Oplegging, transport en hijsenvan heipalen van gewapend betondoor Dipl.-lng. E. A. F. HuberE?n van de eisen, waaraan palen resp. paalschach-ten van gewapend beton moeten voldoen, is datzij - als ze opgelegd, getransporteerd en gehesenworden - voldoende weerstand tegen buigingbieden. Het behoeft geen betoog, dat de heiersdit vraagstuk in elk opzicht onder de ogen hebbengezien en hieromtrent ook volstrekt op de hoogtezijn. Bouwers echter, die het heien van palen vangewapend beton om zo te zeggen niet tot hundagelijks werk tellen, achten het waarschijnlijkniet ongewenst omtrent dit onderwerp overinlichtingen te kunnen beschikken. Deze over-wegingen leidden tot het verschijnen van ditartikel met de bedoeling, gegevens te verstrekken,die in de praktijk rechtstreeks kunnen wordentoegepast. Zij worden voorafgegaan door eenbeknopte theoretische beschouwing, die met hetoog op het verkrijgen van het juiste inzicht tochniet achterwege kan blijven.A. Oplegging en transportGEVAL IOm tot een economische oplossing te komen,moeten de opleg- resp. ophangpunten zodanigworden gekozen, dat het grootste positieve mo-ment gelijk is aan het grootste negatieve moment.p = paalgewicht per strekkende meter = het totale paalgewichtGEVAL II1.Palen, die een bepaalde lengte overschrijden,moet men, om niet in te zware afmetingen tevervallen, bij het transporteren aan drie puntenaanslaan. Daar naar een statisch bepaalde op-lossing moet worden gestreefd, strekt de door mijbeproefde, in fig. 2 voorgestelde constructie totaanbeveling.320Uit (26), (27) en (28) blijkt uiteindelijk:fig. 4GEVAL II ADe onderstopping bij oplegging moet bij derge-lijke lange palen volgens fig. 4 geschieden.B. Het hijsenGEVAL IIIPunt A van de paal ligt op een lorrie; te bepalen:het punt B, waar de paal moet worden aan-geslagen.Uit het evenwicht tegen draaien om punt Ablijkt de ligging van punt B:fig. 3Vergelijkt men geval I met geval III, dan blijktdat bij ??n en dezelfde paaldoorsnede de toelaat-bare paallengte in geval I aanmerkelijk groter321is dan in geval III. Het ligt voor de hand naareen oplossing te zoeken, waarbij de paallengtevoor oplegging, transport en hijsen dezelfde is.Dit resultaat kan door toepassing van een broek-stuk worden bereikt.Wordt nu weer de eis gesteld, dat:Uit (42) en (43) blijkt na een eenvoudige trans-formatie:GEVAL IV AHet is zeer gebruikelijk, het middelpunt van depaal aan te slaan, dus t = 0,5 l te stellen.Tenslotte moet nog worden onderzocht, hoe palenmoeten worden gehesen, die III verband met hunlengte volgens geval II moeten worden getrans-porteerd. Ook dan kan het hijsen met toepassingvan een broekstuk geschieden, waarbij dan : < 0,468. Behandeld worden twee gevallen, enwel t = 0,45 l en t = 0,40 l.Ten slotte verkrijgt men:322Wij gaan een stap verder. De constructeur moetin staat worden gesteld (met toepassing van dein het voorafgaande afgeleide gegevens):een economische paaldoorsnede te ontwerpen,wanneer de paallengte bekend is, ofde juiste wijze van oplegging, transport en hijsente bepalen, wanneer de paallengte ?n de paal-doorsnede gegeven zijn.Om te beginnen wordt met het oog op de later tebespreken doorbuigingen het geval zo algemeenmogelijk behandeld, dus ook met de in de door-sneden optredende trekspanningen in het betonrekening gehouden. De doorsnede is symmetrischgewapend.tig. 15Om het draagvermogen van de doorsnede tebepalen, worden de trekspanningen in het betonverwaarloosd, dus = O en volgens de G.B.V.1940 ny = 15 gesteld. Houdt men verder alsgebruikelijke paalwapening 2% van de paal-doorsnede aan en veronderstelt men, dat dewapening uit 8 staven van dezelfde diameterbestaat, dan bedraagt het percentage van dewapening aan ??n kant:100 %=3/8 2%=0,75% vandebetondoorsnede.Dan is:Voor de grootte van het draagvermogen geeft detoelaatbare staalspanning de doorslag; dan is:Is nu volgens (73) en (78) het