Vibro-betonpalendoor J. BoomInleidingIn de laatste tientallen jaren heeft de toepassing van beton voor fun-deringspalen een grote vlucht genomen. De oorzaak hiervan moetworden gezocht in het feit, dat:met beton grotere belastingen zijn op te nemen enbetonpalen eenvoudig verkrijgbaar zijn in de gewenste afmetingen.Reeds in de 19e eeuw werden betonpalen in de grond vervaardigd.De gang van zaken was, dat men o.a. een buis na het inheien vuldemet betonspecie onder gelijktijdig optrekken van de buis. Om te voor-komen dat ook de betonspecie mee omhoog werd genomen, moestdeze zeer slap worden gemaakt. De kwaliteit van de palen was in hetalgemeen zeer slecht. Alleen boven het grondwater kon een bevredi-gend resultaat worden bereikt, omdat daar geen gevaar bestond voorhet uitwassen van het cement uit de betonspecie.In de loop der jaren zijn vele systemen ontstaan om aan deze bezwarentegemoet te komen, doch slechts enkele bleken levensvatbaarheid tebezitten. E?n van deze systemen is het Vibro-proc?d?.Na de oorlog heeft de methode verschillende uitbreidingen onder-gaan, waardoor het zich volkomen heeft aangepast aan de Neder-landse omstandigheden.In het kort bestaat de vervaardiging van de Vibro-paal uit 3 fasen, nl.:1. het inheien,2. het vullen en3. Jiet trekken van de buis.Het kenmerkende van het systeem komt vooral tot uitdrukking in delaatste fase.De VibrostellingDe stelling bestaat uit een stalen vakwerktoren, welke aan devoorzijde van een platform is bevestigd; hierop zijn verderaangebracht de lieren en de stoomketel. De gehele installa-tie staat op 2 rollen, waarmee de stelling over een uitgelegdbalkenveld rijdt. Tuien zijn voor de stabiliteit, behalve bijhet heien van schoorpalen, niet noodzakelijk.Aan de voorzijde van de toren is een geleiding aangebracht,die zowel voor de buis als voor het stoomheiblok dient.De kop van de buis is ter weerszijden voorzien van uitsteken-de oren. Om deze oren en 2 nokken aan het heiblok kunnen2 ramen worden aangebracht. Bij een opwaartse slag tijdenshet trekken stoot het heiblok tegen deze trekramen, waar-door de buis dus iets omlaag wordt geslagen (tek. 1). foto 1. een Vibro-stelling ten voeten uitTer weerszijden van het blok ziet men de trekramen. foto 3. het lassen van de wapening foto 2. de schoen voor het plaatsen van de buisIn de groef ziet men het werk, dat voor waterdichteaansluiting zorgdraast.Cement 6 (1954) Nr 17-18 301foto 4. Het aanbrengen van de korfDuidelijk ziet men de op regelmatige afstand geplaatstebinnenringenWapening en betonspecieDe grootte van de wapening is afhankelijk van de grond-gesteldheid en de paalbelasting. Deze wapening is belang-rijk minder dan in gewone betonpalen, daar geen transport-wapening benodigd is.In de Nederlandse bodem worden de palen in het algemeenover de volle lengte gewapend. De toegepaste hoofdwape-ning varieert van minimaal 5 0 14 voor drukpalen tot12 0 16 voor trekpalen.De hoofdwapeningsstaven worden met stompiassen op devereiste lengte gebracht. Om deze staven wordt een schroef-wapening 0 6 aangebracht, terwijl tussen de staven ringen0 8 komen. Door een gedeelte van de kruispunten van destaven electrisch te lassen, wordt een stijve korf verkregen,welke kan worden getransporteerd.Na het inheien van de, buis worden de muts en het blok vande kop van de buis gehesen. Men kan nu de wapeningskorfin de buis aanbrengen. Ze wordt daar opgehangen aan hetzgn. nettendraad, om te zorgen