Page 1

JAARGANG 20 NUMMER 2 APRIL 2016 ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR HET GEOTECHNISCHE WERKVELD

DUURZAAMHEIDSASPECTEN BIJ FUNDERINGEN EN ONDERGRONDS BOUWEN STATE-OF-THE-ART

ONTWERP VAN EEN VERANKERING VOLGENS NEN 9997-1;2016

GEBIEDSDEKKENDE QUICK-SCAN DIJKVEILIGHEID DOOR GEAUTOMATISEERD REKENPROCES

PAALMATRAS A15 BENELUX, VAN ONTWERP NAAR UITVOERING


54 JAAR UW ADVISEUR Risicogestuurd onderzoek, deskundige advisering en monitoring zijn onmisbaar bij bouwen op of onder de grond! ■■ ■■

■■

■■

Grondonderzoek Geo-adviezen: fundering / bouwput / hydrologie / trillingen Monitoring: trillingen / grondwater / (grond)deformaties Funderingsonderzoek

Fugro GeoServices B.V. 070 3111333 info@fugro.nl www.fugro.nl

Ad_210x148.indd 1

19-01-16 08:44

BESIX bouwt aan //Nederland

Tweede Coentunnel

Civiele bouw

Industriële bouw

Utiliteitsbouw

Maritieme bouw

Een wereldwijd opererend bouwbedrijf met ruim 100 jaar ervaring in de civiele betonbouw, industriële bouw, utiliteitsbouw en maritieme bouw. Sinds 1992 is BESIX actief in Nederland. Meebouwend aan de toekomst, met prestigieuze projecten als de Tweede Coentunnel, Parkeergarage Kruisplein, Landtunnel A2 Leidsche Rijn, OV Terminal Utrecht CS, Maastoren, keersluis in Heumen en de sluisverlengingen in Born, Maasbracht en Heel. Trondheim 22 – 24 Barendrecht +31 (0)180 64 19 90 nederland@besix.com

WWW.BESIXNEDERLAND.COM


Van de redactie Beste lezers, Voor u ligt alweer de tweede editie van dit jaar, met een mooie mix van artikelen. Van het ontwerpen van een verankering volgens de nieuwe NENnorm tot de toepassing van geautomatiseerde rekentechnieken (o.a. de Dijk Analyse Module) voor dijkveiligheid, uitgevoerd in proeftrajecten in China en de Verenigde Staten. En van duurzaamheid bij funderingen en ondergronds bouwen tot de balans tussen regeltjes en ‘engineering judgement’. Maatschappelijk relevant, internationaal en nationaal, theoretisch en praktisch. Een combinatie die wij bij de redactie graag zien. Maar voordat u doorbladert naar deze inhoudelijke stukken, zou ik graag even stilstaan bij de totstandkoming van het vakblad Geotechniek. Het bestaan van dit blad is in grote mate afhankelijk van onze sponsoren, organisaties die dit blad een warm hart toedragen en de kennisverspreiding in het geotechnisch vakgebied willen ondersteunen. Dankzij deze bijdragen is het mogelijk dat er al 20 jaar een blad bij u in de bus valt. Alle reden dus om de sponsoren van ons blad tevreden te houden en de wensen van nieuwe sponsoren in kaart te brengen. Vanuit de redactieraad is in dit kader het voorstel gekomen om een enquête te houden onder Nederlandse sponsorende partijen en andere aan geotechniek gerelateerde Nederlandse organisaties (aannemers, ingenieursbureaus, kennisinstellingen, grondonderzoek, etc.). Het is immers belangrijk dat het blad breed gedragen wordt door het vakgebied. In totaal zijn 64 personen aangeschreven, waarvan ongeveer de helft heeft gereageerd. Vrijwel alle ondervraagden waren lovend over de kwaliteit van het blad met een gemiddeld cijfer 8. Het belang van ons blad in het Nederlandse werkveld werd bevestigd door alle partijen, hiervoor werd zelfs een 9 gegeven. Het blad blijkt met name gebruikt te worden voor het delen van kennis met het werkveld, het vergaren van kennis en het naslaan van geotechnische vraagstukken. Het succes van de digitalisering van het blad - een inspanning van de afgelopen jaren - blijkt ook uit de enquête: een meerderheid geeft aan het digitale archief regelmatig of zelfs zeer regelma-

tig te bezoeken. En ondanks de waardering voor de digitale versie, geeft een merendeel van de respondenten aan dat ook de hardcopy van het blad moet blijven. De belangrijkste reden om te sponsoren blijkt de ondersteuning van het vakgebied te zijn, andere meerdere malen genoemde redenen zijn de zichtbaarheid van de organisatie en promotionele doeleinden. Redenen om niet te sponsoren zijn er helaas ook: de kosten vormen vaak een drempel voor het aanhaken als sponsor. Om het blad door een bredere groep organisaties uit het werkveld te laten dragen kijkt de redactie in overleg met KIVI welke wensen van (toekomstige) sponsoren we kunnen inwilligen. In de navolgende edities zullen we hier meer over laten weten. In elk geval zal het blad gratis digitaal beschikbaar voor iedereen blijven, om kennisdelen en kennis vergaren binnen het vakgebied aan te moedigen. Tot slot: dit blad kan niet bestaan zonder sponsoren, maar de inhoudelijke bijdragen uit het vakgebied zijn minstens zo belangrijk. Ik wil u daarom van harte uitnodigen om uw binnen- en buitenlandse projecten, nieuwe inzichten, ervaringen en verrassende onderzoeksresultaten met elkaar te delen door een artikel in te sturen. Op naar de volgende 20 jaar vakblad Geotechniek! Veel leesplezier Namens redactie en uitgever, Vera van Beek

RECTIFICATIE Bij het artikel ‘Effect van tijdsafhankelijkheid op piping bij zeedijken’ uit editie 1-2016 van dit vakblad zijn door een ongelukkige samenloop van omstandigheden een aantal fouten geslopen, o.a. in de bijschriften. U vindt het artikel in de correcte vorm op onze website http:// www.vakbladgeotechniek.nl in het ISSUU-bestand van editie 1-2016 op onze homepage.

3

GEOTECHNIEK - April 2016


Sub-sponsors Sub-sponsors Het vakblad Geotechniek komt tot stand m.m.v. KIVI Afdeling Geot Geotechniek echniek

Sub-sponsors

Gemeenschappenlaan 100 B-1200 Brussel Tel. 0032 2 402 62 11 www.besix.be

CRUX Engineering BV H.J. Nederhorststraat 1 Pedro de Medinalaan 2801 SC G3-c ouda 1086 XK Amster dam (0) Te el. 0031 (0 182 59 05 10 Te el. 0031 (0)20 494 3070 wow w.cruxbv.nl ww-w.baminfrac nsult.nl

RH.J. endementsweg 15 Nederhorststraat 1 3641 echt 2801 SK SC Mijdr Gouda Tel. el T0031 (0) 29 297 23 11 (0) 182 595005 10 e el. 0031 (0 w.bauernl.nl ww ww w.baminfrac onsult.nl

Veurse Achterweg 10 2264 SG Leidschendam Tel. 0031 (0)70 - 311 13 33 www.fugro.nl

Veilingweg 2 - NL - 5301 KM Zaltbommel Tel. 0031 (0)418 - 57 84 03 Korenmolenlaan 2 Philipssite 5, bus 15 / Ubicenter 3447 GGB W oerden -3001 Leuven Tel. 0031 (0)348 5260 54 Tel. 0032 16-43 60 77 ign.nlom wwwww.w v.dy olkwidag-sy erinfradyest ..d ssems.c

Veilingweg 2 - NL - 5301 KM Zaltbommel Tel. 0031 (0)418 - 57 84 03 Kleidijk 35 Kleidijk 35 site 5, bus 15 / Ubicenter Philips 3161 EK 3161 EKRhoon Rhoon B -3001 Leuven Tel. 513 02 00 T el. 0031 0031(0)88 (0)10 - 503 T el. 0032 1602 6000 77 60 www.mosgeo.com www.mosgeo.c om yst www.dy ..d widag-sy s ems.com

Boussinesqweg 1, 2629 HV Delft Tel. 0031 (0)88 - 335 8273 e www..deltarres.nl

4 4

GEOT ECH NIE K – Januari GEOTECHNIEK - April2016 2016

Wilhelminakade 179 3072 AP Rotterdam Tel. 0031 (0)10 489 45 30 www..rrotterdam.nl

URETEK Nederland BV Zuiveringweg 93, 8243 PE Lelystad Te el. 0031 (0)320 - 256 218 www.urre etek.nl

IJzerweg 4 8445 PK Heerenveen Tel. 0031 (0)513 - 63 13 55 www.apvandenberg.com

Vierlinghstraat 17 4251 LC Werkendam Te el. 0031 (0) 183 40 13 11 www.terracon.nl

Huesker Synthetic BV Het Schild 39 V4 Klipper5275 weg 14, PC Maastricht EB 6222 Den Dungen Tel. 35200 765009 Tel.0031 0031(0)43 (0)88 -594 wwww.huesker.nl ww.huesk ke er.com

Ballast Nedam Engineering Ringwade 51, 3439 LM Nieuwegein Postbus 1555, 3430 BN Nieuwegein Tel. 0031 (0)30 - 285 40 00 www..ballast-nedam.nl


Mede-ondersteuners Mede-ondersteuners Cofra BV ofra BV PostbusC20694

Kwad rantweg 9 1001 NR Amsterdam A Am45 ste96 rdam 1042 Tel. 0031 (0)20G693 tbus 20694 P o s www.cofra.nl 1001 NR Amsterdam Tel. Geobest BV0031 (0)20 - 693 4596 ww w.cofra.nl Postbus 427 3640 AKGeobe Mijdrecht be est BV Tel. 0031 Po(0)85 stbus489 42701 40 www.geobest.nl 3640 AK Mijdrecht

146205ZH Postbus 38Tel. 0031 (0)499 57 85 20 Industrielaan 4 Tel. 0031 (0)15 303 00Middenbeemster T 5688 ZG Oirwww.lankelma-zuid.nl schot el. 0031 (0)299 31 30 20 9900 Eeklo www.sbrcurnet.nl www.vanthek.nl Tel. 0031 (0)499 - 57 85 20 Tel. 0032 (0) 9 379 72 77 www.lameire.be www..lankelma-zuid.nl PAO Techniek en Management (PAOTM) Van ’t Hek Groep Postbus 5048 2600 GA Delft PostAca ademisch OnderwijsTel. (PA0031 O) (0)15 278 46 18

Tel. 0031 (0)85 - 489 0140

NVAF www.geobest.nl ..g

Lankelma Geotechniek Zuid BV SBRCURnet LankelmaPostbus Geotechniek Lameire an ‘t Hek Gro oep 38 Postbus 516 Va Zuid BV 5688 ZG Oirschot Funderingstechniek NV P o s tbus 88 2600 AM Delft

Postbus 440 3840 AK Harderwijk Tel. 0031 (0)341 456 191 Associate Members Members www.funderingsbedrijf.nl

SBRCURnet

Postbus 88 1462 ZH Middenbeemster NVAF Tel. 0031 (0)299 Postbus 31 30 20 440 www.vanthek.nl 3840 AK Harderwijk

Postbus 516 www.paotm.nl 2600 AM Delft Postbus 5048 Tel. 0031 (0)15 - 303 0500 2600 GA Delft Tel. 0031 (0)341 456 191 Lameire Funderingstechniek NV Geomil Equipment BV www.nvaf.nl www ..sbrcurnet.nl Tel. 0031 (0)15 - 278 46 18 Industrielaan 4 Westbaan 240 www..pao.tudelft.nl B-9900 Eeklo 2841 MC Moordrecht Tel. 0032 (0) 9 379 72 77 Tel. 0031 (0)172 427 800 ™ ™Leiderdorp Instruments BV, Leiderdorp ™Geomil Equipment BV, Moordrecht www.lameire.be www.geomil.com ™ ™Votquenne Foundations NV, Dadizele (B) ™JLD Contracting BV, Edam ™ ™Tjaden BV, Heerjansdam ™

Colofon GEOTECHNIEK GE OTECHNIEK JAARGANG NUMMER J AARGANG 20 – N UMMER 12 April 2016 Januari 2016

Geotechniek G eo e techniek k iiss n een ui uitgave itgave va van U itg geverij i E duco om BV BV Uitgeverij Educom

Geotechniek is een eeninformatief/promotioneel informatief/promotioneel onafhankelijk onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogtkennis vaktijdschrift dat beoogtkennis en ervaring uitenteervaring wisselen, inzicht uit te wisselen,en inzichtte bevorderen belangstelling te bevorderen belangstelling vooren het gehele geotechnische voor het gehele geotechnische vakgebied te kweken. vakgebied te kweken. Cover: Fundering Carolinabrug in Suriname, foto Paul Bakker ©

Cover: Duurzaamheidsaspecten bij funderingen en ondergronds bouwen State-of-the-art

Uitg Uitgever/bladmanager ever/bladmanager Uitgever/bladmanager Uitgeverij Educom BV Uitgeverij Educom BV R. P.H. Diederiks R.P.H. Diederiks Redactie Redactie Beek, mw. ir. V. van Beek, mw. ing. ir. V.H.E. van Brassinga, Broeck, ir. M. van den Broeck, ir. M. van den Diederiks, R.P.H. Diederiks, R.P.H. Heeres, dr. dr. ir. ir. O.M. Heeres, O.M. Hergarden, mw. Ir. Ir. I. Hergarden, mw. I. Lengkeek, ir. A. Lengkeek, ir. A. Meireman, ir. ir. P. P. Meireman,

Redactieraad Redactie raad Redactieraad Alboom, ir. G. van Alboom, ir. ir. G. V. vanvan Beek, mw. Beek, mw. ir. V. vanD. Bouwmeester, Ir. Bouwmeester, Ir. D. Brassinga, ing. H.E. Broeck, ir. M. van Broeck, ir. M. van den den Brouwer, Brouwer, ir. ir. J.W.R. J.W.R. Dalen, Dalen, ir. ir. J.H. J.H. van van Deen, dr. J.K. Deen, dr. J.K. van van Diederiks, Diederiks, R.P.H. R.P.H. Duijnen, Duijnen, ing. ing. P. P. van van Graaf, ing. H.C. Graaf, ing. H.C. van van de de Gunnink, Drs. J. Gunnink, Drs. J.

Heeres, dr. ir. O.M. Hergarden, mw. Ir. I. Heeres,ing. dr. A. ir. O.M. Jonker, Hergarden, Lengkeek, ir.mw. A. Ir. I. Jonker, ing. A. Rooduijn, ing. M.P. Lengkeek,ing. ir. A.R.J. Schippers, Rooduijn, ing. Smienk, ing. E. M.P. Schippers, ing. Spierenburg, dr.R.J. ir. S. Smienk, ing. Storteboom, O.E. Spierenburg, Vos, mw. ir. M.dr. deir. S. Storteboom, O. Velde, ing. E. van der Vos, mw. ir. M. de Velde, ing. E. van der

Mathenesserlaan 347 3023 GB Rotterdam Tel. 0031 (0)10 - 425 6544 Fax 0031 (0)10 - 425 7225 info@uitgeverijeducom.nl www.uiitgeveriijeducom.nl

Leze rsservice Lezersservice Lezersservice Adresmutaties doorgeven via Adresmutaties doorgeven info@uitgeverijedu com.nl via info@uitgeverijeducom.nl © Copyright Uitg everij Educom BV © Copyrights Januari 2016 Uitgeverij Educom BV Niets uit deze uitgave mag April 2016 worden gereproduceerd met Niets deze uitgave mag welkeuit methode dan ook, zonder schriftelij ke toestemming van de worden gereproduceerd met uitgevemethode r. © ISSNdan 1386 - 2758 welke ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. © ISSN 1386 - 2758

D Distributie istriibutie van van a G Geotechniek eotechniek iin n België wo wordt rd dt m mede ede m mogelijk ogelijk ge gemaakt maakt doo door: r:

SMARTGEOTHERM Info : WTCB, ir. Luc François Lombardstraat 42, 1000 Brussel Tel. +32 11 22 50 65 info@bbri.be www.smartgeotherm.be

AABEFvzw ABEF vzw Belgische Vereniging Belgische Vereniging Vereniging Aannemers werken A annemersFunderingswerken Funderings u Aannemers Funderingswerken Cuypersstraat LPriester ombardst raat 34-42 3 Lombardstraat 1040Bru Brussel 1000 ssel Brussel Secretariaat: ww w.ab . ef..be www.abef.be erwin.dupont@telenet.be

55

GEOTECHNIEK - April 2016

GEOT ECH NIE K – Januari 2016

BGGG Belgische Groepering voor Grondmechanica en Geotechniek c/o BBRI, Lozenberg 7 1932 Sint-Stevens-Woluwe bggg@skynet.be


TECHNIEK EN MANAGEMENT

Kennis direct toepasbaar maKen PAO Techniek en Management is de nieuwe naam voor twee bekende en gewaardeerde merken in de technische opleidingswereld: Stichting PostAcademisch Onderwijs (PAO) en PAO Techniek. PAO Techniek en Management wil met postacademische opleidingen en cursussen bijdragen aan de ontwikkeling van de deelnemers tot voorlopers in techniek en management. Onze één- tot meerdaagse cursussen kunnen wij ook incompany verzorgen. Kijk voor onze actuele cursussen op onze website!

Op welk gebied wilt ú voorloper zijn? ZOEK UW CURSUS OP WWW.PAOTM.NL!

17 mei Masterclass Grondgedrag 19 mei Folieconstructies in verdiepte infrastructuur 24 mei Heien en trillen van damwanden en funderingspalen 2 juni Geology for engineers

inschrijven? Schrijf u in voor een cursus op www.paotm.nl Heeft u vragen dan staan we u graag te woord op tel: 015 278 46 18


Inhoud 3 Van de redactie - 21 Column - 29 Afstudeerders - 30 SBRCURnet - 32 The Magic of Geotechnics

GEOTECHNIEK Onafhankelijk vakblad voor het geotechnische werkveld

10

22

Duurzaamheidsaspecten bij funderingen en ondergronds bouwen State-of-the-art

Ontwerp van een verankering volgens NEN 9997-1;2016

ing. E. Smienk

ing. R. Schippers / ir. A. Van Seters ing. P. Langhorst / ing. A. Yahyaoui

34

42

Gebiedsdekkende quick-scan dijkveiligheid door geautomatiseerd rekenproces

Paalmatras A15 Benelux, Van Ontwerp naar Uitvoering

Drs. ing. E.W. Vastenburg / Drs. ing. F.P.W. van den Berg

ir. M.J.W. ter Linde / ir. M.H.A. Brugman

GEOKUNST Onafhankelijk vakblad voor gebruikers van Geokunststoffen

52

58

De innovatieve voeg voor tunnelbakken – lange termijn praktijkervaring

Unieke toepassing dijkstabilisatie met ankers en geotextielen

ir. J.G.F. Schrader

ing. P. van Duijnen / ing. C. Brok

7

GEOTECHNIEK - April 2016


worden. De druksterkte van een monster dat beproefd wordt in het laboratorium wordt immers bepaald door het zwakste glijvlak terwijl lokale plooi tijdens het heien wordt bepaald door het laagje met de hoogste sterkte. Hiermee was in het paalontwerp rekening gehouden middels een extra marge op de staalspanning en een driving shoe. Toch was het bijstellen van de installatiemethode nodig om alle palen succesvol te kunnen installeren. Daarnaast kan geconcludeerd worden dat een beproefde en efficiënte paalinstallatiemethode in verweerde rots middels het “Drive-Drill-Drive” principe niet altijd werkt in combinatie met de paaldimensies conform standaard internationale richtlijnen en een driving shoe gebaseerd op heibaarheidsanalyses. Bij het bepalen van de spanningen tijdens het heien op basis van de golfvergelijkingstheorie (Smith, 1962) wordt er immers vanuit gegaan dat de ondergrond een volledig symmetrische reactiekracht uitoefent en dat er geen lokale verschillen in sterkte over de paalrand worden ondervonden. Daarnaast is in de praktijk gebleken dat de steundruk door de

grond in de buispaal aan de binnenzijde vóór het uitboren van de buispaal een aanzienlijke bijdrage levert om plooi naar binnen te voorkomen. Op basis van het grondonderzoek was de installatiemethode (Drive-Drill-Drive) praktisch haalbaar. Echter, de grondslag week af van wat verwacht had mogen worden. Met name bij palen die op een vooraf ontworpen diepte moesten komen (horizontaal belaste palen), is de installatiemethode Drive-Drill-Drive bij de werkelijke grondslag ongeschikt gebleken.

Referenties - Thuro, K., et al., Scale effects in rock strength properties, Part 1: Unconfined compressive test and Brazilian test, ISRM Regional Symopsium EUROCK 2001 – Rock Mechanics: A challenge for Society, Helsinki, 2001 - Vakblad Betoniek, artikel: “Druksterkte van proefstukken, 1995 - Empfehlungen des Arbeitskreises “Pfahle”, EA-Pfähle, Berlin, 2012 - Wyllie, D.C., Foundations on Rock, London, 1999

- Tomlinson, M.J., Pile Design and Construction Practice, London, 1995 - Reese, L.C., Cox, W.R., Koop, F.D., Field Testing and Analysis of Laterally Loaded Piles in Stiff Clay, Texas, 1975 - Reese, L.C., Van Impe, W.F., Single Piles and Pile Groups Under Lateral Loading, Rotterdam, 2001 - Nixon, J.B., Verification of the weathered rock model for PY curves, Rayleigh, 2002 - Vakblad Geotechniek, artikel: “Funderingen voor waterwerken in de Arabische Golf, thema uitgave Geotechniekdag 2009, Rotterdam, 2009 - American Petroleum Institute, API RP-2A WSD: Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms – Working Stress Design, Washington, 2007 - Pile Driving Inc., GRL WEAP 2010 – Background Report, Ohio, 2010 - Smith, E.A.L., Pile-Driving Analysis by the Wave Equation, American Society of Civil Engineers, 1962 Fotografie Paul Bakker © 


No profession turns so many ideas into so many realities

Royal Dutch Society of Engineers

Engineers make a world of difference No profession unleashes the spirit of innovation like engineering. From electric cars and faster microchips to medical robots, farming equipment and safer drinking water, engineers use their knowledge to connect science to society and have a direct and positive effect on people’s everyday lives. The Royal Dutch Society of Engineers (KIVI) is the largest engineering society of the Netherlands. With over 20.000 members and sections for all engineering disciplines we provide an exciting platform for in-depth and cross-sector knowledge sharing and networking. Visit us at www.kivi.nl


ing. Ed Smienk Senior adviseur ondergronds bouwen ABT

Duurzaamheidsaspecten bij funderingen en ondergronds bouwen State-of-the-art

1. Inleiding De bevordering van duurzaamheid is een hot item en staat hoog op de agenda in de gehele maatschappij. De bouwbranche volgt hierin geleidelijk. Duurzaamheidsaspecten zijn in toenemende mate van belang voor nieuwbouw en herontwikkeling van bestaande bouw in zowel de ontwerp-, realisatie- als gebruiksfase. Deze trend zal zich verder doorzetten, enerzijds vanwege de ambitie van marktpartijen om maatschappelijk verantwoord te ondernemen (MVO), anderzijds vanwege de door de overheid en opdrachtgevers geïnitieerde stimuleringsmaatregelen, beleids- en gunningskaders en projectgebonden eisen. Maar heeft de markt van ondergronds bouwen en funderingstechniek duurzaam bouwen ook al omarmd? Is er bij de bouwpartners voldoende bewustzijn en ziet de markt de behoefte c.q. eis voor duurzaam bouwen wel als een uitdaging en impuls voor het bedenken van eenduidige toetsingskaders, creatieve oplossingen en innovaties voor ontwerp en uitvoering? Het optimaliseren van duurzaamheid van bouwwerken zou even vanzelfsprekend moeten zijn Figuur 1 - R3-strategie ter bevordering van CO2-emissie.

als de beschouwing van functionaliteit, maakbaarheid, risico’s en kostenefficiency. In de praktijk zien we dat er bij ondergronds bouwen wel steeds meer aandacht is voor risicobeheersing van de omgeving, ook een duurzaamheidsaspect, maar dat de directe bouwkosten veelal nog doorslaggevend zijn voor essentiële keuzes in het ontwerp en de uitvoering. In het geval bevordering van duurzaamheid gepaard gaat met kostenbesparing leidt een duurzame oplossing niet tot discussies; bij een verhogend effect op de bouwkosten is dit minder evident. In dit artikel wordt ingegaan op de definitie van het begrip duurzaamheid bij ondergronds bouwen, ontwikkelingen in dit kader op zowel technisch als procedureel gebied en de verschillende duurzaamheidsaspecten die een rol spelen bij keuzes in ontwerp en uitvoeringsmethodes van bouwputten en funderingen. Dit wordt met name beschouwd vanuit een civieltechnische invalshoek. Onderwerpen op gebied van installaties, bouwfysica, klimaat en beleving vallen grotendeels buiten het kader van dit artikel. Uiteraard zijn deze aspecten wel van belang om te komen tot een totaaloplossing. 2. Het begrip duurzaam bouwen – algemeen kader Duurzaamheid is een typisch “containerbegrip”. Definities en interpretaties kunnen ver uiteen

lopen. In de kern ligt de focus vooral op het thema energie en materiaalgebruik: de beperking van milieu-effecten en optimalisering van de CO2-footprint. Dit kan worden bereikt met een zogenoemde R3-strategie, gericht op: Reduce, Reuse & Recycle; zie figuur 1. Bij funderingen, geotechnische constructies en ondergronds bouwen is het begrip duurzaamheid echter zeker nog ruimer te interpreteren ten opzichte van bovengrondse bouwwerken in verband met het mogelijke tijdelijke of permanente effect van het bouwen op de ondergrond, op de grondwaterhuishouding en op de (bebouwde) omgeving. Dit vergt een integrale, multidisciplinaire ontwerp- en uitvoeringsbenadering met afwegingen vanuit verschillende invalshoeken. Duurzaam ondergronds bouwen is synoniem voor: • Intensief, meervoudig grondgebruik. • Lange levensduur van een bouwwerk. •  Optimale inpassing van een ondergronds bouwwerk in een bestaand boven- en ondergronds landschap. • De zorg voor milieu en (gebouwde) omgeving in alle fasen van het bouwproces én in de gebruiksfase. •  Beperking van permanente ingrepen voor bouwterrein en omgeving. Figuur 2 - Verband 4P’s en GPR

PROJECT

PLANET PEOPLE PROSPERITY

10

GEOTECHNIEK - April 2016

GPR - energie - milieu - gezondheid - gebruikskwaliteit - toekomstwaarde


Samenvatting

Voorliggend artikel geeft inzicht in het algemene kader en actuele trends bij de beschouwing van duurzaamheidsaspecten, toegespitst op ondergronds bouwen en funderingen. Er worden handvatten gegeven voor de waardering c.q. kwantificering van duurzaamheid aan de hand van overzichten en rekenvoorbeelden. Specifieke aspecten met betrekking tot het

ontwerp, de materiaalkeuze en de uitvoeringsmethodes bij funderingen en ondergronds bouwen worden benoemd waarbij het accent ligt op de CO2-emissie. Tenslotte wordt ingegaan op de marktontwikkeling bij paalfunderingen op het gebied van duurzaamheid.

Figuur 3 - Kwalificatie bouwwerken volgens BREEAM.

Figuur 4 - BREEAM - Categorieën beoordeling duurzaamheid met wegingsfactoren. 10%

12%

Management

10%

12%

10% 10%

Gezondheid Management Energie Gezondheid Transport

15%

Water

7,5%

15%

Materialen

7,5%

Afval

12,5% 6%

6%

Water

Vervuiling

19%

8%

Transport

Materialen Landgebruik en Ecologie Afval Vervuiling Landgebruik en Ecologie

19% 12,5%

Energie

8%

• Toepassing van duurzame materialen en uitvoeringsmethoden. • Besparingen van materialen en grondstoffen en mogelijk hergebruik. In het navolgende wordt een toelichting gegeven op de genoemde onderdelen en wordt een aantal ontwerp- en uitvoeringsaspecten voor bouwputvoorzieningen en funderingen nader benoemd. Uit het bovenstaande blijkt de verdeeldheid in het definiëren van duurzaamheid. Daarom wordt in de literatuur ook wel gesteld om niet het begrip duurzaamheid te definiëren maar een benadering voor te staan vanuit de 4 P’s: Prosperity, People, Planet en Project. Naast dit raamwerk zijn er in de afgelopen jaren flink wat termen en stromingen ontstaan die duurzaam bouwen proberen te benaderen vanuit een bepaalde visie. De gebruikte terminolo-

gie is anders, maar de grondgedachten veelal overeenkomstig. Grofweg kan er een onderscheid gemaakt worden in 3 categorieën met bijhorende stromingen [lit.1]: •  Overkoepelend: 4 P’s; Energiezuinig, milieuvriendelijk en milieubewust bouwen; CO2-neutraal / klimaatneutraal bouwen; zie figuur 2. •  Energie: Trias Energetica (beperking energieverbruik, maximalisatie gebruik duurzame energiebronnen en efficiënt gebruik van fossiele brandstoffen); Energie neutraal bouwen; Autarkisch (zelfvoorzienend) bouwen. •  Materialen: Autarkisch bouwen; Ecologisch bouwen; Passief bouwen; IFD (industrieel, Flexibel en Demontabel bouwen); Cradle 2 Cradle (ook wel C2C genoemd; letterlijk van de wieg tot de wieg, dus volledig gesloten kringloop tot een nieuw product); LCA (LevensCyclus Analyse).

