Paalschoen, voetplaat en boorpunt: de definities
Een paalschoen, voetplaat of boorpunt vormt de paalvoet en beschermt, sluit af, snijdt of maakt groutinjectie bij een stalen buispaal mogelijk.
De onderzijde van een stalen buispaal wordt aangeduid als de paalvoet, paalpunt of paalteen. Deze onderzijde kan open blijven of worden afgesloten met een gelast of mechanisch bevestigd stalen onderdeel. De gekozen uitvoering hangt af van het paalsysteem, de bodemopbouw, het vereiste draagvermogen en de manier waarop de funderingspaal wordt aangebracht.
Een paalschoen, voetplaat en boorpunt hebben niet automatisch dezelfde functie:
- een paalschoen beschermt of versterkt de onderzijde van de buispaal;
- een voetplaat sluit de buis af en vormt een gesloten paalvoet;
- een boorpunt of schroefpunt maakt een draaiende installatie mogelijk;
- een injectieboorpunt combineert het inschroeven met groutinjectie.
In de funderingspraktijk worden deze termen soms als verzamelnaam of synoniem gebruikt. Op een paalstaat, werktekening of productietekening moet daarom altijd de exacte vorm, maatvoering en functie van het onderdeel worden vermeld.
Wat is een paalschoen bij een stalen buispaal?
Een paalschoen is een stalen eindstuk dat aan de onderzijde van een buispaal wordt aangebracht. Andere gebruikte benamingen zijn paalpuntschoen, puntschoen, snijschoen of versterkte paalpunt. Het belangrijkste doel is het beschermen en verstevigen van de buisrand tijdens het heien, trillen, drukken of schroeven.
De onderrand van een stalen funderingsbuis wordt tijdens de installatie zwaar belast. Bij contact met een harde zandlaag, grind, puin, stenen of andere obstakels kunnen hoge plaatselijke spanningen ontstaan. Een paalschoen helpt voorkomen dat de buisrand omkrult, ovaal wordt of plaatselijk naar binnen wordt gedrukt.
Welke vormen kan een paalschoen hebben?
De uitvoering van een paalschoen wordt afgestemd op het type buispaal, de installatietechniek en de ondergrond. Veelvoorkomende vormen zijn:
- een versterkte ring rond een open buis;
- een snijrand met een afgeschuinde onderzijde;
- een conische of piramidevormige punt;
- een speciaal gevormde rotspunt;
- een gesloten grondverdringende paalvoet.
Het begrip paalschoen is daarmee breder dan het begrip voetplaat. Een voetplaat kan onderdeel zijn van een paalschoenconstructie, maar niet iedere paalschoen is een voetplaat.
Wat is een snijschoen bij een open stalen buispaal?
Een snijschoen is een versterkt eindstuk rond de open onderzijde van een stalen buispaal. De snijschoen verstevigt de buiswand en helpt de paal door de bodem te dringen, terwijl grond tijdens het installeren in de buis kan binnendringen.
Een open paal met snijschoen wordt ook aangeduid als een open stalen buispaal, open funderingsbuis of open-ended pipe pile. Tijdens het heien of trillen kan zich in de buis een grondkolom vormen. Afhankelijk van de buisdiameter, indringdiepte, bodemsoort en installatiewijze kan deze grondkolom zich gedeeltelijk of volledig als een grondprop gaan gedragen.
Open stalen buispalen worden onder meer gebruikt bij zware civieltechnische funderingen, kademuren, steigers, bruggen, offshoreconstructies en andere toepassingen waarbij grote paaldiameters of aanzienlijke paallengtes nodig zijn.
Wat is een voetplaat bij een stalen buispaal?
Een voetplaat is een stalen plaat waarmee de onderzijde van een buispaal wordt afgesloten. Veelgebruikte semantische varianten zijn bodemplaat, afsluitplaat, paalvoetplaat en grondplaat.
