Heitrillingen
Tijdens het installeren van geprefabriceerde betonnen palen worden op maaiveldhoogte trillingen waargenomen. Deze trillingen laten de grond lichtjes bewegen. Deze trillingen worden veroorzaakt door een kortdurende samendrukking van de grond langs de paalschacht en onder de paalpunt als gevolg van de heiklap. Als gevolg van die korte klap of stoot ontstaat een pulsvormige beweging van de grond die zich in alle richtingen in de vorm van golven voortplant.
Driedimensionale golf
Vanaf de bron verbreidt de trilling zich driedimensionaal, waarbij drie soorten golven zijn te onderscheiden, te weten:
- de compressiegolf: de bewegingsrichting van de gronddeeltjes is evenwijdig aan de voortplantingsrichting van de golf. Het golffront is half-bolvormig.
- de schuifspanningsgolf: de bewegingsrichting van de gronddeeltjes staat loodrecht op de voortplantingsrichting van de golf. Het golffront is halfbolvormig.
- de oppervlaktegolf of Rayleighgolf: deze golf heeft zowel een horizontale als een verticale bewegingscomponent van de gronddeeltjes. Het golffront is cilindervormig.
Hinder
De Rayleighgolf veroorzaakt doorgaans bij het heien van palen de meeste hinder, omdat dit golftype de grootste amplitude heeft, de meeste trillingsenergie bezit en de kleinste reductie van de amplitude vertoont op een afstand van de trillingsbron (demping). Zo kunnen trillingen zorgen voor storing van trillingsgevoelige apparatuur of processen. In bijzondere gevallen van zware trillingen in combinatie met trillingsgevoelige gebouwen, kunnen trillingen schade veroorzaken aan gebouwen. Voordat een heiwerk begint, kan er een trillingsvoorspelling worden uitgevoerd. Op basis hiervan kunnen indien nodig maatregelen ter beperking van de trillingen worden genomen.
Beoordelen trillingsniveaus
Tijdens de uitvoering van de heiwerkzaamheden kunnen trillingsmetingen worden uitgevoerd. Met behulp van een aantal sensoren, doorgaans versnellingsopnemers, op de meest kritische plaatsen gekoppeld aan een daarvoor speciaal ontwikkelde meetunit, worden de trillingsniveaus vastgelegd. De trillingen worden uitgedrukt in mm/s of in m/s2; dit zijn de meeste gebruikte grootheden in Nederland. Van deze trillingssnelheid wordt tevens de frequentie bepaald. Door continu de gemeten trillingen te beoordelen kan in geval van overschrijding van de toelaatbare trillingen, het heiwerk worden gestopt en het heiprotocol worden bijgesteld. Voor trillingen bestaan geen grenswaarden, ook niet in de NEN-normen. Wel bestaan richtlijnen.
Voelen, hinder of schade
Dat een trilling voelbaar is, wil niet per definitie zeggen dat dit schadelijk of hinderlijk is voor het gebouw en de mensen die erin zitten. Mensen zijn vele malen gevoeliger voor trillingen dan de grenswaarden voor gebouwen. Maar ook overschrijden van de grenswaarden leidt niet per definitie tot schade. In de huidige bouwpraktijk wordt over het algemeen aangehouden dat de grenswaarde niet mag worden overschreden. In dat geval is de kans op constructieve schade zeer gering. Enige architectonische schade kan echter niet worden uitgesloten. Praktisch gesproken kan dan worden gesteld dat de schade beperkt blijft tot ‘niet voorzienbare schade’. Voordat aan constructieve onderdelen bouwschade ontstaat, is er eerst zogenaamde cosmetische schade, welke zichtbaar is als scheuren in stucwerk, tegelwerk en aansluitingen. Bij lichte trillingen in woningen voelen de omwonenden zich bedreigd en denken direct aan schade- en scheurvorming. Die vrees is vaak ongegrond. Met trillingsmetingen kan worden vastgesteld wat de werkelijke risico’s zijn.