11

GEOTECHNIEK - April 2016

In het kader van dit artikel worden deze termen niet nader toegelicht. Hoe duurzaamheid te kwantificeren en waarderen? Er zijn meerdere methoden om duurzaamheid om te zetten in een numerieke score bijvoorbeeld GPR Gebouw (Gemeentelijke Praktijk Richtlijn). De GPR-methode registreert op een 10-puntsschaal op vijf modules te weten energie, milieu, gezondheid, gebruikskwaliteit en toekomstwaarde. Een belangrijk uitgangspunt van de GPR-methode is dat het de bestaande situatie spiegelt aan de geldende regelgeving en daarop de waardering baseert. Voor de volledigheid wordt aangegeven dat er meer methoden zijn om de duurzaamheid van een gebouw te waarderen, zoals BREEAM, Greencalc, LEED en DuBoCalc. Alle methoden brengen de verschillende duurzaamheidaspecten in beeld. De weging en output verschilt echter zodat de resultaten niet vergelijkbaar zijn. Zo staat de methode BREEAM voor Building Research Establishment Environmental Assessment Method. BREEAM maakt gebruik van kwalitatieve weging; als totaalscore krijgt een nieuw gebouw 1 tot 5 sterren; zie figuur 3. Voor ondergronds bouwen bestaat er nog geen specifiek en eenduidig toetsings- en waarderingskader voor duurzaamheidsapecten. Er is inmiddels hiertoe inmiddels wel een aanzet gemaakt door Darinde Gijzel [Lit.2]. Zij heeft ten behoeve van de aanbesteding van een geboorde wegtunnel in de Rotterdamsebaan te Den Haag een raamwerk opgesteld voor de te waarderen duurzaamheidscriteria waarmee een opdrachtgever of projectorganisatie een selectie kan maken al naar gelang het zwaartepunt binnen het specifieke project. Op deze manier kan duurzaamheid specifiek en uiteindelijk meetbaar worden gemaakt. 3. Eisen en stimuleringsmaatregelen van overheid en opdrachtgevers Vanuit de overheid en de opdrachtgevers wordt duurzaam (ondergronds) bouwen steeds meer gestimuleerd. Dit zien we terug in het ambitieniveau dat de


Figuur 5 - raamwerk van duurzaamheidsaspecten geboorde tunnels [Lit. 2]

4. Duurzaamheidsaspecten ondergronds bouwen 4.1. Intensief, meervoudig grondgebruik Het grote voordeel van ondergronds bouwen is de mogelijkheid van intensief, meervoudig grondgebruik. Gebouwfuncties kunnen worden gestapeld en pleinen, wegen en waterpartijen kunnen worden onderbouwd zodat bespaard kan worden op schaars grondoppervlak en landschappelijke waarden in stand kunnen blijven. Door toepassing van meerlaagse kelders kan compact worden gebouwd. 4.2. Ontwerpen op levensduur Ondergrondse (delen van) bouwwerken moeten in het algemeen worden ontworpen op een relatief lange levensduur. Dit is van belang mede vanwege de beperkte inspecteerbaarheid en mogelijkheden van onderhoud van de “schil” van het gebouw. Het gebouw moet langdurig presteren. Daarom moet voldoende flexibiliteit worden gebouwd zodat het gebouw aanpasbaar is aan toekomstige wensen en meerdere interne functies mogelijk zijn.

overheid heeft vastgelegd om de CO2-uitstoot per 2020 met 20% te verminderen ten opzichte van de situatie in 1990. Ook worden er in het Bouwbesluit 2012 voorschriften beschreven waarin de ‘Bepalingsmethode milieuprestaties gebouwen en GWW-werken’ is aangewezen. Ook is sprake van een aanscherping van de vereiste Energieprestatiecoëfficiënt (EPC; een index die de energetische efficiëntie van nieuwbouw weergeeft). Ook ondersteunt de overheid duurzaam bouwen met subsidies zoals goedkope financiering voor duurzaam vastgoed (Groenregeling). Op basis van onderzoek van het COB en de TUD is vastgesteld dat het mogelijk zou moeten zijn om energieneutrale tunnels te bouwen. Dit is verwoord in het Inspiratiedocument Duurzaamheid [Lit. 3]. Inmiddels zijn er binnen het COB expertteams samengesteld om dit nader te onderzoeken met de missie om een energiereductie te realiseren van 20%. Opdrachtgevers kunnen de duurzaamheid stimuleren door dit element eenduidig te benoemen in de aanbestedingsrichtlijn met specifieke EMVI-criteria voor duurzaamheid zoals bij het bovengenoemde tunneltraject Rotterdamsebaan. Bij een EMVI-aanbesteding (Economisch Meest Voordelige Inschrijving) wordt niet alleen de prijs beoordeeld maar ook andere kwalitatieve onderdelen zoals duurzaamheid, zorg voor omgeving en projectbeheersing; kortom het werk wordt op waarde gegund, waarbij de

opdrachtgever de wegingsfactoren van de verschillende criteria bepaald. Zo was onlangs in de selectieleidraad van de herontwikkeling van OCC Spuikwartier in Den Haag, met een upgrading van bestaande ondergrondse parkeergarages, voor duurzaamheid een substantiële wegingsfactor opgenomen. Voorts is de zogenoemde CO2-Prestatieladder geïntroduceerd. Dit instrument is ontwikkeld door Prorail. Bedrijven worden gestimuleerd CO2 te reduceren in hun eigen bedrijfsproces doordat een hogere trede op de ladder een substantiële, fictieve korting (gunningsvoordeel) oplevert in het aanbestedingsproces. De CO2 Prestatieladder vereist dat het bedrijf een gestructureerd proces inricht dat tot voortdurende verbetering leidt. De ladder schrijft niet voor, maar daagt uit en beloont. Daarmee stimuleert de ladder innovatie. Naast opdrachtgevers als ProRail, Rijkswaterstaat en Alliander zetten diverse provincies, waterschappen en gemeenten het instrument in. Ook kan worden vermeld dat er samenwerkingverbanden zijn ter stimulering van duurzaamheid zoals de zogenoemde Green Deal Beton waarin 30 overheids- en marktpartijen participeren met als doel in 2050 een 100% duurzame betonketen te bewerkstelligen. Tenslotte kan certificering van bedrijven op grond van de ISO normen 9001 (kwaliteitsmanagement) en 14001 (milieuzorgsysteem) leiden tot bevordering van duurzaam bouwen.

12

GEOTECHNIEK - April 2016

Concreet kan dit onder meer betekenen: • Niet te kleine kolomafstanden. • Voldoende verdiepingshoogte. • Mogelijke uitbreidbaarheid. •  Rekening te houden met mogelijke veranderingen van de grondwaterstand in de toekomst, bijvoorbeeld in verband met stopzetten plaatselijke onttrekkingen, koude-warmteopslag e.d. • Mogelijke ontwikkeling in de toekomst van bebouwing op belendende percelen; het principe is altijd om bouwputvoorzieningen buiten het bouwterrein te verwijderen na realisatie van de nieuwbouw. 4.3. Zorg voor milieu, omgeving en ondergrondse archeologie Het ontwerp en de uitvoering van ondergrondse bouwwerken moet erop zijn gericht dat het effect van het bouwen op de bebouwde omgeving tot een minimum wordt beperkt, zowel in de uitvoeringsfase als in de gebruikssituatie. Hierbij moet rekening worden gehouden met onder meer de volgende aspecten: • Goede inpassing in het landschap. • Toepassing van geluids- en trillingsarme uitvoeringstechnieken. •  Invloed van tijdelijke veranderingen van de grondwaterstand. •  Mogelijkheid van duurzaam grondwaterbeheer door middel van infiltratie c.q. retourinjectie van bemalingswater. • Permanente effecten van een (omvangrijk) on-


DUURZAAMHEIDSASPECTEN BIJ FUNDERINGEN EN ONDERGRONDS BOUWEN STATE-OF-THE-ART

dergronds bouwwerk op de grondwaterhuishouding. • Deformaties van de ondergrond nabij de bouwput. • Bescherming van archeologie tegen beschadigingen tijdens de bouwwerkzaamheden, grote gronddrukken en klimatologische invloeden. • Risicogestuurd ontwerp. • Informatieoverdracht betreffende de ontwerpuitgangspunten en risico’s van ontwerpende partij naar uitvoerende partij. • Adequate monitoring. • Vaststellen van mitigerende maatregelen en eventuele terugvalscenario’s tijdens de uitvoering (observational method). 4.4. Beperking permanente ingrepen bouwterrein en omgeving Bouwputvoorzieningen zijn soms moeilijk te verwijderen of te slopen. Er moet per bouwproject een afweging worden gemaakt van het meest geschikte systeem voor de fundering, de toe te passen grondkerende wanden en bouwputsystemen waarbij ook duurzaamheidsaspecten moeten worden beschouwd. Enkele hiervan zijn: • Stalen damwanden en Berliner wanden kunnen relatief eenvoudig worden verwijderd en hergebruikt. Dit in tegenstelling tot in de grond gevormde wanden als diepwanden, palenwanden, jetgrouting, bodeminjectie en CSM-wanden. •  Een in de grond gevormde horizontale bo-

demafsluiting door middel van bodeminjectie (hardgel) of jetgrouting is in principe niet verwijderbaar. •  Bij een uitvoeringsmethode met een bemaling zijn in het algemeen de minste constructieve bouwputvoorzieningen benodigd wat uit oogpunt van duurzaamheid gunstig is. Er zijn echter wel extra aandachtspunten bij een bemaling aan de orde in verband met mogelijke beïnvloeding van de omgeving die moeten worden beheerst. • Bij het creëren van vrieslichamen is er geen sprake van een permanente ingreep of permanente bouwputvoorzieningen. • Uit oogpunt van duurzaamheid verdient de toepassing van een stempeling van grondkerende wanden de voorkeur boven een verankering. Stempels komen voor hergebruik in aanmerking terwijl ankers buiten de bouwput tot obstakels leiden voor toekomstige activiteiten en dus zouden moeten worden verwijderd. Bij de keuze van het type funderingspalen kan rekening worden gehouden met de volgende overwegingen: •  Geprefabriceerde betonpalen kunnen desgewenst worden getrokken. • In de grond gevormde palen kunnen eveneens worden getrokken mits deze over de volledige lengte zijn gewapend. • Holle stalen buispalen zijn goed te verwijderen en te hergebruiken. Figuur 6 - Slimme windturbine fundamenten.

4.5. Gebruik duurzame materialen Er moeten zoveel mogelijk recyclebare en te hergebruiken materialen worden toegepast evenals materialen met een beperkte emissie van schadelijke stoffen. Hoofdzakelijk worden de materialen staal en beton toegepast en in mindere mate hout. Ook grond kan als bouwmateriaal worden beschouwd. Hout is het meest duurzame materiaal mits voorzien van het FSC keurmerk. Dit kan op relatief kleine schaal worden toegepast zoals voor eenvoudige funderingen met houten palen en grondkerende Berliner wanden. Staal is minder duurzaam, omdat de productie veel energie kost en gepaard gaat met een grote uitstoot van CO2. Staal is veelal wel te hergebruiken. Hierbij kan worden gedacht aan: • Toepassing van tijdelijke stalen stempels ter stabilisatie van keerwanden in plaats van een verankering. • Toepassing van tijdelijke stalen damwanden. Deze kunnen tot ca. 4x worden hergebruikt. Bovendien is staal 100% recyclebaar. Beton is minder duurzaam omdat de productie van cement veel energie kost en gepaard gaat met een grote uitstoot van CO2. Voorts vergt het slopen van betonconstructies veel energie. De duurzaamheid van gewapend beton kan worden verhoogd door: • Beperking van de hoeveelheid cement. • Toevoeging van vliegas aan betonmengsels. • Bij voorkeur Hoogovencement (HC) en geen Portlandcement (PC) toepassen omdat HC veel minder klinker bevat dan PC en hoogovenslakken kunnen worden hergebruikt als afvalproduct. •  Vervanging van grind als toeslagmateriaal voor betongranulaat. Inmiddels zijn in dit kader recentelijk verschillende CUR-aanbevelingen verschenen: rapport nummer 80, 106, 112 en 116. • Toepassen van puingranulaat als werkvloer. •  Beperking van de hoeveelheid wapening en dimensies van de betonconstructie door hoogwaardig rekenen. • Toepassing van staalvezelbeton. • Toepassing van geopolymeren. Er kan hierbij gebruik worden gemaakt van de CUR-tool Groen Beton voor het berekenen van de milieu-impact van betonmengsels. Grond moet zoveel mogelijk worden hergebruikt op het bouwterrein. Idealiter moet worden uitgegaan van een gesloten grondbalans. In het

13

GEOTECHNIEK - April 2016


Tabel 1 - Duurzaamheidsapecten bouwputvoorzieningen duurzaamheidsaspecten energie behoefte

levensduur

te bereiken diepte

talud

++

n.v.t.

--

Berliner wand

+

n.v.t.

-/o )

combiwand

verwijderbaarheid

hergebruik 2)

uitbreidbaarheid

trillingen

waterdichtheid

n.v.t.

n.v.t.

n.v.t.

++

--

-

++

A/B

n.v.t.

o

--

o

+

++

A/B

+

-/o )

++

-

o

++

++

A/B

+

--

++

palenwand

--

++

+

--

C )

-

+

-

4 5

bouwputwanden

stalen damwand

1

4

3

Diepwand

--

++

+++

--

C ) )

-

+

+

CSM-wand

o

+

o

--

--

-

+

+/o

bodeminjectie

o

+

o

--

--

--

+

+/o

jet-grouting

o

+

o

--

-- )

--

+

+/o

vriezen

+

n.v.t.

o

n.v.t.

n.v.t.

+

++

++

afzinkkelder

++

++

-

n.v.t.

n.v.t.

--

+

++

pneumatisch caisson

++

++

++

n.v.t.

n.v.t.

--

+

++

6

onderafsluiting bouwput geen/bemaling

++

n.v.t.

n.v.t.

++

n.v.t.

n.v.t.

++

--

onderwaterbeton

--

++

n.v.t.

-

C

o

++

+

bodeminjectie

o

+

+

--

--

+

+

+/o

jet-grouting

o

+

+

--

--

+

+

+/o

vriezen

+

n.v.t.

o

n.v.t.

n.v.t.

+

++

++

): afhankelijk van tijdelijk of permanent gebruik 2 ): A= volledig te hergebruiken B= recyclebaar C= te verwerken tot secundaire bouwstof/granulaat 3 ): afhankelijk van drukkend inbrengen of heiend/trillend 4 ): afvoer van grond i.v.m. installatieproces 5 ): afvoer van verontreinigde bentonietspoeling 6 ): afvoer van met grout verontreinigde grond 1

algemeen zal er bij ondergronds bouwen echter een grondoverschot zijn. Er moet dan worden gestreefd naar afvoer naar een stortplaats c.q. grondbank op korte afstand om het transport te minimaliseren. De grond die op het werk wordt hergebruikt ten behoeve van aanvulling van maaiveld en langs kelderwanden moet bij voorkeur op het werkterrein in depot worden gezet.

worden beperkt. •  Toepassing van materialen met een hoge druk- en treksterkte. • Toepassing van een paal-plaatfundering waardoor het aantal palen kan worden beperkt. • Uitvoeren 3D-berekeningen ter verfijning van de modellering van de werkelijke belastingsituatie; zie bijvoorbeeld figuur 6.

4.6. Materiaalbesparing/slank ontwerpen Door een uitgekiend ontwerp en toepassing van geavanceerde (EEM) berekeningsmethoden zoals Plaxis 3D en Diana kan er doorgaans tot tientallen procenten worden bespaard op de hoeveelheid benodigd constructiemateriaal. Hierbij kan worden gedacht aan onder meer: •  Toepassing van relatief dunne vloeren op grondslag of op een lichte paalfundering. •  Uitgekiende samenstelling van het betonmengsel. • Toevoeging van staalvezels aan de betonspecie zodat wapening en constructiedikte kunnen

Een voorbeeld van ultiem duurzaam ondergronds bouwen is het ondergrondse bezoekerscentrum DOMunder op het Domplein in Utrecht zoals in 2014 is opgeleverd. De volgende duurzaamheidsaspecten kunnen hierbij worden vermeld: •  Dubbel grondgebruik door volledig ondergrondse aanleg waarbij functie van het Domplein volledig is gehandhaafd. • Door constructieve en klimatologische maatregelen volledige bescherming en behoud van cultureel erfgoed. •  Zeer slank ontwerp en hergebruik van be-

14

GEOTECHNIEK - April 2016

staande funderingen. • Geen invloed op bebouwde omgeving. • Ondergrondse ruimte is uitbreidbaar t.b.v. toekomstige ontwikkelingen. 4.7. Duurzame uitvoeringsmethoden bouwputvoorzieningen Voor de uitvoeringsmethoden van bouwputvoorzieningen bij ondergronds bouwen zijn verschillende duurzaamheidsaspecten te onderscheiden. Dit geldt voor zowel de toe te passen bouwputwanden als de eventuele onderafsluiting van de bouwput. Op basis van een waardeanalyse van de relevante aspecten kan er een genuanceerde afweging worden gemaakt tussen de beschikbare bouwsystemen. In het overzicht in de navolgende tabel worden de volgende aspecten in relatieve zin benoemd: • Energiebehoefte/uitstoot CO2 gerelateerd aan de productie, transport en verwerking. • Levensduur. • Te bereiken diepte i.v.m. toepassing meervou-


DUURZAAMHEIDSASPECTEN BIJ FUNDERINGEN EN ONDERGRONDS BOUWEN STATE-OF-THE-ART

Tabel 2 - Duurzaamheidsaspecten funderingssystemen

den met corrosie die een beperking kan opleveren voor de levensduur.

duurzaamheidsaspecten levensduur

verwijderbaarheid

hergebruik 2)

besparing materiaal

trillingen

funderingstype houten paal

--

+

--

-

-

prefab betonpaal

+

+

C

++

--

avegaarpaal

-

1

-- )

C

--

++

vibropaal

o

- )

C

+

-

grondverdringende schroefpaal

o

- 1)

C

+

++

grondverdringende schroefpaal met buis

o

o

--

o

++

stalen buispaal

o

++

A/B

+

--

Stalen buispaal, beton gevuld

o

++

--

o

--

boorpaal

o

--

C

-- 3)

++

diepwandpaal

o

--

C

-- 3)

++

ankerpaal

o

-

--

++

+

1

): afhankelijk van aanwezigheid doorgaande wapening ): A= volledig te hergebruiken B= recyclebaar C= te verwerken tot secundaire bouwstof/granulaat 3 ): afvoer nodig van vervuilde bentonietspoeling 1 2

dige kelderlagen. • Verwijderbaarheid/blijvend obstakel. •  Mogelijk hergebruik; als compleet element te gebruiken, te recyclen of als secundaire grondstof te verwerken. • Uitbreidbaarheid. • Beïnvloeding omgeving, onderverdeeld in trillingen en waterdichtheid c.q. invloed op waterhuishouding. Bij de beoordeling van de invloed op de omgeving kan ook het risico op vervormingen en schade worden benoemd. Dit aspect is echter afhankelijk van een veelheid aan factoren zoals bodemgesteldheid, diepte van de ontgraving, afstand tot de belendingen, bouwkundige staat en funderingswijze van de belendingen en eventuele compenserende maatregelen zoals indrukken van damwanden in plaats van intrillen. Dit aspect is dus niet eenduidige en daarom niet in het overzicht opgenomen. Funderingssystemen De volgende duurzaamheidsaspecten kunnen worden onderkend voor de toe te passen funderingssystemen. Materiaalkeuze en hergebruik • Houten palen hebben wel een duurzaam karakter maar zijn niet geschikt bij ondergrondse bouwwerken van enige omvang.

• In principe is het mogelijk om de palen van de voormalige bebouwing te hergebruiken mits de specificaties van deze palen beschikbaar zijn en de palen voldoende capaciteit hebben. Veelal blijkt hergebruik echter ontwerptechnisch niet haalbaar. • Stalen buispalen zijn goed te hergebruiken en/of te recyclen. De voorwaarde hierbij is wel dat de buizen niet worden gevuld met beton of worden ingebracht met groutinjectie waarbij een groutschil rondom de buis wordt gevormd. − Betonpalen zijn in principe niet geschikt voor hergebruik. Dit geldt met name voor in de grond gevormde betonpalen. Ook getrokken geprefabriceerde betonpalen komen normaliter niet in aanmerking voor hergebruik in verband met mogelijke beschadigingen. Getrokken betonpalen worden veelal verwerkt tot betonpuingranulaat. Levensduur •  Voorgespannen, geprefabriceerde betonpalen hebben een zeer lange levensduur bij een juist gekozen milieuklasse. • Ook in de grond gevormde betonpalen zijn geschikt voor langdurig gebruik, mits deze op goede wijze zijn uitgevoerd en wordt voldaan aan de juiste milieuklasse. • Bij toepassing van stalen buispalen, schroefen staafankers moet rekening worden gehou-

15

GEOTECHNIEK - April 2016

Verwijderbaarheid • Het is technisch mogelijk om alle type palen te verwijderen. Bij stalen buispalen en gladde voorgespannen geprefabriceerde betonpalen is dit relatief eenvoudig, mede afhankelijk van de afmetingen. Bij in de grond gevormde palen kan het complicerende factor zijn als de wapening niet over de volledige lengte van de paal is aangebracht. Ook schoorstanden en een vergrote paalvoet kunnen het verwijderen compliceren. • Waterafsluitende klei- en veenlagen moeten bij het trekken van de palen worden hersteld. Besparing van materiaal • Besparing van materiaal is mogelijk door een uitgekiend funderingsontwerp. •  Grondverdringende palen zoals geprefabriceerde betonpalen, vibropalen en grondverdringende schroefpalen genereren per eenheid van paalvolume een grotere draagkracht ten opzichte van grondverwijderende palen zoals avegaar- en boorpalen. Toepassing van grondverdringende palen vergt dus minder betonconsumptie. • Geprefabriceerde betonpalen kunnen in specifieke gevallen vanwege de hoogwaardige betonkwaliteit slanker worden uitgevoerd ten opzichte van in de grondgevormde betonpalen. • Bij grondverwijderende paalsystemen moet de uitkomende grond worden afgevoerd of verwerkt op het terrein. Invloed op omgeving • De uitvoering van geheide paalsystemen kan aanleiding geven voor geluids- en trillingsoverlast en mogelijk schade aan nabij gelegen belendingen. • Grondverdringende schroefpalen worden trillingsarm uitgevoerd en hebben normaliter geen omgevingsbezwaren. •  Grondverwijderende palen worden eveneens trillingsarm uitgevoerd. Hierbij moet echter wel rekening worden gehouden met grondontspanning die van invloed kan zijn op de fundering van belendingen. 5. Milieu-impact 5.1. Funderingen Er zijn in de markt inmiddels verschillende rekentools ontwikkeld om de milieuprestatie te kunnen beoordelen van een bouwwerk of van onderdelen van een gebouw. Dit wordt normaliter gedaan in de vorm van een berekening van de CO2-emissie. Zo is er in 2012 door DFI (Deep


Foundation Institute) en EFFC (Europese funderings aannemers) een programma geĂŻntroduceerd voor de berekening van de CO2-emissie van funderingspalen, de zogenoemd Carbon Calculator [Lit. 4]. Uiteraard is geen enkele situatie gelijk omdat er vele variabelen zijn die van invloed zijn op de Tabel 3 - Cementbehoefte beton afhankelijk van milieu- en sterkteklasse milieuklasse

hoeveelheid cement [kg/m3] C20/25

C35/45

C45/55

XC2

305

340

360

XA2

335

360

390

Tabel 4 - Samenstelling cement per soort cementsoort

klinker

slak

portland

CEMI

95-100%

-

hoogoven

CEMIII/A

35-64%

36-65%

hoogoven

CEMIII/B

20-34%

66-80%

hoogoven

CEMIII/C

5-19%

81-95%

energiebehoefte bij funderingen. Onder meer kunnen worden vermeld: Bodemgesteldheid Deze is bepalend voor de grondmechanische draagkracht terwijl er een afname van de effectieve draagkracht aan de orde kan zijn in verband met optreden van negatieve kleef. Bij aanwezigheid van slappe bodemlagen kan overconsumptie van betonspecie optreden bij in de grond gevormde palen en is een minimale paaldiameter vereist vanwege de aan te brengen wapeningskorf.

sterkteklasse; zie figuur terwijl er in het kader van duurzaamheid moet worden gestreefd naar minimalisatie van hoeveelheid cementklinker. Toepassing van Hoogovencement heeft dus altijd sterk de voorkeur. Eventueel kan vliegas worden toegevoegd ter beperking van de hoeveelheid cement. Vanwege de snellere sterkteontwikkeling van beton bij toepassing van Portlandcement wordt hiervan toch nog vaak gebruik gemaakt bij de productie van prefab palen; een commerciĂŤle afweging dus.

Belastingsituatie en aanlegniveau van de constructie Deze zijn van invloed op de benodigde paalafmetingen, de paalwapening en de eventuele wanddikte van de stalen buis.

Transport Hierbij zijn de lengte en zwaarte van de palen van belang in verband met het toe te passen materieel en het aantal per transportbeweging te vervoeren elementen alsook de rijafstand van de projectlocatie tot de fabriek c.q. de betoncentrale.

Cement De hoeveelheid en soort toe te passen cement is maatgevend voor de CO2-uitstoot bij de productie van beton. De hoeveelheid benodigde cement is afhankelijk van de betreffende milieu- en

Onderstaand is een indicatief overzicht gegeven van het CO2-profiel van verschillende funderingspalen volgens een analyse op basis van de ABT-CO2 quickscan. Hierbij zijn 2 kenmerkende bodemprofielen onderscheiden te weten het Figuur 7 - Onderscheiden bodemprofielen.

16

GEOTECHNIEK - April 2016


DUURZAAMHEIDSASPECTEN BIJ FUNDERINGEN EN ONDERGRONDS BOUWEN STATE-OF-THE-ART

Tabel 5 - Indicatief vergelijk CO2-uitstoot per paaltype; Utrechts bodemprofielt afmeting [mm]

netto draagkracht [kN]

CO2 uitstoot [kg/paal]

prefab CEMI

450

1898

1736

0,91

42

prefab CEMIII

450

1898

895

0,47

22

vibro

456/500

2020

759

0,38

17

fundex

460/560

1843

759

0,41

19

fundex g.i.

460/560

1912

937

0,49

23

tubex

460/560

1555

3354

2,16

100

tubex g.i.

460/560

1912

3584

1,88

87

600

1119

1026

0,92

43

type

avegaar

CO2 uitstoot [kg/kN]

factor* [%]

*: percentage CO -uitstoot t.o.v. meest milieubelastende paaltype 2

Tabel 6 - Indicatief vergelijk CO2-uitstoot per paaltype; Rotterdams bodemprofiel afmeting [mm]

netto draagkracht [kN]

CO2 uitstoot [kg/paal]

prefab CEMI

450

3089

1412

0,46

37

prefab CEMIII

450

3089

750

0,24

20

vibro

456/500

3259

629

0,19

16

fundex

460/560

2767

629

0,23

18

fundex g.i.

460/560

3026

822

0,27

22

type

CO2 uitstoot [kg/kN]

factor* [%]

tubex

460/560

2452

3038

1,24

100

tubex g.i.

460/560

3026

3229

1,07

86

600

2113

933

0,44

36

avegaar

*: percentage CO -uitstoot t.o.v. meest milieubelastende paaltype 2

Figuur 8 - Voorbeeld BIM/BEM-model Groninger Forum, ABT.

