NL9101294A - Werkwijze en inrichting voor het heien van buispalen. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor het heien van buispalen.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het heien van buispalen, waarbij men een valblok over een hoogte in een buispaal, welke is voorzien van een voet, op een in deze buispaal gelegen stootvlak laat vallen, om de kinetische energie van het valblok aan de bodem nabij de buispaal over te dragen ten behoeve van het in de grond drijven van de buispaal

Een dergelijke werkwijze wordt vaak toegepast, indien de werkruimte een hoogte heeft welke ontoereikend is voor het heien van betonnen palen, zoals binnen bestaande gebouwen, of als de toegangsopening klein is. Doordat het valblok in een stalen buispaal valt en doordat de buispaal bij het heien in delen op elkaar gelast kan worden, is weinig werkhoogte benodigd.

Om de buispaal wordt soms een verbrede voet van staal of beton geplaatst. Ook wordt soms in plaats daarvan, na het in de grond drijven van de buispaal, een verbrede voet uitgeheid.

Als de buispaal op diepte is, kan hij op de juiste hoogte worden afgesneden en worden gevuld met beton, waarin wapening kan worden aangebracht.

Het heien van een stalen buispaal gebeurt gewoonlijk door in het onderste gedeelte daarvan een prop van bijvoorbeeld zand, grint of beton of een tweede stalen plaat op te nemen en een massief metalen valblok, met een diameter die meestal tussen 80 en 500 mm ligt en een gewicht, dat meestal tussen 100 en 4000 kg ligt, in de buis op de bodem, prop of plaat te laten vallen, zodat hierop een krachtimpuls ontstaat.

Het vrijwel directe contact tussen heiblok en buispaal, waardoor een zeer grote piekkracht ontstaat, wordt bij deze werkwijze als wezenlijk beschouwd om de toepassing van een relatief klein valgewicht mogelijk te maken.

Deze bekende werkwijze heeft als nadeel dat een deel van de energie van het valblok niet benut wordt voor het in de grond drijven van de buispaal, maar in de buispaal zelf terechtkomt en daar tot ongewenste plastische deformatie en zelfs bezwijken van de buispaal kan leiden, zelfs indien men werkt met wanddikten van 5 - 10 mm.

Bij het met grote snelheid neerkomen van het valblok veroorzaakt de krachtirapuls namelijk binnen zeer korte tijd de opbouw van een grote trekspanningsgolf in de buispaal en wordt pas later energie overgedragen naar de grond rondom de buispaal.

De werkwijze volgens de uitvinding beoogt deze nadelen op te heffen of te verminderen, doordat de kinetische energie van het valblok gespreid wordt overgedragen aan de bodem nabij de buispaal. De meeste inrichtingen volgens de uitvinding worden in hoofdzaak gekenmerkt, doordat daartoe, middelen zijn aangebracht, die althans een gedeelte van de kinetische energie van het valblok tijdelijk absorberen. Deze energie-absorberende middelen kunnen bestaan uit ten minste één verend element.

Het toepassen van dergelijke verende elementen leidt tegen de verwachting in, bij een juist gekozen dimensione-ring, niet tot vermindering van de hoeveelheid naar de grond overgedragen heienergie. Het blijkt zelfs veelal mogelijk deze hoeveelheid te vergroten.

De gespreide overdracht heeft tot voordeel dat een aanzienlijk geringere trekspanningsgolf in de buispaal ontstaat. Hierdoor is enerzijds het risico van bezwijken van de buispaal gereduceerd, hetgeen tot aanmerkelijk lagere montagekosten en minder vertraging leidt, en anderzijds kan met een geringere wanddikte van de buispaal worden volstaan, hetgeen eveneens kostenbesparend werkt en de hanteerbaarheid bevordert. Eerste berekeningen geven aan dat bij stalen buispalen zelfs wanddikten van slechts 1 mm mogelijk moeten worden geacht. Een tweede voordeel is dat de trillingshinder voor de omgeving vermindert, waardoor onder andere het toepassingsgebied van de werkwijze verder kan worden uitgebreid. Eveneens kan door de geringere belasting van de buispaal een valhoogte worden toegepast, welke het huidige maximum van 2.5 m, waarbij geen breuk van de buispaal optreedt, overschrijdt. Hierdoor kan in hardere grond of met zwaardere palen of met een lichtere installatie worden geheid. Tenslotte wordt door de geringere belasting van de buispaal het toepassen van kunststof buispalen mogelijk.

