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Der Spitzendruck beschreibt die Spannung am Pfahlfuß im Kontaktbereich zum Baugrund, die sich aus Eigengewicht und Belastung des Pfahls ergibt. Er wird üblicherweise in kN/m² angegeben. Neben der Mantelreibung ist er eine der beiden Komponenten, die zusammen den Pfahlwiderstand ergeben.
Der Pfahlspitzendruck nimmt mit der Pfahlsetzung im Allgemeinen bis zum Bruch zu. Ist der Bruchwert erreicht, wird er bei weiterer Setzung als konstant angenommen. Bei Fels kommt es kaum zu Setzungen, so dass er hier rasch mobilisiert wird.
Erfahrungswerte des Spitzendrucks für Boden und Fels
Die Höhe des Pfahlspitzendrucks hängt neben der Setzung auch vom Pfahlsystem und natürlich vom Boden oder Fels ab, der unterhalb des Pfahlfußes ansteht.
Oftmals kann für verbreitete Pfahlsysteme und Bodenverhältnisse auf Erfahrungswerte zurückgegriffen werden. Welche Spitzendrücke zugelassen werden können, wird hier über einfach zu bestimmende oder abzuschätzende Kennwerte wie dem mittleren Spitzenwiderstand der Drucksonde, der Kohäsion oder der einaxialen Druckfestigkeit bestimmt.
Die Höhe des Spitzendrucks hängt maßgeblich von der Setzung des Pfahl ab, während die Pfahlkopfsetzung gleichzeitig ein wichtiges Kriterium der Gebrauchstauglichkeit darstellt. Es ist entsprechend wichtig zu wissen, wie hoch die zulässigen Setzungen sind, um beurteilen zu können, wie hoch der Pfahlspitzendruck beim konkreten Anwendungsfall angesetzt werden kann.
Folgende Erfahrungswerte für den Pfahlspitzendruck werden nach den Empfehlungen des Arbeitskreises „Pfähle“ (EA-Pfähle) beispielsweise für Bohrpfähle angegeben:
| Bezogene Pfahlkopfsetzung s/D | Mittlerer Spitzenwiderstand qc der Drucksonde [MN/m²] | Pfahlspitzendruck qb,k [kN/m²] |
|---|---|---|
| 0,02 | 7,5 | 550 – 800 |
| 0,03 | 7,5 | 700 – 1.050 |
| 0,1 | 7,5 | 1.600 – 2.300 |
| 0,02 | 15 | 1.050 – 1.400 |
| 0,03 | 15 | 1.350 – 1.800 |
| 0,1 | 15 | 3.000 – 4.000 |
| 0,02 | ≥ 25 | 1.750 – 2.300 |
| 0,03 | ≥ 25 | 2.250 – 2.950 |
| 0,1 | ≥ 25 | 4.000 – 5.300 |
| Bezogene Pfahlkopfsetzung s/D | Kohäsion cu,k des undränierten Bodens [kN/m²] | Pfahlspitzendruck qb,k [kN/m²] |
|---|---|---|
| 0,02 | 100 | 350 – 450 |
| 0,03 | 100 | 450 – 550 |
| 0,1 | 100 | 800 – 1.000 |
| 0,02 | 150 | 600 – 750 |
| 0,03 | 150 | 700 – 900 |
| 0,1 | 150 | 1.200 – 1.500 |
| 0,02 | 250 | 950 – 1.200 |
| 0,03 | 250 | 1.200 – 1.450 |
| 0,1 | 250 | 1.600 – 2.000 |
| Einaxiale Druckfestigkeit qu,k [MN/m²] | Pfahlspitzendruck qb,k [kN/m²] |
|---|---|
| 0,5 | 1.500 – 2.500 |
| 5,0 | 5.000 – 10.000 |
| 20,0 | 10.000 – 20.000 |
Die vorgenannten Werte gelten nur unter bestimmten Bedingungen und ihre Anwendbarkeit ist im konkreten Einzelfall durch einen Sachverständigen für Geotechnik zu bestätigen.
Die bezogene Pfahlkopfsetzung wird über das Verhältnis der absoluten Pfahlsetzung zum Pfahldurchmesser ermittelt. Die bezogene Pfahlkopfsetzung von 0,1 ist hierbei als Grenzsetzung zu sehen, bis zu der der Spitzendruck setzungsabhängig ist. Danach ist er als konstant anzunehmen.
Bestimmung über Pfahlprobebelastungen
Der Spitzendruck eines konkreten Pfahls kann über Pfahlprobebelastungen versuchstechnisch ermittelt werden. Dies ist mit einem deutlich höheren Aufwand und auch Kosten verbunden, als bei einer alleinigen Pfahlbemessung über Erfahrungswerte.
Bei fehlenden Erfahrungswerten für bestimmte Pfahlsysteme oder Baugrundverhältnisse sind Pfahlprobebelastungen jedoch die einzige Möglichkeit, den Pfahlspitzendruck zuverlässig zu bestimmen.
Ein Vorteil von Pfahlprobebelastungen zur Ermittlung des Pfahlspitzendrucks besteht jedoch bei größeren Bauvorhaben auch darin, dass die Pfahlwiderstände bei Probebelastungen oft deutlich höher liegen, als es bei der Bemessung über Erfahrungswerte der Fall wäre. Dadurch können die Pfahlgründung optimiert und Kosten oftmals reduziert werden.