Utrechtse en het Rotterdamse profiel; zie figuur 7. Zo kan een indicatie worden verkregen van de CO2-uitstoot per paal; nog interessanter en inzichtelijker is het om de verschillende systemen te vergelijken op basis van de CO2-uitstoot per eenheid van draagkracht, dus kg CO2 per kN. Voor de beoordeling van de impact op het milieu van volledige funderingsconstructies en ondergrondse bouwwerken zijn ook rekenprogramma’s beschikbaar. Hierbij worden alle elementen van het gebouw afzonderlijk beschouwd voor wat betreft milieu effect over de geheel levensduurcylus, van grondstofwinning tot afvalverwerking (LCA). Hierbij wordt gebruik gemaakt van zogenoemde EPD’s (Environment Product Declaration) van de verschillende toe te passen producten en materialen. In deze documentatie wordt het product beoordeeld vanuit een breed spectrum van 11 milieuthema’s waarvan de CO2-emissie er één is. Deze thema’s worden veelal gewaardeerd met zogenoemde schaduwprijzen. Dit zijn fictieve prijzen, een theoretische schatting van de kosten die de overheid er voor over heeft om de milieuschade te voorkomen of te verhelpen. Zo zijn er de Nederlandse MRPI-bladen (Milieu Relevante Product Informatie) beschikbaar evenals de Nationale Milieu Database (NMD) en de European reference Life Cycle Database (ELCD). Voor funderingselementen zijn er ook milieuclassificaties voorhanden zoals opgesteld door het NIBE. Dit betreft de meest gangbare paaltypen zoals prefab betonpalen, houten palen (met betonoplanger), avegaarpalen, vibropalen en stalen buispalen, zij het dat het hier alleen kleine paalafmetingen betreft, met name gericht op lichte woningbouw. Het moge duidelijk zijn dat de hoeveelheden van de toe te passen materialen voor een fundering of bouwwerk van groot belang zijn voor de totale score van een ontwerp. Een koppeling met de hedendaagse 3D-tekenpakketten en BIM-modellen maakt de berekeningen steeds accurater en efficiënter.

Figuur 9 - Referentieontwerp voorbeeldproject.

17

GEOTECHNIEK - April 2016

In figuur 10 en 11 zijn de resultaten van een voorbeeldberekening gegeven van de milieuimpact van de constructie voor een smalle tweelaagse ondergrondse parkeergarage in Amsterdam [Lit. 5]. De milieu-impact is bepaald met behulp van een hiervoor door ABT specifiek ontwikkelde monitortool ten behoeve van de ter vergelijking van constructievarianten. Het referentieontwerp voorzag in de toepassing van onderwaterbeton en permanente stalen damwanden als kelderwand.


Figuur 10 - Verdeling milieueffect per constructief element, referentieontwerp. Als alternatief is een oplossing met een uitvoering op basis van een polderprincipe met een spanningsbemaling en tijdelijke stalen damwanden en betonnen kelderwanden. In onderstaande figuren is de elementenverdeling van de CO2-uitstoot aangegeven. Logischerwijs wordt vanwege de grote volumes de grootste impact veroorzaakt door de vloeren. Een optimalisering hierin resulteert dus direct in een substantieel betere milieuprestatie voor het bouwwerk.

Totaal

Funderingsconstructie en damwanden

Figuur 11 - Verdeling milieueffect per constructief element, alternatief.

In tabel 7 is een vergelijking gegeven van de berekende CO2-emissie en de schaduwprijs. Hieruit blijkt dat de schaduwprijs bij de variant met 7% worden gereduceerd. Een zelfde soort analyse is uitgevoerd voor een VMBO-schoolgebouw in Delft met een fundering op relatief lange geprefabriceerde betonpalen. In het ontwerp is geen kelder voorzien. In figuur 12 is de verdeling van het milieu-effect weergegeven waarbij in figuur 13 het effect van de fundering nog eens is uitgesplitst. Door toepassing van holle funderingspalen kan 25% beton in de palen worden gereduceerd. Dit gaat gepaard met een besparing van 40% op de schaduwkosten van de funderingspalen, in dit geval circa 7% van de totale schaduwkosten van het gebouw wat als substantieel kan worden beschouwd. 5.2. Funderingsontwerp Door toepassing van een uitgekiend ontwerp kan met behulp van hoogwaardige rekenmethodes (EEM) een substantiële reductie van de CO2-emissie worden gerealiseerd. Een voorbeeld hiervan is de fundering van de hoogbouwtorens van het nieuwe hoofdkantoor van RABO in Utrecht. Het oorspronkelijke ontwerp van het plan voorzag in een paalfundering met toepassing van tubex-groutinjectiepalen. Als optimalisatie is een plan uitgewerkt en gerealiseerd op basis van een paal-plaatfundering waarbij het aantal palen tot 50% kon worden gereduceerd en bovendien een optimalisatie kon plaats vinden in de funderingsplaat. Dit betekent een reductie van 130 palen en een materiaalbesparing in de plaat wat gepaard gaat met een berekende reductie van de uitstoot van circa 1.000 ton CO2. 6. Ontwikkelingen in paalfunderingen De markt van de funderingstechniek speelt op creatieve wijze in op de duurzaamheidsgedachte door het aanbieden van systemen met specifieke

Totaal

Funderingsconstructie en damwanden

Tabel 7 - Vergelijk milieu effect ontwerpvarianten ontwerp

kg CO2-uitstoot per m2 BVO

Schaduwprijs per m2 BVO

referentieontwerp

922

€ 77,60

alternatief

861

€ 72,42

Figuur 12 - Verdeling milieueffect per constructief element.

Totaal

Funderingsconstructie

Tabel 8 - Milieu effect VMBO-schoolgebouw Delft ontwerp

kg CO2-uitstoot per m2 BVO

Schaduwprijs per m2 BVO

referentieontwerp

161

€ 17,05

Variant: holle palen

150

€ 15,92

aanpassingen, met name gericht op materiaalbesparing c.q. beperking CO2-emissie. Het moet hierbij helaas wel worden vermeld dat er geen sprake is van echte innovaties. De meeste systemen zijn al een aantal jaren op de markt en de vraag vanuit de opdrachtgevers is beperkt. Onderstaand is een aantal systemen weergegeven.

18

GEOTECHNIEK - April 2016

Geprefabriceerde betonpalen met verzwaarde punt Dit is een geprefabriceerde betonpaal met een verzwaarde punt, zoals deze ook in het verleden veelvuldig werd toegepast. Het is evident dat er vanwege de slanke schacht in specifieke bodemomstandigheden een materiaalbesparing mo-


DUURZAAMHEIDSASPECTEN BIJ FUNDERINGEN EN ONDERGRONDS BOUWEN STATE-OF-THE-ART

Foto: Rob Hoekstra

Geprefabriceerde holle betonpalen Onder deze categorie vallen de holle heipalen zoals deze door Jansen Zeewolde worden geproduceerd, de zogenoemde Pluspaal van Betonson en de Hailightpaal van Haitsma. De holle heipaal van Jansen is gemaakt van staalvezelbeton met toepassing van voorspanwapening en stalen voetplaat. De Pluspaal en Hailightpaal zijn eveneens voorgespannen elementen en hebben een massieve kop, en voet en worden voorzien van een EPS vulling. Er wordt hierbij niet alleen materiaalbesparing gerealiseerd van circa 30%, ook kan een lichtere stelling worden toegepast en kan de CO2-emissie bij transport worden gereduceerd. De eerstgenoemde 2 paaltypes worden inmiddels niet meer standaard geleverd.

Foto 2 - Ecopaal: geprefabriceerde betonpaal met verzwaarde punt.

Foto 3 - Holle geprefabriceerde betonpalen.

Toepassing betongranulaat Er zijn geprefabriceerde betonpalen in de markt die standaard worden voorzien van gerecycled betongranulaat ter beperking van de natuurlijke grondstoffen grind en zand. Een voorbeeld hiervan is de Eco-schokpaal van Schokindustrie. Energiepalen In Nederland worden energiepalen uitgevoerd als voorgespannen, geprefabriceerde betonpalen die worden voorzien van een buizensysteem dat wordt aangesloten op een warmtewisselaar. De warmtewisselaar zorgt ervoor dat via een circulatievloeistof in de winter warmte aan de bodem wordt onttrokken. In de zomer kan een gebouw via de circulatievloeistof vanuit de afgekoelde bodem weer gekoeld worden. Eventueel kan dit systeem worden gecombineerd met een thermische betonkernactivering in de vloeren (en wanden). Dit type paal staat ook wel bekend onder de benaming “Comfortpaal” of “Groene paal” en is al sinds 1997 op de markt. De opbrengst van deze palen bedraagt globaal, afhankelijk van de bodemomstandigheden, 25 à 35 W per m1 thermisch effectieve paallengte. Dit resulteert in een mogelijke CO2 reductie tot 3040%. Deze paaltypes staan inmiddels om commerciële redenen niet meer op het standaard leveringsprogramma van leveranciers. Internationaal wordt dit systeem ook toegepast

bij in de grond gevormde funderingspalen. Aanvankelijk zijn er diverse projecten met dit paaltype uitgevoerd en hebben er duurzaamheidsoptimalisaties plaats gevonden in de leidingen zodat alleen de bodem maatgevend is voor de opbrengt. Er is echter de laatste jaren sprake van een afnemende toepassing in verband met de concurrentie met grootschalige WKO-installaties, afname in bouwvolume en afschaffing van subsidies. Bovendien speelt bij de toepassing van bodemenergiesystemen de wet- en regelgeving een voorname rol. Met het van kracht worden van de ‘AMvB bodemenergie’ per 1 juli 2013 (Wijzigingsbesluit Bodemenergiesystemen) vallen zowel de open als gesloten systemen onder een wettelijk kader. In het buitenland staan energy piles wel nadrukkelijk in de belangstelling.

7. Tot slot Er kan worden vastgesteld dat de markt van

19

GEOTECHNIEK - April 2016

Foto: IJsselmeerbeton

Foto 1 - Torens Rabo Utrecht met paal-plaatfundering

gelijk is bij een gelijk blijvende draagkracht. Het systeem is echter niet overal toepasbaar omdat er in verband met de vergrote paalpunt een perforatie kan ontstaan in waterafsluitende bodemlagen zodat door kwel juist een milieuprobleem kan worden geïntroduceerd. Het systeem is wel als enige funderingstype gecertificeerd geweest met het predikaat DUBOkeur® keurmerk van het NIBE.

Figuur 13 - Doorsnede energiepaal – geprefabriceerde betonpaal


Foto 5 - Energiepaal – in de grond gevormde paal.

ondergronds bouwen en funderingen bij de ontwikkeling van duurzame concepten ruimschoots achter blijft bij het maatschappelijke ambitieniveau. Wel groeit het bewustzijn gestaag en worden hiertoe goede aanzetten gedaan. Bovendien zijn er door de overheid en opdrachtgevers serieuze stimuleringsmaatregelen geïnitieerd. Ook zijn er modellen in ontwikkeling waarmee duurzaamheid op min of meer eenduidige wijze meetbaar kan worden gemaakt. In een economisch moeilijke markt is het spanningsveld tussen duurzaamheid en (additionele) bouwkosten echter evident. In beperkte mate zijn er kennisplatforms die zich bezig houden met duurzaamheidsthema’s zoals onder meer opgenomen in het programma van het COB. Deze zijn echter met name eenzijdig gericht op tunnelbouw.

De markt van ondergronds bouwen en funderingen staat dus nog voor een forse uitdaging om de maatschappelijk gewenste duurzaamheidsdoelstellingen te realiseren. Groene ideeën en innovaties uit de markt zijn hiervoor ook essentieel. Bovendien zouden er in dit kader vanuit de opdrachtgevers nog meer stimuleringsmaatregelen kunnen worden doorgevoerd. Dit kan in de vorm van de bestekken en vraagspecificaties waarin structureel eisen worden gesteld aan bijvoorbeeld de toe te passen cementklasse en het gebruik van betongranulaat in combinatie met een beloningsprikkel bij aanbestedingen

Foto: Franki Grondtechnieken

Voorts moet worden geconstateerd dat de doelstelling van de overheid om de CO2-uitstoot per 2020 met 20% te verminderen (ten opzichte van de situatie in 1990) voor de funderingsmarkt vrijwel niet is te realiseren. De gedane inspanningen voor besparing van energie en grondstoffen wordt namelijk voor een deel teniet gedaan door een aanscherping van ontwerpnormen. Zo is er vanaf 2012 al een toename van de rekenwaarden van de paalbelastingen aan de orde in verband met de invoering van de Eurocode (globaal circa 10%). Bovendien moet per 1 januari 2017 rekening worden gehouden met een afwaardering van de paalklassefactoren (αp) met een reductie van de puntdraagkracht met 30%. Dit zal gepaard gaan met een substantiële toename van het materiaalverbruik en CO2-emissie. Dit zal ook zeker impact hebben op het (duurzaam) hergebruik van bestaande constructies bij renovatie en transformatie. In het geval de bestaande fundering door de nieuwe ingrepen zwaarder wordt belast zal er vrijwel altijd extra funderingscapaciteit moeten worden toegevoegd. bij duurzaam bouwen en duurzaam materiaalgebruik. Hierbij staat voorop dat duurzaam bouwen een gezamenlijke verantwoordelijkheid is. 8. Literatuur [1]  Duurzaamheid en materialen, interessant voor de toekomst; ABT/Hogeschool van Arnhem en Nijmegen; Den Hertog & Heijink; 2010. [2] Tunnel Visions on Sustainability; TU Delft/ Gemeente Den Haag; MSc thesis Darinde Gijzel; 2014

20

GEOTECHNIEK - April 2016

[3] Inspiratiedocument Duurzaamheid; COB; M. Hertogh et al.; 2014. [4] Milieu-impact van Constructieve Ontwerpen; ABT/Hogeschool Rotterdam; afstudeerscriptie Ali Hosseini; juni 2015. [5]  Seminar duurzaamheid funderingen; DFI, Kivi Niria Geotechniek, NVAF; 10 april 2013. [6] Handboek Funderingen; SBR; E. Smienk et al.; 2010.


Column

Grond in de hand houden

Piet Lubking

Figuur - RAW-eisen voor zand voor zandbed (rood) en zand voor aanvulling en ophoging (blauw), ingetekend in het gebied dat volgens NEN5104 betiteld wordt als “zand”; de rechter begrenzing van “zand” is arbitrair en geldt globaal voor natuurlijk materiaal .

Beheersing van het materiaal grond is voor de geotechnicus van cruciaal belang; kennis van de basiseigenschappen is een eerste vereiste. Door grond letterlijk en figuurlijk op een verstandige manier in de hand te houden wordt bereikt dat geotechnische problemen niet uit de hand lopen. Vigerende keuringseisen voor zand te streng of te mild? De keuring van zand als funderingsgrondslag voor civieltechnische constructies geschiedt in Nederland meestal op basis van de korrelgrootteverdeling. Al naargelang het type fundering worden bepaalde grenzen gesteld aan het percentage fijne deeltjes. Daarbij wordt niet alleen het percentage fijn materiaal (deeltjes met een diameter kleiner dan 63μm) gelimiteerd maar ook vaak het percentage deeltjes kleiner dan 2μm of kleiner dan 20μm; in veel gevallen wordt tevens een grens gesteld aan het gloeiverlies. Genoemde grenzen zijn sterk afhankelijk van met name de functies die het betreffende zand heeft te vervullen in verband met de aanwezigheid van water, bijvoorbeeld ten aanzien van drainage, drooglegging en vorstwering. In principe wordt dit gedrag onderzocht in laboratoriumopstellingen ter bepaling van de waterdoorlatendheid, vochtspanningsgedrag, vorstheffing en dergelijke. In de praktijk blijken er globale of minder globale correlaties te bestaan tussen deze hydrologische eigenschappen van zand enerzijds en de absolute of relatieve hoeveelheid fijn materiaal (bijvoorbeeld het percentage deeltjes kleiner dan 63μm, 20μm of 2μm, respectievelijk de D10) anderzijds. Casagrande formuleerde reeds in 1931 een criterium op basis van de korrelgrootteverdeling om de vorstgevoeligheid van een zandondergrond voor (weg)funderingen te bepalen: “Onder natuurlijke vorstomstandigheden en bij voldoende toevoer van water kan substantiële ijsvorming worden verwacht in goed-gegradeerde grond die meer dan 3% deeltjes kleiner dan 20μm bevat, alsmede in zeer éénkorrelige grond die meer dan 10% deeltjes kleiner dan 20μm bevat; geen ijslensvorming werd waarge-

nomen in gronden die minder dan 1% deeltjes kleiner dan 20μm bevatten, zelfs als daarbij het grondwaterpeil reikt tot aan het vorstfront”. In veel landen zijn de keuringseisen voor funderingszand nog steeds geïnspireerd door bovengenoemd criterium. De 20μm-grens blijkt dus een belangrijke parameter ter karakterisering van capillair gedrag, respectievelijk kans op vocht onder de fundering c.q. ijslensvorming. Verder zijn in de vorige eeuw door talrijke onderzoekers criteria geformuleerd voor voldoende-drainerend funderingszand. Daarbij worden in het algemeen grenzen gesteld aan de absolute hoeveelheid fijn materiaal (bijvoorbeeld het percentage deeltjes kleiner dan 2μm, 16μm, 20μm, 50μm of 63μm ) of de relatieve hoeveelheid fijn materiaal (bijvoorbeeld de D10). Zoals Hazen reeds in 1892 opmerkte is de waterdoorlatendheid een functie van (D10)2. Hoe kleiner de hoeveelheid fijn materiaal, des te minder kans op verstopping van de poriën in het zand en des te groter de waterdoorlatendheid. Omdat de bepaling van de werkelijke hydrologische eigenschappen in het algemeen duur,

21

GEOTECHNIEK - April 2016

tijdrovend en/of gecompliceerd is wordt in de geotechnische praktijk veelvuldig gebruik gemaakt van bovengenoemde correlaties om die eigenschappen in kwalitatieve zin snel en eenvoudig te schatten. Die schattingen zijn, vanwege de vaak grote spreiding in de correlaties, aan de veilige kant, zodat er in de praktijk een gerede kans bestaat op onterechte afkeuring van het zand. Dat kan bij projecten waarbij grote hoeveelheden zand worden verwerkt leiden tot aanzienlijke meerkosten Met name bij fijne zanden die ten gevolge van hun sedimentaire geschiedenis of omdat ze kunstmatig zijn samengesteld relatief veel siltkorrels en weinig kleiplaatjes bevatten bestaat een kans op onterechte afkeuring.

Deze en andere onderwerpen die voor de praktiserende geotechnicus interessant en belangrijk kunnen zijn komen aan de orde in de door PAO Techniek en Management aangeboden cursus CGF-M (Masterclass “Handen aan de grond”) en worden behandeld in het bijbehorende boek “Grondgedrag” (www.grondgedrag.nl).


ing. R. Schippers Geobest b.v.

ir. A. Van Seters Fugro GeoServices b.v.

Ontwerp van een verankering volgens NEN 9997-1;2016

Inleiding In het artikel ‘Europese uitvoeringsnorm grondankers NEN-EN 1537 nader belicht’ [1] uit Geotechniek van januari 2008 is eerder ingegaan op de tekortkomingen in de verschillende normen die betrekking hebben op het berekenen, uitvoeren en beproeven van grondankers volgens Eurocode. De eerste belangrijke tekortkoming betrof dat er geen mogelijkheid was om een onderscheid te maken tussen de berekende rekenwaarde van de ankerkracht, afhankelijk van de gehanteerde ontwerp benadering. In de vorige versie van Eurocode 7 bestond slechts één rekenwaarde voor de ankerkracht; P d. De tweede belangrijke tekortkoming betrof het

feit dat de lengte van het verankeringslichaam feitelijk niet kon worden bepaald, omdat er geen koppeling bestond tussen de rekenwaarde van de ankerkracht P d en de hoogte van de voor het aantonen van de draagkracht noodzakelijke testbelasting; P p. Structuur In het eerder gepubliceerde artikel is vastgesteld dat de inhoud van de deelnormen deels overlappend was en op onderdelen tegenstrijdigheden bevatte. In feite is er met het verschijnen van NEN 9997-1;2016 [3], de gereviseerde uitvoeringsnorm NEN-EN 1537;2015 [4] en (in een later stadium) EN ISO 22477-5 [5] meer duidelijkheid en zijn zaken geharmoniseerd. De

Figuur 1 - Installatie grondankers vanaf actieve zijde damwand

22

GEOTECHNIEK - April 2016

ing. P. Langhorst BAM Infra Speciale Technieken b.v.

ing. A. Yahyaoui Volker Staal en Funderingen b.v.

structuur voor het ontwerpen, uitvoeren en beproeven is weergeven in tabel 1. Tabel 1 - Structuur verschillende Eurocodes voor verankeringen. Norm

Betreft

NEN 9997-1;2016 / EN1997-1;2016

Ontwerp

NEN-EN 1537;2015

Uitvoering

EN ISO 22477-5;2016

Beproeving

De wijzigingen op een rij De eerste wijziging betreft de introductie van de term E ULS;d in EN 1997-1 ter vervanging van de term P d. Hiermee is de term voor de (rekenwaarde van de) belasting geharmoniseerd met de overige Eurocodes. De tweede wijziging betreft aanpassing in EN 1997-1 van de term voor de geotechnische ankerweerstand, die logischerwijs ook veranderd is van R A;d naar R ULS;d. De derde wijziging betreft de wijziging van de bepaling van de structurele weerstand van het ankerelement. In EN 1997-1 is de bepaling van de rekenwaarde van de weerstand van het ankerelement ongewijzigd (R t;d), echter in NEN 9997-1;2016 is de vergelijking R t;d = F tt;d / γ A;NL toegevoegd aan artikel 8.5.4 om het gewenste betrouwbaarheidsniveau in het ontwerp te kunnen introduceren. De vierde wijziging betreft de toevoeging van de factor γ a;sui;ULS in art 8.6.1. in NEN 99971;2016. Deze term is geïntroduceerd, zodat het belastingniveau voor een geschiktheidsproef (Suitability test) correct is afgestemd op de rekenwaarde van de belasting.


Samenvatting

In Geotechniek van januari 2008 is in een artikel de stand van zaken belicht met betrekking tot de berekening van verankeringen volgens hoofdstuk 8 van EN 1997-1 ‘geotechnisch ontwerp van constructies’, EN-1537 ‘uitvoering van bijzonder geotechnisch werk, grondankers’ en EN(V)22477-5 ‘geotechnical investigation and testing’. In het artikel werd geconcludeerd dat het op dat moment niet mogelijk was om een verankering compleet volgens Eurocode te ontwerpen, uit te voeren en te testen, aangezien de verschillende relevante normen hiervoor onvoldoende op elkaar waren afgestemd. Inmiddels is de gereviseerde uitvoeringsnorm NEN-EN-1537;2015 formeel gereed en is de tekst van hoofdstuk 8 van EN 1997-1 aangepast. In de nieuwe versie van hoofdstuk 8 zijn voor iedere lidstaat bepaalde keuzevrijheden voorzien, die tot uitdrukking komen in zogenaamde National Determined Parameters of NDP´s. Deze NDP´s zijn voor Nederland inmiddels vastgesteld en opgenomen in de gereviseerde NEN 9997-1;2016,

De vijfde en laatste wijziging betreft een aanpassing op het kruipcriterium voor een controleproef (Acceptance test) in NEN 9997-1;2016. Aangehouden moet worden α 1 = 1 mm in plaats van 2 mm conform tabel A.21. In Nederland wordt traditioneel een kruipmaat van 1 mm gehanteerd voor een controleproef. Nederland is daarmee strenger dan de Eurocode. Het heeft uiteraard de voorkeur om hieraan vast te houden, zodat geen trendbreuk optreedt. De National Determined Parameters volgens NEN 9997-1;2016 De definitieve NDP’s van NEN 9997-1;2016 zijn voor de volledigheid hiernaast weergegeven, met de voor Nederland van toepassing zijnde waardes in onderstreept weergegeven voor de duidelijkheid. Opgemerkt wordt dat in Nederland uitsluitend beproevingsmethode 1 wordt gebruikt. Toetscriteria De geotechnische weerstand dient conform NEN 9997-1;2016 artikel 8.5.2. te worden getoetst volgens: E ULS;d ≤ R ULS;d  (8.1) Waarin ten aanzien van de belasting (E) geldt: E ULS;d = max (F ULS;d ; F Serv;d) 

(8.2)

F Serv;d

= γ Serv x F Serv;k (8.3)

Opgemerkt wordt dat de term F ULS;d niet van een modelfactor voor de ULS uitkomst voor de

In dit artikel wordt ingegaan op de verschillende doorgevoerde wijzigingen en de achtergrond daarvan. Verder wordt aan de hand van een eenvoudig voorbeeld toegelicht hoe de berekening van een verankering volgens NEN 9997-1;2016 verloopt en wordt aangetoond dat de uiteindelijk berekende dimensies hetzelfde veiligheidsniveau bezitten als voorheen met berekening volgens CUR 166 ´damwandconstructies´.

Tabel A.19 - Partiële weerstandsfactoren voor ankers voor blijvende en tijdelijke ontwerpsituaties in de uiterste grenstoestand afhankelijk van ontwerpbenadering. STR/GEO

Symbool

γ a;ULS

R1

R2

R3

R4

1,1

1,1

1,35

1,1

UPL 1,4

Tabel A.20 - Partiële weerstandsfactoren voor ankers voor blijvende en tijdelijke ontwerpsituaties in de uiterste grenstoestand afhankelijk van beproevingsmethode. Symbool

Vergelijking

Beproevingsmethode a 1

2

3

ξ ULS

8.6

1,0 b

1,0 b

1,0

γ a;SLS

8.10

n.v.t.

1,0

1,2 c

3

3

2

n

γ NL

8.11

1,25

n.v.t.

n.v.t.

γ a;sui;ULS

8.12

1,1

n.v.t.

n.v.t.

γ a;acc;ULS

8.13

1,1

1,1

n.v.t.

γ a;acc;SLS

8.14

n.v.t.

1,0

1,25 c

OPMERKING n.v.t. = niet van toepassing a Voor een beschrijving van de beproevingsmethoden, zie EN ISO 22477-5. b Deze waarde kan worden gebruikt, als een controleproef (proefbelasting

volgens vergelijking 8.13) op elk anker garandeert dat E ULS;d ≤ R ULS;d. In alle andere gevallen kan de waarde van ξ ULS zijn vastgelegd in de nationale bijlage. c De gegeven waarden gelden voor permanente ankers. Tabel A.21 - Grenswaarden voor bezwijkproeven, geschiktheidsproeven en controleproeven voor blijvende en tijdelijke ontwerpsituaties in de uiterste grenstoestand en bruikbaarheidsgrenstoestanden.

En: rekenwaarde ankerkracht ULS F ULS;d =  resultaat van (meestal) een damwandberekening.

die officieel in de loop van 2016 wordt gepubliceerd. Aanwijzing door het Bouwbesluit volgt op 1 januari 2017. Als sluitstuk van de harmonisatie wordt in Europees verband momenteel door de commissie TC 182 WG3 nog gewerkt aan het definitief maken van de testnorm voor grondankers, die zal worden uitgebracht als EN ISO 22477-5. Naar verwachting wordt deze norm nog in 2016 in definitieve vorm gepubliceerd.

Beproevings Methode a 1 2 3

b

Grenswaarde

Bezwijkproef en Geschiktheidsproef

Controleproef

ULS (verg. 8.5)

SLS (verg. 8.8)

ULS (verg. 8.13)

α1

2 mm

n.v.t.

1 mm

n.v.t.

kl

n.v.t.

n.v.t.

n.v.t.

n.v.t.

α3

n.v.t.

n.v.t.

n.v.t.

n.v.t.

