Schraubpfähle - Vor- und Nachteile, Merkmale, Gerät

Das Fundament des Hauses ist eines der komplexesten und teuersten Elemente seiner Konstruktion. Gleichzeitig ist der Entstehungsprozess sehr lang - in den meisten Fällen handelt es sich um die begrenzende Phase des Aufbaus. Leider ist es nicht ungewöhnlich für skrupellose Entwickler, bewusst Technologien und Normen zu verletzen, um die Grundlagen schnell zu vervollständigen und die nächsten Arbeitsschritte zu beginnen. Oft drängen die Kunden selbst dazu und es scheint ihnen, dass auf der Baustelle zu lange nichts passiert. Ein übermäßiger Andrang in dieser Phase führt dazu, dass die Mieter des neuen Hauses in kurzer Zeit Probleme haben - das Fundament sackt ein, und das gesamte Gebäude beginnt langsam zusammenzubrechen.

Ist hier das goldene Mittel möglich? Kann man schnell ein solides und zuverlässiges Fundament montieren? Es stellt sich heraus, dass es möglich ist. Schraubenpfähle kommen in diesem Fall zur Rettung. Um ein Fundament auf Schraubenpfählen aufzubauen, dauert es nicht ein oder zwei Monate, sondern nur ein paar Tage.

Warum werden ähnliche Pfähle immer noch nicht überall verwendet? Warum wachsen neue Häuser nach Regen nicht so schnell wie Pilze? Um diese Fragen beantworten zu können, müssen Sie nicht nur die Vorteile, sondern auch die Nachteile von Schraubenpfählen für das Fundament kennen, um eine Vorstellung davon zu haben, welche Einschränkungen ihre Verwendung hat. Denken Sie daran, dass der Aufbau einer Stiftung ein sehr verantwortungsbewusstes Geschäft ist, und wenn Sie sich für eine Designlösung entscheiden, sollten Sie sich zunächst auf Ihr eigenes Wissen verlassen und nicht auf die Zusicherung von Herstellern, Versprechen von Bauherren oder Beispiele für Nachbarn und Bekannte.

Die Entstehungsgeschichte von Schraubenpfählen

Die Geschichte der Schraubenpfähle hat fast zwei Jahrhunderte. Nach einem Staatsstreich im Bereich des Grundbaus schloss sich der talentierte irische Ingenieur Alexander Mitchell an. Im Jahr 1833 patentierte er Mitchells "Schraubpfähle", die in bewegten Böden wie dem sandigen Boden eines Reservoirs oder einer schlammigen Bank installiert werden konnten.

Das erste große Bauwerk, das auf solchen Pfählen errichtet wurde, war der Maplin Sand-Leuchtturm, der bereits 1838 an der Themse-Mündung erbaut wurde. Das Fundament bestand aus neun Pfählen mit Schraubspitzen mit einem Durchmesser von 120 cm, die bis zu einer Tiefe von etwa 7 Metern in den Boden gedreht wurden. In den folgenden Jahren wurden unter der Leitung von Mitchell in ganz England mehrere weitere Leuchttürme errichtet. Einige von ihnen sind bis heute unverändert geblieben.

In der Mitte des 19. Jahrhunderts wurden über 150 Leuchttürme in Nordamerika, ein Wellenbrecher in Portland, eine Überführung und Brücken in Bombay, eine Eisenbahn in Baroda, ein Pier in Madras und viele andere wichtige Objekte mit Mitchell-Pfählen errichtet.

In Russland haben wir erst in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts von Schraubenpfählen erfahren. Russische Ingenieure schätzten schnell alle Vorteile dieser Erfindung, insbesondere wenn sie unter Permafrostbedingungen in den nördlichen Regionen des Landes oder in schwachen, überfluteten Böden von Küstengebieten arbeiten. In sehr kurzer Zeit wurden Schraubenpfähle für den Bau von technischen Konstruktionen für militärische Zwecke eingesetzt (Rahmenschraubenträger für den Hochgeschwindigkeitsbau der Fundamente für zusammenklappbare Brücken werden noch immer von unserem Militär verwendet) und später im Tiefbau.

