umwelt-online: DIN 1054 Baugrund; Zulässige Belastung des Baugrunds (3)
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5.4.1 Kriterien zur Festlegung der zulässigen Belastung
Bei der Ermittlung der zulässigen Belastung durch eine Probebelastung sind die in den Abschnitten 5.4.1.1 bis 5.4.1.4 genannten Bedingungen zu berücksichtigen.
5.4.1.1 Die Sicherheit eines Pfahls wird auf die Grenzlast Qg bezogen. Die Grenzlast ist die Last, unter der ein Druckpfahl bei einer Probebelastung merkbar versinkt bzw. ein Zugpfahl sich merkbar hebt. In der Last-Setzungs- bzw. -Hebungslinie bezeichnet die Grenzlast diejenige Stelle, bei welcher der flache Ast nach einem Übergangsbereich mit zunehmend größer werdenden Setzungen bzw. Hebungen in den steil abfallenden Ast übergeht (siehe Bild 2).
Nur wenn der Verlauf der Last-Setzungslinie keinen eindeutigen Aufschluss über die Lage der Grenzlast Qk gibt, kann als Grenzlast bei Bohrpfählen nach DIN 4014 Teil 1 die Last bei einer Gesamtsetzung s von rund 2 cm (siehe DIN 4014 Teil 1 Beiblatt, Ausgabe August 1975, Erläuterungen zu Abschnitt 13.5), bei Rammpfählen die Last bei bleibender Setzung sbl von 0,025 des Pfahldurchmessers d (siehe DIN 4026, Ausgabe August 1975, Abschnitt 8.4.2) festgelegt werden. Bei Großbohrpfählen nach DIN 4014 Teil 2 (z. Z. noch Entwurf) darf nach Abschnitt 5.4.3 verfahren werden.
Bild 2. Last-Setzungsdiagramm; Grenzlast Qg und erreichte höchste Last Qmax
Kann bei einem Versuch die Grenzlast nicht erreicht werden, so gilt die aufgebrachte höchste Last Qmax als Grenzlast.
Wird die Probebelastung nach einiger Zeit wiederholt und ergibt dann eine höhere Grenzlast, so gilt diese.
5.4.1.2 Die zulässige Pfahlbelastung ergibt sich, indem die Grenzlast Qg durch die Sicherheit η (nach Abschnitt 5.4.2) dividiert wird.
5.4.1.3 Die nach Abschnitt 5.4.1.2 ermittelte zulässige Pfahlbelastung darf nicht zu einer Setzung (bzw. Hebung) oder zu Setzungsunterschieden führen, die die Konstruktion oder die Nutzung des Bauwerks beeinträchtigen.
5.4.1.4 Die nach Abschnitt 5.4.1.2 ermittelte zulässige Pfahlbelastung darf nicht zu einer Überbeanspruchung der Pfahlbaustoffe führen, was vor allem bei Pfählen mit großer freier Knicklänge Bedeutung hat.
Bei Bauwerkspfählen, die für eine Probebelastung vorgesehen sind, ist darauf zu achten, dass die Pfähle für die Aufnahme der erwarteten oder nachzuweisenden Grenzlast ausreichend bemessen werden.
Bei Bauwerkspfählen, die für eine Probebelastung auf Druck und Zug vorgesehen sind, muss nach der Zugprobebelastung, die wegen Abschnitt 5.9.4 zuletzt auszuführen ist, der Kraftschluss zwischen Pfahl und Baugrund wiederhergestellt werden.
5.4.2 Sicherheit η
5.4.2.1 Die in Abschnitt 5.4.1.2 geforderte Sicherheit ηeines Pfahls gegen ein Nachgeben unter Druck oder Zug muss mindestens die in Tabelle 8 angegebenen Werte haben. Bei Anwendung der bei mehr als einer Probebelastung herabgesetzten Sicherheiten ist Voraussetzung, dass die Probebelastungen an gleichen Pfählen und unter gleichen Baugrundverhältnissen (Schichtenfolge, Festigkeit) durchgeführt werden. Als Grenzlast darf der Mittelwert aus den Probebelastungen genommen werden, sofern der kleinste und der größte Wert nicht mehr als 30 % vom Mittelwert abweichen. Andernfalls ist der 1,2 fache kleinste Wert anzusetzen.
5.4.2.2 Die Sicherheiten η nach Tabelle 8 für Zugpfähle gelten nur für allein stehende Pfähle. Bei Zugpfählen, die in Gruppen nahe zusammenstehen, ist die Überschneidung der durch den Pfahlzug beeinflussten Erdkörper zu berücksichtigen und die zulässige Last entsprechend zu verringern.