OPMERKING n.v.t. = niet van toepassing a Voor een beschrijving van de beproevingsmethoden, zie EN ISO 22477-5. b Observatietijd voor krachtsverlies volgens Tabel H.1, Bijlage H, EN ISO 22477-5

23

GEOTECHNIEK - April 2016

SLS (verg. 8.14)


gekozen ontwerp benadering wordt voorzien, zoals gebruikelijk was in de werkwijze volgens CUR 166 ‘Damwandconstructies’ [6] en zoals werd voorgesteld in het eerder gepubliceerde artikel. In de filosofie van de Eurocode is het niet toegestaan om op een rekenwaarde van een belasting nog partiële factoren toe te passen, aangezien er al sprake is van een Ultimate Limit State. Dit is logisch en consistent in de filosofie en is dan ook achteraf opgelost met extra partiële factoren aan de sterkte kant (R), zoals verderop zal worden toegelicht. De term F serv;d heeft wat extra toelichting nodig. Deze term is in EN 1997-1 geïntroduceerd, omdat in sommige specifieke gevallen de uiterste grenstoestand (ULS) uitkomst van een berekening maar marginaal hoger, of zelfs lager uit kan vallen dan de bruikbaarheidsgrenstoestand (SLS). Dit kan bijvoorbeeld spelen bij situaties met opdrijven, waarbij gerekend wordt met combinaties van hoge en lage (grond)waterstanden en rekenkundig gereduceerde volumegewichten of waterdrukken. Een ander voorbeeld is de verankering voor tuien van masten die in meer of mindere mate door wind worden belast. Hiermee is beoogd te waarborgen dat de rekenwaarde van de belasting waarop getoetst wordt tenminste een factor γ Serv hoger is dan de karakteristieke waarde van de belasting, zoals bijvoorbeeld ook in het CUR 166 stappenplan (met stap 6.5) gebruikelijk is voor damwandconstructies die voornamelijk door waterdruk(verschil) worden belast en waarbij de ULS uitkomst slechts marginaal hoger kan blijken te zijn dan de SLS uitkomst. Bij de kalibratie voor Nederland is de waarde van γ serv zodanig gekozen, dat de F serv;d nooit maatgevend wordt ten opzichte van F ULS;d. Voor het ontwerpen van een verankering op basis van een damwandberekening is de term F Serv;d voor Nederland dus verder niet relevant, aangezien het stappenplan ter bepaling van E ULS;d hierin met stap 6.5 reeds voorziet in een veiligheidsmarge van tenminste 20% op de karakteristieke SLS uitkomst. Ten aanzien van de geotechnische weerstand geldt: R ULS;d = R ULS;k / γ a;ULS  Waarin: R ULS;k

γ a;ULS

Verder geldt:

q c;gem

R ULS;k = (R ULS;m)min / ξ ULS (8.6) Waarin: (R ULS;m)min = minimale gemeten weerstand bij een Bezwijkproef (Investigation test) of Geschiktheidsproef (Suitability test) óf op basis van empirische relaties (bijvoorbeeld op basis van sonderingen) ξ ULS =  [1,00] correlatiefactor conform tabel A.20 (alle ankers worden beproefd) Voor de volledigheid zijn in tabel 2 de in Nederland gangbare empirische relaties voor traditionele groutankers weergegeven, zoals deze eerder ook in Geotechniek werden gepubliceerd (Langhorst, 2002) [2]. De gepresenteerde waardes zijn hetzelfde, alleen de benaming f k;rep is Tabel 2 - Empirische relaties traditionele groutankers. Conusweerstand

Karakteristieke weerstand

q c;gem in MPa

r ULS;m in kN/m

5–10

65–100

10–15

100–135

15–20

135–170

gewijzigd naar r ULS;m. De in rekening te brengen minimale geotechnische weerstand kan vervolgens worden bepaald uit: (R ULS;m)min = r ULS;m x L grout r ULS;m = gemiddelde karakteristieke weerstand in kN/m groutlichaam L grout = lengte groutlichaam in draagkrachtige laag Indien sprake is van schroefinjectieankers en zelfborende ankers, kan de in rekening te brengen minimale geotechnische weerstand worden berekend uit:

(8.7)

= karakteristieke geotechnische weerstand (op basis van berekening of beproeving) = [1,35] Partiële factor conform tabel A.19

(R ULS;m)min = α t x O schacht x L grout x q c:gem Waarin: α t = 0,015 O schacht = omtrek groutlichaam (gelijk aan omtrek boorblad / boorkroon) L grout =   lengte groutlichaam in draag-

24

GEOTECHNIEK - April 2016

krachtige laag =  gemiddelde conusweerstand ter plaatse van het groutlichaam

Door de introductie van de factoren γ a;ULS en ξ ULS en deze als NDP in de tekst van NEN 9997-

1 op te nemen is het mogelijk geworden om in het ontwerp te corrigeren voor bijvoorbeeld de gekozen ontwerpbenadering en kan de benodigde verankeringslengte worden bepaald bij het juiste betrouwbaarheidsniveau (β).

Voor Nederland zijn (uitgaande van een controleproef op ieder anker, hetgeen in de praktijk vrijwel zonder uitzondering het geval zal zijn, de volgende factoren vastgesteld: γ a;ULS = [1,35] (voor R3) en ξ ULS = [1,00]. Omdat ons stappenplan volgens NEN 9997-1;2016 reeds voorziet in de introductie van een (gekalibreerde) partiële veiligheid, die gerelateerd is aan de betreffende Risicoklasse (RC) hoeft er conform NEN 99971;2016 verder aan de belastingkant geen extra veiligheid te worden geïntroduceerd. Landen die bijvoorbeeld rekenen met karakteristieke parameters en een overall veiligheidsfactor op de sterkte (OB2) kunnen door de factoren γ a;ULS en ξ ULS nationaal vast te stellen zorgen voor het gewenste betrouwbaarheidsniveau in het ontwerp. Voorbeeld Voor een verankerde damwandconstructie is de maximale rekenwaarde van de ankerkracht (ULS) volgens het stappenplan (P max) bepaald op 152 kN/m in horizontale richting. De verankering wordt voorzien op een hart-op-hart afstand van 2,52 m en de ankers worden geplaatst onder een hoek van 45 graden: E ULS;d = F ULS;d = 2,52 x 152 / cos (45o) = 542 kN. Conform art. 8.5.1 dient de geotechnische weerstand als volgt te worden getoetst: E ULS;d ≤ R ULS;d 

(8.1)

En geldt volgens art. 8.5.2: R ULS;d = R ULS;k / γ a;ULS  Waarin: R ULS;k

(8.7)

=  karakteristieke geotechnische weerstand γ a;ULS = [1,35] partiële factor volgens tabel A.19 (voor R3) De karakteristieke geotechnische weerstand wordt bepaald uit:


ONTWERP VAN EEN VERANKERING VOLGENS NEN 9997-1;2016

Figuur 2 - Installatie grondankers vanaf passieve zijde damwand. Waarin: f y =  karakteristieke waarde vloeigrens anker materiaal A g =  (netto) staaldoorsnede van de staaf of buis γ M 0 =   [1,00] materiaalfactor m.b.t. vloeisterkte constructiestaal γ s =   [1,15] materiaalfactor m.b.t. vloeisterkte betonstaal In NEN 9997-1;2016 is daarom aan art. 8.5.4. de vergelijking R t;d = F tt;Rd / γ A;NL toegevoegd, waarin: F tt;Rd = rekenwaarde sterkte ankerelement γ A;NL = [1,25] conversiefactor NL voor ankers volgens tabel A.20

R ULS;k = (R ULS;m)min / ξ ULS (8.6) Wanneer de gebruikelijke Nederlandse ontwerp procedure wordt gevolgd, voor ontwerpen op basis van een sondering vooraf met een gemiddelde conusweerstand van 15 MPa, dan wordt een eenheidsweerstand (r ULS;m) van 135 kN/m groutlichaam (zie tabel 2) gevonden. Voor een verankeringslengte van 5,5 m kan de minimale geotechnische weerstand worden berekend: (R ULS;m)min = 135 x 5,5 = 743 kN

Conform artikel 8.5.4 dient de structurele weerstand van het ankerelement als volgt te worden getoetst:

Volgens tabel A.20 bedraagt ξ ULS = [1,00] (ieder individueel anker ondergaat een controleproef), zodat:

F tt,Rd = k t x f ua x A s / γ M2

R ULS;k = 743 / 1,00 = 743 kN Verder geldt: R ULS;d = R ULS;k / γ a;ULS 

(8.7)

Volgens tabel A.19 bedraagt de aanbevolen waarde voor γ a;ULS [1,35] (voor R3). R ULS;d = 743 / 1,35 = 550 kN Dus: E ULS;d = 542 kN ≤ R ULS;d = 550 kN → verankeringslengte 5,5 m is O.K. Toetsing van de bruikbaarheidsgrenstoestand (SLS) conform art. 8.5.3 kan achterwege blijven indien de ankers volgens tabel A.20 worden getoetst volgens Test Methode 1 (is standaard het geval in Nederland).

E ULS;d ≤ R t;d 

(8.11)

Een feitelijke definitie van R t;d wordt in EN 19971 niet gegeven, maar volgens artikel 7.2.3 van EN 1993-5 wordt de structurele weerstand van een stalen element gedefinieerd als de laagste waarde van:

Waarin: k t = [0,90] reductiefactor voor schroefdraad f ua = karakteristieke waarde treksterkte anker materiaal A s = (netto) staaldoorsnede schroefdraadverbinding (zie toelichting) γ M2 = [1,25] materiaalfactor m.b.t. sterkte schroefdraadverbinding Toelichting bij A s: De spanningsdoorsnede ter plaatse van de schroefdraad kan worden bepaald conform de genormeerde schroefdraden. Als deze niet bekend is kan voor de spanningsdoorsnede de equivalente doorsnede op basis van het gewicht en de lengte worden gehanteerd. Het is van belang om dezelfde doorsnede in alle berekeningen te hanteren. En: F tg;Rd = f y x A g / γ M0 (voor constructiestaal) of F tg;Rd = f y x A g / γ s (voor betonstaal)

25

GEOTECHNIEK - April 2016

Wanneer F tg;Rd maatgevend is boven F tt;Rd in bovenstaande vergelijking moet voor F tt;Rd uiteraard F tg;Rd worden gehanteerd. Opgemerkt wordt verder dat de factoren k t = [0,9] en γ M2 = [1,25] gezamenlijk (toevalligerwijze) vrijwel dezelfde reductie opleveren als de gebruikelijke reductie van [1,40] op de sterkte volgens CUR 166. De factor γ A;NL is geïntroduceerd om de factor [1,25], die traditioneel op de rekenwaarde van de belasting voor de toetsing van het ankerelement volgens CUR 166 gold, te kunnen verwerken. Voor een (massieve) ankerstaaf met een diameter van 36 mm in de staalkwaliteit FeP 1050 (breuksterkte 1050 N/mm2, 0,1% rekgrens 950 N/mm2) geldt aldus: R t;d = ([0,90] x 1050 x ¼ π (36)2 / [1,25]) / [1,25] = 615 kN. Of: R t;d = 950 x ¼ π (36)2 / [1,00]) / [1,25] = 773 kN (niet maatgevend) Dus: E ULS;d = 542 kN ≤ R t;d = 615 kN → ankerstaaf Ø 36 mm FeP 1050 is O.K. Voor een berekende ankerkracht van 152 kN/m horizontaal zijn de toetsresultaten volgens de berekeningswijze op basis van CUR 166 (6e druk) eveneens bepaald voor een ankerstaaf Ø 36 mm FeP 1050 en een verankeringslengte van 5,5 m en ter vergelijking opgenomen in tabel 3. Hieruit blijkt dat wanneer de werkwijze van NEN 9997-1;2016 wordt gevolgd, het berekeningsresultaat (vrijwel) gelijk is aan de traditionele be-


Tabel 3 - Vergelijking uitkomsten NEN 9997-1;2016 en CUR 166.

Methode

Rekenwaarde belasting Ankerelement

Rekenwaarde weerstand Ankerelement (36 mm)

Rekenwaarde belasting Groutlichaam

Rekenwaarde weerstand Groutlichaam (5,5 m)

[-]

[kN]

[kN]

[kN]

[kN]

NEN 9997-1;2016 542

615 (UC = 1,135)

542

550 (UC = 1,015)

CUR 166

763 (UC = 1,125)

596

594 (UC = 1,003)

678

van de lengte van het groutlichaam (1,1 P max). Het kruipcriterium (α 1) voor beoordeling van een Controleproef is conform tabel A.21 vastgesteld op [1 mm], hetgeen in overeenstemming is met het traditionele criterium van CUR 166. De kruipmaat α 1 is gedefinieerd als (s 2 – s 1) / (Log t 2 – Log t 1), waarbij wordt opgemerkt dat het kruipcriterium voor een Controleproef primair dient te worden beoordeeld tussen de 1e en 5e minuut van de kruipmeting.

Tabel 4 - Vergelijking uitkomsten NEN 9997-1;2016 en CUR 166. Methode

Test belasting geschiktheids proef

Test belasting controle proef

[-]

[kN]

[kN]

NEN 9997-1;2016

596 (1,1 E ULS;d)

596 (1,1 E ULS;d)

CUR 166 6e druk

596 (1,1 P max)

596 (1,1 P max)

rekeningsmethode volgens CUR 166. Beproeving De beproeving dient in principe te geschieden volgens EN ISO 22477-5. Hierin wordt de beproevingsmethode voor Bezwijkproeven (Investigation Test), Geschiktheidsproeven (Suitability Test) en Controleproeven (Acceptance Test) beschreven. Momenteel wordt door TC 182 WG3 gewerkt aan het definitief maken van dit document, uiteraard met in acht name van de recente wijzigingen in EN 1997-1 hfs 8 en EN 1537;2015. In EN 1997-1 artikel 8.6.1. wordt de hoogte van de proefbelasting voor een Geschiktheidsproef (Suitability test) gedefinieerd als: P p ≥ ξ ULS x γ a;ULS x E ULS;d(8.12) Omdat γ a;ULS tevens gebruikt wordt in de bepaling van de geotechnische weerstand (8.7) is deze in NEN 9997-1;2016 voor NL verhoogd naar [1,35] om het gewenste betrouwbaarheidsniveau te garanderen. Het hanteren van dezelfde waarde voor γ a;ULS voor de bepaling van de testbelasting P p voor een geschiktheidsproef zou tot een significante, ongewenste verhoging van het belastingniveau voor deze proef leiden. Daarom is in NEN 9997-1;2016 een extra factor γ a;sui;ULS toegevoegd om dit te corrigeren. Voor vergelijking 8.12 dient in NEN 9997-1;2016 te worden gelezen: P p ≥ γ a;sui;ULS x E ULS;d  Waarin:

(8.12)

γ a;sui;ULS = [1,1] partiële factor conform tabel

A.20 voor TM 1 (TM2 and TM 3 zijn in NL niet van toepassing)

Hiermee wordt bereikt dat het belastingniveau voor een Geschiktheidsproef volgens NEN 99971;2016 gelijk is aan het belastingniveau van CUR 166, waar de testbelasting gelijk was aan de rekenwaarde van de belasting voor de bepaling van de lengte van het groutlichaam (1,1 P max). Het kruipcriterium (α 1) voor beoordeling van een Geschiktheidsproef is conform tabel A.21 vastgesteld op [2 mm], hetgeen in overeenstemming is met het traditionele criterium van CUR 166. De kruipmaat α1 is gedefinieerd als (s 2 – s 1) / (Log t 2 – Log t 1), waarbij wordt opgemerkt dat het kruipcriterium voor een Geschiktheidsproef primair dient te worden beoordeeld tussen de 30e en 60e minuut van de kruipmeting. In artikel 8.6.2. wordt de hoogte van de proefbelasting voor een Controleproef gedefinieerd als: P P ≥ γ a;acc;ULS x E ULS;d 

(8.13)

Waarin: a;acc;ULS = [1,1] partiële factor conform tabel A.20 voor TM 1 (TM2 and TM 3 zijn in NL niet van toepassing)

γ

Hiermee wordt bereikt dat het belastingniveau voor een Controleproef volgens NEN 99971;2016 gelijk is aan het belastingniveau van CUR 166, waar de testbelasting gelijk was aan de rekenwaarde van de belasting voor de bepaling

26

GEOTECHNIEK - April 2016

Voor een berekende ankerkracht van 152 kN/m horizontaal zijn de testbelastingen volgens de berekeningswijze op basis van CUR 166 (6e druk) eveneens bepaald voor een ankerstaaf Ø 36 mm FeP 1050 en een verankeringslengte van 5,5 m en ter vergelijking opgenomen in tabel 4. Hieruit blijkt dat wanneer de werkwijze van NEN 99971;2016 wordt gevolgd, de testbelastingen gelijk zijn aan de traditionele berekeningsmethode volgens CUR 166. Opgemerkt wordt nog dat beproeving op basis van de SLS waarde van de belasting (P p = γ a;acc;SLS x F Serv;k) volgens (8.14) in Nederland voor de verankering van een damwand die is ontworpen volgens het stappenplan van NEN 9997-1;2016 verder niet relevant is. Conclusie Wanneer de berekeningswijze volgens NEN 9997-1;2016 inclusief de voor Nederland vastgestelde NDP’s wordt gevolgd, dan leidt de berekening in alle gevallen tot een (vrijwel) vergelijkbaar betrouwbaarheidsniveau als in de oude situatie volgens CUR 166. Voor grondankers zijn de verankeringslengte, de afmetingen van het trekelement en het maximale belastingniveau tijdens Geschiktheidsproeven en Controleproeven bij berekening volgens NEN 9997-1;2016 hetzelfde als bij berekening volgens CUR 166, zodat er sprake is van een volledige harmonisatie. Referenties [1]  Schippers, R.J. (2008) ‘Europese uitvoeringsnorm grondankers (NEN-EN 1537) nader belicht’ Geotechniek januari 2008 [2]  Langhorst, P.H. (2002): ‘Groutankers, ontwerp en duurzaamheid’ Geotechniek 2002 [3]  NEN 9997-1;2016 ‘Geotechnisch ontwerp van constructies’ [4] NEN-EN 1537;2015 ‘uitvoering van bijzonder geotechnisch werk, grondankers’ [5]  EN(V)22477-5 ‘geotechnical investigation and testing’. [6] CUR 166 ‘Damwandconstructies’ 6e druk


RUIMTE VOOR DE WAAL: ONTWERP VAN DE NIEUWE WATERKERING TE NIJMEGEN-LENT

www.geotechneut.nl 27

GEOTECHNIEK - Oktober 2015


Geotechnische Monitoring ISIS-module

Internet Solar Module ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

Flexibel en efficiënt energiebeheer via ingebouwd zonnepaneel, accu of 230V Voorzien van luchtdruk- en temperatuursensor Tot 10 IS-sensoren op 1 module voor grondwaterspanningen, zettingen (BAT, IS-LLS), etc Eenvoudig en gemakkelijk aan te sluiten Onafhankelijk instelbaar meet- en verzendinterval Intelligente verzending van data via ingebouwde GPRS per e-mail of naar FTP server Flexibele koppeling met o.a. Argus monitoringsoftware en web database

BAT®-systeem

Efficiënte waterspanningsmeter ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ Profound BV, Waddinxveen, NL Tel. +31 (0)182 640 964 sales@profound.nl | www.profound.nl

Nauwkeurige, digitale metingen met meeteenheid Herwinbare sensoren Laatste generatie BAT®-filtertip mark III Flexibel toepasbaar: stand-alone, via ISIS-module of in een IS-netwerk Waterspannings- en in-situ doorlatendheidsmetingen

Profound is al 50 jaar fabrikant van professionele meetapparatuur voor de funderingsVoor een andere kijk op de ondergrond Voor een andere kijktrillingsmeetapparatuur op de ondergrond en en civiele techniek. De innovatieve paaltestsystemen, geotechnische instrumentatie van Profound worden wereldwijd ingezet.

Uw partner voor akoestische paalcontrole

www.geobest.nl www.geobest.nl

Hektec BV biedt u praktische oplossingen op het gebied van geo- en funderingstechnieken. Wij zijn gespecialiseerd in engineering, monitoring en controle en bieden u daarmee een totaalpakket van diensten in het traject van ontwerp tot oplevering. Bij Hektec zijn wij altijd op zoek naar optimalisatie in ontwerp en technieken. Door de samenwerking met onze zusterbedrijven Gebr. van ’t Hek, De Waalpaal en Kuipers Funderingstechnieken, blijven wij continu praktijkgericht denken. Van ons krijgt u altijd een haalbaar advies.

hektec.nl

0299 420808 adv. hektec 208x134.indd 1

ENGINEERING EN MONITORING VOOR GWW EN GEOTECHNIEK 09-10-2013 09:23:07


Afstudeerders In deze rubriek wordt een samenvatting gegeven van het afstudeerwerk van twee Master studenten Civiele Techniek met een onderwerp gerelateerd aan Geotechniek. Deze keer zijn de samenvattingen gegeven van het onderzoek van Camille Habets (‘Performance-based seismic analysis of an anchored sheet pile quay wall) en van Sander Steeneken (‘Excess pore pressures near a slurry tunnel boring machine: modelling and measurements’). Beiden zijn afgestudeerd aan de Technische Universiteit Delft. Camille Habets heeft zijn afstudeerwerk uitgevoerd bij Royal HaskoningDHV en Sander Steeneken bij Witteveen+Bos. De scripties zijn te vinden op http://repository.tudelft.nl (scriptie van Sander Steeneken onder embargo tot 08-01-2018).

nomen is in het experiment. Het model blijkt na vergelijking met het experiment en validatie met PLAXIS 2D goed in staat om de kritische acceleratie van het grond-constructie systeem en de bijbehorende krachten in de damwand te bepalen. Permanent-displacement analyses worden uitgevoerd met de berekende kritische acceleratie en representatieve accelerogrammen (verkregen met equivalent-lineaire site-response analyse). Dynamische (eindige elementen) analyses worden uitgevoerd met een gekalibreerd PLAXIS 2D model dat vrij goed in staat blijkt te zijn om het faalgedrag van het experiment te simuleren. Geobserveerde effecten van grote grondvervormingen / relocatie van grondmassa konden niet goed worden gesimuleerd.

Performance based seismische analyse van verankerde damwanden – Camille Habets Conventionele seismische ontwerpen van kademuren in havens zijn gebaseerd op pseudostatische analyse. Deze methodologie geeft geen inzicht in het daadwerkelijke seismische gedrag (performance) van de constructie na overschrijding van pseudo-statisch evenwicht. Een geavanceerder alternatief is de Performance Based Design (PBD) methodologie. Hierin beschouwt men toenemende permanente vervormingen, behorende bij toenemende gradaties van te accepteren schade. De hoofdtypen kademuren in volgorde van toenemende aardbevingsbestendigheid zijn: verankerde damwanden, zwaartemuren en paal-dek constructies. De PBD methodologie is tot op heden enkel goed ontwikkeld voor paaldek constructies. Het doel van deze studie is om de toepasbaarheid van de methodologie op verankerde damwanden te onderzoeken.

Pseudo-statische analyse, met een vervormingsgestuurde belastingreductie, blijkt goed mogelijk voor de verankerde damwand. Daarbij worden goede resultaten bereikt met gesimplificeerd dynamische analyse. Resultaten uit de dynamische analyse onderbouwen de bevindingen. Er wordt geconcludeerd dat de PBD methodologie effectief ingezet kan worden voor dit type kademuur.

Het onderzoek bestaat uit gesimplificeerde (pseudo-statische), gesimplificeerd dynamische (permanent-displacement) en dynamische (eindige elementen) analyses, welke gekalibreerd zijn met een experiment uit de literatuur. Het experiment (gerapporteerd in Higuchi et al., 2012) bestaat uit centrifugale triltafeltesten op een schaalversie van een verankerde damwand uit het veld. Voor de pseudo-statische methodologie wordt, met behulp van een gekalibreerd elasto-plastisch veermodel, een reductiefactor in de range van r = 2 gevonden op de seismische belasting voor constructieve krachten in de damwand. De gevonden krachtsreductie wordt toegeschreven aan vervormingsgedrag van de damwand tijdens de aardbeving. Voor de gesimplificeerd dynamische analyse wordt een analytisch evenwichtsmodel ontwikkeld, gebaseerd op het faalgedrag dat waarge-

Higuchi S., Miki K. & Nakamura Y., Morikawa Y. & Sugano T., Kikuchi Y., Hoshino M. and Higashiyama K., “Evaluation of the Seismic Performance of Dual Anchored Sheet Pile Wall”, 15th World Conference on Earthquake Engineering, Lisboa, 2012 Wateroverspanningen voor een tunnelboormachine – Sander Steeneken Tijdens het boren van tunnels met behulp van een slurry-tunnelboormachine (TBM) worden wateroverspanningen in goed doorlatende lagen geïnduceerd. Een nauwkeurige voorspelling van de grootte van deze wateroverspanningen is vooral van belang voor de boorfrontstabiliteit. Tijdens het boren van de Noord-Zuidlijn in Amsterdam trad bij het kruisen van een historische brug de situatie op waarbij een nauwkeurige bepaling belangrijk was om de boorfrontstabiliteit te waarborgen. Dit onderzoek is uitgevoerd bij Witteveen+Bos in Amsterdam. Voor het bepalen van de minimale steundruk die nodig is om het boorfront stabiel te houden wordt gebruik gemaakt van zogeheten wigmodellen. In deze analytische modellen kan de invloed van wateroverspanningen worden meegenomen. De grootte van de wateroverspanningen hangt sterk samen met de mate waarin de boorspoeling voor de TBM in het grondmassief indringt en in hoeverre er een filter cake wordt gevormd tijdens het boorproces. Bij deze processen zijn zowel de slurry- als mede de grondeigenschappen van belang.

29

GEOTECHNIEK - Oktober 2015

In dit afstudeeronderzoek is met behulp van een kolom-infiltratie-opstelling in het laboratorium de indringing en filtercake-opbouw in de tijd bepaald voor de representatieve zandlaag voor de Noord Zuidlijn. Deze resultaten zijn gebruikt in combinatie met analytische grondwaterstroming modellen om de wateroverspanningen te bepalen. In opdracht van de gemeente Amsterdam zijn door Adviesbureau Noord/Zuidlijn waterspanningen gemeten en de resultaten zijn in dit onderzoek gebruikt voor model validatie. De infiltratiesnelheid en de grootte van de wateroverspanningen hangen samen met de voortgangssnelheid van de TBM, de (tand)configuratie van het snijrad en het drukverschil tussen de steundruk en de initiële waterspanning in de grond. Sander heeft een model gebruikt waarmee op basis van de laboratorium- en veldmetingen de wateroverspanning tijdens het boorproces is te schatten. Ook is aangetoond dat met de stromingsmodellen van Bezuijen en Broere de wateroverspanningen voorspeld kunnen worden. De gepresenteerde relaties behoeven aanvullende validatie met toekomstige projecten om uitsluitsel te geven of de wateroverspanningen accuraat voorspeld kunnen worden met laboratorium- en veldmetingen in combinatie met de gepresenteerde relaties en modellen. Eén van de aanbevelingen is dan ook om zowel laboratorium- als veldmetingen uit te voeren bij gelijksoortige projecten in de toekomst. Tevens dienen de waterspanningen gemeten te worden tijdens het boren om de voorspelde waarde van de wateroverspanningen te valideren. F.J. Kaalberg, R.E.P. De Nijs, and J.A.T. Ruigrok. “TBM face stability & excess pore pressures in close proximity of piled bridge foundations controlled with 3 DFEM”.In:Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground (2014), pp. 555–560.

Figuur 1 - Diepteligging van de tunnels van de Noord-Zuidlijn ter hoogte van brug 404. (Kaalberg et al, 2014)


SBRCURnet Onder redactie van: ing. Fred Jonker fred.jonker@sbrcurnet.nl

Platform BiKa (Binnenstedelijke kademuren) Dit Platform kent inmiddels een groot aantal deelnemers vanuit gemeenten, ingenieursbureaus en aannemers. Doel van het platform is het delen van kennis en ervaringen. Naast de 3 werkgroepen die BiKa kent, wordt 2 keer per jaar een Platformbijeenkomst georganiseerd. Op donderdag 21 april a.s. is de gemeente Zwolle gastheer. Het thema van deze bijeenkomst is “Restlevensduur Zwolse kademuren met houten paalfundering”. Sommige experts zijn van mening dat de Zwolse kademuren met houten paalfundering hoe dan ook vervangen moeten worden. Met de beschikbare rekenmodellen zou niet kunnen worden aangetoond dat de constructie nog veilig is. Maar klopt dat wel? De Zwolse stadsgrachten staan via het Zwarte Water rechtstreeks in verbinding met het IJsselmeer, het waterpeil varieert door windrichting en afvoer. Onder extreme omstandigheden fluctueert het waterpeil zodanig dat de houten paalfundering zichtbaar wordt. In de loop der tijd is de bovenzijde van de constructie aangetast. Volledige renovatie lijkt een dure oplossing en de nog aanwezige reststerkte wordt dan niet benut. Zwolle bedacht een methodiek om de restlevensduur van de huidige constructie te verlengen. Tijdens deze bijeenkomst hoort u meer over deze aanpak en hoe het stadsbestuur hierbij betrokken is. Heeft u interesse deel te nemen aan de bijeenkomst of lid te worden van het Platform? Kijk op www.platformbika.nl. Geokunststoffen als wapening in gebonden en ongebonden funderingslagen Medio 2014 is SBRCURnet-commissie 1991 van start gegaan. In deze commissie werken opdrachtgevers, adviesbureaus, leveranciers, bouwbedrijven en een onderzoeksinstelling samen aan de nieuwe SBRCURnet-publicatie ‘Geokunststoffen als wapening in gebonden en ongebonden funderingslagen’. In deze publicatie wordt alle recente kennis en ervaring op dit gebied samengebracht. Eerder is een inhoudsopgave opgesteld met hierin hoofdstukken als functioneel specificeren, ontwerpmethodiek, uitvoering en beheer. De onderdelen Functioneel specificeren, uitvoering en beheer zijn afgerond. De geïnventariseerde ontwerpmethodieken zijn

op hun merites beoordeeld. Gebleken is dat geen enkele reeds bestaande ontwerpmethodiek een-op-een overgenomen kan worden. Er wordt op korte termijn een methodiek beschreven, die uitgaat van een combinatie van bestaande technieken. Daarbij wordt vooral geput uit AASHTO en Giraud-Han. Doordat het vaststellen van de ontwerpmethodiek meer tijd vergde dan voorzien, loopt het project iets uit. De planning is dat de publicatie rond juni 2016 beschikbaar is. Voor meer informatie over deze commissie kunt u mailen naar erwin.vega@sbrcurnet.nl SBRCURnet- publicatie ‘Durability of Geosynthetics’ Reeds eerder is gemeld dat deze publicatie beschikbaar zou komen. Sterker: er allang had moeten zijn. Tijdens het proces van realisatie bleek dat op een aantal onderdelen toch nog aanpassingen nodig waren. Inmiddels is de publicatie nu echt beschikbaar. De publicatie is geschreven door internationale deskundigen op dit gebied: dr. John H. Greenwood, dr. Hartmut F. Schröder en ir. Wim Voskamp. Tijdens de 10e Internationale Conferentie voor Geosynthetics (24 september 2014, Berlijn) is aan de auteurs de hoogste prijs, de IGS award, uitgereikt als blijk van waardering voor de ontwikkeling van dit standaardwerk, dat wereldwijd gebruikt wordt in de geotechniek en de waterbouw (zie ook ‘Geokunst-katern’, nr. januari 2015). Deze publicatie geeft inzicht in de degradatiemechanismen van geokunststoffen. Dat fenomeen is van belang bij het ontwerpen van constructies waarin geokunststoffen worden opgenomen. In het ontwerp moet met degradatie van het geokunststof zodanig rekening worden gehouden dat het geokunststof aan het einde van de levensduur (die in sommige gevallen 100 jaar is!) nog steeds zijn functie kan vervullen. De publicatie geeft inzicht in die degradatiemechanismen en hoe dat moet worden meegenomen in het ontwerp. Het handboek is een ‘must’ voor met name ontwerpers, toezichthouders en opdrachtgevers die geokunststoffen toepassen in het ontwerp van constructies met een langere levensduur. De publicatie wordt uitgegeven in samenwerking met Taylor & Francis / Balkema en is te bestellen voor de prijs van de € 115,(excl. BTW); kijk op www.sbrcurnet.nl.

