RAPPORT COMMISSIE VOOR UITVOERING VAIV RESEARCH INGESTELD DOOR DE RETONVERENIGING Spanningen in heipalen voor en tijdens het heien
INGESTELDE ONDERZOEKINGSCOMMISSIES COMMISSIE A I. Vereenvoudigde berekening van schaalconstructies; ontwerpformules. A 7. Onderzoek naar het plastische gedrag van constructies. A 1 i. Dwarskracht. A 12. Krachts verdeling in platen met verstij vingsribben in de overspanningsrichting. A 13. Onderzoek naar dc krachtsverdeling in scheve platen. A 14. Gebruik en mogelijkheden van elektronische rekenmachines in betonconstructies. A 15, Wringing. A 16. A 17. A 18. Veiligheid. Stabiliteit, Pons. A 19. Statisch onbepaalde constructies voor skeletten en doorgaande balken. A 20. Dynamische problemen in de bouw. A 21. Onderzoek naar de oplegreacties van vierzijdig ondersteunde platen. A 22. Schuifspanning in hoogwaardig beton. COMMISSIE B I. Mechanisch verdichten van beton. B 3. Niet-destructief onderzoek van beton. B 4. Onderzoek van betonstaal. B 6. Onderzoek van injectie problemen bij voorgespannen beton. B 7. Onderzoek van technologische invloeden op scheurvorming in beton. B 8. Onderzoek naar hef lijmen van betonelementen. B 8a. Onderzoek van chemisch-fysische problemen bij het lijmen van beton. B 9. Onderzoek toevoegingen aan betonmortel. B 10. Onderzoek naar de invloed van krimp van cement op beton. B 12. Lichte beton. B 13. Afwerking van beton aan de buitenlucht. B 14. Kwaliteitscontrole van beton. B 15. Het optimaal samenstellen van betonmengscls. C0MMIS.SIE C 1. Onderzoek van het nuttig eftect van lassen in en haken aan wapeningsstaven. C 4. Onderzoek van de brandveiligheid van voorgespannen betonconstructies. C 6. Versnelde verharding van beton door verwarming. C 9. Spanningsverschijnselen in heipalen van beton. C 10. Ongewapend beton. C II. Voorgespannen betonverharding. C 12. Invloed geprofileerd betonstaal op scheurvorming en doorbuiging. C 13. Onderzoek van constructiedetails bij voorgespannen beton. C 14. Voegen bij wandelementen. C 15. Samengestelde liggers. C 16. Lasverhindingen. C 17 Het onder water storten van betonconstructies. C 18. Toleranties voor betonwerk. C 23. Bouwpanelen. COMMISSIE D 3. Maatregelen tegen schadelijke invloeden van temperatuurswisselingen. COMMISSIE E 1. Arbeidseconomie bij betonconstructies. De commissies A 2. 3, 4. 5. 6. 8. 9, 10: B 2, 5, /;,- C 2, 3. 5. 7, 5; D 1,2 zijn na hel uitbrengen van een onderzoekrapport opgeheven.
SPANNINGEN IN HEIPALEN VOOR EN TIJDENS HET HEIEN Onderzoek uitgevoerd door het Instituut TNO voor Bouwmaterialen en Bouwconstructies ten behoeve van de Commissie voor Uitvoering van Research ingesteld door de Betonvereniging
TOELICHTING Op initiatief van de Betonvereniging is het Fonds voor Experimenteel Beton-Onderzoek (F.E.B.O.) ingesteld met het doel hiermede de kennis van het gewapend beton door middel van speurwerk te vermeerderen. De instelling van het F.E.B.O, is finaneieel mogelijk gemaakt door belangrijke bijdragen van de Stichting Cement Centrale voor Nederland (C.C.N.) - dit is de organisatie op de Nederlandse markt van binnenen buitenlandse cementindustrieën - en van de Bond van Aannemers in de Bouwnijverheid gespecialiseerd in utiliteits-, beton-en waterbouwkundige werken (B,A.B,)en de N.V. Koninklijke Demka Staalfabrieken. De C.C.N. zal er naar streven, door haar financiële steun de continuïteit in het onderzoek te waarborgen. De uitvoering is door de Betonvereniging in handen gelegd van de Commissie voor Uitvoering van Research, die daartoe voor elk onderwerp een kleine werkcommissie samenstelt, belast met de directe leiding van het betreffende onderzoek. De onderwerpen zijn ingedeeld in vijf groepen: A. Onderzoekingen ten aanzien van de theoretische grondslagen (publikaties met oranje omslag). B. Onderzoekingen ten aanzien van de samenstellende materialen (blauw omslag). C. Onderzoekingen ten aanzien van de constructieve toepassingen (geel omslag). D. Onderzoekingen aan het bouwwerk zelf (groen omslag), E. Onderzoekingen naar de arbeidseconomie bij betonconstructies (grijs omslag). Een lijst van onderwerpen, die bij het verschijnen van dit rapport in onderzoek zijn, is vermeld op de binnenzijde van het omslag.
