GEWI-Einstabanker – Sicherer Anker für Bauwerke

Geht es um die Absicherung von Bauwerken im Spezialtiefbau, sind Anker eine bewährte Lösung. Zahlreiche Ankertypen finden Verwendung. Neben dem geschulten Personal sind spezielles Gerät für den Einbau sowie erstklassige Materialen erforderlich. GEWI-Einstabanker sind dabei sehr flexibel einsetzbar und stellen in vielen Einsatzbereichen die technisch beste und wirtschaftlichste Lösung für die gesamte Einsatzdauer sicher.

Einsatzbereiche für GEWI-Einstabanker

GEWI-Einstabanker - Sicherer Anker für BauwerkeVerpressanker nach DIN EN 1537, zu denen die GEWI-Einstabanker gehören, haben ein sehr breites Einsatzspektrum. Ihre Einsatzbereiche sind u.a. folgende:

  • Auftriebssicherung von Bodenplatten gegen Auftrieb durch das Grundwasser
  • Baugrubensicherung zur rückwärtigen Abstützung, Rückverankerungen allgemein
  • Dammbau und Innerstädtisches Bauen
  • Fels- und Hangsicherung sowie Lagesicherung
  • Schallschutzwände im Verkehrswegebau
  • Sicherung von Bahndämmen, Bauzuständen, verbreiterter Hangstraßen
  • Steigende Anker

Man unterscheidet hierbei Kurzzeitanker für temporäre Verwendung und Daueranker für permanenten Einsatz im Spezialtiefbau. Temporäre Anker dürfen im Regelfall maximal zwei Jahre in Gebrauch sein. Daueranker sind für eine Nutzungsdauer von mindestens 100 Jahren ausgelegt und unterscheiden sich dabei in ihrer Ausführung primär in der Dauerhaftigkeit des Korrosionsschutzes. Eine dauerhafte Überwachung der Kraft im Zugglied mithilfe von Messsystemen ist jedoch erforderlich, wenn ihr Einsatz sicherheitsrelevant ist.

Vorteile von GEWI-Einstabankern

Flexibilität ist Trumpf – die sehr flexible Verarbeitbarkeit der GEWI-Einstabanker im Spezialtiefbau ist deren entscheidender Vorteil. Problemlos erfolgt direkt auf der Baustelle die Längenanpassung. Die Anker sind über die gesamte Länge mit einem Gewinde ausgestattet, damit erübrigt sich das Gewindeschneiden auf der Baustelle. Auch bei extremen Bedingungen lässt sich der GEWI-Einstabanker schrauben. GEWI-Anker sind schlank konzipiert, benötigen daher kleine Bohrlöcher und wenig Platz auf der Baustelle.

Der GEWI-Anker aus hochwertigem und robustem Stahl eignet sich für höchste Beanspruchung. Wird eine höhere Tragkraft benötigt, so kann man diese durch Nachverpressung effektiv erzielen. Dank der groben Gewinde erzielen die GEWI-Einstabanker zwischen Gewindestange und Mörtel eine gute Haftung.

Nachteile der Anker

Speziell wenn es sich um temporäre Einsatzzwecke handelt, ist das verhältnismäßig teure Verankerungssystem im Nachteil. Die Bohrmannschaft benötigt für den Einbau ein hohes Maß an Fachkenntnis und Zuverlässigkeit. Steht nur eine geringe Arbeitshöhe zur Verfügung, kann dies eine geringe Leistung zur Folge haben. Aspekte der Wirtschaftlichkeit und Tragfähigkeit begrenzen die Anwendungsgebiete für GEWI-Einstabanker im Spezialtiefbau. Die Größe des Tragglieds und die Art des anstehenden Baugrundes sind relevant. Bestimmte Bodenverhältnisse können bei Bohrtiefen von mehr als 30 Metern eine Herausforderung darstellen.

