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Integritätstests an Gründungspfählen per Hammerschlagmethode

Integritätstests per Hammerschlagmethode bzw. Puls-Echo-Methode können auch eingesetzt werden, wenn Integritätstests bei der Planung nicht vorgesehen wurden, da der Einbau von Messrohren hierfür nicht erforderlich ist.
Somit kann diese Methode zur Prüfung von Pfählen eingesetzt werden, bei denen während der Herstellung Probleme auftreten oder aus anderen Gründen Zweifel an der Tragfähigkeit bestehen.
Zu beachten ist jedoch, dass die Aussagekraft zur Qualität eines Pfahls bei dieser Messmethode nicht an die der Cross-Hole-Ultraschall-Messung heranreicht.
Ein Vorteil dieser Methode sind jedoch die geringeren Kosten gegenüber der Cross-Hole-Ultraschall-Messung.

Entsprechend den benötigten Messergebnissen setzt m·i·t für diese Messungen Messgeräte verschiedener Hersteller ein.

Puls-Echo-Methode (PEM) und Impulsantwort-Methode (TRM) / Hammerschlagmethode

Die Hammerschlagmethode, auch als Puls-Echo-Methode / -Test (PEM / PET) oder Low-Strain-Methode bezeichnet, stellt eine einfache und kostengünstige Methode dar, um die Integrität eines Gründungspfahls zu prüfen.
Um das mit der Puls-Echo-Methode gewonnene Messergebnis insbesondere für den Bereich des Pfahlkopfes weiter zu evaluieren, kann mit den gewonnenen Messdaten eine Berechnung der Impuls-Antwort (Transient-Response-Method - TRM) durchgeführt werden.

Der zu messende Pfahl muss sich für die Messung in einem ausgehärteten Zustand befinden und vor der Messung abgespitzt werden. Das Verhältnis Pfahllänge zu Pfahldurchmesser muss kleiner 30 sein (L / D < 30). Der Pfahl darf nicht kürzer als 2 Meter sein.

Ein großer Vorteil der Hammerschlagmethode ist, dass während der Herstellung des Pfahls keinerlei Vorkehrungen für eine evtl. später durchzuführende Messung getroffen werden müssen, so dass die Entscheidung, einen Integritätstest am Gründungspfahl vorzunehmen, auch noch nach dessen Herstellung fallen kann. Soll ein Integritätstest am Pfahl durchgeführt werden, so ist als einzige vorbereitende Maßnahme ein Abspitzen des Pfahls erforderlich, so dass der Pfahlkopf plan und homogen ist.
Ein weiterer Vorteil ist die einfache und mit wenig technischem Aufwand durchführbare Messung. Für die Messung wird lediglich ein Beschleunigungssensor, ein mit einem weiteren Beschleunigungssensor instrumentierter Hammer und ein Messgerät benötigt. Das Messgerät verfügt über eine interne Batterie, so dass der Messingenieur völlig autark arbeiten kann.

Die Puls-Echo-Methode macht sich die Tatsache zu Nutze, dass die Geschwindigkeit einer mechanischen Welle von der Festigkeit des Materials abhängig ist, in dem sich die Welle bewegt. Ändert sich die Festigkeit des Mediums (hier Beton) im Laufweg der Welle abrupt (z.B. durch eingeschlossenes Gestein oder auch Erdreich), so kommt es zu einer (Teil-) Reflektion der Welle, so dass diese noch vor Erreichen des Pfahlfußes in Richtung Pfahlkopf zurückläuft.
Bei einem fehlerfreien Gründungspfahl durchläuft die Welle den Gründungspfahl vom Pfahlkopf bis zum Pfahlfuß, wird dort reflektiert und läuft zum Pfahlkopf zurück.

Mit Hilfe eines instrumentierten Hammers wird ein Impuls am Pfahlkopf in den Pfahl eingebracht. Dieser Impuls besteht aus einem Gemisch verschiedener Frequenzen. Die Intensität des Impulses wird durch den im Hammer integrierten Beschleunigungssensor ermittelt und aufgezeichnet. Die sich ausbreitenden Wellen nehmen nun ihren Weg in Richtung Pfahlfuß und verändern dabei bei Inhomogenitäten ihre Geschwindigkeit bzw. werden sogar reflektiert. Spätestens am Pfahlfuß werden die dort ankommenden Wellen reflektiert (vorausgesetzt es hat sich ein Fuß ausgebildet) und laufen zum Pfahlkopf zurück. Am Pfahlkopf werden die reflektierten Wellen mit einem Beschleunigungssensor aufgezeichnet. Dieser Beschleunigungssensor wird mit einer Knetmasse auf den Pfahlkopf gepresst, um eine bessere Signalerfassung zu ermöglichen.

Um Messfehler weitgehend auszuschließen, werden an jedem Gründungspfahl mindestens 3 Messungen durchgeführt. Die Messsoftware bewertet jeweils den am Pfahlkopf eingebrachten Impuls und analysiert die refelektierten Wellen auf Plausibilität. Sollte eine Messung nicht plausibel sein, so verwirft die Messsoftware die Messdaten und fordert den Messingenieur auf, die Messung zu wiederholen.
Die vom Messsystem aufgezeichneten Messdaten werden von der Auswertungssoftware zwecks Analyse der Integrität des Pfahls hinsichtlich ihrer Dämpfung, Laufzeit und Frequenzabhängigkeit untersucht. Zu diesem Zweck stehen verschiedene mathematische Filter zur Verfügung, die die Software automatisch anwendet, die aber auch vom Benutzer beeinflusst werden können.