GEWI

De term GEWI is afgeleid van het Duitse 'Gewinde Stab' en is in de civiele techniek synoniem geworden voor een uiterst robuust ankersysteem dat zowel trek- als drukbelasting aankan. Het draait om de centrale stalen staaf. Deze is over de volledige lengte voorzien van een grove, koudgewalste schroefdraad die niet alleen zorgt voor een uitstekende hechting met de grout, maar ook maximale flexibiliteit biedt op de bouwplaats. Omdat de draad doorloopt, kan de staaf op elk gewenst punt worden afgekort of met moffen worden verlengd. In de praktijk wordt een boorgat gemaakt, de staaf geplaatst en de resterende ruimte onder druk gevuld met een cementmengsel (grout). Dit vormt een onregelmatig gevormd lichaam in de bodem dat zich vastgrijpt in de omliggende grondlagen. Het resultaat is een paal die relatief kleine diameters kent maar verrassend hoge lasten kan dragen.

De installatie vangt aan met het vervaardigen van een boorgat tot de berekende diepte. Hierbij wordt meestal gebruikgemaakt van een roterend-spoelend boorsysteem, waarbij een boorvloeistof de losgekomen grond naar het oppervlak transporteert en tegelijkertijd de wanden van het gat tijdelijk stabiliseert. De diameter van dit gat is aanzienlijk groter dan die van de staaf zelf om voldoende ruimte te bieden voor de groutlaag.

Zodra de gewenste diepte is bereikt, wordt de stalen staaf in het boorgat neergelaten. Omdat de staaf over de volle lengte is voorzien van een grove schroefdraad, kunnen eventuele verlengingen eenvoudig ter plekke worden gerealiseerd met behulp van koppelmoffen. Centrale geleiders rondom de staaf waarborgen dat deze exact in het midden van het boorgat blijft hangen.

Injectie vormt de volgende kritieke fase. Onder gecontroleerde druk wordt een cementmengsel van onderaf in het boorgat gepompt. De injectie gaat door totdat de aanwezige spoeling volledig is verdrongen door de zwaardere grout. De druk zorgt ervoor dat het cementmengsel zich stevig verankert in de omliggende grondlagen, wat resulteert in een onregelmatig gevormd groutlichaam. Na uitharding wordt het anker aan de bovenzijde afgewerkt.

• Fixatie: Montage van ankerplaten en moeren direct op de schroefdraad.
• Koppeling: Verlenging van de staafconstructie zonder laswerkzaamheden.
• Afwerking: Het op hoogte afsnijden of verlengen van de staaf op basis van de definitieve constructie-eisen.

Het anker is na de volledige uithardingstijd van het cementlichaam gereed voor belasting. De grove draad fungeert hierbij als mechanische vertanding die de krachten vanuit het staal overdraagt op de groutzuil en vervolgens op de bodem.

Sterkteklassen en staalsoorten

Staal is niet zomaar staal. De standaard GEWI-staven worden doorgaans geleverd in een staalkwaliteit met een vloeigrens van 500 of 555 N/mm². Voor projecten waarbij de ruimte beperkt is maar de krachten groot, wordt vaak uitgeweken naar de GEWI Plus. Dit systeem maakt gebruik van hoogwaardig staal met een vloeigrens van 670 N/mm². Het voordeel? Een groter draagvermogen bij een gelijke diameter. Efficiëntie in de grond. Daarnaast bestaan er varianten in roestvast staal voor zeer specifieke industriële toepassingen, al is dit in de reguliere funderingstechniek zeldzaam vanwege de kosten.

Duurzaamheidsklassen

De levensduur van de constructie bepaalt de uitvoering van het anker. Tijdelijke GEWI-ankers, bedoeld voor een gebruiksduur tot twee jaar, kennen een sobere afwerking. De groutdekking dient hier als primaire bescherming. Permanente ankers vragen om meer zekerheid. Dubbele Corrosie Bescherming (DCP) is dan de norm. Hierbij wordt de stalen staaf in de fabriek al omhuld door een geprofileerde kunststof mantel (PE-buis), waarbij de ruimte tussen staal en kunststof is gevuld met cementgrout. Een extra barrière tegen agressieve bodemomstandigheden. Geen risico op vliegroest of diepe aantasting.

Starre staven versus flexibele strengen

Verwarring met strengankers ligt op de loer. Waar een strenganker bestaat uit een bundel flexibele staaldraden, is een GEWI-anker een massieve, starre staaf. Dit is cruciaal voor de werking. Strengankers zijn uitsluitend geschikt voor trekbelasting. GEWI-staven zijn multifunctioneel. Door hun stijfheid kunnen ze, mits juist gedimensioneerd en omhuld, ook drukbelastingen opvangen. Men spreekt in dat geval vaak over een micropaal in plaats van een anker. Eén product, twee functies. Ook het verschil met Dywidag-staven is semantisch; GEWI is een specifiek merktype binnen het bredere assortiment van staaankers dat door de jaren heen een soortnaam is geworden.

Een parkeerkelder diep onder het grondwaterpeil. De betonvloer dreigt als een kurk omhoog te drijven door de enorme waterdruk van onderaf. Hier fungeren GEWI-ankers puur als trekpalen. Ze verankeren de keldervloer diep in de onderliggende zandlagen, waarbij de grove draad van de staaf zorgt voor een onwrikbare verbinding met het groutlichaam. Geen metersdikke betonvloer nodig als ballast. De ankerkoppen worden direct in de wapening van de vloer opgenomen en na het storten vastgezet met ankerplaten en moeren.

