Warum Brücken nicht absinken
- Eine Brücke überquert nicht einfach nur etwas, sondern muss darunter einen klar definierten Raum für Flüsse, Eisenbahnstrecken, Straßen usw. freihalten
- Bei normalen Straßen werden Kräfte direkt in den Boden abgeleitet, bei Brücken konzentrieren sie sich dagegen auf die Pfeiler oder Auflager an beiden Enden
- Brückenfundamente gehören zu den leistungsfähigsten Ingenieursystemen der Welt
- Allerdings werden Brückenfundamente an Orten errichtet, die für das Tragen von Lasten nicht ideal sind
Die Erfindung von Gründungspfählen
- Wenn der Boden mit mehr Gewicht belastet wird, als er tragen kann, sinkt das Fundament in den Untergrund ab
- Um dieses Problem zu lösen, wurden Gründungspfähle erfunden
- Gründungspfähle sind einfache Konstruktionen: lange Stützen, die in den Boden gerammt oder gebohrt werden
Geschichte und Arten von Gründungspfählen
- Frühe Pfähle bestanden aus Holz und werden weltweit noch immer verwendet
- Holzpfähle sind günstig und leicht einzubauen
- Holz verrottet jedoch, ist in der Länge begrenzt und hat eine geringere Festigkeit
- Betonpfähle sind in vielen Größen und Formen verfügbar und besitzen eine hohe Festigkeit
- Stahlpfähle können schlanker ausgeführt werden, was den Einbau erleichtert
Einbau von Pfählen
- Nach Newtons drittem Gesetz ist zum tiefen Einbringen eines Pfahls in den Boden eine Kraft in die entgegengesetzte Richtung erforderlich
- Üblicherweise werden Pfähle mit einem Hammer eingerammt
- Dabei wird die potenzielle Energie des Hammers in kinetische Energie umgewandelt und auf den Pfahl übertragen
Der Widerstand von Gründungspfählen
- Das wichtigste Ziel eines Fundaments ist, sich nicht zu bewegen
- Pfähle widerstehen Lasten auf zwei Arten: Spitzendruck und Mantelreibung
- Beim Spitzendruck liegt das Pfahlende auf tragfähigem Boden oder Fels auf und nimmt so die Last auf
- Bei der Mantelreibung verdichtet der Pfahl den umgebenden Boden und erzeugt dadurch Reibungskräfte
Einbau und Prüfung von Pfählen
- Der Pfahleinbau dient auch dazu zu prüfen, ob der Pfahl die Lasten aus der endgültigen Planung tragen kann
- Zeigt sich beim Einbau nicht genug Widerstand, kann der Pfahl tiefer eingebracht werden
Horizontale und andere Lasten
- Gebäude und Brücken sind horizontalen Lasten und Auftriebslasten ausgesetzt
- Pfähle können Lasten aus verschiedenen Richtungen aufnehmen
- Scour bezeichnet die allmähliche Erosion des Bodens über die Zeit; sie muss vorhergesagt und in der Planung berücksichtigt werden
Bohrpfähle
- Bohrpfähle sind ein weiterer Pfahltyp: Es wird ein Loch gebohrt, Bewehrungsstahl eingebracht und anschließend mit Beton verfüllt
- Beim Einbau unter Wasser wird eine Verrohrung verwendet, um das Bohrloch zu stützen
- Mit einem Tremie-Rohr wird verhindert, dass sich der Beton mit Wasser vermischt
Vorteile von Bohrpfählen
- Bohrpfähle können in größeren Durchmessern hergestellt werden, sodass keine Pfahlkopfplatte erforderlich ist
- Durch eine Aufweitung am Fuß lässt sich der Widerstand des Pfahls erhöhen
Weitere Pfahltypen
- Es gibt viele weitere Pfahltypen, darunter Continuous Flight Auger Piles, Stone Columns, Helical Piles, Micropiles und Sheet Piles
Beispiele für Pfahlversagen
- Es gibt Fälle von Pfahlversagen, etwa beim Millennium Tower in San Francisco und bei Pfeilern des Lee Roy Selmon Expressway in Tampa
- Solche Fälle unterstreichen die Komplexität der Geotechnik
Meinung von GN⁺
- Dieser Artikel bietet hilfreiche Einblicke in die Fundamentstrukturen von Brücken und Gebäuden
- Er erklärt verschiedene Typen von Gründungspfählen und deren Einbauverfahren und vertieft so das ingenieurtechnische Verständnis
- Die Vor- und Nachteile des Pfahleinbaus werden klar beschrieben, was beim Lösen realer technischer Probleme hilfreich ist
- Die Komplexität der Geotechnik wird hervorgehoben und damit die Bedeutung des Fachgebiets betont
- Projekte mit ähnlicher Funktion sind unter anderem Offshore Wind Turbines und Geopier
1 Kommentare
Hacker-News-Kommentare
Die Formulierung „A Driven Pile is a Tested Pile“ bedeutet, dass beim Einbringen des Pfahls bestätigt wird, dass er einer bestimmten Kraft standhalten kann
„Bedrock“ ist ein einfaches Konzept, in der Praxis aber geologisch komplexer
„Piledriver“ wurde nicht von der WWE erfunden
Der Unterschied zwischen I-beam und H-pile liegt in Form und Verwendungszweck
Manche Brücken sinken absichtlich ab
Es gab das Gerücht, die Coronado Bridge sei in der Mitte hohl, damit Marineschiffe Trümmer leichter beseitigen könnten, aber das stimmt nicht
H Pile ist deutlicher auszusprechen als I Pile
Durch diesen Beitrag habe ich viel über Fundamente gelernt