weerstandsmomentWb en volgens (80) de betonspanning max bbepaald, dan is het grootst toelaatbare moment:max M = Wb . max b................................... .. (8,1)De grootst toelaatbare paallengte kan wordenafgeleid uit de betrekking:max M = C.p. (max Z)2Bepaling traagheids- en weerstandsmoment:324In onderstaande tabel A zijn voor de het meestvoorkomende paaldoorsneden - alle voorzien vaneen hoofdwapening gelijk aan 2% van de beton-doorsnede, die uit 8 staven van dezelfde dia-meter bestaat, waarvan zich de zwaartepunten5 cm. van de rand van de doorsnede bevinden - deweerstandsmomenten Wb en de grootste beton-spanningen max , en wel resp. gebaseerd op destaalspanningen y/=1400, 1300 en 1200 kg/cm2,tenslotte ook de hiermede overeenkomstige max.momenten verzameld. De trekspanningen in hetbeton zijn verwaarloosd.Tabel bevat de onder dezelfde veronderstel-lingen geldige, grootste toelaatbare paallengten.Ter verruiming van het inzicht is bovendienvoor de gevallen I, III en IVA de vorm van deelastische lijnen getekend (fig. 16-18) en in tabelzijn de waarden van de maximale doorbui-gingen opgenomen, die bij toepassing van deTABEL326zonder nader in te gaan op de wijze, waarop informule (83) de in fig. 16-18 in tekening gebrachteco?fficienten vn worden berekend, zij toch hetvolgende opgemerkt.De doorbuigingen zijn omgekeerd evenredig methet product Eb-I (gemiddelde elasticiteitsmodu-lus van het beton maal traagheidsmoment vande paaldoorsnede). Bij de berekening van wordt dus verondersteld, dat het product Eb- Iover de gehele lengte van de paal constant is;dit is echter niet het geval. Immers Eb is afhanke-lijk van de kubusvastheid en de, van doorsnedetot doorsnede veranderlijke, betonspanningen;hetzelfde geldt voor het traagheidsmoment I,daar - zoals uit formule (74) blijkt - bij de be-paling ervan de grootheid ny = Ey : Eb een rolspeelt. Voor het geval nu, dat het verhoudings-getal ? Ebd = constant is, wordt - wanneerde betonspanning toeneemt, dus Eb afneemt - deco?fficient n y = Ey : Eb groter, zodat in ditgeval een zekere compensatie plaats heeft. Hetverschijnsel doet zich echter voor, dat - wanneerde betonspanningen afnemen en dus Eb toe-neemt - ook de waarde van = : Ebdgroter wordt, waardoor de compensatie ongunstigwordt be?nvloed. Over de verhouding tussen debetonspanningen en de waarde van is echterzo weinig bekend, dat de toepassing van tijd-rovend rekenwerk toch niet gemotiveerd zouzijn en er ook van werd afgezien. Uitgaande vaneen kubusvastheid van 250 kg/cm2, werd metinachtneming van de optredende spanningen,waarbij = 0,4 werd gesteld, de gemiddeldewaarde van Eb = ? (Ebd + Ebt) = 212000kg/cm2gevonden, terwijl % = Ey : Ebd = 7werd gesteld.Volledigheidshalve zijn de bij de bepaling vanmax in rekening gestelde waarden van b-I : pin tabel A opgenomen; bij de bepaling van p ishet soortelijke gewicht van het beton y=2,5t/m3gesteld. Wil men voor een bepaald gevalde elastische lijn tekenen, dan verkrijgt men door de waarde van max met de co?fficientvn : max te vermenigvuldigen.Bedraagt de hoofdwapening minder dan 2% vande betondoorsnede, dan kan door toepassing vantwee soorten staven - nl. zwaardere hoekstaven -het wapeningspercentage van 0,75% boven enonder bereikt of benaderd worden. Natuurlijkkan ook een plaatselijke verzwaring van dewapening, overeenkomstig de momentenlijn, inoverweging worden genomen.Ook moet nog worden gememoreerd, dat in degevallen II, IV A, IV, IV en IV in bepaaldegedeelten van de paal normaalkrachten op-treden.Door de normaalkrachten worden de beton-drukspanningen weliswaar enigszins verhoogdmaar de staalspanningen verlaagd, zodat detoestand gunstiger wordt tegenover de door-sneden, waar hetzelfde moment zonder normaal-krachten optreedt. T.o.v. geval II valt op temerken, dat tengevolge van de excentriciteit vande horizontale staaldraad tussen en positievemomenten optreden, waardoor