C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gFunder ingcement 2005 256De HSP-machine is een vollediggeautomatiseerde hydraulischekraan, voorzien van een trilblok.De installatie brengt een stalenbuis door duwen en trillen naareen van tevoren ingestelde diepte(fig. 1). Deze buis, met een naderte bepalen diameter (standaard180 mm), is voorzien van eenbinnenbuis met afsluiter en ver-loren bodemplaat. Door de afslui-ter te openen, de buis terug tetrekken en onder druk beton uitde buis te pompen, wordt de paalin de bodem gevormd. Door hetbetondebiet (betonflow) te metenen te compenseren voor eventu-ele overconsumptie (constantedruk door snelheid van terugtrek-ken aan te passen), kan snel enbetrouwbaar een grondverdrin-gende paal worden gevormd. Hetis desgewenst mogelijk om wape-ning aan te brengen of te werkenmet staalvezelbeton. Het HSP-systeem heeft, bij een onbeperktewerkhoogte, een productiesnel-heid bij normale werkuren totwel tweehonderd palen per dag.De maximale paallengte bedraagtdan 17 m.H o g e S n e l h e i dR e n o v a t i e p a a lVoor de toepassing van het HSP-systeem bij renovatieprojecten iseen aantal wijzigingen op hetbestaande concept doorgevoerd.De belangrijkste aanpassingmoest worden doorgevoerd metbetrekking tot de werkhoogte vanhet systeem. In bestaande gebou-wen is deze vaak gelimiteerd tot5 ? 12 m. De draagkrachtige zand-laag waarin de HSP wordt ge?n-stalleerd ligt vaak minimaal 10 mdiep. De bestaande machine wasniet geschikt voor dergelijkeinpandige toepassingen. De oplos-sing die hiervoor is bedacht, is teonderscheiden in twee aanpassin-gen:Hoge Snelheid RenovatiepalenHoge snelheid, lage kostendr.ir. A.E.C. van der Stoel, CRUX Engineeringing. A.P. de Lange, Voorbij FunderingstechniekHet Voton?HSP-systeem is een in de grond gevormd, grondverdringend paal-systeem. Na een decennium van ontwikkeling is het systeem sinds 2001 volle-dig operationeel. Naast grootschalige toepassing in nieuwbouw van bedrijfs-vloeren en de meer recente toepassing als fundering van aardebanen bijinfrastructurele projecten, wordt het systeem tevens toegepast voor de renova-tie van bestaande funderingsconstructies. In dit artikel worden de toepassings-mogelijkheden van de renovatiepaal besproken en wordt tevens ingegaan opeen succesvol uitgevoerd project en enige nieuwe ontwikkelingen van deze paal.2 |Tandheugelconstructie1 |Installatieprincipe HSP-systeemC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gFunder ingcement 2005 2 571. Aanpassing van kraan en make-laar (lengte)De makelaar is ingekort en voor-zien van een tandheugelconstruc-tie (foto 2), zodat het trilblok naarbeneden wordt getrokken. Dezemachine past in de huidige vormin een werkhoogte tot circa 11 m,maar kan verder worden ingekort.Aanpassingen aan kraan en make-laar zijn zodanig uitgevoerd dataan een van de kernkwaliteitenvan het systeem ? snelheid ? nau-welijks concessies hoeven te wor-den gedaan ten opzichte van hetconventionele HSP-systeem. Extratijd moet wel worden gerekendvoor het manoeuvreren in beperk-te ruimte (bijvoorbeeld bij het pas-seren van spanten in een hal).Omdat het inpandige installatiebetreft, verdienen aspecten als vol-doende licht en ventilatie de nodi-ge aandacht.2. Werken met stalen voorloopbuisWanneer de palen langer moetenzijn dan de hal (en daarmee demakelaar) hoog is, wordt gewerktmet een stalen voorloopbuis(HSP-renovatiepaal). Deze metho-de is zeer geschikt voor renova-tiedoeleinden, waarbij de paal-lengte de capaciteit van de machi-ne op deze wijze overtreft.Voorafgaand aan de installatie vande eigenlijke paal wordt met eenkleine kraan een verloren stalenvoorloopbuis de grond ingetrild(foto 3). Deze buis is aan deonderzijde voorzien van een vast-gelast deksel en aan de bovenzijdevan een aansluitmof, zodanig datde HSP-buis hier strak inpast. Bijde neerwaartse gang tijdens in-stallatie van de HSP blijven debuizen door een degelijke verbin-ding gekoppeld, waarmee uitknik-ken