In een eerste uitvoeringsvorm is het verend element onder aan het valblok bevestigd, zodat dit tegelijk met het valblok kan bewegen. Voor het bereiken van het beoogde effect, namelijk het gespreid overdragen van de valenergie, met behulp van een verend element, blijkt deze uitvoeringsvorm voordelig ten opzichte van een andere denkbare uitvoeringsvorm waarbij het verend element zich op de bodem van de buis bevindt.

Het toepassen van een verend element dat met het valblok meebeweegt, kan bezwaren opleveren. Deze zijn echter eenvoudig te ondervangen.

Het eerste bezwaar houdt verband met het vervangen van een versleten verend element. Wanneer echter het verend element nagenoeg onderhoudsvrij wordt uitgevoerd, door het toepassen van een sterke, slijtvaste kunststof, zoals bijvoorbeeld nylon, behoeft dit verend element niet of slechts zelden te worden vervangen.

Een tweede bezwaar lijkt dat de bevestiging van de veer aan het valblok, daar het valblok tijdens de botsing grote versnellingen ondergaat en de bevestiging dan zwaar wordt belast.

Dit bezwaar wordt ondervangen door een verend element met een kleine veerconstante te kiezen, namelijk in de orde van grootte van de veerconstante van de grond, zodat de versnellingen worden gereduceerd tot een omvang waarbij het verend element probleemloos kan worden bevestigd aan het valblok.

Voordelen van deze uitvoeringsvorm zijn dat bij het heien geen extra werkzaamheden zijn benodigd ten opzichte van het heien met de bekende inrichtingen, waarbij het verend element ontbreekt en dat deze, in vergelijking met een los hulpstuk, veilig in het gebruik is.

Tevens kan het verend element compacter worden uitgevoerd, aangezien geen aparte draagconstructie nodig is.

Een ander voordeel is dat de kinetische energie van het verend element tijdens het vallen bijdraagt aan de overgedragen hei-energie.

Bij voorkeur is het stootvlak onder in de buispaal vlak uitgevoerd en is de diameter van het valblok afgestemd op de binnendiameter van de buispaal, bijvoorbeeld met een speling van 15 tot 25 mm.

In een andere uitvoeringsvorm bestaat het valblok uit twee massa's, die met elkaar zijn verbonden via een verend element en is een verend element aangebracht aan de onderzijde van de onderste massa. Hierbij wordt de energie van het gehele valblok gedoseerd overgedragen, zodanig dat de onderste massa en veer aanvangen met een geleidelijke drukopbouw, welke door de bovenste massa en veer wordt voortgezet.

In een volgende uitvoeringsvorm is tussen de voet van de buispaal en de wand van de buispaal een verënd element, aangebracht. Hierdoor wordt de kinetische energie van het valblok in eerste instantie direct aan de bodem nabij de buispaal overgedragen en wordt de buispaal later door de veer meegetrokken.

In een voordelige uitvoeringsvorm is onderaan het valblok een rand bevestigd, waarin een kunststof prop is aangebracht die neerwaarts voorbij de rand steekt.

In de genoemde uitvoeringsvormen kan elk verend element bestaan uit bijvoorbeeld een lineaire of degressief of progressief werkende trek- of drukveer en verder kan een veer worden toegepast welke in een deel van zijn bereik degressief en in een ander deel daarvan progressief werkt.

Tevens kan het verend element onder voorspanning zijn aangebracht, zodat bij het neerkomen het valblok, wanneer het verend element contact maakt met het stootvlak, direct een bepaalde kracht op het stootvlak wordt uitgeoefend. Zonder voorspanning wordt deze kracht onder lengteverande-ring van het verend element vanaf de waarde nul opgebouwd, waarbij in het verend element energie wordt opgeslagen, welke energie niet wordt aangewend voor het in de grond drijven van de buispaal.

Ook kan een begrenzing zijn aangebracht die de leng-teverandering van het verend element beperkt, zodat bij het neerkomen, nadat de begrenzing is bereikt, de resterende kinetische energie van het valblok zonder verdere opslag wordt overgedragen aan de buispaal. In plaats daarvan kan laatstgenoemd effect bij benadering ook worden bereikt indien een verend element wordt toegepast, dat bij een vooraf vastgestelde lengteverandering een zeer sterk toenemende veerstijfheid vertoont.

