__MAIN_TEXT__
feature-image

Page 1

GEOTECHNIEK Onafhankelijk vaktijdschrift voor het geotechnische werkveld

9e jaargang - nummer 1 januari 2005

Bewezen sterkte bij dijken Maaiveldvervormingen door de aanleg van boortunnels Uitvoering en toepassing sonderingen in Europa op één lijn

inclusief

PREPAL BULLETIN pagina 73 t/m 82

GEOKUNST

pagina 65 t/m 72

Bouwput van de toekomst

geotechniek_2005#1.indd 1

02-12-2004 15:08:21


������������������ ����������� ����������� �������������� �������������������� ������������������� �������������������� ���������� ���������������� �������������������� ������������������� ������������������ ����������� ���������������� �������������������� ������������������� ������� ��������������� �������������� ���������������������

�������������� ����������� ������������� �������������� ���������������� ������������� ������������� ��������� ������������ ��������������������� ���������������������

�������������������������������������������������� ������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ��������������������������������������������������� ����������������������������������������������������� ���������� ���������������������������������������������� ����������������������������������������������������� ���������������������� ��������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������

VOOR FUGRO KENT GEOTECHNIEK GEEN GRENZEN Fugro is actief op het gebied van: • Grondonderzoek • Funderingsadviezen • Bemalingsadviezen • Bouwrijp maken • Stedelijk grondwaterbeheer • Geotechnische risico-analyses • Uitvoeringsbegeleiding • Monitoring • Materiaalkundig onderzoek GEOTECHNIEK MILIEU ONDERZOEK

MARINER

FUGRO INGENIEURSBUREAU B.V. / FUGRO ENGINEERS B.V. Veurse Achterweg 10, 2264 SG, Leidschendam Tel: 070-311 13 33/ 070-311 14 44

www.fugro.nl Untitled-1 1 geotechniek_2005#1.indd 2

30-11-2004 15:29:02 02-12-2004 15:09:30


Studiedagen CUR-middag 7 april 2005, Goudse Schouwburg, Gouda organisatie: CUR

Cursussen Grondmechanica en Funderingstechniek 2 (basis)(CGF2) start 11 januari 2005 in Utrecht en 13 januari 2005 in Delft (14 wekelijkse lesavonden) organisatie: Elsevier opleiding en advies i.s.m. KIVI, Afdeling voor Geotechniek Computational Geotechnics 17–19 januari 2005 in Noordwijkerhout organisatie: PAO i.s.m. Plaxis BV

agenda

Paalfunderingen voor civiele constructies 18, 19 en 25 mei 2005 in Delft organisatie: PAO i.s.m. CUR

organisatie: Japanese Geotechnical Society i.s.m. ISSMGE www.icsmge2005.org

Grondwateroverlast en –onderlast in de bebouwde omgeving 24 en 25 mei 2005 in Delft organisatie: PAO

No-dig 2005 19 – 21 september 2005, Rotterdam organisatie: Netherlands Society for trenchless technology (NSTT) i.s.m. ISTT www.no-dig2005.com

Geotechnical Instrumentation for Field Measurements 31 mei, 1 en 2 juni 2005 in Delft organisatie: PAO i.s.m. GeoDelft Basiskennis geologie voor de civiele techniek in Nederland 2, 3 en 10 juni 2005 in Delft organisatie: PAO

Grondmechanica en Funderingstechniek 1 (vervolg)(CGF1) start 18 januari 2005 in Delft en 20 januari 2005 in Utrecht (14 wekelijkse lesavonden) organisatie: Elsevier opleiding en advies i.s.m. KIVI, Afdeling voor Geotechniek

Beurzen en congressen

Geotechniek voor wegenbouwers 3, 10, 17 en 24 maart 2005 in Apeldoorn organisatie: KOAC-NPC i.s.m. GeoDelft

ITA-AITES World Tunnel Congress 7 – 12 mei 2005, Istanbul, Turkije organisatie: International Tunnelling Association www.ytmk.org.tr

Damwandconstructies en bouwputten 10, 11, 15 en 16 maart 2005 in Delft organisatie: PAO i.s.m. CUR Computational Geotechnics for experienced users 21–23 maart 2005 in Noordwijkerhout organisatie: PAO i.s.m. Plaxis BV Computational Geotechnics special subjects 3D analyses 24 maart 2005 in Noordwijkerhout organisatie: PAO i.s.m. Plaxis BV Feiten en fabels over oppervlakteverdichting van grond 14 en 15 april 2005 in Delft organisatie: PAO Geforceerde consolidatie door waterstandverlaging en onderdruk 12 en 13 mei 2005 in Delft organisatie: PAO i.s.m. CUR

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 3

Infratech 11 –14 januari 2005, Rotterdam organisatie: Ahoy’ exhibition, congress & event management www.infratech2005.nl

18e BIBM Internationaal Congres & Beurs ‘Meet the future of precast concrete’ 11 – 14 mei 2005, RAI Congrescentrum, Amsterdam organisatie: BFBN www.bibm2005.com International Conference on Deep Mixing; Best Practice and Recent Advances 23 – 25 mei 2005, Stockholm, Zweden organisatie: Swedish Geotechnical Institute www.deepmixing05.se 5th International Symposium Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground 15 – 17 juni 2005, Amsterdam organisatie: KIVI Congresbureau www.tc28-amsterdam.org 16th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering 12 – 16 september 2005, Osaka, Japan

Informatie en aanmelding Betonvereniging www.betonvereniging.nl +31-(0)182-53 92 33 COB www.cob.nl +31-(0)182-54 06 60 CROW www.crow.nl +31-(0)318-69 53 00 CUR www.cur.nl +31-(0)182-54 06 00 Elsevier opleiding & advies www.elsevieropleidingen.nl +31-(0)78-625 37 53 GeoDelft www.geodelft.nl tel. +31-(0)15-269 35 00 KIVI www.kivi.nl +31-(0)70-391 98 90 KOAC-WMD www.koac-wmd.nl +31-(0)55-543 31 00 NGO www.ngo.nl +31-(0)30-605 63 99 NIRIA www.niria.nl +31-(0)70-352 21 41 NSTT www.nstt.nl +31-(0)182-56 73 80 PAO www.pao.tudelft.nl +31-(0)15-278 46 18 Plaxis b.v. www.plaxis.nl +31-(0)15-251 77 20 TI-KVIV www.ti.kviv.be +32-(0)3-260 08 40

3

02-12-2004 15:10:48


Geotechniek wordt mede mogelijk gemaakt door:

Hoofdsponsor

Stieltjesweg 2, 2628 CK Delft, Tel. (015) - 269 35 00

Subsponsors:

Veurse Achterweg 10, 2264 SG Leidschendam Tel. (070) - 311 13 33

Gemeentewerken Rotterdam, Galvanistraat 15, 3029 AD Rotterdam Tel. (010) - 489 69 22

H.J.E. Wenckebachweg 120, 1096 AR Amsterdam, tel. (020) - 597 66 66

Sponsors BelgiĂŤ:

Ekkersrijt 2058, 5692 BA Son Tel. (0499) - 47 17 92 Kubus 121, 3364 DG Sliedrecht Tel. (0184) - 61 80 10

Gendt (Gld) Tel.: 0481 - 424721 Delft Tel.: 015 - 2855580 Beverwijk Tel.: 0251 - 261800

Infra, Funderingstechnieken en Engineering Postbus 1526, 3430 BM Nieuwegein Tel. (030) - 285 31 45

Vierlinghstraat 17, 4251 LC Werkendam Tel. (0183) - 40 13 11

4

geotechniek_2005#1.indd 4

Veemarktkade 8, 5222 AE 's-Hertogenbosch Tel. 073 - 624 1916

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

Industrielaan 2 B-3900 Overpelt Tel. 0032 1 180 08 90

Zuidoostbeemster, Tel. 0299 - 433 316 Almelo, Tel. 0546 - 532 074 Oirschot, Tel. 0499 - 578 520 Ede, Tel. 0318 - 437 639

De Holle Bilt 22, 3732 HM De Bilt

IJzerweg 4, 8445 PK Heerenveen Tel. (0513) - 63 13 55

Barbarossastraat 35, 6522 DK Nijmegen Tel. (024) - 328 42 84

Arcadis, Postbus 33, 6800 LE Arnhem Tel. (026) - 377 89 11

Kleidijk 35, 3161 EK Rhoon Tel. (010) - 503 02 00

Korenmolenlaan 2, 3447 GG Woerden Tel. (0348) - 43 52 54

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:11:08


Van de Redactieraad

colofon Geotechniek is een informatief/promotioneel onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogt kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht te bevorderen en belangstelling voor het gehele geotechnische vakgebied te kweken. Geotechniek, jaargang 9, nummer 1, januari 2005 Uitgave Uitgeverij Educom BV Mathenesserlaan 347-b, 3023 GB Rotterdam Tel. 010 - 425 65 44 Fax 010 - 425 72 25 E-mail: info@uitgeverijeducom.nl Uitgever/bladmanager Robert Diederiks

kleiner was dan A4, is doorgeschoten naar een formaat dat nu groter is dan A4. Qua hoogte steekt Geotechniek thans niet boven andere bladen uit; wel is het

breder dan vele andere vaktijdschriften. De uiterlijke veranderingen doen meer

recht aan de inhoud: Geotechniek is de afgelopen jaren alleen maar gegroeid en

hoeft zich dus qua hoogte niet meer te beperken. Ook is de inhoud van Geotechniek verbreed, met een goed gevulde nieuwsrubriek en rubrieken waar de plaats van

de geotechniek in de wereld wordt geschetst. Na acht jaar met een klein formaat te zijn uitgekomen, was het gewoon tijd om weer eens iets nieuws te gaan doen. De nieuwe vormgeving maakt het mogelijk om flexibeler met de opmaak om

te gaan. Er wordt nu gebruik gemaakt van drie kolommen, terwijl dat voorheen twee was. Daardoor kan er meer worden gevarieerd met de grootte van de

Redactieraad Alboom, ir. G. van Barends, prof. dr. ir. F.B.J. Berg, dr. ir. P. van den Brinkgreve, dr. ir. R.B.J. Calster, ir. P. van Deen, dr. J.K. van Diederiks, R.P.H. Diepstraten, ir. E.M.J. Doornbos, ing. S. Eijgenraam, ir. A.A. Graaf, ing. H.C. van de Graaf, ir. H.J. van der Habib, ir. A. Hannink, ir. G. Huiden, ir. E.J. Jonker, ing. A. Kant, ing. M. de

Geotechniek begint het jaar 2005 met een nieuw uiterlijk. Het formaat dat voorheen

Knol, ir. J. Meel, ir. R. van der Niekerk, ir. W.J. van Ramler, ir. J.P.G. Rook, J. Rijkers, drs. R.H.B. Schouten, ir. C.P. Schrier, ir. J.S. van der Seters, ir. A.J. van Smienk, ing. E. Staveren, ir. M.Th. van Teunissen, ir. E.A.H. Thooft, dr. ir. K. Thoonsen. G.J.J. Visser, ing. G.T. Vos, ir. M. de Ypma, ir. M.J.

Redactie Berg, dr. ir. P. van den Diederiks, R.P.H. Hannink, ir. G. Kant, ing. M. de Ramler, ir. J.P.G. Thooft, dr. ir. K. Vormgeving DLMA.nl i.s.m. Uitgeverij Educom BV Abonnementen Nederland (5 nrs. per jaar, excl. specials) Gratis op aanvraag indien men behoort tot één van de lezersgroepen. Abonnementen buitenland (5 nrs. per jaar, excl. specials) bedrijvenabonnement € 100,- (excl. 6% btw), € 80,- (incl. 6% btw), particulier abonnement Nabestellingen en lezersservice Tel. 010 - 425 65 44 E-mail: info@uitgeverijeducom.nl

illustraties en daar is in dit nummer al volop gebruik van gemaakt. Het nieuwe formaat heeft voor de praktiserende geotechnici ook een nadeel. Artikelen zijn

minder gemakkelijk te kopiëren op A4-formaat en in het dagelijks gebruik van de wetenswaardigheden in Geotechniek op het werk, kan dat onhandig zijn. Er zijn

twee belangrijke redenen waarom het grotere formaat toch is gekozen: ten eerste is er tegen geringe vergoeding een abonnement verkrijgbaar dat de mogelijkheid biedt om artikelen te downloaden via de website van Uitgeverij Educom en

vervolgens op A4-formaat af te drukken; ten tweede blijft Geotechniek het belangrijk vinden zich ook qua uiterlijk van andere vaktijdschriften te onderscheiden.

Er is nog een reden voor de nieuwe vormgeving: het is goedkoper dan het oude

formaat: er wordt efficiënter met het papiergebruik omgesprongen, waardoor het vaktijdschrift minder dik wordt en kan worden geniet in plaats van dat er van een gelijmde rug gebruik wordt gemaakt. Wat de financiële exploitatie betreft, is de

situatie van Geotechniek niet anders dan in de branche. Er is voldoende aanbod van artikelen, maar het financiële draagvlak is de afgelopen twee jaar minder groot

geworden. Er moet dus op de kosten worden gelet. Gelukkig is het aanbod van werk

in de geotechnische branche in 2004 weer wat toegenomen, alleen de marges staan nog geweldig onder druk. Laten we hopen dat het in 2005 beter gaat. Geotechniek roept die partijen op, die in dit nieuwe jaar daartoe de financiële mogelijkheden

hebben, zich aan te sluiten bij die sponsors die het vaktijdschrift ook in de moeilijke periode zijn blijven ondersteunen. Voor de continuïteit van het vaktijdschrift is een

verbreding van het draagvlak namelijk wenselijk. Geotechniek houdt daarbij vast aan het gekozen uitgangspunt dat het blad door en voor de branche wordt gemaakt.

Hoewel het eerste nummer van het jaar bij uitstek de gelegenheid is om vooruit te kijken, is het toch ook goed om even terug te kijken naar 2004. Een jaaroverzicht van geotechnische successen en teleurstellingen wordt niet opgetekend. Als de ene klus klaar is, zijn we al weer met de volgende klus begonnen. Voor

terugkijken hebben we geen tijd. Toch is 2004 bijvoorbeeld het jaar dat de

Tramtunnel in Den Haag in gebruik werd genomen; volgens de inwoners van Den Haag een veel te duur project, maar toch ook een aanwinst voor de stad.

Hoe zal men daar over 5 jaar over denken? Heeft men het dan nog over de kosten,

© Copyrights Uitgeverij Educom BV - januari 2005 Niets uit deze uitgave mag worden geproduceerd door middel van boekdruk, foto-offset, fotokopie, microfilm of welke andere methode dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever.

of heeft men het dan vooral over de voordelen van de tunnel voor de stad? De

© ISSN 1386 - 2758

Ir. G. Hannink

R.P.H. Diederiks

Voorzitter van de redactieraad

Uitgever

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 5

redactie van Geotechniek wil dat te zijner tijd graag weten, maar wacht nu al in spanning de reacties op de vernieuwde vormgeving van het vaktijdschrift af.

5

02-12-2004 15:11:10


��������������������������

������� ��� ���� ����������� ��� ����� ����������� ������ ������� ����� ���� ���� ����� ��� ��������� ��� ������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������� ������ ����� ��� ������ ��� ��� ������� ���� ��������������� ������ ��� ������������ ���� �������� ��� ���� ��������� ���� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������� ������� �������� ��� ��������� ���� ������ ���������� ������� ����� ���� �������� ��������� ��� �������� ���� ��������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������� ��� �������������� ������������ ��� ����������������������� ����� ���� ���� ������������������ �������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������

�����������������������

Geo Techniek

geotechniek_2005#1.indd 6

hjGrontmij

• Funderingstechnieken • Kadeconstructies • Waterkeringen • Onderbouw wegen en spoorwegen • Ondergronds bouwen • Grondverbeteringstechnieken • Grondonderzoek en interpretatie • Restauratiewerken

Postbus 203 3730 AE DE BILT

www.grontmij.com geotechniek@grontmij.nl

De basis voor mooi werk

02-12-2004 15:11:34


INHOUDSOPGAVE Geotechniek Agenda

3

Van de redactieraad

5

Actueel

8

Afstudeerders

14

The magic of Geotechnics

16

Vraag en antwoord

18

Normen en waarden

23

(Internationale) Technische Commissies

25

Bewezen sterkte bij dijken

27

Maaiveldvervormingen door de aanleg van boortunnels

38

De bouwput van de toekomst

44

Uitbreiding van het ondergronds laboratorium HADES

48

Uitvoering en toepassing sonderingen in Europa op één lijn

56

Geokunst Van de redactie

67

Korte berichten

67

CE-markering: wees een Tarzan en maak van de jungle een feest

68

Taludwapening, een ontwerp op het hellend vlak

70

Prepal Bulletin Energiepalen, betonnen heipalen toegepast als warmtewisselaars

74

Ongesnelde paalkoppen, kan dat ook? Jazeker!

78

Verspreiding van dit nummer in België wordt mede mogelijk gemaakt door: Denys NV Industrieweg 124 B - 9032 Wondelgem - Gent Tel +32 (0)92 54 01 11

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 7

7

02-12-2004 15:11:36


Twee prijswinnaars ‘De reinigende weg’ Ondanks de staking in het openbaar vervoer hadden velen op 14 oktober 2004 de weg gevonden naar de Van Nellefabriek in Rotterdam. Hier werden op de Rijkswaterstaat-manifestatie ‘Innovatie in uitvoering’ onder andere de winnaars van de prijsvraag ‘De reinigende weg’ bekendgemaakt. Over de aanleiding en achtergrond voor de prijsvraag en de shortlist van genomineerden hebt u reeds in Geotechniek van juli 2004 kunnen lezen. Uiteindelijk hebben twee consortia een hoofdprijs gewonnen. GeoDelft en Boskalis kregen een prijs voor hun inzending ‘De Baggerspeciematras’, de combinatie Tauw-Reef voor het concept van de ‘Snelweg SAWA’. Rijkswaterstaat heeft in haar programma Wegen naar de Toekomst een Europese prijsvraag uitgeschreven, waarin iedereen werd uitgedaagd om met een goed en uitvoerbaar idee te komen om baggerspecie te reinigen in de ruimte van wegbermen van onder meer snelwegen. Baggerspecie is in Nederland in grote hoeveelheden beschikbaar, volgens schattingen van Rijkswaterstaat de komende 10 jaar 10 miljoen kubieke meter. Baggerspecie die niet kan worden verwerkt, moet naar depots worden afgevoerd. Er is in Nederland 14.000 ha aan bermen langs snelwegen. De uitdaging van de prijsvraag was de randvoorwaarde dat baggerspecie schoongemaakt moet worden die verontreinigd is met zowel organische (PAK, minerale olie) als anorganische (zware metalen) stoffen. Uiteindelijk moet er een schoon, stabiel en grondachtig product ontstaan dat geschikt is voor diverse civieltechnische toepassingen Baggerspeciematras GeoDelft en BosKalis kwamen met het idee van de Baggerspeciematras. De Baggerspeciematras is een lichtgewicht bouwstof die als fundering van de weg kan dienen. Door het lage eigen gewicht wordt ook op slappe grond een zettingsarme constructie verkregen, die snel en met conventioneel materieel is aan te leggen. Bij de toepassing wordt opgebaggerd slib hydraulisch aangebracht in het werk, direct ‘vanuit de pijp’. Vlak voor het aanbrengen vinden drie mengstappen plaats: met een schuimvormer, met een bindmiddel, en tenslotte met een initiator. Na korte tijd krijgt het slib hierdoor draagvermogen. De op deze wijze gevormde matras is voldoende sterk om een weg op aan te leggen. Het materiaal blijft echter wel waterdoorlatend. Hierdoor kan regenwater in de wegfundering infiltreren, de verontreinigingen in de matras meenemen en gecontroleerd naar de zijkanten van de weg afvoeren. In de berm van de weg is een turffilter aangebracht, dat meer dan 99% van de uitlogende zware metalen, PAK’s, PCB’s en minerale olie absorbeert. Het uitstroomwater komt terecht in een sloot met zuurstofarm water waar de rest van de zware metalen neerslaat; het

\ Baggerspeciematras

restant minerale olie en PAK’s wordt in een helofytenfilter afgebroken, zodat uiteindelijk schoon water resteert. Snelweg SAWA De combinatie Tauw-Reef kwam met de Snelweg-SAWA. SAWA staat daarbij voor “Sustainable system for Attenuation of Waste dredging spoil towards useful Application”. De SAWA is een soort landfarm met als ingrediënten natuurlijke rijpingsprocessen, afstromend regenwater en bermmaaisel. In de zomer breken warmte en bacteriën PAK’s en minerale olie af. In de winter stroomt (zout) regenwater over de SAWA. Door de mobiliserende werking van zout spoelen de metalen uit. Het “belaste” water wordt afgevoerd naar een bermmaaisel-filter. Bermmaaisel is ook een veel voorkomend probleem, maar heeft de positieve eigenschap dat het een ideale voedingsbodem vormt voor sulfaatreducerende bacteriën. Hierdoor slaan de metalen in het maaisel neer als sulfiden en kan het gezuiverde schone water in de bodem of op oppervlaktewater worden geloosd. Het SAWA-concept is op vele locaties toe te passen, op kleine en op grote schaal, in lussen van klaverbladen en langs rijks- en provinciale wegen, in platte bermen en in taluds. ‘Naast deze eigenschappen kenmerkt het idee zich door een goede landschappelijke inpassing, het gebruiken van run-off in het reinigingsproces en de technische eenvoud’, aldus het juryrapport. De prijs voor de winnaars is dat Rijkswaterstaat hun ontwerpen op korte termijn in de praktijk gaat beproeven. Er zullen proefstroken worden ingericht waarop de concepten in de loop van 2005 op hun praktische uitvoerbaarheid en reinigend vermogen zullen worden getoetst. Bron: persberichten RWS/WINN, GeoDelft en Tauw. Meer info: www.geodelft.nl onder nieuws en www.tauw.nl onder actueel

\ Snelweg SAWA

Publicatie Functionele eisen voor wegfunderingen verschenen Als functionele eisen aan een wegfundering worden gesteld, is het niet meer relevant welke materialen in de funderingen worden gebruikt. Het is veel meer van belang of de fundering en de afgebouwde verharding voldoen aan de gestelde eisen van levensduur en vlakheid. De CROWpublicatie ‘Richtlijn Functionele eisen wegfunderingen’ geeft

antwoord op de vraag wat de functionele eisen voor een wegverharding zijn en welke specifieke eisen van belang zijn voor een wegfundering. De publicatie behandelt verder de betekenis van de functionele eisen voor de fundering als onderdeel van de wegverhardingsconstructie en voor de funderingsmaterialen zelf. Tevens wordt ingegaan op de vraag hoe een concrete invulling

actueel 8

geotechniek_2005#1.indd 8

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:11:40


kan worden gegeven aan het systeem van functioneel specificeren en wat de rol is van de diverse partijen die betrokken zijn bij het totstandkomen van een wegfundering. Met de ontwikkelde systematiek is een methode beschikbaar gekomen om willekeurige materialen en mengsels te beoordelen op de geschiktheid voor toepassingen in wegfunderingen. Hiermee is duidelijk welke functionele eigenschappen van welke materialen verwacht kunnen worden. Aan de hand van een case is het gebruik van functionele en constructieve eisen verduidelijkt. Bij de aanbevolen testmethoden is rekening gehouden met nieuwe Europese normen. CROW-publicatie 205 ‘Richtlijn Functionele eisen wegfunderingen’ kost €29,- (inclusief BTW en verzendkosten binnen Nederland) en is te bestellen via de website van het CROW: www.crow.nl/shop, per fax (0318) 62 11 12, of per post: Postbus 37, 6710 BA Ede.

