kann.

[0027] Fig. 3 zeigt weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Wie in Fig. 3 erkennbar kann die Vorrichtung eine runde/kreisförmige, rechteckige oder quadratische Grundform aufweisen. Entsprechend kann die Form des Stauchelements 110 und der Aussparungen 120, 130 angepasst werden. Die Anzahl der Stauchelemente 110 in der Vorrichtung kann dabei je nach Anforderungsprofil beliebig variiert werden. In Fig. 3 sind Ausführungsbeispiele mit einem und drei Stauchelementen 110 gezeigt. Aber auch jede andere Anzahl und Anordnung der Stauchelemente 110 in der Vorrichtung 10 ist möglich, von einem Stauchelement bis zu mehr als 10, mehr als 20, mehr als 50 oder mehr als 100 Stauchelementen.

[0028] Die Vorrichtung 10 kann außerdem eine umlaufende Schutzeinrichtung umfassen (in den Figuren nicht dargestellt). Die Schutzeinrichtung ist zwischen dem Oberteil 200 und dem Unterteil 300 angeordnet, um Eindringen von Fremdstoffen, Dreck und dergleichen in den Spalt 400 zu verhindern. Dies hat den Vorteil, dass störende Einflüsse durch Fremdstoffe, Beton, Dreck oder dergleichen auf die Vorrichtung 10, die das Schließen des Spalts 400, und dadurch die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 beeinträchtigen könnten, reduziert bzw. beseitigt werden. Die umlaufende Schutzeinrichtung kann zum Beispiel eine Gummimanschette oder eine Gewebemanschette aufweisen. Alternativ kann die umlaufende Schutzeinrichtung sich ineinander schiebende Stahl- und/oder Kunststoffelemente umfassen, wobei vorzugsweise mindestens je ein Element am Oberteil 200 und am Unterteil 300 angeordnet ist. Das Oberteil 200 und/oder das Unterteil 300 sollten dann außerdem einen Aufnahmeraum für die Schutzeinrichtung aufweisen, so dass die Schutzeinrichtung die Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) nicht behindert. Des Weiteren kann das Oberteil 200 und/oder das Unterteil 300 einen Überstand aufweisen, um die Schutzeinrichtung vor mechanischen Beanspruchungen zu schützen, wenn die Vorrichtung in den Baugrund befördert wird. Der Überstand am Oberteil 200 und/oder am Unterteil 300 kann zum Beispiel eine konische Form aufweisen. Der Überstand kann auch dadurch gebildet werden, dass das Oberteil 200 und/oder das Unterteil 300 selbst eine konische Form aufweisen.

[0029] Alternativ oder zusätzlich zu den in den Figs. 1 bis 3 dargestellten Stauchelementen 110 kann die Einrichtung 100 ein Reservoir mit einem Auslass umfassen, wobei das Reservoir mit einem Fluid gefüllt ist. Die Einrichtung kann derart gestaltet sein, dass das Fluid aus dem Reservoir kontrolliert abgegeben werden kann, um die Höhe der Vorrichtung 10 zu verringern. Das Fluid kann beispielsweise ein Bingham-Fluid umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Fluid ein aktivierbares Material umfassen, das durch Aktivierung, insbesondere durch Aktivierung mit einer zweiten Materialkomponente (die zum Beispiel auch in der Vorrichtung untergebracht ist oder auf einem anderen Weg zugeführt wird), aushärtet. Das Fluid kann nach dem Abgeben aus dem Reservoir zum Beispiel durch eine derartige zweite Materialkomponente oder auf anderem Weg (zum Beispiel Wärmestrahlung oder eine sonstige Art von Strahlung) aktiviert werden, wodurch ein Sockel für das pfahlartige Tragglied gebildet wird.

