Injectieanker TITAN GEOTECHNIEK. 13 verschillende afmetingen. het multifunctionele grondanker. belastbaar van 135 tot 2022 kn. slechts 1 boorhandeling

Transcriptie

1 Injectieanker TITAN het multifunctionele grondanker 13 verschillende afmetingen belastbaar van 135 tot 2022 kn slechts 1 boorhandeling uiterst duurzaam zowel trek als druk dealer van: GEOTECHNIEK

2 Visie De structuur van een volgroeide boom is de inspiratiebron. Een boom bezit een netwerk van grote en kleine wortels, die hem ondersteunen en hem tevens in de aarde verankeren zonder enig (beton) fundament. De wortels nemen alle uitwendige horizontale en verticale belastingen, momenten en stootbelastingen op die op een boom inwerken. De boom is daarmee bestand tegen 2 wind, sneeuw en aardbevingen. Enerzijds vervlechten de wortels met de aarde, anderzijds verbinden ze de aarde tot een grote bal. Daarmee vormt het een composiet. De wortels vormen zich afhankelijk van de ondergrond en groeien op natuurlijke wijze in harmonie met de boom. Van de boom leert men met verschillende soorten grond te bouwen, duurzaam daarmee om te gaan, de grond te verbeteren en te versterken. Deze filosofie in de geotechniek is al in 1952 door Dr. F. Lizzi onderkend en noemde zijn injectieankers wortelankers (Pali Radic). Het Injectieanker Titan is een uniek produkt. Het is in 1984 vanuit een weldoordacht concept in slechts één traject uitontwikkeld tot een gepatenteerd produkt.

3 Samenvatting Afhankelijk van de toepassing kent men voor de injectieankers Titan: Schroefinjectiepaal Trekankers Bodemvernageling Passieve ankers Micropaal Drill drain Opdrijfverankering Damwandverankering Trek- druk elementen Het injectieanker bestaat uit een holle stalen buis met draadprofilering wat zowel als verloren boorstang, injectiebuis en permanente wapening functioneert (3 in 1). In zachte grond of grindachtige bodem, waar het boorgat snel weer sluit, wordt het boorgat in stand gehouden door gelijktijdige vulling met cementgebonden steunvloeistof. Hierdoor is de verwerkingssnelheid 2 tot 3 maal sneller dan bij traditioneel geboorde ankers. Een ander voordeel is het aansluitend inspuiten van de cementlijm. Zonder extra mantel vormt de cementlijm een eenheid met de omliggende grond waardoor de vervorming van de boorkop onder gebruikslast < _ 5 mm bedraagt. Dit is vergelijkbaar met de eisen aan de permanente ankers met vrije verankeringslengte volgens DIN EN Daarmee zijn de Titan Injectieankers een gelijkwaardig en voordelig alternatief op de gebruikelijke voorgespannen permanente groutankers, speciaal in zachte bodems. Belasting-zetting-diagram van diverse ankertypen volgens prof. Van Weele. belasting (kn) vervorming bij oplegplaat (mm) ,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 Boorschoefpalen conform EN 1536 Micropalen conform EN (bijvoorbeeld Titan, Gewi) Grondverdringende palen conform EN

4 De kenmerkende onderdelen funderingsbalk kogelrandmoer paalkop met oplegplaat mantelbuis oplegplaat actieve zone koppelmoer infiltratielichaam injectieanker natuurlijke grondovergang afstandhouder passieve zone boorkroon groutlichaam met cementsteen geïnfiltreerde grond infiltratielichaam groutlichaam met cementsteen injectieanker d D D > d + 75 mm bij grindachtige bodem d + 50 mm bij zandachtige bodem d + 25 mm bij leemachtige bodem d + 10 mm bij steenachtige bodem 4

