Zur Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit von vorgefertigten Verdrängungspfählen in bindigen und nichtbindigen Böden

Witzel, Melanie

kassel university press, ISBN: 978-3-89958-091-4, 2004, 272 Pages
(Schriftenreihe Geotechnik Heft 15)

URN: urn:nbn:de:0002-0914

Zugl.: Kassel, Univ., Diss. 2004

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Content: Obwohl es sich bei vorgefertigten Verdrängungspfählen um eines der ältesten Gründungsele-mente handelt, gibt es bislang kein allgemein gültiges und angewandtes bodenmechanisches Modell um ihre Grenztragfähigkeit und das Widerstands-Setzungs-Verhalten vorauszusagen. Die Abschätzung der Tragfähigkeit einer Verdrängungspfahlgründung ist insofern schwierig, da durch den Verdrängungseffekt bei Einbau des Pfahls eine Bodenverfestigung und Ver-spannung eintritt, durch die sich die Eigenschaften des Baugrundes verändern. Diese boden-mechanischen Veränderungen sind derzeit nicht zu quantifizieren. Ein weiterer Aspekt, der die Prognose der Tragfähigkeit erschwert, ist das komplexe Zusammenwirken von Baugrund-festigkeit, Rammarbeit, Spannungen und Verformungen, das schwer zu erfassen ist.

Das Ziel der Forschungsarbeit bestand darin, abgesicherte und wirtschaftliche Angaben zur Bestimmung der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit von Verdrängungspfählen zu erar-beiten. Folgende Vorgehensweise wurde zur Realisierung des Projektes gewählt:

  • Darstellung des bisherigen Kenntnisstandes zur Tragfähigkeitsprognose vorgefertigter Verdrängungspfähle und Beurteilung der Methoden.
  • Durchführung von Modellversuchen zur Definition charakteristischer Einflussgrößen auf das Tragverhalten von vorgefertigten Verdrängungspfählen, sowie zur Entwicklung eines Ansatzes zur Trennung der Widerstands-Setzungslinie in die Komponenten Spit-zenwiderstand und Mantelreibung.
  • Statistische Untersuchung von ca. 200 statischen in situ Probebelastungen. Untersu-chung verschiedener Einflussfaktoren und Ableitung von Mantelreibungs- und Spitzen-widerstandswerten mit Hilfe von multiplen Regressionsmodellen.
  • Ableitung eines optimierten Berechungsverfahren aus den Ergebnissen der Modellver-suche und der statischen Untersuchung.

Das abgeleitete optimierte Berechnungsverfahren soll ggf. in der zur Zeit in Bearbeitung be-findlichen EAP – Empfehlung des Arbeitskreises Pfähle des Arbeitskreis AK 2.1 „Pfähle“ der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik (DGGT) Berücksichtigung finden.

A universal and general applied soil mechanical model to predict the bearing capacity and the load settlement behaviour of precast driven piles does not exist, even though those piles are among the oldest foundation elements. The prediction of the bearing capacity of driven piles is very difficult because of the soil compression and tension due to the driving process. The soil mechanic changes can not be quantified at present. An additional aspect that makes the prediction of bearing capacity difficult is the complex interaction of soil stiffness, driving energy, stresses and displacements.

The objective of the research project was to compile verified and economic values to predict the bearing capacity and serviceability of precast driven piles. In order to realise the research project the following approach was applied:

  • A comprehensive literature study provides an compendium, of the current state of knowledge of predicting the bearing capacity of precast driven piles. An evaluation of commonly used methods has been carried out.
  • Implementation of model tests to define characteristic factors which influence the bear-ing capacity of precast driven piles. Development of a simple approach to split the total pile resistance into base and shaft resistance.
  • Statistical evaluation of approximately 200 static in situ pile loading tests. Analysis of different influencing factors and derivation of values of skin friction and base resistance using multiple regression models.
  • Derivation of a optimised empirical approach to predict the resistance settlement line of precast driven piles based on the results of the model test and the statistical analysis.

Where applicable, the optimised empirical approach shall be considered for the EAP – rec-ommendations of the working group AK 2.1 „piles“ of the German Society for Geotechnical Engineering (DGGT), which are at present in process.


Projektleiter/Talkmaster: Prof. Dr.-Ing. H.-G. Kempfert

Mitarbeiter/Employee: Dr.-Ing. M. Witzel

Laufzeit/Operating time: 10.2001 - 06.2004

Finanzierung/Financing: Stipendium des Otto-Braun-Fonds und Drittmittel

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