Een grote proef met funderingspalen op de Tweede Maasvlakte bij Rotterdam is dinsdag afgerond. De resultaten leiden er mogelijk toe dat voor toekomstige bouwprojecten minder funderingspalen nodig zijn, wat een besparing in geld en materialen oplevert.

Bij de proef aan de Prinses Amaliahaven (Google Maps), die liep van begin december tot deze week, werden twaalf funderingspalen van meer dan 30 meter lang belast met een maximale kracht van 25.000 kilonewton. Het doel van de proef was om uit te vinden hoe de palen zich zouden houden onder deze belasting. Volgens de initiatiefnemers was een dergelijke belasting nooit eerder aangebracht op funderingspalen.
 

Drie typen getest

Er zijn drie typen palen getest: betonnen prefab palen, zogenoemde vibropalen, en schroefinjectiepalen. Van ieder type zijn vier stuks beproefd. De meeste van de twaalf palen zijn belast tot aan bezwijken. Dat kan op twee manieren: doordat de paal ergens breekt of doordat de paal zakt met 10 % van de diameter. Dat laatste betekent voor een betonnen prefab paal van 400 millimeter dikte dus zakken over een afstand van 4 centimeter.

Hoewel de meetdata nog uitgebreid geanalyseerd moeten worden, zijn er al eerste resultaten te melden. De prefab betonpalen en de vibropalen lijken het beste te presteren. ‘Zowel de capaciteit van de schacht als van de punt lagen dicht bij de waarde die was voorspeld met een nieuwe methode, die is ontwikkeld aan de TU Delft’, vertelt ingenieur Alfred Roubos van het Havenbedrijf Rotterdam en de TU Delft (hij promoveerde daar eind vorig jaar). Hij doelt hier op het feit dat de totaalkracht die een funderingspaal draagt, deels door de schacht wordt opgevangen (wrijving met de grond) en deels door de punt, de onderkant van de paal.



Nieuwe kade

Deze bevindingen hebben mogelijk gevolgen voor de nieuwe kade die gepland staat op de plek van de proef. Hier worden binnenkort twee nieuwe containerterminals aangelegd. Voor het funderen van de kades stonden tot nu toe schroefinjectiepalen op de planning, maar dit type paal blijkt in de proef wat tegen te vallen: de draagcapaciteit van de paalpunt is lager dan verwacht.

‘Het lijkt daarom beter en efficiënter om vibropalen te gebruiken. Daarbij blijft de metalen casing niet achter in de bodem en dit maakt deze palen een stuk goedkoper dan schroefinjectiepalen’, vertelt Roubos. Mogelijk worden de kosten van de proef — 2,5 miljoen euro — terugverdiend door het ontwerp van de nieuwe kade te optimaliseren.
 


Kroon

Het belasten van de funderingspalen gebeurt op een vernuftige manier. Op de paal zit een kroon (het witte ding in de foto hierboven) die vastzit aan een aantal ankers, die diep in de grond steken. Onder de kroon staan zes hydraulische vijzels (de rode cilinders op de foto) die de krachten opwekken voor de belasting van de paal.

Wanneer de vijzels gaan duwen, dan zetten ze zich af tegen de kroon. Die zit echter muurvast dankzij de ankers in de grond. Het gevolg is dat de vijzels hun kracht loodrecht omlaag overdragen op de te testen paal.

 

Belgische ingenieurs

In de proefopstelling is de bovenkant te zien
van een betonnen prefab fundatiepaal.

Het meten aan een funderingspaal is een wetenschap op zich. Hiervoor zijn Belgische ingenieurs ingevlogen die hierin zijn gespecialiseerd. In een keet vlak naast de paal zitten ze achter beeldschermen waarop grafieken van kracht en vervorming te zien zijn. Elke tien seconden komt er een nieuwe meting binnen. Mocht er iets misgaan, kunnen zij meteen ingrijpen.

Elk uur gaat de kracht op de paal een stapje omhoog. Onder invloed van die kracht zal de paal (verder) vervormen. Hoeveel vervorming er is, en op welke plek, wordt gemeten met geavanceerde optische reksensoren. Over de hele lengte van de paal zit een glasvezel, die meevervormt als de paal wordt belast.

’Door de vervorming van de glasvezel verandert de golflengte van het licht dat erdoorheen loopt een klein beetje. En dat meten wij’, vertelt Monika De Vos van het Belgische bedrijf WTCB, terwijl ze een glasvezel laat zien waar rood licht uit komt. Dat meten gaat behoorlijk precies: vervormingen van een honderdste millimeter zijn te detecteren.

 

Groter doel

De grote proef op de Tweede Maasvlakte moet nog een groter doel dienen dan alleen als voorbereiding op de aanleg van nieuwe kades. De betrokken partijen hopen er ook mee te laten zien dat er voor het funderen van gebouwen vaak minder palen nodig zijn dan is voorgeschreven in de Eurocode 7, die in 2017 van kracht werd.

‘De eisen aan funderingspalen werden daarmee strenger, terwijl er vóór 2017 in de praktijk geen schades zijn waargenomen door bezweken palen’, zegt Roubos. Dit betekent dat bouwprojecten sinds die tijd duurder zijn geworden, omdat er meer palen nodig zijn. Met de proef willen de bedrijven laten zien dat er vaak onnodig veel palen zijn voorgeschreven. Een vermindering hiervan draagt bij aan het duurzamer omgaan met materialen, en aan kostenbesparing.
 

Openingsfoto: Plaatsing van het testframe op funderingspaal 9, op 4 december 2019. Foto Alain Timmermans, Ontwerpleider, MariTeam.