Renovatie van een historisch grachtenpand met verzakkingsverschijnselen. De werkruimte in de kelder is minimaal. Een traditionele heimachine past simpelweg niet door de deur. GEWI-staven bieden uitkomst als micropaal. Omdat de staaf over de volle lengte schroefdraad heeft, brengt de aannemer korte secties van bijvoorbeeld twee meter in. Deze worden ter plekke met koppelmoffen verbonden tot de gewenste diepte is bereikt. Klein materieel, groots resultaat. De paal draagt in dit geval drukbelasting vanuit de nieuwe funderingsbalken direct over naar de vaste bank.

Langs de snelweg vangt een hoog geluidsscherm de volle windlaag op. Dit veroorzaakt een kantelmoment op de fundering. Aan de windzijde ontstaat een enorme trekkracht, terwijl de lijzijde juist in de grond wordt gedrukt. GEWI-ankers zijn ideaal voor deze wisselende belastingen. Ze worden schuin (schoor) onder de voetplaat geboord. Eén systeem vangt zowel de trek als de druk op. De staven worden op de juiste hoogte afgeslepen en met een momentsleutel vastgezet op de staalconstructie. Snel. Betrouwbaar.

Veiligheid in de ondergrond is geen vrijblijvende keuze. Het is een wettelijk dictaat. Het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL) stelt fundamentele eisen aan de constructieve veiligheid van bouwwerken, waarbij de stabiliteit van funderingselementen zoals GEWI-ankers onomstotelijk gewaarborgd moet zijn. Geen compromissen.

Het ontwerp van deze ankersystemen vindt zijn basis in de Eurocodes. NEN-EN 1997 (Eurocode 7) dicteert de geotechnische rekenregels voor het draagvermogen. Belangrijk hierbij is het onderscheid in toepassing. Voor ankers die primair op trek worden belast, is de uitvoeringsnorm NEN-EN 1537 leidend. Deze norm stelt strikte eisen aan de installatie, de groutkwaliteit en de corrosiebescherming. Wordt de GEWI-staaf echter ingezet als funderingspaal voor drukbelasting? Dan verschuift het toetsingskader direct naar NEN-EN 14199, de norm voor micropalen. Dezelfde staaf, een ander regiem.

Validatie is essentieel op de bouwplaats. De wetgeving en onderliggende normen vereisen vaak specifieke beproevingen om de rekenwaarden te verifiëren:

• Geschiktheidsproeven: Om de theoretische ontwerpuitgangspunten te toetsen aan de specifieke, lokale bodemopbouw.
• Controleproeven: Testen op een selectie van de geproduceerde ankers om de uitvoeringskwaliteit te borgen.
• BRL 5062: Vaak gehanteerd voor de procescertificering van het aanbrengen van funderingspalen en ankers.

NEN-EN 10080 is eveneens relevant voor de staalkwaliteit van de schroefdraadstaven zelf. Het gaat om aantoonbaarheid. Alles moet kloppen in het constructiedossier. Een anker is pas een anker als de berekening de toets der kritiek van de toezichthouder doorstaat.

De techniek achter de GEWI-staaf vindt zijn oorsprong bij het Duitse bedrijf Dyckerhoff & Widmann AG, beter bekend als Dywidag. Na de Tweede Wereldoorlog was er een enorme behoefte aan efficiënte bouwmethoden voor de wederopbouw. Duitse ingenieurs zochten naar een alternatief voor traditionele wapeningsstaven die beperkt waren in hun koppelbaarheid. De oplossing lag in de ontwikkeling van de 'Gewindestab'. Dit was een staaf waarbij de schroefdraad direct tijdens het walsen werd aangebracht over de volledige lengte. In de jaren 50 en 60 werd dit systeem primair ingezet voor de voorspantechniek in de betonbouw. Het bood een flexibiliteit die tot dan toe ongekend was in de zware constructiebouw.

Vanaf de jaren 70 verschoof de toepassing van de bovengrondse betonbouw naar de ondergrondse infrastructuur. Men ontdekte dat de grove draad niet alleen handig was voor koppelingen, maar ook een superieure aanhechting bood met cementgrout. De GEWI-staaf werd een anker. De introductie van koudgewalst staal met een hoge vloeigrens maakte het mogelijk om slanke elementen te gebruiken voor zware trekbelastingen in bouwputten en bij kadeconstructies. Waar men voorheen afhankelijk was van logge, zware heipalen, bood het booranker een trillingsarm alternatief. De techniek werd gestroomlijnd. Boormethodieken verbeterden.

De historische evolutie van het systeem is nauw verbonden met de strijd tegen corrosie. Aanvankelijk vertrouwde men enkel op de alkaliteit van de grout. In de jaren 80 leidde schade aan permanente ankers tot de ontwikkeling van de Dubbele Corrosie Bescherming (DCP). Deze innovatie, waarbij een kunststof mantel wordt toegevoegd, maakte de weg vrij voor gebruik in permanente waterbouwkundige constructies. Met de komst van de Eurocodes aan het begin van de 21e eeuw werd de berekeningswijze internationaal gestandaardiseerd. Wat begon als een specifiek merkproduct, groeide uit tot een generieke technische standaard binnen de Europese civiele techniek. Vandaag de dag is de staalkwaliteit verder opgevoerd tot de 'plus'-varianten, waarbij de vloeigrens steeds hoger komt te liggen zonder in te boeten op de verwerkbaarheid op de bouwplaats.

• https://www.joostdevree.nl/shtmls/gewi.shtml
• https://www.vsf.nl/nl/funderingen/palen/ankerpalen
• https://www.vanthek.nl/