Voraussetzungen für den Einsatz von Dauerankern

Für Daueranker müssen auf der Baustelle entsprechende Maßnahmen für den Korrosionsschutz des gesamten Ankersystems sichergestellt sein. Bis zum Aufbringen der Ankerkopfkonstruktion muss für das freie Stahlende Schutz vor Korrosion gewährleistet sein. Die Korrosionsschutzmasse muss dabei den Hohlraum zwischen Stahlzugglied und Ankerplatte vollständig befüllen.

Die DIN EN 1537 definiert die aussagekräftigsten Methoden zur Qualitätssicherung für Eignungs- und Untersuchungsprüfungen. Die durchgängige Qualitätssicherung ist essenziell. Dazu gehören das Einmessen und Sichern der Bohransatzpunkte sowie die Kontrolle der korrekten Ausführung von Bohrtiefe, Bohrdurchmesser und Einbautiefe. Suspensionsdichte und Verpressdrücke werden ebenso überwacht. Durch Pfahlprüfungen wird die erforderlichen Krafteintragungslänge im tragfähigen Untergrund verifiziert.

Hauptmerkmale von GEWI Pfählen

GEWI Pfähle haben teils ähnliche Einsatzbereiche und werden hauptsächlich für Gründungen bzw. Tiefgründungen eingesetzt und zeichnen sich durch hohe Tragfähigkeit aus. Beispielsweise finden GEWI Pfähle bei Nachgründungen unter sehr beengten Verhältnissen Verwendung. Ist die Arbeitshöhe gering, werden kürzere Pfahlsegmente eingesetzt und durch Muffen verbunden. Dank der sehr wendigen und kompakten Arbeitsgeräte können GEWI Pfähle in nahezu jedem Neigungswinkel eingebaut werden. Damit sind sie sehr flexibel in der Verwendung.

Hauptmerkmale von GEWI-Einstabankern

Einstabanker sind ein aktiv vorgespanntes Verpressankersystem. Dies minimiert oder eliminiert die zu erwartenden Verformungen der gesicherten Baukörper. Ist der Verpressmörtel ausreichend gehärtet, wird jeder Anker auf seine Tragfähigkeit geprüft.

Stabanker-Systeme im Spezialtiefbau zeichnen sich durch verschiedene Merkmale aus. Die Gewindestäbe besitzen ein GEWI-Grobgewinde auf der gesamten Länge. Die Stahlstäbe haben eine Länge von bis zu 16 m und einen Durchmesser von 20 bis 65 mm. Durch Muffen koppelt man mehrere Stabelemente und erreicht eine flexible Längenanpassung auf der Baustelle vor Ort. Es gibt verschiedene Stahlgüten, dessen Auswahl je nach Einsatzzweck erfolgt. Stabanker sind qualitativ hochwertige Spannstäbe, die ein optimales Verhältnis von Kraft zu Bohrlochdurchmesser ermöglichen. Der GEWI-Stab ist sehr robust, das Schweißen ausgewählter GEWI-Stähle ist möglich. Zudem ist eine flexible Verarbeitbarkeit gegeben, da die Ankerkopf- und Winkelausgleichskonstruktionen variabel sind. Das Stabsystem weist eine hohe Steifigkeit auf. Damit ist die Verwendung im Überkopfeinbau in z.B. Kavernendecken umsetzbar.

Funktionsprinzip von GEWI-Einstabankern

Die Zugkraft wird vom Verpressanker auf eine tragfähige Schicht im Baugrund aufgebracht. Ein vorgespannter Anker setzt sich aus drei Hauptkomponenten zusammen:

  • Krafteintragungslänge: Das Zugglied ist im Bohrloch an einem Ende durch eingepressten Zementmörtel (Verpresskörper) über die Krafteintragungslänge im Baugrund verankert.
  • Freie Ankerlänge: Der Stab ist durch einen Hüllschlauch von der Bohrlochverfüllung entkoppelt und kann sich so ungehindert in der freien Länge dehnen. So wird die Aufbringung der Vorspannung auf die Ankerkonstruktion ermöglicht.
  • Ankerkopf: Über den Ankerkopf wird das Einbauelement vorgespannt. Der Ankerkopf überträgt die Ankerkraft auf die zu verankernde Struktur.

