Veiligheidsfactoren en Uitvoeringstechnische Aspecten bij Buisleidingen en Paalfunderingen

Inleiding

Deze artikel behandelt veiligheidsfactoren bij verschillende buisleidingmaterialen (thermohardende kunststoffen, beton, gietijzer) en de uitvoeringstechnische aspecten van paalfunderingen. De informatie is gebaseerd op normen zoals NEN 3650, NEN 3651, CUR 122 en Eurocode 7, en richt zich op de bepaling van veiligheidsklassen, dimensionering en kwaliteitscontrole bij zowel buisleidingen als paalfunderingen. Daarnaast wordt ingegaan op het heiwerk, de modellering van paal en grond, en de interpretatie van meetsignalen.

Veiligheid bij Buisleidingen

De veiligheid van buisleidingen is afhankelijk van het materiaal en de belasting. Voor thermohardende kunststof buisleidingen wordt de langeduur treksterkte gebaseerd op de sterkte geëxtrapoleerd over 50 jaar (NEN 3650-3:2020, paragraaf 8.7.6.4). Een minimale veiligheidsfactor van 1,5 moet worden verdisconteerd voor zowel korte als lange duur zuivere trekspanning en trekrek. De berekeningswijze is verder in lijn met de NEN 3650-serie:2020 en NEN 3651:2020.

Voor betonbuizen kan de vergelijkbare veiligheidsklasse worden bepaald aan de hand van de resultaten van hoofdstuk 5 en de daaruit voortvloeiende veiligheidsfactor fB. Deze factor wordt vergeleken met het product van de materiaalfactor ym en de belastingsfactor y volgens CUR 122 hoofdstuk 6.4. Op basis hiervan kan de veiligheidsklasse volgens CUR 122 worden bepaald en de dimensionering plaatsvinden conform NEN 3650-4:220, NEN 3651:2020 en CUR 122.

Gietijzeren (nodulair) buisleidingen kunnen worden gedimensioneerd zonder dat de resultaten van de categorisatie van hoofdstuk 5 hierop invloed hebben, gezien de toelaatbare spanningen volgens NEN 3650-5:2020. Het ontwerp kan dan volgens NEN 3650-5:220 en NEN 3651:2020 plaatsvinden.

Uitvoeringstechnische Aspecten Paalfunderingen: Heiwerk

De capaciteit van een heiblok wordt gekarakteriseerd door de slagenergie, die lineair evenredig is met de effectieve valhoogte van het bewegende deel van het blok. De maximale drukspanning in een paal tijdens het heiwerk is afhankelijk van de valhoogte, niet van de massa van het heiblok. Een zwaar heiblok oefent de heislag over een langere periode uit, wat de effectiviteit ten goede komt. Bij lichte blokken is de kortdurende drukgolf mogelijk niet voldoende om de reflecterende trekgolf te compenseren.

Het gebruik van een zwaar blok met een kleinere valhoogte wordt daarom aanbevolen boven een lichter blok met een relatief grote valhoogte. De massa van het bewegende deel van het blok moet 50 à 100% bedragen van de massa van de te heien paal om trekspanningen in de paal te beperken.

Dieselblokken hebben regelbare heienergie door middel van brandstoftoevoer, maar de werkelijke energieafgifte is niet eenduidig vast te stellen vanwege factoren zoals bodemweerstand, compressie, temperatuur en vervuiling. Hydraulische blokken en valblokken zijn beter regelbaar en de heienergie is continu en betrouwbaar vast te stellen.

Modellering Paal en Grond bij Heiwerk

Het heiwerk moet worden benaderd aan de hand van een verenmodel, waarbij elk essentieel element specifieke eigenschappen krijgt toegewezen, afhankelijk van de afmetingen en het elastische gedrag. De elementen zijn: het valblok, de mutsvulling (als drukverdelende laag), het slagstuk (bij dieselblokken), de heimuts, de paal en de omringende grond.

Eenvoudige handberekeningen zijn onvoldoende om betrouwbare resultaten te verkrijgen omtrent paalzakkingen en optredende druk- en trekspanningen. In bijzondere gevallen, zoals bij heipalen met een grote diameter en/of lengte, of bij gebrek aan ervaringsgegevens, worden specifieke computerprogramma's gebruikt. Voor offshore-heiwerken gaan nagenoeg altijd heibaarheidsstudies met behulp van de computer vooraf.