dat de korf zuiver rechthangt en tijdens het trekken niet wordt beschadigd.De betonspecie voor Vibropalen wordt vervaardigd met325 - 360 kg hoogovencement per m3. De reden voor hetgebruik van hoogovencement is net geringe gehalte aan vrijekalk, waardoor het beton goed bestand is tegen mogelijkin het grondwater aanwezige agressieve stoffen.De watercementfactor van de betonspecie is zodanig ge-kozen, dat een plastisch trilbeton wordt verkregen. Deslump, bepaald met de kegel van Abrams, varieert tussende 8 en 16 cm. De juiste plasticiteit is afhankelijk van degrondgesteldheid (zie onder trekken).De buis wordt na het inbrengen van de wapening gevuldmet de benodigde betonspecie. Bij lange palen moet naenige meters trekken de buis worden bijgevuld.Bij de daarop volgende neerwaartse slag zakt de buis weeriets (tek 2), Deze op- en neergaande beweging van de buisis het kenmerk van de methode, vandaar de naam Vibro.De trekdraden zijn bevestigd aan de trekramen en trekkenblok en buis omhoog.Tot de verdere speciale uitrusting van de Vibrostelling be-horen 2 betonkarretjes, die een bijzondere vorm hebben endaardoor zeer eenvoudig opgehesen en in de buis gelegdkunnen worden (foto 5).Het inheienOm te voorkomen dat er tijdens het heien water en grond inde buis dringen, wordt de buis aan de onderzijde afgeslotendoor een gietijzeren schoen. In een groef in deze schoenwordt voor verdere afdichting voor het plaatsen van de buiseen touwpakking aangebracht.De schoen blijft in de grond achter en vormt de paalpunt.Door de afmetingen van de schoen te veranderen, kan menhet draagvermogen vari?ren.Momenteel zijn deze schoenen beschikbaar in de volgendematen: 1 850 cm2, 2 500 cm2, 3 000 cm2en 4 000 cm2.Het inheien van een buis is aanmerkelijk lichter dan het in-heien van een betonpaal van overeenkomstig gewicht.Waarschijnlijk wordt dit veroorzaakt door de grotere elas-ticiteit van het staal. In beton zullen namelijk bij de hogebelastingen tijdens het heien plastische vormveranderingenoptreden, waardoor een belangrijk energieverlies optreedt.De Vibro-buis met een gewicht van ca 5 ton wordt daaromslechts met een 2,5 tons blok geheid. Ondanks dit lichtereblok werd bij een vergelijkende proef, waarbij een beton-paal met een 4-tons blok werd geslagen, een 2 tot 3 maal zogrote zakking gevonden*).Door deze grotere zakking heeft de buis een groot door-dringingsvermogen. Omdat men op de buis een groot aantalslagen kan geven, is het dus mogelijk door zeer harde lagente heien. Tot op heden is dat overal gelukt, al waren hier-voor soms 10 000 tot 20 000 slagen nodig. Dit zware heienheeft op de kwaliteit van de gemaakte paal geen invloed.*) ir C. Franx: ,,Sonderen, heien, kalenderen en proefbelasten inverband met de puntweerstand van heipalen". Ingenieur, Nr 27,1952, pag. B 105Cement 6 (1954) Nr 17-18foto 5. De buis wordt over bijna de gehele hoogte met be-hulp van speciale karretjes met betonspecie gevuld.302foto 6. een aantal ontgraven palen van de fundering van een nieuwe gashouder te RotterdamHet trekkenOp de reeds eerder beschreven wijze worden door hel bloktijdens het trekken op- en neerwaartse slagen op de buis ge-geven. De afsluiter van het blok wordt door deze zelf be-diend. Met de lengte van de lijn tussen afsluiter en blok kanmen de intensiteit en de frequentie van de slagen instellen.Overigens is dit instellen niet zo simpel, daar de regelbarestoomdruk ook van invloed is.In het algemeen