Stahlschraubenpfähle sind heute weltweit verbreitet. Ihre Hilfe wird dort eingesetzt, wo eine hohe Geschwindigkeit der Fundamentkonstruktion erforderlich ist: beim Installieren verschiedener Arten von Stützen, beim Einsatz von Pump- und Bohrstationen, beim Verlegen von Pipelines, beim Bau temporärer Lager für Arbeiter usw. Dieses Produkt erfreut sich großer Nachfrage bei Öl- und Gasunternehmen. bei Militär- und Industriebauern, bei Unternehmen, die Wiederherstellungsarbeiten durchführen. Bauunternehmen, die am Bau von Wohngebäuden beteiligt sind, sind auf dieser Liste aufgeführt, jedoch weit entfernt von führenden Positionen. Natürlich werden die Fundamente für Schraubenpfähle für Wohngebäude errichtet, aber in den meisten Fällen handelt es sich um das Bauen in schwer zugänglichen Bereichen oder Gebieten mit schwierigem Boden, um die Reparatur problematischer Fundamente alter Häuser oder um die Befestigung von Gebäuden an den Hängen.

Design und Eigenschaften von Schraubpfählen

Welche Schraubpfähle haben sich unter Bauherren auf der ganzen Welt so schnell beworben? Welche Sorten gibt es? Welche Eigenschaften von Schraubpfählen sollten Sie zuerst beachten?

Ein Schraubpfahl besteht aus einem Schaft und einer Klinge an seinem Ende. Dank des letzteren wird diese Art von Haufen durch Verschrauben im Boden verankert, anstatt zu fahren.

1. Pfeife 2. Kappe, die an der Oberseite des Stapels angebracht ist. 3. Spiralklinge. 4. Korrosionsschutzbeschichtung 5. Technologisches Loch zum Setzen der Stange.

Es gibt verschiedene Arten von Schraubpfählen aus Stahl. Die Entscheidung für die eine oder andere Art wird auf der Grundlage der Analyse der Bodenmerkmale in diesem Gebiet und der erwarteten Belastung des Fundaments getroffen.Oft werden auch am selben Standort unterschiedliche Pfahlarten verwendet, wodurch die Last gleichmäßig verteilt werden kann.

Spitzentyp eines Schraubenpfahls

Die Spitzen von Schraubenpfählen, die das Eintauchen in den Boden erleichtern, können verschweißt oder gegossen werden.

Ein Schraubpfahl mit einer geschweißten Spitze.

Gussspitzen sind erheblich teurer, und ihre Verwendung ist nur bei besonders dichten Böden, einschließlich Permafrost, sowie großen Einschlüssen natürlichen oder künstlichen Ursprungs gerechtfertigt. Die dauerhafte Gussspitze zerstört beim Einschrauben des Pfahls leicht Hindernisse auf seinem Weg und wird in diesem Fall nicht verformt.

Ein Schraubenpfahl mit einer gegossenen Spitze.

Anzahl der Klingen

Durch die Anzahl der Klingen werden die Schraubpfähle in Einzel- und Mehrfachklingen unterteilt (die Anzahl der Klingen an einem Stamm kann in einigen Fällen sechs Teile erreichen). Die ersten sind ausschließlich für dichte Böden mit geringer Mobilität konzipiert.

Einseitiger Schraubenpfahl.

Die zweiten sind vielseitiger, obwohl ihre Hauptaufgabe in schwachen Böden mit geringer Tragfähigkeit liegt, da mehrfach gefällte Pfähle gegen verschiedene Arten von Lasten widerstandsfähiger sind - ziehen oder im Gegenteil niederdrückend sowie horizontal. Die maximale Effizienz von Mehrblatt-Schraubpfählen lässt sich erreichen, wenn die Anzahl der Messer, der optimale Abstand, die Neigung und der Neigungswinkel richtig gewählt werden.

Schraubstock mit zwei Klingen.

Schaufelgröße

Durch die Größe der Schaufeln werden die Schneckenstapel in eine breite Schaufel (der Durchmesser der Schaufeln ist mindestens das Eineinhalbfache des Stammdurchmessers) und eine schmale Schaufel unterteilt. Aufgrund der erhöhten Lagerfläche sind breite Pfähle in schwachen Böden sehr effektiv.

Schraubenpfähle mit breitem Kopf.

Bei Schmalblättern ist ihre Spezialisierung besonders dichter oder sehr gefrorener Boden (es ist unmöglich, einen breiten Klingenhaufen in einen solchen Boden zu "schrauben", da die Gefahr eines Bruchs oder einer Verformung der Klingen stark steigt). Der Durchmesser der Klingen des Schneckenstapels gemäß der internationalen Norm ICC AC358 (Akzeptanzkriterien für die helikale Grundierung) kann zwischen 200 und 350 mm liegen.

Schraubenpfähle mit schmalem Muster.

