Der Verbundpfahl System Stump – das Tragglied für alle Fälle

Verbundpfahl System Stump
Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Z–32.1–8
Beratung Planung Ausführung

Inhalt
Verbundpfahl System Stump S. 2
Bemessung und Planung S. 3
Anwendungsbeispiele S. 4 – S. 5
Zulassung Z–32.1–8 S. 6 – S. 28
Kopfausbildung, Bewehrungsführung S. 29
Berechnungsbeispiel und Checkliste S. 30
Musterleistungsverzeichnis S. 31
Verbundpfahl System Stump
Zulässiger Bemessungswert des inneren Pfahlwiderstandes Zulassung 32.1-8, Abschnitt 3 gemäß Ergänzung DIBt
Oktober 2008, DIN 1054:2005-01 und EC 7 (DIN EN 1997)
R i,k = A t x f y0.1k
Ausführung A:
R M,d oder R i,d oder N pl,Rd = A t x σ ZS
Ausführung B:
R M,d oder R i,d oder
N pl,Rd = R ik /γ M = A t x f yo.1k /γ M
DIN 1054 2005-01 Lastfall (LF)
EC 7 (DIN EN 1997) Bemessungssituation (BS)
R i,k
A t
charakteristischer Wert des inneren Pfahlwiderstandes
Querschnitt des Pfahltraggliedes
f = f y0.1k y Spannung bei 0,1% Dehnung (alte Streckgrenze)
R = R i,d 1,d Bemessungswert des inneren Pfahlwiderstandes
N = R Bemessungswert der Normalkrafttragfähigkeit des Stahltraggliedes
pl,Rd i,d
σ ZS
γ M = γ R
max. Zugspannung bzw. Randspannung bei nicht planmäßiger Biegebean-
spruchung im Stahl unter Ansatz der Bemessungswerte der Einwirkungen
für LF1 bzw. BSP (Zulassung Z–32.1–8)
Teilsicherheitsbeiwert des Materialwiderstandes
Druck [kN] Zug [kN]
Ausführung A
vorübergehender/
dauernder
Einsatz
LF 1, 2, 3
BS P, T, A
f y = 500 N/mm²
γ R = 1,15
Ausführung A
vorübergehender
Einsatz
LF 1, 2, 3
BS P, T, A
f y = 500 N/mm²
γ R = 1,15
LF 1
BS P
σ ZS = 230 N/mm²
Ausführung A
dauernder
Einsatz
LF 2, 3
BS T, A
f y = 500 N/mm²
γ R = 1,15
Ausführung B
dauernder
Einsatz
LF 1, 2, 3
BS P, T, A
f y = 500 N/mm²
γ R = 1,15
A [mm²] t R [kN] i,k R = N i,d pl, Rd R = N i,d pl, Rd R = N i,d pl, Rd R = N i,d pl, Rd R = N i,d pl, Rd
BST 500 S-GEWI
und BST 500 S
ø 20 314 157 137 137 72 137 137
ø 25 490 245 213 213 113 213 213
ø 28 615 308 267 267 141 267 267
BST 500 S-GEWI
ø 32 804 402 350 350 185 350 350
ø 40 1.257 629 547 547 289 547 547
ø 50 1.963 982 853 853 451 853 853

Bemessung und Planung
Probebelastungen
Die Tragfähigkeit von Mikropfählen hängt
stark von der Zusammen setzung und den
Eigenschaften des Baugrundes ab. Des-
halb ist für eine sichere und wirtschaft-
liche Planung eine Baugrunderkundung
not wendig. Die DIN 1054 gibt die Anhalts-
werte zur Vorbemessung für die Mantel-
reibung an.
Durch Probelastungen, die bei dem Ver-
bundpfahl System Stump einfach durch -
zuführen sind, werden die Vor gaben
für die Mantelreibung in der Krafteinlei-
tungstrecke und das Setzungsverhalten
Mantelreibungen in der DIN 1054, Anhang D
Bodenart Druckpfähle MN/m 2 Zugpfähle MN/m 2
Mittel- und Grobkies 0,20 0,10
Sand und Kiessand 0,15 0,08
Bindiger Boden 0,10 0,05
Pfahlkopf-Vertikalverschiebung s [mm]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Auswertung einer Pfahlprobebelastung
überprüft. Durch die hohe Qualität der
Ausführung werden regelmäßig höhere
Mantel reibungsbeiwerte nachgewiesen
als nach den allgemein gültigen Normen
z. B. in DIN 1054 angesetzt. Dadurch
lassen sich deutlich kürzere Pfahllängen
realisieren.
Stump verfügt über zahlreiche Ver suchs-
ergebnisse in den unterschiedlichsten
Bodenarten, die uns in die Lage versetzen,
unseren Kunden äußerst wirtschaftliche
Lösungen auszuarbeiten. Sprechen Sie
unsere erfahrenen Ingenieure in den
Niederlassungen an.
Last Q [kN]
50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
∆ t = 30‘
∆ t = 62‘
Korrosionsschutz
Die Verbundpfähle System Stump sind für
temporären (< 2 Jahre) und dauerhaften
Einsatz zugelassen.
Der dauerhafte Korrosionsschutz kann
auf zwei Arten gewährleistet werden.
1. Reduzierung der Stahlspannung,
so dass die Rissweitenbeschränkung
gemäß DIN 1045 eingehalten wird.
Diese Variante ist sehr einfach, führt
aber zu einer Herabsetzung der zuläs-
sigen Pfahllast.
Versuchsaufbau für eine Druckpfahlprobebelastung mit
Belastungseinrichtungen und Reaktionsankern
2. Ausbildung des doppelten Korrosions-
schutzes durch Umhüllung des Trag-
gliedes mit einem Ripprohr. Der
Zwischenraum wird werkmäßig mit
Zementmörtel verpresst. Die Pfähle
können ohne Reduzierung der Stahlspannung
ausgenutzt werden. Der
Korrosionsschutz ist sehr robust.
3