5.4.2.3 In den im Abschnitt 5.3.4 genannten Fällen ist der Sicherheitswert vorsichtiger anzusetzen oder im Zusammenwirken mit anerkannten Fachleuten oder Baugrund-Instituten festzulegen
5.4.3 Zulässige Belastung von Pfählen nach dem Setzungsverhalten
Bei Pfählen größeren Durchmessers, bei denen erfahrungsgemäß (siehe Abschnitt 5.4.1.3) die Setzung für die Begrenzung der zulässigen Pfahlkraft maßgebend ist, kann die Probebelastung häufig nicht bis zu einer Belastung gesteigert werden, die als Grenzlast im Sinne von Abschnitt 5.4.1.1 angesprochen werden kann. In solchen Fällen braucht die Probebelastung nur bis zu einer Pfahlkopfsetzung durchgeführt zu werden, die der vierfachen zulässigen Setzung im Gebrauchszustand entspricht.
5.5 Zulässige Belastung von Druckpfählen aus Erfahrungswerten
Bei einfachen Bodenverhältnissen und häufig verwendeten Pfahlarten gelten die in DIN 4014 Teil 1, Ausgabe August 1975, Abschnitt 13, für Bohrpfähle, in DIN 4014 Teil 2, Tabellen 1 bis 4 (z. Z. noch Entwurf) für Großbohrpfähle und in DIN 4026, Ausgabe August 1975, Abschnitt 8, für Rammpfähle zusammengestellten Belastungen.
Bei Pfahlgründungen auf Fels dürfen, soweit in den vorgenannten Normen nichts anderes angegeben ist, die rechnerischen Pressungen in den Pfahlaufstandflächen die Werte der Tabelle 7 in Abschnitt 4.2.4 bis zu 100 % überschreiten. Nach Möglichkeit soll der Pfahl mindestens 50 m in den Fels einbinden.
5.6 Zulässige Belastung von Pfählen aus Berechnungsverfahren
Die zulässige Belastung von Pfählen darf im allgemeinen nicht mit erdstatischen oder empirischen Berechnungsverfahren ermittelt werden.
Empirische Verfahren können nur dann zugelassen werden, wenn sie auf Grund örtlicher Erfahrungen unter genau festgelegten Voraussetzungen anerkannt oder auf Grund von Probebelastungen als zuverlässig nachgewiesen sind.
Über Rammformeln siehe DIN 4026, Ausgabe August 1975, Abschnitt 8.2.
5.7 Standsicherheit von pfahlgegründeten Bauwerken an einem Geländesprung
Bei Bauwerken, die an einem Geländesprung oder einer Böschung auf einer Pfahlgründung errichtet werden, ist nach Abschnitt 2.3.2 die Sicherheit des gesamten Bauwerks einschließlich des Pfahlrosts gegen Gelände- bzw. Böschungsbruch nachzuweisen (siehe DIN 4084 Teil 1 (Vornorm) und Teil 2 (Vornorm)).
5.8 Durchführung der Probebelastung von Pfählen
Durch Probebelastungen soll unter den Voraussetzungen von Abschnitt 5.4 die Tragfähigkeit sowie das Setzungsverhalten von einzelnen Pfählen für ein bestimmtes Bauwerk zuverlässig ermittelt werden.
Tabelle 8: Sicherheit η
Pfahlart | Anzahl der unter gleichen Verhältnissen ausgeführten Probebelastungen | Sicherheit bei Lastfall | ||
1 | 2 | 3 | ||
mindestens | ||||
Druckpfähle | 1≥ 2 | 2 1,75 |
1,75 1,5 |
1,5 1,3 |
Zugpfähle mit Neigungen bis 2: 11) | 1≥ 2 | 2 2 |
2 1,75 |
1,75 1,5 |
Zugpfähle mit einer Neigung von 1 : 11) | ≥2 | 1,75 | 1,75 | 1,5 |
Pfähle mit größerer Wechselbeanspruchung (Zug und Druck) | ≥ 2 | 2 | 2 | 1,75 |
1) Bei Zugpfählen mit Neigungen zwischen 2 : 1 und 1 : 1 ist die Sicherheit in Abhängigkeit vom Neigungswinkel geradlinig zwischen den Werten der Zeilen 4 und 5 zu interpolieren. |
5.8.1 Die Probepfähle müssen in allen Teilen (hinsichtlich der Boden- und Grundwasserverhältnisse, Pfahlart, Einbindetiefe, Einbringungsart) den tatsächlichen Verhältnissen im Bauwerk entsprechen.