Metalldicke eines Schraubenpfahls

Das wichtigste strukturelle Merkmal eines Schraubenpfahls ist die Dicke des Metalls, aus dem die Wände seines Schaftes bestehen. Die Berechnung der erforderlichen Dicke erfolgt nicht nur anhand der erwarteten Belastung des Pfahls, sondern auch anhand der Betriebsbedingungen. Tatsache ist, dass eine Verringerung der Pfahlwandstärke aufgrund von Korrosionsprozessen letztendlich zu einer Verringerung der Lebensdauer führt. Gemäß der oben genannten Norm ICC AC358 sollte die minimale Wandstärke eines Pfahlschachts in neutralem Boden 8 mm und im Boden bei erhöhter chemischer Aktivität 9,5 mm betragen.

Einheimische Ingenieure haben natürlich auch die Wichtigkeit eines solchen Parameters wie die Dicke des Metalls erkannt, das zur Herstellung von Schraubenpfählen verwendet wird. In dem 1977 in der UdSSR herausgegebenen Nachschlagewerk "Pfähle und Pfahlgründungen" wurde angegeben, dass der Pfahlschacht aus nahtlosem Rohr bestehen sollte, das durch Warmwalzen mit einer Wandstärke von mindestens 10 bis 14 mm hergestellt wird. In der modernen russischen Konstruktionsnorm JV 24. 13330. 2011 "Pfahlgründungen" wird jedoch ein solcher Parameter wie die Dicke der Wände des Schraubenpfahlschachts überhaupt nicht berücksichtigt und ist nicht standardisiert.

Natürlich kann Russland Piles produzieren (und nicht nur produzieren, sondern auch produzieren!), Deren Qualität alle Anforderungen des internationalen Standards ICC AC358 erfüllt. Aufgrund ihrer hohen Kosten konkurrieren sie jedoch meist nicht mit herkömmlichen Stahlbetonpfählen, die in einem vorgebohrten Brunnen installiert sind.

Die Dicke des Metalls nicht nur des Pfahlschachts, sondern auch seiner Klingen sollte berücksichtigt werden. Beim Bau von temporären oder leichten Objekten dürfen Pfähle mit Klingen verwendet werden, die dünner als 5 mm sind. Bei der Konstruktion großer Strukturen, die für den Langzeitbetrieb ausgelegt sind, empfiehlt der internationale Standard die Verwendung von Pfählen, deren Klingenstärke 9. 5-12 ist. 5 mm.

Korrosionsschutzbeschichtung

Um den Einfluss von Korrosionsvorgängen auf die Festigkeitseigenschaften eines in aggressiven Böden verlegten Stahlpfahls zu verringern, erhöhen Sie nicht nur die Wandstärke, sondern tragen auch eine zusätzliche Schutzschicht auf. Die am häufigsten verwendeten Methoden zum Korrosionsschutz von Stahlpfählen sind das Verzinken und das Aufbringen einer speziellen Beschichtung aus Polymer (Polyurethan, Epoxidharz usw.). Gemäß ICC AC358 sollte die Dicke der Schutzpolymerschicht nicht weniger als 400 Mikrometer betragen.

Die Vorteile des Fundaments auf Schraubpfählen

Installationsgeschwindigkeit

Die hohe Installationsgeschwindigkeit ist vielleicht der wichtigste Vorteil von Schraubpfählen, da in der Bauwirtschaft Zeit wie nichts anderes geschätzt wird. Der Schraubenpfahl ist sofort nach der Montage betriebsbereit. Selbst das Betonieren des Innenlumens des Pfahlschachts führt nicht zu erzwungenen Ausfallzeiten auf der Baustelle: Es muss nicht darauf gewartet werden, dass der Beton Markenkraft gewinnt, da die Belastung des Pfahls hauptsächlich von der Stahlschale wahrgenommen wird.

Geringes Geräusch bei Fundamentbau

Geringes Geräusch bei der Installation ist der Hauptvorteil von Schraubpfählen gegenüber dem Fahren. Das Eintreiben der letzteren in den Boden wird nicht nur von Geräuschen, sondern auch von Vibrationen begleitet. Vibrationsstöße auf dem Boden können zu Schäden an verschiedenen Strukturen in unmittelbarer Nähe der Baustelle führen.

Niedriger Preis

Die niedrigen Kosten für Fundamente auf Schraubenpfählen im Vergleich zu den Kosten für alle Arten von Stahlbetonfundamenten werden in erster Linie aufgrund einer erheblichen Verringerung des Volumens von Erdarbeiten erreicht.

