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6 Ankertechnik. Verankerungsarten. Unabhängig von der Verankerungsart werden grundsätzlich zwei Funktionen von Ankern unterschieden. Es gibt Temporäranker mit einer maximalen Einsatzdauer von zwei Jahren und Permanentanker, für die in erster Linie höhere Anforderungen an den Korrosionsschutz gestellt werden. Verankerungsarten Je nach Konstruktionsart wird zwischen Ankern und Pfählen unterschieden. Im Hafenbau, speziell bei Kaimauern, bei denen große Zugkräfte auftreten, kommen auch gerammte Trägerprofile zum Einsatz. <strong>ThyssenKrupp</strong> <strong>Bautechnik</strong> ist seit vielen Jahren relevanter Partner für Ankertechnik in vielen internationalen Großprojekten. Folgende Systeme gehören zu unserem Produkt-Portfolio: Verankerungen mit Ankern Anker mit Ankertafeln oder Ankerplatten (Totmann-Konstruktionen) Diese Verankerungskonstruktionen bestehen aus horizontal verlegten Rundstahlankern, die in einer Ankerwand oder Ankertafel münden. Die Traglast dieser Anker wird durch den mobilisierbaren Erdwiderstand vor der Ankerplatte begrenzt. Der Nachweis des Zugglieds erfolgt über den Gewindeteil und den Schaftteil des Rundstahls. Aus praktischen Gründen sollten die Ankerstangen nicht dünner als 1½" gewählt werden. > Weitere Hinweise siehe EAU 2012, Abschnitt 8.2.7 (E 20) Verpressanker Verpressanker bestehen aus einem Stahlzugglied und einem Verpresskörper. Die Zugkräfte werden vom Stahlzugglied entweder kontinuierlich in den Verpresskörper eingetragen (Verbundanker) oder sie werden über ein Druckrohr, welches in den Verpresskörper einbindet, eingeleitet (Duplexanker). Die Kraftübertragung in den Boden findet bei beiden Systemen über Mantelreibung statt. Das Stahlzugglied muss sich in einem Hüllrohr frei verformen können, damit der Verpressanker vorgespannt werden kann. Als Stahlzugglieder kommen Gewindestangen oder Litzen in Betracht. Verpressanker werden üblicherweise im Bohrverfahren mit oder ohne Spülung hergestellt. Die Verrohrung wird auf Tiefe gebracht und das Stahlzugglied eingestellt. Über Verpressleitungen wird während des Ziehens der Verrohrung Zementmörtel eingepresst. Oberhalb des planmäßigen Verpresskörpers wird das Bohrloch von Mörtel freigespült und verfüllt, um einen Kraftkurzschluss zwischen Wand und Verpresskörper zu vermeiden. Durch gezieltes Nachverpressen kann der bereits erhärtete Verpresskörper nochmals aufgesprengt und gegen den Boden verspannt werden. Hierdurch lassen sich deutlich höhere Mantelreibungswerte mobilisieren. Verpressanker sind in DIN EN 1537 geregelt. Klappanker Klappanker kommen bei Kaimauern, die als Wasserbaustelle ausgeführt werden, zum Einsatz. Das Zugelement bildet ein Stahlprofil mit angeschweißter Ankertafel. Der Anschluss des Ankerkopfes an die Wand wird drehbar ausgeführt. Der Anker wird am Kran hängend an der Wand befestigt und anschließend um den Befestigungspunkt „klappend“ abgesenkt. Der Widerstand dieser Konstruktion wird erst beim Hinterfüllen der Wand aktiviert und setzt sich aus dem horizontalen Erdwiderstand und dem vertikalen Bodengewicht auf die Ankertafel zusammen. > Weitere Hinweise siehe EAU 2012, Abschnitt 9.4 Verankerungen mit Mikropfählen Mikropfähle / Kleinbohrpfähle (Durchmesser ≤ 300 mm) Als Mikro- oder Kleinbohrpfähle werden unterschiedliche nicht vorgespannte Pfahltypen kleineren Durchmessers bezeichnet, die die Zugkräfte über Mantelreibung in den Boden abtragen. Die Herstellung ist in der DIN EN 14199 in Verbindung mit DIN SPEC 18539 geregelt. Man unterscheidet Bohrverpresspfähle, Rohrverpresspfähle oder Ortbetonpfähle. Der Bohrverpresspfahl hat ein durchgehendes, vorgefertigtes Tragglied aus Stahl mit aufgewalzten Gewinderillen. Er wird wie ein Verpressanker in vorgefertigte Bohrungen eingestellt und auf ganzer Länge mit Zementmörtel verfüllt. Durch den genormten Gewindeteil am Pfahlkopf lassen sich auf einfache Weise Anschlüsse an Spundwand- und Stahlbetonkonstruktionen herstellen. Beim Mikropfahl TITAN, der zu der Gruppe der