5 Geprofileerde boorstang als injectieanker 1. Toepassing van een boorstang als injectieanker. Een buis is bij hetzelfde oppervlak statisch gunstiger dan een volkern staaf op het gebied van buiging (knik), dwarskracht en kleef in een zachte bodem. 2. Ontwikkeling van de boorstang met boorkroon. Traditioneel wordt een gat geboord, de boor terug getrokken en een trekstang geplaatst. Door toepassing van een holle boorstang met boorkroon kan men de boorstang heen en weer bewegen door steenachtige verontreinigingen, hout en/of wortels. De boorstang blijft als trekstang achter. Hiermee zijn de voorgaande drie handelingen tot één handeling terug gebracht. 3. Benutten van de boorstang voor het verpompen. Door vanuit het diepste punt van het boorgat te verpompen krijgt men automatisch de garantie op een volledige vulling van het boorgat met cementspecie. Het functioneert veel eenvoudiger dan het separaat injecteren en ontluchten. 5. Optionele toepassing van roestvrij Inox. Bij toepassing in agressieve omgevingen of in die gevallen waar een volledig groutlichaam (dekking van cementsteen) niet gegarandeerd kan worden, is het mogelijk roestvrij staal toe te passen. De werking is wezenlijk eenvoudiger dan bij permanente ankers met afgevulde mantelbuis vooral ter plaatse van de koppelmoeren en de paalkop. 6. Profilering boorstang conform DIN 488 betonstaal. De snijvlakken van de profilering zijn kleiner dan 45 ten opzichte van de booras en voorkomen daarmee splijtkrachten. Daardoor blijven de ringtrekspanningen in het groutlichaam gering en de scheurwijdte bij proefbelasting onder de vereiste 0,1 mm. GEWI 50 Beduidend kleiner dan de scheur wijdte van injectie-boorankers met draadeinden R Volledige profilering garandeert optimale verbindingen. De boorstang is door de volledige profilering tot elke gewenste lengte te koppelen, in te korten, voor te spannen en te ontlasten. De zelfborgende spoed (spoed kleiner dan 6 ) bespaart tevens op 2 contramoeren per koppelmoer. TITAN 73/53 50 Ø 73 Ø 4. Toepassing van staal conform EN De boorstang is vervaardigd van fijnkorrelig staal S 460 met een hoge kerfslagtaaiheid van minimaal 39 Joule ten opzichte van 15 Joule bij voorspanstaal of glasvezel. De boorstang voldoet aan de DIN 488 voor betonstaal en breuktrek van A10 _ > 10%. Het fijnkorrelig bouwstaal is onge voelig voor spanningscorrosie en dwarskracht. Het is lasbaar en uit testen is gebleken dat door de klopboor techniek geen beschadigingen ontstaan. 130 Ø 200 Ø een buis is statisch gunstiger dan een volkern staaf gewalste smeergroef 16 Ø 30 Ø TITAN 30/16 78 Ø 103 Ø TITAN 103/78 5

6 Koppelmoer. De koppelmoer heeft een inwendige aanslag voor de juiste positionering en een optimale overdracht van de slagkracht bij de klopboortechniek conform DIN geschroefde betonstaalverbindingen. Het injecteren van de winding met de cementlijm voorkomt corrosie en slip. type boorkroon leemboorkroon kruisboorkroon wratboorkroon kruisboorkroon hardmetaal bodemtype leem- en zandgronden zandige gronden met grind en obstakels gronden met steenslag steenachtige gronden drukvastheid MPa Één-weg-boorkroon. Voor elke bodemsoort zijn de juiste boorkronen ontwikkeld. Mocht de bodemgesteldheid toch anders van samenstelling zijn dan verwacht, betekent dit meestal nog geen wijziging in de verwerkingstechniek echter een uitwisseling van de boorkroon. De drukvastheid van gesteente ligt door de aanwezige breukvlakken duidelijk lager dan die van massieve rots. Als vuistregel geldt dat de drukvastheid van gesteente slechts 10-20% bedraagt van die van massieve rots. wratboorkroon hardmetaal gewapend beton en rotsbeton drukvastheid > 70 MPa trapboorkroon hardmetaal bij harde schuin weglopende tussenlagen ten behoeve van recht doorgaande boringen alle boorkoppen voorzien van Venturi-spoelkop Paalkop met oplegplaat. De paalkop is in de regel opgenomen in een funderingsbalk. Een gladde mantelbuis wordt als bescherming aangebracht vanuit de funderingsbalk tot in het groutlichaam. Een losse oplegplaat, afgestemd op de optredende belastingen, wordt tussen twee kogelrandmoeren op de boorstang geplaats. Zodoende kunnen zowel trek- als drukkrachten opgenomen en overgedragen worden. Conform DIN bedraagt bij B25 de toelaatbare belasting 8,33 N/mm². Als voorbeeld betekent dit bij een oplegplaat 200 x 200 mm het volgende: p=f/a ofwel gebruiksbelasting Fmax=p*A=8,33*(200x200)=333 kn. De oplegplaat 200x200 mm voldoet zonder aanvullende spreidwapening 6