[0030] Alle bisher beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung 10 können eine Befestigung aufweisen, um die Vorrichtung an dem pfahlartigen Tragglied zu befestigen (in den Figs. 1 bis 3 nicht dargestellt). Die Befestigung kann beispielsweise einen Stab, insbesondere eine Gewindestange oder ein Bewehrungseisen umfassen. Gleichzeitig kann der Stab auch für die räumliche Justierung der Vorrichtung 10 bezüglich des pfahlartigen Tragglieds geeignet sein. Der Stab kann zum Beispiel in einer Hülse an der Vorrichtung 10 angebracht sein, insbesondere am Oberteil 200 der Vorrichtung 10, wobei die Hülse ausgelegt sein kann, um eine Bewegung des Stabs in der Hülse zu ermöglichen, so dass die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 durch den Stab nicht behindert wird. Dabei ist die Bewegungsfreiheit des Stabs in der Hülse entsprechend der Öffnungsweite des Spalts 400 zwischen dem Oberteil 200 und dem Unterteil 300 anzupassen. Alternativ oder zusätzlich kann im Unterteil 300 in Verlängerung des Stabs eine Vertiefung vorgesehen ist, so dass die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 durch den Stab nicht behindert wird.

[0031] Die bisher beschriebene Vorrichtung 10 wird insbesondere in Kombination mit pfahlartigen Traggliedern verwendet. Die Vorrichtung 10 ist dabei an der Spitze des Tragglieds angebracht, wobei die Spitze der am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds ist. Die Einrichtung 100 der Vorrichtung 10 kann derart ausgelegt sein, dass durch das Eigengewicht des pfahlartigen Tragglieds an dem sie angebracht ist im Wesentlichen keine Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 hervorgerufen wird, insbesondere, wenn das pfahlartige Tragglied im Baugrund positioniert ist. Die beschriebene Vorrichtungen 10 sowie die pfahlartigen Tragglieder mit derartigen Vorrichtungen können für alle Arten an Bauwerken verwendet werden.

[0032] Im Folgenden wird ein Verfahren beschrieben, das zur Aktivierung der Mantelreibung an pfahlartigen Traggliedern führt. Insbesondere soll dies beispielhaft für die Anwendung bei einem pfahlartigen Tragglied in Form eines Bohrpfahls geschehen, insbesondere in Verbindung mit dem Fortschritt der Errichtung eines Bauwerks auf derartigen Pfählen. Bei diesem Verfahren kann zum Beispiel die oben beschriebene Vorrichtung 10 zum Einsatz kommen. Als vorbereitenden Schritt sollte die Vorrichtung 10 entsprechend ihres Einsatzzwecks (Bauvorhaben) dimensioniert und dementsprechend in ausreichender Menge produziert werden. Die Vorrichtungen 10 können für jeden oder nur für einen Teil der für das Bauwerk geplanten Pfähle vorgesehen sein. Die fertige Vorrichtung 10 wird an das untere Ende eines Bewehrungskorbs eines Bohrpfahls montiert. Unabhängig davon erfolgt die Pfahlbohrung, das heißt das Herstellen des verrohrten Bohrlochs für den späteren Bohrpfahl bis in den Felshorizont des Baugrunds. In die Pfahlbohrung wird dann der Bewehrungskorb mit angerachter Vorrichtung 10 eingestellt. Dabei sollte die Vorrichtung 10 möglichst vollflächig auf der Sohle der Pfahlbohrung im Fels aufstehen. Nach dem Einstellen wird die Vorrichtung 10 mit dem Eigengewicht des Bewehrungskorbs belastet. Dabei soll sich die Höhe der Vorrichtung 10 noch nicht verringern. Anschließend folgt die Betonage des Bohrpfahls. Die Vorrichtung 10 wird dabei zunächst mit dem Frischbetongewicht belastet und soll sich auch dabei noch nicht in der Höhe verringern. Dann folgt das Aushärten des Pfahlbetons. Da dabei keine wesentliche Änderung des Gewichts auf die Vorrichtung 10 eintritt sollte auch in diesem Schritt keine Verringerung der Höhe auftreten. Allerdings kommt es durch das Aushärten des Betons auch zu einer Erwärmung der Vorrichtung 10 inklusive Stauchelement 110. Das Stauchelement 110 sollte dabei keine (oder zumindest nur kleine) Kriechverformungen aufweisen. Durch die langsam nach oben wachsende Rohbaukonstruktion (auf den Pfählen) steigt die Belastung auf jeden Pfahl und die jeweilige Vorrichtung 10. Aus den Lasten der Rohbaukonstruktion ergibt sich die nötige Druckkraft, die ausreicht, um die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 auszulösen und somit die Setzung des Pfahls herbeizuführen. Dadurch wird die Mantelreibung am Pfahlschaft auf voller Länge, also sowohl in den Fels/Festgesteinschichten als auch in den Lockerbodenschichten aktiviert. Der weitere Rohbau, Ausbau und die Belastung mit Verkehrslasten hat keinen weiteren Einfluss, sobald die maximal Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 erreicht ist. Alle Lasten, die auf die Vorrichtung 10 wirken, werden über die hochfesten tragenden Teil der Vorrichtung 10 übertragen und die Einrichtung 100 überträgt rechnerisch keine Lasten mehr. Somit spielt auch das Materialverhalten des Stauchelements 110 im Weiteren keine Rolle mehr. Die Lasten werden nun voll über den Pfahl auf klassische Weise über Mantelreibung und Spitzenwiderstand auf den Baugrund übertragen.