stelt zich een frequentie van 100 tot 120per minuut in. Het beton raakt daardoor in sterke trilling,wordt verdicht en uit de buis geschokt. Gemiddeld komt debuis met de opwaartse slag 4-4,5 cm omhoog en zakt daaropweer 2-2,5 cm.Bij iedere opwaartse slag zal er een hoeveelheid specie uit debuis stromen. Deze specie wordt bij de daarop volgendeneerwaartse slag samengeperst en door de verdikte slagrandmet grote kracht tegen de omringende grond geslagen. Dediameter van de paal is daarom niet kleiner dan de buiten-diameter van de slagrand, welke bij de ingebruik zijndebuizen 43 cm bedraagt; ook de betondekking op de wape-ning is daardoor verzekerd. Deze is namelijk minstens zodik als de slagrand of ca 4 cm. Omdat de trillingen van debuitenzijde van het beton uitgaan, zal vooral de buitensteschil een zeer goede kwaliteit hebben; de wapening is dusuitstekend tegen corrosie beschermd.Trouwens, omdat de buis te allen tijde over grote hoogtemet betonspecie is gevuld, bestaat er geen mogelijkheid, datgrondwater in het beton dringt; er kan dus geen ontmengingof uitwassing optreden.Bij slappe grondlagen kan de diameter van de paal groterworden dan de buitendiameter van de slagrand. Deze nei-ging tot vergroting kan men be?nvloeden met de treksnel-heid en de plasticiteit van de betonspecie. De dikte van depaal zal in dit geval dus afhankelijk worden van de ervaringvan de heibaas.Kwaliteit van de Vibro-paalDe bezwaren, welke bij de in de inleiding aangegeven wijzevan vervaardiging werden ondervonden, zijn bij het Vibro-systcem ondervangen. De betonspecie wordt namelijk inden droge over een grote hoogte aangebracht. Het is bij ditsysteem dus niet belangrijk, of men in of boven het grond-water werkt, daar dit geen invloed heeft op het beton.Terwijl de nadelige invloeden op de betonkwaliteit dus zijnopgeheven, hebben het gebruik van plastische betonspecieen het verdichten een grote positieve invloed op de beton-kwaliteit. De druksterkten van kubi, welke uit de paal wer-den gezaagd, zijn dan ook belangrijk groter dan de druk-sterkten van contr?lekubi, welke gelijk met de vervaardi-ging van de paal werden gemaakt.Tenslotte kan men nog opmerken, dat het heien, wat somszeer zwaar is, ook geen invloed heeft op het beton. De ver-vaardigde paal is dan ook vrij van scheuren.AanpassingsvermogenDoordat men bij het maken van een Vibro-paal niet is ge-bonden aan een bepaalde lengte en men tevens de groottevan de schoen kan vari?ren, is met deze palen een funderingte maken, welke zich aanpast aan ontwerp en grondgesteld-heid. Dit is bijzonder belangrijk op plaatsen, waar de diepteen het draagvermogen van de vaste lagen vari?ren. Afwijkenvan het oorspronkelijk vastgestelde heiprogramma levertdus geen enkele moeilijkheid op. Ook wat betreft de hoogte,waarop men de paal wenst te be?indigen, is men binnenzekere grenzen vrij. De palen kunnen onder het maaiveldop de gewenste diepte worden afgeknepen.ResumeIn het bovenstaande is een systeem voor het in de grond vormen vanbctonoalen beschreven, waarbij met de kwaliieit van de paal geenmoeilijkheden meer worden ondervonden. Men kan dus bij het toe-passen ten volle profiteren van het grote aanpassingsvermogen, welkedit systeem bezit. De snelle uitvoering en de financi?le besparingenzijn mede oorzaak, dat dit systeem zich in een nog steeds stijgendebelangstelling verheugt.(p. 306 Digest -- Sommaire -- Zusammenfassung)Cement 6 (1954) Nr 17-18 303