Tenslotte kan het verend element een dempende werking bezitten, bijvoorbeeld om de terugvering van het valblok te beperken.

In een volgende uitvoeringsvorm vindt de energie-overdracht gespreid plaats doordat het valblok bestaat uit ten minste twee massadelen, die bij het neerkomen van het valblok na elkaar hun kinetische energie afstaan. Ook in deze uitvoeringsvorm kunnen uiteraard energie-absorberende middelen zijn opgenomen.

Door genoemde maatregelen, afzonderlijk of in combinatie, toe te passen, kan het verloop van de energie-over-dracht van het valblok op de buispaal aan de heisituatie worden aangepast.

De uitvinding zal nu, bij wijze van voorbeeld, worden toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin worden in schematische weergave getoond: fig. 1 een inrichting, die werkt volgens de stand der techniek, als hierboven weergegeven; fig. 2 een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens conclusie 5; fig. 3 een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens conclusie 6; fig. 4 een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens conclusie 7; fig. 5 een andere uitvoeringsvorm volgens conclusie 7; fig. 6 een andere uitvoeringsvorm volgens conclusie 14; fig. 7 een andere uitvoeringsvorm volgens conclusie 15; fig. 8 een andere uitvoeringsvorm volgens conclusie 17.

In de inrichting volgens fig. l, welke de stand der techniek weergeeft, valt bij elke heislag valblok 2 in buispaal 1 op een stootvlak 3 dat is gelegen bovenop een prop 4, waarbij het valblok 2 zijn kinetische energie pulsvormig overdraagt aan de buispaal 1, waardoor deze in de grond 5 wordt gedreven. Vervolgens wordt het valblok 2 via de hijsdraad 6 geheven.

In de uitvoeringsvorm volgens fig. 2 valt in de buispaal 8 het valblok 9 op het stootvlak 10 van prop 11. Het verend element 12 is onder aan het valblok 9 bevestigd en absorbeert bij het neerkomen van het valblok 9 op het stootvlak 10 tijdelijk een gedeelte van de valenergie van het valblok 9. Hierdoor wordt een gespreide overdracht van. de kinetische energie van het valblok 9 aan de bodem 13 nabij de buispaal 8 bewerkstelligd, in tegenstelling tot de overdracht in inrichtingen volgens de stand der techniek, zoals bijv. getoond in fig. 1, waarbij deze overdracht pulsvormig en zeker niet gespreid plaatsvindt.

In de uitvoeringsvorm van fig. 3, volgens conclusie 6, valt in buispaal 15 het valblok 16. Nadat de eerste veer 14, die is bevestigd aan massa 17 van het valblok, het stootvlak 20 van de prop 21 met zijn onderzijde raakt, wordt de buispaal 15 enigszins in de grond gedreven en bouwt zich in de grond 22 een gronddruk op. Vervolgens wordt de valenergie van een tweede massa 18 door veer 19 gespreid aan de buispaal 15 overgedragen, waardoor deze verder in de grond dringt.

Fig. 4 toont een uitvoeringsvorm volgens conclusie 7, waarin een valblok 25 valt op een stootvlak 24 in de buis-paal 23. Dit stootvlak 24 is via een trekveer 26 verbonden met de wand van de buispaal 23. De buispaal 23 is aan de onderzijde afgesloten.

In fig. 5 is een andere uitvoeringsvorm volgens conclusie 7 zichtbaar, waarin eveneens een valblok 29 in de buispaal 28 valt op een stootvlak 30, dat deel uitmaakt van de voet 31. Deze voet 31 is via een trekveer 32 verbonden met de buispaal 28.

In fig. 6 is een uitvoeringsvorm weergegeven volgens conclusie 14. Hierin valt wederom valblok 35 in de buispaal 33 op stootvlak 37. Ook aan de onderzijde van het valblok 34 is een kunststof prop 36 in een ringvormige rand 35 bevestigd, waarbij de prop voorbij de rand 35 steekt. De prop vormt een progressieve veer, doordat deze bij het samendrukken zijwaarts uitzet totdat de rand dit belemmert en alleen nog lengteverandering mogelijk is.