Für die Verwendung im Spezialtiefbau erfolgt im Regelfall zunächst eine Bohrung in den Untergrund. Falls erforderlich, kleidet man die Bohrung durch ein Rohr aus. Nun wird der Stab eingeführt. Im nächsten Schritt injiziert man Zementmörtel während gleichzeitig das Bohrrohr gezogen wird.

GEWI-Einstabanker werden im Spezialtiefbau nach ausreichender Erhärtung des Verpressmörtels durch eine Abnahmeprüfung auf ihre Tragfähigkeit hin überprüft. Im Rahmen einer Pfahlprüfung ist die Kontrolle der jeweiligen Krafteinbringung über ein Spann- und Prüfsystem möglich. In Deutschland ist das Verfahren in der DIN EN 1537 technisch genormt.

Pfahlprüfung – Ein Muss

Böden und Felsen können oft unberechenbar sein. Für die dauerhafte Gewährleistung der Sicherheit ist daher die Pfahlprüfung ein unverzichtbarer Bestandteil.

Bei der Prüfung der Verpressanker ermittelt man zum einen die äußere Tragfähigkeit. Die Eignungsprüfung erfolgt im Regelfall an mindestens 3 Ankern. Abnahmeprüfungen für die ordnungsgemäße Herstellung des Bauteils finden für alle GEWI-Einstabanker statt. Bei der Eignungsprüfung unterscheidet man zwischen Dauer- und Temporärbauwerk. Bei Dauerankern hat die Pfahlprüfung besondere Bedeutung. Mit der Dauerkraftmessung, Spontankraftmessung sowie Korrosionsmessung wird besonderes Augenmerk auf die Erhaltung der Funktion gelegt.

Geschichte der Verpressanker

Der deutsche Bauingenieur und Bauunternehmer Karlheinz Bauer entwickelte Ende der 1950er Jahre die ersten Verpressanker für Lockerböden zur Rückverankerung großer und tiefer Baugrubenwände. Bauer ließ nach Bauproblemen die benötigten Anker direkt im Kiesboden einbetonieren und meldete das neue Bauverfahren zum Patent an. Mit dem unter der Bezeichnung ‚Zuganker zur Verankerung von Bauteilen im Erdreich‘ angemeldete Bauverfahren konnten Baugruben wesentlich einfacher hergestellt werden. Auf die bis dahin notwendige Aussteifung mit Hilfe von Baumstämmen oder Stahlstreben konnte fortan verzichtet werden.

Fazit

GEWI-Einstabanker sind sehr flexibel einsetzbar und stellen eine erstklassige und bewährte Lösung für viele Einsatzbereiche im Spezialtiefbau dar. GEWI-Stäbe sind aus erstklassigem Material gefertigt. Bestes Material im Zusammenspiel mit einer durchgängigen Pfahlprüfung sowie Qualitätssicherung garantieren Sicherheit für die gesamte Einsatzdauer.

Sichere Fundamente dank Stahlrohrpfählen

Der duktile Rammpfahl ist im Spezialtiefbau eine feste Größe. Ein Duktilpfahl besteht aus Gusseisen und lässt sich schnell und mit wenig Aufwand einsetzen. Der Duktilpfahl wird in Fertigteilelementen an die Baustelle geliefert. Er lässt sich schneller und mit weniger Erschütterungen und Lärm im Boden verankern als Pfähle aus Stahl oder Beton. Sowohl technisch als auch wirtschaftlich ist er damit eine attraktive Alternative zu anderen Technologien im Grundbau.

Pfähle im Grundbau

Sichere Fundamente dank StahlrohrpfählenSie dienen allgemein der Ableitung des Gewichts eines Hochbaus oder anderer Objekte. Bodenschichten besitzen verschiedene Tragfähigkeiten und die in dieser Hinsicht beste Schicht – also tragbarste – befindet sich oft nicht an der Oberfläche. Das liegt auch nahe, denn festere Bodenteile sind schwerer als weniger feste und haben daher die Tendenz abzusinken.