van de voorloopbuis wordtvoorkomen. Wanneer de voorloop-buis op diepte is, wordt deze eerstgevuld met beton, waarna de paalverder op de standaardwijze wordtvervaardigd.Ook het werken met de HSP-renovatiepaal (met voorloopbuis)wordt gekenmerkt door snelheid,hoewel het koppelen van de bui-zen een extra handeling is. Dekosten zijn tevens wat hoger,omdat de voorloopbuizen verlorengaan (foto 4). Het systeem blijftechter aanmerkelijk goedkoperdan een conventionele oplossingmet stalen buispalen, waarbij overde volledige paallengte een perma-nente casing wordt toegepast ende productie per machine veellager ligt.Een groot voordeel van HSP bijhet werken binnen een bestaandeconstructie, is het trillings- engeluidsarme karakter van deinstallatie, waardoor de overlastbeperkt blijft en schade aan debestaande constructie nagenoeguitgesloten is.M o e r d i j kBegin 2004 is op het industrieter-rein Moerdijk een grootschaligefunderingsrenovatie met HSP uit-gevoerd. In een bestaande hal meteen oppervlak van circa 30 000 m2zijn een nieuwe fundering en vloeraangebracht. De hal bestaat uit driecompartimenten, die samen circa150 m breed en 210 m lang zijn.De bestaande vloer was uitgevoerdals vloer op staal, die plaatselijkverzakkingen tot 0,2 m vertoonde.Magazijnstellingen moesten elkemaand opnieuw worden gestelden ondersabeld. Omdat een nieu-we huurder van de hal hoge eisenstelde aan de stabiliteit en vlak-heid van de vloer, is besloten omde hal te voorzien van een nieuwefundering op palen en een nieuwevloer.KeuzeDe hoofdaannemer, die reedsgoede ervaringen met het HSP-systeem had opgedaan, zag hierineen economisch aantrekkelijkeoplossing voor deze bedrijfshal.De HSP-fundering bleek voor ditproject in belangrijke mate goed-koper dan alternatieven zoals sta-len buispalen of koppelpalen vanbeton. De beschikbare uitvoe-ringstijd was extreem kort; degehele vloer moest in twee maan-den gereed zijn, zodat de nieuwehuurder op tijd zijn intrek in dehal kon nemen. In de HSP-oplos-sing kon met slechts ??n kraanaan deze voorwaarde worden vol-daan, waardoor het werkterreinoverzichtelijk bleef. De redenenvoor de opdrachtgever om voor ditsysteem te kiezen waren dan ookprijs, planning en uitvoeringsme-thodiek. Hieraan heeft een uitge-4 |Ontgraven en openge-werkte HSP-renovatie-paal voorloopbuis3 |Plaatsing HSP-mantel-buis op voorloopbuisC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gFunder ingcement 2005 258kiend technisch totaalontwerp vande vloer sterk bijgedragen.Een additionele kostenbesparingis gerealiseerd door alle in de halaanwezige goederen tijdelijk op teslaan in ??n van de drie comparti-menten van de hal (de buffer). Opdeze wijze hoefden de goederenniet extern te worden geplaatst.Na voltooiing van de overige tweecompartimenten werden de goe-deren hier naartoe verplaatst. Tenslotte kon dan de `buffer' wordenaangepakt. Dit alles dankzij eenzeer strakke uitvoeringsplanning.OntwerpVanuit het grondonderzoek is hetoptimale draagvermogen per paalberekend (paallengte). Vervolgensis gezocht naar de meest economi-sche combinatie van paaldiameter,paalafstand, vloerdikte en wape-ning. Een relatief kleine tussenaf-stand van de palen maakt reductievan vloerdikte, ponsvoorzieningenin de vloer en wapening mogelijkten opzichte van een vloerconstruc-tie waarbij de palen een hogerdraagvermogen hebben en daaromverder uit elkaar staan. De vloerbe-lasting waarmee bij dit project ont-worpen is, bedroeg een veranderlij-ke, gelijkmatige belasting van40 kN/m2en een puntlast van75 kN. Het ontwerp is conformNEN 6740 en NEN 6743 uitge-voerd.De ontworpen vloerdikte bedroeg170 mm. De bovendekking is ver-hoogd met 30 mm voor het toe-passen van inductielussen diezorgdragen voor het aansturenvan het interne transport. Hetwapeningspercentage is zodaniggekozen, dat de vloer nagenoegongedilateerd is uitgevoerd. Doorde gunstige verhouding tussenpaalomtrek en paalbelastingwaren er geen ponskoppen beno-digd, zodat de vloer