Die Erfindung betrifft einen Pfahl mit einem im Wesentlichen zylindrischen Schaft, dessen Schaftaußendurchmesser sich im Bereich eines ersten Pfahlendes konisch verjüngt, wobei der Schaft im Bereich eines zweiten Pfahlendes in eine innen konusförmigen Muffe übergeht, wobei in die Muffe ein weiterer Pfahl mit seinem konusförmigen ersten Pfahlende bis zu einer durch einen Anschlag definierten maximalen Einstecktiefe einsteckbar ist, wobei ab Beginn des Übergangs von Schaft zu Muffe bis zum zweiten Pfahlende der Pfahlaußendurchmesser ausgehend vom Schaftaußendurchmesser immer größer wird.

Derartige Pfähle bestehen zumeist aus duktilem Gusseisen und werden in der Bauwirtschaft als Rammpfähle eingesetzt. Beim Herstellen von Pfahlgründungen können die einzelnen Pfähle, die zumeist vorbestimmte Längen von z.B. fünf Metern aufweisen, durch deren Ausgestaltung mit einem sich konisch verjüngenden ersten Pfahlende und einer Muffenausbildung im Bereich des zweiten Pfahlendes ineinander gesteckt werden. Dadurch kann Pfahl für Pfahl in den Boden eingerammt werden, wodurch sich rasch und kostengünstig Pfahlgründungen in beliebiger Länge herstellen lassen. Rammpfähle dieser Art werden üblicherweise in einem Schleudergussverfahren mit einer formgebenden, rotierenden Kokille hergestellt. Dabei entstehen im Wesentlichen rohrförmige Pfähle, die innen hohl sind. Je nach Verwendungsart können diese hohlen Rammpfähle für die Herstellung einer stabilen Gründung nach dem Einrammen in den Boden mit Beton ausgefüllt oder von Beton ummantelt werden.

Durch die Ausbildung einer Muffe am zweiten Pfahlende, um einen Pfahl mit einem weiteren Pfahl zusammenstecken zu können, ergibt sich ein größerer Pfahlaußendurchmesser im Bereich der Muffe des Pfahls. Da der Rest des Pfahls einen im Wesentlichen zylinderförmigen Schaft aufweist, kommt es also im Bereich der Muffe zu einer Durchmessererweiterung des Pfahls, wodurch sich insgesamt ein erhöhter Widerstand gegen das Einrammen des Pfahls in den Boden einstellt.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Pfahl anzugeben. Insbesondere soll der Pfahl so ausgebildet sein, dass er sich leichter in den Boden einrammen lässt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Beginn des Übergangs von Schaft zu Muffe ausgehend vom zweiten Pfahlende bei mindestens der 1 ,4-fachen maximalen Einstecktiefe, vorzugsweise im Bereich zwischen der 1 ,4-fachen maximalen Einstecktiefe und der 2,5-fachen maximalen Einstecktiefe, besonders bevorzugt bei der zweifachen maximalen Einstecktiefe, liegt.

Dadurch erfolgt die Vergrößerung des Pfahlaußendurchmessers im Bereich der Muffe des Pfahls über eine längere Pfahlstrecke als bei herkömmlichen Rammpfählen. Insbesondere ergibt sich keine stufenartige Vergrößerung des Pfahlaußendurchmessers. Die Vergrößerung des Pfahlaußendurchmessers beginnt damit entlang der Rammrichtung des Pfahls von seinem ersten zu seinem zweiten Pfahlende bereits wesentlich früher als bei bekannten Pfählen. Dadurch ergibt sich auch eine wesentlich flachere Aufweitung des Pfahlaußendurchmessers, wodurch sich ein verminderter Widerstand des Pfahls beim Einrammen einstellt. Die Pfähle können dadurch auch schneller verarbeitet werden, sodass sich Pfahlgründungen insgesamt schneller errichten lassen.

Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass jener Winkel, den eine die Längsachse des Pfahls schneidende Tangente an eine Außenkontur des Pfahls mit der Längsachse einschließt, kleiner gleich 17°, vorzugsweise kleiner gleich 10°, besonders bevorzugt kleiner gleich 8°, beträgt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Konizität des Schaftaußendurchmessers im Bereich des ersten Pfahlendes und/oder die Konizität eines Muffeninnendurchmessers in einem Bereich von 1 : 8 bis 1 : 20 liegt, wobei unter Konizität das Verhältnis von Durchmesseränderung zu zugeordneter Länge verstanden wird.

Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, wenn die Konizität des Schaftaußendurchmessers im Bereich des ersten Pfahlendes und/oder die Konizität des Muffeninnendurchmessers von 1 : 15 bis 1 : 18, vorzugsweise 1 : 16 oder 1 : 17, beträgt. Eine Durchmesseränderung des Schaftaußendurchmessers im Bereich des ersten Pfahlendes und/oder des Muffeninnendurchmessers um eine Maßeinheit erfolgt dabei also besonders bevorzugt über eine Pfahllänge von 16 oder 17 Maßeinheiten. Durch die vorgeschlagene Konizität lässt sich insbesondere ein gleichmäßiger Spannungsverlauf der bei einem Einrammvorgang auftretenden Spannungen in der Muffe erzielen. Dies führt zu einer verbesserten Kräfteverteilung im Material und zu einer verminderten Gefahr von Brüchen während des Einrammens von Pfählen.

Idealerweise korrespondiert bei einer Pfahlgründung die Konizität des Muffeninnendurchmessers eines Pfahls mit der Konizität des Schaftaußendurchmessers des nachfolgenden Pfahls, der in die Muffe des vorhergehenden Pfahls eingesteckt bzw. eingerammt wird. Dadurch ergibt sich eine im Wesentlichen selbstklemmende und kraftschlüssige Verbindung der einzelnen Pfähle. Um die maximale Einstecktiefe eines Pfahls in die Muffe eines vorhergehenden Pfahles zu begrenzen, kann die Innenkontur der Muffe einen Anschlag aufweisen. Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die maximale Einstecktiefe durch eine an einer Innenwandung der Muffe radial in Richtung einer Längsachse des Pfahls ausgebildete umlaufende Schulter begrenzt ist, wobei die umlaufende Schulter eine umlaufende Anlagefläche aufweist. Besonders günstig ist dabei, wenn die umlaufende Anlagefläche im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Pfahls ausgerichtet ist und die umlaufende Anlagefläche ausgehend von der Innenwandung der Muffe radial in Richtung der Längsachse des Pfahls eine Breite von 3 mm bis 8 mm, vorzugsweise größer gleich 5 mm, aufweist. Dadurch wird eine definierte Aufstandsfläche für den nachfolgenden Pfahl gebildet, der an der umlaufenden Anlagefläche mit der Stirnfläche seines ersten Pfahlendes anliegen kann. Insgesamt lässt sich dadurch eine optimale Kraftübertragung der Einrammstöße während des Einrammens einer Pfahlgründung erzielen. Schutz wird auch begehrt für ein Verfahren zur Herstellung eines vorgeschlagenen Pfahls, wobei eine flüssige Metallschmelze in eine um ihre Mittelachse rotierende Kokille eingebracht wird, wobei eine Innenkontur der Kokille eine Außenkontur des Pfahls von einem ersten Pfahlende zu einem zweiten Pfahlende definiert, wobei die Kokille einen im Wesentlichen zylindrischen Schaftabschnitt entsprechend dem Schaft des Pfahls aufweist, der in einem Übergangsabschnitt in einen Muffenabschnitt entsprechend der Muffe des Pfahls übergeht, wobei ab Beginn des Übergangs von Schaftabschnitt zu Muffenabschnitt bis zum zweiten Pfahlende ein lichter Durchmesser der Innenkontur immer größer wird, wobei eine Kokille verwendet wird, deren Beginn des Übergangs von Schaftabschnitt zu Muffenabschnitt ausgehend vom zweiten Pfahlende bei mindestens der 1 ,4-fachen maximalen Einstecktiefe des Pfahls, vorzugsweise im Bereich zwischen der 1 ,4-fachen maximalen Einstecktiefe des Pfahls und der 2,5-fachen maximalen Einstecktiefe des Pfahls, besonders bevorzugt bei der zweifachen maximalen Einstecktiefe des Pfahls, liegt. Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass jener Winkel, den eine die Mittelachse der Kokille schneidende Tangente an die Innenkontur der Kokille mit der Mittelachse einschließt, kleiner gleich 17°, vorzugsweise kleiner gleich 10°, besonders bevorzugt kleiner gleich 8°, beträgt. Um eine definierte umlaufende Anlagefläche in Form einer umlaufenden Schulter an einer Innenwandung der Muffe eines Pfahls ausbilden zu können, kann in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass zur Ausbildung der Muffe des Pfahls ein im Wesentlichen zylindrischer Muffenkern verwendet wird, dessen Außenkontur im Bereich eines stirnseitigen Endes des Muffenkerns eine umlaufende Ausnehmung in Form einer Schulter aufweist. Vorteilhaft ist dabei, wenn die Tiefe der umlaufenden Ausnehmung radial in Richtung einer Längsachse des Muffenkerns eine Breite von 3 mm bis 8 mm, vorzugsweise größer gleich 5 mm, aufweist.