Nieuwe NVAF-richtlijnen voor drijvend funderingsmaterieel verschenen De nieuwe richtlijnen voor drijvend materieel vervangen de Aanvullende Bepalingen voor drijvend funderingsmaterieel, waarvan de laatste versie dateerde van mei 1998. De richtlijnen zijn vooral opgesteld tegen de achtergrond van nieuwere wetgeving en om een duidelijker onderscheid tussen binnenwateren en binnenlandse bouwputten enerzijds en locaties buitengaats te maken. Dan gelden er andere, strengere regels. Tijdens de algemene ledenvergadering van de NVAF op donderdag 28 oktober 2004 te Harderwijk is het eerste exemplaar aangeboden van de NVAF-richtlijnen voor drijvend funderingsmaterieel.

Dit gebeurde door de voorzitter van de Technische Commissie Funderingsmachines, Jaap Ouwendijk, aan de voorzitter van de NVAF, Henk van Hees. De nieuwe richtlijnen gaan uit van nieuwe definities welke in overeenstemming zijn gebracht met de Europese normen zoals NEN-EN 791 respectievelijk NENEN 996 en het Nederlandse Reglement Onderzoek Schepen op de Rijn (ROSR) 1995. Het toepassingsgebied van de richtlijnen is beperkt tot de Nederlandse binnenwateren alsmede binnenlandse bouwputten. Buiten dit toepassingsgebied kunnen deze richtlijnen worden verdrongen door regelingen welke gelden voor drijvend materieel dat onder classificatie is gebouwd zoals in de offshore. De richtlijnen kunnen worden besteld bij het secretariaat van de NVAF te Harderwijk, telefoon 0341 – 456191, e-mail: secretariaat@nvaf.nl.

Porto 2004: Van EK-04 naar ISC-02 Van 19 tot 22 september 2004 werd in de Portugese stad Porto de tweede “International Conference on site characterization” (ISC-2) gehouden. Het congres was georganiseerd door de Universiteit van Porto met medewerking van de International Society for Soil

Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE). Meer dan 550 belangstellenden uit alle delen van de wereld waren bijeengekomen om de laatste ontwikkelingen op het gebied van het geotechnisch en geofysisch veldonderzoek met elkaar te delen. Uit Nederland en België waren ongeveer 15 personen aanwezig. Voor de conferentie waren meer dan 500 papers ingediend, waaronder circa 10 uit Nederland en België, die waren gevat onder 9 thema’s op het terrein van geotechnisch en geofysisch veldonderzoek, innovatieve onderzoeksmethoden, case studies, toepassing op geotechnische constructies, onderzoek op niet alledaagse geomaterialen en vergelijking van veld- en laboratoriumonderzoek. Elk thema werd ingeleid door een “keynote lecture”, gegeven door een specialist uit het vakgebied, waarna een aantal papers uit de betreffende sessie werden gepresenteerd en bediscussieerd. Poster sessies waren een goede aanvulling om met collega’s nog te kunnen napraten over hun vaak enthousiaste bijdragen. Uit de bijdragen kwam een grote verscheidenheid aan onderzoeksmethoden naar voren. Naast de al bekende, zoals CPT- en SPTmethoden, werd veel aandacht besteed aan de ontwikkelingen voor het meten van de in situ stijfheideigenschappen bij lage rekken. Daarbij wordt gebruik gemaakt van seismische methoden, met opnemers ingebouwd in bijvoorbeeld een conus, een dilatometer of in een cone pressuremeter. Doel van deze metingen is te komen tot een betere stijfheidbepaling, afhankelijk van de in werkelijkheid optredende schuifrek, die vaak veel geringer is ( < 0,1 %) dan die bij traditionele proeven als triaxiaalproeven (1- 10 %) wordt bepaald. Voorts was er veel aandacht voor de ontwikkeling

van geofysische methoden. De ontwikkeling op dit terrein wordt mogelijk gemaakt door de grote rekencapaciteit die met de huidige pc’s relatief goedkoop is. Tussen alle sessies door bood de oude stad Porto, gelegen aan beide steile oevers van de Douro en een “Unesco World Heritage”, volop gelegenheid kennis te maken met de Portugese cultuur. In Porto wordt hard gewerkt aan de aanleg van een ondergronds metrosysteem in rotsachtige bodem. De stad was kennelijk nog een beetje in de sfeer van het EK voetbal, getuige de nog overal aanwezige Portugese vlag. Bijzonder was het bezoek dat de congresgangers, tussen uitvallende bouwlampen en steigers, brachten aan het nog in aanbouw zijnde “Casa da Musica” een als in facetvorm geslepen concertgebouw, ontworpen door Rem Koolhaas. In vijf volle dagen werd op dit goed georganiseerde congres een uitputtend overzicht en een “state of the art” gegeven van het geotechnisch en geofysisch veldonderzoek. De Proceedings van het congres zijn uitgegeven door Mill Press te Rotterdam. Henk Brassinga, Gemeentewerken Rotterdam en Jurgen Herbschleb, Royal Haskoning

actueel Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 9

9

02-12-2004 15:11:50


Ton van Bruchem met de VUT Op 30 september 2004 nam Ton van Bruchem afscheid bij Arcadis vanwege het bereiken van de VUT-gerechtigde leeftijd. Zijn afscheid werd opgeluisterd door een goedbezocht minisymposium in het Zalmhuis aan de Nieuwe Maas te Rotterdam, onder de rook van de Van Brienenoordbrug. Vier sprekers belichtten even zovele vakgebieden waaraan Van Bruchem op de een of andere manier heeft bijgedragen. Hij heeft vooral naam gemaakt met zijn activiteiten op het gebied van dijkversterkingen. In 1995 werd hij gekozen tot ‘ing van het jaar’ op basis van zijn onderzoek naar de mogelijkheden tot versterking van de dijken langs de grote rivieren. In deze uitgave van Geotechniek is een bijdrage van Van Bruchem voor de rubriek ‘The magic of Geotechnics’ opgenomen, waarin hij samen met de oud-wethouder van Gouda, Jaap Warners, verhaalt over de discussie met het ministerie van Binnenlandse Zaken over de kosten die het wonen op slappe grond met zich mee brengt.

KIVI Speurwerkprijs 2004 voor Prof. Pieter Vermeer Jaarlijks wordt de KIVI-speurwerkprijs uitgereikt aan degene (persoon, groep of organisatie) die op een bepaald technisch-wetenschappelijk gebied het beste speurwerk heeft uitgevoerd en hierdoor heeft bijgedragen tot de ontplooiing en/of ontwikkeling van de technische wetenschappen. De prijs is voor het eerst in 1954 uitgereikt. KIVI-NIRIA brengt met deze prijs de bijdrage van techniek aan de maatschappij voor het voetlicht en zet hiermee ‘Techniek op de kaart’. Dit jaar was geo-engineering het vakgebied voor de Speurwerkprijs. De jury, onder voorzitterschap van Prof. dr. ir. Arnold Verruijt, heeft gezocht naar een kandidaat die op wetenschappelijke basis gebaseerd speurwerk heeft verricht op het gebied van de geo-engineering. Het Speurwerk moet gericht zijn op praktische toepassingen, en geleid tot nieuwe methodes of technieken. De jury heeft voorgesteld de prijs toe te kennen aan Prof. dr. ir. Pieter Anne Vermeer, hoogleraar Geotechniek aan de Universiteit van Stuttgart. Op de Funderingsdag op 5 oktober 2004 in de Reehorst in Ede heeft Prof. Verruijt als voorzitter van de jury het besluit toegelicht, waarna ir. Jan Dekker, president van KIVI-NIRIA de prijs aan Prof. Vermeer heeft uitgereikt. Prof. Vermeer kreeg de KIVI-speurwerkprijs vanwege zijn grote verdiensten bij de ontwikkeling van het computerprogramma Plaxis, een eindige elementenmodel voor het berekenen van spanningen en vervormingen in de grond. Dit computerprogramma is ruim 15 jaar geleden ontwikkeld en daarna bruikbaar gemaakt voor het bedrijfsleven. Inmiddels wordt het programma wereldwijd toegepast. De laatste jaren ligt bij de verdere ontwikkeling van het programma de nadruk op 3Drekenen. Prof. Vermeer is nog steeds betrokken bij deze ontwikkelingen.

GeoEurekaprijzen voor Molendijk en Dauvellier Op de Funderingsdag in Ede hebben Waldo Molendijk en Leon van Paassen (GeoDelft) samen met Bartho Admiraal (VWS-Geotechniek) de geoEureka-prijs 2004 ontvangen met hun inzending “SmartSoils, grondeigenschappen op bestelling”. De geoEureka-prijs is door GeoDelft samen met KIVI in het leven geroepen om vernieuwende ideeën te genereren en daarmee de innovatie binnen het vakgebied van de geo-engineering te stimuleren. De tweede prijs ging naar Peter Dauvellier (Dauvellier Planadvies), Henk Puylaert en Henk Werksma (TNO-Inro) met hun inzending: “MIRUP: de ondergrond als RO-planningsfactor”. De breed samengestelde jury was van mening, dat met SmartSoils volledig nieuwe mogelijkheden worden geboden voor het vakgebied van de geotechniek. De inzending geeft een onderbouwd perspectief, dat we op termijn in staat zullen zijn de eigenschappen van de grond in situ te modificeren tot het gewenste niveau. Het gaat hierbij om eigenschappen als stijfheid, sterkte en doorlatendheid.

Om dit te bereiken worden natuurlijke biologische en chemische processen in de ondergrond geactiveerd en versneld. Het concept is op een heldere en aansprekende wijze gepresenteerd en gecommuniceerd; de media hebben het laatste jaar veel belangstelling getoond voor de ontwikkeling. De tweedeprijswinnaar MIRUP reikt een aanpak aan om de ondergrond (weer) medesturend te krijgen bij de ruimtelijke ontwikkeling en inrichting. Bij het ontstaan van dorpen en steden was in het verleden de ondergrond in veel gevallen bepalend voor de keuze van de locatie. Door schaalvergroting en toename van de complexiteit is het inzicht dat de ondergrond reeds in de planfase van groot belang is, meer en meer op de achtergrond geraakt. Er zijn diverse voorbeelden, waaruit blijkt dat het te laat betrekken van de ondergrond heeft geleid tot kostenoverschrijdingen en vertragingen. Met de ingediende aanpak wordt op een aansprekende wijze (namelijk in de taal van de planvormers, dat is beeldend) opnieuw de aansluiting gezocht.

Waterdruk of gasdruk? Het meten van waterspanningen is in Nederland één van de meest uitgevoerde geotechnische metingen. Tijdens de uitvoering van ophogingen op slappe grond worden de waterspanningen in situ gemonitord om de stabiliteit van de ophoging te bewaken. Op deze manier is het ophoogtempo op een verantwoorde en efficiënte wijze te optimaliseren. In de praktijk is gebleken dat in de loop van de tijd in sommige gevallen een hogere waterspanning wordt geregistreerd dan in werkelijkheid aanwezig is. Dit leidt tot onnodige vertraging in de uitvoering met als gevolg onnodige extra kosten. Tijdens de aanleg van de Betuweroute werden in Nederland voor het eerst op grote schaal (honderden) waterspanningsmeters geplaatst die automatisch werden gemeten en verwerkt. Daarbij werden in een aantal gevallen oplopende waterspanningen geconstateerd, die niet direct waren te relateren aan ophoogactiviteiten in de nabijheid van de

actueel 10

geotechniek_2005#1.indd 10

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:11:57


meetlocaties. Nadien heeft dit verschijnsel zich ook bij verschillende andere projecten voorgedaan. Ook in de literatuur zijn er meldingen van dit fenomeen. Het gevolg is dat de werkzaamheden noodgedwongen moeten worden voortgezet met een grotere veiligheidsmarge, of dat meetapparatuur moet worden vervangen of bijgeplaatst. In beide gevallen leidt het tot vertraging en extra kosten. Tot op heden is nog steeds niet duidelijk waardoor de verhoogde meetwaarden precies worden veroorzaakt. Het lijkt er echter op dat de aanwezigheid van gas in de ondergrond en de interactie van de meetinstrumenten met dit bodemgas een essentiële rol spelen. Kenmerken De geschetste problematiek wordt in Nederland inmiddels breed onderkend. Zes partijen (de ingenieursbureaus Fugro en Gemeentewerken Rotterdam, de leveranciers Koenders Instruments, Boart Longyear Interfels en Profound alsmede kennisinstituut GeoDelft) die het probleem allen in meerdere of mindere mate kennen uit de praktijk, hebben hiervoor een werkgroep in het leven geroepen. Deze bijdrage aan Geotechniek is met hun instemming tot stand gekomen. Om een gevoel te krijgen voor de problematiek is uitvoerig gekeken naar de metingen waar het probleem is opgetreden. Het blijkt dat de oplopende meetwaarden vooral waargenomen worden in cohesieve, humusrijke gronden. In een andere grondslag verlopen de metingen doorgaans zonder problemen. De oplopende waterspanningen doen zich niet kort na plaatsing voor. Het kan enige maanden duren voordat de waterspanningen beginnen af te wijken van waarden die verwacht mogen worden op basis van de werkzaamheden zoals een ophoogslag. De afwijking in de gemeten waterspanning blijkt niet te worden veroorzaakt door het niet goed functioneren van het instrument zelf. Ook is er geen relatie met het type instrument dat wordt ingezet. Op een aantal locaties zijn waterspanningsmeters getrokken. Bij controle in het lab is geconstateerd dat de meters nog correct functioneerden, maar dat zich gas had verzameld in de meetkamer. Dit gas is geanalyseerd en het blijkt vooral methaangas te zijn, een veel voorkomend gas in humusrijke grondlagen. Kwaliteitstoets Omdat uit de metingen zelf niet direct kan worden geconstateerd dat de afwijkende metingen het gevolg zijn van gasvorming, is een kwaliteitstoets ontwikkeld. Deze toets bestaat uit het in één grafiek uitzetten van zowel de absolute drukmeting als de luchtdrukmeting. Indien er geen sprake is van gasvorming lopen de gemeten luchtdruk en de niet voor luchtdruk gecorrigeerde waterspanning (absolute druk) dynamisch met elkaar in de pas. Oftewel: het fluctueren van de luchtdruk (barometerstand) is ook zichtbaar in de gemeten absolute druk. Indien zich echter gas in de meetkamer bevindt, is dit niet meer het geval. Door de luchtdruk en de absolute druk beide in één figuur tegen de tijd uit te zetten, kan deze toets eenvoudig worden uitgevoerd. Het ontbreken van luchtdrukfluctuaties is natuurlijk geen garantie dat een oplopende druk te wijten is aan gasvorming, maar de beslissing om wel of niet op te hogen, kan nu onafhankelijk van de meetwaarden worden genomen. Werkgroep Om tot een oplossing te komen voor de geschetste problematiek is een werkgroep geformeerd van partijen die het probleem in mindere of

meerdere mate ervaren: Fugro Ingenieursbureau BV, Gemeentewerken Rotterdam, Koenders Instruments, Boart Longyear Interfels, Profound en GeoDelft. Dit artikel is tot stand gekomen na uitvoerig overleg tussen deze partijen. Misschien hebt u dezelfde ervaringen of andere ervaringen, of hebt u oplossingrichtingen in gedachten. We nodigen u van harte uit om u aan te sluiten bij de werkgroep om het probleem Nederland–breed en misschien wel internationaal uit de wereld te helpen. Uw vragen of reacties op dit bericht zijn welkom bij drs. ing. Remco Schrijver, telefoon (015) 269 3604, e-mail r.r.schrijver@geodelft.nl Algemene werking waterspanningsmeter De waterspanning wordt gemeten door het grondwater via een filter in contact te brengen met een membraan in de meetkamer van de waterspanningsmeter. De verplaatsing van het membraan is vervolgens een maat voor de in de ondergrond aanwezige waterdruk (= waterspanning). De meest gebruikte waterspanningsmeters meten absolute drukken, oftewel de som van de heersende luchtdruk en de waterspanning. Door de luchtdruk ook apart te meten, is de waterspanning eenvoudig te bepalen.

\ Figuur 1 Normaal gedrag waterspanningsmeter. Fluctuaties in de barometerstand

komen 1:1 terug in de registratie; de twee scherpe sprongen omhoog zijn het effect van ophoogslagen.

\ Figuur 2 Dezelfde waterspanningsmeter een jaar later. Halverwege de grafiek begint

de waterspanning spontaan op te lopen en komen luchtdrukfluctuaties steeds zwakker terug in de registratie.

actueel Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 11

11

02-12-2004 15:12:05


_

_

_

_

g

A

B

C

D

B U I L D I N G PA S T, PRESENT & FUTURE A R ESTORATION W ORKS

geotechniek_2005#1.indd 12

B WATER W ORKS

C P IPELINE W ORKS

D C IVIL W ORKS

D e n y s n v - I n d u s t r i e w e g 1 2 4 - B - 9 0 3 2 Wo n d e l g e m Te l + 3 2 ( 0 ) 9 2 5 4 0 1 1 1 - F a x + 3 2 ( 0 ) 9 2 2 6 7 7 7 1 i n f o @ d e n y s . c o m - w w w. d e n y s . c o m

02-12-2004 15:12:21


������������ ����������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������ ���������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ��������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������ �����������������������������������������������������������

������������������������

������������������������������������������������ ����������������������������� ������������������������ ����������������������������� ������������������������� ������������������������������� Untitled-2 1

geotechniek_2005#1.indd 13

������������������������������������������������ 30-11-2004 17:10:08

02-12-2004 15:12:41


in België

profielen de geostatistiek gewichten geeft, overeenkomend met 1/n (het klassiek statistisch gemiddelde). Verder onderzoek vooral naar andere sites is noodzakelijk. Ook de mogelijkheden van andere schattingsmethodes en het gebruik van extra data, naast het conusweerstand-profiel, moeten nagegaan worden. Deze zouden de schattingen en hun betrouwbaarheid verder kunnen verbeteren.

Afstudeerwerk voor het behalen van het diploma burgerlijk geotechnisch en mijnbouwkundig ingenieur (KULeuven):

Geostatistische correlatie van geotechnische data Annelies Govaerts Promotor: Professor A. Vervoort Doel en dataset Het doel van het eindwerk was de nauwkeurigheid te evalueren van de schatting van een diepsondering in een ‘onbekend punt’, gebaseerd op een realistisch aantal sonderingen in naburige punten en gebruik makende van de ruimtelijke afhankelijkheid tussen deze sonderingen. Hiervoor werd de geostatistiek (ordinary kriging) toegepast. Het voordeel van geostatistiek, ten opzichte van de klassieke statistiek, is dat de ruimtelijke afhankelijkheid in rekening wordt gebracht. De beschikbare dataset omvatte ondermeer 31 elektrische diepsonderingen. Hiervan werd het profiel van de conusweerstand gebruikt. Deze 31 diepsonderingen lagen verspreid over een gebied van 550 m op 450 m. Geostatistische benadering In het eerste deel werd het volledige conusweerstand-profiel geschat aan de hand van de gegeven metingen. Daarna werden de mogelijkheden onderzocht om één enkele karakteristiek van de meting, zoals de diepte van de lagen of de diepte en grootte van de belangrijkste piek in het profiel te schatten. Schatten van het volledige profiel Het schatten van het volledige conusweerstand-profiel gebeurde in drie stappen: • De opgemeten sonderingen werden benaderd door een som van eigenfuncties, voorafgegaan door afvlakking. • De ruimtelijke afhankelijkheid van de 4 s-factoren uit de eigenfunctieanalyse werd bepaald door het berekenen van de semivariogrammen. • Kruisvalidatie: de s-factoren werden in elke positie van een sondering aan de hand van een deel van de andere punten met kriging geschat en vergeleken met de oorspronkelijke s-factoren. Sommige profielen werden goed geschat,

bij TU-Delft

door ing. H.J. Everts (docent)

\ Figuur 1 Twee diepsonderingen uit de dataset na elke

stap van de analyse.

a) één van de beter geschatte profielen;

b) één van de minder goed geschatte profielen

andere minder goed (zie figuur 1 voor twee type voorbeelden). Schatten van individuele parameters Aangezien het afvlakken en de eigenfunctieanalyse een fout induceren werden ook een aantal karakteristieken van het conusweerstand-profiel rechtstreeks geschat. Uit de opgemeten profielen kon de laagopbouw (laagdikte en diepte) op elke positie afgeleid worden. Ook werden de diepte en grootte van de grootste piek, die overeenstemt met de belangrijkste zandlaag, bepaald in elk opgemeten profiel. Tenslotte werd ook de hoek tussen de verticale diepte-as en het profiel bestudeerd. Voor al deze parameters werd eerst het semivariogram opgesteld. Ten tweede werden schattingen gemaakt en geëvalueerd met kruisvalidatie. De laagdiktes en de diepte van de lagen en de piek werden goed geschat. De gemiddelde schattingsfout lag hierbij tussen -0,07 en +0,06 m. De maximale conusweerstand van de piek werd minder goed geschat met een gemiddelde relatieve fout van 8%. Besluit Uit de studie kan men besluiten dat het inderdaad mogelijk is met geostatistiek CPTmetingen te schatten. Maar de kwaliteit van het resultaat is afhankelijk van de dataset en in het bijzonder van de ruimtelijke veranderlijkheid. Het resultaat van de eigenfunctieanalyse is immers beter wanneer de verschillende profielen meer gelijk zijn. Wel moet er worden opgemerkt dat bij zeer gelijke

In deze rubriek wordt een samenvatting gegeven van het afstudeerwerk van die studenten Civiele Techniek aan de Technische Universiteit Delft die afstudeerden in de geotechniek. Dit keer wordt het werk besproken van ir. A. Rohe die afstudeerde bij prof. dr. ir. F. Molenkamp en ir. J.F. Joosse, die afstudeerde bij prof. ir. A.F. van Tol.

Bepaling grenzen van Mohr-Coulomb ir. A. Rohe Alexander Rohe is in juni 2004 afgestudeerd op het vaststellen van de grenzen van het MohrCoulomb materiaalmodel. Dit model is bedoeld om het geobserveerde grondgedrag te beschrijven als functie van de optredende belasting en de condities aan de randen. Met het wijd verspreide en nog steeds vaak toegepaste klassieke elastoplastische MohrCoulomb-model is het mogelijk het grondgedrag voor uniforme vervorming en het begin van het optreden van glijvlakken te beschrijven. Zo’n instabiel grondgedrag betekent tegelijkertijd ook de grens voor verdere toepassing van dit model. Toch kunnen in eindige-element-implementaties met dit model realistische simulaties voor de vorming van glijvlakken en het bezwijkproces worden

\ Figuur 1 Mohr-Coulomb bezwijkconditie in twee dimen-

sies. Het model kan tot het beginpunt van bezwijken

gebruikt worden. Er is behoefte aan een parameter voor de dikte van het glijvlak.

afstudeerders 14

geotechniek_2005#1.indd 14

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:12:54


\ Figuur 2 Voorbeeld van een tijdens de berekening aan-

gepast eindige-elementen net. Hierdoor kan de ‘dikte’

van het glijvlak en het bezwijkproces vrij realistisch

gesimuleerd worden [Hicks, Int.J.Num.An.Meth.Geom. 2000].

