Der Lastversuch mit Schraubenplatten ist ein geotechnisches Prüfverfahren zur Bestimmung der Tragfähigkeit und des Verformungsverhaltens von Schraubenpfählen beziehungsweise Schraubenplatten im Baugrund. Schraubenplatten werden mittels Rotations- und Druckbewegung in den Untergrund eingebracht und dienen der Lastabtragung bei Gründungen, Verankerungen und Rückverankerungssystemen. Der Lastversuch bildet die zentrale Nachweismethode, um das Zusammenwirken von Baugrund, Plattenkonstruktion und Einbringzustand messtechnisch zu erfassen. Der vorliegende Beitrag erläutert das Prüfprinzip, die Prüfkörpervorbereitung, den Versuchsaufbau, die Versuchsdurchführung, die maßgeblichen Messgrößen und Beurteilungskriterien sowie die relevanten Normen. Damit erhalten Fachplaner und Prüflaboratorien eine strukturierte Arbeitsgrundlage für die Planung und Bewertung solcher Versuche.
Prinzip & mechanismus
Das Prüfprinzip beruht auf der kontrollierten, stufenweisen Belastung einer im Baugrund eingebrachten Schraubenplatte entlang ihrer Vertikal- oder Zugachse. Die Platte trägt die Last über die Schraubflanken und den darunter liegenden Bodenkegel ab; dabei wirken Tragwiderstand am Plattenrand, Reibung entlang des Schafts und räumlicher Erdwiderstand zusammen. Durch gestufte Lastaufbringung mit definierten Haltezeiten wird das Last-Setzungs-Verhältnis beziehungsweise Last-Hebungsverhältnis aufgezeichnet. Der Versuch deckt sowohl den Gebrauchszustand als auch den Grenzzustand der Tragfähigkeit ab. Die Kraft wird über eine Hydraulikpresse mit Kalibrierung aufgebracht und über eine Referenzlastmessdose erfasst. Die Verformung an der Plattenkopfseite wird mit Wegaufnehmern relativ zu einer unverschieblichen Messbasis gemessen. Auf diese Weise lassen sich Steifigkeit, Grenzlast und Resttragfähigkeit objektiv bestimmen.
Prüf
körpervorbereitung und Versuchsaufbau
Vor Versuchsbeginn ist der Prüfkörper sorgfältig vorzubereiten. Die Schraubenplatte muss mit dokumentierten Abmessungen, Werkstoffangaben und Gewindegeometrie geliefert werden; Oberflächenschäden und Korrosionsmerkmale sind aufzunehmen. Der Einbringvorgang erfolgt mit protokolliertem Drehmoment, da das Installationsdrehmoment als Indikator für die Bodenverhältnisse dient. Der Reaktionsaufbau besteht aus einer lastverteilenden Traverse, Widerlagern oder Ballastgewichten außerhalb des Brucheinflussbereichs. Als Messeinrichtung kommen Kalibrierdruckaufnehmer, induktive Wegaufnehmer und eine zentrale Datenerfassung zum Einsatz. Die Messbasis ist frei von Setzungen und Erschütterungen zu halten. Die Bezugslast der Hydraulikpresse gilt mitKalibrierschein nachzuweisen. Vor dem eigentlichen Versuch ist eine Vorbelastung aufzubringen, um Sitzspiele in der Kraftkette zu schließen. Alle Aufbaudaten gehen ins Prüfprotokoll ein.
Prüfmethoden und Versuchsdurchführung
Die Versuchsdurchführung folgt einem Stufenprogramm. Zunächst wird die angestrebte Prüflast aus der charakteristischen Last und dem geforderten Sicherheitsbeiwert abgeleitet. Anschließend wird die Last in gleichen Stufen gesteigert; jede Stufe wird über eine vorgegebene Haltezeit konstant gehalten, bis die Verformungsrate ein definiertes Kriterium unterschreitet. Bei Lastversuchen mit Schraubenplatten sind sowohl drückende als auch ziehende Belastungsrichtungen üblich, je nach späterer Funktion des Bauteils. Zwischen den Stufen werden Setzung beziehungsweise Hebung, Drehmoment und kraftschlüssige Parameter automatisch erfasst. Alternativ kann eine kriechende Belastung mit konstanter Rate aufgebracht werden, wenn das Verformungsverhalten unter Dauerlast untersucht werden soll. Entlasterufen mit Zwischenmessungen geben Auskunft über den elastischen und plastischen Verformungsanteil. Der Versuch endet bei Erreichen der Ziellast, eines Abbruchkriteriums oder eines erkennbaren Versagenszustands der Platte oder des Bodens.