7 Een identieke verwerkingstechniek voor alle bodemsoorten. Boren met steunvloeistof bestaande uit water, lucht en cementspecie tot aan de gewenste boordiepte. W/C ~ 0,7-1, bar Dynamisch injecteren met cementspecie. D W/C ~ 0,4-0, bar De aangegeven waarden zijn richtwaarden en kunnen afhankelijk van de ankerlengte, bodemgesteldheid en bouwplaatsomstandigheden afwijken. 7

8 De belangrijkste verwerkingskenmerken Spoelvloeistof Tijdens het boren wordt een spoelvloeistof geïnjecteerd met een w/cfactor van circa 0,7. De spoelvloeistof houdt het boorgat in stand en tegelijkertijd vermengt deze zich met de omringende grond zodat een vermenging plaats vindt volgens het wortelprincipe: het infiltratielichaam. De spoelvloeistof wordt met een druk van 5-20 bar ingebracht en dient te allen tijde uit het boorgat te spoelen als garantie dat het boorgat in stand blijft. Voetachtersnijding en verankering Alle boorkronen zijn voorzien van een Venturi-spoelboring waarmee men een gestuurde achtersnijding van het groutlichaam kan realiseren. Het uitgegraven groutlichaam toont duidelijk het geprofileerde grensvlak dat de radiale spoelstraal reeds bij geringe druk snijdt analoog aan het jet-grouting-systeem. (zie afbeelding) Dynamisch injecteren In tegenstelling tot het gebruikelijke injecteren in een geboord gat verstaan wij onder dynamisch injecteren het injecteren onder gelijktijdige rotatie. De injectievloeistof (grout) heeft een w/c-factor van circa 0,4. Dit betrekkelijk dikke mengsel verdringt de spoelvloeistof en er wordt geïnjecteerd totdat het grout uit het boorgat spoelt. Door de dikke vloeistof is ook een hogere druk benodigd en bij ervaren boormeesters is dit bekend als vastboren. De oplopende druk laat zich onder meer verklaren uit het feit dat de roterende boorstang automatisch het groutmengsel verdicht tot een steeds compactere massa. Bij voldoende druk ontstaat ook voldoende mantelweerstand. Daarom hoort de einddruk te allen tijde vermeld te worden in de as built -rapportage. Bodemverbetering Door de klopboortechniek met groutmengsel ontstaat een verdichting van de grond met gelijktijdige vorming van het infiltratielichaam en groutlichaam. De samenwerking van de kort op elkaar aangebrachte injectieankers verbetert de dwarsverbanden en realiseert een quasiplastisch gedrag van de bodem. Meeborende afstandhouders Door plaatsing van afstandhouders voor de koppelmoer wordt toegezien op een gelijkmatig groutlichaam van minimaal 20 mm als corrosiebescherming. Bovendien levert de afstandhouder een extra stabiliteit bij het boren. 8