\ Figuur 3 Proefconcept

verkregen, onder andere door variatie van de elementgrootte (mesh-adaption). De grenzen hiervan zijn niet bekend. Het doel van het onderzoek was daarom de mogelijkheden en beperkingen van de klassieke eindige-element-beschrijving van het Mohr-Coulomb model te verduidelijken. Voor de bepaling van het toegestane parametergebied zijn in eerste instantie voor uniforme vervorming de eigenschappen van de globale materiaal-stijfheidsmatrix geanalyseerd. Voor gelokaliseerde vervorming is de lokale materiaal-stijfheidsmatrix bestudeerd in het kader van de klassieke

lokalisatie- en bifurcatietheorie. Verder is het systeem van partiële differentiaal vergelijkingen van statisch evenwicht opgesteld. Voor dit randvoorwaardeprobleem is een systematische oplossingsprocedure ontwikkeld. Hiermee kan voor vierkante eindige elementen met verplaatsingsrandvoorwaarden een exacte analytische oplossing van het verplaatsingsveld worden bepaald. Dit is gedaan door middel van een aangepaste methode van de scheiding der variabelen en met behulp van Fourier-reeksen, in eerste instantie voor lineaire elasticiteit. Het onderzoek wordt voortgezet in een promotie-onderzoek in het Laboratorium voor Geotechniek aan de TU Delft onder de leiding van Prof. dr. ir. F. Molenkamp. Voor reacties kunt u zich richten tot a.rohe@citg.tudelft.nl.

Schuifproef beton-breuksteen ir. J.F. Joosse Jaap Joosse is afgestudeerd op een onderzoek naar de schuifweerstand (in het grensvlak) tussen een betonnen plaat en breuksteen (zie figuur 3). Een belangrijk aspect van het afstudeerwerk betreft het onderzoek naar de invloed op de schuifweerstand van de ruwheid van de onderzijde van de plaat. Die ruwheid bestaat uit kunstmatig aangebrachte ribbels. Uit de literatuurstudie bleek dat de te mobiliseren schuifweerstand afhangt van onder andere de verhouding van enerzijds de afmetingen en onderlinge afstanden van de ribbels en anderzijds die van korrels, waarop de plaat rust. Goede ontwerpregels zijn niet voorhanden, zodat is besloten tot het uitvoeren van een experiment. Omdat breuksteen zeer grof is, zouden schaal 1:1 proeven leiden tot grote afmetingen van de

te beproeven platen. Daarop is besloten tot het uitvoeren van schaalproeven (1:3), zodat de diameter van het korrelmateriaal teruggebracht kon worden tot gemiddeld 20 mm. De geometrie van de ribbels is eveneens geschaald; de spanningen en hoek van inwendige wrijving uiteraard niet. De proefopstelling bestaat uit een bak (grondoppervlak circa 1,2 m x 0,8 m; hoogte 0,4 m), waarop een betonnen plaat kan worden geplaatst. Deze wordt pneumatisch belast met een normaalkracht. De plaat wordt aan een korte zijde onderworpen aan een horizontale kracht. De bak is opgebouwd uit los op elkaar gestapelde stalen lamellen die gemakkelijk in horizontale richting kunnen verschuiven. In de breuksteen kan daardoor een schuifvlak vrij optreden en dat niet wordt beïnvloed door randeffecten (zie de figuren 3 en 4). Op de betonplaat is een luchtkussen geplaatst, zodat de plaat in verticale richting enige bewegingsvrijheid heeft. Dilatantie- en contractantieeffecten kunnen daardoor ook onbelemmerd optreden. De proef is belasting gestuurd ontworpen. De voor het onderzoek relevante normaalspanningen bedragen 200 kPa tot 800 kPa, hetgeen leidt tot een benodigde verticale reactiekracht van circa 750 kN. Deze is in het frame als inwendige kracht opgenomen. Om de onderzoeksvraag te kunnen beantwoorden is een 20-tal proeven voorzien, waarbij zowel de spanningen als ribbelgeometrieën, korreldiameters en dichtheden zijn gevarieerd. Het ontwerp van de proefopstelling is gemaakt in samenwerking met Van Hattum en Blankevoort en Koninklijke Boskalis Westminster. De proeven zijn momenteel in uitvoering onder verantwoordelijkheid van een volgende afstudeerder: Remco Bakker.

\ Figuur 5 De lamellenbak met breuksteen.

\ Figuur 4 De proefopstelling, met midden links de vijzels die de horizontale kracht aanbrengen.

\ Figuur 6 Het pneumatische kussen met gele luchttoe-

voerslang.

afstudeerders Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 15

15

02-12-2004 15:13:05


GeoForum wil ervoor zorgen dat de geotechnische discipline vroeger in het bouwproces wordt ingeschakeld en vervolgens geïntegreerd in het bouwproces wordt meegenomen. De initiatiefgroep heeft gebrainstormd over een ‘nieuw verhaal’ over de geotechniek, waarin het geotechnische gedachtegoed op een beeldende wijze en voor een ieder begrijpelijk uiteen wordt gezet. Dat verhaal is nog niet af. In deze uitgave een bijdrage van Ton van Bruchem en Jaap Warners, gebaseerd op ervaringen met wat wel de slapste grond van Nederland genoemd wordt. De redactie van Geotechniek nodigt een ieder uit zijn of haar eigen verhaal daaraan tot te voegen en in te sturen voor publicatie, zodat het ‘nieuwe verhaal’ uiteindelijk door de gehele branche vorm wordt gegeven.

Het samenspel met de beleidsmakers Het vakgebied geotechniek is gebaseerd op fysische processen die in de grondmechanica, hydrologie en funderingstechniek in formulevorm zijn weergegeven. De geotechnicus heeft van nature dan ook de neiging om bij het oplossen van vragen te starten met een technische benadering op basis van geotechnische theorieën, rekenmodellen en programma’s. Maar vaak is de maatschappelijke context van de vraag van groter belang - ook voor de geotechnicus. Oplossingsrichtingen, de gewenste nauwkeurigheid van berekeningen en de duurzaamheid van oplossingen worden in een beter afwegingskader geplaatst dan wanneer uitsluitend technisch-mathematisch op de vraag wordt ingegaan. Om de gewenste inbreng te kunnen leveren, moet de geotechnicus met de “bredere scope” dan wel vroegtijdig in projecten worden betrokken. West-Nederland bestaat voor een groot deel uit weinig draagkrachtige en zettingsgevoelige grond. Gemeenten die in het verre verleden op die zettingsgevoelige grond zijn ontstaan, worden daardoor geconfronteerd met hoge onderhoudskosten, hoger dan vergelijkbare gemeenten op de hoge zandgronden. De vergoeding die de gemeenten via het Gemeentefonds van de Rijksoverheid krijgen voor het onderhoud van wegen en riolen wordt voor die ‘slappe grond’-gemeenten daarom aangevuld in het kader van de zogenoemde Verfijningsregeling Bodem. De basis voor die bijdrage vormt het percentage “slechte grond”

dat binnen de gemeentegrenzen aanwezig is. Daarbij is het begrip “slechte grond” wettelijk vastgelegd in de verdeelmaatstaven van het Gemeentefonds. Ondanks die extra bijdrage uit het Gemeentefonds kunnen de onderhoudskosten voor een gemeente toch zo hoog zijn dat er sprake is van onaanvaardbare situaties. Een sprekend voorbeeld is hoe de gemeente Gouda de afgelopen jaren letterlijk en figuurlijk het hoofd boven water heeft gehouden. In de jaren ’60 zag de gemeente Gouda zich geconfronteerd met kosten aan openbare voorzieningen zoals wegen, riolering, groen en sportparken, die zo hoog waren dat het huishoudboekje van de gemeente niet meer kloppend was te krijgen. In dergelijke gevallen kan het rijk bijspringen en krijgt een gemeente de zogenoemde ‘artikel 12’- status. De gemeente krijgt dan extra budget, maar daar staat tegenover dat de uitgaven van de gemeente in detail worden gecontroleerd door het rijk. De gemeente raakt daarmee in feite een stukje autonomie kwijt. Gouda kende tot 2000 bijna vier decennia aaneen die status. Weliswaar werd het tekortschieten van de verdeling van het Gemeentefonds op deze wijze financieel gecompenseerd, maar het permanent

afhankelijk zijn, betekende tevens een zeer geconditioneerd stadsbestuur. Gouda wilde die afhankelijkheid graag kwijt. Daarvoor was een financieel arrangement nodig, dat recht deed aan de specifieke Goudse situatie. Gouda koppelde de financieel moeizame situatie vooral aan de onderhoudskosten die het gevolg zijn van de zeer zettingsgevoelige ondergrond. De gemeente vroeg daarom Arcadis om een onderzoek te doen om (kosten)gegevens boven water te halen voor een discussie met het ministerie van Binnenlandse Zaken over de “afkoopsom voor een groot onderhoudsproject”. Het Ministerie kon zich in het streven van Gouda om de artikel 12-status te verlaten goed vinden, maar het discussiepunt was wel welke eenmalige investering als afkoopsom noodzakelijk was om de onderhoudskosten zodanig te beperken dat het huishoudboekje van de gemeente weer kloppend kon worden. Het Ministerie wilde in dat verband ook inzicht hebben hoe uniek Gouda is in vergelijking met andere gemeenten die op een zettingsgevoelige ondergrond zijn gehuisvest. Achtergrond daarbij was de vraag van het Ministerie waarom Gouda op die plek gebouwd is als de ondergrond echt zo slecht is. Bij de start van het overleg tussen Gouda en het Ministerie is

\ Figuur 1 Schematische weergave van de daling van het veenoppervlak door ontwatering en bemaling [Zagwijn, 1991].

the magic of geotechnics 16

geotechniek_2005#1.indd 16

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:13:10


gaat de grondwaterstand omlaag en komen paalkoppen mogelijk boven water. Elke beleidsbeslissing over onderhoud of renovatie heeft dus verstrekkende en complexe geotechnische en hydrologische gevolgen.

\ Figuur 2 Zettingsgevoelige ondergrond

daarom eerst ingegaan op de ontstaansgeschiedenis van Gouda en zijn ligging op een dik samendrukbaar veenpakket. Gouda is gesticht op de plaats waar de rivier de Gouwe en de Hollandse IJssel samenvloeien. De oudste vermelding is in een oorkonde uit 1139, waarin het gaat over ‘nieuwe ontginningen naast de Golda’ van de veengronden. Een belangrijk verschil tussen het landschapsbeeld van duizend jaar geleden en dat van nu is, dat het venige land toen ook hoog was; hoger dan de zee, hoger dan de rivieren. Toen de Goldenaren zich op deze veenkussens vestigden, was er nauwelijks sprake van bedreiging door het water. Door de ontginning en de daarmee gepaard gaande ontwatering trad veel zakking van de veengronden op, enerzijds door klink, daarnaast ook door oxidatie van het drooggekomen veen. In de late middeleeuwen organiseerden de graven van Holland een meer systematische ontginning van het veenland waardoor een karakteristiek verkavelingspatroon is ontstaan dat ook in de meeste wijken van Gouda is terug te vinden. Omdat tegelijkertijd de Hollandse kust zich sluit en de monding van de Rijn bij Katwijk dichtslibt, moet de afwatering van de hele

regio herzien worden. De afwatering is vanaf die tijd naar de Lek, het Spaarne en het IJ. Door het kanaliseren van waterwegen wordt Gouda tevens een belangrijk knooppunt in de binnenscheepvaart. De ligging van Gouda juist op die locatie is dus niet dankzij, maar eerder ondanks de kwaliteit van de ondergrond. Door de verbeterde afwatering, en naderhand de geforceerde bemaling met wind en nog later mechanisch, is de zakking van MiddenHolland alleen maar toegenomen. De uitbreidingen van de oude kern van Gouda in het veengebied hebben geleid tot een stedelijke structuur die bepaald is door de zettingsgevoelige ondergrond. Het areaal oppervlaktewater is extreem hoog: 12% van het totaal in vergelijking met 8% elders in West-Nederland. Bovendien is er een extreem geringe drooglegging (hoge grondwaterstand). Wordt in Nederland een drooglegging van 80 cm als minimum gehanteerd (bijvoorbeeld in verband met vorstschade aan de wegen), in Gouda geldt noodgedwongen een norm van 60 cm. Het rioolstelsel heeft bovendien grote invloed op de grondwaterstand. Door grote verschilzettingen zijn veel buizen gescheurd en lekken stevig. Bij vervanging door een waterdicht riool

Inmiddels is Gouda in enkele wijken gestart met het treffen van onderhoudsmaatregelen die gebaseerd zijn op de zettingskarakteristieken die gerelateerd zijn aan in het verleden aangebrachte ophogingen en reconstructies. In situaties waarbij de verwachte restzettingen beperkt zijn, worden wegreconstructies met lichte materialen toegepast om nieuwe belastingen te vermijden. Waar als gevolg van vroegere ophogingen nog aanzienlijke restzettingen zullen optreden, is de keuze minder eenvoudig. Om het zettingsproces bij die wegen structureel te beïnvloeden, zouden dikke lagen bestaand materiaal door lichte materialen vervangen moeten worden en dit is een kostbare ingreep, ook al door de eerder genoemde hoge grondwaterstand. In dergelijke situaties kan de keus om enkele wegen te bestemmen tot doorgaande wegen en andere wegen tot wijkstraten, waar minder zware verkeersnormen voor gelden, een goede oplossing zijn. Daarbij is dan een nauw samenspel tussen de beleidsgevoelige geotechnicus en de technisch voldoende onderlegde bestuurder nodig om tot een optimale oplossing te komen. Het moge duidelijk zijn dat de geotechnicus in gemeenten als Gouda zowel vakinhoudelijk als in breder perspectief een belangrijke bijdrage kan leveren aan “het boven water houden” van een mooie stad.

Referenties Maakbaarheid en Nieuwe Natuur, 1000-2000. De dynamische geschiedenis van het Hollandse veenweidegebied, P.J.E.M. van Dam, Jaarboek NEHA 65(2002)13 (www.neha.nl/publications) Nederland in het Holoceen, W.H. Zagwijn, RGD Haarlem, SDU Den Haag 1991

the magic of geotechnics Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 17

17

02-12-2004 15:13:13


Deze rubriek bevat vragen en antwoorden ontleend aan de examens CGF1, de (vervolg-) cursus Grondmechanica en Funderingstechniek, georganiseerd door Elsevier Opleiding & Advies in samenwerking met de Afdeling voor Geotechniek van het KIVI. De rubriek beoogt inzicht te verschaffen in de wijze van oplossen van enigszins vereenvoudigde, maar daarmee nog niet eenvoudige, theoretische en praktische problemen op het vakgebied. De rubriek verschijnt met medewerking van Elsevier Opleiding & Advies en de betrokken docenten, onder verantwoordelijkheid van de redactie van Geotechniek.

Project Een bestaand kantoorgebouw is voorzien van een zwaar geconstrueerde archiefkelder en gefundeerd op palen met de punt op NAP –14 m. Vóór de langsgevel wordt een bouwput gemaakt met een aanlegdiepte van NAP –5 m ( figuur 1). Het bouwterrein heeft een homogene bodemopbouw; de gegeven sondering en boring in figuur 2 zijn representatief voor het terrein. De nieuwbouw valt onder geotechnische

\ Figuur 1 Op palen gefundeerde archiefkelder

categorie 2. De palen onder de bestaande kelder staan in een vierkant stramien van 2,5 * 2,5 m2; per rij zijn 6 palen geplaatst. Er moet rekening mee worden gehouden dat onder de keldervloer een spleet voorkomt. Veronderstel dat de kelder oneindig stijf is. De meest praktische oplossing voor de verankering van de damwand is een koppeling aan de bestaande kelder op het niveau NAP +1,2 m. Het bestek schrijft evenwel voor dat voor grenstoestand 2 de verplaatsing van de kelder beperkt moet blijven tot 5 mm. Voor grenstoestand 1A is een horizontale ankerkracht berekend van 180 kN/m1. Per stramienbreedte van 2,5 m1 is Fs;d = 2,5 [m1] * 180 [kN/m1] = 450 kN. In grenstoestand 2 is de kracht Fs;rep = 2,5 [m1] * 138 [kN/m1] = 345 kN. De palen onder de kelder kunnen worden opgevat als elastisch ondersteunde liggers. Hiervoor geldt o.a. de volgende formule:

waarin: k = de horizontale beddingsconstante van de

paal; voor k kan men 3.qc nemen, dus in het leemhoudende zand geldt: k = 3 x 3.000 kN/m2 = 9.000 kN/m2. EI = de buigstijfheid van de paal; voor een paal kan bij een buigend moment tot M = 100 kNm gerekend worden met EI = 75.000 kNm2 Aldus is in het leemhoudende zand:

Voor dit vraagstuk is π/β = 7,5 m en W .π/β = 1,87 m. In de figuren 3 en 4 zijn formules voor elastisch ondersteunde liggers gegeven die kunnen worden gebruikt voor een boven ingeklemde paal en voor een paal met een vrij verdraaibare paalkop. In de formules zijn EIpaal = 75.000 [kNm2] en β = 0,42 [1/m1] reeds verwerkt.

?

Vraag 1:

a. Wat is de veerconstante van de horizontale paalkopreactie van paal A? b. Is de veerconstante van de paalkopreactie van paal F groter dan wel kleiner dan die van paal A?

\ Figuur 2 Gegevens van de ondergrond ter plaatse van de archiefkelder

vraag en antwoord 18

geotechniek_2005#1.indd 18

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:13:19


\ Figuur 3 Formules voor een boven ingeklemde paal

\ Figuur 4 Formules voor een vrij verdraaibare paalkop

Stel dat de veerconstante van de paalkopreactie van paal F een vermenigvuldigingsfactor 5 afwijkt van de veerconstante van paal A. c. Schets de krachtsverdeling van Fs;d = 450 kN over de 6 palen. d. Blijft de horizontale verplaatsing binnen de bestekseis? Toets hiertoe de berekende horizontale verplaatsing aan het bestek.

=

Antwoord 1:

a. Paal A wordt over de gehele lengte gesteund door de grond. De veerconstante van de paalkopreactie is (omdat de kelder zwaar geconstrueerd is en als oneindig stijf kan worden beschouwd, wordt uitgegaan van een boven ingeklemde paal):

Het moment blijft dus binnen het aangegeven stijfheidsgebied van de betonnen paaldoorsnede en dus is de gegeven EI geldig. b. De veerconstante van paal F is aanmerkelijk lager dan die van paal A. Paal F is omgeven door grond die bij het ontgraven van de bouwput horizontaal meebeweegt met de damwand. Over de bovenste 3 m kan paal F geen grondweerstand opbouwen en zal minder weerstand bieden tegen de horizontaal verplaatsende kelder dan paal A. HF < H A, omdat in: de w voor alle palen gelijk is, is kF < k A

Toetsing van het moment aan de gestelde grenzen voor EI:

c. De krachtsverdeling over de 6 palen wordt bepaald door de veerstijfheid van de palen. Paal A heeft k = 22.000 kN/m1. De veerconstante van paal F is lager en heeft

Het optredende kopmoment bij paal A (als alle 6 palen evenveel dragen, d.i. per paal H = 450/6 = 75 kN) is:

k = 0,2 * 22.000 kN/m1 = 4.400 kN/m1, conform het gestelde in de opgave dat paal F een factor 5 afwijkt van paal A. Nemen we in overweging dat de paalstijfheid, beginnende bij paal A nog niet beĂŻnvloed wordt door de verplaatsende damwand, maar de invloed wel merkbaar wordt naarmate we dichter bij paal F komen, dan wordt de volgende verdeling afgeschat: Paal A: k = 22.000 kN/m1 Paal B: k = 20.000 kN/m1 Paal C: k = 18.000 kN/m1 Paal D: k = 15.000 kN/m1 Paal E: k = 11.000 kN/m1 Paal F: k = 4.400 kN/m1 k tot = 90.400 kN/m1 Omdat alle palen eenzelfde horizontale verplaatsing ondergaan, is de gerealiseerde kracht per paal lineair evenredig met de veerconstante, zie figuur 5. d. De verplaatsing van de kelder in grenstoestand 2 is:

Er wordt dus voldaan aan grenstoestand 2. \ Figuur 5 De gerealiseerde kracht per paal

vraag en antwoord Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 19

19

02-12-2004 15:13:29


240 x

?

Vraag 2:

Indien men besluit dat koppeling van de damwand aan het gebouw toelaatbaar is, worden dan de verticale paalkrachten beïnvloed door het ontgraven van de bouwput? Maak bij een positief antwoord een ruwe afschatting van de orde grootte van de krachtsverandering in paal A en paal F.

=

Antwoord 2:

De verticale paalkrachten worden zeker beïnvloed door het ontgraven van de bouwput en wel door drie invloeden: 1. De trekkracht van 450 kN uit de damwand óp de kelder. Er is een grote hefboomsarm tussen het aangrijpingspunt op NAP +1,2 m en het niveau waar de horizontale krachten daadwerkelijk op de korrels zijn overgebracht. De krachtsafdracht aan de ondergrond vindt niet plaats op het niveau NAP +3,0 m, maar (voor dit geval) gemiddeld 1,0 à 1,5 m beneden de keldervloer, dus op NAP –4,0 à –4,5 m. Het totale moment op de kelder, onder invloed van Hs;d = 450 kN, is derhalve: M = 450 [kN] * (5,2 à 5,7) [m1] = 2.300 à 2.600 kNm

Meer nauwkeurig is de rekenmethode waarbij het kopmoment uit de palen via de veerconstante k per paal, de bepaling van β, de paalkracht H en het moment M, wordt bepaald: de veerconstante = 4 EI.β3 Y β = - H = k/k tot * 450 kN - M = 0,5 * H/β Dit is uitgewerkt in onderstaande tabel.

Uiteraard is Htotaal = Σ H = 450 kN. Het moment ter grootte van 2.487 kNm resulteert in een verticale krachtstoename op paal F en een krachtafname in paal A. Het traagheidsmoment I van de palenrij doorsnede is: Σ A * z2 = 2 * A * (6,252 + 3,752 + 1,252 ) = 109 * A m 4 Het weerstandsmoment W voor paal A en paal F is

k [kN/m1]

β [1/m1]

H [kN]

M [kNm]

22.000

0,42

110

130

20.000

0,40

100

124

18.000

0,39

90

114

15.000

0,37

75

100

11.000

0,33

55

84

4.400

0,25

20

45

De krachttoename in paal F is dan ook 140 kN.

597

2. Door onvermijdelijke damwandlekkage zal de opwaartse waterdruk op de kelder minder worden. Doordat een spleet waarschijnlijk is, zullen alle palen meer gaan dragen.

Het moment door de palen op de kelder:

Het moment uit de arm is 450 [kN] * 4,2 [m1] = 1.890 kNm Mtotaal = 597 + 1.890 = 2.487 kNm

De krachtafname in paal A is

3. Door de damwanddeformatie zal de actieve wig zakken. Daardoor ontstaat (extra) negatieve kleef op paal F.

vraag en antwoord 20

geotechniek_2005#1.indd 20

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:13:57


240 x 297 Geotechniek

26-10-2004

09:44

Pagina 1

Tensar International is nu uw directe partner voor oplossingen in de geotechniek

Gewapend steil talud (16m. hoog) bij Stein (L)

Tensar International biedt innovatieve oplossingen in de geotechniek, toegespitst op de hedendaagse eisen met een blik op de toekomst. Sleutelwoorden hierbij zijn: duurzaam bouwen, inpassing in de omgeving, kostenbesparend en bouwtijd verkortend. Al sinds het einde van de jaren zeventig ontwikkelt Tensar International geogrids die sindsdien wereldwijd in duizenden projecten succesvol functioneren. Tensar International beschikt over een team van gekwalificeerde en ervaren civiele ingenieurs. Zij zorgen ervoor dat u uw doel op tijd en binnen uw budget kunt bereiken. Tensar International biedt u nu in Nederland zelf deskundig advies en ondersteuning op het gebied van: Kerende constructies � Steile, begroeide taluds. � Keermuren in allerlei uitvoeringen qua kleur en vorm.