[0033] Die Aktivierung der Mantelreibung an den pfahlartigen Traggliedern erfolgt also oberhalb eines vorherbestimmten Grenzwertes für eine Druckbelastung (durch den Pfahl selbst und das darauf aufgehende Bauwerk), durch die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 zur Aktivierung der Mantelreibung, wodurch gezielt eine Setzung des pfahlartigen Tragglieds eingeleitet wird, die wiederum die Aktivierung der Mantelreibung bewirkt. Dafür ist die Vorrichtung 10 an der Spitze des Tragglieds angebracht, wobei die Spitze der am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds ist. Der vorherbestimmte Grenzwert kann, je nach Bauwerk und Größe bzw. Anzahl der verwendeten Tragglieder, zum Beispiel mindestens 100 kN sein, bevorzugt mindestens 150 kN, äußerst bevorzugt mindestens 200 kN. Nachdem die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 durch Überschreiten des vorherbestimmten Grenzwertes der aufgebrachten Druckkraft begonnen hat, steht der Verlauf der Verringerung der Höhe in einem näherungsweise linearen Zusammenhang mit der auf die Vorrichtung 10 wirkenden Druckkraft. Die Höhe der Vorrichtung 10 wird während des Baufortschritts um einen vorherbestimmten maximalen Wert verringert. Beispielsweise kann die Höhe der Vorrichtung 10 um 0,5 bis 5 cm verringert werden, vorzugsweise um 1 bis 3 cm, insbesondere um ungefähr 2 cm. Bezug nehmend auf die Ausführungsbeispiele der Vorrichtung 10 der Fig. 1 bis 3, wird die Höhe der Vorrichtung 10 soweit verringert, bis der Spalt 400 geschlossen ist und das Oberteil 200 und das Unterteil 300 miteinander in Kontakt treten, wodurch eine weitere Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 weitestgehend verhindert wird. Dabei wird die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 über das Stauchelement 110 kontrolliert. Alternativ oder zusätzlich kann die Verringerung der Höhe der Vorrichtung 10 wie oben beschrieben das Abgeben eines Fluids aus der Vorrichtung umfassen. Außerdem kann das Verfahren Aktivieren des abgegebenen Fluids nach dem Abgeben aus der Vorrichtung umfassen, insbesondere Aktivieren durch Kontakt mit einer zweiten Materialkomponente, wodurch das abgegebene Fluid aushärtet. Dadurch kann ein Sockel für das pfahlartige Tragglied durch das ausgehärtete Fluid im Baugrund gebildet werden.