Stützwandsicherungen Gründungen
Auftriebssicherungen Abfangungen
Hebetechnik
Der Verbundpfahl System Stump
– das Tragglied für alle Fälle
Der Verbundpfahl System Stump (BSt 500
S-GEWI) kann als Einstab-Druckpfahl für
Bemessungskräfte von 72 kN bis 853 kN
eingesetzt werden. Über Pfahlbündel mit
bis zu drei Einzeltraggliedern können entsprechend
höhere Lasten abgetragen
werden. Als Tragglied dient ein Rundstahl
mit beidseitig aufgewalzten Gewinderippen,
die über die gesamte Länge angeordnet
sind. Dieses Gewinde dient dem
kraft schlüssigen Anschluss von Anker-
stücken und Ankermuttern, dem Kop-
peln ein zelner Pfahlschüsse mit Hilfe von
Gewindemuffen sowie der Verbesserung
der Verbundwirkung zum umgebenden
Zementstein im Krafteintragungsbereich.
Die Profilierung des Tragglieds ermöglicht
im Pfahlkopfbereich eine exakte Festlegung
sowie eine beliebige Verlängerung des
Pfahlüberstandes unter Einsatz der
zu gelassenen Verbindungsteile. Mit einem
Korrosionsschutz gemäß zugehöriger all-
gemeiner bauaufsichtlicher Zulassung
versehen kann der Verbundpfahl auch als
Zugpfahl für Bemessungskräfte bis 853 kN
eingesetzt werden. Auch unter beengten
Einbaubedingungen von ca. 2,0 m erlaubt
die Konstruktion des Pfahls eine ordnungsgemäße
Pfahlherstellung. Ebenso ist
bei Montage eines Nachinjektions systems
eine gezielte Verbesserung der Tragfähig-
keit des Bodens im Krafteintragungs-
bereich durch Nach verpressung möglich.
Seit Jahren bewährt sich der Verbundpfahl System Stump
als intelligente Lösung für Gründungsprobleme.
Die Vorteile liegen auf der Hand:
einfache Bauteile für den
robusten Baubetrieb
kleiner Bohrdurchmesser für
wirtschaftliche Bohrverfahren
geringe Setzungen des
verpressten Pfahles
für temporäre und dauerhafte
Anwendung zugelassen
Ansicht des Versuchsaufbaus
Bodenvernagelungen

Anwendungsbeispiele
Die geneigte Anordnung der Pfähle erlaubt die
Abtragung von horizontalen Fundamentlasten
Fertiggestellte Pfahlköpfe
vor dem Einbetonieren
Durch sein einfaches Koppelsystem ist der Einbau des Pfahles auch
unter beschränkter Arbeitshöhe schnell und sicher möglich
5