Rohrverpresspfähle gehört, dient ein geripptes Stahlrohr als Zugglied, als verlorene Bohrstange und als Injektionsrohr. An der Bohrspitze wird ein radialer Spülstrahl erzeugt, mit welchem der Boden aufgeschnitten und gleichzeitig vermörtelt werden kann. Bei diesem System entfällt das separate Einführen des Stahlzugglieds und das Ziehen der Außenverrohrung. In weichen Böden, bei hohem Grundwasserstand oder in verwittertem Fels, wo das Bohrloch einfallen würde, kann das Bohrrohr gespart werden, in dem als Bohrspülung Stützflüssigkeit verwendet wird. Durch dynamisches Verpressen mit Zementleim direkt nach dem Bohren entsteht eine formschlüssige Verzahnung von Verpresskörper und Boden. Durch den guten Scherverbund stellen sich unter Gebrauchslast lediglich geringe Pfahlkopfverformungen ein. > Weitere Hinweise siehe EAU 2012, Abschnitt 9.3 Mikropfähle
7 Gerammte Pfähle Für Rammpfähle können verschiedene Stahlprofile und Spannbetonfertigpfähle eingesetzt werden. Rammpfähle tragen die Zugkräfte längs ihrer Mantelfläche über Mantelreibung ab. Vor allem bei Kaimauerkonstruktionen, bei denen große Zugkräfte auftreten, kommen Rammpfähle zum Einsatz. Dabei ermöglichen Stahlpfähle einen unkomplizierten Schweißanschluss an die Stützwandkonstruktion. Rammpfähle werden bei relativ flachen Neigungen mäklergeführt hergestellt. Langsam schlagende Rammbären sind schnell schlagenden vorzuziehen. Bei geneigten Rammpfählen kann es durch Setzungen infolge von Auffüllung, Aushubentlastung oder Herstellung weiterer Pfähle hinter der Spundwand zu Belastungen des Pfahls schräg zur Pfahlachse kommen. Die zusätzlichen Verformungen bewirken eine Erhöhung der Pfahlbeanspruchung, sodass der Maximalwert der Normalkraft unter Umständen nicht am Pfahlkopf, sondern hinter der Spundwand auftritt. Dies ist bei der Ausbildung der Pfähle und des Pfahlanschlusses zu berücksichtigen. > Weitere Hinweise zur Ausbildung und Rammung von Pfählen sind in der EAU 2012, Abschnitt 9 (E 217) angegeben. Verpressmantelpfahl (VM-Pfahl) Der VM-Pfahl besteht aus einem Stahlprofil mit einem Schneidschuh, der beim Einrammen einen prismatischen Hohlraum im Boden erzeugt. Dieser wird parallel zur Rammung mit Zementmörtel verpresst. Es entsteht ein Verbund zwischen Pfahl, Zementstein und Boden. Hierdurch können Mantelreibungswiderstände erreicht werden, die 3- bis 5- mal höher liegen als beim unverpressten Pfahl. > Weitere Hinweise siehe EAU 2012, Abschnitt 9.2 (E 217) Rüttelinjektionspfahl (RI-Pfahl) RI-Pfähle bestehen in der Regel aus H-Profilen (z. B. IPB o. Ä.) Beim RI-Pfahl wird der Fußbereich des Pfahlquerschnitts durch aufgeschweißte Steg- und Flanschbleche aufgeweitet. Diese Verdrängungselemente erzeugen beim Einrütteln einen der Blechdicke entsprechenden Hohlraum, der mit Zementsuspension verpresst wird, um den Mantelwiderstand des Pfahls zu erhöhen. > Weitere Hinweise siehe EAU 2012, Abschnitt 9.2 (E 217) HDI-Pfähle HDI-Pfähle sind Bohrpfähle mit aufgeweitetem Fußbereich. Das Zugglied bildet ein Stahlprofil. Am Pfahlfuß wird der Boden mit einem Hochdruckdüsenstrahl aufgeschnitten und mit Mörtel vermischt. > Weitere Hinweise siehe EA-Pfähle 2012, Abschnitt 9.4 Tragfähigkeiten Die Tragfähigkeiten von Ankern und Pfählen werden maßgebend durch die Kraftübertragung zwischen Stahltragglied und Boden bestimmt. Diese werden entweder durch eine Aufweitung des Ankers, beispielsweise durch eine Ankertafel (Rundstahlanker, Klappanker) bzw. einen Injektionskörper (HDI-Pfähle) oder über Mantelreibung (Rammpfahl, Mikropfahl, Verpresspfahl, VM-Pfahl), erreicht. Die Tragfähigkeit von horizontal verlegten Rundstahlankern lässt sich über den maximal mobilisierbaren Erdwiderstand vor der Ankerwand, bevor ein Bruch des Verankerungsbodens eintritt, berechnen. Bei steiler geneigten Systemen (Klappanker, HDI-Pfahl) ist der Herausziehwiderstand deutlich höher. Mit HDI-Pfählen können Widerstände von 4 bis 5 MN erreicht werden. > Weitere Hinweise siehe EAU 2012, Abschnitt 8.2.7 (E 20)
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