In fig. 7 is een uitvoeringsvorm weergegeven volgens conclusie 15, waarin een valblok valt in de buispaal 39 op stootvlak 42. Onder aan het valblok 40 is een kunststof element 41 in de vorm van een massieve half-bolvormig lichaam bevestigd. Dit element 41 heeft een. progressief verende werking, doordat in de valrichting gezien zijn dwarsdoorsnede aanzienlijk verloopt.

Fig. 8 tenslotte toont een uitvoeringsvorm volgens conclusie 17. Hierin valt valblok 45 in buispaal 44 en bestaat uit twee delen 46 en 47. In geheven stand hangt het onderste deel 46 in deel 47. Bij het vallen komt eerst deel 46 op het stootvlak 48 neer en kort daarna komt deel 47 op deel 46 neer.

Claims (20)

1. Werkwijze voor het heien van buispalen, waarbij men een valblok (2) over een hoogte in een buispaal (1) , welke is voorzien van een voet, op een in deze buispaal (1) gelegen stootvlak laat vallen, om de kinetische energie van het valblok (2) aan de bodem (5) nabij de buispaal (1) over te dragen ten behoeve van het in de grond drijven van de buispaal (1), met het kenmerk, dat de kinetische energie van het valblok (2) gespreid wordt overgedragen aan de bodem (5) nabij de buispaal (1).

2. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat middelen zijn aangebracht, die althans een gedeelte van de kinetische energie van het valblok (2) tijdelijk absorberen.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de energie-absorberende middelen verende elementen zijn.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat zich ten minste één verend element bevindt tussen het valblok (2) en het stootvlak (3).

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat ten minste één verend element onder aan het valblok (2) is bevestigd.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het valblok (16) bestaat uit ten minste twee massa's (17, 18), waartussen ten minste één verend element (19) is opgenomen .

7. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat zich ten minste één verend element (26, 32) bevindt tussen het stootvlak (24, 30) en de wand van de buispaal (23, 28).

8. Inrichting volgens één der conclusies 3-7, met het kenmerk, dat ten minste één verend element bestaat uit een lineaire trek- of drukveer.

9. Inrichting volgens één der conclusies 3-7, met het kenmerk, dat ten minste één verend element bestaat uit een progressieve of degressieve of gecombineerd degressieve en progressieve veer.

10. Inrichting volgens één der conclusies 3-9, met het kenmerk, dat ten minste één verend element een voorspanning heeft.

11. Inrichting volgens één der conclusies 3-10, met het kenmerk, dat ten minste één verend element bij een vooraf vastgestelde lengteverandering een zeer sterke toename in veerstij fheid vertoont.

12. Inrichting volgens één der conclusies 3-10, met het kenmerk, dat een begrenzing is aangebracht, die de lengteverandering van ten minste één verend element beperkt.

13. Inrichting volgens één der conclusies 3-12, met het kenmerk, dat ten minste één verend element bestaat uit rubber of kunststof.

14. Inrichting volgens conclusie 3-13, met het kenmerk, dat onder aan het valblok (34) een gesloten rand (35) is bevestigd, waartussen als verend element een kunststof prop (36) is aangebracht die neerwaarts voorbij de rand (35) steekt.

15. Inrichting volgens conclusie 3-13, met het kenmerk, dat als verend element (41) een kunststof deel is aangebracht, waarvan in de valrichting gezien de dwarsdoorsnede verloopt.

16. Inrichting volgens één der conclusies 3-15, met het kenmerk, dat ten minste één verend element een dempende werking bezit.

17. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het valblok (47) bestaat uit ten minste twee massadelen (45, 46), die bij het neerkomen van het valblok (47) na elkaar elk ten minste een deel van hun kinetische energie afstaan.

18. Inrichting volgens één der conclusies 2-16, met het kenmerk, dat het valblok (47) bestaat uit ten minste twee massadelen (45, 46), die bij het neerkomen van het valblok (47) na elkaar elk ten minste een deel van hun kinetische energie afstaan.

19. Inrichting volgens één der conclusies 2-18, met het kenmerk, dat de buispaal een stalen buispaal is.

20. Inrichting volgens één der conclusies 2-18, met het kenmerk, dat de buispaal een kunststof buispaal is.