Messgrößen und Beurteilungskriterien
Zentrale Messgrößen sind die aufgebrachte Last, die Verformung des Plattenkopfes, die Verformungsrate je Laststufe sowie das Last-Verformungs-Diagramm mit Hysterese. Aus dem Diagramm werden Grenzlast, elastischer Verformungsanteil und Plattensteifigkeit abgeleitet. Als Versagenskriterien gelten das Weiterlaufen der Setzung unter konstanter Last, ein überproportionaler Verformungszuwachs oder das Erreichen der maximalen Prüfkraft. Die Gebrauchstauglichkeit wird daran beurteilt, ob die Verformung bei charakteristischer Last innerhalb des planerisch zulässigen Bereichs bleibt. Für die Tragfähigkeit gilt, dass der Versuchswert mit dem Teilsicherheitsbeiwert der Bemessungsnorm dividiert und mit dem rechnerischen Nachweiswert verglichen wird. Zusätzlich liefern die Drehmoment-Verlaufskurve und die Wiederholungsmessungen nach Entlastung Hinweise auf Verbundstörungen. Alle Werte sind mit Messunsicherheit anzugeben.
Anwendungsgebiete und Prüfszenarien
Lastversuche mit Schraubenplatten kommen bei Gründungsaufgaben, Rückverankerungen von Baugruben, Zugverankerungen von Leitungsmasten sowie bei temporären Verankerungen von Hebe- und Montagekonstruktionen zum Einsatz. Typische Szenarien sind Baumängelverdacht, unzureichende Baugrunderkundung, Abweichungen zwischen Installationsprotokoll und Planung sowie Erstwendungen bei neuen Plattensystemen. Auch bei Verdachtsmomenten auf Bodenschichtung, weiche Schichten unterhalb der Lastübertragungsebene oder geänderte Lastannahmen sind Feldversuche geboten. Der Versuch eignet sich für verschiedene Baugrundarten von bindigen bis nichtbindigen Böden, sofern der Einbringzustand reproduzierbar dokumentiert wird. Bei Zugbelastungsszenarien kann dersbe Prüfkörper nach Absprache in beiden Richtungen geprüft werden, wenn die Belastungsgeschichte im Protokoll berücksichtigt wird.
Relevante Normen wie EN, ASTM und DIN
Die Normung verteilt sich auf europäische, amerikanische und nationale Regelwerke. Das Eurocode-Regelwerk EN 1997 legt die Grundsätze der geotechnischen Bemessung und der Probepfahlbelastung fest; die zugehörige nationale Anwendungsdokumentation präzisiert Versuchsdetails. Für Zugversuche an Verpressankern und Plattenankern gelten die Anforderungen der EN 1537, soweit übertragbar. Auf amerikanischer Seite regeln ASTM-Normen zur Prüfung von Schraubenpfählen und -platten unter axialer Last die Versuchsdurchführung, Laststufen und Abbruchkriterien. DIN-Normen zur Baugrunduntersuchung und zu Pfahlprobebelastungen ergänzen den Rahmen für Messtechnik, Protokollierung und Auswertung in Deutschland. Für Laborbeurteilungen des Werkstoffs kommen Metallografie-Normen der DIN EN ISO-Reihe hinzu. Die für den Einzelfall anzuwendende Fassung ist mit dem Prüfauftrag abzustimmen, da Normversionen regelmäßig aktualisiert werden und nationale Anhänge Abweichungen enthalten können.
FAQ
Wie läuft die Beauftragung eines Lastversuchs mit Schraubenplatten ab und welche Punkte sind abzustimmen?
Zunächst sind Versuchsziel, Belastungsrichtung und Prüflast mit dem Labor festzulegen. Danach sind Plattendaten, Einbringprotokoll und Baugrundunterlagen zu übermitteln. Vor Ort sind Reaktionsaufbau, Messbasis und Sicherheitsbereich zu klären. Das Ergebnis wird als Last-Verformungs-Diagramm mit Prüfkriterien und Messunsicherheit dokumentiert.
Welche
Faktoren beeinflussen die Kosten eines Lastversuchs mit Schraubenplatten?
Kostentreiber sind die Prüflaststufen, die Belastungsrichtung, die Zahl der Prüfkörper sowie Aufwand für Reaktionslager und Messeinrichtung. Auch Baugrundverhältnisse, Standortzugänglichkeit und Dokumentationsumfang wirken sich auf den Aufwand aus. Mehrere Platten am selben Aufbau senken den Aufwand je Prüfkörper, da der Reaktionsaufbau wiederverwendet wird.
Wie werden Wiederholungsprüfungen und Datendifferenzen beim Lastversuch mit Schraubenplatten behandelt?
Bei begründeten Zweifeln an Messwerten ist zuerst das Prüfprotokoll auf Kalibrierung, Sitzspiele und Störungen der Messbasis zu prüfen. Danach kann eine Wiederholungsprüfung an einer benachbarten Platte mit identischem Aufbau erfolgen. Abweichende Ergebnisse sind anhand von Belastungsgeschichte und Baugrundschichtung zu erläutern; die Beurteilung erfolgt anhand der in den Normen definierten Kriterien.