[0034] Obwohl die vorliegende Erfindung oben beschrieben wurde und in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, sollte verstanden werden, dass die Erfindung alternativ auch entsprechend der folgenden Ausführungsformen definiert werden kann:

1. Vorrichtung (10) zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern, wobei die Vorrichtung (10) eine Einrichtung (100) umfasst, die geeignet ist, eine Höhe der Vorrichtung (10) zu verringern, wenn die Vorrichtung (10) mit einer Druckkraft belastet wird, wodurch eine kontrollierte Setzung eines pfahlartigen Tragglieds im Baugrund hervorgerufen werden kann, die für die Aktivierung der Mantelreibung ausreichend ist.

2. Vorrichtung nach Ausführungsform 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (100) derart ausgelegt ist, dass eine substantielle Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) erst beginnt, nachdem die auf die Vorrichtung (10) wirkendende Druckkraft einen vorherbestimmten Grenzwert überschritten hat.

3. Vorrichtung nach Ausführungsform 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert mindestens 100 kN ist, bevorzugt mindestens 150 kN, äußerst bevorzugt mindestens 200 kN.

4. Vorrichtung nach Ausführungsform 2 oder Ausführungsform 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (100) derart ausgelegt ist, dass, nachdem die Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) durch Überschreiten des vorherbestimmten Grenzwertes begonnen hat, der Verlauf der Verringerung der Höhe in einem näherungsweise linearen Zusammenhang mit der auf die Vorrichtung (10) wirkenden Druckkraft steht.

5. Vorrichtung nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Vorrichtung (10) um einen vorherbestimmten maximalen Wert verringert werden kann.

6. Vorrichtung nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Vorrichtung (10) um 0,5 bis 5 cm verringert werden kann, vorzugsweise um 1 bis 3 cm, insbesondere um ungefähr 2 cm.

7. Vorrichtung nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) ein Oberteil (200) und ein Unterteil (300) umfasst.

8. Vorrichtung nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (100) mindestens ein Stauchelement (110) umfasst.

9. Vorrichtung nach Ausführungsform 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stauchelement (110) zwischen dem Oberteil (200) und dem Unterteil (300) angeordnet ist, insbesondere derart, dass das mindestens eine Stauchelement (110) als Abstandshalter dient, um einen Spalt (400) zwischen dem Oberteil (200) und dem Unterteil (300) zu bilden.

10. Vorrichtung nach Ausführungsform 8 oder Ausführungsform 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Innenseite des Oberteils (200) und/oder einer Innenseite des Unterteils (300) mindestens eine Aussparung (120, 130) für das mindestens eine Stauchelement (110) vorgesehen ist, in der das Stauchelement (110) angeordnet ist, und, die derart dimensioniert ist, dass sie auch das zusammengestauchte Stauchelement (110) aufnehmen kann.

11. Vorrichtung nach Ausführungsform 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stauchelement (110) unter einer vorherbestimmten Belastung durch die Druckkraft kontrolliert gestaucht wird und sich dadurch die Höhe der Vorrichtung (10) soweit verringert, bis der Spalt (400) geschlossen ist und das Oberteil (200) und das Unterteil (300) miteinander in Kontakt treten, wodurch eine weitere Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) weitestgehend verhindert wird.

12. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stauchelement (110) ein Elastomer umfasst, bevorzugt ein Zwei-Komponenten-Elastomer, insbesondere ein Elastomer, das Polyurethan umfasst.

13. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stauchelement (110) eine Waben- und/oder Ziehharmonika-Struktur aufweist, die ab einer vorherbestimmten Belastung durch die Druckkraft kontrolliert nachgibt.

14. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stauchelement (110) eine Struktur aus Rohren umfasst, die sich kontrolliert zusammendrücken lassen, insbesondere eine Struktur aus übereinander gestapelten Rohren.

15. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stauchelement (110) Beton mit Kunststoff und/oder Styroporanteilen umfasst.

16. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine umlaufende Schutzeinrichtung umfasst, die zwischen dem Oberteil (200) und dem Unterteil (300) angeordnet ist, um Eindringen von Fremdstoffen, Dreck und dergleichen in den Spalt (400) zu verhindern.

17. Vorrichtung nach Ausführungsform 16, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Schutzeinrichtung eine Gummimanschette oder eine Gewebemanschette umfasst.

18. Vorrichtung nach Ausführungsform 16, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Schutzeinrichtung sich ineinander schiebende Stahl- und/oder Kunststoffelemente umfasst, wobei vorzugsweise mindestens je ein Element am Oberteil (200) und am Unterteil (300) angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (200) und/oder das Unterteil (300) einen Aufnahmeraum für die Schutzeinrichtung aufweist, so dass die Schutzeinrichtung die Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) nicht behindert.

20. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (200) und/oder das Unterteil (300) einen Überstand aufweisen, um die Schutzeinrichtung vor mechanischen Beanspruchungen zu schützen.

21. Vorrichtung nach Ausführungsform 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand am Oberteil (200) und/oder am Unterteil (300) eine konische Form aufweist, oder dass der Überstand dadurch gebildet wird, dass das Oberteil (200) und/oder das Unterteil (300) selbst eine konische Form aufweisen.

22. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (100) ein Reservoir mit einem Auslass umfasst, insbesondere wobei das Reservoir mit einem Fluid gefüllt ist.

23. Vorrichtung nach Ausführungsform 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid aus dem Reservoir kontrolliert abgegeben werden kann, um die Höhe der Vorrichtung (10) zu verringern.

24. Vorrichtung nach Ausführungsform 22 oder Ausführungsform 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Bingham-Fluid umfasst.

25. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein aktivierbares Material umfasst, das durch Aktivierung, insbesondere durch Aktivierung mit einer zweiten Materialkomponente, aushärtet.

26. Vorrichtung nach Ausführungsform 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid nach dem Abgeben aus dem Reservoir aktiviert wird, wodurch ein Sockel für das pfahlartige Tragglied gebildet wird.

27. Vorrichtung nach irgendeiner der vorangehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Befestigung umfasst, um die Vorrichtung an dem pfahlartigen Tragglied zu befestigen.

28. Vorrichtung nach Ausführungsform 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung einen Stab, insbesondere eine Gewindestange oder ein Bewehrungseisen umfasst.

29. Vorrichtung nach Ausführungsform 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab gleichzeitig für die räumliche Justierung der Vorrichtung (10) bezüglich des pfahlartigen Tragglieds geeignet ist.

30. Vorrichtung nach Ausführungsform 28 oder Ausführungsform 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab in einer Hülse an der Vorrichtung (10) angebracht ist, insbesondere am Oberteil (200) der Vorrichtung, und wobei die Hülse ausgelegt ist, um eine Bewegung des Stabs in der Hülse zu ermöglichen, so dass die Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) durch den Stab nicht behindert wird.

31. Vorrichtung nach Ausführungsform 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegungsfreiheit des Stabs in der Hülse einer Öffnungsweite des Spalts (400) zwischen dem Oberteil (200) und dem Unterteil (300) entspricht.

32. Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 28 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass im Unterteil (300) in Verlängerung des Stabs eine Vertiefung vorgesehen ist, so dass die Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) durch den Stab nicht behindert wird.

33. Pfahlartiges Tragglied, das eine Vorrichtung (10) nach irgendeinem der vorangehenden Ausführungsformen umfasst.

34. Pfahlartiges Tragglied nach Ausführungsform 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) an der Spitze des Tragglieds angebracht ist, wobei die Spitze der am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds ist.