Speciale funderingsconstructies � Gewapend granulaatmatras op palen als zettingbeheersende constructie onder infrastructuur en bedrijfshallen (bijv. het Spijkerbed®-systeem). � Funderingssystemen voor ophogingen, zwaar belaste (overslag)terreinen, wegen en spoorwegen. Voor de verkoop en levering van haar producten heeft Tensar International de krachten gebundeld met Joosten Kunststoffen, dé geokunststof-leverancier van Nederland. Een ijzersterke combinatie in de GWW waarop u kunt bouwen!

Voor technische ondersteuning en advies

Tensar International B.V. Veemarktkade 8 5222 AE 's-Hertogenbosch t. 073 624 1916 f. 073 624 0652 e. info@tensar.nl www.tensar.nl

Voor verkoop en levering:

Gendt t. 0481-424721 f. 0481-424501 e. info@joostenkunststoffen.nl Delft t. 015-2855580 f. 015-2850087 e. delft@joostenkunststoffen.nl Velsen-Noord (Beverwijk) t. 0251-261800 f. 0251-261809 e. beverwijk@joostenkunststoffen.nl / www.joostenkunststoffen.nl

geotechniek_2005#1.indd 21

02-12-2004 15:14:10


INPIJN-BLOKPOEL ingenieursbureau Op basis van gedegen in-situ en laboratoriumonderzoek geeft de adviesafdeling adviezen ten aanzien van ondermeer: Erkend door de Raad voor Accreditatie BRL SIKB 1000 VKB 1018 BRL 5052 ASBESTINVENTARISATIE

NEN-EN-ISO 9001: 2000 V GM C HECKLIST A ANNEMERS VCA*

GECERTIFICEERD BEDRIJF

bouwputontwerp bemaling / drainage bouwrijp maken funderingen gestuurde boringen schade expertise trillings- en geluidsmetingen akoestisch doormeten palen heibegeleiding bouwkundige expertise milieu-onderzoek en advisering asbest inventarisatie

Son

p o d r e e d n u Gef e kennis g i d n o r g

Ekkersrijt 2058 - 5692 BA Son Telefoon (0499) 47 17 92 Telefax (0499) 47 72 02 E-mail post@inpijn-blokpoel.com

www.inpijn-blokpoel.com Sliedrecht

Kubus 121 - 3364 DG Sliedrecht Telefoon (0184) 61 80 10 Telefax (0184) 61 87 82 E-mail sliedrecht@inpijn-blokpoel.com

De bodem de baas

info@apvdberg.nl

www.apvdberg.nl

Sondeerapparatuur 25 - 300 kN voor on- en offshore Conussen voor geo- en milieutechnisch bodemonderzoek Monstername-apparatuur voor het nemen van ongeroerde bodemmonsters Draadloze gegevensoverdracht Elektrische meetapparatuur Software Boorapparatuur Vanetesters

A.P. van den Berg Machinefabriek B.V. Postbus 68, 8440 AB Heerenveen Tel. 0513 - 63 13 55 Fax 0513 - 63 12 12

geotechniek_2005#1.indd 22

Nieuw!!! X-Y hellingopnemer in de conuspunt nu ook geschikt voor aftrek- en compressieconussen 10m2 en 15m2 voor qc , fs en U-meting.

02-12-2004 15:14:15


Een stelsel van Europese normen komt op ons af en zal zijn invloed op de geotechnische beroepspraktijk hebben. Het is dan ook belangrijk dat de professie hiervan tijdig op de hoogte is en zich hierop prepareert. Deze rubriek besteedt aandacht aan de nationale en internationale normontwikkeling. De rubriek verschijnt onder verantwoordelijkheid van de redactie van Geotechniek en komt tot stand met medewerking van de leden van de normcommissies. De geotechnische norm Eurocode 7, deel 1 “Geotechnical Design, General Rules” is in 2004 door de 19 deelnemende landen via een formele stemming aanvaard. Eurocode 7 is onderdeel van een Europees stelsel van normen voor de toetsing van de sterkte en stabiliteit van bouwconstructies en ook voor de rekenkundige bepaling van de brandwerendheid van gebouwen, bruggen en een beperkt aantal andere typen constructies. Nadat CEN (Comité Europeén de Normalisation) het document heeft gepubliceerd, moeten eerst de nationale waarden van de veiligheidsparameters worden bepaald (γ -waarden, ψ -waarden en ξ -waarden in Eurocode 7); dit zal samenvallen met een laatste controle of de betreffende Eurocode de in Nederland geëiste veiligheid oplevert. Ook zal de norm worden vertaald in het Nederlands. Daarna zal de norm, voorzien van een nationale bijlage die de nationale factoren en mogelijk nog enkele andere voor toepassing van belang zijnde aanwijzingen geeft, in Nederland worden gepubliceerd. Vervolgens is er een gewenningsperiode, waarin naast de Eurocode ook de bestaande nationale normen mogen worden gebruikt. Aan het einde van die periode die naar verwachting ca. 2 tot 4 jaar zal duren, moeten de bestaande nationale normen worden ingetrokken. Deze periode zal waarschijnlijk niet voor alle Eurocode delen even lang zijn. Er zullen afhankelijk van het soort constructie, pakketten van Eurocode delen worden gevormd die nodig zijn om zo’n constructie te kunnen ontwerpen. Zodra het laatste deel in zo’n pakket beschikbaar komt voor de markt, zal heel snel daarna kunnen worden overgegaan op het gebruik van Eurocodes. Bij Eurocode 7 speelt een aparte problematiek. Deze norm is, omdat het niet mogelijk bleek tot voldoende harmonisatie te komen, minder ver uitgewerkt. Dat betekent dat de meeste van de in Eurocode 7 beschreven methoden nationaal specifiek moeten worden uitgewerkt, of ondersteund. Veelal zal dit gebeuren door regels

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 23

uit bestaande nationale normen, al of niet aangepast in de vorm van een norm of NPR te publiceren. Ook dit moet ergens in de periode rond de publicatie van Eurocode 7 gebeuren. Een ontwerp conform Eurocode 7 is straks gelijkwaardig aan een ontwerp dat voldoet aan het stelsel Nederlandse normen. Wel zal per land, dus ook voor Nederland, verdere invulling van met name de veiligheidsniveaus (en dus de partiële factoren) en de aansluitende ondersteunende normen plaatsvinden. Pas wanneer de aansluiting tussen Eurocode 7 en de Nederlandse regelgeving compleet is, kunnen de bestaande normen NEN 6740, NEN 6743 en NEN 6744 worden ingetrokken. In de huidige planning zal dit rond 2010 het geval zijn. Zoals bekend, bevat NEN 6740 de basiseisen en toetsingsregels waarmee de geotechnische constructies kunnen worden beoordeeld. Waar nodig kan van meer uitgewerkte toetsingsregels gebruik worden gemaakt of wordt naar de normen over geotechnische onderwerpen uit de reeks NEN 6740 t/m NEN 6745 verwezen. In deze norm wordt ook verwezen naar de normen waarin grondonderzoek is genormaliseerd, namelijk de geotechnische normen voor laboratorium- en veldonderzoek. Binnenkort verschijnt de 2e druk van de normen NEN 6740, NEN 6743 en NEN 6744. Het besluit tot het uitgeven hiervan is om de volgende redenen genomen: a De bestaande normen met correctiebladen moesten, na een periode van gebruik van meer dan 10 jaar, op een aantal punten worden bijgesteld of verduidelijkt naar aanleiding van binnengekomen kritische opmerkingen; b De regelgeving op het gebied van de woningwet (Bouwbesluit) is recent gewijzigd, waardoor de verwijzing naar de normen over funderingen anders is geregeld; c In verband met de harmonisatie in Europees verband moesten de Nederlandse normen worden aangepast aan de Eurocodes; de normen geotechniek in het bijzonder aan Eurocode 7 “Geotechnical Design”; d NEN 6741 en NEN 6742 zijn ingetrokken, omdat er Europese normen voor de uitvoering van geotechnische werken zijn uitgekomen; e Er is een nieuwe druk van de TGB 1990, NEN 6702 “Belastingen en Vervormingen” verschenen; f Tegelijkertijd met de 2e druk van NEN 6740, 6743 en 6744 verschijnen de normen NEN 6745-1 en NEN 6745-2 voor het proefbelasten van funderingspalen en voor de vaststelling

van de zogenaamde paalfactoren; dit vereist aanpassing van de regels voor de toetsing van funderingen op palen. De volgende Nederlandse normen verschijnen binnenkort: NEN 6740: Geotechniek, TGB 1990, Basiseisen en belastingen (2e druk) NEN 6743: Geotechniek, Berekeningsmethode voor drukpalen (2e druk) NEN 6744: Geotechniek, Berekeningsmethode voor funderingen op staal (2e druk) NEN 6745-1: Geotechniek, Proefbelasting van funderingspalen, Deel 1: Statische axiale belasting op druk NEN 6745-2: Geotechniek, Proefbelasting van funderingspalen, Deel 2: Statische axiale belasting op trek Voor de uitvoering van verschillende geotechnische werken heeft de commissie CEN/TC 288 inmiddels een reeks normen gepubliceerd. Deze commissie is nog steeds actief. Op het programma staat nog een aantal uitvoeringsnormen. De reeds verschenen en in ontwikkeling zijnde normen zijn hieronder omkaderd aangegeven. Op initiatief van de Nederlandse Vereniging Aannemers Funderingswerken (NVAF) zullen van de thans van kracht zijnde uitvoeringsnormen de 7 eerstgenoemde over enige tijd ook in het Nederlands beschikbaar komen. De volgende Europese uitvoeringsnormen zijn van kracht: NEN-EN 1536: Boorpalen NEN-EN 1537: Grondankers NEN-EN 1538: Diepwanden NEN-EN 12063: Damwanden NEN-EN 12699: Verdringingspalen NEN-EN 12715: Grouten NEN-EN 12716: Jet grouting NEN-EN 14199: Micropalen De volgende Europese uitvoeringsnormen zijn in ontwikkeling: Ontwerp NEN-EN 14475: Gewapende grond constructies Ontwerp NEN-EN 14490: Soil nailing Ontwerp NEN-EN 14679: Diep mengen Ontwerp NEN-EN 14731: Grondverbetering door dieptrillen De commissie CEN/TC 341 voor Geotechnical investigation and testing normeert de uitvoering van geotechnische laboratoriumen terreinonderzoeken. In deze uitgave van Geotechniek is een artikel over het werk van deze commissie opgenomen.

normen en waarden 23

02-12-2004 15:14:16


������������������������������� �������������������������

�������������� ��������

�����������������

��������

� � � � � �� � � � ����������� ������������

� � � � � �� � � � ����������������� � � � � � � � � � � � � � � ��

����������� ���������������������

����������������������������������������������������� ������������������������������������������������������ ��������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������� ������������

n����������������� n����������������������� n�������������������������� n������������

�����

���� ���������

������������������������ ����������������

���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������

�����

������������

n����������������� n����������������������� n�������������������������� n����������������� ����� �������������� ���� ���������

���� ���������

����������������������

�������������������������

����������������������������������� �����������������

��������������������� �n�����������������������

�������������������������������������������������������������������������������������������

geotechniek_2005#1.indd 24

02-12-2004 15:15:10


internationale

technische commissies

TC 28: Underground Construction in Soft Ground Conditions Technische commissies spelen een belangrijke rol in het voortraject van de normontwikkeling, niet alleen nationaal, maar ook internationaal. De International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE) is de internationale beroepsvereniging van geotechnici waaronder momenteel ongeveer 25 internationale technische commissies (TC’s) ressorteren. De Europese landen kennen daarnaast nog een aantal specifieke Europese technische commissies (ETC’s). In deze uitgave van Geotechniek worden de activiteiten van TC 28: Underground Construction in Soft Ground Conditions beschreven. Deze internationale commissie telt 36 leden. Voorzitter is Prof. Robert Mair van de Cambridge University, secretaris is Jamie Standing van het Imperial College in Londen. De commissie heeft vier ‘core members’ waaronder Adam Bezuijen vanuit Nederland. Van de overige leden komen Klaas Jan Bakker, Freerk de Boer en Wout Broere uit Nederland. De commissie heeft reeds vier internationale symposia georganiseerd in New Delhi, Londen, Tokyo en Toulouse. Het 5e symposium wordt in 2005 in Amsterdam gehouden. De commissie richt zich op de geotechnische aspecten die van belang zijn bij het bouwen van tunnels, diepe bouwputten etc. in slappe grond. Voor tunnels betreft dit zowel tunnels die met een tunnelboormachine (TBM) worden gegraven (schildtunnels) als tunnels volgens de NATM (New Austrian Tunnelling Method). Doel van de commissie is het verhogen van het kennisniveau op het gebied van ondergrondse constructies in slappe grond door het organiseren van internationale symposia. De daadwerkelijke organisatie van deze symposia ligt meestal in handen van een lokaal comité. De taak van TC 28 is het bewaken van de kwaliteit. Zij wordt betrokken bij het beoordelen van de ingediende papers en bij de selectie van de onderwerpen die voor presentatie in aanmerking komen. Andere taken van TC 28 zijn het adviseren en promoten van regionale conferenties op het gebied van ondergrondse constructies in slappe grond en het uitwisselen van gegevens en ervaringen op het gebied van tunnels en diepe bouwputten met de nadruk op het controleren van grondvervormingen en het minimaliseren van de effecten van grondvervormingen. Behalve tijdens de eigen symposia, ontmoeten de leden elkaar tijdens ITA (International Tunnelling Association) congressen en de Europese en internationale conferenties van de ISSMGE. Bij het komende symposium in Amsterdam (www.tc28-amsterdam.org), dat van 15 t/m

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 25

17 juni 2005 wordt gehouden, worden zo’n 200 deelnemers verwacht. Er zijn in totaal 180 abstracts goedgekeurd, waarvan er 30 uit Nederland komen. Voorzitter van het organisatiecomité is Klaas Jan Bakker. De thema’s van het symposium zijn: • Tunnelen in slappe grond • Monitoring bij ondergrondse constructies • Numerieke analyse • Diepe ontgravingen • Mitigerende maatregelen Aan de orde komen onder andere de Nederlandse boortunnelprojecten (Botlek, Sophia, Groene Hart, RandstadRail en Noord/ Zuidlijn), maar ook internationale projecten, zoals de metro van Teheran, diepwanden in Singapore, numerieke methoden, compenserend grouten e.d.. Zoals gebruikelijk bij TC 28-symposia is er een interessante mix van bijdragen. Sommige geven een overzicht welke grondmechanische problemen overwonnen moeten worden om te komen tot een succesvol tunnelproject of de realisatie van een diepe bouwput, andere beschrijven de state of the art op het gebied van monitoring van grondvervormingen en de respons van de bebouwing, of hebben een meer theoretische achtergrond. In het laatstgenoemde type bijdragen wordt een deelaspect wat verder uitgediept of wordt besproken wat de mogelijkheden zijn van numerieke simulatie.

Overzicht van de Technische Commissies van de ISSMGE TC 1: Offshore and Nearshore Geotechnical Engineering TC 2: Physical Modelling in Geotechnics TC 3: Geotechnics of Pavements TC 4: Earthquake Geotechnical Engineering TC 5: Environmental Geotechnics TC 6: Unsaturated Soils TC 8: Frost Geotechnics TC 9: Earth Reinforcement TC 10: Geophysical Testing in Geotechnical Engineering TC 16: Ground Properties from In-Situ Testing TC 17: Ground Improvement TC 18: Deep Foundations TC 19: Preservation of Historic Sites TC 20: Geotechnical and Professional practice TC 23: Limit State Design in Geotechnical Engineering TC 28: Underground Construction in Soft Ground Conditions TC 29: Laboratory Stress Strain Strength Testing of Geomaterials TC 31: Education in Geotechnical Engineering TC 32: Engineering Practice of Risk Assessment and Management TC 33: Geotechnics of Soil Erosion TC 34: Prediction Methods in Large Strain Geomechanics TC 35: Geotechnics of Particulate Media TC 36: Foundation Engineering in Difficult Soft Soil Conditions TC 37: Interactive Geotechnical Design JTC 1: Joint TC with Sister Societies ISRM and IAEG on Landslides

Belangrijke sprekers op het symposium zijn Prof. Verruijt, Prof. Mair en Dr. Shirlaw. Daarnaast wordt per thema een overzicht gegeven van de ingediende papers. Per thema zullen drie papers apart worden gepresenteerd. Alle goedgekeurde papers worden opgenomen in de proceedings en komen verder aan de orde in twee postersessies. Van eerdere symposia is bekend dat deze postersessies zeer levendige discussies opleveren. Adam Bezuijen a.bezuijen@geodelft.nl

Klaas Jan Bakker (links) en Prof. Robert Mair

technische commissies 25

02-12-2004 15:15:27


ENTʼ

DAM N U F S L IT A

TE ʻKWALI

FUNDERINGSTECHNIEK B.V

TERRACON LEVERT EN VERVAARDIGT: •

VIBROPALEN

VIBROCOMBIPALEN

(Vibropaal met prefabkern)

TERRACOMBIPALEN

(anti-negatieve kleefpaal)

TERRASONPALEN

(trillingsvrij met prefabkern)

������������������������������������������������

TERR-ECONPALEN

(trillingsvrij grondverdringend)

MV-PALEN

(trekpalen)

SLURRYWANDEN

(waterdichte schermen)

TERRACONCRETE-WAND

PREFABPALEN

STALEN BUISPALEN

DAMWANDEN

SPECIALE HEIWERKEN

Terracon Spezialtiefbau GmbH Trajanstraße 25 46509 Xanten Duitsland Telefon INT. +49.2801.98340 Telefax INT. +49.2801.98341

Terracon Funderingstechniek B.V. Terracon International B.V. Vierlinghstraat 17 Postbus 49, 4250 DA Werkendam Telefoon 0183 - 40 13 11 Telefax 0183 - 40 35 83 Internet www.terracon.nl E-mail info@terracon.nl

Alle bedrijven zijn gecertificeerd volgens NEN-EN-ISO 9001 en VCA**.

Untitled-9 1

01-12-2004 14:31:07

������������������������

�����������������������������

�����������

���������������

�������������������������

������������������������������������

�������������

������������������������������

����������������������

�������������

���������

�������������������

������

������

������������������

�����������������������������������

������������������������

��������������������������������

��������������

����������������������������

�����������������

�����������������

��

��

��

���

�������������������������������

geotechniek_2005#1.indd 26

������������ ���������

��� ������� ���� �������� ������ ������������ ��� ������� ������ ������ ������������

������������

��� ������� ��� ������ ������������ �� ������� �������� ������ ������������

����������� �� ������

� � � � � � � � � � � � � � � � �

������ � ������ �

� � � � � � � � � � � � � � � �

02-12-2004 15:15:35


Bewezen sterkte bij dijken Ir E.O.F. Calle GeoDelft

SA MENVATTI NG

Inleiding Het aantonen van voldoende grondmechanische veiligheid van bestaande dijken aan de hand van gebruikelijke rekenmodellen en vaak schaarse informatie over de grondparameters die daarbij een rol spelen, is erg lastig. Het feit dat aan zulke constructies soms een track record aan overleefde belastingen kan worden toegeschreven is dan welkome extra informatie over de sterkte. Gebruikelijk duiden we die informatie aan als ‘bewezen sterkte’. Toch zitten hieraan wel wat voetangels en klemmen. De kans dat men zich rijk rekent ligt op de loer. Elk type toepassing van het concept ‘bewezen sterkte’ vraagt daarom een gedegen analyse. In dit artikel wordt ingezoomd op de stabiliteit van het binnentalud bij dijken.

instabiliteit van het binnentalud’. Vaak gaat het daarbij om oude dijken die in het verleden waterstanden hebben gekeerd die hoger zijn dan de ‘toetspeilen’ waarop ze nu berekend moeten zijn. Dit is het geval bij dijken die vroeger als zeedijk fungeerden, maar nu achter afsluitdammen liggen. Bijvoorbeeld de IJsselmeer- en Markermeerdijken in NoordHolland, dijken langs de Vecht en het Zwarte Water achter de kering bij Ramspol en dijken in Zuid-Holland en Zeeland, die nu achter de verschillende Delta-dammen of stormvloedkeringen liggen. Dat zulke dijken nu niet in staat zouden moeten worden geacht om een veel lager ‘toetspeil’ te keren dan ze in het verleden overleefd hebben, werd en wordt door velen als een absurde gedachte ervaren. Dit was de aanleiding om het concept ‘bewezen sterkte’ te ontwikkelen. De overleefde waterstanden kunnen als overleefde ‘proefbelasting’ worden opgevat en geven, naast de gebruikelijke grondmechanische informatie, extra informatie over werkelijk aanwezige sterkte. Het concept kan in beginsel worden toegepast op de verschillende potentiële faalmechanismen die bij een veiligheidstoetsing moeten worden gecontroleerd. Vooralsnog is het alleen verder uitgewerkt voor het mechanisme ‘macro-instabiliteit van het binnentalud’.

Achtergrond: veiligheidstoetsing van bestaande dijken Bij de eerste ronde van de wettelijk verplichte veiligheidstoetsing van primaire waterkeringen (o.a. de rivier-, meer- en zeedijken) is op basis van de beschikbare grondmechanische informatie vijftig procent van de in totaal ruim 3.500 km dijk nog niet goedgekeurd. Ongeveer eenderde deel daarvan is vooralsnog afgekeurd en over tweederde deel is nog geen oordeel mogelijk en komt, in de terminologie van de Leidraad Toetsen op Veiligheid, in aanmerking voor nader onderzoek (DWW, 2003). Een belangrijk aandeel in het afkeur- of beter gezegd het ‘nog niet goedgekeurd’-percentage is voor rekening van het mechanisme ‘macro-

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 27

Het aantonen van voldoende grondmechanische veiligheid van bestaande dijken met rekenmodellen en schaarse informatie over de grondparameters is vaak lastig. Het feit dat aan zulke constructies soms een track record aan overleefde belastingen kan worden toegeschreven, levert dan welkome extra informatie. Toch moet men ervoor waken zich rijk te rekenen; elke toepassing van het concept ‘bewezen sterkte’ vraagt een gedegen analyse. Dit artikel demonstreert de toepassing van het concept bij de toetsing van de stabiliteit van het binnentalud. Bewezen sterkte-analyses blijken een waardevol hulpmiddel te zijn. De aanpak is echter alleen effectief wanneer in de historische situatie(s) belastingeffecten zijn opgetreden die de belastingeffecten die voor de toetsing moeten worden verondersteld, ruim overtreffen.