9 Boren en injecteren boren met klopboortechniek en buitenspoeling kogelkraan Rd 32 x 1 /8 slangklem buitenspoeling overgangsmof met spoelkop Typische groutmenginstallatie hogedrukslang ¾ tot 100 bar snelkoppeling ter plaatse zo monteren, dat de veer spanningsloos is bij maximaal uitgeschoven insteekhouder slangkoppeling Rd 32 x 1 /8 water of lucht bij gesteente cementspoeling bij zand en grind bentoniet bij leem en klei lucht (12-17 m³/minuut) bij klei Testen en voorspannen holle zuigerpers koppelmoer ratelsleutel kogelrandmoer manometer ringspieën handpomp 9

10 Vergelijk met voorgespannen permanente ankers Voorgespannen permanente ankers zijn in de laatste 40 jaar ontwikkeld en gelden als technisch hoogstaand en worden bestekmatig voorgeschreven. Permanente ankers kunnen alleen trekkrachten opnemen. Ze hebben een 3-voudige rek en moeten daarom altijd voorgespannen worden. Daarvoor is het noodzakelijk een vrije verankeringslengte te realiseren zodat het anker geen krachtuitwisseling heeft met de aktieve zone in de bodem bij het voorspannen. Indien door een gewijzigde gronddruk of verschuivingen in de grond aanvullende dwarskrachten op de ankers ontstaan, schieten de vervormingsreserves (ductiliteit) van voorgespannen ankers tekort. Daarom is een voorgeschreven permanente controle op de voorgespannen ankers verplicht. Daarentegen zijn injectieankers vaak een technisch betere en voordeligere oplossing. De wapening is ook bij de paalkop volledig omgeven door beton. De injectieankers Titan hebben zonder voorspanning een even grote zetting van de paalkop als voorgespannen ankers. Injectieankers hebben echter geen vrije verankeringslengte nodig. De opneembare belastingen verspreiden zich automatisch naar de draagkrachtige bodem, waarbij de vrije verankeringslengte zich richt naar de bodemgesteldheid. Schadegevallen aan voorgespannen ankers, in het bijzonder ter plaatse van de vrije verankeringslengte en paalkop, zijn bekend en statistisch gedocumenteerd. Schadegevallen aan injectieankers zijn niet bekend. Volgens DIN 1054:2005 zijn de belastingen en eigenschappen van voorgespannen ankers en injectieankers Titan als gelijkwaardig te beschouwen. bouwdeel bouwdeel Voorgespannen ankers conrofm DIN EN 1537 bodem/gesteente gespoeld aktief snijvlak boorgat groutlichaam vrije verankeringslengte Injectieanker conform DIN EN bodem/gesteente vrije verankeringslengte voorgespannen oplegplaat in het zicht trekstang diep snijvlak verloop normaalkrachten aktief snijvlak volledige betonnering standaard boorstang ingestorte oplegplaat groutlichaam diep snijvlak verloop normaalkrachten 10

11 Technische gegevens Benaming eenheid Titan Titan Titan Titan Titan Titan Titan Titan Titan Titan Titan Titan Titan 30/16 30/14 30/11 40/20 40/16 52/26 73/56 73/53 73/45 73/35 103/78 103/51 127/111 Genormeerde buitendiameter mm Gerenomeerde binnendiameter mm Effectieve doorsnede A mm² Breukbelasting Fu kn Breukbelasting bij 0,2%-rekgrens (50%-fractielwaarde) Karakterestieke draagvermogen (5%-fractielwaarde) 1) kn kn ) 3) 2) 3) 3) 3) 3) Rekstijfheid E x A 4) kn 63*102³ 69*10³ 83*10³ 135*10³ 167*10³ 213*10³ 251*10³ 299*10³ 416*10³ 499*10³ 580*10³ 1022*10³ 640*10³ Buigstijfheid E x I 4) knmm² 3,7*10² 3,8*10² 4*10² 15*10² 17*10² 42*10² 125*10² 143*10² 180*10² 184*10² 564*10² 794*10² 1163*10² Gewicht kg/m 2,7 2,87 3,29 5,6 7,17 9,87 10,75 13,2 17,8 21,2 25,3 44,6 28,9 Handelslengte m 3/4 3/4 2/3/4 3/4 2/3/4 3 6, Linkse/rechtse draad - links links links links links links/ rechts rechts rechts rechts rechts rechts rechts rechts 1) Bij op trek belaste palen dient op basis van restricties in de certificering mogelijkerwijs rekening gehouden te worden met lagere waarden. 2) Toelaatbare belastingen op basis van de nieuwe veiligheidsnormen. 3) Voor deze waarden bestaat nog geen certificering. De waarden zij geïnterpoleerd. 4) De waarden zijn uit testen vastgesteld, aangezien rekenkundige bepaling van de waarden niet mogelijk is. Voor de dimensies Titan 30/11, 73/45, 73,35 werden waarden geïnterpoleerd. Het halffabrikaat voor de injectieankers bestaat uit gecertificeerd fijnkorrelig staal. Bij productie van de boorstangen worden door het koudwalsen van de profilering de opgegeven waarden bereikt. De genoemde technische gegevens zijn in het kader van de certificering vastgesteld. De vaststelling van de breukbelasting is op basis van gekoppelde boorstangen. De effectieve doorsnede is vastgesteld op basis van het gewicht. 11