Darüber hinaus wird auch Schutz für einen Muffenkern zur Verwendung in einem vorgeschlagenen Verfahren begehrt, wobei eine Außenkontur des Muffenkerns im Bereich eines stirnseitigen Endes des Muffenkerns eine umlaufende Ausnehmung in Form einer Schulter aufweist. Besonders günstig ist es dabei, wenn die Tiefe der umlaufenden Ausnehmung radial in Richtung einer Längsachse des Muffenkerns eine Breite von 3 mm bis 8 mm, vorzugsweise größer gleich 5 mm, aufweist und die umlaufende Ausnehmung eine umlaufende Schulterfläche bildet, wobei die umlaufende Schulterfläche im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse des Muffenkerns ausgerichtet ist.

Ein Muffenkern kann zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus Sand bestehen und kann eine im Wesentlichen kegelstumpfförmige Mantelfläche aufweisen, deren Konizität in einem Bereich von 1 : 8 bis 1 20, vorzugsweise von

1 : 15 bis 1 : 18, besonders bevorzugt bei 1 : 16 oder 1 : 17, liegt. Die Konizität der Mantelfläche des Muffenkerns definiert die Konizität der Innenwandung einer Muffe eines mit Hilfe des Muffenkerns hergestellten Pfahls.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines vorgeschlagenen Pfahls,

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch einen Pfahl gemäß

Stand der Technik überlagert von einem Ausführungsbeispiel eines vorgeschlagenen Pfahls und

Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch einen vorgeschlagenen

Muffenkern.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen vorgeschlagenen Pfahl 1. Ein solcher Pfahl 1 wird üblicherweise als Rammpfahl für Pfahlgründungen eingesetzt und besteht zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus duktilem Gusseisen. Üblicherweise ist der Pfahl 1 im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet, wobei der Schaft 2 des Pfahls 1 zumindest abschnittsweise einen im Wesentlichen konstanten Schaftaußendurchmesser D _Sa und/oder einen im Wesentlichen konstanten Schaftinnendurchmesser D _S i aufweist. Die Pfähle 1 werden meistens als Fertigteile vorgefertigt und weisen definierte Längen von bspw. fünf oder sechs Metern auf. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit wurde in dieser Darstellung ein Teil des Schaftes 2 entfernt (angedeutet durch die strichpunktierten Bruchlinien).

Im Bereich des ersten Pfahlendes 1a verjüngt sich der Schaft 2 konisch bis zur ersten Stirnfläche 7a des Pfahls 1. Dabei ist in diesem Beispiel vorgesehen, dass der Schaft 2 im Bereich der konischen Verjüngung des Schaftaußendurchmessers D _Sa im Bereich des ersten Pfahlendes 1a einen im Wesentlichen konstanten Schaftinnendurchmesser D _S i aufweist. Dadurch ergibt sich insgesamt im Bereich der konischen Verjüngung des ersten Pfahlendes 1a eine in Richtung der ersten Stirnfläche 7a abnehmende Wandstärke W _s des Schaftes 2. Diese sich verringernde Wandstärke W _s führt zu einer verringerten Biegesteifigkeit in diesem Bereich des Pfahls 1 , wodurch sich das Einstecken bzw. Einrammen des Pfahls 1 in die Muffe 3 eines weiteren Pfahls 1 erleichtert.