5.8.2 Im Anhang a werden die einheitliche Vorbereitung und Durchführung der Versuche, die Messungen und Aufzeichnungen der Ergebnisse für die verschiedenen Pfahlarten geregelt. Sie ermöglichen damit eine vergleichbare und wissenschaftlich gültige Auswertung der Ergebnisse.
5.8.3 Anzahl und Verteilung der Probepfähle richten sich unter Beachtung des Abschnitts 5.4 nach der Gestalt des Bauwerks und der Beschaffenheit des Baugrunds. Bei wichtigen Bauten sollen mindestens zwei Probepfähle für jede Pfahlart belastet werden, bei ungleichmäßigem Baugrund entsprechend mehr. Das Auswählen der Versuchspfähle und die Durchführung der Versuche sollten so frühzeitig wie möglich geschehen. Ihr gegenseitiger lichter Abstand wie auch der lichte Abstand zwischen Probe- und Verankerungspfählen, soll das 4fache des Pfahldurchmessers, mindestens jedoch 2,5 m betragen. Probepfähle sollen in der Nähe einer oder mehrerer Aufschlussbohrungen liegen; wo dies nicht möglich ist, soll nahe bei dem Probepfahl eine neue Bohrung niedergebracht werden. Soll an einem Pfahl sowohl eine Druck- als auch eine Zugprobebelastung ausgeführt werden, so ist der Druckversuch zuerst durchzuführen.
5.8.4 Probebelastungen dürfen sowohl an Probepfählen, die für diesen Zweck besonders hergestellt werden, als auch an Bauwerkspfählen vorgenommen werden, sofern diese dabei nicht beschädigt oder in ihrer Verwendbarkeit für das Bauwerk beeinträchtigt werden. Dies gilt auch für Reaktionspfähle.
Bei Druckpfählen, die bei der Probebelastung auf großer Länge frei stehen, ist die Knicksicherheit nachzuweisen.
Bei Bauwerkspfählen, deren Tragfähigkeit auf Zug geprüft werden soll, darf höchstens das Zweifache der vorgesehenen Pfahlbelastung aufgebracht werden. Dabei darf die Grenzlast nicht erreicht werden.
Regeln für die einheitliche Vorbereitung und Durchführung der Probebelastung von Pfählen, für die Messungen und die Aufzeichnungen der Versuchsergebnisse | Anhang A |
A.1 Einbringen der Probepfähle
A.2 Zeitpunkt der Probebelastung
Probebelastungen von Rammpfählen dürfen niemals unmittelbar nach dem Rammen vorgenommen werden. Sie sollen in nichtbindigen Böden frühestens nach 3 Tagen, in bindigen Böden so spät wie möglich, frühestens jedoch 3 Wochen nach dem Rammen, begonnen werden.
A.3 Belastungsvorrichtung
Die Belastung ist so aufzubringen, dass sie genau in der Längsachse des Pfahls wirkt, während des Versuchs nicht schwankt und gegen Kippen gesichert ist. Die Kraft ist langsam und vorsichtig zu steigern oder zu verringern. Stöße und Erschütterungen sind zu vermeiden. Werden hydraulische Pressen, Schraubenspindeln oder Belastungshebel verwendet, müssen die Gegengewichte und Verankerungen so angeordnet werden, dass der Probepfahl durch sie nicht beeinflusst wird (siehe Abschnitt 5.9.4).
Die Belastungsvorrichtung soll nach Möglichkeit so hoch ausgelegt sein, dass die Grenzlast zuverlässig erreicht werden kann. Sie muss erforderlichenfalls häufige Lastwechsel (Druck-Zug) und die Durchführung von Dauerlastversuchen ermöglichen.
Hydraulische Pressen dürfen nur in einwandfreiem Zustand verwendet werden. Die Pumpen müssen so leistungsfähig sein, dass sie den Druck ohne Schwierigkeiten halten können und eine leichte Regelung des Pressendrucks erlauben.
A.4 Messungen
Durch die Belastung des Probepfahls dürfen weder die zum Messen der Setzungen benutzten Messgeräte noch die zum Vergleich herangezogenen Festpunkte in ihrer Höhenlage beeinflusst werden. Für die Setzungsmessung sind Geräte mit so großem Messbereich zu verwenden, dass ein Umsetzen während des Versuchs möglichst vermieden wird. Auf die Nullmessung vor Beginn der Versuche und den Anschluss der Messung an einen weiter entfernten Festpunkt ist besonders zu achten. Eine Messgenauigkeit von mindestens 0,3 mm ist einzuhalten.