Bauobjekte sollen aber an der Oberfläche platziert werden und zwar ohne das Abtragen der zu wenig tragfähigen Schichten. Dieses Problem gehört zu dem Bereich Spezialtiefbau, für das schon seit der Antike Lösungen gefunden wurden. Dazu gehören Pfähle aus Holz aus der Zeit des römischen Reichs, die heute noch ihre Funktion erfüllen können. Ein weniger altes, aber umso eindrucksvolleres Beispiel für die Verwendung von Pfahlgründungen ist die Stadt Venedig. In diesem Fall zeigt sich aber auch, dass Holzpfähle nur in den für sie geeigneten Bedingungen ihre Funktion gut erfüllen können. Nicht nur schwankende Wasserspiegel, sondern schon zu viel im Wasser gelöster Luftsauerstoff kann Holzpfählen zusetzen.

Es drängt sich die Frage auf, auf welche anderen Baumaterialien Pfahlgründungsfirmen zurückgreifen können.

Verschiedene Typen von Pfählen

Neben dem ersten und traditionellen Material Holz werden heute im Spezialtiefbau Pfähle aus Stahl, Stahlbeton und eben auch aus Gusseisen verwendet. Stahlrohrpfähle werden hohl in den Boden gerammt und in einem zweiten Arbeitsschritt mit Betonmörtel aufgefüllt. Stahlbetonpfähle können in massiver Form bei Pfahlgründungen zum Einsatz kommen. Es gibt sie aber auch in hohler Form und damit sind sie ähnlich wie ein duktiler Rammpfahl. Der wesentliche Unterschied ist das Material, aus dem der Pfahl hergestellt wird.

Der Duktilpfahl in seiner Herstellung

Ein duktiler Rammpfahl wird aus duktilem Gusseisen hergestellt. Der Begriff duktil bedeutet „biegsam verformbar“ im Gegensatz zu Sprödigkeit. Unter mechanischer Belastung bricht duktiles Material also nicht so schnell. Zu den duktilsten Materialien gehört Gold, dessen Eigenschaften das Hämmern zu Blattgold erlauben. Am anderen Ende der Skala befindet sich Glas, das auf geringe mechanische Belastung hin bricht und zerspringt.

Hergestellt wird ein duktiler Rammpfahl im Verfahren des Schleudergusses, welches allgemein zur Produktion von rotationssymmetrischen Bauteilen verwendet wird. Andere Anwendungen sind Rohrleitungen, die wie ein Duktilpfahl aus flüssigem Eisen in eine rotierende Form gegossen werden. Diese Herstellungsmethode gibt es schon längere Zeit, sie wurde aber in den letzten Jahren erheblich verfeinert. Heute ist es möglich, im Schleudergussverfahren die Wandstärken der gegossenen Bauteile individuell anzupassen.

Der fertige Duktilpfahl wird einem standardisierten Verfahren zur Qualitätsprüfung unterzogen. Zu den überprüften Kriterien gehören das Gusseisen als Material an sich, seine chemische Zusammensetzung, die Abmessungen, das Gewicht und natürlich die mechanische Belastbarkeit für einen solchen Duktilpfahl. Die Ergebnisse dieser nach einer ISO-Norm durchgeführten Prüfungen werden in einem Prüfzertifikat festgehalten.

Aus technischen und wirtschaftlichen Gründen wird ein Duktilpfahl in wenigen standardisierten Längen hergestellt. Das bedeutet aber keineswegs eine Einschränkung der Länge, in dem ein duktiler Rammpfahl eingesetzt werden kann. Ein solcher Pfahl kann durch Verbund mehrerer Elemente zu einer praktisch unbegrenzten Länge erweitert werden. Die Anlieferung an die Baustelle erfolgt aber als Fertigteil, was erhebliche Vorteile mit sich bringt.