Im Bereich des zweiten Pfahlendes 1 b geht der Schaft 2 des Pfahls 1 in eine Muffe 3 über, die eine Innenwandung 6 mit einem Muffeninnendurchmesser D _M i aufweist, deren Konizität K _M der Konizität K _s des Schaftes 2 im Bereich des ersten Pfahlendes 1a entspricht. Dadurch ergibt sich für ineinander gesteckte Pfähle 1 jeweils eine im Wesentlichen selbstklemmende, kraftschlüssige Verbindung. Die Innenwandung 6 der Muffe 3 weist darüber hinaus in einer Entfernung der maximalen Einstecktiefe T ausgehend von der zweiten Stirnfläche 7b des Pfahls 1 eine umlaufende, im Wesentlichen radial in Richtung einer Längsachse L des Pfahls 1 ausgebildete Schulter 8 auf. Diese umlaufende Schulter 8 weist eine umlaufende Anlagefläche 8a auf, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse L des Pfahls 1 ausgerichtet ist. Wird ein weiterer Pfahl 1 mit seinem ersten Pfahlende 1a in die Muffe 3 dieses Pfahles 1 eingesetzt bzw. eingerammt, so bildet diese umlaufende Anlagefläche 8a eine definierte Aufstandsfläche für den eingerammten Pfahl 1 , der mit seiner ersten Stirnfläche 7a an der umlaufenden Anlagefläche 8a anliegen kann. Dadurch ergibt sich einerseits eine definierte begrenzte Einstecktiefe T und andererseits durch die Ausbildung der umlaufenden Anlagefläche 8a eine optimale Kraftübertragung der Rammstöße in eine aus Pfählen 1 bestehende Pfahlgründung. Die umlaufende Anlagefläche 8a weist ausgehend von der Innenwandung 6 der Muffe 3 radial in Richtung der Längsachse L des Pfahls 1 eine Breite von 3 mm bis 8 mm, vorzugsweise größer gleich 5 mm, auf.

Im Bereich der umlaufenden Schulter 8 ist zusätzlich eine weitere Wandverstärkung des Pfahls 1 vorgesehen, die dadurch gebildet ist, dass sich der Schaftinnendurchmesser D _Si in diesem Bereich etwas verringert. Dadurch ergibt sich genau im spannungskritischen Bereich der Anlagefläche 8a, die Einrammstöße aufnimmt, eine zusätzliche Wandverstärkung, durch die dieser spannungskritische Bereich insgesamt stabiler wird und eine größere Fehlertoleranz in Bezug auf beispielsweise schräg angesetzte Rammstöße aufweist.

Da es im Bereich der Muffe 3 eines Pfahls 1 zu erhöhten Materialbeanspruchungen kommt, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Wandstärke W _M der Muffe 3 größer ist als die Wandstärke W _s des Schaftes 2 eines Pfahls 1. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Muffe 3 ausgehend vom zweiten Pfahlende 1b bis zur maximalen Einstecktiefe T eine im Wesentlichen konstante Wandstärke W _M aufweist. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Biegesteifigkeit im Verbindungsbereich von zwei Pfählen 1 , wodurch sich die Stabilität einer aus Pfählen 1 bestehenden Pfahlgründung insgesamt erhöht.

Durch das Ineinanderstecken von Pfählen 1 und die Erhöhung der Wandstärke W der Muffe 3 eines Pfahls 1 erhöht sich allerdings im Bereich einer Muffe 3 eines Pfahls 1 der gesamte Pfahlaußendurchmesser D _Pa . Um die Zunahme des Pfahlaußendurchmessers D _Pa in Einrammrichtung eines Pfahls 1 ausgehend von seinem ersten Pfahlende 1 a bis zum zweiten Pfahlende 1 b so langsam wie möglich zu gestalten, liegt der Beginn 4a des Übergangs 4 von Schaft 2 zu Muffe 3 eines Pfahls 1 ausgehend vom zweiten Pfahlende 1b bei mindestens der ,4-fachen maximalen Einstecktiefe T, vorzugsweise im Bereich zwischen der 1 ,4-fachen maximalen Einstecktiefe T und der 2,5-fachen maximalen Einstecktiefe T, besonders bevorzugt bei der zweifachen maximalen Einstecktiefe T. Dadurch ergibt sich im Übergangsbereich 4 vom Schaft 2 zur Muffe 3 eines Pfahls 1 ein in Bezug zur Längsachse L des Pfahls 1 relativ flacher Anstieg des Pfahlaußendurchmessers D _Pa . Insbesondere beträgt jener Winkel a, den eine die Längsachse L des Pfahls 1 schneidende Tangente A an eine Außenkontur des Pfahls 1 mit der Längsachse L einschließt, kleiner gleich 17°, vorzugsweise kleiner gleich 10°, besonders bevorzugt kleiner gleich 8°. Dieser relativ flache Anstieg des Pfahlaußendurchmessers D _Pa in Verbindung mit der Wandverstärkung im spannungskritischen Bereich der umlaufenden Schulter 8 führt insgesamt zu einem wesentlich stabileren Pfahl 1 , der auch fehlertoleranter gegenüber schräg zur Längsachse L einwirkenden Rammstößen ist. Insbesondere ergibt sich beim Einrammen eines Pfahls 1 auch kein Einschnüreffekt, da ausgehend von der umlaufenden Schulter 8 die Abnahme der Wandstärke bis zur Wandstärke W _s des Schaftes 2 über eine verhältnismäßig große Pfahllänge erfolgt.