Kopfausbildung, Bewehrungsführung
Ausbildung der gebräuchligsten Pfahlköpfe
Endverankerung Verankerungsteile ø 20 ø 25 ø 28 ø 32 ø 40 ø 50
Verankerungslänge l1 mm gem. DIN 1045 700 990
Kontermoment Mv kNm 0,4 0,7 1,0 1,6 2,9 8
Schlüsselweite SW mm 36 41 46 50 60 80
Kontermutter a1 mm 20 20 25 30 35 50
Ankerstück a2 mm 40 45 50 55 70 85
Ankermutter a3 mm 45 50 55 65 70 85
Zusatzbewehrung
Zug- oder Druckpfahl n Stck 3 4 4 3 3 5
Wechsellast n Stck 6 8 8 6 6 10
Durchmesser Stab Ø mm 6 6 6 8 10 10
Durchmesser Wendel a mm 100 120 140 155 220 250
Beginn Wendel b mm 20 15 10 20 25 25
Ganghöhe Wendel
Pfahlhalsverstärkung
c mm 30 40 40 40 45 45
Innendurchmesser a1 mm 46 46 46 46 55 66
Länge Konstruktion t1 mm 150 150 150 150 200 200
Länge Pfahl t2 mm 600 600 600 600 600 600
Plattenverankerung Verankerungsteile
Verankerungslänge l1 mm 176 180 185 195 255 275
Kontermoment Mv kNm 0,4 0,7 1,0 1,6 2,9 8
Schlüsselweite SW mm 32 41 41 50 60 80
Kontermutter a1 mm 20 20 25 30 35 50
Ankermutter a3 mm 45 50 55 65 70 85
Plattenstärke t mm 12 15 20 30 40 45
Plattenaußenmaß
Zusatzbewehrung
d mm 90 110 120 120 150 190
Zug- oder Druckpfahl n Stck 3 4 4 3 3 5
Wechsellast n Stck 6 8 8 6 6 10
Durchmesser Stab Ø mm 6 6 6 8 10 10
Durchmesser Wendel a mm 100 120 140 190 230 285
Beginn Wendel b mm 20 15 10 20 25 25
Ganghöhe Wendel
Pfahlhalsverstärkung
c mm 30 40 40 40 45 45
Innendurchmesser a1 mm 46 46 46 46 55 81
Länge Konstruktion t1 mm 150 150 150 150 200 200
Länge Pfahl t2 mm 600 600 600 600 600 600
Haftverankerung
Verbundlänge lo mm gem. DIN 1045 1270 1760 2480
29

Berechnungsbeispiel und Checkliste
Beispiel der Pfahlbemessung für eine Auftriebssicherung
Der Nachweis erfolgt nach dem Teil sicherheitskonzept in Anleh-
nung an die Empfehlungen des Arbeitskreises Bau gruben der
DGGT (EAB 2006) Empfehlung 62 und der DIN 1054:2005-01.
1. Bestimmung des Bemessungswertes der Zugbeanspru-
chung eines Pfahles
Aus DIN 1054:2005-01 Abschnitt 8.5.4 Gleichung (33):
E = E = E 1 1Z,d 1GZ,k x γ – E G 1GD,k x γG,inf Abminderung der Betonwichte gemäß EB 62.5 b)
Teilsicherheitsbeiwerte gemäß DIN 1054:2005-01 Tabelle 2
E = E = {[6 1 1Z,d x 10 x 1,35] – [0,8 x 23 x 1,00]} x 3,5 x 3,5 = 767 KN
2. Wahl des Traggliedes
Dauerhafter Einsatz
� Verbundpfahl System Stump Z–32.1-8
� Ausführung B doppelter Korrosionsschutz
� aus Tabelle Pfahllasten
� R = 853 kN
d
� E = 767 kN ≤ R = 853 kN
1Z,d d
3. Festlegung der Kopfausbildung und Einbindung in den
Konstruktionsbeton
Gewählt Ausführung B.b mit Ankerplatte Zulassung Z–32.1–8 Anl. 5
� Tabelle 1 Einbindung in den Konstruk tionsbeton 275 mm
� Ankermutter 85 mm
� Kontermutter 50 mm
� Ankerplatte 190 x 190 mm
4. Bestimmung der statisch erforderlichen Pfahllänge
Erf. L wird durch Umformung der Gleichungen (34) und (35)
DIN 1054:2005-01 Abschnitt 8.5.4 ermittelt:
h x γ x γ – d x γ x γ w w G,dst B B G,stb
erf. L = +
η x γ
erf. L = + = 8,03 m
, cot φ
x γG,stb 6,0 x 10 x 1,05 – 0,8 x 23 x 0,95
0,8 x 11 x 0,95
, x √(l2 + l a 2
b )
3
cot 32,5 x √(3,52 + 3,52 )
3
5. Festlegen der Mantelreibung
Aus DIN 1054:2005-01 Anhang D oder hier zum Beispiel gewählt
aus örtlich bekannter Stump Probebelastung q = 0,4 MN/m²
s1,k
Checkliste für die Entwurfsplanung von Verpresspfählen
Prüfung der vorhandenen Bebauung
Baugrunderkundung
Festlegen der Lastfälle
Bestimmung der Pfahllasten
Wahl des Traggliedes
Festlegung der Kopfausbildung
6. Überprüfung der Krafteinleitungslänge
(äußere Tragfähigkeit)
Teilsicherheitsbeiwert für den Pfahlwiderstand (DIN 1054:2005-01)
Tabelle 3, gewählter Bohrdurchmesser d = 140 mm
b
E x γ 767 x 1,3
1Z,d Pt
min L = = = 5,67 m
v q x π x d 400 x π x 0,140
s,k b
7. Nachweis der Übertragungslänge Zulassung Punkt 3.4
(innere Tragfähigkeit)
Der Nachweis erfolgt gemäß DIN 1045-1:2001-07 Abschnitt
12.5 und 12.6: angenommene Mörtelfestigkeit f = 20 N/mm²
ck
� f = 2,3 N/mm² (Tabelle 25).
bd
Gemäß Zulassung für GEWI-Stahl 50 mm ist f mit dem Faktor
bd
0,8 abzumindern.
Aus DIN 1045-1 Gleichung (140):
l = b x = x = x d f f 50 500
s yd
y,k
= 2,95 m
4 4 γ x 0,8 x f
s bd 4 1,15 x 0,8 x 2,3
f bd
d s
Aus DIN 1045-1 Gleichung (141):
l = α b,net a x l b x = 1,0 x 2,95 x R 767
d,erf
= 2,65 m ≤ 5,67 m
853
R d,zul
8. Wahl der Pfahllänge
Einbindelänge in den Konstruktionsbeton + Ankermutter + 0,5 Dicke
der Ankerplatte + statisch erforderliche Pfahllänge = Gesamtlänge
0,275 m + 0,085 m + 0,023 m + 8,03 m = 8,41 m gewählt 8,50 m
Nach einer Übergangszeit von wenigen Jahren wird die
DIN 1054:2005-01 durch den Eurocode 7 ersetzt. Im Zuge der
Umstellung werden einige Teilsicherheitsbeiwerte und Nachweise
angepasst. Zu gegebener Zeit werden auf der Internetseite
www.stump.de aktualisierte Beispiele zur Verfügung gestellt.
Bestimmung der Einbindelänge in den Konstruktionsbeton
Bestimmung der statisch erforderlichen Pfahllänge
Festlegen der Mantelreibung
Überprüfung der Krafteinleitungslänge (äußere Tragfähigkeit)
Nachweis der Übertragungslängen Zulassung Punkt 3.4
(innere Tragfähigkeit)