als een vlakkeplaatconstructie kon worden uit-gevoerd.De nieuw aan te brengen vloer-constructie is ontworpen onafhan-kelijk van de reeds aanwezigepaalfundering ter plaatse van derandbalken, door overstek aan devloerrand.UitvoeringDe belangrijkste restrictie (en uit-daging!) van dit project was datgewerkt moest worden bij eenwerkhoogte van 11,5 m (ter plaat-se van de spanten zelfs slechts9,5 m), waartoe voorafgaand aanhet heiwerk alle lichtarmaturenmoesten worden verwijderd. DeHSP-machine met aangepastemakelaar, zoals hierboven om-schreven, is speciaal voor dit pro-ject ontwikkeld en voor de eerstemaal toegepast.Voordat de HSP-palen kondenworden ge?nstalleerd, is de be-staande vloer opgebroken, verpul-verd en als werkvloer hergebruikt(foto 5). Vervolgens zijn de 9500palen (totaal 91 000 m),?180 mm, hart op hart 1,8 mmet een lengte van 10 m, met??n HSP-machine in zevenweken ge?nstalleerd (foto 7).Gemiddeld betekent dit een pro-ductie van bijna driehonderdpalen per dag. De maximaalbereikte capaciteit bedroeg zelfs365 palen in 24 uur. Voor depalen is zelfverdichtend beton(B 25, mk 2) gebruikt. Alle palenzijn voorzien van een standaardkopwapening 1 ?16-1500. Directna de installatie van de palen enhet fijn-egaliseren van de onder-5 |Werkvloer en palen6 |Vloerwapening, paal enstekeindC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gFunder ingcement 2005 2 59grond (mengranulaat 0/40) is dewapening aangebracht (foto 6),waarna de vloer is gestort meteen sterkteklasse B 35 (foto 8).Van elke paal zijn tijdens deinstallatie de diepte, indringings-snelheid, indrukkracht, beton-druk, betonflow en treksnelheidgeregistreerd. Standaard wordt bijHSP 10% van de palen doorgeme-ten na vervaardiging ter controlevan de paalintegriteit. Dit bleekechter op dit project niet mogelijk,aangezien door de strakke plan-ning (het storten van de vloer) depalen ten tijde van het doormetennog niet de benodigde ouder-dom/verharding hadden.Procesborging tijdens uitvoeringis bij dit project daarom een zaakgeweest van continue, on-line con-trole van bovenstaande productie-gegevens van elke paal, door afle-zing op een monitor in de cabinevan de kraan. Op basis hiervan enop basis van controle achteraf vande geregistreerde data is er geenreden geweest om aan te nemendat zich onvolkomenheden in depalen voordeden, zodat hieropgoedkeuring en vrijgave is ver-leend.O n t w i k k e l i n g e nDe palen zijn in augustus ge?n-stalleerd en vanaf eind septemberstatisch beproefd op draagvermo-gen. In het laatste kwartaal van2004 hebben de analyse en labo-ratoriumbeproeving plaatsgehad.Vooruitlopend op publicatie vande proefresultaten kan al wordengemeld dat de installatie van depalen met voorloopbuis uitste-kend is verlopen. Enkele palenzijn na afloop ontgraven en inge-meten. De diameter van de palenboven de voorloopbuis bleek zeerconstant en circa 5% groter dande beoogde 180 mm. Het betonin de voorloopbuis bleek volledigaanwezig en zeer goed verdicht.Het bezwijkdraagvermogen vande circa 6 m lange, in zandgrondge?nstalleerde palen bedroeg tus-sen de 450 en 500 kN.C o n c l u s i eMet de HSP-renovatiepaal is hetmogelijk om snel, trillingsvrij engeluidsarm bedrijfshallen ofandersoortige constructies meteen beperkte hoogte te voorzienvan een relatief goedkope funde-ring. De HSP-renovatiepaal maakttoepassing bij een hoogte vanminimaal circa 5 m mogelijk, watde toepasbaarheid aanzienlijk ver-hoogt, terwijl het systeem econo-misch aantrekkelijk blijft tenopzichte van conventionele syste-men. De HSP-renovatiepaal ishiermee een waardevolle aanvul-ling op bestaande renovatie-paal-systemen. Projectgegevensopdrachtgever:Morcon Distribution Terminal (MDT)directie:adviesbureau W.A. van Boxselhoofdaannemer:MNO Vervat GWWvloerontwerp:Voorbij Betonbouw / ABTaannemer vloer:Voorbij BetonbouwHSP paalfundering:Voorbij Funderingstechniek (patent-houder)ondersteuning ontwikkeling HSPen proeven:CRUX Engineering BV7 |HSP-kraan8 |Voltooid werk