Um das Einstecken eines nachfolgenden Pfahls 1 in die Muffe 3 eines Pfahls 1 zu erleichtern, ist im gezeigten Beispiel ein Übergang 5 einer Innenwandung 6 der Muffe 3 in eine zweite Stirnfläche 7b des Pfahls 1 im Bereich des zweiten Pfahlendes 1b abgerundet ausgebildet. Vorteilhaft ist dabei, wenn die Abrundung des Übergangs 5 der Innenwandung 6 der Muffe 3 in die zweite Stirnfläche 7b des Pfahls 1 im Bereich des zweiten Pfahlendes 1b einen Radius R von mindestens 5 mm, vorzugsweise von 6 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt 8 mm, aufweist.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen Rammpfahl gemäß Stand der Technik. Der Übergang 4 vom Schaft 2 zur Muffe 3 findet dabei entlang einer verhältnismäßig kurzen Pfahllänge statt, wodurch sich ein im Wesentlichen S-förmiger Verlauf der Außenkontur in diesem Übergangsbereich ergibt. Eine die Längsachse L dieses Pfahls 1 schneidende Tangente B durch den Wendepunkt der S-förmigen Außenkontur des Pfahls 1 schließt mit der Längsachse L des Pfahls 1 einen Winkel ß ein, der ca. 20° beträgt. Dadurch ergibt sich in Bezug auf die Längsachse L eine in Rammrichtung vom ersten Pfahlende 1a zum zweiten Pfahlende 1b deutlich steilere Außenkontur als bei einem vorgeschlagenen Pfahl 1. Diese steilere Außenkontur setzt dem Rammvorgang einen deutlich erhöhten Widerstand entgegen.

Strichpunktiert ist die Außenkontur des Übergangs 4 eines vorgeschlagenen Pfahls 1 angedeutet. Hierbei ist deutlich die flachere Außenkontur mit einem geringeren Winkel α zwischen einer Tangente A an die Außenkontur und die Längsachse L eines Pfahls 1 ersichtlich.

Fig. 3 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen vorgeschlagenen Muffenkern 9. Ein solcher Muffenkern 9 kann für die Herstellung eines vorgeschlagenen Pfahls 1 in eine formgebende Kokille eingesetzt werden. Die Konizität K _K der Mantelfläche 12 des Muffenkerns 9 bildet während der Herstellung eines Pfahls 1 die Konizität K _M der Innenwandung 6 der Muffe 3 des Pfahls 1. Im Bereich eines stirnseitigen Endes 9a weist der Muffenkern 9 eine umlaufende Ausnehmung 10 in Form einer Schulter auf. Die umlaufende Ausnehmung 10 weist eine umlaufende Schulterfläche 11 auf, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse L _K des Muffenkerns 9 steht. Die Breite B _K der umlaufenden Schulterfläche 11 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 3 mm bis 8 mm, besonders bevorzugt ist sie größer gleich 5 mm. Die umlaufende Ausnehmung 10 mit ihrer umlaufenden Schulterfläche 1 1 bildet während der Herstellung eines Pfahls 1 dessen umlaufende Schulter 8 bzw. umlaufende Anlagefläche 8a. Beim uffenkern 9 dieses Beispiels geht die Mantelfläche 12 in eine im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse L _K des Muffenkerns 9 verlaufende Ringfläche 13 über, wobei der Übergang 14 von Mantelfläche 12 zu Ringfläche 13 abgerundet ausgebildet ist. Besonders günstig ist dabei, wenn die Abrundung des Übergangs 14 der Mantelfläche 12 in die Ringfläche 13 einen Radius R _K von mindestens 5 mm, vorzugsweise von 6 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt 8 mm, aufweist. Dadurch ergibt sich in einem fertigen Pfahl 1 ein dementsprechend abgerundeter Übergang 5 von Innenwandung 6 einer Muffe 3 zur zweiten Stirnfläche 7b eines Pfahls 1 (siehe Fig. 1). Diese Abrundung erleichtert das Einstecken eines Pfahls 1 in die Muffe 3 eines vorhergehenden Pfahls 1.