Die wohl bekannteste Anwendung von Pfahlgründungen aus dem Mittelalter ist die Stadt Venedig. Andere Beispiele für historische Bauten auf Pfählen sind der königliche Palast in Amsterdam und die Lagerhäuser am Hafen von Hamburg.
Verschiedene Technologien und Eigenschaften von Pfählen im Grundbau
Früher stand kein anderes Material als Holz für Pfähle zur Verfügung. Bei konstanter Feuchtigkeit war aber auch dieses Material sehr beständig, was am Beispiel der Stadt Venedig bis heute auf eindrucksvolle Weise erkennbar ist.
Holzpfähle sind aber anfällig für Fäulnis, wenn beispielsweise der Grundwasserspiegel sinkt und die Pfähle nicht mehr ganz im Wasser stehen. Dann stehen heute andere Materialien zur Verfügung.
Wie der Name sagt, wird für einen Stahlbetonpfahl heute eine Kombination von Stahl und Beton verwendet. Die Einführung in den Boden kann durch Einrammen erfolgen. Es gibt aber auch die Möglichkeit, ein Loch vorzubohren und den Pfahl dann dort einzuführen.
Gleich wie der Pfahl in den Boden versenkt wurde, er muss Kräfte aufnehmen und an den Boden ableiten. Dafür sind zwei Effekte verantwortlich, die in verschiedenen Böden und mit verschiedenen Technologien unterschiedliche Anteile dieser Kräfte übernehmen. Der Pfahl reibt sich einerseits seitlich im Boden, was einen Teil der Kraft aufnimmt. Steht der Pfahl auf hinreichend festem Grund, erfolgt andererseits eine Ableitung des Gewichts des Bauwerks auf diesen Untergrund.
Heute im Grundbau verwendete Materialien
Für kleine Bauten kann auch heute noch Holz als Material in Frage kommen. Manche Bauten müssen auch nur für eine überschaubare Zeit aufgestellt werden wie etwa Hilfskonstruktionen auf größeren Baustellen. Dafür kommen oft Pfähle aus Stahl zum Einsatz, die nach Verwendung wieder aus dem Boden gezogen werden können.
Stampfbeton ohne Armierung besitzt keine ausreichend guten statischen Eigenschaften, weswegen solche Pfähle höchstens noch in Entwicklungsländern für leichtere Bauten eingesetzt werden.
Für dauerhafte Bauten bietet sich also eine Kombination dieser Materialien an. Stahlrohrpfähle und der Stahlbetonpfahl in verschiedenen Ausführungen entsprechen dem heutigen Stand der Technik.
Kriterien für den Einsatz verschiedener Typen von Pfählen
Wieviel Platz steht für den Einbau und die Verwendung von Pfählen zur Verfügung? Entstehen Lärm und Erschütterungen während der Bauarbeiten? Das ist besonders im Hinblick auf nahe Gebäude und mögliche Beschädigungen von Interesse. Es dürfte auch klar sein, dass die Bodenbeschaffenheit für die Wahl der Technologie der Pfähle eine wesentliche Rolle spielt. Stahlrohrpfähle sind besonders für härtere Böden die erste Wahl.
Stahlrohrpfähle
Stahlrohrpfähle sind hohl, bestehen aus Stahl und verfügen oft über eine gehärtete Spitze. Üblicherweise werden Stahlrohrpfähle in den Boden eingerammt.
Das ergibt sich aus dem Aufbau der Pfähle. Weil Stahlrohrpfähle hohl sind, kann sich das Fallgewicht innen im Pfahl bewegen. Fällt das Gewicht, wird die Kraft zum Einrammen des Pfahls also nicht vom oberen Teil des Pfahls aufgenommen, sondern nur durch den unteren und insbesondere durch die Spitze der Stahlrohrpfähle. Deshalb sind Stahlrohrpfähle auch für härtere Böden geeignet, da auch das Auftreffen auf Hindernisse wie Steine keine wesentliche Beschädigung bewirkt. Der Pfahl kann weiter eingerammt werden.
Befindet sich der Pfahl dann in der vorgesehen Position im Boden, wird er mit Beton aufgefüllt. Stahlrohrpfähle verdrängen den Boden, was zwei Vorteile hat. Es fällt kein Bohrgut zum Abtransport an und es entsteht durch die Verdichtung des Bodens mehr Reibung mit der Außenseite des Pfahls. Der Stahlmantel schützt den Betonkern vor Erosion und macht Stahrohrpfähle deshalb stabiler und langlebiger.
Für die Ermittlung der Tragfähigkeit ist es möglich, die zum Einrammen notwendige Energie zu messen.
Der Stahlbetonpfahl
Ein Stahlbetonpfahl besteht aus mit Stahl armiertem Beton. Es kommen zwei Typen zum Einsatz. Ein hohler Stahlbetonpfahl mit Stahlspitze ist besonders für härtere Böden geeignet. Die häufiger eingesetzte Version besteht aus massivem Stahlbeton. Stahlbetonrammpfähle sind hier besonders zu nennen.
Stahlbetonrammpfähle und Stahlbetonfertigteilrammpfähle
Stahlbetonrammpfähle werden natürlich durch Einrammen in den Boden versenkt. Dadurch verursachen Stahlbetonrammpfähle bei ihrer Verwendung allerdings beträchtliche Erschütterungen und Lärm. Aus diesem Grund wird diese Technologie in dicht bebauten Gebieten heute kaum mehr verwendet. Stahlbetonrammpfähle sind aber im Hafenbereich, offshore und bei der Stabilisierung von Windturbinen eine sehr oft verwendete Technik.
Stahlbetonfertigteilrammpfähle sind eine besondere Ausführung der Stahlbetonrammpfähle und werden in der Fabrik in standardisierter Länge gefertigt. Der große Vorteil dabei ist, dass der Transport auf die Baustelle so verhältnismäßig einfach möglich ist.
Trotzdem sind in dieser Technik sehr lange Pfahlgründungen möglich. Ein Element dieser Stahlbetonrammpfähle wird zuerst versenkt und dann mit einer Kupplung mit dem nächsten Element verbunden. Auf diese Weise ist eine Gesamtlänge von mehreren Dutzend Metern ohne Weiteres erzielbar.
Stahlrohrpfähle und Pfähle aus Stahlbeton ergänzen sich heute in ihrer Verwendung im Spezialtiefbau.