Musterleistungsverzeichnis
Die folgenden Musterpositionen dienen der
Vereinfachung von Ausschrei bungen. Die
Anwendungsmöglichkeiten für Ve rpress-
pfähle sind so vielfältig, dass nicht jeder
Arbeitsgang hier beschrieben werden kann.
Sollten Sie Fragestellungen bearbeiten,
die in diesem Beispiel nicht erfasst sind,
sprechen Sie unsere Fachingenieure an.
Wir helfen gerne weiter!
Position 1
Einmalige Baustelleneinrichtung und
-räumung für ein Pfahlbohrgerät mit
den zugehörigen Gerätschaften, um die
Pfahlarbeiten, welche im zugehörigen Leistungsverzeichnis
aufgeführt sind, auszuführen.
Eingerechnet sind alle Transporte,
An- und Abreise des Personals, Personal-
und Vorhaltekosten, während der
Einrichtungs- und Räumungszeit. Ohne
Umsetz- und Umräumvorgänge.
1 Stück pauschal ________ €
Neben diesen Grundpositionen
sollten bei einer Ausschreibung, je
nach Gegeben heit, für die folgenden
Leistungen Abrechnungspo sitio nen
berücksichtigt werden:
Zulage für Bodenklassen 6 und 7
Zulage für das Durchbohren von
Beton
Bohren gegen drückendes Wasser
Nachinjektionsleitungen
Durchführung von Nachinjektionen
Zulage für Arbeiten unter
beschränkter Arbeitshöhe
Liefern und Einbauen von
Koppelstellen
Liefern und Einbauen der Pfähle
mit doppeltem Korrosionschutz
(Ausführung B)
Herrichten der Pfahlköpfe und
Einbau der Kopfteile
Herstellen von Reaktionsankern
für Druckprobebelastung
Position 2
Mikropfahl System Stump mit Standardkorrosionsschutz
Ausführung A gem.
Zulassung Z–32.1–8 oder glw. liefern
und einbauen einschließlich Durchführung
der Bohrarbeiten in hindernisfreiem
Boden, Bodenklassen 2–5 und einmaligem
Verpressen. Die Kopfausbildung wird
gesondert vergütet. Abgerechnet wird die
gesamte Traggliedlänge.
Bemessungsdruckkraft _______ kN
Bemessungszugkraft _______ kN
Tragglieddurchmesser ______ mm
Bohrdurchmesser ______ mm
Neigung zur Waagerechten _____ Grad
Freie Arbeitshöhe ________ m
Pfahllänge einschließlich
Einbindung in das Bauteil ________ m
Eingerechneter Zementverbrauch
kg/m Pfahl
1 Stück
oder
________ €
1 m Pfahl ______ €/m
Position 3
Liefern der Ankerteile und Muttern ohne
Bewehrung für die Kopfausbildung des
Mikropfahls System Stump o. glw. Kopfausbildung:
Typ ___________________
1 Stück ________ €
Position 4
Umsetzen der Bohreinheit von Bohrpunkt
zu Bohrpunkt.
Abstand: ca. __________
1 Stück ________ €
Position 5
Kolonnenstunde, Stillstand der Bohrkolonne.
Eingerechnet ist das Vorhalten
der Geräte und des Personals, ohne
Betriebskosten.
1 h _______ €
Position 6
Kolonnenstunde, Betrieb der Bohrkolonne.
Eingerechnet ist das Vorhalten der Geräte
und des Personals, mit Betriebskosten der
Geräte, jedoch ohne Verschleiß an Bohrrohren,
Bohrkronen und sonstigem Bohrzubehör.
1 h ________ €
Position 7
Zementverbrauch über die eingerechneten
_________ kg/m Pfahl. Eingerechnet ist
das Liefern, Aufbereiten und Verarbeiten
mit sämtlichen entstehenden Personalund
Gerätekosten.
1 kg ________ €
Positon 8
Durchführen einer Probebelastung (Zugbelastung)
an einem Pfahl gem. DIN 4128 /
DIN 1054. Nicht eingerechnet ist die Herstellung
des Prüf- oder Bauwerkspfahls
sowie evtl. erforderlicher Reaktionsanker.
Gutachterkosten für ein Prüfinstitut sind
nicht enthalten.
1 Stück _______ €
Position 9
Gutachterkosten für ein Prüfinstitut zur
Begutachtung der Pfahlprüfung gem.
DIN 4128 / DIN 1054 an einem Probepfahl.
1 Stück _______ €
31