VOORWOORD In de inleiding van het rapport no. 41 is al beschreven wat de doelstelling was bij de instelling van de CUR-commissie,,Spanningsverschijnselen in heipalen van beton" en hoe door onverwachte aspecten veel tijd en energie nodig bleken om tot een bruikbaar resultaat te komen. Met voldoening, zowel voor de onderzoekingscommissie als voor het bestuur van de Commissie voor Uitvoering van Research, kan geconstateerd worden, dat het werk eindigde in een resultaat, dat door publikatie, naar gehoopt wordt, bijdraagt aan de vervulling van het oorspronkelijk gestelde doel, nl. om de problemen en verschijnselen bij het heien voor een bredere kring van belangstellenden bekend en begrijpelijk te maken. Het sterk op de fabricage en het verwerken van palen gerichte deel van het werk werd gegoten in de vorm van een aantal aanbevelingen, die als een apart rapport (no. 41) werden uitgegeven. De theoretische beschouwingen betreffende de dynamische verschijnselen en de daarmee gevonden inzichten ten aanzien van de betrekkingen tussen spanningen bij het heien en paailengte, gewicht van paal en blok, vering van mutsvulling, enz. zijn in dit rapport neergelegd. De onderzoekingscommissie bestaat uit de heren Prof. Ir. N. NANNJNGA (voorzitter), H. VAN KOTEN, B. VAN DER ESCH, ING., Ir. L. HEYMAN, Ir. F. K. LIGTENBERG, Ir. D. DE ROVER, Ir. H. W. TERMATEN en K. VERLAAN, ING. Het is hier op zijn plaats te vermelden, dat aan dit rapport vooral het vroegere lid Ir. A. VERDUIN en de secretaris H. VAN KOTEN van het Instituut T.N.O. hun inbreng hebben gegeven. DE COMMISSIE VOOR UITVOERING VAN RESEARCH
INHOUD Inleiding 5 Notaties 6 Hoofdstuk I Theorie over de spanningen en verplaatsingen tijdens het heien 7 1.1 De spanningsgolven in de paalschacht 7 1.2 De spanningen tussen blok en paal bij een val- of een stoomblok 13 1.3 Trekspanningen in de paal bij een val-of een stoomblok... 18 1.4 Spanningen in de paal bij een dieselblok 24 1.5 Voorbeeld voor de bepaling van het blokgewicht 25 1.6 De zakking van de paal 26 1.7 Controle van geheide palen 30 Hoofdstuk 2 Enige opmerkingen over de vorm van het blok, de muts en de paal 31 2.1 De invloed van de blokvorm op de spanningsgolf 31 2.2 De versnelling van het blok, de muts en de paal 31 2.3 De verzwaarde voet 31 Hoofdstuk 3 Buigspanningen in de paalschacht 34 3.1 Buigspanningen tijdens het heien 34 3.2 Het transporteren van heipalen 34 Hoofdstuk 4 Heiformules 38 Literatuuropgave 39 Hoofdstuk 5 Samenvatting 40 Zusammenfassung 41 Résumé 42 Summary 43 Appendix 1 Het bepalen van de spanningen met behulp van karakteristieken 45 Appendix II De oplossing van de differentiaalvergelijking voor het berekenen van druk- en trekspanningen 52 Appendix III Berekening van de elastische vervorming van de grond 54