Fähigkeit, verschiedenen Zugbelastungen standzuhalten

Diese Fähigkeit beruht auf dem Vorhandensein von Klingen an den Schraubenpfählen. Aufgrund ihrer Schaufeln können diese Pfähle auf unebenen Plattformen installiert werden (dh sie sind ideal für Gebäude, die an Hängen liegen) und in einem beliebigen Winkel zur Senkrechten.

Es ist nicht notwendig, eine große Menge an Boden zu bekommen.

Die geringe Menge an Boden, die während der Installation der Schraubenpfähle verdrängt wurde, ermöglicht Arbeiten in der Nähe der vorhandenen Gebäude.

Kann unter verschiedenen Bedingungen eingesetzt werden.

Die Unprätentiösität von Schneckenpfählen in Bezug auf Wetter und Klima äußert sich darin, dass sie in einem ziemlich breiten Temperaturbereich betrieben werden können und keine Angst vor dem Ansteigen des Grundwassers und dem Anschwellen des Bodens haben keine obligatorische Entwässerung der Baustelle, an der der Bau begonnen wird.

Wiederverwendbarkeit

Eine der Anwendungen von Schraubenpfählen ist der Bau temporärer Strukturen. Nachdem eine solche Konstruktion ihre Funktionen erfüllt und abgebaut hat, können die Schraubpfähle vom Boden entfernt und gegebenenfalls wiederverwendet werden.

Es ist erwähnenswert, dass nur industriell hergestellte Schraubenpfähle, deren Qualität der internationalen Konstruktionsnorm ICC AC358 Helical Foundation-Annahmekriterien entspricht, alle diese Vorteile bieten.

Mängel an Fundamenten auf Schraubpfählen

Die Verwendung von Schraubpfählen unterliegt einer Reihe von Einschränkungen, die viele Hersteller leider zu schweigen versuchen. Wenn die Unternehmen, die an der Gründung von Fundamenten beteiligt sind, leicht gegen technologische Standards verstoßen, müssen Sie als Kunde zumindest eine allgemeine Vorstellung davon haben, wann Schraubenpfähle unerwünscht oder völlig inakzeptabel sind.

Unmöglichkeit der Verwendung in Gebieten mit seismischer Aktivität

Der Bau von Gebäuden auf Fundamenten von Schraubenpfählen ist nur in Gebieten ohne oder in der Grenze mit mäßiger seismischer Aktivität zulässig.

Nichtanwendung in Böden, die zu einer schnellen Korrosion von Metall führen.

Es ist nicht erlaubt, Schraubenpfähle in felsigen Boden einzudringen.

Schlackenhaufen und Deponien für Bauschutt können derselben Bodenkategorie zugeordnet werden. Feste Einschlüsse können die Klingen oder sogar die Welle eines Schraubenhaufens während der Installation beschädigen.

Es wird empfohlen, die Verwendung von Schraubpfählen auf Böden zu vermeiden, die keine ausreichende seitliche Abstützung bieten.

Hierzu gehören beispielsweise Torf, lockere, schluffige Sandstrände usw. Wenn Sie solche Pfähle in fließenden Böden einsetzen müssen, ist dies alles Dort ist es notwendig, sie entweder zuverlässig miteinander zu verbinden oder wesentlich zu vertiefen. Entsprechend den Anforderungen der Norm ICC AC358 sollte der Schraubenpfahl in dichten Böden mindestens 1,5 m und in weichen Böden mindestens 3 m tief liegen.

Nehmen wir ein Beispiel: Installation eines Schraubenpfahls 2, 5 m in dem Bereich, in dem sich das Torfbett in einer Tiefe von 2 m befindet, ist nicht akzeptabel, da in diesem Fall der Pfahl der erforderlichen seitlichen Abstützung des Bodens beraubt wird.

Faktoren, die die Haltbarkeit von Schraubenpfählen beeinflussen

Werbung macht geltend, dass die Gründung auf Schraubenpfählen mindestens ein Jahrhundert dauern kann. Ist es wirklich oder ist es nur ein weiterer Trick der Vermarkter? Die Praxis zeigt, dass dies durchaus möglich ist, da einige der unter Mitchell errichteten Leuchttürme noch heute stehen. Wir interessieren uns jedoch mehr für das Schicksal nicht eines Leuchtturms im fernen Europa, sondern für ein kleines Landhaus irgendwo in der Region Moskau, im Ural oder an den Ufern des Jenisseis. Wie viel wird es stehen, wenn es auf einem Fundament aus Schraubenpfählen errichtet wird, die nicht irgendwo und einmal gemacht wurden, sondern hier und jetzt?

