- Gesponsord artikel - 

Het is een trend in de bouw- en funderingswereld: de overlast in de uitvoering moet omlaag. Daarom wordt als alternatief voor prefab heipalen nog wel eens gekozen voor geschroefde, in de grond gevormde palen, zoals avegaar- of DPA-palen. Daarvan is het probleem echter dat de kwaliteit niet zelden te wensen overlaat, zeker in slappe bodems. Beton kan uitspoelen in holtes in de grond of door opwaartse waterdruk. En door verticale gronddruk (bijvoorbeeld vanuit ophooglagen op maaiveld) bestaat het risico dat in de paal ongewenste verjonging van de doorsnede optreedt, vooral vlak boven de zandlagen.
HPSchroefpaal Systems B.V. heeft nu een alternatief ontwikkeld, een prefab schroefpaal die niet wordt geheid maar geschroefd. Hiermee combineert het systeem het beste van twee werelden. Doordat het een prefab systeem is, kan de kwaliteit worden gegarandeerd. De palen worden in geconditioneerde omstandigheden, op een geïndustrialiseerde manier vervaardigd en hebben daardoor een relatief hoge en constante sterkte en altijd de gewenste afmetingen. Je weet dus precies wat er de grond in gaat. Verder zijn de prefab schroefpalen na het aanbrengen direct belastbaar, wat de nodige tijdwinst op kan leveren. En dankzij voorspanning kunnen niet alleen druk- maar ook trekspanningen worden opgenomen.

De prefab schroefpalen hebben een uitwendige doorsnede van vierkant 260 mm (fig. 2). Een belangrijk kenmerk is dat ze hol zijn: in het hart bevindt zich een holle ruimte van Ø160 mm. Door deze kern wordt tijdens montage een aandrijfas (Ø140 mm) aangebracht. Deze as brengt het schroefmoment over op een verloren schroefpunt (Ø350 mm, foto 3 en 4), die onderaan aan de as, op de paal de paal is bevestigd. De paal zelf hoeft deze krachten dus niet door te geven. Wel draait de paal tijdens het boren gewoon mee.
Door de as wordt via de schroefkop een groutmengsel in de grond geïnjecteerd, dat de holle ruimtes naast de paal opvult. De grout smeert bovendien de boorpunt, waardoor de weerstand wordt verlaagd en de temperatuur van de punt wordt beheerst.
Een groot bijkomstig voordeel van de holle doorsnede is de beperking van de hoeveelheid beton en dus van grondstoffen zoals cement, zand en grind. De daarbij behorende gewichtsbesparing zorgt voor minder transportbewegingen per meter paal. Dankzij de holle doorsnede is het bovendien mogelijk leidingen aan te brengen ten behoeve van een koude-/warmteopslagsysteem.

De palen hebben een variabele lengte en meten maximaal 22 m. Met het nu beschikbare materieel kunnen ze door middel van een verlengstuk 4 m verdiept onder het maaiveld worden aangebracht, wat het proces bij traditionele bouw aanzienlijk versnelt. Dit is onder meer een groot voordeel bij kelderbouw.
De palen zijn voorzien van vier voorspanstrengen Ø9,3 mm die worden gespannen met een vaste voorspankracht van circa 7,5 ton per streng.
Zodra de palen zijn aangebracht, wordt in het bovenste deel een stek ingevoegd waaraan aan de onderzijde een schotel en halverwege een uitlijnstek is bevestigd (fig. 5). Bij het storten van de funderingsbalk wordt het bovenste deel gevuld met beton, waardoor er een goede verbinding tussen balk en paal ontstaat. De lengte en de diameter van de stekken kunnen worden gevarieerd, afhankelijk van de krachten in de paal.