12 3 bewezen corrosiebeschermingssystemen Cementsteen Enkelvoudige corrosiebescherming door cementsteen. Een cementsteendekking van 20 mm in grond en 10 mm in gesteente alsmede 20 mm bij drukpalen en 30 mm bij trekpalen wordt als enkelvoudige corrosiebescherming beschouwd. Grotere cementdekkingen verhogen de bescherming wezenlijk. Zowel door testen als berekeningen is ten behoeve van de certificering aangetoond dat de scheurwijdte in de cementsteen onder de maximale waarde van 0,1 mm blijft. De ring-trekspanningen in het groutlichaam blijven laag en leiden niet tot axiale scheuren. Duplex bescherming De duplex-bescherming bestaat uit het verzinken en poedercoaten van de - boorstangen. De betrouwbaarheid kan analoog aan de voorgespannen ankers door elektrische beproevingen aangetoond worden. Een gemeten elektrische weerstand tussen boorstang en bodem van R>0,1 MΩ toont de betrouwbaarheid van de duplex-bescherming aan. Roestvrij staal De injectieankers Titan 30/11-inox en Titan 40/16-inox zijn leverbaar in gecertificeerd roestvrij staal met de hoogste weerstandsklasse IV. Dit roestvrije staal is ook zonder cementsteen corrosiebestendig en dus geschikt voor omgevingen waar de minimale dekking niet gegarandeerd kan worden. Kostenbesparing Er is minder bodemonderzoek benodigd. De benodigde boormachine met bijbehorende installaties is lichter, de afvoer van uitkomende grond is minder en de te injecteren mortel is minder. Vanwege de lichtere en kleinere apparatuur alsmede het traploos kunnen koppelen van de boorstangen zijn ook moeilijk bereikbare bouwplaatsen, inpandige toepassingen of tussen bepaalde constructies de injectieankers Titan toepasbaar. De lichtere apparatuur is eventueel met helikopters op moeilijk bereikbare plaatsen in de bergen aan te leveren. Toepassingsgebieden Injectieankers Titan zijn een uitstekend alternatief voor alle boorpalen die tot op heden zijn toegepast. Hoe groter het risico dat het boorgat instabiel is, het boorgat verloopt of de casing niet herwinbaar is zijn injectieankers beter toepasbaar. Het trekken van de casing is niet meer nodig en het boorgat is kleiner. De mantelweerstand is hoger en de paalkopvervorming is kleiner. De Geestakkers RC Heeze Postbus AC Heeze Telefoon: Telefax: Internet: info@miver.nl tafelbekisting wand/ vloer bekisting kolom bekisting centeringen en ankers valkop vloerbekisting wandbekisting ondersteuningsstempels balkklemmen leuninghouders sleufbekistingsstempels sleufbekisting geotechniek 21/01/12.10/12.10 onder voorbehoud van technische wijzigingen en vigerende veiligheidsvoorschriften Miver 2010