Het principe Elke overleefde waterstand reflecteert in meer of mindere mate ‘bewezen sterkte’. Het gegeven dat een bepaalde waterstand is

overleefd, is voor een bewezen sterkte-analyse pas interessant wanneer we met onze gebruikelijke rekenmodellen vinden dat hierbij redelijkerwijs bezwijken had moeten plaatsvinden. Er is dan discrepantie tussen de (in ons geval achteraf gegeven) voorspelling en de geobserveerde werkelijkheid, en dat is nieuwe informatie. Het overleven wijst er op dat óf de belastingen (waaronder de waterspanningen) die zijn opgetreden kleiner zijn geweest dan aangenomen, of dat de sterkte (schuifsterkte-eigenschappen) van de grond groter is dan gedacht werd, of een combinatie van beide. Of dit voldoende is om vervolgens te concluderen dat ook de waterstand waarop getoetst moet worden niet tot bezwijken zal leiden, is nog maar de vraag. Dat hangt er vanaf of aannemelijk is dat ook in de toetssituatie de belastingen kleiner en/of de sterkte groter zullen zijn. Voor de schuifsterkte is dat aannemelijk, tenminste, wanneer het kritieke glijvlak in de toetssituatie ongeveer overeenkomt met het kritieke glijvlak in de historische situatie. In dat geval wordt immers zowel in de historische als in de toetssituatie dezelfde grond aangesproken. Voor de waterspanningen ligt dat wat moeilijker. Wanneer de waterspanningsrespons op de buitenwaterstand systematisch te hoog was ingeschat voor de historische situatie, bijvoorbeeld omdat de geohydrologische systematiek in werkelijkheid gunstiger is dan bij de voorspelling verondersteld, zal dit, wanneer de

27

02-12-2004 15:15:39


Bewezen sterkte bij dijken

\ Figuur 1 Berekende scores voor niet falen (+) en falen (-) in historische belastingsituatie (figuur 1a) en in toetssituaties (figuur 1b en figuur 1c)

geohydrologische situatie niet gewijzigd is, ook voor de toetssituatie gelden. Voor de component ‘neerslageffect’ in de waterspanningen hoeft dat niet het geval te zijn. Wanneer de overleefde historische waterstand toevallig samengevallen is met een droge periode, zal het ‘neerslageffect’ in de waterspanningen betrekkelijk klein zijn geweest. Voor de toetssituatie zullen we niettemin op z’n minst rekening moeten houden met normale neerslageffecten, omdat de realisatie ervan in de toetssituatie onafhankelijk is van de realisatie in de historische situatie. In de toetsvoorschriften worden overigens geen richtlijnen gegeven voor het onderscheiden van bijdragen in de waterspanningsopbouw door waterstand en door neerslag. In een bewezen sterkteanalyse is dit wel nodig om onderscheid te kunnen maken tussen onzekerheden over waterspanningen die systematisch zijn en die welke bij verschillende hoogwatersituaties onafhankelijk, dus steeds verschillend, gerealiseerd kunnen worden. De crux van een bewezen sterkte-analyse is dat we van alle parameters die van belang zijn voor de stabiliteit moeten nagaan in hoeverre die op grond van het overleven van de historische belastingsituatie anders (gunstiger) kunnen worden ingeschat dan gebeurd zou zijn zonder dit gegeven. En verder moet nagegaan worden of die parameters vervolgens ook voor de toetssituatie gunstiger mogen worden ingeschat, zoals schuifsterkteeigenschappen, of niet, zoals neerslageffecten. Een vaak gehoorde stelling dat in een bewezen sterkte-analyse rekenmodellen geen rol (hoeven te) spelen is onjuist. Op z’n minst moeten we een nagenoeg sluitend beeld hebben over welke parameters een rol spelen bij het mechanisme dat we beschouwen en een

28

geotechniek_2005#1.indd 28

idee over hoe gevoelig dit mechanisme is voor onzekerheden in die parameters; dat is al een ‘kwalitatief’ rekenmodel. Wanneer we vervolgens voor elk van deze parameters kunnen besluiten dat ze tijdens de overleefde historische belastingsituatie ongunstiger moeten zijn geweest dan voor de toetssituatie mag worden aangenomen, dan zal de toetsbelasting ook worden overleefd. Dit simpele majoreringsprincipe is echter zelden effectief bij toepassingen. Er zijn altijd wel parameters, waarvan onzeker is wat de realisatie is geweest tijdens de historische belasting. Denk bijvoorbeeld maar aan het neerslageffect in waterspanningen. Lokale neerslagregistraties ten tijde van de historische belastingsituatie zijn niet altijd voorhanden en, indien wel, dan is de vertaling in effecten ervan op de waterspanningen in de dijk destijds onzeker. Willen we toch verder dan is een kwantitatief rekenmodel onmisbaar. Voor taludstabiliteit is dat bijvoorbeeld een Bishop-analyse. We zullen kritisch moeten nagaan of alle parameters die van belang zijn expliciet in het rekenmodel worden meegenomen. In de Bishop-analyse spelen bijvoorbeeld freatische waterspanningen een belangrijke rol, maar er wordt geen onderscheid gemaakt naar herkomst van bijdragen aan waterspanningen. Voor een bewezen sterkte-analyse moet dat wel. Zoals gezegd, waterspanningsbijdragen die gerelateerd zijn aan de buitenwaterstand (via de geohydrologie van de dijk en ondergrond) hebben voor de bewezen sterkteanalyse een andere betekenis dan bijdragen die gerelateerd zijn aan neerslag. Ook zullen we onzekerheden in het modelleringsproces, inclusief rekenmodelonzekerheden, expliciet in de analyse moeten meenemen.

Principe van de rekenaanpak bij bewezen sterkte-analyse Het principe voor het rekenen aan bewezen sterkte willen we demonstreren aan de hand van het volgende theoretische voorbeeld. Het bezwijken van een constructie is daarin afhankelijk van drie parameters, namelijk een belasting, die deterministisch is, en twee onzekere parameters, namelijk p en q, die als discrete stochasten worden opgevat. Deze parameters kunnen de waarden p1, p2, …p6 respectievelijk q1, q2, …q6 aannemen, waarbij beide reeksen in oplopende volgorde zijn. Er zijn dus 36 combinaties (pi,q j) mogelijk. Voor de verschillende combinaties kunnen we bij een bepaalde waarde van de belastingparameter op voorhand een uitspraak doen over het wel of niet falen van de constructie volgens het rekenmodel. Stel nu dat in het verleden een bepaalde belasting is overleefd (we noemen dit de historische situatie, daarbij was er dus geen sprake van falen) en dat we de veiligheid van de constructie voor een bepaalde toetsbelasting moeten onderzoeken (de toetssituatie). Op voorhand kunnen we voor zowel de historische als de toetssituatie voor elk van de 36 parametercombinaties (pi,q j) bepalen of er sprake is van ‘falen’ of van ‘niet falen’. In figuur 1 is dit aangegeven: ‘falen’ wordt aangegeven met een score ‘-’ , ‘niet falen’ met een score ‘+’ . Voor de historische situatie is dat weergegeven in figuur 1a. Het gegeven dat de historische situatie is overleefd, kan worden geïnterpreteerd als dat de (pi,q j)combinaties met een negatieve score in figuur 1a kennelijk niet zijn gerealiseerd en dus bij nader inzien uitgesloten kunnen worden. Door de waarneming dat de historische situatie is overleefd, is dus het gebied van mogelijke parametercombinaties gereduceerd

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:15:40


Bewezen sterkte bij dijken

van de hele matrix tot het grijze gebied. Wanneer de werkelijke waarden van p en q niet veranderen in de tijd, dan zijn ook voor de toetssituatie alleen die combinaties van pi en q j mogelijk die in het grijze gebied liggen. Wanneer nu in dat gebied alle scores in de toetssituatie ook positief zijn, dan impliceert het overleven van de historische situatie het “overleven” van de toetssituatie. Dit is aangegeven in figuur 1b, we noemen dit de toetssituatie 1. De dikke lijn in deze figuur is de grens tussen parametercombinaties met een positieve en parametercombinaties met een negatieve score in de toetssituatie. Anders ligt het wanneer in het grijze gebied één of meer scores voor de toetssituatie negatief zijn. Dan kan uit het overleven van de historische situatie niet met zekerheid geconcludeerd worden dat de toetssituatie ook overleefd zal worden. Dit geval is geschetst in figuur 1c, we noemen dit de toetssituatie 2. De parametercombinaties (p5,q6) en (p6,q6) leveren in figuur 1c ‘falen’ op, maar zijn niet op grond van het overleven van de historische belasting uit te sluiten. Wanneer één (of meer) van de parameters wel variabel zijn in de tijd, wordt het moeilijker. We kunnen dan immers niet uitsluiten dat een ongunstige realisatie die kennelijk in de historische belastingsituatie niet is opgetreden, in een toekomstige maatgevende belastingsituatie wel zal optreden. Voor de toetssituatie moeten we er dan van uitgaan dat daarbij de betreffende parameter(s) nog alle waarden kunnen aannemen die binnen het onzekerheidsgebied mogelijk zijn. Neem, als voorbeeld, dat de parameter q een in de tijd wisselende grootheid is (denk bijvoorbeeld aan neerslageffect). In de scorematrix in figuur 1b zien we dat de toetssituatie 1 pas veilig is wanneer uit het overleven van de historische situatie zou kunnen worden afgeleid dat de waarde van p groter is dan p4. Als dat zo is, dan is de uitkomst van de berekening bij de toetsbelasting altijd ‘+‘, ongeacht de waarde van q. Dat is echter niet het geval. Immers, uit de scorematrix in figuur 1a kunnen we alleen afleiden dat p groter dan of gelijk aan p2 moet zijn. De conclusie is nu daarom dat we uit het overleven van de historische situatie nog niets definitiefs kunnen zeggen ten aanzien van de toetssituatie 1. Tenzij we op grond van nadere informatie, bijvoorbeeld door analyse van de historische gegevens, zouden kunnen afleiden dat de parameter q in de historische situatie groter dan of gelijk aan q5 moet zijn geweest. Dat zou immers impliceren dat p groter dan p4 moet zijn geweest.

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 29

\ Figuur 2 A priori kansen P’(p ,q ) en à posteriori kansen P”(p ,q ), gegeven overleven van historische belastingsituatie i j i j

Rekenen met kansen In bovenstaande analyse was het uitgangspunt dat het gebied met de “+” scores voor de historische belastingsituatie in z’n geheel binnen het gebied met “+“ scores voor de toetssituatie moet liggen. In dat geval weten we dat voor alle parameters de historische situatie ongunstiger moet zijn geweest dan de toetssituatie. We kunnen dit aanduiden als ‘volledige majorering’. In de praktijk zal ook deze aanpak vaak niet tot het gewenste resultaat leiden. Een stap verder is dat we de volledige majoreringeis loslaten en in plaats daarvan eisen dat de faalkans in de toetssituatie voldoende klein is. Ook hierbij is het gegeven dat de historische situatie is overleefd belangrijke informatie. Hoe deze faalkans voor de toetssituatie, gegeven overleven van de historische situatie, berekend kan worden, is geïllustreerd in figuur 2. De linkerfiguur (2a) geeft identiek aan figuur 1a het (grijze) gebied met de “+” scores. In de cellen staan nu de kansen P’(pi,q j), dat zijn de kansen op de parametercombinaties (pi,q j). Hierbij is uitgegaan van een discrete kansverdeling van de parametercombinaties (pi,q j) met onafhankelijke marginale kansverdelingen P’(pi) = P’(qi) = respectievelijk 0.01, 0.1, 0.39, 0.39, 0.1, 0.01 voor i = 1…6. Dus P’(pi,q j) = P’(pi). P’(q j). Deze kansen duiden we aan met een enkel accent, daarmee bedoelen we dat deze kansen vooraf berekend zijn op basis van statistische gegevens over de parameters. We noemen dit daarom à priori kansen. Door het gegeven dat de historische situatie is overleefd, kunnen de (pi,q j) combinaties die een “-” score hadden bij de historische belasting worden uitgesloten. Deze krijgen daarom op

grond van dit gegeven een kans nul. Daardoor veranderen ook de P’(pi,q j) in het grijze gebied: de oorspronkelijke scores worden gedeeld door 1 minus de som van de P’(pi,q j) in het gebied met “-” scores. Deze operatie wordt in de waarschijnlijkheidsrekening Bayesian Updating genoemd. De nieuwe kansen duiden we aan met P”(pi,q j) (dubbel accent) om aan te geven dat het om kansen gaat, gegeven het overleven van de historische situatie, de zogenaamde à posteriori kansen. De à posteriori kansen zijn aangegeven in figuur 2b. In figuur 2b is tevens de grens tussen “+” en “-” scores voor de toetssituatie 2 aangegeven, dus identiek aan figuur 1c. Zoals eerder gesteld is, kan in dat geval het overleven van de toetssituatie, gegeven het overleven van de historische belastingsituatie, niet met zekerheid worden geconcludeerd. De à priori faalkans voor deze toetssituatie kunnen we berekenen door sommatie van alle à priori kansen op de parametercombinaties (pi,q j) boven de dikke lijn in figuur 2b. We vinden dan een à priori faalkans van ongeveer 0.34. De à posteriori faalkans voor deze toetssitatie is ongeveer 2 10 -3, namelijk de gesommeerde à posteriori kansen op parametercombinaties in het negatieve scoregebied in figuur 2b, dus van de parametercombinaties (p5,q6) en (p6,q6). Het gegeven dat de historische situatie is overleefd, levert in dit geval dus een flinke reductie van de faalkans in de toetssituatie. Of dit voldoende is, hangt af van de vraag welke faalkans acceptabel is. Daar komen we later in dit artikel op terug. We hebben in dit kansenvoorbeeld aangenomen dat de parameters p en q in de toets-

29

02-12-2004 15:15:46


Bewezen sterkte bij dijken

situatie gelijk zijn aan de waarden in de historische situatie. Indien één ervan om wat voor reden willekeurig (binnen het onzekerheidsgebied!) kan veranderen in de tijd, wordt de aanpak ingewikkelder. Dit werken we hier niet verder uit. In de hierna beschreven methodiek op basis van een niveau 2 probabilistische betrouwbaarheidsanalyse wordt dit op effectieve wijze meegenomen via correlaties tussen de parameterrealisaties in de historische en de toetssituatie. De analyse van het (hypothetische) voorbeeld in de figuren 1 en 2 laat zien dat, zelfs bij slechts twee onzekere parameters, een gevolgtrekking uit het feit dat een historische belastingsituatie is overleefd, niet echt eenvoudig is en nogal wat rekenwerk met zich meebrengt. Ronduit complex is de situatie bij een probleem zoals taludstabiliteit, waarbij vele verschillende parameters een rol spelen. Theoretisch kunnen we de twee-dimensionale scorematrices in de figuren 1 en 2 zonder meer uitbreiden tot ndimensionale scorematrices. En de regeltjes die we moeten hanteren om gevolgtrekkingen te maken zijn zonder meer eenduidig en dus in een computerprogramma te implementeren. Maar het aantal berekeningen (in dit geval stabiliteitsanalyses) om tot die scorematrices te komen, is zeer groot. Doen we dat op de brute force manier die in het voorbeeld is gesuggereerd, dan zou dat aantal bij, bijvoorbeeld 10 parameters met elk zes discrete realisatiemogelijkheden, gelijk zijn aan 1 miljoen. Natuurlijk valt daar sterk in te optimaliseren, maar het blijft hoe dan ook een operatie met een zeer grote rekenlast. Met het voorbeeld hebben we alleen maar de gedachtegang willen illustreren die ook de basis vormt voor de rekentechnisch veel efficiëntere niveau 2 betrouwbaarheidsanalyse. De bijzondere omstandigheid is denkbaar dat met de onzekerheidsmarges die we aan de parameters in het rekenmodel toekennen in de scorematrix in figuur 1a louter negatieve scores vinden. Feitelijk impliceert dit dat het overleven van de historische belastingsituatie op geen enkele wijze met het rekenmodel en de gekozen parameterbereiken te verklaren valt. Dit kan betekenen dat óf het rekenmodel niet deugt, óf dat de onzekerheidsmarges van de parameters verkeerd zijn ingeschat, óf dat de probleemschematisering die in het rekenmodel wordt ingevoerd verkeerd is. In elk geval moet, wanneer dit optreedt, een analyse gemaakt worden van wat er aan de hand kan zijn. Overigens geeft het vaak al soulaas als het

30

geotechniek_2005#1.indd 30

rekenmodel uitgebreid wordt met één of meer extra parameters die de rekenmodelonzekerheden reflecteren. Dat zijn onzekerheden die vaak niet expliciet meegenomen worden in de dagelijkse rekenpraktijk, maar die geacht worden te zijn verdisconteerd in (het ‘overall’ deel van) de veiligheidsfactor. In een bewezen sterkte-analyse zullen we ze wel expliciet moeten benoemen en een waardenbereik geven, omdat ook voor die parameters bedacht moet worden of en in hoeverre die in de historische en de toetssituatie kunnen verschillen.

Bewezen sterkte gebaseerd op ‘niveau 2’ probabilistische betrouwbaarheidsanalyses Een probabilistische betrouwbaarheidsanalyse om de kans op bezwijken of falen van een constructie of een constructieonderdeel te berekenen, is doorgaans gebaseerd op een klassiek rekenmodel, waarin gebruik gemaakt wordt van mechanica- en/of fysicaprincipes om grenstoestanden ten aanzien van bezwijken of falen van de constructie te berekenen. Voor taludstabiliteit kunnen we bijvoorbeeld denken aan een glijvlakanalyse volgens de theorie van Bishop. De uitkomst van zo’n glijvlakanalyse is doorgaans de stabiliteitsfactor, de verhouding tussen het weerstandsbiedende moment (tegen afschuiven) en het aandrijvende moment. Beide worden berekend aan de hand van schattingen van de probleemvariabelen die bij taludstabiliteit een rol spelen, zoals grondeigenschappen (grondlaagindelingen, volumegewichten, schuifsterkte-eigenschappen), waterspanningen en externe belastingen. In een probabilistische analyse worden deze probleemvariabelen als stochastische grootheden opgevat die gekarakteriseerd worden door een kansverdelingsfunctie. Doorgaans worden voor grondeigenschappen normale of log-normale kansverdelingsfuncties aangenomen die worden gekarakteriseerd door een verwachtingswaarde en een standaardafwijking. Het resultaat van een probabilistische analyse is dan niet meer één enkele waarde van de stabiliteitsfactor, maar een kansverdeling van de stabiliteitsfactor, of kansverdelingen van het aandrijvende en van het weerstandsbiedende moment. Aan de hand van deze kansverdeling kan de kans bepaald worden dat de stabiliteitsfactor kleiner is dan 1.0, of equivalent, de kans dat het weerstandsbiedende moment kleiner is dan het aandrijvende moment. Deze laatste formulering heeft overigens de voorkeur in probabilistische

\ Figuur 3 Relatie tussen faalkans en betrouwbaar-

heidsindex

benaderingen. In de constructiemechanica wordt doorgaans gerekend met enerzijds de sterkte (dat wil zeggen opneembare belasting of belastingeffect) en de belasting (dat wil zeggen werkelijk aanwezige belasting of belastingeffect). Het verschil ‘sterkte minus belasting’ is een toestandsfunctie die aangeduid wordt als betrouwbaarheidsfunctie, symbolisch aangeduid met de hoofdletter Z. Indien Z<0 dan is de sterkte kleiner dan de belasting en is dus sprake van bezwijken of falen; Z>0 duidt een toestand van niet falen of niet bezwijken aan en Z=0 wordt de grenstoestand genoemd. Aan de hand van verwachtingswaarden en standaardafwijkingen en kansverdelingen van de sterkte en de belasting kunnen de verwachtingswaarde en standaardafwijking van de betrouwbaarheidsfuctie worden berekend en daarmee ook de kans dat Z<0 is, de bezwijk- of faalkans. Voor een verdere introductie wordt verwezen naar de literatuur (o.a. Vrouwenvelder & Vrijling, 1987, of Thoft - Christensen & Baker, 1982). Hieronder wordt verder volstaan met, waar nodig, een korte uitleg van de begrippen die een rol spelen en die verder van belang zijn voor het bewezen sterkte-concept. De betrouwbaarheidsfunctie voor de historische situatie duiden we aan met het symbool ZH; deze functie is afhankelijk van de parameters die in de (stabiliteits)analyse een rol spelen. Deze parameters noteren we symbolisch met de vector p = (p1, p2, …pn); hierin zitten zowel de geometrische en de fysisch/mechanische parameters, de modelonzekerheidsparameters als de belastingparameters. De betrouwbaarheidsfunctie kunnen we dus schrijven als: (1) Hierin zijn de componenten van vector p stochasten. De functie Z (p) is daarom ook een H stochastische variabele. Met behulp van een ‘eerste orde tweede moment’ probabilistische betrouwbaarheidsanalyse kunnen we de ver-

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:15:56


Bewezen sterkte bij dijken

wachtingswaarde E[ZH] en de standaardafwijking σ(Zh) bepalen (zie o.a. Vrouwenvelder & Vrijling, 1987). Voor taludstabiliteitsanalyses is dat uitgewerkt en geïmplementeerd in de computerprogramma’s MPROSTAB (GeoDelft 1994, 2000) en MSTAB (Delft Geosystems). Naast de verwachtingswaarde en standaardafwijking van ZH worden in zo’n betrouwbaarheidsanalyse verder bepaald: • de betrouwbaarheidsindex: (2)

• en de probabilistische gevoeligheidscoëfficiënten: (3)

als de parametervector voor de historische situatie. Echter, voor een aantal van de elementen zal de à priori kansverdeling verschillend zijn voor de historische en toetssituatie. Dat is met name het geval voor die elementen van p die belastingparameters zijn. Formeel zullen we daarom vanaf nu onderscheid maken tussen de parametervector voor de historische situatie, die duiden we aan met pH, en de parametervector voor de toetssituatie, die duiden we aan met pT. Met de kansverdelingen van pT kunnen we met de eerste orde tweede moment methode de (à priori) verwachtingswaarde E[ZT] en standaardafwijking σ(ZT), de betrouwbaarheidsindex β’T en gevoeligheidscoëfficiënten αpi,T (i = 1…n) berekenen. Met de betrouwbaarheidsindex kunnen we de à priori faalkans in de toetssituatie berekenen: (5)

De betrouwbaarheidsindex is een betrouwbaarheidsmaat. De kans op falen, dus de kans dat ZH kleiner dan nul is, wordt als volgt berekend: (4) Hierin is Φ ( ) de standaardnormale (Gausse) kansverdelingsfunctie, die in elk statistiekboek getabelleerd is weergegeven. In figuur 3 is het verband tussen faalkans en betrouwbaarheidsindex grafisch weergegeven. De gevoeligheidscoëfficiënten geven aan hoe gevoelig de faalkans is voor de verschillende parameters pi (i = 1…n). Strikter gezegd: het kwadraat van een gevoeligheidscoëfficiënt αpi geeft de relatieve bijdrage van de parameter pi aan de variantie σ2 (ZH). Aan de hand van de gevoeligheidscoëfficiënten kunnen we dus nagaan bij welke parameters onzekerheidsreductie het meeste effect op de faalkans zal hebben. De gevoeligheidscoëfficiënten introduceren we hier om een andere reden, namelijk om correlaties te bepalen; hier komen we later nog op terug. De faalkans die we op deze manier berekenen, is gebaseerd op de à priori kansverdelingen van de parameters. Analoog aan de à priori kansen op combinaties van parameters in het eerder besproken voorbeeld kunnen we spreken van een à priori betrouwbaarheidsindex en die zullen we aangeven met β’H . Geheel analoog kunnen we voor de toetssituatie ook een à priori betrouwbaarheidanalyse uitvoeren. De betrouwbaarheidsfunctie noteren we als ZT = ZT (p). De parametervector p bevat in principe dezelfde elementen