De voetplaat is meestal rond en wordt rondom aan de stalen buis gelast. De buitendiameter kan gelijk zijn aan de buitendiameter van de buis, maar de plaat kan ook met een overstek of een afwijkende vorm worden uitgevoerd. De vorm, plaatdikte en lasdetails worden bepaald aan de hand van de constructieve belasting en de krachten die tijdens het installeren optreden.
Een vastgelaste voetplaat voorkomt dat grond en grondwater tijdens het aanbrengen in de buis komen. De stalen buis kan na installatie, afhankelijk van het funderingssysteem, leeg blijven of worden gevuld met wapening, beton, mortel of grout.
Een geheide stalen buispaal met een vastgelaste voetplaat is een gesloten en grondverdringend paalsysteem. De buis kan uitwendig worden geheid of met een inwendig valblok worden aangebracht, waarbij de slagkracht via de voet van de paal op de ondergrond wordt overgebracht.
Is een voetplaat altijd aan de buis gelast?
Een voetplaat is niet bij ieder paalsysteem permanent aan de buis bevestigd. Bij een permanente stalen buispaal wordt de bodemplaat doorgaans rondom vastgelast. Bij sommige in de grond gevormde betonpalen wordt een tijdelijke stalen hulpbuis echter op een losse voetplaat geplaatst.
Wanneer de hulpbuis na het aanbrengen van wapening en beton wordt getrokken, blijft de losse plaat als verloren paalpunt in de bodem achter. De term voetplaat kan dus verwijzen naar zowel een vast onderdeel van een stalen buispaal als een achterblijvend onderdeel van een tijdelijk verbuizingsysteem.
Op technische tekeningen moet daarom worden aangegeven of sprake is van een vaste, losse, gelaste of verloren voetplaat.
Wat is een boorpunt of schroefpunt?
Een boorpunt is een gevormd stalen eindstuk waarmee een buispaal draaiend in de bodem wordt gebracht. Binnen de funderingsbranche worden ook de termen schroefpunt, boorkop, boorschoen, snijkop en schroefvoet gebruikt.
De punt kan afhankelijk van het paalsysteem zijn voorzien van:
- snijplaten of snijranden;
- tanden of messen;
- Ć©Ć©n of meerdere schroefbladen;
- een verbrede grondverdringende voet;
- openingen voor groutinjectie.
Tijdens het aanbrengen brengt de funderingsmachine een combinatie van draaimoment en axiale drukkracht op de buis over. De boorpunt snijdt door de bodem of verdringt de grond rond de paal. Een geschroefde stalen buispaal kan hierdoor meestal trillingsarm worden aangebracht.
Een geschroefde stalen buispaal is niet automatisch hetzelfde als een traditionele boorpaal. Bij veel schroefpaalsystemen wordt de grond hoofdzakelijk verdrongen. Bij conventionele boorpalen wordt doorgaans grond ontgraven en naar het maaiveld afgevoerd.
Of een boorpunt permanent aan de paal bevestigd blijft, verschilt per systeem. Er bestaan vaste boorpunten, losse schroefpunten en uitvoeringen waarbij een onderdeel als verloren paalpunt in de bodem achterblijft.
Wat is een boorpunt met groutinjectie?
Een injectieboorpunt of groutpunt bevat openingen waardoor tijdens het schroeven cementgebonden grout naar buiten wordt gepompt. Het grout komt rond de paalvoet en de stalen buis terecht en vormt na verharding een groutlichaam of groutomhulling.
Bij een schroefinjectiepaal, ook wel SIP-paal of SI-paal genoemd, heeft de boorpunt meerdere functies. Het onderdeel maakt het indraaien mogelijk, sluit de buis aan de onderzijde af en verdeelt de groutspecie in de bodem.