30

GEOTECHNIEK - April 2016

Soilmix-wanden In het vorige nummer van Geotechniek was gemeld dat de voorlopige versie van dit handboek beschikbaar zou zijn. Dat was helaas niet het geval, waarvoor excuus. Inmiddels is die versie wel beschikbaar. Een ‘voorlopige’, omdat het nog zal worden uitgebreid met een onderdeel “Strategie”, waardoor het handboek wint aan transparantie voor de gebruiker. In de afgelopen jaren is de soil mix wand ‘booming’ in zowel België als Nederland. De praktijk daarbij is, dat elke aanbieder een min of meer eigen aanpak heeft voor ontwerp en uitvoering (ook wat betreft aspecten zoals de veiligheidsfilosofie en de risicobeschouwing). Het ontbreekt aan een algemeen geaccepteerde en breed gedragen handboek, waarin eisen en criteria zijn vastgelegd ten aanzien van het ontwerp, de uitvoering en het beheer en onderhoud. Dat is lastig voor alle betrokkenen in het veld, omdat er geen referentie is die ten grondslag ligt aan dit type wanden. Vanuit met name de ontwerpende en uitvoerende sector is gevraagd om de kennis en ervaring over de soilmix wanden te bundelen. Het resultaat is het thans beschikbare handboek, dat een gezamenlijk initiatief is van het WTCB en SBRCURnet. Er is een zeker verschil in de ontwerpaanpak tussen België en Nederland; die komt in dit handboek uitvoerig aan de orde. Het handboek Soilmix-wanden is nu in een voorlopige versie te downloaden op www.sbrcurnet.nl/soilmixwanden.


SBRCURnet Wie nu deze versie digitaal aanschaft, voor € 175,- (excl. BTW), krijgt de definitieve gedrukte publicatie met een dikte van ca. 350 pag. automatisch thuisgestuurd zodra deze verschijnt. Naar verwachting zal die gedrukte versie rond de zomer 2016 beschikbaar zijn.

Your success depends on excellent results. That’s why you can rely on our innovative solutions. Customised to your requirements, our tried and tested products provide the basis for any earthworks or ground engineering project. Discover the world of geosynthetics. Discover HUESKER.

Kraanopstelplaatsen bij windturbines Bij de aanleg van de steeds grotere en hogere windturbines zijn steeds grotere en dus zwaardere kranen nodig. Zoals eerder gemeld (januari 2016) is er vanuit de sector behoefte aan een algemeen geaccepteerde en breed gedragen Ontwerprichtlijn. Op 8 oktober jl. is een startbijeenkomst gehouden, waar is afgesproken om die Richtlijn te ontwikkelen. Vervolgens is een klein comité aan de slag gegaan om een concept-inhoudsopgave op te stellen en een begroting/financieringsplan. Op 3 februari jl. is een 2e bijeenkomst gehouden met ca. 35 deskundigen

vanuit de gehele sector. In die bijeenkomst zijn de resultaten gepresenteerd en bediscussieerd. De deelnemers gaven hun goedkeuring aan de concept-inhoudsopgave en de voorgestelde aanpak. Inmiddels wordt gewerkt aan de financiering; het ziet ernaar uit dat nog vóór de zomer 2016 een nieuw in te stellen SBRCURnet commissie zal starten met de realisatie van de ‘Ontwerprichtlijn kraanopstelplaatsen aanleg windturbines.’ Heeft u interesse om deel te nemen? Mail naar joost.nelissen@sbrcurnet.

Your Project in Safe Hands

www.HUESKER.nl | E-mail: info@HUESKER.nl | Phone: +31 (0) 88 594 00 50

AZ_HandErde_185x124mm_Rahmen.indd 1

02.02.16 13:30


The Magic of Geotechnics

Regels en mensen

dr. Jurjen van Deen

Tijdens haar promotieonderzoek signaleerde Vera van Beek een interessant verschil in benadering van het pipingprobleem. In Nederland zijn we erg gefocust op een regel (of hij nou van Bligh, Sellmeijer, of Van Beek komt) terwijl men in de USA ook wel rekent maar veel meer waarde toekent aan engineering judgment. Wij zouden misschien ook wat meer vertrouwen moeten hebben in intuïtie, expertise of engineering judgment, allemaal aanduidingen van verzamelde maar vaak niet uitgesproken ervaring van jezelf en van anderen. In een discussie over technologische vernieuwing op het World Economic Forum in Davos in januari had topvrouw Emma Marcegaglia van de Italiaanse energiereus ENI wel een visie op dat verschil: ‘Je ziet in Amerika de reflex: laten we vernieuwen; in China: laten we het kopiëren, en in Europa ‘laten we het reguleren’. Ze kreeg volgens de krant de lachers op haar hand, en begrijpelijk. Als ergens een incident is, heeft de overheid de neiging nieuwe regels te ontwikkelen om herhaling te voorkomen. Onze buurvrouw Merkel is een uitzondering in Europa. Zij roept “Wir schaffen es”, begint niet met een regeling te ontwerpen maar doet iets, een actie waar je van alles van kunt vinden, maar toch. Onze hoogst eigen Samsom doet een onconventioneel voorstel om het vluchtelingenprobleem aan te pakken en wordt door Brussel meteen afgestraft met ‘dat het juridisch niet kan’ - in plaats van het idee op te pakken en om te bouwen tot iets dat wel kan. En als we gaan innoveren in Nederland, dan wel graag binnen de regeltjes. De overheid heeft 10 topsectoren aangewezen als focusgebieden voor innovatie. Mind you: 10! Dat is dus ongeveer de hele Nederlandse economie. Vervolgens is een subsidieregeling opgetuigd die zo ingewikkeld is dat iedereen er hoofdpijn van krijgt. Bij die subsidie gaat het niet om de inhoud (ja, het moet binnen die 10 topsectoren passen – en dat

Bron: Flickr CC Kick Smeets/RVD

Het is een menselijke reflex om zaken vast te leggen in regels en normen. Het is lastiger om regels en normen eerst los te laten, te streven naar de optimale oplossing voor een probleem en de oplossing daarna te toetsen in de geest van wat de regels en normen beogen: het waarborgen van de kwaliteit. We geloven teveel in regeltjes en te weinig in mensen. Dat zien we terugkomen in hoe we omgaan met normen, en ook in hoe we omgaan met innovatie.

“Wir schaffen es!” doet het gauw) maar vooral “of het bedrijfsleven mee financiert” en “of de kennis gedeeld wordt”, twee voorwaarden die elkaar ook nog voor de voeten lopen. Instituties optuigen en denken dat daarmee een probleem wordt opgelost. Is het typisch Haags? Nederlands? Europees? Een nieuwe regel kan een probleem soms oplossen, maar vaak is het een beetje een dure aanpak, en weinig flexibel bovendien. Wat het eigenlijke probleem was, wordt nog wel eens uit het oog verloren. Als we Marcegaglia mogen geloven is het een Europese reflex, cultureel bepaald. We zien het geloof in regeltjes ook opduiken bij de bewezen-sterkte-discussie. Volgens de sommetjes worden dijken afgekeurd waarvan iedereen met gezond verstand (en bij een geotechnisch specialist is dat automatisch engineering judgment) zegt ‘die heeft de vloed van 1916 overleefd en er ligt een Afsluitdijk en een Houtribdijk voor, dus hoezo afkeuren?’ En wat is onze oplossing: we ontwikkelen een nieuwe toetsregel voor bewezen sterkte met ingewikkelde statements over conditionele kansen voor dit bijzondere geval. En dan zijn we pas tevreden als de nieuwe toetsregel zo is aangepast dat hij veilig is voor alle dijken in Nederland, waardoor er weer onbedoeld conservatisme in de regulering sluipt.

32

GEOTECHNIEK - April 2016

Het is goed om ons bewust te zijn waarvoor we eigenlijk normen hebben. Een norm maak je om minder deskundige mensen toch een betrouwbaar ontwerp te laten maken. Dat is de positieve kant: verspreiden van kennis en ervaring. Maar het werkt ook omgekeerd luiigheid in de hand: als je de som netjes volgens de normtekst afwikkelt, ben je gedekt voor de resultaten. Dat is dus de eenvoudigste weg, ook al is er winst te behalen door voorbij de norm te ontwerpen. Slimme oplossingen verzinnen en die optimaliseren. De normteksten bieden daar ook ruimte voor, maar het is lastig en het toetsen kost wat meer tijd en geld die je misschien in de uitvoering terugverdient maar in elk geval de voldoening geven iets moois te hebben ontworpen – leuker dan te zeggen ‘ik heb het volgens Eurocode 7 gedaan’. Normen leiden ook af van innovatie door eenzelfde mechanisme. We maken een praktijknorm om verontreiniging met peilbuizen te meten en wildwestboys in het gareel te brengen. Vervolgens is het heel moeilijk om met een innovatieve sondeertechniek de concurrentie aan te gaan want je moet iedere keer bewijzen dat het resultaat hetzelfde is. Erger nog: het resultaat is systematisch anders, omdat je met de nieuwe techniek de valkuilen omzeilt – bijvoorbeeld die van cross-contaminatie – waar de peilbuis


The Magic of Geotechnics krijgt te maken met uitsteltechniek van de activiteit driftigdan invalt. Dus de betere legt hetof af voert zelfsaanpak. illegaal uit. leiden tegende deactiviteit traditionele En Dit als kan de nieuwe tot grote risico’s, zowel voor de aansprakelijkheid techniek dan wordt geaccepteerd , dan hebben van de aannemer als voor de drinkwaterkwaliteit. de normenmakers de neiging voor de nieuwe

techniek een norm te definiëren zodat de vol-

Aantal meldingen gende innovatie tegen dezelfde muur oploopt.

In 2014 zijn er 1200 meldingen bij Oasen binnenIn en rondover de geotechniek zijnin wel positieve ontgekomen werkzaamheden beschermde gewikkelingen. In 1995 werd het COB opgericht, bieden rondom een winningslocatie. Van al deze het CentrumenOndergronds Eenofinitiatief activiteiten meldingen isBouwen. uitgezocht ze een van de Bouwdienst van RWS, in samenspraak risico vormen voor de winlocatie. In 95% van de met kennisinstituten marktpartijen. Ondanks gevallen is voldoendeeninformatie ontvangen of verdwenen subsidiestromen bestaat het COB achterhaald. Indien nodig werden hier maatregenoggetroffen. steeds, gefinancierd door een groot len Van deze 1200 meldingen vondaantal 25% vooral marktpartijen, en het floreert met een van de werkzaamheden dieper dan 2,5 meter jaarcongres en een kwartaalblad – en een beplaats.

perkte scope: ondergronds bouwen. Misschien is die beperking wel een succesfactor, maar het Van alle activiteiten ligt ruim de helft in de bomaakt de ontwikkeling ook een beetje fragmenringsvrije zone, dit is het beschermde gebied dat tarisch. Daarnaast heeft een goede lobby voor het verst van de winning afligt. De rest ligt vooronderzoek in het kader van de grootschalige namelijk in het grondwaterbeschermingsgebied. dijkversterkingen die na de commissie Veerman Een klein aantal van de activiteiten ligt in het wavoor de komende jaren op de rol staan, vrucht terwingebied. De meeste hiervan zijn overigens afgeworpen. Bij die grote projecten worden eigen activiteiten van het drinkwaterbedrijf. Projectoverschrijdende Verkenningen gedaan (PoV’s) waarin relevante kennisvragen worden

Beoordeling controle aangepakt. Ooken daar weer een beperkte scope, Gezien groteover aantal activiteiten is het het gaathet alleen waterkeren. Het zijn onmolosse gelijk om alle meldingen te controleren. de initiatieven, gericht op deelproblemen en Bij deelbeoordeling wordt een inschatting gemaakt van oplossingen. De samenhang ontbreekt, al hebben we natuurlijk al twintig een gezamende mogelijke impact als het jaar mis gaat. Daarbij is lijk blad, uw lijfblad, de Geotechniek. GeoImpuls de activiteit en de ligging ten opzichte van de was een een recente pogingfactor. – met – om winning belangrijke Eensucces activiteit van opdrachtgevers, bedrijfsleven en kennisinsituhet type ‘boring’ en ‘sonderingen’ is daarbij risicoten te ingeschaald koppelen indan eenbijvoorbeeld onderzoeksprogramma voller ‘beplanting’. waarin de transitie naar systematisch risicogeActiviteiten in grondwaterbeschermingsgebieden stuurd werken centraal stond – van zijn weer risicovoller beoordeeld dantoepassing die in een op dijken, ondergronds bouwen en de rest. ligt. Dat boringsvrije zone, die dichterbij de winning programma heeft geen vervolg gevonden – Indien de activiteiten erg risicovol zijn, wordentot de op heden. werken ook in het veld bezocht.

Maar vernieuwing? De Rem Koolhazen en FranHet aantal incidenten dat tijdens de controle naar cine Houbens steken internationaal hun nek uit boven komt is groot. Bij één op de acht gecontromet gewaagde gebouwen. Nou doen we dat – nu leerde werkzaamheden is er geen bekendheid met en dan – ook wel met de geotechniek, laten we de PMV. Er worden jaarlijks dus 150 boringen ons licht niet onder de korenmaat stellen, als uitgevoerd zonder vergunning en/of aanvullende we kijken naar de icoonprojecten waar het hier voorzorgsmaatregelen. Daarmee is er in de de paalprakin januari over ging: de Noord-Zuidlijn, tijk duseneen serieus risico Maar op het besmetten matras dijken in duinen. de exclusieve van het waaruit water wordt focus op grondwaterpakket risicogestuurde benadering en normen gewonnen drinkwater. leidt af van voor de opgave die erEnkele is omjaren met geleden nieuwe oplossingen te komen. Met GeoImpuls hebben

trad bijstramien Oasen eenvoor bacteriologische besmetting op we een risicogestuurd handelen van een winveld doorWe eenhebben niet juist gekregen – GeoRM. nuuitgevoerde een straboring. en schadepost was groot, mien nodigDeomimpact slim, voorbij de norm te ontweromdat een volledig zuiveringsstation pen, nieuwe oplossingen te verzinnen en winveld vooral gedurende meerdere buiten bedrijf ook Nederland mooier temaanden maken dan voorheen. moesten worden Geotechniek gaat gesteld. in hoge mate over de aanleg en het onderhoud van infrastructuur: dijken, wegen spoorwegen, tunnels, het parkeergaraErvan ,uitgaande dat niemand drinkwater ges, leidingen en alles wat we verder indit enrisico op bewust wil besmetten, is de vraag hoe we deverder grondkunnen uitspoken. Er gaan jaarlijks miljarden verkleinen. In het beleid lijkt het om in aanleg en onderhoud van de infrastrucgoed verankerd, maar de praktijk is weerbarstig. tuur in Nederland, dus alle reden om kijken Het nabellen en controleren helpt, maartehet moet ofnog datbeter. niet efficiënter, effectiever en vooral ook Suggesties zijn om de beschermde gemooier kan. Infrastructuur dient vrijwel altijd bieden toe te voegen aan het Oriëntatie-verzoek een maatschappelijk van onsAannemers allemaal voorafgaand aan eenbelang, KLIC-melding. als belastingbetaler dus. Daarom staan de grote zijn dan eerder op de hoogte en hebben zo nog tijd opdrachtgevende partijen, RWS, ProRail, Gasom de noodzakelijke procedures te doorlopen. unie, waterschappen, die alle heel dicht bij de Daarnaast hebben andere partijen die hier mee overheid zitten, als eerste aan de lat. Wie wordt te maken hebben vast ook praktische en goede onze nieuwe Merkel? suggesties om de bovengenoemde risico’s te verminderen, zonder extra regeldruk. Oasen houdt zich dan ook aanbevolen voor goede ideeën. 

Reacties zijn welkom op: reactiegeotechniek@geonet.nl


Gebiedsdekkende quick-scan dijkveiligheid door geautomatiseerd rekenproces

Drs. ing. E.W. Vastenburg Sr. adviseur, Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier (voormalig Deltares)

Drs. ing. F.P.W. van den Berg Sr. adviseur, Deltares

Figuur 1 - Schematisatie freatisch vlak binnen geautomatiseerde omgeving.

Inleiding De effecten van klimaatverandering worden steeds duidelijker. Extreme weersituaties komen steeds vaker voor. Zo worden bijvoorbeeld regenbuien steeds heviger en langduriger. Dit leidt onder andere tot hogere rivierafvoeren en waterstanden. Dit heeft gevolgen voor de (dijk) veiligheid. Tegelijkertijd is een sterke wereldwijde toename van de bevolking en economische groei waarneembaar. Wereldwijd neemt de te beschermen waarde van het achterland dan ook toe. Om het effect van klimaatveranderingen op de waterveiligheid te kunnen kwantificeren zal na verwachting steeds vaker gebiedsdekkende veiligheidsanalyses uitgevoerd worden. Een onderdeel hiervan is de grondmechanische stabiliteit van de waterkeringen. Echter, in de meeste landen is relatief weinig informatie voor handen over de huidige staat van de waterkering. Uitgaande van een traditionele aanpak, waarbij vele handmatige analyses uitgevoerd worden, is het komen tot gebiedsdekkende uitspraken een zeer arbeidsintensief proces. Hier lijkt wel een verandering gaande. De laatste jaren is steeds meer beweging waarneembaar in de ontwik-

keling van geautomatiseerde rekentechnieken voor dijksterkte-analyses [1, 2, 3]. Voorgaande heeft geleid tot de volgende probleemstelling: Kan gebruik gemaakt worden van geautomatiseerde rekentechnieken om een snelle eerste gebiedsdekkende uitspraak te doen over de dijkveiligheid. Om dit te onderzoeken zijn twee pilotstudies uitgevoerd, waarbij gebruik gemaakt is van een geautomatiseerd rekenproces, een minimale set van (gebieds)gegevens en een stochastisch ondergrondmodel. Geautomatiseerd rekenproces Voor het uitvoeren van een dijksterkte-analyse worden binnen het werkproces op hoofdlijnen vier stappen onderscheiden. Deze zijn onafhankelijk van toepassing (bijvoorbeeld toetsing, beleidsstudie) en of de berekeningen handmatig dan wel grotendeels geautomatiseerd uitgevoerd worden. Bij het uitwerken van deze stappen ligt in dit artikel de focus op het (deels) automatiseren van het werkproces. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van het door Deltares, in opdracht van STOWA, ontwikkelde Dijksterkte Analyse Module (DAM). Deze applicatie is ook

34

GEOTECHNIEK - April 2016

gebruikt voor het uitvoeren van de pilotstudies. De eerste stap is het verzamelen van de basisgegevens. Voor het uitvoeren van geotechnische berekeningen is een aanzienlijke hoeveelheid data nodig. Zo heeft elk model zijn eigen databehoefte. De datavraag is nagenoeg onafhankelijk van de wijze van uitvoering, handmatig of (grotendeels) geautomatiseerd. Het beheren van de gegevens gebeurt, en zal naar verwachting steeds meer gebeuren, in een Geografisch Informatie Systeem (GIS). In de basis is een GIS eenvoudig te omschrijven als een database waarin informatie gekoppeld wordt aan een ruimtelijk object. Dit kunnen punten, lijnen of vlakken zijn. Daarnaast beschikken GIS-pakketten over zeer krachtige tools om data te bewerken en te analyseren [4]. Een belangrijk element binnen het automatiseren van het rekenproces is de koppeling met deze ruimtelijk vastgelegde gegevens als input voor modelschematisaties. Het ruimtelijk vastleggen van gegevens ondersteunt een gestructureerd werkproces waar


Samenvatting

Het klimaat verandert. Dit heeft grote gevolgen voor de dijkveiligheid. De vraag naar gebiedsdekkende veiligheidsanalyses neemt toe. Het handmatig uitvoeren van deze analyses is zeer tijdrovend. De laatste jaren wordt een ontwikkeling gezien in het automatiseren van dijksterkte-analyses. Daarnaast worden gebiedsgegevens meer en meer in een Geografisch Informatie Systeem (GIS) beheerd. Om na te gaan of geautomatiseerde re-

kentechnieken gebruikt kunnen worden voor een gebiedsdekkende quickscan van de dijkveiligheid is een tweetal pilots uitgevoerd: Xinyi Rivier in China en de Mississippi in de Verenigde staten. Hierbij is gebruik gemaakt van de Dijksterkte Analyse Module (DAM), een set van globale gegevens en een stochastisch ondergrondmodel.

gewerkt wordt ‘van globaal naar fijn’. Ter illustratie; voor een stabiliteitberekening zijn onder andere de stijghoogtes van belang. Als eerste stap kunnen conservatieve uitgangspunten gekozen worden binnen een gebied. Bijvoorbeeld op basis van expert judgement. Als tijdens het rekenproces blijkt dat een deel van de waterkering hierdoor niet goedgekeurd kan worden, dan kan voor deze locatie specifieker naar de uitgangspunten gekeken worden. Bijvoorbeeld door het uitvoeren van (aanvullende) veldmetingen. De gevonden waarden kunnen dan vastgelegd worden in het GIS voor het gebied waarvoor de gedetailleerdere gegevens van kracht zijn. Deze nieuwe gegevens worden dan vervolgens binnen de berekeningen gebruikt. Het blijkt dat door veel gerichter gegevens in te winnen (enorme) kostenbesparingen behaald kunnen worden. Zo becijferde Waternet een kostenbesparing van circa 2,5 miljoen Euro op de toetsing van hun regionale keringen door gebruik te maken van deze aanpak [5]. Een ander voordeel is dat de informatie eenduidig en ruimtelijk vastgelegd wordt en dat dit het meervoudig gebruik van de data stimuleert. Bijvoorbeeld door andere applicaties of werkprocessen.

aan een opgegeven veiligheidsfactor, of het volgen van toetsregels. Ter verduidelijking wordt ingegaan op het schematiseren van de waterspanningen, zoals gebruikt bij de pilotstudies.

een demping van de stijghoogte over de waterkering heen, om vervolgens met een optioneel op te geven gradiënt af te nemen tot polderpeil (zie Figuur 2).

Voor de generatie van de waterspanningen worden de volgende onderdelen doorlopen: schematisering freatisch vlak (1), initiële schematisering stijghoogtes (2), controle op opdrijven (3) en definitieve schematisering waterspanningen (4).

Ad 3 Controle op opdrijven Vervolgens wordt aan de hand van het initiële stijghoogte verloop gecontroleerd op opdrijven. Hierbij controleert de software vanaf de binnenteen richting het achterland in elk geometriepunt of opdrijven kan optreden. Daarbij wordt ter plaatse van de sloot rekening gehouden met spanningsspreiding. In het geval van opdrijven wordt de stijghoogte tot een waarde gereduceerd waarbij opdrijven net niet meer optreedt, zodat negatieve korrelspanningen binnen de macrostabiliteitberekeningen worden voorkomen. In het geval van opdrijven (opdrijfveiligheid < 1.2) is binnen de pilot naast het Bishopmodel ook gerekend met het Uplift-Van-model.

Wellicht ten overvloede; de kwaliteit van de berekeningen is wel sterk afhankelijk van de kwaliteit van de gegevens. Overigens maakt het niet uit of de gegevens gebruikt worden binnen een meer traditioneel ingericht werkproces of een proces dat gekenmerkt wordt door een hoge mate van automatisering. De kwaliteit van de gegevens moet goed zijn.

Ad 2 Initiële schematisering stijghoogtes In eerste instantie worden de stijghoogtes in de watervoerende lagen geschematiseerd aan de hand van de invoergegevens. Dit is de stijghoogte aan de buitenteen. De stijghoogte in de binnenteen wordt initieel bepaald aan de hand van

Ad 1 Schematisering freatisch vlak De hoogteligging van het freatisch vlak (zie figuur 1) wordt gedefinieerd door het opgeven van een aantal verticale off-sets (punt A tot en met F) ten opzichte van de buitenwaterstand of maaiveld ligging, ter plaatse van vooraf gedefinieerde karakteristieke punten (bijvoorbeeld buitenkruin, binnenkruin en binnenteen). Tussen de punten wordt de ligging van het freatisch vlak bepaald met behulp van lineaire interpolatie. Al deze parameters zijn weer ruimtelijk vast te leggen binnen het GIS systeem, zodat van globaal naar fijn gewerkt kan worden en daarbij de gebiedskennis vastgelegd wordt.

Ad 4 Definitieve schematisering waterspanningen Op basis van de initiële generatie van de waterspanningen en controle op opdrijven wordt de definitieve schematisering van de waterspanningen aangemaakt. Hierbij wordt in horizontale richting lineair geïnterpoleerd tussen de verschillende (berekende) knikpunten van de freatische lijn. Voor het verloop van de waterspanningen in verticale richting wordt in het dijklichaam, de grondlagen waarin het freatisch vlak ligt en de

Figuur 2 - Initiële schematisatie stijghoogtes binnen geautomatiseerde omgeving.