de negatievemomenten daar ter plaatse worden verminderd,zodat een onderzoek van de op buiging +druk belaste gedeelten van de palen achterwegezal kunnen blijven.Terugkomend op de aanhef van deze beschou-wing zij er nog eens de aandacht op het volgendegevestigd. Het opleggen, transporteren en hijsenvan palen vormen slechts ??n der aspecten vanhet veelzijdige heiprobleem; onder bepaaldeomstandigheden kunnen andere factoren voor dekeuze van de paaldoorsnede de doorslag geven ;zo zal b.v. bij palen, waarvan een betrekkelijkgroot gedeelte van haar lengte vrij of in slappegrond staat, de toelaatbare slankheid door deveiligheid tegen knikken zijn bepaald.Tenslotte zal men geneigd zijn, aan de hand vande boven verstrekte gegevens palen van gewapendbeton te willen vergelijken met palen van voor-gespannen beton. Wij kiezen als voorbeeld depaaldoorsnede 35 X 35 cm, geval I.Ie. Voor de paal van gewapend beton blijkt voory = 1400 kg/cm2uit tabel A:327grootst toelaatbare paallengten optreden. Deformule voor de berekening van de doorbuigingter plaatse van een willekeurig punt N luidt:pening voor zover nodig is hersteld of verbeterd.De hechting van het gespoten beton op bak-stenen (foto's 6a en b) of betonnen wanden isbij goed uitgevoerd werk zo uitstekend, dat even-tuele breuk (b.v. van uitgezaagde proefstukken)(foto 4) niet plaats vindt langs het hechtopper-vlak, doch door het oude materiaal heen.Deze uitnemende hechting hangt samen met deaard van de werkwijze: bij het begin van hetspuiten botsen de grove zand- en grindkorrelsaanvankelijk van het oppervlak terug, terwijlhet cement uit het mengsel zich vasthecht;er wordt derhalve automatisch bereikt, dathet oppervlak practisch met sterk cement wordtvertind en dat zand en grind zich eerst daarnastevig inbedden in de cementlaag, waarna ge-leidelijk de normale betonlaag van goede samen-stelling groeit.Er is hier te lande reeds herhaaldelijk nieuwwerk uitgevoerd. Zo zijn verscheidene plaat-ijzeren schoorstenen voorzien van een spuitbe-ton-binnenvoering, waarbij een wapeningsnetmet puntlassen op de schoorsteen-mantel is be-vestigd.Ook is een plaatijzeren schoorsteen, die zeerzwaar was ingeteerd, van een bewapening aan debuitenzijde voorzien (foto 7--9), die daarna metspuitbeton is omspoten, zodat de oude plaat-ijzeren mantel derhalve slechts heeft gediendals bekisting en een nieuwe gewapend-beton-schoorsteen is verkregen. Dit werk is geheel enal in bedrijf uitgevoerd, zodat er practisch geenbedrijfsoponthoud is geweest.Verder zijn een groot aantal plaatijzeren cokes-en kolenbunkers voorzien van spuitbetonvoerin-gen. Ook deze voeringen zijn als gewapend spuit-beton uitgevoerd door op de binnenwanden vande plaatijzeren bunkers wapeningsgaas te be-vestigen en dit met spuitbeton te omspuiten.Als belangrijke t o e p a s s i n g e n kunnennog worden genoemd: dunwandige, lichte con-structies (schaaldaken, koepels, hallen, silo's, ge-wapende en ongewapende spuitwerken); water-dichte bekledingen; versterkingen zonder be-kisting aan bestaande gewapend-betonwerken;gehele bespoten werken of in verbinding metfoto 9. Demka, Utrechtachtergrond: met spuitbeton beklede schoorsteenvoorgrond: plaatijzeren schoorsteenstaal- en betonconstructies; roest- en brandbe-veiliging; afdichtingen en bekledingen van tun-nels, kanalen en mijngangen; versterkingen vanbruggen, reservoirs, zwembassins, enz.Vervolg van bh. 327Bepaling van de grootste doorbuiging max 1:De gemiddelde betonspanning bedraagt in iederedoorsnede 60 kg/cm2; de gemiddelde elasticiteits-modulus b is dus - in tegenstelling met hetgedrag van palen van gewapend beton - voorde gehele paal constant en kan volgens Schreyer(,,De Ingenieur" np 10, 1948, Beton 3) als volgtworden berekend:Laat men de paallengte onveranderd = 22,56 m,dan bedraagt de wapening 0,53% van de beton-doorsnede en de grootste doorbuiging 6 mm.337
Reacties