Auf der Grundlage der experimentellen Daten wurde die Lebensdauer geschätzt Schraubenpfähle aus Stahl in Böden mit unterschiedlichem elektrischem Widerstand. Nach diesen Schätzungen halten Pfähle aus nicht verzinktem Metall in Böden mit geringer Korrosivität (z. B. trockener Schiefer oder trockener Sand) mindestens 300 Jahre und aus mit Schutzbeschichtung beschichtetem Metall 800 Jahre oder mehr. Beeindruckend, nicht wahr? Es ist jedoch ein Boden, der hinsichtlich seiner Fähigkeit (oder eher Unfähigkeit), Metallkorrosion zu verursachen, ideal ist.

Betrachten Sie zum Vergleich eine andere limitierende Option. In Böden mit sehr hoher Korrosionsaktivität (Meeresboden, Schluff, nasser Lehm, Torf) beträgt die durchschnittliche voraussichtliche Lebensdauer eines Schraubenpfahls aus Stahl nur 30 Jahre (wenn der Pfahl aus verzinktem Metall besteht, erhöht sich diese Zahl auf 70-75 Jahre).

Eine wichtige Reservierung sollte gemacht werden. Bei der Durchführung all dieser Berechnungen wurde angenommen, dass der Pfahl gemäß dem im Westen verwendeten Standard ICC AC358 hergestellt wurde, d. H. Die Dicke der Wände seines Stammes beträgt 8 mm. Im russischen Markt jedoch Schraubenpfähle aus warmgewalzten Stahlrohren mit einer solchen Wandstärke zu finden, ist nahezu unmöglich. Wie lange eine „normale“ heimische Produktion in einer aggressiven Umgebung bestehen wird, d. H. Einem Stapel aus geschweißtem Rohr mit einer Wandstärke von 3 bis 4 mm, ist niemandem bekannt, aber deutlich weniger als 30 (75) Jahre.

Daraus folgt, dass der 100-jährige Gründungsdienst auf Schraubenpfählen, der in der Werbung versprochen wird, nichts weiter als leere Worte sind. Pfähle können sowohl wesentlich mehr als auch wesentlich weniger dienen - alles hängt von der Qualität der Produkte und den Betriebsbedingungen ab, über die in der Werbung kein Wort gesagt wird.

Im Allgemeinen hängt die Lebensdauer von Schraubenpfählen von drei Hauptparametern ab:

• die Dicke des Stahls, der zur Herstellung der Stamm- und Klingenpfähle verwendet wird,
• Dicke und Qualität der Korrosionsschutzbeschichtung,
• chemische Aktivität des Bodens in diesem Bereich.

Ohne diese Merkmale der Pfähle und Betriebsbedingungen zu kennen, können nicht einmal Annahmen darüber gemacht werden, wie lange sie dauern werden.

Die Verbrühung von Schraubenpfählen mit Bündeln von Metallkanälen oder -ecken, die bei unseren Bauherren weit verbreitet sind, trägt zu einer Verringerung der Lebensdauer von Schraubenpfählen bei. Natürlich ist der Einbau solcher Bänder zwischen Pfählen gerechtfertigt, wenn das Fundament im Boden mit schwacher seitlicher Unterstützung installiert wird. Die Verbindung von Stahlpfählen mit Jumpern aus leitfähigem Material beschleunigt jedoch die elektrochemische Korrosion des Metalls.

Um Streuströme zu vermeiden, die zur Beschleunigung von Korrosionsprozessen beitragen, sollten Stahlpfähle nicht galvanisch miteinander sowie mit anderen Bauelementen aus Stahl verbunden werden. Um die Pfähle zu einem einzigen System zu verbinden, sollten Sie ein Holz- oder Metallband verwenden, dessen Elemente mit Hilfe von Klemmen, die durch ein dielektrisches Material von den Pfählen isoliert sind, mit den Pfählen verbunden sind.

Das ist alles, was wir Ihnen heute sagen wollten. Jetzt kennen Sie alle Vor- und Nachteile von Schraubpfählen und haben hoffentlich die Grundidee verstanden, die wir Ihnen vermitteln wollten. Schraubpfähle sind eine ausgezeichnete Wahl für die Erstellung eines Fundaments, sie können jedoch nicht immer und überall verwendet werden. Die Gültigkeit der Verwendung von Schraubpfählen kann jeweils nur ein Fachmann bestimmen.Glauben Sie mir, die Kosten für die Anwerbung eines Spezialisten sind unverhältnismäßig geringer als die Kosten für die Beseitigung von Fehlern, die beim Entwurf und beim Bau des Fundaments gemacht werden.