35. Pfahlartiges Tragglied nach Ausführungsform 33 oder Ausführungsform 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (100) der Vorrichtung (10) derart ausgelegt ist, dass durch das Eigengewicht des pfahlartigen Tragglieds im Wesentlichen keine Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) hervorgerufen wird, insbesondere, wenn das pfahlartige Tragglied im Baugrund positioniert ist.

36. Bauwerk, das eine Vorrichtung nach irgendeiner der Ausführungsformen 1 bis 32 und/oder ein pfahlartiges Tragglied nach irgendeiner der Ausführungsformen 33 bis 35 umfasst.

37. Verfahren zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern, umfassend:

Gründen eines pfahlartigen Tragglieds in einen Baugrund;

Aufbringen einer Druckkraft auf eine Vorrichtung (10) zur Aktivierung der Mantelreibung an pfahlartigen Traggliedern oberhalb eines vorherbestimmten Grenzwertes; und dadurch

Verringerung einer Höhe der Vorrichtung zur Aktivierung der Mantelreibung, wodurch gezielt eine Setzung des pfahlartigen Tragglieds hervorgerufen wird, die die Aktivierung der Mantelreibung an dem pfahlartigen Tragglied bewirkt.

38. Verfahren nach Ausführungsform 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) an der Spitze des Tragglieds angebracht wird, wobei die Spitze der am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds ist, insbesondere wobei die Vorrichtung (10) an einem Bewehrungskorb des Tragglieds angebracht wird.

39. Verfahren nach Ausführungsform 37 oder Ausführungsform 38, dadurch gekennzeichnet, dass der vorherbestimmte Grenzwert mindestens 100 kN ist, bevorzugt mindestens 150 kN, äußerst bevorzugt mindestens 200 kN.

40. Verfahren nach irgendeiner der Ausführungsformen 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass, nachdem die Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) durch Überschreiten des vorherbestimmten Grenzwertes der aufgebrachten Druckkraft begonnen hat, der Verlauf der Verringerung der Höhe in einem näherungsweise linearen Zusammenhang mit der auf die Vorrichtung (10) wirkenden Druckkraft steht.

41. Verfahren nach irgendeiner der Ausführungsformen 37 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Vorrichtung (10) um einen vorherbestimmten maximalen Wert verringert werden kann, insbesondere wobei die Höhe der Vorrichtung (10) um 0,5 bis 5 cm verringert werden kann, vorzugsweise um 1 bis 3 cm, insbesondere um ungefähr 2 cm.

42. Verfahren nach irgendeiner der Ausführungsformen 37 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) die Verringerung der Höhe eines Spalts (400) zwischen einem Oberteil (200) und einem Unterteil (300) der Vorrichtung (10) umfasst.

43. Verfahren nach Ausführungsform 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Vorrichtung (10) soweit verringert wird, bis der Spalt (400) geschlossen ist und das Oberteil (200) und das Unterteil (300) miteinander in Kontakt treten, wodurch eine weitere Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) weitestgehend verhindert wird.

44. Verfahren nach irgendeiner der Ausführungsformen 37 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) über ein Stauchelement (110) kontrolliert wird.

45. Verfahren nach irgendeiner der Ausführungsformen 37 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerung der Höhe der Vorrichtung Abgeben eines Fluids aus der Vorrichtung umfasst.

46. Verfahren nach Ausführungsform 45, umfassend Aktivieren des abgegebenen Fluids nach dem Abgeben aus der Vorrichtung, insbesondere Aktivieren durch Kontakt mit einer zweiten Materialkomponente, wodurch das abgegebene Fluid aushärtet, und dadurch Bilden eines Sockels für das pfahlartige Tragglied durch das ausgehärtete Fluid.

