Tekst: Jos Wassink
© Stephan Timmers
Gravitatie is de drijvende kracht achter allerlei grondprocessen zoals verzakken, inklinken, zetten en opdrijven. Hoe groter de zwaartekracht, hoe kleiner de modellen kunnen zijn die deze grondprocessen simuleren. Dat is de logica achter de GeoCentrifuge die bij kennisinstituut Deltares – buren en onderzoekspartners van de TU Delft – in gebruik is genomen.
De kracht van de zwaartekracht, 1 g, voel je als mens niet. Een straaljagerpiloot kan met een drukpak aan iets van 9 g weerstaan, daarna verliest hij het bewustzijn. De GeoCentrifuge gaat veel verder, tot wel 150 g. Bij 100 g oefent een kleilaagje van 2 centimeter net zo’n groot gewicht uit als een laag van 2 meter in werkelijkheid. Dat zorgt ervoor dat een dijkdoorsnede op een schaalmodel van 1 op 100 als proefstuk achter een dikke glasplaat in de ‘strongbox’ beproefd kan worden.
Zo’n proefstuk…
…wordt in de scharnierende container met meerdere camera’s geplaatst en aangesloten op water, hydraulische druk, sensoren en wat er maar nodig is.
De deur wordt met een opblaasbare tochtstrip rondom luchtdicht afgesloten om drukverlies onder de langs vliegende centrifuge-container, en dus onbalans van de centrifuge, te voorkomen.
In de controlekamer voert operator Rob Zwaan de massa van de proefopstelling in de centrifugecontainer in op het controlepaneel.
De centrifuge verplaatst vervolgens automatisch het contragewicht met twee draaiende spindels naar de juiste positie om weer in balans te komen.
Twee elektromotoren van 135 kilowatt elk drijven de centrifuge aan via een versnellingsbak. Bij een laag toerental trimt de machine automatisch de laatste onbalans weg door intern nog een kleine massa te verplaatsen. Dan is de weg vrij om de 27 ton zware machine op toeren te brengen. Maximaal maakt de centrifuge drie omwentelingen per seconde. Dat betekent voor de container een snelheid van 347 kilometer per uur vlak langs de muur.
Vandaar dat de centrifuge omringd is door een 40 centimeter dikke betonwand met vijf lagen stalen wapening. Het geheel steunt op een ronde betonnen vloer van 2,5 meter dik die met 77 heipalen 18 meter diep op de pleistocene zandlaag is verankerd.
Op de eerste verdieping is de randapparatuur ondergebracht zoals de hydraulische druk-generator (170 kilowatt)…
…en de koelinstallatie om de wrijvingswarmte van de lucht af te voeren .
Een gekoelde continu circulerende luchtstroom van maximaal 10 kubieke meter per seconde stroomt uit het rooster op de eerste verdieping naar beneden, langs de centrifuge en onder de grond door weer terug naar de koelinstallatie.
Tien dubbele airco’s op het dak voeren de warmte af.