Verschiedene Ausführungen für Duktilpfähle

Man unterscheidet im Wesentlichen zwei Typen. Beim ersten Typ schließt die Fußplatte des Pfahls ihn nach unten ab und besitzt denselben Querschnitt wie der Duktilpfahl selbst. Ein solcher duktiler Rammpfahl wird nach dem Einrammen mit Betonmörtel aufgefüllt. Das von ihm getragene Gewicht wird hauptsächlich auf festeren Untergrund abgeleitet, es handelt sich also um einen Spitzendruckpfahl. Der zweite Typ, der mantelverpresste Duktilpfahl, wird hingegen von einer Fußplatte abgeschlossen, deren Querschnitt größer ist als der Querschnitt des Pfahls. Unten nahe der Spitze des Pfahls tritt beim Einrammen Betonmörtel aus, der einen Mantel um den Pfahl bildet und sich so verfestigt. Ein solcher Duktilpfahl trägt sein Gewicht hauptsächlich durch die Reibung des Pfahls mit dem ihn umgebenden Boden. Er erfüllt also die Funktion eines Mantelreibungspfahls.

Der duktile Rammpfahl im Einsatz

Ein Pfahl dieser Technologie wird üblicherweise mit einem schnellschlagenden Hydraulikhammer in den Boden getrieben. Die Länge ist weitgehend frei wählbar, denn die Elemente werden mit einer kraftschließenden Kupplung verbunden.

Wie auch bei anderen Technologien für Pfähle im Spezialtiefbau liefert ein duktiler Rammpfahl mit seiner Eindringungsrate Informationen über die Tragfähigkeit des Bodens. Da die Kraft des Hydraulikhammers weitgehend konstant ist, ergibt sich eine Eindringrate umgekehrt proportional zur Festigkeit des Bodens. Diese Information kann systematisch aufgenommen und verarbeitet werden. In einfachen Fällen wird es ausreichen, mit dem Aufsetzen weiterer Elemente dann aufzuhören, wenn die Eindringrate hinreichend gering ist.

Ist ein duktiler Rammpfahl in gewünschter Länge eingerammt, wird er mit einer Kopfplatte abgeschlossen. Diese erfüllt den Zweck der Lastverteilung.

Anwendungen für einen Duktilpfahl im Spezialtiefbau

Diese Technologie kann auf kleinen, mittleren und auf sehr großen Baustellen gleichermaßen eingesetzt werden. Neben der Erhöhung der Festigkeit des Bodens für Hochbauten kann ein duktiler Rammpfahl auch für Brückenwiderlager, Dämme, die Gründung von Rohrleitungen oder für eine Silofundierung eingesetzt werden.

Im Spezialtiefbau kann auch eine Verbesserung der Festigkeit des Bodens erforderlich sein, ohne dass ein Hochbau beabsichtigt ist. Beispiele dafür sind Hang- und Böschungssicherungen. Für diese Zwecke kann ein duktiler Rammpfahl auch schräg eingerammt werden.

Vorteile duktiler Rammpfähle

Ein Duktilpfahl erfordert nur eine geringere Bauzeit als alternative Technologien. Das Gusseisen ist zu 100% wiederverwertbar. Für das Einrammen genügt ein Hydraulikbagger, es sind also keine Großgeräte erforderlich. Es entsteht kein Aushubmaterial, was weniger Baustellenverkehr und geringeren Einsatz an Personal und Material bedeutet. Die durch den Pfahl entstehende Bodenverdichtung erhöht die Reibung mit dem Boden und daher die Tragfähigkeit.

Einsetzbar sind Duktilpfähle im Grundbau auch in engen Verhältnissen. Nachdem der Hydraulikhammer wenig Erschütterungen auslöst, können solche Pfähle auch in unmittelbarer Nähe denkmalgeschützter oder sogar einsturzgefährdeter Gebäude eingesetzt werden. Der Hydraulikhammer verursacht so geringe Stoßwellen, dass weniger von einem Einrammen als von einem Einvibrieren gesprochen werden kann.

Aus der Geschwindigkeit der Pfahlbewegungen können Informationen abgeleitet werden, die für jeden Pfahl ein individuelles Anpassen der Pfahllänge ermöglicht.