Üblicherweise geht die Mantelreibung im Zusammenhang mit Pfahlgründungen als Widerstand in die Bemessung von Pfählen ein. Negative Mantelreibung hingegen stellt eine ständige Einwirkung aus dem Baugrund dar und mindert die Tragfähigkeit von Pfählen. Sie wird als negativ bezeichnet, weil sie entgegengesetzt zur Pfahlmantelreibung aus der Pfahlsetzung wirkt.
Negative Mantelreibung tritt auf, wenn sich der Boden um einen Pfahl stärker setzt als dieser selbst. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn Auflasten neben dem Pfahl zur Kompression einer weichen Bodenschicht führen oder sich der Boden durch einen fallenden Grundwasserspiegel senkt. Der Boden hängt sich dann quasi mit seinem Eigengewicht an den Pfahlschaft und belastet ihn zusätzlich.
Neutraler Punkt
Ein Pfahl setzt sich so lange, bis die Einwirkungen und die Pfahlwiderstände im Gleichgewicht stehen. Die Mantelreibung setzt sich dann aus einem positiven und einem negativen Anteil zusammen. Die Grenze zwischen den beiden Anteilen, die irgendwo entlang des Pfahlschafts zu verorten ist, wird hierbei als neutraler Punkt bezeichnet.
Bei gleichen, homogenen Bodenverhältnissen können folgende Fälle unterschieden werden:
- Bei geringen Setzungen des Pfahls aufgrund von beispielsweise Bauwerkslasten ist der Anteil aus negativer Mantelreibung größer bzw. reicht der Einfluss tiefer.
- Bei höheren Setzungen des Pfahls wird mehr stützende Mantelreibung mobilisiert, der Anteil aus negativer Mantelreibung wird kleiner bzw. dessen Einfluss reicht weniger tief.
Der hieraus resultierende unterschiedliche Verlauf der Pfahllängskraftbeanspruchung mit der Lage des neutralen Punktes kann qualitativ der nachfolgenden Abbildung entnommen werden:
Abschätzung der negativen Mantelreibung
Eine korrekte Abschätzung der negativen Mantelreibung erfordert Kenntnis über die nachfolgenden Punkte:
- Pfahlsetzungen
- Setzungen der Bodenschichten
- aus 1. und 2. resultierenden Relativverschiebungen
- ggf. Mobilisierungsfunktionen von positiver und negativer Mantelreibung
Bei bindigen Böden erfolgt die Abschätzung der Höhe der charakteristischen negativen Mantelreibung oft über die undränierte Scherfestigkeit des Bodens. Diese wird gemäß EA-Pfähle je nach Boden und Pfahlsystem oft mit einem Faktor zwischen 0,15 und 1,60 multipliziert. Häufig wird jedoch näherungsweise die undränierte Scherfestigkeit ohne Abminderung oder Erhöhung angesetzt.