Bij het SIP-paalsysteem van Solines bestaat de funderingspaal uit gekoppelde segmenten van zware stalen buis. Via injectieopeningen in de boorpunt wordt tijdens het inschroeven cementgebonden grout in de ondergrond gebracht. Rond de buis ontstaat zo een groutkolom die onderdeel is van het ontworpen funderingssysteem.
Niet iedere schroefpaal is een schroefinjectiepaal. Er bestaan ook geschroefde buispalen zonder grout, systemen met alleen puntinjectie en paalsystemen waarbij langs een groter gedeelte van de schacht wordt geĆÆnjecteerd.
Wat is het verschil tussen een paalschoen, voetplaat en boorpunt?
| Onderdeel | Belangrijkste functie | Uitvoering paalvoet | Installatiemethode |
|---|---|---|---|
| Paalschoen | Beschermen, versterken en geleiden | Open of gesloten | Heien, trillen, drukken of schroeven |
| Snijschoen | Versterken van de open buisrand | Open | Heien of trillen |
| Voetplaat | Afsluiten van de stalen buis | Gesloten | Heien, trillen of drukken |
| Schroefpunt | Snijden en grond verdringen | Meestal gesloten | Schroeven |
| Injectieboorpunt | Schroeven en grout injecteren | Gesloten met injectieopeningen | Schroefinjectie |
| Rotspunt | Geleiden en ondersteunen op harde lagen | Systeemafhankelijk | Vooral heien |
Het belangrijkste verschil zit in de primaire technische functie. Een voetplaat is hoofdzakelijk een afsluiting, een paalschoen beschermt of versterkt de paalpunt en een boorpunt maakt een roterende installatietechniek mogelijk. EĆ©n paalpunt kan meerdere functies combineren.
Wat is het verschil tussen een open en gesloten stalen buispaal?
Bij een open stalen buispaal is de onderzijde niet door een voetplaat of gesloten punt afgesloten. Grond kan tijdens het heien of trillen in de buis komen. Een snijschoen kan worden toegevoegd om de buisrand te versterken zonder de opening af te sluiten.
Bij een gesloten stalen buispaal is de onderzijde voorzien van een voetplaat, grondverdringende paalschoen of gesloten boorpunt. De grond kan niet in de buis binnendringen en wordt tijdens de installatie onder en rond de paalvoet verdrongen.
Het verschil tussen een open en gesloten paalpunt beĆÆnvloedt onder meer:
- de mate van grondverdringing;
- de benodigde hei- of installatie-energie;
- de ontwikkeling van puntweerstand;
- het gedrag van een eventuele grondprop;
- de berekening van het geotechnische draagvermogen;
- de vervorming en mogelijke maaiveldheffing rond de paal.
Open en gesloten buispalen mogen geotechnisch niet zonder aanvullende berekening als gelijkwaardig worden beschouwd. De vorm van de paalvoet, de mogelijke propvorming en de installatiemethode zijn van invloed op de wijze waarop het draagvermogen wordt bepaald.
Welke invloed heeft de paalvoet op het draagvermogen?
Het draagvermogen van een stalen buispaal bestaat doorgaans uit een combinatie van puntweerstand en schachtwrijving. De paalpunt draagt belasting over op de grond onder de buis, terwijl langs de buitenzijde van de paal weerstand tussen de paal en de bodem wordt ontwikkeld.
De aanwezigheid van een voetplaat, schroefpunt of verbrede boorpunt verandert de geometrie van de paalvoet. Dit kan invloed hebben op het paalpuntoppervlak, de grondverdringing en de weerstand die tijdens het aanbrengen wordt ondervonden.
Een grotere voetdiameter leidt niet automatisch tot een evenredig hoger bruikbaar draagvermogen. Ook de verhouding tussen buisdiameter en puntdiameter, de inbedding in de draagkrachtige laag, de bodemopbouw, sonderingswaarden, schachtlengte en toegepaste paalklassefactoren zijn van belang.