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 31

De observatie dat de historische belastingtoestand is overleefd, betekent dat de betrouwbaarheidsfunctie in die situatie groter dan nul moet zijn geweest. De vraag is dan hoe met dit gegeven de faalkans in de toetssituatie verandert. Hiervoor gebruiken we de volgende benadering. We veronderstellen dat de betrouwbaarheidsfuncties ZH en ZT normaal verdeelde variabelen zijn. Wanneer in de betrouwbaarheidsanalyses een zogenaamde approximate full distribution approach gebruikt is, is die veronderstelling juist. In zo’n benadering worden het probleem en de parameters via een wiskundige transformatie omgezet in een probleem met normaal verdeelde parameters (zie bijvoorbeeld Rackwitz & Fiessler, 1978). De conditionele verwachtingswaarde en de standaardafwijking van ZT, gegeven dat ZH gelijk is aan een bepaalde waarde, zeg ξ , zijn (zie o.a. Hogg and Craig, 1970): (6)

en: (7) hierin is ρ(ZH,ZT) de correlatiecoëfficiënt tussen de stochasten ZH en ZT, daar komen we later op terug. De conditionele verwachtingswaarde van ZT gegeven ZH > 0 berekenen we door de conditionele verwachtingswaarde in vergelijking (6), vermenigvuldigd met de conditionele kansdichtheid van ZH, gegeven Z > 0, f”ZH , H te integreren:

(8) f”ZH ontstaat door de (normale) kansdichtheidsverdeling van ZH voor waarden ZH≤0 af te kappen en de overblijvende tak te normeren. De conditionele standaardafwijking van Z T gegeven ZH > 0 is gelijk aan het rechterlid van vergelijking (7). De correlatie ρ(ZH,ZT) kunnen we berekenen met behulp van de probabilistische gevoeligheidscoëfficiënten (zie o.a. Vrouwenvelder en Vrijling, 1987): (9) Hierin is ρ(pi,H, pj,T ) de correlatiecoëfficiënt tussen de parameter pi in de historische situatie en pj in de toetssituatie. Dit is een algemene formulering; doorgaans zullen de verschillende parameters pi,H en pj,T, waarbij i ≠ j, niet (of niet sterk) gecorreleerd zijn. De correlaties tussen de pi (i = 1…n) in de historische situatie, pi,H, en de toetssituatie, pi,T, zijn afhankelijk van het type parameter. Bijvoorbeeld, wanneer pi een bepaalde grondeigenschap is, bijvoorbeeld de cohesie in een bepaalde grondlaag, dan is de correlatie volledig, dat wil zeggen gelijk 1. Immers, we nemen aan dat de fundamentele grondeigenschappen niet veranderen in de tijd. Is deze parameter bijvoorbeeld de waterspanningscomponent door neerslag, dan is er geen correlatie, dat wil zeggen dat de correlatiecoëfficiënt gelijk 0 is. Tenslotte berekenen we een benadering van de conditionele (de à posteriori) betrouwbaarheidsindex als: (10)

Dit is een benadering, omdat de à posteriori kansdichtheid van Z T|ZH>o niet normaal verdeeld is. Een betere benadering kan worden verkregen via een opzet waarbij in plaats van met conditionele verwachting en standaardafwijking met de conditionele kansdichtheidsverdeling wordt gewerkt. Deze benadering is ingewikkelder en vooralsnog niet uitgewerkt. Uitwerken van het rechterlid van vergelijking (10) leidt tot vergelijking (11): (11)

31

02-12-2004 15:15:59


Bewezen sterkte bij dijken

Hiermee kunnen we de benadering van de à posteriori faalkans voor de toetssituatie, gegeven het overleven van de historische belastingsituatie, berekenen met: (12)

probabilistische gevoeligheidscoëfficiënten) worden ingevoerd.

(12)

Tot nu toe is in de afleiding geen gebruik gemaakt van mechanisme-specifieke kenmerken of eigenschappen, daardoor zijn de formules in principe algemeen toepasbaar. Hieronder wordt een en ander aan de hand van een rekenvoorbeeld uitgewerkt voor de binnentaludstabiliteit bij dijken.

Uitgewerkt voorbeeld: stabiliteit binnentalud Het volgende rekenvoorbeeld is ontleend aan het Technisch Rapport Actuele Sterkte dat momenteel onder auspiciën van de Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen (TAW) wordt samengesteld en vermoedelijk in 2005 zal worden uitgebracht (TAW 2005). In dit Technisch Rapport worden twee rekenvoorbeelden behandeld. Beide hebben betrekking op eenzelfde (fictieve) rivierdijk- en ondergrondconfiguratie. Voor de stabiliteit van het binnentalud zijn twee mechanismen relevant, namelijk ondiepe afschuiving van het binnentalud volgens een cirkelvormig glijvlak en diepe afschuiving als gevolg van opdrijven van het achterland bij een hoge buitenwaterstand. Het eerste wordt gecontroleerd met behulp van het programma MPROSTAB, het tweede met behulp van een probabilistische module voor stabiliteit bij opdrijven in het programma MSTAB. Hier beperken we ons tot de analyse met MPROSTAB. Voor dit mechanisme geldt dat een historische waterstand is overleefd die hoger is dan de huidige maatgevende hoogwaterstand. Dit gegeven zal in de berekening van de instabiliteitskans in de toetssituatie worden betrokken. De berekening wordt in drie stappen uitgevoerd, namelijk: 1 Berekening van de à priori instabiliteitskans in de toetssituatie (rekening houdend met de extreme waarden kansverdeling van hoogwaterstanden) 2 Berekening van de à priori instabiliteitskans bij de (overleefde) historische hoogwaterstand 3 Berekening van de à posteriori instabiliteitskans. Hiervoor is een EXCEL-spreadsheetapplicatie ontwikkeld, waarin de uitkomsten van de à priori instabiliteitskansanalyses (betrouwbaarheidindices en

32

geotechniek_2005#1.indd 32

De gegevens over dijkgeometrie, ondergrondopbouw en grondparameters, waterstanden en stijghoogten zijn weergegeven in tabel 1. Hierin is ook de factor weergegeven voor de rekenmodelonzekerheid. Voor een inhoudelijke beschrijving van MPROSTAB wordt verwezen naar de gebruikershandleiding van dit programma (GeoDelft 1994) en het addendum op die handleiding (GeoDelft 2000). Voor een mathematische beschrijving van het rekenmodel wordt verwezen naar (Calle 1985, 1990). Met name in het addendum bij de gebruikershandleiding wordt ingegaan op het verwerken van de stochastiek van de buitenwaterstand in de instabiliteitskans-analyse; dit is overigens alleen voor de toetssituatie van belang, voor de historische situatie is de opgetreden waterstand bekend. Hiervoor moeten waterspanningsconfiguraties in de dijk en de ondergrond worden opgegeven bij verschillende buitenwaterstanden. Het programma berekent bij die verschillende waterstanden (en dus verschillende waterspanningsbeelden) de conditionele instabiliteitskansen (en overeenkomstige conditionele betrouwbaarheidsindices). Met behulp van een eerste orde tweede moment ‘ontwerppuntbenadering’, waarbij voor tussengelegen hoogwaterstanden tussen de betrouwbaarheidsindices lineair wordt geïnterpoleerd, wordt de betrouwbaarheidsindex bepaald, waarin het effect van de stochastiek van de waterstand is verwerkt. De uitkomsten van de berekeningen met MPROSTAB zijn in tabel 2 samengevat. De kritieke glijcirkel is weergegeven in figuur 4. De berekende à priori instabiliteitskans, inclusief het effect van de kansverdeling van (extreme) hoogwaterstanden, voor de toetssituatie is 9 10 -4. Hoewel op zich klein, voldoet deze kans niet aan het toetscriterium. Het toetscriterium voor primaire waterkeringen zal doorgaans gekoppeld worden aan de beveiligingsnorm van een dijkringgebied. Deze wordt in de Wet op de Waterkering (WoW 1996) uitgedrukt in termen van de in een willekeurig jaar van de gebruiksfase nog net toelaatbare kans op overschrijding van de ontwerpwaterstand, ook wel de Maatgevende Hoogwaterstand (MHW) genoemd. De Provinciale overheid is belast met het toezicht op de veiligheidstoetsingen van primaire waterkeringen en kan, voor

\ Figuur 4 Kritieke glijcirkel bij MPROSTAB-analyse (ondie-

pe afschuiving)

zover de Wet op de Waterkering hierin niet voorziet, richtlijnen afgeven. Door de Provincie Zuid-Holland wordt bijvoorbeeld aangehouden dat de kans op dijkdoorbraak, als gevolg van afschuiven van het binnentalud, niet groter mag zijn dan 1% van de MHW-overschrijdingkans (per jaar en per dijkvak). Bij, bijvoorbeeld, een MHWoverschrijdingskans van 1/1250 is derhalve de toelaatbare kans op dijkdoorbraak door afschuiven van het binnentalud 8 10 -6 per jaar, per dijkvak. Verder mag worden gerekend met een factor 10 tussen de kans op falen (doorbraak) en de kans op begin van falen (afschuiven). Dit alles impliceert dat bij een MHW-overschrijdingskans van 1/1250 de nog net toelaatbare kans op afschuiving van het binnentalud 8 10 -5 per jaar per dijkvak is. In ons rekenvoorbeeld is die kans 9 10 -4 , wat dus ruwweg een factor 10 te groot is. Om toch tot goedkeuring te kunnen komen, zullen we het effect van overleven van de historische situatie (de bewezen sterkte) in de analyse betrekken. De berekende à priori kans op instabiliteit voor de overleefde historische hoogwaterstand is 0.13. Omdat deze kans veel groter is dan voor de toetssituatie, kan geconcludeerd worden dat de overleefde historische situatie aanzienlijk kritieker moet zijn geweest dan de toetssituatie en dat daarom een analyse op basis van bewezen sterkte goede perspectieven biedt. De analyse wordt uitgevoerd met behulp van een spreadsheetapplicatie (zie de uitdraai in tabel 3). In het spreadsheet worden de gevoeligheidscoëfficiënten die berekend zijn in de MPROSTAB-analyses ingevuld (kolom “α” onder de kopjes “Toetssituatie” en “Historische situatie”). Hiermee wordt de correlatie tussen de bezwijkmodes in de toets- en historische situatie berekend. In de kolom onder het kopje “correlatie” zijn de veronderstelde correlaties voor de verschillende stochasten in de MPROSTAB-analyses weergegeven. Voor de grondeigenschappen zijn die correlaties op 1.0 gesteld. Voor de onzekerheid over freatische waterspanningen is ongecorreleerdheid

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:16:02


Bewezen sterkte bij dijken

Geometrie dijk: Buitentalud: 1:3 Kruinhoogte: mv + 5 m Binnenteen op mv; aansluitend sloot 1 m diep, taluds 1:2 (mv =maaiveldpeil)

Binnentalud: 1:2 Kruinbreedte: 3 m

Grondparameters Laagligging tov mv

Dijkmateriaal >0m

Eerste kleilaag 0 – -2 m

Tweede kleilaag -2 – -6 m

Diep zand < -6 m

Volumegewichten [kN/m3] Onverzadigd Verzadigd

17 19

15 15

15 15

17 19

Schattingen van schuifsterkteparameters op basis van:

Regionale proevenverzameling

Regionale proevenverzameling

Regionale proevenverzameling

Ervaring/literatuur

Effectieve cohesie [kN/m2] Verwachtingswaarde Standaardafwijking

3.0 1.0

6.0 1.0

7.0 1.0

0 0

Inwendige wrijving: Verwachting E[tan(ϕ’)] Standaardafw: σ(tan(ϕ’))

0.60 0.10

0.40 0.10

0.40 0.10

0.70 0.10

Ruimtelijke correlatie parameters Fluctuatieschaal hor. [m] Fluctuatieschaal vert. [m] Variantieverhouding α

50 0.25 0.75

50 0.25 0.75

50 0.25 0.75

50 0.25 0.75

Waterstanden en stijghoogten: Buitenwaterstand (bws): MHW: Decimeringshoogte: Kansverdelingsfunctie: Historische ws: Stijghoogten: Polder (pp): Freatisch: Eerste kleilaag: Tweede kleilaag: Diep zand vanaf sloot: Rekenmodelonzekerheid:

mv + 4.00 m (overschrijdingskans: 1/4000) 0.50 m exponentieel mv + 4.50 m mv - 0.50 m bilineair verloop van bws op buitentalud tot pp bij sloot; σ = 0.10 m hydrostatisch bovenin hydrostatisch, verloopt lineair naar stijghoogte b.k. zandlaag mv + 3.0 m μq = 0.91 σq = 0.075

\ Tabel 1: Dijkgeometrie, ondergrondopbouw en grondparameters, waterstanden en stijghoogten en rekenmodelfactoren

aangenomen. In beginsel is dat enigszins conservatief. Het is immers denkbaar dat een deel van de waterspanningsonzekerheden op dezelfde wijze gerealiseerd wordt in de historische en toetssituatie. Voor de rekenmodelonzekerheid is aangenomen dat die deels gecorreleerd is voor de toets- en historische situatie (correlatiecoëfficiënt van 0.7). Omdat de kritieke glijcirkels in de toetsen historische situatie identiek zijn, is dit wellicht ook een wat voorzichtige aanname. Immers hoe groter de correlatiecoëfficiënt, hoe groter het “bewezen sterkte”-effect. Onderin de spreadsheetuitdraai wordt aan de hand van de berekende à priori betrouwbaarheidsindices voor de toetsen historische situatie en de gevonden

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 33

correlatiecoëfficiënt de à posteriori betrouwbaarheidsindex berekend (conform vergelijkingen 11 en 12). De berekende à posteriori betrouwbaarheidindex is 5.5; dit correspondeert met een instabiliteitskans van 2.3 10 -8. Hiermee wordt ruim voldaan aan de toelaatbare instabiliteitskans.

Toetsing Vestingwal Hellevoetsluis; besparingen door bewezen sterkte-concept De vestingwal bij Hellevoetsluis op het ZuidHollandse eiland Voorne Putten is een onderdeel van de primaire waterkering rond de Brielse Dijkring. Voor een algemene beschrijving van de situatie wordt verwezen naar (GeoDelft, 2002). Met een gedetailleerde toetsing conform de TAW-Leidraad Toetsen op

Veiligheid (LTV 1999) kon de veiligheid met betrekking tot de stabiliteit van het binnentalud nog onvoldoende worden aangetoond. Als gevolg van de afsluiting van het Haringvliet met de Haringvlietdam eind jaren zestig zijn de huidige toetspeilen lager dan diverse extreme waterstanden die in het verleden zijn overleefd, waaronder ook de stormvloed in februari 1953. Hierbij is overigens wel schade opgetreden op een deel van de vestingwal, maar als gevolg van golfoverslag en niet geïnitieerd door afschuiven van het binnentalud. Daarom was er een goede kans dat via een bewezen sterkte-analyse de vereiste veiligheid tegen afschuiven van het binnentalud kon worden aangetoond. De vestingwal kon op grond van geometrische en bodemkenmerken

33

02-12-2004 15:16:03


Bewezen sterkte bij dijken

Situatie/Waterstand:

Stabiliteitsfactor 1)

Betrouwbaarheidsindex

Bezwijkkans

Toetspeil: mv + 4.0 m

1.15

1.90

2.9 10 -2

mv + 3.0 m

1.28

2.80

2.5 10 -3

mv + 2.0 m

1.35

3.28

5.1 10 -4

3.12

8.9 10 -4

1.13

1.3 10 -1

Effect stochastiek w.s. Historische w.s. mv + 4.5 m 1

1.05

) stabiliteitsfactor op basis van verwachtingswaarden \ Tabel 2: Resumé resultaten MPROSTAB-analyses

Bewezen sterkte analyse-stabiliteit binnentalud A posteriori instabiliteitskans voor dijkdoorsnede: Locatie: Bestanden: Toetssitatie: Historische situatie: A priori instabiliteitskansen berekend met:

Voorbeeld D:\tras\mprostab\voorb1 D:\tras\mprostab\voorb2 MPROSTAB

Samenvatting resultaten van à priori analyses: Gevoeligheidscoëfficiënten:

Toetssituatie:

Alle grondlagen: α−cohesie (fluctuaties alle grondlagen) α-tan(ϕ’) (fluctuaties alle grondlagen )

αT 0.275 0.552

αT 2 0.075625 0.304704

αH 0.215 0.554

Grondlaag 1: α-cohesie (mbt schatting gemiddelde) α-tan(ϕ’) (mbt schatting gemiddelde)

0.047 0.107

0.002209 0.011449

Grondlaag 2: α-cohesie (mbt schatting gemiddelde) α-tan(ϕ’) (mbt schatting gemiddelde)

0.102 0.225

Grondlaag 3: α-cohesie (mbt schatting gemiddelde) α-tan(ϕ’) (mbt schatting gemiddelde)

0.068 0.121

Grondlaag 4: α-cohesie (mbt schatting gemiddelde) α-tan(ϕ’) (mbt schatting gemiddelde) Waterspanningen: α-freatische lijn: (toevallig) α-freatische lijn: (gecorreleerd) α-freatische lijn: (stoch. waterstand) α-stijghoogte zandlaag (toevallig) α-stijghoogte zandlaag (gecorreleerd) α-stijghoogte zandllaag (waterstand) Modelonzekerheid α-modelonzekerheid

Historische situatie:

Correlatie:

Bijdrage aan correlatie (vgl. 9)

αH2 0.046225 0.306916

ρ 1 1

αT αH ρ 0.059125 0.305808

0.047 0.084

0.002209 0.007056

1 1

0.002209 0.008988

0.010404 0.050625

0.109 0.198

0.011881 0.039204

1 1

0.011118 0.04455

0.004624 0.014641

0.071 0.115

0.005041 0.013225

1 1

0.004828 0.013915

0 0

1 1

0 0

0 0 -0.163 -0.138

0.6925

Controle: som α-kwadraten (moet ≈ 1 zijn):

0.026569 0 0.019044 0 0 0

-0.253

0.064009 0 0 0 0 0

0 1 0 0 1 0

0 0 0 0 0 0

0.479556

0.71

0.5041

0.7

0.344173

0.99945

0.999866

Correlatie tussen faalmodes toets en historische situatie:

0.794714

A priori betrouwbaarheidsindices:

3.124

1.127

A priori instabiliteitskansen:

0.00089

0.12987

A posteriori betrouwbaarheidsindex:

5.46485

A posteriori instabiliteitskans:

2.3E-08

\ Tabel 3: Spreadsheetuitdraai Bewezen sterkte-analyse met MPROSTAB

34

geotechniek_2005#1.indd 34

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:16:05


Bewezen sterkte bij dijken

worden onderverdeeld in een viertal vakken. Het bleek mogelijk om drie van de vier vakken goedgekeurd te krijgen, terwijl in het niet goedgekeurde vak met betrekkelijk eenvoudige ingrepen de standzekerheid veilig kon worden gesteld. De besparing die hierdoor kon worden bereikt bestaat er uit dat dijkversterkingsingrepen in drie van de vier vakken, met een totale lengte van ca. 4 (van de 5) kilometer tenminste 10 jaar kunnen worden uitgesteld. Vanwege het historische karakter van de kering zou een versterking niet mogen leiden tot uiterlijke verandering. Een dijkversterking had dan moeten bestaan uit een zware stabiliteitswand onder in het binnentalud van de wallen. De benodigde investering bedroeg 1,7 Mln euro wanneer tot dijkversterking had moeten worden over gegaan. De economische besparing ligt derhalve in de orde van 0.8 Mln Euro, uitgaande van minimaal 10 jaar uitstel en een netto rentevoet van 2%. Afhankelijk van eventuele toename van toetspeilen kan echter een ingreep over 10 of 20 jaar alsnog nodig blijken; dit hangt uiteraard mede af van te kiezen opties voor kwantitatief waterbeheer.

Tot slot Het overleven van een historische hoogwaterstand levert, ten opzichte van klassieke berekeningen, aanvullende informatie over de taludstabiliteit van een dijk. Bewezen sterkteanalyses kunnen daarom een waardevol hulpmiddel zijn bij het toetsen van primaire waterkeringen. Deze aanpak is echter alleen effectief wanneer in de historische situatie(s) belastingeffecten zijn opgetreden die de belastingeffecten die voor de toetsing moeten worden verondersteld ruim overtreffen. Dat is met name het geval bij dijken langs estuaria die inmiddels door afdammingen e.d. aan een milder hoogwaterregime zijn blootgesteld. De noodzaak dat de overleefde historische belasting ruim groter moet zijn dan de belasting in de toetssituatie, komt voort uit het feit dat toevallige realisaties van het effect van neerslag in de historische belastingsituatie gunstiger kunnen zijn geweest dan die waarop gerekend moet worden in de toetsituatie. Naarmate meer historische belastingsituaties zijn overleefd, neemt ook de kans toe dat bij één of meer historische situaties de neerslageffecten op de waterspanningen ongunstig zijn geweest. Dit zogenaamde repetitie-effect heeft een gunstige uitwerking voor een bewezen sterkte-analyse (Calle & Knoeff 1999, Calle & Van der Meer 2001)

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 35

Voor een bewezen sterkte-analyse is het noodzakelijk dat er betrouwbare informatie aanwezig is over de belastingcondities die zijn overleefd, over het gedrag van de dijk onder die condities en over mogelijke veranderingen van de dijk en ondergrond (de geohydrologische systematiek) die sinds de historische belasting kunnen zijn opgetreden. Dit is overigens de achilleshiel van het concept. Betrouwbare informatie is vaak moeizaam achterhaalbaar, omdat “overleefde situaties” meestal niet goed gedocumenteerd zijn. Men is dan afhankelijk van nog levende ooggetuigen. Vooral dan is het zaak over meerdere onafhankelijke bronnen te beschikken. Het concept ‘bewezen sterkte’ is in principe toepasbaar op andere typen faalmechanismen, zoals onderloopsheid (piping), bezwijken van de dijkbekleding door golfaanval, etcetera. Net als voor de toepassing op taludstabiliteit vereist dat nog wel doordachte uitwerkingen. Het concept kan ook toegepast worden wanneer we ‘overleefde historische belastingen’ vervangen denken door ‘overleefde bouwfase belastingen’. De ‘bewezen sterkte’- aanpak is daardoor direct in verband te brengen met de Observational Method, dat wil zeggen het monitoring gestuurd ontwerpen en bouwen. Ook deze techniek berust op bijstellen van probleemparameters op basis van geobserveerd (overlevings)gedrag (Kamp en Van Baars, 2003).