Stump Niederlassungen
Zentrale Ismaning
Am Lenzenfleck 1–3
85737 Ismaning
Tel. +49 (0) 89/96 07 01-0
Fax +49 (0) 89/96 31 51
ZN Langenfeld
Friedrich-Krupp-Straße 18
40764 Langenfeld
Tel. +49 (0) 21 73/2 71 97-0
Fax +49 (0) 21 73/2 71 97-9 90
ZN Hannover
Eichenbrink 7
30453 Hannover
Tel. +49 (0) 5 11/9 49 99-3 00
Fax +49 (0) 5 11/49 94 98
Geschäftsstelle Colbitz
Südstraße 2
39326 Colbitz
Tel. +49 (0) 3 92 07/8 56-0
Fax +49 (0) 3 92 07/8 56-50
Nordrhein-
Westfalen
Langenfeld
Rheinland-
Pfalz
Saarland
Hamburg
Niedersachsen
Hessen
www.stump.de
Bremen
Baden-
Württemberg
Schleswig-
Holstein
Hannover
Colbitz
Thüringen
Sachsen-
Anhalt
Bayern
ZN Berlin
Kurfürstendamm 38/39
10719 Berlin
Tel. +49 (0) 30/75 49 04-0
Fax +49 (0) 30/75 49 04-20
ZN München
Am Lenzenfleck 1–3
85737 Ismaning
Tel. +49 (0) 89/96 07 01-0
Fax +49 (0) 89/96 31 51
ZN Chemnitz
Blankenauer Straße 99
09113 Chemnitz
Tel. +49 (0) 3 71/26 25 19-0
Fax +49 (0) 3 71/26 25 19-30
Mecklenburg-
Vorpommern
München
Brandenburg
Chemnitz
Berlin
Sachsen
Prag
Posen
Tschechien
Brünn
Polen
Polen
Stump-Hydrobudowa Sp. z o.o.
ul. 29 Listopada 10
00-465 Warszawa
Tel. +48 (0) 22/55 96 00 0
Fax +48 (0) 22/55 96 00 5
Tschechien
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Jahodová 523/58
620 00 Brno – Brněnské Ivanovice
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Fax +42 0 (0) 5 45/55 80 23
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Warschau