De volgende stap is schematisering van de modelinvoer. Dit is een tijdrovende klus voor de ingenieur. Daarnaast zullen verschillende ingenieurs op basis van subjectiviteit anders schematiseren. Binnen de automatisering van de dijksterkteberekeningen is, naast de koppeling met de ruimtelijke gegevens, vooral deze stap gerationaliseerd. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de geïmporteerde gegevens en schematisatie algoritmen. Deze algoritmes kunnen onder andere betrekking hebben op het schematiseren van de waterspanningen, het automatisch aanpassen van de geometrie zodat deze voldoet

35

GEOTECHNIEK - April 2016


Figuur 3 - Locatie van de pilot aan de zuidzijde van de Xinyi Rivier.

watervoerende lagen, standaard uitgegaan van een hydrostatisch verloop. Voor de tussenliggende cohesieve lagen wordt een lineair verloop verondersteld. Hierbij wordt geen rekening gehouden met tijdsafhankelijk opbouw van de waterspanningen. Overigens behoort dit wel tot de mogelijkheden binnen de geautomatiseerde omgeving. In de derde stap worden de berekeningen uitgevoerd. Alvorens deze te starten kunnen nog een aantal generieke instellingen opgegeven worden. Hierbij moet gedacht worden aan de te gebruiken faalmechanisme modellen en rekeninstelling. Bijvoorbeeld de grootte van het rekengrid bij Bishop. Vervolgens worden met de spreekwoordelijke “druk op de knop” alle sommen parallel uitgevoerd. Daarbij wordt zowel de modelinvoer, als wel de resultaten opgeslagen, zodat de stappen te herleiden zijn en de resultaten ingezien en beoordeeld kunnen worden. De laatste stap bestaat uit analyse en communicatie van de resultaten. Ondanks het geautomatiseerde proces zullen de resultaten door een ervaren ingenieur gecontroleerd en geïnterpreteerd moeten worden op juistheid en lo-

gische verbanden. Feitelijk op dezelfde punten als bij een review van handgemaakte sommen. De resultaten kunnen vervolgens teruggebracht worden naar het GIS of andere softwarepakketten voor verdere analyses en presentaties. Doordat alles binnen een digitale omgeving is uitgevoerd zijn deze stappen relatief eenvoudig uit te voeren. Daarnaast wordt de kans op fouten verkleind omdat er geen gegevens overgetypt hoeven te worden. Aanpak pilots Voor de studie zijn twee pilots uitgevoerd: Xinyi Rivier, China (A) en Mississippi, Verenigde staten (B). Beide studies zijn uitgevoerd in samenwerking met Rijkswaterstaat en de lokale overheden. A Xinyi rivier, China De Xinyi rivier ligt net ten zuiden van Shuyang en heeft een lengte van circa 150 km. De rivier bestaat uit een noordelijk en een zuidelijk kanaal, waartussen zich een uiterwaarde bevindt. Deze overstroomt gemiddeld eens in de 5 jaar. De rivier wordt vanuit het westen gevoed door het Luomameer en door diverse stromen vanuit het noorden en een aftakking van de Huaihe ri-

36

GEOTECHNIEK - April 2016

vier vanuit het zuiden. De rivier mondt uit in de Gele zee. De Xinyi rivier maakt deel uit van een complex stelsel van afvoerkanalen en zorgt voor een snelle afvoer naar de zee. Hierdoor kunnen tijdelijk hoge waterstanden in de rivier voorkomen. Shuyang is een snel groeiende stad, die op circa 400 km ten noordoosten van Shanghai ligt. Door de toenemende bevolking en de economische activiteiten, is behoefte aan een voldoende hoog veiligheidsniveau. In de overleggen met de betrokken partijen is besloten om te toetsen aan een veiligheidsfactor van 1,3 voor binnenwaartse macrostabiliteit. De pilot had tot doel om een quick-scan uit te voeren naar de huidige sterkte van de waterkeringen. Hiervoor zijn de dijken aan de zuidzijde van de Xinyi rivier (zie figuur 3) van Shuyang tot de Gele zee over een lengte van circa 100 km beschouwd. Hierbij ligt de focus op het faalmechanisme binnenwaartse macrostabiliteit. De pilot is uitgevoerd als samenwerking tussen de Huaihe River Commission (HRC), Rijkswaterstaat en Deltares [6]. De waterkering is begin jaren 70 van de vorige eeuw ontworpen en heeft een nagenoeg ge-


GEBIEDSDEKKENDE QUICK-SCAN DIJKVEILIGHEID DOOR GEAUTOMATISEERD REKENPROCES

lijkvormige geometrie. Door de Huaihe River Commission (HRC) zijn twee geotechnische dwarsprofielen ter beschikking gesteld met bijbehorende grondmechanische eigenschappen. Daarnaast is een tweetal geometrische dwarsprofielen aangeleverd. Gezien het uniforme karakter van de dijkgeometrie langs het tracé, zijn deze gebruikt om voor het gehele traject 110 dwarsprofielen af te leiden. De grootste variaties binnen het gebied komen namelijk vooral voor in de ondergrond en niet zo zeer in de dijkgeometrie. Door de HRC zijn geen hydraulische randvoorwaarden aangeleverd, daarom is met verschillende waterstandscenario’s gerekend. De scenario’s varieerden van buitenkruin dijk – 5 m tot en met buitenkruin dijk – 1 m. Het polderpeil is uit de aangeleverde dwarsprofielen afgeleid en voor het gehele traject gehanteerd. Over het verloop van het freatisch vlak waren geen gegevens beschikbaar. Voor de schematisatie is uitgegaan van expert judgement van Deltares adviseurs. Na overleg is voor de verkeersbelasting 13,5 kN/m2 aangehouden. Alle globale uitgangspunten zijn in een GIS ingevoerd en vervolgens in DAM ingelezen (zie Figuur 4). B Mississippi, Verenigde staten De Mississippi ontspringt in het Itascameer, gelegen in Noord-Minnesota, en komt uit in de Golf van Mexico. Met een lengte van bijna 3700 kilometer is het de op een na langste rivier van

Noord-Amerika. Het pilotgebied is gelegen ten noorden van Vicksburg, met een tracé lengte van circa 40 kilometer. De dijkhoogte ten opzichte van maaiveld bedraagt 7 á 10 meter. De pilot is uitgevoerd als samenwerking tussen USACEERDC, Rijkswaterstaat en Deltares. Voor de pilot is gebruik gemaakt van gebiedsdekkende laser-altimetrie gegevens. Daarnaast zijn de extreme rivierafvoeren bekend en is grondonderzoek voor handen voor een klein deel van het gebied. Het aangeleverde veldonderzoek bestaat uit een aantal boringen (18) sonderingen (35), zeefkrommen (3) en materiaaleigenschappen. Daarnaast is voor één doorsnede een eindige elementen grondwaterstromingsberekening voorhanden. Deze zijn gebruikt voor de schematisatie van de waterspanningen. Voor de pilot is aangenomen dat de aangeleverde gegevens representatief zijn voor het gehele gebied en zijn dan ook gebiedsdekkend in een GIS vastgelegd en gebruikt voor de berekeningen. Uiteindelijk zijn 97 dwarsprofielen aangemaakt. Stochastisch ondergrondmodel Doordat van beide pilot gebieden relatief weinig bekend is over de ondergrond, is gebruik gemaakt van een stochastische ondergrondschematisatie. Een dergelijke benadering is nodig, omdat de dichtheid van het uitgevoerde grondonderzoek onvoldoende is voor een gedetail-

leerde deterministische schematisatie van de ondergrond die voldoende zekerheid biedt [7]. De gebruikte methode ondervangt de noodzaak om voor de beoordeling van de waterkeringen over de gehele tracés veel boor- of sondeerpunten beschikbaar te hebben. In plaats daarvan wordt gebruik gemaakt van reeds bestaande gegevens als boringen, sonderingen, geotechnische dwarsprofielen, geologische kaarten, Google Earth en digitale terrein modellen (zie Figuur 5) samen met (geologische) kennis over de manier waarop de ondergrond is ontstaan. Deze laatste twee punten leggen aanzienlijke beperkingen op aan de theoretisch vele mogelijkheden waarop de ondergrond kan zijn opgebouwd. Bij het opstellen van een stochastisch ondergrondmodel wordt onderscheid gemaakt tussen enerzijds kennis over grondlagen die in de ondergrond aanwezig zijn of kunnen zijn in een bepaald gebied (segment) en kennis waar die grondlagen dan eventueel zitten of kunnen zitten in dat gebied. De typen ondergrond die in de methode benoemd worden, bestaan per segment uit een stapel (zie Figuur 6) van grondeenheden (1Dprofielen). Meestal komen deze overeen met de grondlagen zoals deze ook in het veld onderscheiden zouden worden. Afhankelijk van de vraagstelling (e.g. het beschouwde faalmechanisme) wordt een grondeenheid rele-

Figuur 4 - Alle gegevens Xinyi rivierpilot ingelezen in DAM. Aan de linkerzijde van het scherm zijn alle geimporteerde locaties (dwarsprofielen) weergegeven. In het midden de topografische kaart met daarin de verschillende locaties. In het scherm ernaast is een dwarsdoorsnede afgebeeld. Onderin het scherm zijn alle ingelezen gegevens op locatie niveau weergegeven. In het rechterscherm is een selectie van de belangrijkste parameters opgenomen.

37

GEOTECHNIEK - April 2016


Figuur 5 - Ondergrondsegmenten geprojecteerd op digitaal terrein model pilot gebied Mississippi.

vant geacht en opgenomen in de stapel. Elke grondeenheid onderscheidt zich van de onderliggende of bovenliggende eenheid door de grondeigenschappen (sterkte, doorlatendheid, etc.). Verder worden alle grondeenheden horizontaal geschematiseerd, ook al zullen er in werkelijkheid soms grondlagen zijn die uitwiggen of niet-horizontaal zijn. Elke grondeenheid in de stapel heeft een bepaalde kans van voorkomen op een locatie. Omdat een grondeenheid dus mogelijk wel of niet aanwezig is op een bepaalde locatie, zijn meerdere soorten stapels mogelijk voor de locatie. Op elke locatie kunnen dus meerdere soorten stapels voorkomen, met een bepaalde kans die volgt uit de kansen van voorkomen van de verschillende grondeenheden in de stapels. De kans op het type ondergrond wordt berekend uit de combinatie van de kansen van voorkomen van de eenheden in elk van de mogelijke stapels. De methode maakt gebruik van de omstandigheid dat er voldoende bekend is over de opbouw van een gebied om een gefundeerde uitspraak te doen over de kans dat bepaalde grondeenheden in een bepaalde strekking van de waterkering voorkomen. Ondanks de relatief beperkte set aangeleverde gegevens voor de pilots, waren de geologen toch instaat om

Figuur 6 - Voorbeeld mogelijke bodemopbouwen binnen een segment

aan de hand van de data en geologische kennis tot een globaal stochastisch ondergrondmodel te komen voor de eerste globale analyses.

stellen van het stochastisch ondergrondmodel en het uitvoeren en controleren van de berekeningen inclusief rapportage is uitgevoerd binnen een tijdsbestek van een week.

Indien, na het gereedkomen van een eerste schematisatie, voor een zekere locatie grondonderzoek wordt uitgevoerd, waarmee meer definitief wordt vastgesteld welke opbouw daar voorkomt, kunnen de kansen voor de omgeving van die locatie worden aangepast waardoor de schematisatie nauwkeuriger wordt. Door middel van gericht grondonderzoek in strekkingen die meer zekerheid vergen, kunnen de in een eerder stadium vastgestelde kansen van voorkomen dan nader gespecificeerd worden evenals de detaillering van de opbouw.

Uit gesprekken met HRC blijkt dat ze geen macrostabiliteitproblemen kennen. Dit komt overeen met de resultaten van de quick-scan. Echter, binnen hun beheersgebied hebben ze vooral pipingproblemen. Voor de pilot ontbraken de benodigde parameters om een pipinganalyse uit te voeren. In een vervolgstudie zal de data verrijkt en verfijnt worden om ook het faalmechanisme piping nader te onderzoeken. Nu het grootste deel van de invoergegevens klaar staat, is dit een relatief kleine actie.

Resultaten A Xinyi rivier, China Uit de berekeningen volgt dat alle profielen voldoende stabiel zijn voor het faalmechanisme macrostabiliteit (Bishop en Uplift-Van in opdrijfsituaties) bij de verschillende beschouwde waterstandscenarioâ&#x20AC;&#x2122;s en conservatieve uitgangspunten. Voor de situatie dat het rivierpeil tot een meter onder de kruin staat, voldoet de waterkering nog aan de te toetsen veiligheidsnorm. Het gereed maken van alle data in GIS, het op-

B Mississippi, Verenigde staten De pilot heeft zich in eerste instantie vooral gericht op piping. Hiervoor zijn drie runs uitgevoerd met het Sellmeijer vier krachten model [8]. Tijdens de verschillende rekenslagen is vooral gevarieerd met de dempingsfactor van de stijghoogte over de waterkering heen (zie Figuur 2). Hier was namelijk niets over bekend. Tijdens de eerste run is gerekend met een dempingsfactor van 0. Met andere woorden de stijghoogte in het watervoerend pakket neemt initieel niet

38

GEOTECHNIEK - April 2016


GEBIEDSDEKKENDE QUICK-SCAN DIJKVEILIGHEID DOOR GEAUTOMATISEERD REKENPROCES

Figuur 7 - Resultaten piping berekening in DAM met een dempingsfactor van 0,5. Bij de rode stippen is de berekende veiligheidsfactor kleiner dan 1,2 voor tenminste één bodemscenario voor de beschouwde locatie.

af over de kering. Dit is zeer conservatief. Als de resultaten bekeken worden, dan wordt bij nagenoeg alle profielen opdrijven berekend en wordt vrijwel het gehele traject afgekeurd op piping (veiligheidsfactor < 1,2). Bij de tweede run is gerekend met een dempingsfactor van 0,5. Uit deze analyse volgt dat er delen goed en delen afgekeurd worden (zie Figuur 6). Tot slot is nog gerekend met een erg optimistische waarde van 1,0. In dit geval worden maar een viertal locaties afgekeurd. De pilot leert dat als eenmaal de gegevens klaar staan zeer snel en laagdrempelig variatiestudies uitgevoerd kunnen worden om de gevoeligheid van parameters op het veiligheidsoordeel af te schatten. Een enkele piping run kost op een standaard laptop circa 46 seconden voor de 97 locaties. Uitgaande van het stochastisch ondergrondmodel zijn dit circa 300 berekeningen per run. Tijdens een bijeenkomst met alle participanten, een aanvullend veldbezoek en uit beschikbare ontwerprapporten met maatregelen tegen piping, bleek dat de berekende resultaten van run 2 erg goed overeenkwamen met hetgeen aangetroffen wordt in het veld. Op verschillende locaties waren reeds pipingbermen aangelegd of nog in uitvoering. Deze waren nog niet aanwezig

in de aangeleverde gegevens. Daarnaast waren er op sommige locaties “relief wells” aanwezig, welke niet meegenomen waren in de berekeningen [9]. Hier werd in de berekeningen dan ook de locaties afgekeurd op piping. Conclusies Beide pilots onderscheiden zich hoofdzakelijk op het vlak van aanwezige (digitale) gegevens. Bij de Xinyi rivier pilot waren vooral analoge gegevens voorhanden. Bij de Mississippi pilot was dit deels analoog en deels digitaal. Vooral de beschikbaarheid van een Digitaal Terrein Model (DTM) bij de Mississippi was een groot voordeel om vanuit hier snel dwarsprofielen te kunnen genereren. Voor beide pilots geldt dat met relatief geringe inspanning alle beschikbare gegevens in een GIS zijn gezet. Daarnaast valt op dat met relatief een minimum aan informatie al een eerste gebiedsdekkende indruk verkregen kan worden van de stabiliteit van de waterkeringen. Hierbij dient wel de opmerking gemaakt te worden dat dit een eerste globale indruk betreft. Doordat begonnen is met globale conservatieve parameters zal dit in principe altijd een veilige inschatting zijn van de dijkveiligheid. Met andere woorden; alle goedgekeurde locaties voldoen aan de gestelde veiligheidsnorm. De “afgekeurde” locaties zijn feitelijk locaties voor nader onderzoek. Dit is van belang om te realiseren bij

39

GEOTECHNIEK - April 2016

het interpreteren. Met de beschreven aanpak is in Nederland behoorlijk veel ervaring opgedaan bij het toetsen van regionale keringen, waar ook relatief weinig bekend is voor grote strekkingen keringen en dan vooral van de ondergrond. In verschillende toetsingen is via de beschreven aanpak een eerste schifting uitgevoerd met globale parameters en een stochastisch ondergrondmodel, om zo de evident veilige locaties te identificeren. Vervolgens is verder in het toetsproces meer ingezoomd op de locaties welke in eerste instantie niet goedgekeurd konden worden [10, 11]. Deze aanpak bleek goed te werken. Feitelijk wordt binnen het werkproces steeds verder afgepeld. In eerste instantie is meer sprake van een globale relatieve beschouwing. Naarmate de gegevens steeds meer verfijnd en uitgebreid worden zal de veiligheidsanalyse meer en meer een absoluut karakter krijgen. Bij de Xinyi rivier pilot is in eerste instantie gefocust op het faalmechanisme macrostabiliteit en in de Mississippi pilot op het fenomeen piping. Door te variëren in de parameters kan snel een gevoeligheidsanalyse worden uitgevoerd. Doordat het proces van schematiseren geautomatiseerd is, is dit feitelijk niet meer dan een druk op de knop. Dit nodigt de ingenieur uit om het effect


op de dijkveiligheid van verschillende randvoorwaarden en onzekerheden laagdrempelig te onderzoeken en daarop zijn strategie voor vervolgstappen vorm te geven. Bijvoorbeeld in de vorm van aanvullend veldonderzoek, waarbij hij a priori eerst de mogelijk winst in het veiligheidsoordeel kan onderzoeken door het uitvoeren van parameterstudies. Daarnaast kan relatief snel het effect van nieuwe rekenregels inzichtelijk gemaakt worden als de data reeds op orde is. Wel is het zo dat nieuwe technologische ontwikkelingen vragen om aanpassingen in de â&#x20AC;&#x2DC;traditioneleâ&#x20AC;&#x2122; manier van werken en omgang met de gegevens om het volledige potentieel van deze technieken te kunnen gebruiken. Binnen Nederland is met DAM al veel ervaring opgedaan, maar nog steeds blijft het gebruik beperkt tot een groep specialisten. Deze groep groeit wel, maar het lijkt er op dat nog steeds een vorm van koud watervrees aanwezig is. Daarnaast is een vaak gehoord argument dat het geen black-box moet worden. Dit is een valide argument. Echter, doordat alle invoer bekend is, de schematisaties algoritme beschreven zijn en alle gemaakte berekeningen bewaard worden, is de herleidbaarheid en reproductie hoog te noemen. Zo zijn bijvoorbeeld alle uitgevoerde stabiliteitsberekeningen met D-Geo stability te openen. Ons inziens maakt het dan niet uit of een berekening met de hand gemaakt is of grotendeels geau-

tomatiseerd. Een expert blik zal onafhankelijk van de manier van schematiseren (handmatig of automatisch) moeten kunnen beoordelen of het een correcte schematisatie betreft voor het beoogde doel. Aan de hand van de uitgevoerde pilot en de ervaring met het geautomatiseerde rekenproces wordt geconcludeerd dat geautomatiseerde rekentechnieken voor een gebiedsdekkende quick-scan van de dijkveiligheid toepasbaar zijn, mits juist ingezet en door kundige adviseurs. Literatuuropgave [1] Knoeff, H. & E.W. Vastenburg (2011). Automated Engineering in Levee Risk Management. 3rd International Symposium on Geotechnical Safety and Risk, Munich, Germany. [2] Woldringh, B., J.G. Knoeff (2009). American and Dutch levee evaluations. Deep Foundation Institute Journal, volume 3, Hawthorne, USA. [3] Koelewijn, A.R. & W.A. Hounjet (2007). Space reservation required for flood embankments in urban areas. Proc. 14th European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering Madrid, pp. 845-849. Rotterdam, Mill press. [4] Gomez, B., & Jones, J. (2010). Research Methods in Geography: A Critical Introduction. Chichester, United Kingdom: John Wiley &

Sons. [5]  STOWA (2011). DAM, Dijksterkte Analyse Module Voor een betere informatievoorziening over de sterkte van keringen (Businesscase). STOWA, Amersfoort. [6]  Van den Berg, F.P.W., DAM assesment, Huaihe River basin, Deltares rapport met kenmerk 1209443-000-GEO-0009, versie december 2014 [7]  Van den Berg, F.P.W., Veiligheidstoetsing Regionale waterkeringen, Boezemkaden DAM Toetsing, Hollandse Delta Dijkring 20, 21 en 25, Versie december 2012 [8]  TAW (1999). Technisch Rapport Zandmeevoerende wellen. Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen (TAW), Delft. [9]  Van, M., M. Sharp, E.W. Vastenburg & W. Kanning (2015). Rapid Assessment Method for Stability and Piping of Mississippi Levees. 15th Panamerican Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Buenos Aires, Argentina. [10] h ttp://www.kennislink.nl/publicaties/au tomatisering-van-dijktoetsing-bespaartmiljoenen [11] http://www.stowa.nl/Upload/agenda/ mID_4873_cID_3863_45379885_presenta tie%20Chris%20Woltering.pdf


Geotechnical experts

pile testinG experts

Geotechnical equipment

UW partner voor

paaltesten en all-roUnd geotechnische advisering

ontwerp & advies, second opinions, deskundigenonderzoek, monitoring, heipredicties & intrilpredicties,

oad s tat iC l g in t s e t

load d Y n a M iC g in t tes

ad r a p id l o g in t tes

paaltesten, onshore & offshore

n] [t o t 8 M

www.allnamics.nl

BAM Infraconsult bv | Postbus 268 | 2800 AG Gouda | Tel. (0182) 59 05 10 | info@baminfraconsult.nl | www.baminfraconsult.nl BAM Infraconsult is ruim 30 jaar actief in het ontwerp, project management en uitvoering van projecten op het gebied van infrastructureel ontwerp, kust- en maritieme waterbouw. Vanuit onze vestigingen in Nederland, Dubai, Singapore, Jakarta en Perth werken wij aan projecten in binnen- en buitenland, veelal in opdracht van de sector Infra van Koninklijke BAM Groep nv, BAM International en externe opdrachtgevers. De onzekerheden die de ondergrond met zich meebrengt, creĂŤren naast risicoâ&#x20AC;&#x2122;s ook kansen voor het ontwerp en bouw van civieltechnische projecten. De afdeling Geotechniek speelt daarom een centrale rol bij de projecten van BAM Infraconsult en haar zusterbedrijven. BAM Infraconsult kenmerkt zich door betrouwbaarheid, deskundigheid, slagvaardigheid, blijvend onderscheidend en is onlosmakelijk verankerd in het bouwbedrijf. Dankzij deze mentaliteit zijn we zeer succesvol.

www.baminfraconsult.nl

Advertentie Geotechniek. nummer 3.indd 1

14-11-2014 15:03:23


Paalmatras A15 Benelux, Van Ontwerp naar Uitvoering

ir. M.J.W. ter Linde Strukton Civiel Projecten

ir. M.H.A. Brugman Arthe civil & structure b.v.

Inleiding De A15 door het Rotterdamse haven- en industriegebied is de afgelopen jaren ingrijpend aangepast. Om de doorstroming te verbeteren en de files terug te dringen werkt het consortium A-Lanes A15 in opdracht van Rijkswaterstaat aan de verbreding van de A15 en de bouw van de nieuwe Botlekbrug. Het consortium bestaat uit Ballast Nedam, Strukton, Strabag en John Laing. De verbreding van de A15 is een DBFM contract waarbij A-Lanes A15 naast het ontwerp, de bouw en financiering ook het onderhoud voor 25 jaar uitvoert. Op het traject tussen de Maasvlakte en het Vaanplein is de A15 verbreed van 2x3 naar 2x5 rijstroken. Om dit te kunnen realiseren moesten zowel de bestaande aardebanen en kunstwerken verbreed worden alsook nieuwe aardebanen en kunstwerken worden aangelegd. Door de complexe fasering bij een aantal knooppunten vormden tijd en ruimte vaak een uitdaging. Bij de knooppunten Vaanplein (ref. [3]) en Benelux vormden paalmatrassystemen een goede oplossing om gebrek aan tijd en ruimte het hoofd te kunnen bieden. In dit artikel worden ontwerp en uitvoering van het paalmatrassysteem ‘Benelux’ besproken, waarbij voor het ontwerp een vergelijking wordt gemaakt tussen de oude CUR 226:2010 en de nieuwe CUR 226:2016. Situatie Het knooppunt Beneluxplein verbindt de A15 met de A4. Eén van de nieuw te realiseren kunstwerken in dit knooppunt betreft een pergola constructie om de kruising van de afrit A15 naar de A4 met de nieuwe noordelijke parallelrijbaan van de A15 te verwezenlijken. De berekende eindzettingen voor de toeritten naar het te realiseren kunstwerk bedroegen circa 3 meter. Aangezien de locaties voor deze toeritten bij start van de aanleg ingeklemd lagen tussen een grote waterpartij en de huidige afrit A15-A4 die open diende te blijven, was er te weinig ruimte voor een oplossing met een traditionele voorbelasting. Om de toeritten binnen de beperkte ruimte te kunnen realiseren zijn zowel aan de oost- als aan de westzijde van de Pergola con-

structie paalmatrassystemen toegepast (zie Figuur U1). Ontwerp van het paalmatrassysteem Geometrie paalmatrassysteem en landhoofden Pergola De paalmatrassytemen sluiten aan op de laaggelegen landhoofden van de Pergola. In figuur O1 is de aansluiting van het paalmatrassysteem op het oostelijk gelegen landhoofd van de Pergola weergegeven. Bij de aansluitingen op de landhoofden heeft de ophoging op het paalmatrassysteem een hoogte van ongeveer 6 à 7 meter (respectievelijk bij het oostelijk- en

westelijk landhoofd). Bij de aansluitingen op de aardebanen is deze afgenomen tot 2,5 meter. Bij het afstemmen van de ontwerpen van landhoofden en paalmatrassystemen is rekening gehouden met de schoorstanden van de palen onder de landhoofden, zodat hier geen conflicten zouden ontstaan (achterste rij palen van het landhoofd zijn te lood geplaatst). Daarnaast is overwogen de landhoofden te ontlasten door de ophoging van de terpen achter de landhoofden in gewapende grond uit te voeren. Het bleek echter logistiek en kostentechnisch efficiënter om de horizontale gronddruk uit de ophoging door de betonconstructie van de landhoofden

Figuur O1 - Aansluiting Paalmatrassysteem en Landhoofd

Tabel 1 Geometrie Paalmatrassystemen Paalmatras oostzijde

Paalmatras westzijde

Oppervlakte

2764 m2

4489 m2

Aantal palen

538

864

2,5 oplopend naar 6,1 m

2,5 oplopend naar 6,8 m

Paalstramien

2,25 x 2,25 m

2,25 x 2,25 m

Paaldoorsnede

0,29 x 0,29 m

0,29 x 0,29 m

Afmeting paaldeksel

0,75 x 0,75 m

0,75 x 0,75 m

Hoogte

42

GEOTECHNIEK - April 2016


Samenvatting

Voor de verbreding van de A15 tussen de Maasvlakte en het Vaanplein is bij knooppunt Benelux gekozen voor de aanleg van een paalmatrassysteem. Het ontwerp is gemaakt conform CUR 226:2010, waarmee een gedegen ontwerp wordt gemaakt. Vergelijking van dit ontwerp met de herziene CUR 226:2016 geeft aan dat dit een mogelijke optimalisatie met kortere paallengtes geeft, maar dat er geen significante verschillen optreden

voor de toegepaste geokunststofwapening. Bij de uitvoering van het paalmatrassysteem bleek echter dat een gedegen ontwerp nog geen onvoorwaardelijke garantie is voor een probleemvrije uitvoering. Ten gevolge van een aantal onvoorziene uitdagingen was het daarom noodzakelijk om het oorspronkelijke ontwerp aan te passen met behulp van een aantal inventieve aanvullende constructie elementen.

Tabel 2 Geometrie Paalmatrassystemen Paalmatras

Oost

West

Funderingsniveau niet-stijf matras (CUR226:2010)

Funderingsniveau stijf matras (CUR226:2016)

Reductie paallengte

195

NAP -19,5 m

(niet stijf)

-

0235 – 0270

343

NAP -23,75 m

NAP -23,25 m

0,50 m

0410 – 0445

126

NAP -21,50 m

NAP -21,50 m

0,75 m

0445 – 0465

161

NAP -22,75 m

NAP -22,00 m

0,75 m

0465 – 0495

153

NAP -21,75 m

NAP -21,25 m

0,50 m

0495 – 0555

294

NAP -21,25 m

NAP -21,00 m

0,25 m

0560 – 0580

130

NAP -19,75 m

NAP -19,75 m

0,00 m

Metrering as MLVM

Aantal palen

0150 – 0235

Figuur O2 - Drukboog bij paaluitval Paalmatras

op te laten nemen. In tabel 1 is een samenvatting gegeven van de geometrie van de paalmatrassystemen. Ontwerp van de palen De draagkrachtige pleistocene zandlaag waarop de paalmatras is gefundeerd is op de projectlocatie op 15 m onder maaiveld gelegen. Voor de fundering is gekozen voor geprefabriceerde betonpalen met een afmeting van 290 x 290 mm. Aangezien het projectgebied aan een autonome bodemdaling van enkele cm per jaar onderhevig is, is in het ontwerp van de palen een volledige negatieve kleefbelasting meegenomen. Conform de CUR 226:2010 (ref. [1]) dient voor de draagkrachtberekening van de palen de matras als

een niet-stijf bouwwerk te worden beschouwd. Conform NEN 9997-1 dient dus gerekend te worden met de bijbehorende correlatiefactoren voor ξ. In de herziene richtlijn CUR 226:2016, mag bij dikkere matrassen, waar bij paaluitval nog een volledige boog gevormd kan worden (zie ook figuur O2), de matras als stijf bouwwerk worden beschouwd. Voldaan moet worden aan de verhouding: H≥0,66*2∙sd−deq waarin H de hoogte van de ophoging is, sd de diagonale hart-op-hart afstand van de palen en deq de equivalente diameter van de paaldeksel. Voor de paalmatrassen Benelux zou dit er op neer zijn gekomen dat ongeveer 40% van het oostelijk gelegen matras en het gehele westelijk gelegen matras als stijf bouwwerk beschouwd hadden mogen worden. In tabel 2 is een samenvatting gegeven van het paalontwerp zoals toegepast conform de CUR226:2010. Ter vergelijking is het paalontwerp zoals dat conform de CUR226:2016 zou zijn ook weergegeven. Te zien is dat conform de herziene richtlijn een optimalisatie in paallengte van gemiddeld ongeveer 0,50 m mogelijk is door de matras als stijf bouwwerk te beschouwen. Ontwerp van het matras De matras is ontworpen conform de CUR 226:2010 (ref. [1]). Het hierin gehanteerde model voor boogwerking is het schalenmodel van Zaeske (ref. [6]). In de herziene richtlijn CUR

43

GEOTECHNIEK - April 2016

226:2016 is overgegaan op het zogenaamde Concentric Arches model zoals ontwikkeld door Van Eekelen (ref. [7]). Hierbij zijn voor de ontwerprichtlijn door middel van uitgebreide statistische analyses een bijbehorende modelfactor en partiële factoren vastgesteld (van Duijnen et al., ref. [8]). Daarnaast zijn in de CUR226:2016 de aan te houden verkeersbelastingen in overeenstemming gebracht met de Eurocode en daarmee iets groter geworden. In tabel 3 is een samenvatting gegeven van het ontwerp van de geokunststofwapening zoals dat conform de CUR226:2010 is uitgevoerd voor het laagst en hoogstgelegen deel van de paalmatras. Daarnaast is ook het ontwerp van de geokunststofwapening conform de herziene richtlijn weergegeven. Te zien is dat de berekende trekkrachten conform de herziene richtlijn iets kleiner zijn dan conform de oorspronkelijke richtlijn uit 2010. Het verschil is echter dermate klein dat dit geen significante reductie in sterkte van de toegepaste geokunststofwapening oplevert. Van ontwerp naar uitvoering Het oorspronkelijke ontwerp van de paalmatrassystemen is conform de CUR 226:2010 gemaakt en zo veel mogelijk afgestemd op alle mogelijke belastingcombinaties en de aan te houden faseringen. Voor het oostelijk gelegen matras was voldoende ruimte om het palenveld aan te kunnen brengen (zie figuur U1) en de matras-


Tabel 3: Overzicht ontwerp geokunststofwapening conform CUR 226:2010 en CUR 226:2016 CUR226:2016

CUR226:2010

stramien palen (h.o.h.)