Het geotechnische ontwerp wordt daarom gebaseerd op grondonderzoek, sonderingen, het paalpuntniveau, de afmetingen van de stalen buis, het paaltype en de installatieprocedure. De paalschoen, voetplaat of boorpunt is Ć©Ć©n onderdeel van de totale funderingsberekening.
Welke paalvoet past bij welke installatiemethode?
Geheide stalen buispalen
Bij een geheide stalen buispaal wordt vaak een gelaste voetplaat of versterkte paalschoen toegepast. De paal kan op de bovenzijde van de buis worden geheid of met een inwendig valblok via de voetplaat op diepte worden gebracht.
Getrilde stalen buispalen
Bij een getrilde buispaal moet de paalvoet bestand zijn tegen cyclische trillingsbelastingen. Een vlakke afsluitplaat, gesloten punt of versterkte snijschoen kan worden toegepast, afhankelijk van de vraag of de buis open of gesloten moet blijven.
Ingedrukte of geperste buispalen
Een ingedrukte of geperste stalen buispaal wordt zonder slagbelasting in de bodem gedrukt. Ook hierbij kan een gesloten voetplaat, conische punt of snijschoen nodig zijn om de installatiedruk gelijkmatig in de buis en de ondergrond in te leiden.
Geschroefde stalen buispalen
Bij een geschroefde stalen buispaal is een schroefpunt, boorpunt of verbrede grondverdringende voet nodig. Wanneer tijdens het inschroeven grout wordt geĆÆnjecteerd, moet de boorpunt beschikken over een geschikt injectiekanaal en gecontroleerd gepositioneerde groutopeningen.
Hoe wordt de juiste paalschoen, voetplaat of boorpunt gekozen?
De juiste paalvoet wordt gekozen op basis van het geotechnische en constructieve ontwerp. Relevante gegevens zijn onder meer:
- bodemopbouw en sonderingsresultaten;
- aanwezigheid van klei, veen, zand, grind of obstakels;
- diepte en dikte van de draagkrachtige zandlaag;
- vereiste druk-, trek- en horizontale draagkracht;
- diameter en wanddikte van de stalen buis;
- gewenste paallengte en paalpuntdiepte;
- slagenergie, trilkracht, drukkracht of draaimoment;
- toegestane trillings- en geluidsniveaus;
- toepassing van betonvulling, wapening of groutinjectie;
- corrosiebelasting en beoogde levensduur.
Bij een open geheide buis kan een snijschoen passend zijn. Voor een gesloten grondverdringende buispaal ligt een gelaste voetplaat voor de hand. Bij een schroefpaal is een systeemgebonden boorpunt of schroefpunt noodzakelijk.
Harde, steenachtige of sterk wisselende bodemlagen kunnen aanleiding geven tot een versterkte of speciaal gevormde punt. De uiteindelijke keuze moet aansluiten op zowel de berekende belasting als de omstandigheden die tijdens de uitvoering worden verwacht.
Welke staalsoort wordt voor een paalschoen of voetplaat gebruikt?
Stalen buispalen en bijbehorende onderdelen worden vervaardigd uit constructiestaal. Veelvoorkomende kwaliteiten voor funderingsbuizen zijn S235, S275 en S355. Voor zwaarder belaste stalen buispalen en schroefinjectiepalen wordt regelmatig S355 toegepast vanwege de hogere minimale vloeigrens ten opzichte van S235.
Voor constructieve holle profielen zijn onder meer EN 10219 voor koudgevormde gelaste constructiebuizen en EN 10210 voor warmvervaardigde constructieprofielen relevant. Plaatmateriaal voor voetplaten kan onder een productnorm voor warmgewalste constructiestaalplaten, zoals EN 10025, vallen.
De paalschoen of voetplaat hoeft niet automatisch dezelfde staalsoort, wanddikte of plaatdikte te hebben als de buis. Het onderdeel wordt afzonderlijk gedimensioneerd op plaatselijke druk, buiging, vervorming, slijtage en installatiebelasting.
