nieuws

Rekenregels voor trekpalen Nederlandse primeur

bouwbreed Premium

gouda – Nederland heeft als eerste land ter wereld ontwerpregels voor trekpalen tot zijn beschikking. Ontwerpers kunnen hiermee in de toekomst nauwkeurig bepalen hoeveel trekpalen zij nodig hebben bij een bepaalde bodemgesteldheid.

Ruim vier jaar heeft het kennisinstituut CUR gewerkt aan het opstellen van de ontwerpregels; tweeeneenhalf jaar langer dan verwacht. “Het is veel voor zo’n smal onderwerp”, vindt vice-voorzitter van de onderzoekscommissie J. van Bijsterveld. “Maar het is dan ook een taai en hardnekkig probleem. We vliegen zo naar de maan, maar als we een paal in de grond slaan, weten we eigenlijk niet wat er gebeurt. Dat is het basisprobleem.”

Dat komt vooral doordat je moeilijk aan die grond kunt meten. Trekpalen voorkomen dat betonnen constructies als tunnels, lege zwembaden, elektriciteitsmasten en dukdalven op het grondwater gaan drijven. Ze zitten onder die constructies in de aarde, waar ze worden vastgehouden door de wrijving met de grond en de kleef: de horizontale spanning in de bodem.

“Die spanning is niet voor elke grondsoort hetzelfde en verandert bovendien zodra je gaat graven, heien, of boren. Je kunt dus simpelweg niet meten zonder de situatie te veranderen. Maar juist omdat alles verandert zodra je iets doet, zijn rekenmodellen belangrijk. Een impasse? Nee. Een lastig probleem.”

Schaalverkleining

Praktijkproeven zijn onhaalbaar, omdat je niet aan een tunnel kunt gaan trekken. “Dat is veel te groot en te kostbaar.” CUR moest het hebben van in de loop der jaren verzamelde gegevens over het gedrag van palen in verschillende bodems en schaalproeven met groepen palen. Een groep werkt namelijk anders dan een enkele paal. “Ze leveren onderling ook weer spanning op”, legt Van Bijsterveld uit, “maar een paal in het midden krijgt meer extra spanning dan een paal op de hoek.” Dat heeft weer gevolgen voor de hoeveelheid trekkracht.

Schaalverkleining heeft als probleem dat de parameters veranderen. Een baby is vier keer zo kort als zijn vader, maar heeft zestien keer zo weinig oppervlak en liefst 64 keer minder volume. Voor trekpalen geldt dat ook en aangezien zowel volume als oppervlak van belang zijn, is het moeilijk een goede test te doen. Hulpstuk hierbij is de geocentrifuge, die kunstmatig de zwaartekracht vergroot. Voor een paal met een bepaalde oppervlakte kun je dan het bijpassende gewicht simuleren.

Blijft het moeilijk zand en klei te verkleinen. Je gebruikt poeder, maar dat gaat plakken. Dan stap je over op een iets grovere structuur, maar dan staat je paal meteen tussen de rotsblokken. Een fundamenteel verschil, zeker als je bedenkt dat manier waarop het zand gestapeld is, al cruciaal is voor de kleef. Bij los gestapeld zand vallen de korrels in de open ruimtes, waardoor het volume verkleint en je de paal er zo uittrekt. Is de stapeling ordelijk en zijn er weinig open ruimtes, dan willen de korrels op elkaar rollen, wat het volume vergroot en een goede kleef oplevert.

Betrekkelijk

Daarvoor bestaan echter nog geen goede rekenmodellen. “De afgelopen dertig jaar is ontzettend veel verbeterd, maar klaar zijn we nog lang niet”, stelt Van Bijsterveld vast. De uitkomsten blijven dan ook betrekkelijk. “Maar we hadden ook niet anders verwacht. Het resultaat is niet dat alle palen nu ineens twee meter korter kunnen, maar dat we een deel op een rijtje hebben. Ik wilde komen tot een flexibel concept waar toekomstige metingen in kunnen worden ingebouwd. En ik geloof dat dat is gelukt.”

Verfijnen

Het volgende doel is de rekenregels te verfijnen en uit te breiden met regels voor wisselbelasting. “Een zwembad heeft bijvoorbeeld trekpalen nodig voor als het leeg is, maar een vol bad drukt daarop. Dat heeft ook weer effect op hoe stevig die paal in de grond staat.” Een extremer voorbeeld is het dukdalf, waar schepen continu tegen duwen en aan trekken. De paal wordt dan voortdurend in en uit de grond gewerkt, maar moet wel blijven staan. Rekenregels hiervoor ontbreken nog helemaal. “Maar we hebben het er al over gehad een volgend project op te starten.”

Reageer op dit artikel