[m]

2,25 x 2,25

doorsnede paaldeksel

[m]

0,75 x 0,75

hoek inw. wrijving matrasvulling en ophoging

[o]

40

[kN/m3]

19,0

vol. gew. matrasvulling en ophoging

MLVM-0420 | Hoogte H = 6,75 m verkeersbelasting op niveau b.k. paaldeksel* gevonden rek einde gebruiksfase (BGT)

[kPa]

8,8

9,3

[%]

4,3

4,9

rekenwaarde trekkracht (UGT, RC1 na 120 jaar)

[kN/m’]

176

165

toeslag spreidkracht

[kN/m’]

142

122

[kPa]

15,6

25,6

[%]

4,6

4,0

rekenwaarde trekkracht (UGT, RC1 na 120 jaar)

[kN/m’]

129

130

toeslag spreidkracht

[kN/m’]

42

42

Mogelijke oplossingen Om de uitdagingen op te lossen zijn meerdere oplossingsrichtingen beschouwd zoals voor de paalmatras: toepassen van EPS; verleggen van het horizontale alignement; aan de noordzijde bij kant asfalt de ophoging begrenzen met een damwand of een L-muur, waardoor de druklijn vanaf kant asfalt wel boven de paalmatras blijft; plaatsen van een afschermende damwand om meer palen te kunnen heien; ander (niet geheid) paaltype toepassen. En voor de duiker zijn de beschouwde oplossingen: toepassen van EPS; doortrekken van de paalmatras over de duiker; betonnen overkluizing.

MLVM-0170 | Hoogte H = 3,15 m verkeersbelasting op niveau b.k. paaldeksel* gevonden rek einde gebruiksfase (BGT)

* het betreft hier de wiellasten bovenop de constructie gespreid naar paaldekselniveau Figuur U1 - Projectoverzicht en Heien palen oostzijde.

constructie op te bouwen. Tijdens de voorbereiding van de uitvoering van de paalmatras aan de westzijde werd echter op een aantal onvoorziene uitdagingen gestuit, waardoor het oorspronkelijke ontwerp niet zondermeer kon worden uitgevoerd. Uitvoering Uitdagingen De paalmatras is gelegen in een gebied met mogelijk Niet Gesprongen Explosieven (NGE). Voordat de palen geheid kunnen worden was het daarom noodzakelijk om het gebied middels een dicht stramien nader te onderzoeken. Ten gevolge van een, aan de noordzijde van de paalmatras gelegen, faseringsrijbaan bleek het niet mogelijk het complete NGE onderzoek uit te voeren. Hierdoor konden een aantal palen aan de

noordzijde van het westelijk gelegen paalmatras niet geheid worden zonder aanvullende maatregelen (zie figuur U2). Door het vervallen van deze palen dreigde een deel van de asfaltconstructie onvoldoende ondersteund te worden met mogelijk langsscheuren in het asfalt als gevolg, zie figuur U3. Daarnaast diende op circa 10 meter afstand van de paalmatras een nieuwe duiker te worden aangebracht, waardoor de geplande voorbelasting waarop de paalmatras aan de westzijde aansloot niet kon worden aangebracht (zie figuur U4). Gezien de geringe afstand tussen de paalmatras en de duiker, en de hiermee gepaard gaande raakvlakken, moesten deze gezamenlijk worden beschouwd en is hiervoor een geïntegreerd nieuw ontwerp gemaakt.

44

GEOTECHNIEK - April 2016

Een aantal van deze beschouwde oplossingen bleek echter niet uitvoerbaar of gaven grote aanvullende problemen ten gevolge van extra raakvlakken. Zo moest bij het verleggen van het horizontale alignement een aanvullende ophoging tot honderden meters voorbij de duiker worden aangebracht en verschoof zelfs een verderop gelegen snijpunt met een andere rijbaan. Hierdoor moest ook de locatie en het ontwerp van een groot aantal portalen worden aangepast, hetgeen weer veel nieuwe problemen op zou leveren. Uiteindelijke oplossing Het was daarom noodzakelijk om een aantal van de mogelijke oplossingen te combineren tot een nieuw geïntegreerd ontwerp: 1. Paalmatras aan de westzijde met 5 paalstramienen (circa 10 m) verkorten en vervangen door een ophoging met EPS. 2. Een aantal palenrijen aan de noordzijde laten vervallen en de ophoging aan de noordzijde ter plaatse van kant asfalt begrenzen met een L-muur, zie figuur U5. 3. Ten behoeve van het heien van de palen een afschermende damwand aanbrengen tot in het pleistocene zand, welke ook gebruikt wordt voor de noodzakelijke bouwput voor de paalmatras. 4.  Ophoging boven de duiker uitvoeren met EPS. Ad 1. De benodigde ophogingen richting het einde van de paalmatras worden steeds geringer, waarbij de nieuw aan te leggen rijbaan steeds meer op een reeds bestaande ophoging ligt. Vanaf een bepaald punt ligt de benodigde ophoging onder de rijbaan geheel op deze reeds aanwezige ophoging en hoeft alleen voor een klein deel van de aan te brengen berm extra opgehoogd te worden. Verder is ter plaatse van het uiteinde van de paalmatras wel een voorbelasting aangebracht, waardoor een gedeelte van de


PAALMATRAS A15 BENELUX, VAN ONTWERP NAAR UITVOERING

Figuur U2 - Bovenaanzicht Paalmatras en Duiker.

Figuur U3 - Langsscheuren in asfalt t.g.v. smallere paalmatras.

horizontale krachten op worden uitgeoefend. De boven belastingen uit de rijbaan worden hierdoor rechtstreeks naar de onderliggende paalmatras afgedragen.

te verwachten zettingen reeds is opgetreden, zie figuur U4. De combinatie van de aanwezigheid van de bestaande ophoging, de minder grote benodigde ophogingen en de aangebrachte voorbelastingen maakt het mogelijk om een deel van de paalmatras te laten vervallen en uit te voeren met EPS. De totale gewichtstoename van deze EPS ophoging en de funderingslagen met asfalt, met een dikte van 1,5 m, mag niet meer eindzettingen geven dan de zettingen welke reeds zijn opgetreden ten gevolge van de aangebrachte voorbelastingen. Hierdoor zullen de nog te verwachten restzettingen na het aanbrengen van de EPS constructie minimaal blijven. Aan de hand van de uitgevoerde zakbaakmetingen en aanvullende zettingsberekeningen is de minimale dikte van de EPS berekend. Hieruit blijkt dat bij het

toepassen van een EPS constructie van 1,8 m dik de belastingtoename ongeveer 14 kPa is, oftewel een equivalente ophoging van circa 75 cm zand hetgeen minder is dan de aangebrachte voorbelastingen. Deze belastingtoename geeft berekende eindzettingen van circa 10 à 15 cm, hetgeen minder is dan de met de zakbaken gemeten opgetreden zettingen van circa 20 à 25 cm ten gevolge van de aangebrachte voorbelastingen. Ad 2. Door het laten vervallen van een aantal van de meest noordelijke palenrijen komt de druklijn onder 1 : 1 vanaf de noordelijke kant asfalt niet meer op de paalmatras uit, zie figuur U3. Om dit op te vangen wordt een L-muur op de paalmatras geplaatst, waardoor de belastingen uit het asfalt toch worden gedragen door de paalmatras, zie figuur U5. Over deze L-muur staat geen kerende hoogte, waardoor hier slechts minimale Figuur U4 - Sluitgat geen voorbelasting t.p.v. Duiker.

Ad 3. Uit een kostenanalyse blijkt dat het aanbrengen van een afschermende tijdelijke damwand tot in het pleistoceen en de palen heien goedkoper is, dan het toepassen van een ander trillingvrij paaltype welke tot dichter bij het uitgevoerde NGE gebied kan worden aangebracht. Dit mede ten gevolge van het feit dat bij trillingvrije palen de diameter van de palen groter moet worden in verband met een lagere schachtwrijvingsfactor αs, waardoor ook het ontwerp van de paaldeksels voor de paalmatras aangepast moet worden. Verder is het voor het maken van de paalmatras al noodzakelijk om een bouwput te maken met een damwand, welke alleen langer moet worden gemaakt tot in het pleistocene zand om ook als afscherming van het niet onderzochte NGE gebied te kunnen dienen. Hierdoor wordt de damwand een AZ36 met een lengte van 19 m, voor een kerende hoogte van circa 3,75 m, waarbij ook rekening is gehouden met een horizontale aanrijdbelasting vanuit de in gebruik zijnde faseringsweg. Ad 4. Ter plaatse van het sluitgat boven de duiker moet een gewicht neutrale constructie worden aangebracht met EPS, aangezien hier geen Figuur U5 - L-muur op Paalmatras.

45

GEOTECHNIEK - April 2016


voorbelasting heeft gelegen en het niet wenselijk is dat de reeds aangebrachte duiker zettingen ondergaat. Uit aanvullende gewichtsberekeningen blijkt dat bij het toepassen van een EPS constructie van 2,8 m dik de belastingtoename ongeveer – 8 kPa is, oftewel een geringe afname en daarmee gewichtsneutraal. Aandachtspunt bij de EPS constructie zijn nog de overgangen tussen de verschillende diktes en naar de naastgelegen gewone aardebaan. Voor de overgangen tussen de verschillende EPS diktes is uitgegaan van een talud van 1 : 5 en voor de overgang naar de aardebaan van een talud van 1 : 10, zie figuur U6. Dit conform CROW publicatie 325 Lichte ophoogmaterialen in de wegenbouw ref. [9]. Het eindresultaat van het geïntegreerde nieuwe ontwerp voor zowel het uiteinde van de paalmatras als voor de ophoging boven de duiker, is weergegeven in figuur U5, U6 en U7, met een principeschets van de L-muur op de paalma-

tras en een langs- en dwarsdoorsnede van de ontworpen EPS constructie. Hieruit blijkt dat de gevonden oplossing bestaat uit het combineren van meerdere verschillende principe oplossingen, om te komen tot het uiteindelijk benodigde maatwerk. Conclusie Het ontwerp van de paalmatrassystemen ‘Benelux’ is gemaakt conform de CUR 226:2010, waarmee een gedegen en betrouwbaar ontwerp kan worden gemaakt. Herberekening van dit ontwerp conform de herziene CUR 226:2016 resulteert voor de betreffende paalmatrassystemen bij een voldoende hoge ophoging op het matras in een mogelijke optimalisatie met betrekking tot de paallengtes, maar lijkt tevens aan te geven dat er geen significante reducties zijn in de benodigde sterkte van de toegepaste geokunststofwapening. Uit de ervaringen bij de uitvoering van de paalmatrassystemen ‘Benelux’ blijkt dat een gede-

Figuur U6 - Ontwerp EPS Constructie Langsdoorsnede.

gen ontwerp nog geen onvoorwaardelijke garantie is voor een probleemvrije uitvoering. Ten gevolge van onvoorziene uitdagingen kan het noodzakelijk zijn dat het oorspronkelijke ontwerp aangepast moet worden. De constructie van de paalmatrassystemen is echter robuust genoeg om de noodzakelijke aanpassingen van het ontwerp met behulp van een aantal inventieve aanvullende constructie elementen op te kunnen vangen. Referenties [1] CUR 226:2010. Ontwerprichtlijn paalmatrassystemen, Stichting CURNET, Gouda, ISBN 978-90-376-0518-1. [2] CUR 226:2016. Ontwerprichtlijn paalmatrassystemen – Herziening CUR-rapport 226, SBRCURnet, Gouda, artikelnr.: [3]  Brugman, M.H.A., Vries, de, E.W., Brok, C.A.J.M. 2015. Bridge abutment foundation on a basal reinforced piled embankment, Proceedings of the XVI ECSMGE, ISBN 978-07277-6067-8, pp 241 - 246. [4] Van Eekelen, S.J.M. 2015a. De 2015 update van de Nederlandse SBRCURnet Ontwerprichtlijn Paalmatrassystemen, GeoTechniek december 2015, pp 34 – 38. [5] NEN-EN 9997-1:2011. Geotechnisch ontwerp van constructies – Deel 1: Algemene regels, Nederlands Normailisatie-instituut, Delft. [6]  Zaeske, D., 2001. Zur Wirkungsweise von unbewehrten und bewehrten mineralischen Tragschichten über Pfahlartigen Gründungselementen. Zchriftenreihe Geotechnik, Uni Kassel, Heft 10, Februar 2001. [7] Van Eekelen, S.J.M., 2015b. Basal Reinforced Piled Embankments. Proefschrift TU Delft, ISBN 978-94-6203-826-4 (digitaal) of ISBN 978-94-6203-825-7 (papier). [8] Van Duijnen, P.G., Schweckendiek, T., Calle, E.O.F., Van Eekelen, S.J.M., 2015. Calibration of partial factors for basal reinforced piled embankments, In: Proceedings of ISGSR 2015 Risks, Rotterdam. [9] CROW Publicatie 325 2013. Lichte ophoogmaterialen in de wegenbouw, ISBN 978 90 6628 618 4.

Figuur U7 - Ontwerp EPS Constructie Dwarsdoorsnede.

46

GEOTECHNIEK - April 2016


Neem deel aan de EuroGeo6-special! Deze speciale Engelstalige editie van het vakblad

Informeer bij de uitgever naar de tijdelijke

Geokunst verschijnt rondom de 6th European Geosyn-

aantrekkelijke plaatsingstarieven die nog tot

thetics Congress, 25-28 september 2016 in Istanbul.

2 mei 2016 bij voorintekening gelden.

Presenteer u aan een internationaal publiek van beleidsmakers, opdrachtgevers, ontwerpers, aannemers en uitvoerders van werken in de grond-, weg- en waterbouw en de milieutechniek.

info@uitgeverijeducom.nl | 010 - 425 65 44


1x formaat 208(b)x 134(h)

T Enkadrain . De drainagemat voor o.a. E parkeerdaken, pleinen en kelderwanden. R R A C O N Kwaliteit als fundament

geotechniek _Juli_2014_binnen_v3.indd 33

04-06-14 13:56

ÂŽ

Enkadrain draineert, filtreert en beschermt. De drukstabiliteit en langetermijnprestaties van Enkadrain zijn uitstekend. Daarnaast is Enkadrain licht, flexibel en eenvoudig te installeren.

Dra inag e ond er plei

n Sted elijk Museum

www.terracon.nl info@terracon.nl

, Am sterdam

Bonar

Westervoortsedijk 73 / 6827 AV Arnhem / T +31 85 744 1300 F + 31 85 744 1310 / info@bonar.com / www.bonar.com

geotechniek _December_2015_v3.indd 65 geotechniek _FUN_2014_v2.indd 49 geotechniek _FUN_2014_v2.indd 55 geotechniek _Oktober_2014_v2.indd 42

42

Geokunst - Oktober 2014

27/11/15 22:30 14/11/14 16:17 14/11/14 16:17 28-08-14 13:54


20E JAARGANG NUMMER 2 APRIL 2016 ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR GEBRUIKERS VAN GEOKUNSTSTOFFEN

De innovatieve voeg voor tunnelbakken â&#x20AC;&#x201C; lange termijn praktijkervaring

Unieke toepassing dijkstabilisatie met ankers en geotextielen

KATERN VAN


Geokunst wordt mede mogelijk gemaakt door:

De collectieve leden van de NGO zijn:

Bonar BV Westervoortsedijk 73 6827 AV Arnhem Tel. +31 (0) 85 744 1300 Tel. +31 (0) 85 744 1300 Fax +31 (0) 85 744 1310 Fax +31 (0) 85 744 1310 info@bonar.com www.bonar.com

NAUE GmbH & Co. KG Gewerbestr. 2 32339 Espelkamp-Fiestel – Germany Tel. +49 5743 41-0 Tel. +49 5743 41-0 Fax +49 5743 41-240 Fax +49 5743 41-240 info@naue.com www.naue.com

TEXION Geokunststoffen NV Admiraal de Boisotstraat 13 B-2000 Antwerpen – Belgium Tel. +32 (0)3 210 91 91 Tel. +32 (0)3 210 91 91 Fax +32 (0)3 210 91 92 Fax +32 (0)3 210 91 92 www.texion.be www.geogrid.be

TenCate Geosynthetics Hoge Dijkje 2 7442 AE Nijverdal Tel. +31 (0)546-544 811 Tel. +31 (0)546-544 811 Fax +31 (0)546-544 470 Fax +31 (0)546-544 470 geonederland@tencate.com www.tencate.com/geonederland

Advert_Enkadrain_208x134mm_02_NL.pdf

1x formaat 208(b)x 134(h)

1

01-10-13

Baggermaatschappij Bonar BV, Arnhem Boskalis BV, Papendrecht Cofra B.V., Amsterdam Bonar BV,Delft Arnhem Deltares, Ceco Maastricht EnviroBV, Quality Control BV, Cofra B.V., Amsterdam Maarssen Deltares, Delft Fugro GeoServices BV, Fugro GeoServices BV, Leidschendam Leidschendam Genap BV, ‘s Heerenberg Geopex Products (Europe) BV, Gouderak Gouderak Hero-Folie B.V., Zevenaar Huesker Synthetic BV, Den Dungen InfraDelft BV, Delft Intercodam Infra BV, Almere Kem ProductsBV, NV,Oldenmarkt Juta Holland Heist op den NV, Berg (B) Kem Products Kiwa NV, Heist opRijswijk den Berg (B) Kwast Consult, Houten Kiwa NV, Rijswijk Movares Nederland BV, Utrecht Kwast Consult, Houten

Naue GmbH & Co. KG, Movares Nederland BV, Utrecht Espelkamp-Fiestel Naue GmbH & Co. KG, Ooms Civiel BV, Avenhorn Espelkamp-Fiestel Prosé Kunststoffen BV, Ooms Civiel BV, Avenhorn Leeuwarden Prosé Geotechniek BV, Quality Services BV, Bennekom Leeuwarden Robusta BV, Genemuiden Quality Services BV, Bennekom SBRCURnet, Rotterdam Robusta BV, Genemuiden T&F Handelsonderneming BV, SBRCURnet, Delft Oosteind T&F Handelsonderneming BV, Ten Cate Geosynthetics Oosteinde Netherlands BV, Nijverdal Ten Cate Geosynthetics Tensar International, Netherlands BV, Nijverdal ’s-Hertogenbosch Tensar International, Terre Armee BV, Waddinxveen ’s-Hertogenbosch Van Oord Nederland BV, Gorinchem Terre Armee BV, Waddinxveen Voorbij Funderingstechniek Vulkan-Europe BV, Gouda BV, Amsterdam

09:30

Enkadrain®. De drainagemat voor o.a. parkeerdaken, pleinen en kelderwanden. Enkadrain draineert, filtreert en beschermt. De drukstabiliteit en langetermijnprestaties van Enkadrain zijn uitstekend. Daarnaast is Enkadrain licht, flexibel en eenvoudig te installeren.

Dra inag e ond er plei

n Sted elijk Museum

, Am sterdam

Bonar Westervoortsedijk 73 / 6827 AV Arnhem / T +31 85 744 1300 F + 31 85 744 1310 / info@bonar.com / www.bonar.com

42 50

Geokunst 2014 GEOKUNST - Oktober April 2016


Van de redactie Beste Geokunst lezer, Tijdens de ALV van de NGO op 24 november j.l. hebben we afscheid genomen van twee bestuursleden: Arian de Bondt (voorzitter) en Shaun O’Hagan (tevens eindredacteur van GeoKunst). Beide heren hebben zich meer dan 15 jaar ingezet voor de NGO, waarvoor grote waardering is uitgesproken. Het voorstel om Arian en Shaun tot erelid van de NGO te benoemen is door de leden met veel applaus aangenomen. Erik Kwast is als nieuwe voorzitter benoemd en hij neemt voorlopig ook de functie van eindredacteur van GeoKunst waar. De huidige samenstelling van het nieuwe bestuur is als volgt: Erik Kwast (voorzitter), Suzanne van Eekelen (secretaris) en Milan Duškov (penningmeester). Het bestuur wordt ondersteund door technisch secretaris Joop Groenveld.

ingenieursbureau Witteveen + Bos. En na de kou en regen getrotseerd te hebben, konden we ons opwarmen tijdens de gezellige netwerkborrel bij onze gastheer. Voor de NGO-leden volgde aansluitend nog een smakelijk netwerkdiner in de binnenstad van Breda. We kunnen zeker spreken van een geslaagde bijeenkomst.

Foto 2 – Excursie spooronderdoorgang binnenstad Breda met innovatieve folieconstructie (U-polder) met beperkt ruimtebeslag.

Foto 1 – De benoeming van de ereleden Shaun O’Hagan (links) en Arian de Bondt (rechts), met in het midden penningmeester Milan Duškov. Na een mooie speech ontvangt Arian een speciaal Sparta shirt als blijvende herinnering aan zijn NGO bestuursperiode. In samenwerking met KIVI-afdeling Geotechniek heeft de NGO aansluitend aan de ALV een goed bezochte excursie “Spooronderdoorgang binnenstad Breda” georganiseerd. Zo’n 50 KIVI- en NGO-leden waren te gast bij Witteveen + Bos in Breda. Een inleidende presentatie over het werk in de binnenstad van Breda werd verzorgd door de projectleider van de gemeente Breda. Vervolgens hield Rijk Gerritsen van Witteveen + Bos een inhoudelijke lezing over de toepassing van geokunstsfoffen binnen een U-polder voor de toeritten van de spoorondergang. Het betreft de toepassing van een innovatieve folieconstructie in den natte in een beperkt ruimtebeslag (U-polder) in stedelijke omgeving. Vervolgens gingen de technici (van mooi technisch weer was zeker geen sprake) naar buiten om het werk te aanschouwen. De excursie werd mogelijk gemaakt door de gemeente Breda, aannemerscombinatie Rasenberg-Colijn en advies- en

In deze GeoKunst treft u twee artikelen met bijzondere toepassingen van geokunststoffen. In het eerste artikel gaat Jeroen Schrader in op de ontwikkeling van een innovatieve voeg voor wegen bij tunnelbakken. Voegovergangen leiden tot veel geluidsoverlast en extra onderhoud ten gevolge van de reparatie van de scheur- en spoorvorming van de weg. Met een voegloze overgang wordt dit voorkomen, zoals ook blijkt uit de beschreven lange termijn praktijkervaringen. Een niet alledaagse oplossing voor een structureel terugkerend probleem bij voegovergangen. In het tweede artikel wordt eveneens een innovatieve oplossing beschreven voor dijkstabilisatie rondom een dijkwoning te Aalst. Piet van Duijnen en Constant Brok doen verslag van de ontwikkeling en praktijkervaringen voor een creatieve oplossing met stalen ankers in combinatie met een geogrid. Leuk om te lezen hoe is omgegaan met op het oog tegenstrijdige randvoorwaarden, slechte weersomstandigheden en de geleerde lessen vanuit de praktijk. Ik wens u veel leesplezier met deze GeoKunst, Erik Kwast, Eindredacteur GeoKunst

Colofon

Geokunst wordt uitgegeven door de Nederlandse Geotextiel organisatie. Het is bedoeld voor beleidsmakers, opdrachtgevers, ontwerpers, aanvnemers en uitvoerders van werken in de grond-, weg- en waterbouw en de milieutechniek. Geokunst verschijnt vier maal per jaar en wordt op aanvraag toegezonden.

Eindredactie Redactieraad Productie

E. Kwast C. Brok A. Bezuijen M. Duskov J. van ˘Dijk F. de Meerleer Uitgeverij Educom BV

Een abonnement kan worden aangevraagd bij: Nederlandse Geotextielorganisatie (NGO) Postbus 358 3840 AJ Harderwijk Tel. 085 - 1044 727 mail@ngo.nl www.ngo.nl

51

GEOKUNST - April 2016


ir. J.G.F. Schrader Senior adviseur verhardingen, Ooms Civiel bv

De innovatieve voeg voor tunnelbakken â&#x20AC;&#x201C; lange termijn praktijkervaring Inleiding In 2006 werd Ooms Civiel door de afdeling Voegen van de Bouwdienst van Rijkswaterstaat benaderd. De voegen in de tunnelbak onder het spoor in de A65 bij Vught bleken namelijk onacceptabel veel geluidsoverlast te produceren voor de omwonenden en de Bouwdienst had hier geen passende oplossing voor. Aan ons werd de vraag voorgelegd of het mogelijk was het voegconcept voor integraalviaducten aan te passen, zodat er in de tunnelbak in Vught een voegloze en dus geluidsarme verharding kon worden aangebracht. Dit bleek het begin te zijn van de ontwikkeling van het innovatieve voegconcept voor tunnelbakken. De reden dat de Bouwdienst bij ons aanklopte, lag in het feit dat wij gedurende de periode 1999 â&#x20AC;&#x201C; 2003 in samenwerking met de afdeling Bruggen van de Bouwdienst de Ooms-voeg voor integraalviaducten hebben ontwikkeld. De eerste voegen zijn in 2003 in de A50 aangebracht en iedereen was (en is nog steeds) enthousiast over het ontwikkelde concept en het praktijkgedrag van de voeg in de jaren erna. Omschrijving voegconstructie In tegenstelling tot een integraalviaduct heeft een tunnelbak geen schuin aflopende stootvloeren. De asfaltverharding op de tunnelvloeren is dan ook constant in dikte (met uitzondering van eventuele uitvullingen) en bestaat uit een asfaltonderlaag en een asfaltdeklaag. De tunnelbak is opgebouwd uit tunnelmoten die in de regel een maximale lengte van circa 20 m hebben. Hieruit volgt dat de uitzetting en inkrimping van de tunnelmoten ten gevolge van temperatuurswisselingen relatief klein is. Om die reden wordt het asfalt boven de tunnelmootovergangen vaak slechts ingezaagd. Inzagingen kunnen leiden tot randschades (zie figuur 1), die over het algemeen worden opgelost door het aanbrengen van

Figuur 1

52

GEOKUNST - April 2016


Samenvatting

Nadat Ooms Civiel in samenwerking met de afdeling Bruggen van de Bouwdienst van Rijkswaterstaat de Ooms-voeg voor integraalviaducten had ontwikkeld en succesvol op de A50 had aangebracht, heeft de afdeling Voegen van de Bouwdienst van Rijkswaterstaat in 2006 bij Ooms de vraag neergelegd een voegconcept te ontwikkelen voor de tunnelbak in de A65 bij Vught. Doel hierbij was de grote geluidsoverlast voor de omwonenden

weg te nemen via een voegloze oplossing. Voordeel voor de wegbeheerder is, dat de gerealiseerde oplossing tevens onderhoudsarm bleek. De innovatieve voeg voor tunnelbakken is vervolgens ook in Den Haag, Groenlo en Winschoten aangebracht. De voegen zijn momenteel nog steeds schadevrij. De verwachting is dat dit voegconcept in 2016 aan de (digitale) meerkeuzematrix voor voegovergangen kan worden toegevoegd.

asfaltmengsel dat, in samenwerking met de aan te brengen glasvezelwapening, in staat is om de tunnelmootverplaatsingen te volgen zonder dat scheurvorming in het asfalt ontstaat. Bij het voegconcept voor tunnelbakken komt de Thermifalt-Plus direct onder de deklaag te liggen en daardoor komt het in de spoorvormingsgevoelige zone van de verhardingsconstructie. Dit was bij het voegconcept voor integraalviaducten niet het geval. Ons eigen wegbouwkundig laboratorium werd ingeschakeld om Thermifalt-Plus te ontwikkelen, dat ongevoeliger is voor spoorvorming dan de Thermifalt die voor de asfaltonderlagen bij de integraalviaducten was ontwikkeld.