In de Nederlandse praktijk worden onder andere de volgende programma's gebruikt: PILEWAVE (BAM), DYNAP3 (Ballast-Nedam) en (PIDRIL) (Geo-Delft).

Factoren die Drukspanningen beïnvloeden

De grootte van de werkelijk optredende drukspanningen bij heiwerk is afhankelijk van diverse factoren:

• Effectieve valhoogte/trefsnelheid: Bij vrije-valblokken en hydraulische blokken is de valhoogte nauwkeurig in te stellen. Bij dieselblokken wordt de effectieve valhoogte beïnvloed door de brandstoftoevoer en de remming door de plunjer. Een reductiepercentage van circa 70% wordt vaak aangehouden voor dieselblokken. Het warm worden van het blok vermindert de effectiviteit.
• Kwaliteit van de muts/mutsvulling: De muts en mutsvulling zijn cruciaal voor een goede drukverdeling.

Wapeningsbehoefte en Paalbeschadiging

De wapening in een paal moet worden afgestemd op de te verwachten trek- en drukspanningen. Bij het behandelen van geprefabriceerde palen moeten de door de leverancier aangegeven hijs- en steunpunten in acht worden genomen tijdens transport, opslag en hijsen.

Scheurvorming kan in zekere mate worden ingeschat met behulp van akoestisch doormeten van de palen. Indien alleen de paalkop is beschadigd, kan deze worden afgehakt en de paal worden opgestort. Bij dieper gelegen scheurvorming wordt de paal in de regel als verloren beschouwd. Bij drukpalen en beperkte, zuiver horizontale scheurvorming kan de scheur onder invloed van de paalbelasting worden dichtgedrukt en de paal alsnog worden goedgekeurd, maar dit dient per geval nader te worden onderzocht.

Verlopen van een Paal

Verlopen van een paal kan optreden door:

• Onzorgvuldig stellen van de paal onder de stelling.
• Laagscheidingen in de bodem onder een sterk hellend vlak.
• Heiverdichting in paalgroepen, waardoor de paal de weg van de minste weerstand kiest.

Metingen en Interpretatie

Een pulsduur t50% van 0,25 à 0,35 ms komt overeen met een lengte van 0,5 à 0,7 m (gemiddeld 0,6 m). Per paal moeten ten minste 2 gelijkwaardige signalen, met verschillende posities van de versnellingsopnemer, worden opgeslagen. Bij grote palen (> 510 mm) zijn ten minste 3 metingen in de buitenste schil en 1 meting in het centrum van de paal nodig.

Van iedere paal moeten het nummer, de datum van de meting, de filterfactor, de versterkingsfactor en de ingestelde paallengte worden opgeslagen. Alle gegevens van de uitvoering moeten worden vastgelegd op het uitvoeringsformulier. De meettechnicus mag op het werk geen uitspraken doen over de beoordeling van de meetsignalen.

Indien de gemeten signalen niet eenduidig interpreteerbaar zijn, kan aanvullend onderzoek nodig zijn.

Meldingen en Kick-off Meetings

Minimaal vijf werkdagen voor de start van de uitvoering moet een melding worden gedaan in LIS (leidinginformatiesysteem) bij het betreffende Gebiedskantoor. Voor werken waar de verkorte vergunningsprocedure voor geldt, is de termijn twee werkdagen. Ten hoogste twintig dagen voor aanvang van mechanische graafwerkzaamheden dient een KLIC-melding te worden gedaan, tenzij de ontgraving minder dan 0,50 m diep is en/of de grond in eigendom van de grondroerder is (WIBON).

Een kick-off meeting/startvergadering is verplicht in de volgende gevallen: alle (leiding)werken in de bestemde leidingstroken, binnen een afstand van 5,00 m vanaf bestemde leidingen, en alle gevallen waar het gaat om (leiding)werken met een grote impact op de omgeving.

Conclusie

De veiligheid en correcte uitvoering van buisleidingen en paalfunderingen vereisen een gedegen kennis van materiaaleigenschappen, normen en procedures. De juiste toepassing van veiligheidsfactoren, een zorgvuldige modellering van het heiwerk, en een accurate interpretatie van meetsignalen zijn essentieel voor een duurzaam en betrouwbaar resultaat. Het naleven van de meldingsprocedures en het organiseren van kick-off meetings dragen bij aan een veilige en efficiënte uitvoering van de werkzaamheden.

Bronnen

1. Lokaleregelgeving.overheid.nl
2. Kennisbank.crow.nl