Referenties [1] Calle, E.O.F. (1985) Probabilistic Analysis of Stability of Earth Slopes Proc. 11th Int. Conf. on Soil Mech. and Foundation Eng. , San Francisco, August 1985. [2] Calle, E.O.F. (1990) Prostab, een computerprogramma voor probabilistische analyse van stabiliteit van taluds Grondmechanica Delft rapport CO-266484/32. [3] Calle E.O.F. & J.G. Knoeff (1999) Bewezen Sterkte: Vergelijking van Deterministische en Probabilistische aanpak GeoDelft rapport 385640/18 (December 1999). [4] Calle, E.O.F. & M.T. van der Meer (2001) Assessment of Safety against Slope Failure of existing Earth Structures Proc. Int. Conf. on Risk, Reliability and Safety, Trends in Engineering. Malta (March 2001). [5] DWW (2003) www.waterkeren.nl, resultaten eerste toetsronde. [6] Delft Geosystems (2004): www.delftgeosystems.nl MSTAB [7] GeoDelft (1994, 2000) User’s manual PC-model MPROSTAB (september 1994) en Aanpassingen MPROSTAB GeoDelft rapport 395380/04 (November 2000) [8] GeoDelft (2002). Kostbare dijkversterking bij Hellevoetsluis niet nodig. Achtergrond # 45, juni 2002 [9] Hogg, R.V. and A.T. Craig (1970). Introduction to Mathematical Statistics. Collier-MacMillan Ltd, London [10] Kamp, R.A.J. van der & S. van Baars (2003). Observatiemethodes binnen de Geotechniek. Geotechniek, jaargang 7, nummer 4, oktober 2003. [11] LTV (1999) Leidraad Toetsen op Veiligheid Uitgegeven onder auspiciën van de TAW 1999. [12] Rackwitz, R. & B. Fiessler (1978). Non-normal vectors in Structural Reliability Berichte zur Sicherheitstheorie der Bauwerke. SBF 96, Heft 29, Technical University Muenich. [13] TAW (2005). Technisch Rapport Actuele Sterkte (te verschijnen) [14] Thoft-Christensen, P. & M.J. Baker (1982). Structural Reliability Theory and its Applications Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, New York, March 1982 [15] Vrouwenvelder A.C.W.M. en J.K. Vrijling (1987). Probabilistisch Ontwerpen Technische Universiteit Delft, Faculteit Civiele Techniek [16] WoW (1996) Wet op de Waterkering, Staatsblad, 9 januari 1996

35

02-12-2004 15:16:06


������������������������������������� �������������������������������

������������������������

��������������������������������������������������������������������� �������������������

������������������ ��������������������������

������������������������ Educom-Goed uitgeven is ons geotechniek_2005#1.indd 36 vak.indd 1

01-12-2004 02-12-2004 13:41:23 15:16:07


������������������������������������������� �����������

������������������������������������������� ������������������� �������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������

������������������ ����������������

����������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������ �������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������� �����������

�������������������������������������������������������������� ��������������������������������

�����������������������������������������������������������������

��� 13:41:23

��������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������ ����������������������������������������������������������� �������������������������������������������������

geotechniek_2005#1.indd 37

02-12-2004 15:16:26


Maaiveldvervormingen door de aanleg van boortunnels Dipl.-Ing. H. Netzel CRUX Engineering bv/TU Delft

SA MENVATTI NG

Grondvervormingen door bouwwerkzaamheden, en in het bijzonder bij het boren van tunnels, zijn een belangrijk element bij de risico-inventarisatie en het risicomanagement bij het bouwen in een bebouwde omgeving. Tijdens de aanleg van boortunnels ontstaat een driedimensionaal vervormingsveld in de grond, dat zich langs en dwars op de tunnel uitstrekt. In de internationale literatuur zijn methodieken afgeleid om de karakteristieken van het vervormingsveld als functie van de grondgesteldheid en de diepteligging van de tunnel te kunnen bepalen, waarbij in verband met schade aan belendingen de steilheid van de zettingstrog de belangrijkste is. In dit artikel wordt een vergelijking gemaakt tussen de verschillende benaderingen en meetdata afkomstig van drie Nederlandse tunnelboorprojecten (Tweede Heinenoord Tunnel, Botlekspoortunnel en Sophiaspoortunnel). Aanbevelingen worden gedaan voor het gebruik van de rekenmethoden voor de West-Nederlandse bodemgesteldheid.

inleiding Voorspelling van grondvervormingen en de hieruit volgende schaderisico’s ten aanzien van belendingen vormen een belangrijk onderdeel van de risicoinventarisatie voor ondergrondse bouwwerkzaamheden in bebouwd gebied. Om deze omgevingsbeïnvloeding in de ontwerpfase rekenkundig in beeld te kunnen brengen, worden vaak empirische, analytische voorspellingsmethoden gebruikt. Verschillende recent uitgevoerde Nederlandse tunnelboorprojecten maken deel uit van het masterplan Boortunnels van het Centrum Ondergronds Bouwen (COB). Één van de doelen van de opgestelde COB-onderzoeken is om meer inzicht in en begrip voor de ontwikkeling van grondvervormingen tijdens het boorproces te verkrijgen. Daarmee kan de zettingsbeheersing bij tunnelboorprocessen in Nederlandse slappe grond met een hoge grondwaterstand worden verbeterd. In dit artikel is een analyse gegeven van de meetdata van grondvervormingen van drie COB-onderzoeksprojecten (Tweede Heinenoord Tunnel, Botlekspoortunnel en de Sophiaspoortunnel). De uit het buitenland afgeleide aanbevelingen voor het gebruik van empirische, analytische voorspellingsmethoden worden vergeleken met waargenomen monitoringdata in Nederland.

empirische, analytische zettingsvoorspelling Algemeen Tijdens de aanleg van boortunnels wordt een driedimensionaal grondvervormingsveld veroorzaakt, bestaande uit een dwarstrog en een (tijdelijke) langstrog (zie figuur 1). Beide effecten dienen te worden beschouwd in verband met de schade die ze kunnen veroorzaken aan belendingen.

Hierbij wordt benadrukt dat de langstrog een tijdelijk verschijnsel is, welke optreedt tijdens de passage van de tunnel. Deze langstrog wordt ook als “boeggolf” beschreven, die op de tunnelboormachine (TBM) vooruitloopt. De dwarstrog representeert het definitieve, blijvende vervormingsbeeld haaks op de tunnelas dat optreedt nadat de tunnel is gepasseerd.

\ Figuur 1 3D zettingen veroorzaakt tijdens het tunnelboren

38

geotechniek_2005#1.indd 38

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:16:30


Maaiveldvervormingen door de aanleg van boortunnels

\ Figuur 2 Dwarstrog en definitie representatieve parameters

Dwarstrog Een Gauss-kromme wordt gebruikt om de vorm van een dwarstrog te beschrijven. Twee parameters bepalen hierbij de vorm en de grootte van de dwarstrog: het buigpunt i en het volumeverlies V (zie figuur 2). Deze parameters zijn afhankelijk van de tunneldiepte, tunneldiameter, grondgesteldheid en het vakmanschap van de tunnelboorder (uitvoeringskwaliteit en beheersing van het boorproces door de boorploeg). De vergelijking die de vorm van de dwarstrog op maaiveld beschrijft, is:

(1)

met

idwars V D K z0 wdwars y

(2) buigpunt dwarstrog [mm] volumeverlies [-] tunneldiameter [mm] dimensieloze factor [-] diepte tunnelas (zie figuur 2) maaiveldzetting op afstand y van de tunnelas [mm] horizontale afstand vanuit de tunnelas [mm]

Het buigpunt (i) bepaalt het verloop van de grondvervormingen en daarmee de steilheid van de trog en heeft daarom een grote invloed op het voorspellen van schaderisico’s aan belendingen. De K-waarde is een dimensieloze factor ter bepaling van i. Verschillende empirische benaderingen voor K, afgeleid uit meetdata van internationale tunnelprojecten, worden verderop in dit artikel gegeven.

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 39

\ Figuur 3 Langstrog conform Attewell

Het volumeverlies is een vereenvoudigde schematisatie van de kwaliteit van het boorproces en ontstaat in werkelijkheid door verschillende deelprocessen, zoals de (on)balans van toegepaste boorfront- en staartspleetdrukken en staartspleetinjectievolumes in de TBM met de initiële gronddrukken, de oversnijding en de coniciteit van de TBM. Het volumeverlies, gebruikt als invoerparameter voor de zettingsvoorspelling bij internationale tunnelprojecten, varieert in de praktijk van 0,5% tot 3%. Langstrog De methode van Attewell (Attewell et al. 1986) wordt in het algemeen gebruikt om het tijdelijke zettingsverloop in langsrichting op maaiveldniveau te bepalen (“de zettingsgolf”). De vorm van de langstrog wordt door Attewell beschreven middels een cumulatieve kansverdeling, waarbij het statistisch gemiddelde (gelijk aan wmax uit de dwarstrog) en de standaarddeviatie (gelijk aan idwars ) als inputparameters worden gebruikt. (3)

De termen voor G(x-xi) en G(x-xf) kunnen worden bepaald met behulp van statistische tabellen. De waarde x geeft de horizontale afstand in langsrichting weer (zie definitie in figuur 3). Attewell benadrukt dat vergeleken met de meetdata het gebruik van deze vergelijking (vooral in kleigronden) kan leiden tot een iets steilere zettingstrog dan gemeten. Om deze redenen wordt deze benadering als conservatief verondersteld met betrekking tot de schadevoorspelling van de belendingen. Opgemerkt wordt dat deze conclusie dient te worden beschouwd in relatie met de lengte van de bebouwing die wordt beïnvloed door de langstrog. Figuur 3 geeft de uitwerking van de cumulatieve kansverdeling voor de langstrog weer.

case studies Algemeen Om de gemeten maaiveldvervomingen te kunnen fitten op de empirische, analytische rekenmethoden wordt de volgende werkwijze gehanteerd. Het volumeverlies van de gemeten dwarstrog wordt berekend en gebruikt als invoer voor de empirische, analytische aanpak. Vervolgens worden twee K-waarden afgeleid voor een fit op de maximale gemeten zetting (wdwars ) en de maximale helling van het gemeten vervormingsverloop. Daardoor ontstaat een bandbreedte van K, waarvoor de analytische trog zowel de maximale helling als ook de maximale zetting correct beschrijft. De fit op de maximale helling is van belang, omdat als schadecriteria voor belendende gebouwen vaak de relatieve hoekverdraaiing (afgeleid uit verschilhellingen langs een gebouw) wordt gebruikt.

\ Figuur 4 Tweede Heinenoord Tunnel

39

02-12-2004 15:16:33


Maaiveldvervormingen door de aanleg van boortunnels

\ Figuur 5 Fit van de dwarstrog Tweede Heinenoord Tunnel

Ter illustratie wordt nu een voorbeeld van de fit van de meetdata voor elk van de drie Nederlandse tunnelboorprojecten gegeven. De fit van de dwarstrog op maaiveld wordt getoond voor een monitoringsdoorsnede van de Tweede Heinenoord tunnel en de Sophiaspoortunnel en de fit van de langstrog wordt getoond voor de Botlekspoortunnel. Vervolgens worden de gefitte K-waarden voor alle beschouwde monitoringsecties van de drie projecten in een diagram weergegeven en vergeleken met de benaderingen zoals voorgesteld door internationale auteurs. De gemeten volumeverliezen worden eveneens samengevat in een diagram weergegeven. Tweede Heinenoord Tunnel Het karakteristieke grondprofiel en de variatie in de tunneldiepte in de monitoringsdwarsprofielen van het tunneltracĂŠ zijn weergegeven in figuur 4. De grondopbouw in de beschouwde monitoringsdoorsnede bestaat voornamelijk

\ Figuur 8 Fit van een langstrog Botlekspoortunnel

40

geotechniek_2005#1.indd 40

\ Figuur 6 Fit van de hellingen van de dwarstrog Tweede Heinenoord Tunnel

uit Holocene en Pleistocene zandlagen. De tunnel is geboord met een slurry schild en de TBM-diameter is 8,3 m. De figuren 5 en 6 tonen een voorbeeld van de fit van de monitoringsdata en de empirische, analytische benadering voor een symmetrische dwarstrog op maaiveldniveau. De gemeten dwarstrog (V=1.2%) is met een bandbreedte van de K-waarde tussen 0.39 en 0.42 goed met de empirische, analytische benadering te beschrijven. De afwijkingen van de hellingen in het gebied tussen 10 m en 14 m afstand van de tunnelas worden veroorzaakt door de verschillen in onderlinge afstand van de geĂŻnstalleerde meetpunten op deze locatie. In de Gauss-curve is een fijnere indeling van de punten gekozen. Botlekspoortunnel Het karakteristieke grondprofiel en de variatie

\ Figuur 7 Botlekspoortunnel

in de tunneldiepte in de beschouwde dwarsprofielen van het tunneltracĂŠ zijn weergegeven in figuur 7. De grondgesteldheid in de monitoringsdoorsneden bestaat voornamelijk uit Holocene zand- / kleilagen en Pleistocene zandlagen. De tunnel is geboord met een EPB

\ Figuur 9 Fit van de hellingen van een langstrog Botlekspoortunnel

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:16:54


Maaiveldvervormingen door de aanleg van boortunnels

in figuur 10. De grondgesteldheid in de monitoringsdoorsneden bestaat voornamelijk uit Holocene zand- / kleilagen en Pleistocene zandlagen. De tunnel is geboord met een slurry schild en de TBM-diameter is 9,8 m.

\ Figuur 10 Sophiaspoortunnel

(Earth Pressure Balance) schild en de TBMdiameter is 9,7 m. De figuren 8 en 9 tonen een voorbeeld van de fit tussen de monitoringsdata en de empirische, analytische benadering voor de langstrog boven de tunnelas op maaiveldniveau. De bijbehorende dwarstrog op deze locatie (V=1.3%) toont een goede fit met een bandbreedte van de K-waarde tussen 0.39 en 0.4. De Attewell benadering geeft een goede fit weer voor de gemeten langstrog. De afwijkingen van de hellingen in het gebied tussen -4 m en -20 m afstand van de tunnelas worden veroorzaakt door de verschillen in onderlinge afstand van de geïnstalleerde meetpunten op deze locatie. In de Gauss-curve is een fijnere indeling van de punten gekozen. Sophiaspoortunnel Het karakteristieke grondprofiel en de variatie in de tunneldiepte in de beschouwde dwarsprofielen van het tunneltracé zijn weergegeven

\ Figuur 11 Dwarsheffingsverloop Sophiaspoortunnel

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 41

De figuren 11 en 12 tonen een voorbeeld van de overeenkomst tussen de monitoringsdata en de empirische, analytische benadering. Een belangrijk aandachtspunt is dat de meetdata in dit specifieke voorbeeld op maaiveldniveau heffingen in plaats van zettingen vertonen. De empirische rekenmethoden zoals eerder beschreven, zijn ook toegepast voor de fit van het heffingsverloop door gebruik te maken van een gemeten “negatief” volumeverlies van 0,9%. Het heffingsverloop in dwarsrichting toont een goede overeenkomst tussen de gemeten waarden en de empirische, analytische benadering met een bandbreedte van de K-waarde tussen 0.33 en 0.32. De heffing in deze monitoringsdoorsnede is veroorzaakt door plaatselijk toegepaste hoge frontdrukken en staartdrukken/injectievolumes in de TBM.

vergelijking van de nederlandse meetdata met de literatuur K-waarden De gefitte K-waarden van alle beschouwde maaiveldmetingen van de drie Nederlandse boortunnelprojecten zijn weergegeven in figuur 13, afhankelijk van de tunneldiepte in de beschouwde meetdoorsneden. Tevens zijn in deze figuur verschillende benaderingen voor de K-waarden voor maaiveldzettingstroggen van andere auteurs (Clough et al. 1977, New et al. 1991 and Peck 1969) afgeleid uit internatio-

nale tunnelprojecten (in zandige gronden) weergegeven. Voor de drie Nederlandse boortunnelprojecten geldt een bandbreedte voor de K-waarden van 0,28 tot 0,43. Deze bandbreedte omvat het gehele bereik van de gemeten maaiveldvervormingen (zie aangegeven gebied in figuur 13) en past goed binnen de benaderingen, zoals voorgesteld door Clough / Schmidt en New / O’Reilly voor zandige gronden. De gemiddelde K-waarde voor alle Nederlandse projecten is 0,35 met een standaarddeviatie van 0,045. Boorprestatie (Volumeveranderingen) Omdat zowel heffingen als zettingen zijn gemeten, wordt hier van volumeverandering in plaats van volumeverlies gesproken. De gemeten volumeveranderingen op maaiveldniveau zijn weergegeven in figuur 14. Een belangrijk punt voor de interpretatie van figuur 14 is dat de heffingsverschijnselen zijn weergegeven als positieve waarden. De figuur is bedoeld om het totale resultaat vergeleken met de initiële, ongestoorde situatie te laten zien, ongeacht het feit of de boorprestatie een negatieve of een positieve volumeverandering is. Beide effecten kunnen namelijk schade veroorzaken aan belendingen. Overigens zijn de heffingen met een volumeverandering van 0,9% wel een uitzondering geweest. Kleinere heffingswaarden (met ca. V=0,2%) zijn echter ook in andere monitoringsecties waargenomen. De volumeveranderingen variëren tussen 0,15% en 1,5% met een gemiddelde waarde van de drie projecten van 0,6% en een standaarddeviatie van 0,4.

\ Figuur 12 Hellingen in de dwarsrichting Sophiaspoortunnel

41

02-12-2004 15:17:24


Maaiveldvervormingen door de aanleg van boortunnels

\ Figuur 13 K-waarden voor maaiveldvervormingen als gevolg van tunnelboren in zandige

gronden.

conclusie De meetdata betreffende grondvervormingen van drie Nederlandse tunnelboorprojecten komt goed overeen met de resultaten van berekeningen met de empirische, analytische rekenmethoden voor bepaalde bandbreedtes van de invoerparameters. De analyses hebben geresulteerd in aanbevelingen voor kengetallen voor enerzijds de Nederlandse ondergrond (bepaling van de vorm/het verloop van verschilzettingen op maaiveld) en anderzijds de tot nog toe geleverde boorprestaties (volumeveranderingen in de grond). Vorm van maaiveldzettingen: Een gemiddelde K-waarde (ter bepaling van het buigpunt en daarmee de steilheid van de dwarstrog) van 0,35 met een standaarddeviatie van 0,05 wordt aanbevolen voor de voorspelling van de dwarstroggen op maaiveldniveau voor vergelijkbare Nederlandse grondcondities. De fit van de langstrog (“boeggolf”) gebruik makend van de vorm van een cumulatieve kansverdeling, laat een goede overeenkomst zien. Boorprestaties (volumeveranderingen): De gemeten volumeveranderingen op maaiveldniveau door de aanleg van boortunnels variëren tussen 0,15% en 1,5% met een gemiddelde waarde voor de drie projecten van 0,6% en een standaarddeviatie van 0,4. Zowel zettingen als heffingen zijn gemeten. Opgemerkt wordt dat hierbij geen rekening is gehouden met instabiliteit van de grond door het boorproces (blow-out effecten) die incidenteel aanzienlijk grotere maaiveldzettingen tot gevolg kunnen hebben.

42

geotechniek_2005#1.indd 42

\ Figuur 14 Gemeten volumeveranderingen voor Nederlandse tunnelboorprojecten.

Lopend onderzoek van het COB en Delft Cluster zal nader inzicht moeten verschaffen in de afleiding van relaties tussen tunnelboorproces parameters (frontdruk en de hoeveelheden/ drukken van de staartspleetinjectie) en de grondvervormingen.

Dankwoord Voor de financiële ondersteuning van dit project is dank verschuldigd aan Delft Cluster (thema 1 Soil and Structures, project Settlement damage) en het COB (onderzoekscommissie F200).

referenties [1] Netzel H.; Review of the tensile strain method for predicting building damage due to ground movements, Proc. of ITA 2003 in Amsterdam [2003] [2] Netzel H., Zijl, G.P.A.G. van; Nonlinear numerical simulation of settlement-induced damage to solid masonry walls; Proc.of 13th Int. Brick/Block Masonry conference in Amsterdam, [2004] [3] Attewell, Yeates, Selby; “Soil Movements induced by tunnelling and their effects on pipelines and structures” [1986]. [4] Clough G.W., Schmidt B; “Design and Performance of excavation and tunnels in soft clay:state of the art report”, presented to international symposium on soft clay, Bangkok [1977]. [5] New B.M., O’Reilly M.P., “Tunnelling induced ground movements; predicting their magnitude and effects”; Invited review paper to 4th International Conference on ground movement and structures, Cardiff [1991]. [6] Peck R.B, “Deep Excavations and tunnelling in soft ground, State of the art report”, Proc. of 7 th ICSMFE, Mexico [1969].

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:18:02

arbed_


imedia.lu

���������������������� �����������

�������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������� �������� ������������� ���������� ���� ��� ���� ���������� ���� ���� ������������� ������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������

������������������

���������������

���������� ���������������� ��������� ����� ������������ ���������������� ������������������������ �������������������

��������������� ��������������� ������ ����� ����������� ��������������� ����������������������� �������������������

���������������������������������������������������������������������������� arbed_nov04.indd 1 geotechniek_2005#1.indd 43

01-12-2004 15:18:23 15:29:39 02-12-2004


De bouwput van de toekomst Prof. ir A.F. van Tol GeoDelft en Technische Universiteit Delft

SA MENVATTI NG Zullen bouwputten tot in de verre toekomst gepaard gaan met hoge faalkosten en een grote impact hebben op het normale leven in de stad? In sommige dichtbevolkte landen ziet men dat er steeds meer daadwerkelijk onder de grond gebouwd wordt en dat materiaal en materieel via kleine openingen in het wegdek in de bouw’put’ worden gebracht. Het belangrijkste verschil voor Nederland is de ligging van de grondwaterstand. Naast diepwandconstructies en injecteren zullen andere technieken voor het in situ maken van bouwputwanden en bodemafsluitingen veel meer aandacht moeten krijgen. Het ontwerp van bouwputten is in de afgelopen decennia geëvolueerd van simpele computer-modellering naar geavanceerde EEM-technieken. In de toekomst zal een nieuwe generatie ontwerp-modellen ontstaan (GeoBrain) waarin naast de resultaten van modelberekeningen ook praktijkervaringen en expertkennis een bijdrage leveren.

Inleiding De laatste jaren zijn de faalkosten in de bouw en meer in het bijzonder bij de uitvoering van bouwputten meerdere malen het onderwerp van lezingen en artikelen in de vakbladen geweest. Ondanks dat over de omvang daarvan geen betrouwbare cijfers bestaan is het, aan de hand van talrijke voorbeelden, duidelijk dat het om grote bedragen gaat. De faalkosten in de utiliteitsbouw werden door de Stichting Bouwresearch (SBR) geraamd op 7% van de omzet. In de GWW-sector en meer in het bijzonder bij ondergronds bouwen en bouwputten ligt dit percentage vermoedelijk nog aanmerkelijk hoger. Een ander aspect van bouwputten is de bijzondere hinder en overlast die bouwputten in stedelijk gebied veroorzaken. Het gaat dan niet alleen over zaken die in het verlengde liggen van faalkosten, zoals schade aan belendingen, maar vooral over de hinder in de vorm van afsluiten van wegen, fiets- en voetpaden, het onbereikbaar worden van winkels en uiteraard het bouwgeluid, trillingen en bouwverkeer. Blijft dat zo? Zullen bouwputten tot in de verre toekomst gepaard gaan met hoge faalkosten en een verregaande impact hebben op het normale leven in steden? Kortom, hoe ziet de bouwput van de toekomst eruit? Omdat het niet gaat over de bouwput van morgen of volgend jaar, maar veel meer op langere termijn, heeft dit artikel een zeker visioengehalte.

44

geotechniek_2005#1.indd 44

De bouwput van de toekomst in Nederland heeft drie facetten: hoe ziet de toekomstige bouwput er uit, hoe wordt hij ontworpen en hoe wordt hij uitgevoerd? Deze vragen worden belicht (uiteraard niet beantwoord) door vanuit het verleden en het heden een blik in de toekomst te werpen.