De palen worden just-in-time aangeleverd op de bouwplaats en daar door de funderingsmachine opgepakt. Eenmaal onder de boormotor wordt de aandrijfas door de paal gevoerd, waarna aan de onderzijde ervan de schroefpunt wordt aangebracht (foto 6). Vervolgens wordt hij schroevend op de juiste diepte gebracht. Er is dus geen sprake van trillings- en geluidshinder als gevolg van heien. Bij het aanbrengen wordt een laser toegepast om exact de juiste hoogte te bepalen. Als de paal op diepte is, koppelt de aandrijfas los van de schroefpunt.
Er wordt gebruikgemaakt van een relatief lichte funderingsmachine, die speciaal voor deze toepassing is aangepast. Door het lage gewicht worden zware belastingen, die bij toepassing van avegaarpalen vaak wel aan de orde zijn, voorkomen. Speciale maatregelen om die belastingen op te kunnen nemen kunnen dan ook achterwege blijven.
Omdat het een grondverdringend en geen grondverwijderend systeem is, komt er geen grond vrij die moet worden afgevoerd en blijft de bouwput relatief schoon. Vrijkomend grout kan desgewenst worden afgevoerd door een erkende verwerker.
Tijdens het aanbrengen worden diverse parameters automatisch gemonitord zoals groutdruk, hoeveelheid grout, boormoment, pull-down kracht en diepte (foto 7). De resultaten daarvan kunnen voor een extra controle worden vergeleken met de sondering.

De palen worden geproduceerd door HPSchroefpaal Systems B.V. zelf, in een lange fabriekshal op een speciale baan met een extrusiemachine (foto 8).  Extrusie stelt speciale eisen aan het mengsel. Enerzijds moet de groene sterkte hoog genoeg zijn, zodat het beton blijft staan als het uit de machine komt, anderzijds moet het mengsel niet te stug zijn, omdat het anders niet door de extrusiemachine kan worden verwerkt. Deze combinatie van eisen vraagt om een uitgekiend mengselontwerp, dat in een periode van een half jaar is geoptimaliseerd.
De palen zijn ontworpen op een sterkteklasse C55/67. De eindsterkte is in de praktijk een stuk hoger. Dat komt doordat voor het mengselontwerp de vroege sterkte bepalend is, waardoor de eindsterkte vanzelf hoger uitkomt. Op het moment dat de palen van de baan worden gehaald, is de sterkte vergelijkbaar met sterkteklasse C30/37. De sterkteontwikkeling wordt gemonitord met de methode van gewogen rijpheid.

Voor het beschouwen van het constructieve gedrag van de palen heeft HPSchroefpaal Systems B.V. de hulp van ABT ingeschakeld. Dit ingenieursbureau heeft de constructieve werking nauwkeurig doorgerekend. Hierbij is zowel naar het draagvermogen in de uiteindelijke toepassing als de belasting tijdens transport en aanbrengen gekeken.
Op basis van tabel 7.c uit NEN-9997-1:2017 kan het paalsysteem geschaard worden onder ‘In de grond gevormd met een gladde mantelbuis op een schroefpunt, waarbij het beton direct tegen de grond drukt’. Er geldt een paalklassefactor voor de punt van α_p = 0,63 en voor de schacht van α_s = 0,009.
Het bepalen van de diameter en de lengte van de stekken kan per project worden bekeken en wordt door HPSchroefpaal Systems B.V. zelf berekend. Het systeem wordt onder KOMO-certificaat geleverd.

De prefab schroefpaal is ontwikkeld in samenwerking tussen een aannemer en een heibedrijf. De ervaringen van beide kanten zijn bij de ontwikkeling meegenomen.
Het systeem is, gezien de lengte en de dimensies, vooral geschikt voor woningbouw. Het paaldraagvermogen bedraagt maximaal circa 700 kN. Vooral als de ondergrond slap is, en in de grond gevormde palen te risicovol zijn, is deze paal een zeer interessant alternatief. Hierbij worden de voordelen van prefab heipalen en schroefpalen op een slimme manier gecombineerd. In feite zijn ze vergelijkbaar met combipalen maar dan aanzienlijk goedkoper.