Jede Druck- und Verschiebungsmessung soll durch eine zweite unabhängige Kontrollmessung ergänzt werden. Zur Kontrolle der Druckmessung empfiehlt sich die Anordnung einer Druckmessdose über dem Pfahlkopf.
Sämtliche Messinstrumente und die Belastungsvorrichtung sind vor einer Versuchsserie zu eichen und gegebenenfalls zu justieren. Die Messinstrumente sind dem zu erwartenden Messbereich anzupassen.
A.5 Verlauf der Probebelastung
Die Last ist stufenweise - anfangs zum Erkennen etwaiger Mängel der Versuchsanordnung in besonders kleinen Stufen - zu steigern. Die Laststufen sind so zu wählen, dass sich die Last-Setzungslinie einwandfrei darstellen lässt. Nach Aufbringen jeder Laststufe ist die Last so lange zu halten, bis der Pfahl annähernd zur Ruhe gekommen ist. Dies lässt sich an der Zeit-Setzungslinie gut verfolgen. Sobald die Setzungen größer werden, sind die Laststufen zu verkleinern, um ein zu schnelles Absinken des Pfahls zu verhindern. Die Probebelastung ist möglichst so weit zu steigern, bis die Grenzlast (Abschnitt 5.4.1.1) erreicht, u.U. überschritten ist.
Um die bleibenden Setzungen des Probepfahls zu erfassen, sind einige Zwischenentlastungen vorzunehmen, was bei Verwendung hydraulischer Pressen leicht möglich ist. Solche Zwischenentlastungen sind besonders nach Erreichen der im Bauwerk vorgesehenen größten Pfahllast sowie nach Überschreiten der Grenzlast vorzunehmen.
Während der Probebelastung ist die Last-Setzungslinie laufend zeichnerisch aufzutragen, um den Verlauf der Messung zu überprüfen und etwaige besondere Ereignisse sowie den Wert der Grenzlast frühzeitig erkennen zu können.
A.6 Zugversuche
Probebelastungen der auf Zug beanspruchten Pfähle sind sinngemäß vorzunehmen und aufzutragen.
A.7 Belastungsbericht
Der Bericht über die Probebelastung muss folgende Angaben enthalten:
Mustervordruck 1 nach DIN 1054, Anhang A
Protokoll über den Verlauf der Probebelastung: | Druck- Versuch Zug- |
Lfd. Nr ... ... Blatt Nr ... ... |
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Hierzu gehört: | Großer Rammbericht (DIN 4026 Mustervordruck 2) Bericht über Herstellung des Bohrpfahls (DIN 4014 Teil 1 Mustervordruck) Bericht über Herstellung ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... |
Nr ... ... | ||||||||||||||||
Firma | Baustelle: | |||||||||||||||||
Pfahl Nr. | Pfahlart | Pfahllänge | ||||||||||||||||
insgesamt | l = ... ... ... ... ... ... m | |||||||||||||||||
im Boden | lo = ... ... ... ... ... ...m | |||||||||||||||||
über Boden bis Messuhren | l' = ... ... ... ... ... ...m | |||||||||||||||||
Belastung Q | Setzung s bzw. Hebung sz | Zeit | Bemerkungen | |||||||||||||||
Messung 1*) | Messung 2**) |
Messuhr 1 | Messuhr 2 | s = s1 + s2 / 2 | Uhrzeit | Belastungsdauer | ||||||||||||
Manometer Nr.... | Nr. ... ... ... ... | Nr. ... ... ... | ||||||||||||||||
Messbereich: 0 bis ... bar***) | Ablesung | s1 | Ablesung | s2 | ||||||||||||||
Kolben: a = ... ... cm2 | ||||||||||||||||||
bar ***) | MN | MN****) | mm | mm | mm | mm | mm | h | m | h | m | |||||||
Datum | Uhrzeit | Wetter | Temp. °C | Wasserstand | ||||||||||||||
Beginn | ||||||||||||||||||
Ende | ||||||||||||||||||
Für die Richtigkeit ... ... ... ... ..., den ... ... ... ... 19... ..., | ... ... ... ... ... .... ... | ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... | ||||||||||||||||
Versuchsleiter | Verantwortlicher Leiter des Unternehmers | |||||||||||||||||
*) bei hydraulischen Pressen,
**) für Kontrollmessungen bzw. bei Verwendung eines anderen Messprinzips ***) Überdruck 1 bar = 0,1 MN/m2, ****) 1 MN ≈100Mp |
Mustervordruck 2 mit Beispiel nach DIN 1054, Anhang A
Weitere Normen |
(Stand: 11.03.2019)
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