47. Verfahren zum Errichten eines Bauwerks, umfassend:

Gründen einer vorherbestimmten Anzahl an pfahlartigen Traggliedern in einen Baugrund, wobei zumindest an einigen der pfahlartigen Tragglieder eine Vorrichtung (10) zur Aktivierung der Mantelreibung an den pfahlartigen Traggliedern angebracht ist;

Errichten eines Bauwerks auf den pfahlartigen Traggliedern;

wobei zu einem vorherbestimmten Baufortschritt während des Errichtens des Bauwerks eine Druckkraft des Bauwerks auf die pfahlartigen Tragglieder einen vorherbestimmen Grenzwert überschreitet, sodass eine Höhe der Vorrichtung (10) zur Aktivieren der Mantelreibung an den pfahlartigen Traggliedern verringert wird, wodurch gezielt eine Setzung der pfahlartigen Tragglieder hervorgerufen wird, und dadurch die Mantelreibung an dem pfahlartigen Tragglied aktiviert wird.

48. Verfahren nach Ausführungsform 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) an der Spitze des jeweiligen Tragglieds angebracht wird, wobei die Spitze der am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds ist, insbesondere wobei die Vorrichtung (10) an einem Bewehrungskorb des Tragglieds angebracht wird.

49. Verfahren nach Ausführungsform 47 oder Ausführungsform 48, umfassend Dimensionieren der Vorrichtungen (10) zur Aktivierung der Mantelreibung anhand einer zu erwartenden Bauwerkmasse, Traggliedmasse und Traggliedanzahl.

Ansprüche

1. Vorrichtung (10) zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern, wobei die Vorrichtung (10) eine Einrichtung (100) umfasst, die geeignet ist, eine Höhe der Vorrichtung (10) zu verringern, wenn die Vorrichtung (10) mit einer Druckkraft belastet wird, wodurch eine kontrollierte Setzung eines pfahlartigen Tragglieds im Baugrund hervorgerufen werden kann, die für die Aktivierung der Mantelreibung ausreichend ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (100) derart ausgelegt ist, dass eine substantielle Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) erst beginnt, nachdem die auf die Vorrichtung (10) wirkendende Druckkraft einen vorherbestimmten Grenzwert überschritten hat, insbesondere wobei der Grenzwert mindestens 100 kN ist, bevorzugt mindestens 150 kN, äußerst bevorzugt mindestens 200 kN.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (100) derart ausgelegt ist, dass, nachdem die Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) durch Überschreiten des vorherbestimmten Grenzwertes begonnen hat, der Verlauf der Verringerung der Höhe in einem näherungsweise linearen Zusammenhang mit der auf die Vorrichtung (10) wirkenden Druckkraft steht.

4. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Vorrichtung (10) um einen vorherbestimmten maximalen Wert verringert werden kann, insbesondere wobei die Höhe der Vorrichtung (10) um 0,5 bis 5 cm verringert werden kann, vorzugsweise um 1 bis 3 cm, insbesondere um ungefähr 2 cm.

5. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) ein Oberteil (200) und ein Unterteil (300) und die Einrichtung (100) mindestens ein Stauchelement (110) umfasst, wobei das mindestens eine Stauchelement (110) zwischen dem Oberteil (200) und dem Unterteil (300) angeordnet ist, insbesondere derart, dass das mindestens eine Stauchelement (110) als Abstandshalter dient, um einen Spalt (400) zwischen dem Oberteil (200) und dem Unterteil (300) zu bilden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Innenseite des Oberteils (200) und/oder einer Innenseite des Unterteils (300) mindestens eine Aussparung (120, 130) für das mindestens eine Stauchelement (110) vorgesehen ist, in der das Stauchelement (110) angeordnet ist, und, die derart dimensioniert ist, dass sie auch das zusammengestauchte Stauchelement (110) aufnehmen kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stauchelement (110) eine Waben- und/oder Ziehharmonika-Struktur aufweist, die ab einer vorherbestimmten Belastung durch die Druckkraft kontrolliert nachgibt und/oder dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stauchelement (110) eine Struktur aus Rohren umfasst, die sich kontrolliert zusammendrücken lassen, insbesondere eine Struktur aus übereinander gestapelten Rohren.

8. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stauchelement (110) ein Elastomer umfasst, bevorzugt ein Zwei-Komponenten-Elastomer, insbesondere ein Elastomer, das Polyurethan umfasst und/oder wobei das mindestens eine Stauchelement (110) Beton mit Kunststoff und/oder Styroporanteilen umfasst.

9. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine umlaufende Schutzeinrichtung umfasst, die zwischen dem Oberteil (200) und dem Unterteil (300) angeordnet ist, um Eindringen von Fremdstoffen, Dreck und dergleichen in den Spalt (400) zu verhindern.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Schutzeinrichtung eine Gummimanschette oder eine Gewebemanschette umfasst, oder dadurch, dass die umlaufende Schutzeinrichtung sich ineinander schiebende Stahl- und/oder Kunststoffelemente umfasst, wobei vorzugsweise mindestens je ein Element am Oberteil (200) und am Unterteil (300) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (200) und/oder das Unterteil (300) einen Aufnahmeraum für die Schutzeinrichtung aufweist, so dass die Schutzeinrichtung die Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) nicht behindert und optional, wobei das Oberteil (200) und/oder das Unterteil (300) einen Überstand aufweisen, um die Schutzeinrichtung vor mechanischen Beanspruchungen zu schützen.

12. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Befestigung umfasst, um die Vorrichtung an dem pfahlartigen Tragglied zu befestigen, optional wobei die Befestigung einen Stab, insbesondere eine Gewindestange oder ein Bewehrungseisen umfasst.

13. Pfahlartiges Tragglied, das eine Vorrichtung (10) nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche umfasst, wobei die Vorrichtung (10) an der Spitze des Tragglieds angebracht ist, wobei die Spitze der am tiefsten in den Baugrund vordringende Teil des pfahlartigen Tragglieds ist.

14. Pfahlartiges Tragglied nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (100) der Vorrichtung (10) derart ausgelegt ist, dass durch das Eigengewicht des pfahlartigen Tragglieds im Wesentlichen keine Verringerung der Höhe der Vorrichtung (10) hervorgerufen wird, insbesondere, wenn das pfahlartige Tragglied im Baugrund positioniert ist.

15. Bauwerk, das eine Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12 und/oder ein pfahlartiges Tragglied nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 14 umfasst.

16. Verfahren zur Aktivierung der Mantelreibung von pfahlartigen Traggliedern, umfassend:

Gründen eines pfahlartigen Tragglieds in einen Baugrund;

Aufbringen einer Druckkraft auf eine Vorrichtung (10) zur Aktivierung der Mantelreibung an pfahlartigen Traggliedern oberhalb eines vorherbestimmten Grenzwertes; und dadurch

Verringerung einer Höhe der Vorrichtung zur Aktivierung der Mantelreibung, wodurch gezielt eine Setzung des pfahlartigen Tragglieds hervorgerufen wird, die die Aktivierung der Mantelreibung an dem pfahlartigen Tragglied bewirkt.

17. Verfahren zum Errichten eines Bauwerks, umfassend:

Gründen einer vorherbestimmten Anzahl an pfahlartigen Traggliedern in einen Baugrund, wobei zumindest an einigen der pfahlartigen Tragglieder eine Vorrichtung (10) zur Aktivierung der Mantelreibung an den pfahlartigen Traggliedern angebracht ist;

Errichten eines Bauwerks auf den pfahlartigen Traggliedern;

wobei zu einem vorherbestimmten Baufortschritt während des Errichtens des Bauwerks eine Druckkraft des Bauwerks auf die pfahlartigen Tragglieder einen vorherbestimmen Grenzwert überschreitet, sodass eine Höhe den Vorrichtungen (10) zur Aktivieren der Mantelreibung an den pfahlartigen Traggliedern verringert wird, wodurch gezielt eine Setzung der pfahlartigen Tragglieder hervorgerufen wird, und dadurch die Mantelreibung an dem pfahlartigen Tragglied aktiviert wird.

Zeichnung