De benodigde staalkwaliteit hangt daarnaast af van eisen aan sterkte, kerfslagtaaiheid, lasbaarheid, temperatuur, materiaaltraceerbaarheid en de omstandigheden waaronder de paal wordt aangebracht en gebruikt.
Lassen en kwaliteitscontrole van de paalvoet
De verbinding tussen de funderingsbuis en de paalvoet is een kritisch constructiedetail. Tijdens het heien, trillen, drukken of schroeven kunnen hoge drukspanningen, trekspanningen, wisselende belastingen en lokale spanningspieken in de las ontstaan.
Op de productietekening moeten daarom onder meer de lasvorm, lasafmeting, laskant, lasvolgorde en vereiste inspectiemethode zijn vastgelegd. Ook moeten de geometrie van de voetplaat en de overgang tussen de buiswand en paalpunt voldoende sterk en stijf zijn.
Wanneer materiaaltraceerbaarheid is vereist, kunnen een materiaalcertificaat volgens EN 10204, een chargenummer of heat number en documentatie van de gebruikte lasmaterialen nodig zijn. De uiteindelijke eisen volgen uit het bestek, de constructieberekening, het lasplan en het geldende kwaliteitsplan.
Welke normen gelden voor stalen buispalen en paalvoeten?
Voor de uitvoering van grondverdringende palen is NEN-EN 12699 relevant. Deze uitvoeringsnorm heeft betrekking op palen die zonder reguliere grondontgraving worden aangebracht door onder meer heien, trillen, drukken, schroeven of een combinatie van deze technieken.
Voor boorpalen waarbij grond wordt verwijderd, is NEN-EN 1536 van toepassing. Voor de uitvoering van micropalen is NEN-EN 14199 relevant. Welke uitvoeringsnorm geldt, wordt bepaald door het werkelijke paalsysteem en niet uitsluitend door het gebruik van termen als boorpunt, schroefpaal of stalen buispaal.
Het geotechnische ontwerp van paalfunderingen in Nederland wordt uitgevoerd volgens NEN 9997-1 en de bijbehorende nationale bepalingen. Hierin staan ontwerpregels voor onder meer drukpalen, trekpalen, schachtwrijving, puntweerstand en open stalen buispalen.
Naast de geotechnische normen kunnen productnormen voor stalen buizen, plaatmateriaal, laswerk, materiaalcertificaten en constructieve staalverbindingen van toepassing zijn. De relevante normen moeten in het bestek of de technische specificatie worden vastgelegd.
Welke gegevens horen op de paalstaat of werktekening?
De algemene omschrijving paalschoen is voor productie en uitvoering meestal onvoldoende. De paalstaat, werktekening of technische specificatie moet ten minste duidelijkheid geven over:
- het type voetplaat, snijschoen, boorpunt of schroefpunt;
- de vorm en buitenafmetingen;
- de plaatdikte en materiaalsoort;
- de vaste, losse of verloren uitvoering;
- de diameter van een eventuele verbrede paalvoet;
- de aansluiting op de buitendiameter en wanddikte van de buis;
- lasdetails en inspectie-eisen;
- de positie van snijranden, tanden of schroefbladen;
- het aantal en de diameter van groutopeningen;
- toepasselijke normen en materiaalcertificaten;
- de installatieprocedure en het beoogde paalpuntniveau.
Met deze gegevens kan worden vastgesteld of de paalvoet past bij de stalen buis, de funderingsmethode, de bodemomstandigheden en het berekende draagvermogen.
Advies over paalschoenen, voetplaten of boorpunten?
Wilt u bepalen welke uitvoering past bij uw stalen buispaal, funderingsmethode en technische specificaties? Neem dan contact op met Solines voor een inhoudelijke afstemming.
āļø Telefoon: 0168 ā 35 66 55
āļø E-mail: sales@solines.nl