Figuur 2

Figuur 3 bitumineuze voegen. Deze voegen worden daarom ook wel direct bij de aanleg aangebracht, maar de bekende problemen van bitumineuze voegen, de korte levensduur en de spoorvormingsgevoeligheid, spelen ook in de tunnelbakken op. Deze oplossing levert de wegbeheerder dus vooral extra onderhoud ten gevolge van de reparatie van de scheur- en spoorvorming. Bij Vught waren kunstharsvoegen tussen de tunnelmoten aanwezig, die zoals gezegd tot extreme geluidsoverlast leidden. In figuur 2 is het ontwikkelde voegconcept voor tunnelbakken schematisch weergegeven. Op een asfaltonderlaag die uit het door ons zelf ontwikkelde Thermifalt-Plus bestaat, dient een Sealoflex polymeergemodificeerde deklaag aan-

gebracht te worden. De deklaag kan hierbij bestaan uit een (dubbellaags) ZOAB of een SMA. Ter plaatse van de tunnelmootovergangen dienen onder andere nog staalplaatjes te worden aangebracht en zowel op de tunnelvloer als op het Thermifalt-Plus dient glasvezelwapening te worden aangebracht. De staalplaatjes en de wapening zijn niet weergegeven in figuur 2. Doordat de innovatieve voeg voor tunnelbakken voegloos wordt aangebracht, is het een waterdichte oplossing, die tevens onderhoudsarm is (vergelijkbaar met het deklaagonderhoud van de aansluitende asfaltverhardingen). Thermifalt-Plus is een asfaltmengsel dat ruim voorzien is van polymeergemodificeerd Sealoflex bitumen. Hierdoor ontstaat een zeer taai

53

GEOKUNST - April 2016

De op te vangen bewegingen van de tunnelbakmoten bevinden zich in het horizontale vlak. Glasvezelwapening is uitermate geschikt om de gevolgen van deze bewegingen in het asfalt te beperken. De wapening wordt zowel boven als onder de laag Thermifalt-Plus aangebracht. Hiervoor worden twee verschillende types wapening toegepast. Op de betonnen tunnelvloer wordt CompoGrid CG200 (treksterkte 200 × 100 kN/m) aangebracht. Dit is een composiet van GlasGrid en een vlies. Het vlies wordt doordrenkt met een bitumenemulsie, die zorgt voor voldoende hechting tussen betonvloer en wapening. Bovenop de Thermifalt-Plus dient GlasGrid 8501 wapening (treksterkte 100 × 100 kN/m) te worden aangebracht. Doordat de glasvezelwapening direct op een nieuwe, vlakke en schone asfaltlaag wordt bevestigd, kan het eerder benodigde vlies achterwege blijven. Voor het aanbrengen van de deklaag dient op de GlasGrid nog een PMB-hechtlaag te worden aangebracht. Deze hechtlaag zorgt er onder meer voor dat de wapening vast blijft liggen bij het wegfrezen van de deklaag bij toekomstig onderhoud. De staalplaatjes worden over de voegopening geplaatst en aan één zijde aan de betonvloer vastgeschroefd. De hoofdtaak van deze staalplaatjes is het voorkomen dat het asfalt de voegopening in wordt gewalst. Doordat er bij een tunnelbak slechts twee asfaltlagen kunnen worden aangebracht, behoort


de asfaltdeklaag nu wel tot de voegconstructie. Dit betekent dat na het vervangen van de deklaag wederom een Sealoflex polymeergemodificeerde deklaag moet worden teruggebracht. Ook dient de deklaag met een fijne rol gefreesd te worden tot aan 10 mm van de onderzijde van de deklaag. Hierdoor zal de asfaltwapening die tussen de deklaag en de Thermifalt-Plus is aangebracht intact blijven en hoeft deze tijdens het deklaagonderhoud niet vervangen te worden. Na het vervangen van de deklaag is de dikte van de gehele asfaltverharding op deze manier met 10 mm toegenomen, zie ook figuur 3. Dit is zeker bij de tegenwoordig gebouwde tunnelbakken in de regel geen probleem meer. Indien de doorrijhoogte wel maatgevend is, zal de deklaag inclusief de wapening volledig weggefreesd moeten worden, en zal naast de deklaag ook de wapening en bijbehorende PMB-hechtlaag opnieuw aangebracht moeten worden. De levensduurverwachting van de onderliggende laag Thermifalt-Plus is gelijk aan de levensduurverwachting van de tunnelmoten en groter dan 50 jaar. Deze verwachting ligt zo hoog, vanwege het feit dat de Thermifalt-Plus luchtdicht wordt afgesloten en derhalve niet zal verouderen. De levensduurverwachting van de deklaag van het voegconcept in de tunnelbak is gelijk aan de levensduurverwachting van de deklaag waarop het kunstwerk aansluit. De vervanging van de deklaag in de tunnelbak kan dus gelijktijdig met het overige deklaagonderhoud meegenomen worden.

Figuur 4

Uitgevoerde werken Wij hebben het innovatieve voegconcept voor tunnelbakken tot nu toe op vier locaties ingebouwd. Het eerste (prototype) project betrof de tunnelbak onder het spoor in de A65 bij Vught in 2008, zie figuur 4. In tegenstelling tot wat hiervoor is beschreven, is bij het project Vught een dunne geluidsreducerende deklaag (DGD) aangebracht. Dit was ingegeven doordat er onder het spoor voldoende doorrijhoogte moest blijven en onze ambitie om, naast de forse geluidsreductie die de voegloze oplossingen al op zou leveren, nog extra reductie te creĂŤren door van deklaagtype te veranderen. De DGD bleek echter niet in staat om de (door het voegconcept gereduceerde) tunnelmootbewegingen volledig te volgen. Dit kwam mede door het feit dat de bewegingen minder gereduceerd werden dan voorzien, doordat er een kinderziekte in het legpatroon van de asfaltwapening aanwezig was. Het project Vught was een prototype

Figuur 5

54

GEOKUNST - April 2016


DE INNOVATIEVE VOEG VOOR TUNNELBAKKEN â&#x20AC;&#x201C; LANGE TERMIJN PRAKTIJKERVARING

waarbij verbeterpunten helaas meestal niet te vermijden zijn. Deze punten zijn in de volgende projecten direct toegepast. Bij Vught zijn er toch eerder dwarsscheuren ter plaatse van de tunnelmootovergangen ontstaan, dan dat er schade in de aanliggende deklagen was opgetreden en bleek het noodzakelijk om in 2013 de DGD te vervangen. Tijdens dit onderhoud bleek inderdaad dat de scheurvorming zich, zoals verwacht, tot de deklaag beperkt had en dat er in de uit Thermifalt-Plus bestaande onderlaag geen scheurvorming zichtbaar was. Het tweede project betrof in 2010 de Utrechtsebaan ter hoogte van het Equinox-gebouw. Vanwege het bovenliggende gebouw zijn een aantal tunnelmoten aan elkaar gekoppeld en is het voegconcept voor tunnelbakken bij het Equinox-gebouw aangebracht. Daarnaast behoorde het aanbrengen van dezelfde voegoplossing aan het begin van de tunnelbak bij het Malieveld tot het project. Het werk is in 2 opeenvolgende weekenden uitgevoerd, waarbij het wegvak in de tussenliggende werkweek berijdbaar moest zijn. Figuur 5 toont het wegvak na afloop van het eerste weekend.

Figuur 6

In 2011 is de tunnelbak in de N319 bij Groenlo voorzien van de innovatieve voegenconstructie. In figuur 6 is het diverse malen gerepareerde verhardingsoppervlak voorafgaand aan het onderhoud weergegeven. In 2014 hebben wij de voegen aangebracht in de Beerstertunnel in de A7 bij Winschoten. De situatie na het aanbrengen is te zien in figuur 7. Hierin is goed zichtbaar dat de voegen slechts op de rijbaan richting Duitsland zijn aangebracht. Op de rijbaan naar Groningen is nog steeds een gevulde zaagsnede zichtbaar. Huidige stand van zaken Tijdens een in 2015 uitgevoerde visuele inspectie bleek dat alle voegenconstructies in de tunnelbakken er nog in goede staat, dus ongescheurd, bij liggen. Wij zijn ervan overtuigd dat het voegconcept voor tunnelbakken zich hiermee voldoende heeft bewezen. Daarom verwachten wij te bewerkstelligen dat het innovatieve voegconcept voor tunnelbakken in 2016 zal worden toegevoegd aan de (digitale) meerkeuzematrix voor voegovergangen.

Figuur 7

55

GEOKUNST - April 2016


ADVERTORIAL

EVERGREEN®,

de Texion oplossing voor groene keer- en geluidsmuren gemaakt uit prefab betonelementen. De fabriek produceert betonnen elementen die u op het werk volgens plan stapelt, zodat een 3D structuur ontstaat. De typische vorm van de elementen, gecombineerd met het gebruik van rubberen inlegstukken, waarborgt de stabiliteit, ook bij beperkte zettingen. U plaatst teelaarde en beplanting in de holle ruimten, die ca. 30% bedragen van het oppervlakte-aanzicht. Het resultaat is een groene muur met hoge absorptie van geluid. U kan ook kiezen voor het vullen van de elementen met keien, zodat u achteraf geen onderhoud heeft. Of, voor een vrijstaande wand, kiest u voor een asymmetrische oplossing: één zijde groen, de andere zonder enige beplanting en daarom onderhoudsvrij. Deze laatste variant is interessant voor spoorwegtoepassingen waar het spoor doorheen een bebouwde omgeving snijdt.

Evergreen® als verticale vrijstaande wand U stapelt de betonelementen verticaal als vrijstaande muur. Speciaal ontwikkelde software maakt een stabiliteitsberekening en bepaalt de vorm en het aantal van de nodige modules om een vooropgestelde stabiliteit te bekomen.

B

B

C

C

D

D

E

SOKKEL FUNDERING

e

Evergreen® als grondkerende muur Voor de stabiliteit rekent de Evergreen® keermuur op het eigen gewicht, te verhogen met het gewicht van de ingevulde grond of stenen. Dit stabiliserend moment dient u af te zetten tegen de actieve gronddruk.


Meer informatie?

Voor meer informatie of advies bij de berekening of installatie, surf naar www.texion.be, of contacteer Texion op +32 (0)3 210 91 91of info@texion.be

Voordelen van EVERGREEN® muren • • • • • • • •

anti-graffiti snelle plaatsing geen heiwerk nodig brandwerend (A1 volgens NBN S 21-203) duurzaam minimaal onderhoud bij begroeiing geen onderhoud wanneer gevuld met keien goede geluidswerende eigenschappen

Flexibel bouwen en combineren met andere Texion oplossingen Combinaties met andere Texion producten zijn mogelijk. Voor hoge grondkerende muren wapent u de achterliggende grond met geogrid of geotextiel volgens het principe van gewapende aarde. De beschrijving hiervan, alsook de berekeningsmethode voor een tot 18m hoge muur, staat in de paper ‘The Design and Construction of a Large Scale Noise Barrier in Reinforced Soil at Brussels International Airport, Belgium’. Contacteer Texion voor een exemplaar via www.texion.be

Texion, kenniscentrum voor de toepassing van geokunststoffen Texion ondersteunt u bij het zoeken naar de meest passende oplossing voor het bouwen van complexe geluids- of keermuren. Vanuit onze jarenlange ervaringen geven wij efficiënt en deskundig advies, gecombineerd met rentabiliteit en kwaliteit. Vraag nu uw gratis “Handboek Geokunststoffen” aan via www.texion.be Een mooi geïllustreerd overzicht van wat de technologie van de geokunststoffen u vandaag te bieden heeft zodat u de beste aanpak voor uw project kan kiezen. Het is vooral een praktisch hulpmiddel, met foto’s, definities, eigenschappen, productiemethoden, ontwerpregels, schetsen, en de essentie van de berekeningsmethoden die u nodig zal hebben. Het boek is een mix van innovatie en traditie. Alles conform de ISO 10318-nomenclatuur.

TEXION GEOKUNSTSTOFFEN NV - Admiraal de Boisotstraat 13 - 2000 Antwerpen - Tel. +32 (0)3 210 91 91 - Fax +32 (0)3 210 91 92 - www.texion.be


Unieke toepassing dijkstabilisatie met ankers en geotextielen

Inleiding In Nederland zijn er veel oude woningen nabij dijken aanwezig welke als gevolg van de aanpassingen in de loop van de jaren problemen krijgen. Deze oude dijkwoningen zijn vaak op staal gefundeerd en ingebouwd in een oud dijklichaam. De veranderingen die tot problemen leiden zijn vooral de uitgevoerde dijkverzwaringen en â&#x20AC;&#x201C;verbredingen, en de hogere verkeersbelastingen. Een locatie van een dergelijke situatie is Maasdijk 22 te Aalst. Direct achter de dijk is een woning gelegen. De helling van het binnentalud was circa 40 graden (talud 1 op 1,2). In 2013 is ter plaatse al een afschuiving opgetreden welke de gevel van het huis vors beschadigd heeft (zie figuur 1). In het najaar 2015 is ter plaatse wederom een geringe afschuiving opgetreden, zodat per direct stabiliserende maatregelen moesten worden getroffen. Figuur 2 geeft de locatie van de dijkwoning weer; figuur 3 de situatie nadat de calamiteit 2015 is opgetreden en de eerste noodmaatregel is getroffen. Het Waterschap Rivierenland heeft aannemersbedrijf Gebroeders Verhoeven opdracht gegeven voor het uitvoeren van herstelwerkzaamheden aan de Maasdijk 22 te Aalst. In een samenwerking tussen Gebroeders Verhoeven, Voets Gewapende Grond, Waterschap Rivierenland, Gemeente Aalst, Huesker B.V. en GeoTec Solutions is in diverse overleggen een oplossing uitgewerkt om de stabiliteit van het binnentalud sterk te verhogen. Randvoorwaarden Zoals op figuur 2 te zien is, is aan de andere zijde van de dijk een bedrijventerrein. De weg op de dijk is de ontsluitingsroute van dit terrein. Dat betekend dat de oplossing niet mag leiden dat gedurende de uitvoering de dijk langdurig wordt afgesloten. Verkeer moet altijd doorgang kunnen vinden. De oude gerestaureerde woning is op staal ge-

fundeerd. De oplossing mag geen hinder of schade opleveren aan de bestaande woning. Extra complicatie tijdens de uitvoering is de beperkte beschikbare ruimte tussen de woning en de dijk. Het instaleren van b.v. nagels vanaf de binnenzijde moet over de kop vanaf de dijk gebeuren, waarbij de ankerstang in segmenten moet worden ingebracht. Gezien de instabiliteit in een natte periode gaat de voorkeur uit naar het uitvoeren van de oplossing gedurende een droge periode. Echter, gezien de uitvoeringsduur van alle werkzaamheden heeft de uitvoering moeten plaatsvinden in een natte periode, namelijk december 2015.

Figuur 1

58

GEOKUNST - April 2016

ing. P. van Duijnen GeoTec Solutions

ing. C. Brok Huesker B.V.

Grondonderzoek Door Waterschap Rivierenland is het bodemonderzoek, de database met grondparameters en door het waterschap in het verleden uitgevoerde analyses, beschikbaar gesteld. Al snel was duidelijk dat lokaal weinig bekend was van de bodemopbouw en zijn er ter plaatse 4 sonderingen met kleef en waterspanning uitgevoerd. De dijk is een kleidijk, opgebouwd uit zandige klei. Vanaf de teen van de dijk worden relatief slappe kleilagen met een totale dikte van 6 m aangetroffen. De berekende stabiliteit van het binnentalud was rekenkundig precies in evenwicht. Bij een


Samenvatting

In Nederland zijn er veel dijkwoningen waar rondom veel stabiliteitsproblemen zijn met de belendende dijken. Dergelijke situaties zijn vaak complex waardoor direct gerichte oplossingen vaak niet worden uitgevoerd en meer aan symptoom bestrijding wordt gedaan. Er ontstaat steeds een

repeterend probleem dat zich langzaam voortsleept in de tijd. Bij het dijkhuisje aan Maasdijk 22 te Aalst is het uitgangspunt geweest om nu voor eens en voor altijd het probleem op te lossen. In deze oplossing is het gebruik van geotextielen verwerkt.

kleine verandering van bijvoorbeeld de verzadigingsgraad van de grond is er een reële kans op afschuiving. Brainsstormsessies Tijdens twee brainsstormsessies is gezocht naar een efficiënte oplossing. In de eerste sessie is gezocht naar de meest geëigende oplossing. Gezien de randvoorwaarden (beschikbaarheid) was het afgraven van de dijk geen reële optie. Gezocht moest worden naar oplossingen die stabiliteit aan de dijk toevoegen, met een minimaal grondverzet. Oplossingen als injecteren zijn overwogen maar snel verworpen. Met injecteren van klei was binnen het team geen ervaring en er werd zeer getwijfeld of dit tot een oplossing zou leiden. Al snel werd in de richting van vernageling gedacht. Ook bij een vernagelingsoplossing moeten diverse hobbels worden overwonnen, welke hierna aan de orde komen.

Figuur 2

Installatie nagels Resteert de vraag, hoe breng je nagels aan in het binnentalud binnen de beperkte ruimte zonder de woning te beschadigen? Het antwoord op deze vraag was al even eenvoudig als innovatief: boor tegengesteld, dus vanaf het ankerlichaam naar de ankerkop toe. Aan de buitenzijde van de dijk was voldoende ruimte beschikbaar voor het opstellen van een boorstelling. Voor de uitvoering is dit natuurlijk een bijzonder gewenste oplossing, maar geeft het ook de gewenste stabiliteitsverhoging. Voor de installatie van de trekstangen kan gekozen worden tussen diverse inbrengsystemen. Uiteindelijk is gekozen voor een horizontaal gestuurde boring. De keuze is hierop gevallen vanwege de kosten, de beschikbaarheid van de stelling en de hoge nauwkeurigheid van het uittrede punt, de ankerkop. Vastleggen talud De volgende uitdaging is hoe de kracht van het afschuivende talud over te brengen naar de ankerstang. Gekozen is voor ankerschotten bestaande uit gordingen (2 x HE 140 A). Gekozen is voor deze oplossingen omdat er dan een gording ontstaat met een hoogte van 2 x 140 + 40 = 320 mm. Om de grond tussen de ankerschotten op te

Figuur 3

59

GEOKUNST - April 2016


Figuur 5

Figuur 4 vangen is er een geogrid toegevoegd. Deze sluit het talud op en hiermee is de globale macrostabiliteit verzekerd. Het geogrid heeft echter ook een nadeel, bij onjuiste installatie ontstaat er een verticale component op de ankerstangen wat buiging en dwarskracht tot gevolg heeft. Microstabilteit Voorgaande maatregelen zijn bedoeld om de macrostabiliteit van de dijk te verzekeren. Het geogrid en de ankerschotten worden echter afgedekt met een laag klei. De laatste uitdaging waar het team voor stond is hoe afschuiving van deze afdek laag te voorkomen. Gekozen is voor het zoveel mogelijk verflauwen van het talud. Vervolgens wordt op de aangebrachte klei een 3D geogrid gespannen welke aan de onder- en bovenzijde van de dijk met een kielspit is ingegraven. Dit 3D geogrid is vervolgens met haringen verder verankerd. Risicoâ&#x20AC;&#x2122;s Bouwen in november en december brengt behoorlijke risico´s met zich mee qua weersomstandigheden. Het grootste risico was de weersgesteldheid tijdens de uitvoering. Het aanbermen van een kleidijk met klei tijdens de uitvoering is een grote uitdaging. Mitigerende

Figuur 6 maatregelen zijn er niet genomen, hooguit dat de kleidijk afgedekt kon worden met een folie, om verweking van de toplaag te voorkomen. Het tweede grote risico is beheersing van de microstabiliteit. Het 3D geogrid stabiliseert de deklaag. Het 3D geogrid is echter waterdoorlatend en sluit verweking direct onder het geogrid niet uit. Pas als het talud met gras begroeid is, is de microstabiliteit gewaarborgd. Dit betekend dat in de eerste maanden na oplevering er een verhoogd risico is op uitspoeling. Het afdekken van het talud met een waterdichtfolie sluit gelijktijdig het groeien van gras uit. Gezien de zachte nazomer is gekozen om dit risico te accepteren en het gras zo snel mogelijk te laten groeien. Het derde risico is de nauwkeurigheid van de boringen. Tussen iedere twee ankers wordt een ankerschot aangebracht. Als de afstand tussen de twee ankerstangen veel afwijkt, past het ankerschot niet meer. Als mitigerende maatregel is gekozen om de ankers in te boren, de afstand

60

GEOKUNST - April 2016

tussen de ankerstangen in te meten en vervolgens voor ieder paar ankerstangen een ankerschot te realiseren. Uitvoering De uitvoering is verzorgd door Gebroeders Verhoeven en Voets Gewapende Grond, waarbij veel stappen zijn doorlopen. Figuur 4 geeft de diverse bouwfaseringsstappen weer welke hieronder stap voor stap worden beschreven. Stap 1: Gestart is met het maken van proefsleuven om de aanwezige kabels en leidingen vast te leggen. Buitendijks, in de zuidoost hoek, is een laagspanningskabel aanwezig loodrecht op het talud van de dijk, van de teen naar de kruin. Deze kabel ligt veel ondieper dan verwacht, waardoor een aanpassing van het ankerschot noodzakelijk was. In de kruin van de dijk is een ruim 1 m dikke laag asfalt aanwezig. Deze is in blokken gezaagd en afgevoerd.


UNIEKE TOEPASSING DIJKSTABILISATIE MET ANKERS EN GEOTEXTIELEN

In

Figuur 7

Figuur8

Stap 2: Buitendijks is een werkplateau van gebroken puin tegen de dijk aangebracht. Vanaf dit plateau zijn 6 horizontaal geschuurde boringen uitgevoerd. Door de boorbuis is een stalen GEWI staaf rond 25 mm ingebracht. Het boorgat is afgegrout. Het werkplateau is ontgraven en is zijn de onderste 6 trekstangen ingeboord en afgegrout. Figuur 5 geeft de installatie van de trekstangen weer. Stap 3: Ter hoogte van de ankerstangen is de dijk ingekast (trap treden). Vervolgens wordt op het talud en de traptreden een hoge sterkte geogrid uitgerold en dubbel geslagen om 2 wapeningsstaven rond 16 mm. De ankerschotten worden over de ankerstangen geplaatst. Als laatste worden de trekstangen voorgespannen, om nazakking van het talud te voorkomen. Figuur 6 geeft het plaatsen van de ankerschotten weer. Stap 4: De traptreden zijn vervolgens goed aangevuld en onder een helling afgewerkt. Aan de boven- en onderzijde is een kielspit gemaakt. Het 3D geogrid is vervolgens op het talud gelegd en verankerd met nagels. Figuur 7 geeft de situatie weer direct na het aanbrengen van het 3D geogrid.

En wat hebben we geleerd? In het najaar regent het veel, dus natuurlijk ook tijdens de uitvoering van de dijkstabilisatie. Tussen de buien door is het talud ontgraven en regelmatig afgedekt. Als het ontgravingsvlak in contact komt met regenwater ontstaat al snel verweking en oppervlakkige glijvlakken. Dit maakt het aanhelen van het talud tot een uitdaging voor het grondverzet. Uitvoering in de zomer met droge omstandigheden is zeer wenselijk voor de gekozen uitvoeringswijze. In figuur 8 is waarneembaar wat regen doet met de oppervlakkige stabiliteit van het talud.

Figuur 9 het laatste weekeinde van januari 2016 is in een korte periode 20 mm neerslag gevallen in de regio Aalst. Het net wortellende gras is weggespoeld en er zijn oppervlakkige uitspoelingen opgetreden (zie figuur 9). Direct zijn er maatregelen genomen tot het vergroten van de microstabiliteit door het aanbrengen van extra nagels. Een ontwerptechnische les is de bevestiging tussen het geogrid en de ankerschotten. Gekozen was voor een omslag om een wapeningstaaf welke door wrijving op zijn plek wordt gehouden. Hierbij is geen rekening gehouden met het moment van aanspannen, waarbij tijdens het aanspannen van de ankerstangen er nog onvoldoende normaalspanning wordt uitgeoefend op

61

GEOKUNST - April 2016

het geogrid. Gevolg was dat het strak opspannen van het geogrid groter vakmanschap vereiste. Een volgende keer wordt op het ankerschot een voorziening getroffen om het geogrid vast te maken aan het ankerschot. Bij dit soort projecten is het erg handig om gebruik te maken van elkaars expertises. Het uitvoeren van dijkstabilisatie voor kleidijken is compleet anders dan het maken van een verticale wand van geogrids. Het succes van een dergelijk project is geheel afhankelijk van de betrokken vakmensen, van ontwerp tot oplevering. En, misschien nog wel belangrijker is het onderlinge noodzakelijke vertrouwen tussen de opdrachtgever, de ontwerpers en de uitvoering.


80 Years of experience

‘We are ready to support you into the future’

‘If it is excellence you are after, then experience makes the difference’

Geokunst wordt mede mogelijk gemaakt door: www.diesekogroup.com/rental

TE HUUR: EEN OPLOSSING, ALTIJD. nAue GmbH & Co. kG Bonar BV Gewerbestr. 2 Westervoortsedijk 73 32339 Espelkamp-Fiestel – Germany 6827 AV Arnhem OVERAL. Tel. +49 5743 41-0 Tel. +31 (0) 85 744 1300

De collectieve leden van de nGo zijn:

Naue GmbH & Co. KG, Baggermaatschappij Boskalis BV, Espelkamp-Fiestel Papendrecht Ooms Civiel BV, Avenhorn Bonar BV, Arnhem Prosé Kunststoffen BV, Ceco BV, Maastricht Leeuwarden Cofra B.V., Amsterdam Quality Services BV, Bennekom Deltares, Delft Robusta BV, Genemuiden Fugro GeoServices BV, Fax +49 5743 41-240 Fax +31 (0) 85 744 1310 SBRCURnet, Rotterdam Leidschendam info@naue.com info@bonar.com T&F Handelsonderneming BV, Geopex Products (Europe) BV, www.naue.com www.bonar.com Oosteind Gouderak Ten Cate Geosynthetics Hero-Folie B.V., Zevenaar Netherlands BV, Nijverdal InfraDelft BV, Delft Tensar International, Intercodam Infra BV, Almere ’s-Hertogenbosch Kem Products NV, Terre Armee BV, Waddinxveen Heist op den Berg (B) Van Oord Nederland BV, Gorinchem Kiwa NV, Rijswijk RENTAL FLEET: tenCate Geosynthetics teXIon Geokunststoffen nV Voorbij Funderingstechniek BV, Kwast Consult, Houten Trilblokken tot 500 kgm Hoge Dijkje 2 Admiraal de Boisotstraat 13 Amsterdam Movares Nederland BV, Utrecht 7442 AE Nijverdal Power Units tot 3200 l/min B-2000 Antwerpen – Belgium VIBRATORY FOUNDATION EQUIPMENT Vibroflots - DOP pompen SALES - RENTAL - CONSTRUCTION - SERVICE Tel. +31 (0)546-544 811 Tel. +32 (0)3 210 91 91 Fax +31 (0)546-544 470 Fax +32 (0)3 210 91 92 NIEUW: Lelystraat 49 geonederland@tencate.com www.texion.be Power Units met i-Timer 3364 AH Sliedrecht N71 Cover_Opmaak 1 02-09-13 09:48 Pagina www.tencate.com/geonederland 2 www.geogrid.be stop-start systeem te huur T: +31 184 410 333 Advert_Enkadrain_208x134mm_02_NL.pdf 1 01-10-13 09:30

1x formaat 208(b)x 134(h)


EC T O E

BLAD G K A

IEK HN

20 JAAR V

Geotechniek april 2016  

Onafhankelijk vakblad voor het geotechnische werkveld

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you