Hoe ziet de bouwput van de toekomst eruit? Eigenlijk is er wat betreft de bouwwijze en de daarbij behorende hinder en overlast in Nederland gedurende de laatste tientallen jaren nauwelijks iets veranderd. Voor de aanleg van de Erasmuslijn van de Rotterdamse metro in de jaren ‘60 van de vorige eeuw werd de stad open gelegd om de tunnelstukken af te zinken ( figuur 1); tien jaar later werd in Amsterdam voor de Oostlijn hetzelfde gedaan, zij het dat in Amsterdam pneumatisch werd afgezonken. Het verschil was niet alleen de wijze van afzinken, maar ook de omvang van de sloop van woongebouwen, waardoor er zeer veel weerstand ontstond tegen de bouw. Ongeveer gelijktijdig werd in Rotterdam de metro uitgebreid met de Calandlijn. Voor de aanleg van het oostelijke gedeelte, door het oude Kralingen, werd in vergelijkbare mate gesloopt als in Amsterdam, echter hier bijna zonder slag of stoot. Daarbij werden echter wel, voor het eerst in Nederland, enkele woongebouwen ondertunneld. Weer 10 jaar later werd de Willemsspoortunnel

in Rotterdam gebouwd, niet afgezonken, maar ter plaatse gebouwd. De benodigde bouwsleuf en de impact op de omgeving en bedrijvigheid was er niet minder om ( figuur 2). Inmiddels worden in stedelijk gebied de tunnels veelal geboord, maar de stations worden nog steeds gebouwd in open bouwputten. Dit geldt ook voor parkeergarages en diepe kelders. De laatste jaren is sporadisch de wanden-dakmethode toegepast, waardoor de hinder op maaiveld qua tijdsduur aanmerkelijk korter werd. Een voorbeeld hiervan is het Souterrain in Den Haag; ondanks dat de bouwtijd door problemen tijdens de uitvoering drie jaar uitliep was de hinder op straatniveau zeer beperkt: “geluk bij een ongeluk”. Ook de stations van de Noord-Zuidlijn in het centrum van Amsterdam zullen met behulp van de wanden-dak-methode gebouwd worden. De overlast blijft aanzienlijk, zeker omdat voor de aanleg van de wanden het verkeer twee keer moet worden omgelegd; eerst om kabels en buizen te verleggen en de weg vrij te maken voor de eerste bouwputwand, vervolgens opnieuw om de andere wand aan te leggen. Hoe zal dat in de toekomst gaan? In geval van voldoende ruimte zal ook in de nabije toekomst vanaf het maaiveld gebouwd worden door middel van “cut and cover”. Een dergelijke aanleg vindt plaats in een open bouwput, die goed toegankelijk is en wordt

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:18:25


De bouwput van de toekomst

der dan een interessante afstudeerscriptie is dat nooit gekomen. Ook voor de Noord-Zuidlijn in Amsterdam is de mogelijkheid om vanuit de geboorde tunnels de stations uit te bouwen besproken. Het belangrijkste verschil met veel gebieden in het buitenland, waar men wel onder de grond bouwt, is de ligging van de grondwaterstand. Het bouwen onder een wegdek of zelfs onder een gebouw gaat natuurlijk veel eenvoudiger als de bodem niet watervoerend is of wanneer de grondwaterspiegel flink kan worden verlaagd. Dat laatste is bijvoorbeeld het geval in Antwerpen, waar onder het bestaande Centraal Station een volledig nieuwe tunnel voor de hoge snelheidslijn wordt gebouwd. Om de aanleg te vergemakkelijken wordt de grondwaterstand van 5 m onder maaiveld verlaagd naar 25 m onder maaiveld. Men kan dan bijvoorbeeld met de techniek van de beschoeide sleuven op een goedkope wijze tunnelwanden maken. Dat ziet er heel anders uit dan de passage van de Noord-Zuidlijn onder Amsterdam CS; daar wordt onder het gebouw een water- en grondkerende wand gemaakt, opgebouwd uit twee parallelle rijen stalen buispalen, waartussen een groutlichaam wordt gevormd: de zogenaamde sandwichwand. Vervolgens wordt de tunnel onder het stationsgebouw afgezonken vanuit het IJ.

\ Figuur 1 De zinksleuf in de Coolsingel in 1964.

gesteund door (dam-)wanden. Zo wordt op dit moment het snelst en tegen de laagste kosten gebouwd en als de bouw geen hinder veroorzaakt, zal er tot in lengte van dagen zo gebouwd blijven worden. Maar hoe ziet de bouwput in dichtbebouwd gebied er in de toekomst uit? Om daar een beeld van te krijgen is het aardig om na te gaan wat het gevolg zal zijn van een verbod van de overheden om (overdag) wegen af te sluiten. Om te voorkomen dat een ieder dan roept: “dat is onbetaalbaar”, “dan wordt er niet meer gebouwd”, gaan we ervan uit dat deze overheid

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 45

ook de bijkomende kosten daarvoor accepteert. Hoe wordt er dàn gebouwd? In sommige dichtbevolkte landen of delen daarvan ziet men bij ondergrondse projecten eigenlijk steeds vaker dat daadwerkelijk onder de grond wordt gebouwd. Materieel en materiaal worden, soms zelfs alleen ‘s nachts, door kleine openingen in het wegdek in de bouwput gebracht, die verder vanaf het straatniveau niet of nauwelijks opvalt ( figuur 3). Metrostations worden vanuit de tunnel, die eerst is geboord, uitgebouwd. In Nederland zijn daar ook ontwerpen voor gemaakt, maar ver-

Zonder oplossingen te kunnen noemen, kan wel worden nagegaan wat de problemen zijn die het hoofd moeten worden geboden in geval de bovengenoemde voorwaarden zouden worden opgelegd. Alle navolgende werkzaamheden zullen moeten plaatsvinden vanuit een ruimte met beperkte werkhoogte: • maken grond- en waterkerende wanden; • maken bodemafsluiting; • ontgraven; • in den natte ontgraven en onderwaterbeton aanbrengen. Dit betekent dat, naast het toepassen van diepwanden en chemisch injecteren, andere technieken voor het vervaardigen van bouwputwanden en bodemafsluitingen veel meer aandacht zullen moeten krijgen, zoals grouten, vriezen en mixed in place. Er valt nog veel te ontwikkelen voordat met dit soort technieken betrouwbare bouwputwanden en bodemafsluitingen kunnen worden gemaakt. Het zou goed zijn om die ontwikkeling nu in te zetten, zodat dit soort bouwwijzen en technieken beschikbaar zijn, voordat de overheid ons verplicht bouwputten te realiseren zonder hinder en overlast. Mijns inziens is dat de

45

02-12-2004 15:18:30


De bouwput van de toekomst

vervorming van het te keren grondmassief en eventuele opstallen daarin. Daar werd meer empirisch naar gekeken, of met behulp van de grafieken van Peck uit 1969 of door de “observational method avant la lettre” toe te passen. Gebouwzakkingen werden gemeten en dreigde de zakking groter te worden dan toelaatbaar, dan werden stempels bijgeplaatst.

\ Figuur 2 De bouwsleuf voor de Willemsspoortunnel in

1984.

belangrijke uitdaging voor de toekomst: “bouwputten echt ondergronds bouwen”. Wellicht dat het Centrum Ondergronds Bouwen (COB) als vervolg op “Bouwen vanaf het maaiveld” het handboek “Bouwen onder het maaiveld” kan initiëren. Hoe wordt de bouwput van de toekomst ontworpen? In de jaren ‘60 en ‘70 werden de damwanden met de methode Blum berekend. Eerst met de hand, later kwamen daar computerprogramma’s voor op de markt. Een enkelvoudig gestempelde of verankerde wand was daar prima mee te dimensioneren. Het ontwerpen van meervoudige stempelingen was lastig; hoe moesten de twee sluitlijnen worden getrokken? Ook de berekening van de doorbuiging van de wand was met de methode Blum een heikele affaire, laat staan de Berekeningswijze zakking Witte Huis: • Veerstijfheid bovenstempel: EEM-model van de kistdam • Vervorming damwand: Msheet • Uitbuigingdlijn opgelegd aan EEM-model • Vervorming grondmassief onder gebouw: EEM-model • Zakking gebouw: analytisch

\ Figuur 4 Omslachtige werkwijze voor de voorspelling

van de zakking van het Witte Huis bij de bouw van de Willemsspoortunnel te Rotterdam in 1984

46

geotechniek_2005#1.indd 46

Eind jaren ‘70 kwamen de verenmodellen op de markt. Dit had tot gevolg dat in de jaren ‘80 en ‘90 bijna alle damwanden met dat soort modellen werden berekend. Deze modellen gaven een veel beter inzicht in de vervormingen van de wand; de interactie tussen damwand en grond werd immers meegenomen; bovendien konden gefaseerde ontgravingen en meerdere al dan niet voorgespannen stempel- of ankerniveaus worden uitgerekend. Een belangrijke stap vooruit, maar met betrekking tot de belendingen bleef het behelpen. De eerste computermodellen gebaseerd op de Eindige Elementen Methode deden hun intrede. Consol van de DWW was een voorloper. Het berekenen van damwanden ging daar nog niet zo goed mee, van grondvervormingen wel. De werkwijze om de invloed van doorbuiging van de damwanden op belendingen te bepalen, was gedurende enige tijd door de doorbuiging van de wand, berekend met het verenmodel in een EEMberekening aan de grond op te leggen. Het EEM-model rekende dan netjes de vervormingen in het grondmassief uit, eventueel met een (staal)fundering daarin. Een belending op een paalfundering was nog een groot probleem. Met de nodige schematisatie en inventiviteit lukte dat aardig, zoals de voorspelling van het zakkingsgedrag van het Witte Huis, ten gevolge van de bouw van de Willemsspoortunnel op korte afstand ( figuur 4). Ook nu nog worden de meeste bouwputwanden berekend met een verenmodel. Inmiddels is de bi-lineaire veer vervangen door een multilineaire veer, maar het blijven ongekoppelde veren, met de nodige nadelen van dien. Maar er is zich weer een volgende verandering aan het voltrekken. Steeds vaker wordt de Eindige Elementen Methode toegepast. Niet alleen om de wanden, maar om de gehele bouwput, inclusief het gedrag van de belendingen in één modelberekening mee te nemen. Vaak wordt nog met een verenmodel ontworpen - dit model rekent immers snel een groot aantal varianten door - en wordt het ontwerp met PLAXIS getoetst. Een belangrijke omstandigheid is dat in Nederland het zeer gebruikersvriendelijke

\ Figuur 3 Onopvallend ondergronds bouwen in Japan

EEM-model PLAXIS specifiek voor grond is ontwikkeld. Dit model speelde goed in op de wensen van gebruikers en heeft een zodanige ontwikkeling doorgemaakt dat gesteld kan worden dat PLAXIS momenteel onmisbaar is voor de geotechniek in Nederland en vele andere landen. PLAXIS omvat een reeks van geavanceerde grondmodellen en rekent tijdsafhankelijk, met zowel consolidatie als kruip. Dynamica en 3-dimensionale ruimten behoren tegenwoordig ook tot de mogelijkheden. Deze geweldige ontwikkeling weerspiegelt zich in het aantal

\ Figuur 5 Bezweken bouwput in Singapore

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:18:42


De bouwput van de toekomst

gebruikers: in totaal zijn er ongeveer 3.000 licenties, waarvan 400 in Nederland, 2.000 in Europa en 1.000 buiten Europa. Ook internationaal is PLAXIS dus van grote betekenis. Op elk congres zijn er tegenwoordig papers over projecten waarvoor PLAXIS werd gebruikt. Nederland mag er best trots op zijn dat een ontwikkeling, gestart aan de TU-Delft, zo succesvol is geweest. Kortom, de betekenis van PLAXIS valt nauwelijks te overschatten. Desondanks doen sommigen dat toch, zoals blijkt uit de catastrofe die in mei 2004 plaats vond in Singapore, zie figuur 5. Ook voor het ontwerp van deze bouwput werd PLAXIS (mis)gebruikt. Hoe goed PLAXIS ook functioneert, het laatste voorbeeld bewijst dat er in de toekomst ook nog steeds een plaats voor de ingenieur is. Hoe wordt de bouwput van de toekomst ontworpen? In de toekomst zullen uiteraard ook de modellen van vandaag nog gebruikt worden. Maar er is opnieuw een ontwikkeling ingezet, die mijns inziens uiteindelijk zal leiden tot een nieuwe generieke ontwerp-tool. De verwachting is dat we daar in de komende jaren steeds meer mee gaan doen. De Nederlandse Vereniging Aannemers Funderingswerken (NVAF) en MUC hebben met het verzamelen van gegevens over het inbrengen van damwanden daartoe een belangrijke aanzet gegeven. Die ontwerp-tool is bij GeoDelft opgepakt en verder ontwikkeld en vervolgens GeoBrain gedoopt. GeoBrain is niet een model, maar een modelaanpak, die generiek is en voor zeer verschillende problemen in de geotechniek kan worden toegepast c.q. ontwikkeld. GeoBrain is een verzameling van data uit zeer ongelijksoortige bronnen: • ervaringsdata van uitgevoerde projecten; • ervaringskennis van experts; • resultaten van modelberekeningen. Deze gegevens kunnen vervolgens worden bewerkt door de toepassing van Kunstmatige Intelligentie. Met deze technieken, zoals neurale netwerken of Bayesian Belief netwerken, kunnen ongelijksoortige gegevens worden gecombineerd. Zo kunnen aan de uitkomst van modelberekeningen de ervaringsgegevens van projecten in vergelijkbare omstandigheden worden toegevoegd, alsmede expert-kennis. GeoBrain staat nog in de kinderschoenen. De eerste ervaringsdatabases worden momenteel ontwikkeld en gevuld. De eerste toepassingen ervan zijn gebouwd. Een voorbeeld in de funderingstechniek is DG Pile Risk Expert. Hiermee kan het risico dat heipalen niet op diepte komen worden bepaald,

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 47

alsmede de kans op trillingsschade aan belendingen en zakkingen ten gevolge van trillingen. GeoBrain kan zowel voor het ontwerp als voor de uitvoering worden gebruikt. Eén van de grote voordelen is dat al tijdens het ontwerp de uitvoeringservaring kan worden ingebracht. De eerste toepassingen zullen gericht zijn op die delen van het vakgebied, waar de voorspellingen met behulp van de huidige ontwerpmodellen een onaanvaardbare grote spreiding geven, zoals bijvoorbeeld het geval is bij het voorspellen van de te verwachten trillingen in de omgeving ten gevolge van bouwactiviteiten of de penetratie van palen en damwanden of het optreden van slotopeningen bij damwanden. Met deze tool zullen we in de toekomst beter kunnen dimensioneren, beter het gedrag van geotechnische constructies kunnen bepalen, de hinder in de omgeving kunnen voorspellen en uiteindelijk zullen we daarmee de faalkosten kunnen reduceren.

Conclusies De conclusie is dus dat de bouwput van de toekomst bijna niet meer zichtbaar zou mogen zijn. Daarvoor dienen nieuwe technieken te worden ontwikkeld en bestaande te worden verbeterd. Er zal een integratie van ontwerp en uitvoering moeten plaatsvinden, wat niet wil zeggen dat die noodzakelijkerwijs in één hand moeten worden gelegd. Maar de uitvoering moet in het ontwerp veel meer aandacht krijgen. Er zal tijdens de uitvoering in de toekomst meer gemonitord worden en de verwerking van deze gegevens en de terugkoppeling naar het ontwerp zal sterk verbeterd moeten worden. Uiteindelijk moet dit leiden tot bouwputten die minder hinder en overlast veroorzaken en waarvan de faalkosten aanmerkelijk onder het huidige niveau liggen.

Hoe wordt de bouwput van de toekomst uitgevoerd? De noodzaak om bij toekomstige bouwputten de hinder en overlast aanzienlijk te reduceren zal leiden tot: • meer in-situ technieken; • meer monitoring; • ontwerpen, die meer rekening houden met uitvoerbaarheid; • meer terugkoppeling tijdens de uitvoering naar ontwerp. Met in-situ technieken wordt hier een breed scala van funderingstechnieken bedoeld, zoals slurry wanden, jetgrouten, injecteren, mixed in place, het schroeven van palen. Meer in-situ technieken betekent over het algemeen minder hinder. In-situ technieken zijn trillingsvrij en beter toepasbaar in beperkte werkruimte en -hoogte. De voorspelbaarheid van de kwaliteit van dit soort technieken behoeft verbetering of tenminste moet er meer zekerheid betreffende de gerealiseerde kwaliteit komen. Dat betekent meer monitoring en verbetering van detectie- en hersteltechnieken. Een belangrijke voorwaarde is dat de meetgegevens tijdens de uitvoering goed kunnen worden geïnterpreteerd en naar het ontwerp worden teruggekoppeld. Op dit gebied kan nog heel veel verbeterd worden. De interpretatie van het akoestisch doormeten van palen is daar een voorbeeld van.

47

02-12-2004 15:18:45


Uitbreiding van het ondergronds laboratorium HADES

Ir. W. Bastiaens ESV EURIDICE, Mol (België)

SA MENVATTI NG

Internationaal beschouwt men geologische berging als de beste oplossing voor het beheer van hoogactief, langlevend radioactief afval. In België is hierom in 1980 begonnen met de bouw van het ondergronds laboratorium HADES te Mol. HADES bevindt zich op een diepte van 223 m in de Boomse kleilaag, een potentiële gastformatie voor berging. Recent werd het laboratorium uitgebreid door de bouw van een 85 m lange galerij. Voor een toekomstige bergingssite (enkele kilometers galerijen) is een minimale verstoring van het massief gewenst. In een uitgebreid wetenschappelijk programma is het kleimassief zelf geïnstrumenteerd, zijn metingen op het schild van de tunnelmachine en in de bekledingselementen uitgevoerd en is tijdens de uitgraving het (open) boorfront systematisch geobserveerd om de breuken te karakteriseren.

Inleiding De productie van nucleaire elektriciteit brengt het beheer van radioactief afval met zich mee. Internationaal gezien, beschouwt men geologische berging als de beste oplossing voor hoogactief-, langlevend-, radioactief afval (High Level Waste). Sinds 1974 bestudeert het Studiecentrum voor Kernenergie (SCK•CEN) die mogelijkheid in België. Het studiecentrum is gelegen te Mol; de Boomse klei, één van de potentiële gastgesteenten, situeert zich daar tussen ongeveer 190 m en 290 m diepte. Gunstige karakteristieken van de Boomse klei

voor een potentiële berging zijn de lage permeabiliteit, de hoge plasticiteit en de hoge sorptiecoëfficiënt voor radionucliden. Bovendien bezit de klei zelf-helende eigenschappen: breuken geïnduceerd door een uitgraving sluiten zich terug af [1]. Naast laboratoriumproeven, worden er ook insitu experimenten uitgevoerd in de Boomse klei. Speciaal hiervoor werd op 223 m diepte het ondergronds laboratorium HADES gebouwd dat beheerd wordt door het ESV EURIDICE. HADES is zo’n 200 m lang en is bereikbaar via twee 230 m diepe schachten. Naast geomechanisch en geotechnisch onderzoek gebeuren er ook experimenten in tal van andere disciplines, onder andere corrosiegevoeligheid, geochemische samenstelling en gedrag van de klei, warmte transfer en migratie van radionucliden.

De Boomse klei De Boomse klei behoort tot het Rupeliaan en is

TAW).

48

geotechniek_2005#1.indd 48

De bestaande ondergrondse installaties Figuur 3 geeft een overzicht van de constructiegeschiedenis van HADES. In 1980 werd begonnen met de uitgraving van de eerste schacht, binnendiameter 2,65 m. Voor de

Parameter

Afkorting

Waarde

Young modulus

E

200-400 MPa

Poisson coëfficiënt

ν

0,4-0,45

Wrijvingshoek

ϕ

Cohesie

c

0,5-1 MPa

Uitrolgrens

wp

23-29 %

IP

32-51 %

Vloeigrens \ Figuur 1 Stratigrafische kolom te Mol (diepte in m,

in Mol zo’n 100 m dik. Figuur 1 toont de stratigrafie te Mol: boven en onder de klei bevinden zich watervoerende zandlagen en een tweede potentieel gastgesteente, de Ieperse klei, bevindt zich nog dieper. De Boomse kleilaag heeft een helling van 1 à 2% naar het noordoosten en wordt ook dikker in deze richting ( figuur 2). Tabel 1 geeft de ongedraineerde geomechanische karakteristieken ter hoogte van HADES (-223 m) in onverstoorde toestand, wanneer we een perfect elasto-plastisch model beschouwen type Mohr-Coulomb. De porositeit bedraagt 0,39 en de hydraulische geleidbaarheid is van de grootteorde 10 -12 m/s (k H~4x10 -12 m/s, kV~2x10 -12 m/s).

Vloei-index

wl

55-80 %

\ Tabel 1: De ongedraineerde karakteristieken van de Boomse klei op de diepte van HADES (-223 m).

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:18:49


Uitbreiding van het ondergronds laboratorium HADES

\ Figuur 2 Diepte en dikte van de Boomse kleilaag in

België.

uitgraving van de schacht in de watervoerende zandlagen boven de kleilaag was grondbevriezing noodzakelijk. Het waren de eerste constructiewerken wereldwijd in een materiaal als Boomse klei op deze diepte, het exacte gedrag van het massief bij uitgraving was dus nog niet bekend. Gebaseerd op de toenmalige kennis werd beslist ook grondbevriezing toe te passen in de kleilaag. De uitgraving van de schacht gebeurde semi-manueel, met pneumatische hamers. Bij de uitgraving van de eerste galerij (URL of Underground Research Laboratory genoemd, binnendiameter 3,5 m) werden dezelfde technieken gebruikt: bevriezing van het kleimassief en semi-manuele uitgraving ( figuur 4). Voor de bekleding werden zware gietijzeren segmenten gebruikt die berekend waren om de totale lithostatische druk op te vangen. Observaties tijdens deze werken toonden aan dat bevriezing niet noodzakelijk was bij uitgravingswerken in de klei. Sterker nog, de bevriezing bemoeilijkte in feite de werken; er werd bijvoorbeeld vastgesteld dat door de bevriezing de terreindruk en de convergentie hoger waren dan verwacht. Gebaseerd op deze nieuwe inzichten werden vanuit het laboratorium een kleine schacht (1983) en galerij (1984) gegraven zonder bevriezing, beide met een binnendiameter van 1,4 m. Bovendien

\ Figuur 4 Constructie van de URL: uitgraving op semi-

manuele wijze in bevroren klei. Rechts op de foto is de gietijzeren bekleding te zien.

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 49

\ Figuur 3 Constructiegeschiedenis van het ondergronds laboratorium HADES.

werd als bekleding gekozen voor ringen opgebouwd uit ongewapende betonnen segmenten (0,3 m dikte). De uitgraving zelf gebeurde opnieuw semi-manueel. Deze aangepaste techniek gaf betere resultaten en was bovendien sneller en minder duur. De haalbaarheid van een galerij uitgegraven zonder bevriezing en met een betonnen bekleding werd op grotere schaal gedemonstreerd door de constructie van de Test Drift (1987). De binnendiameter van de Test Drift is 3,5 m en de bekleding is 0,6 m dik. Eind jaren negentig werd een nieuwe uitbreidingsfase van het laboratorium aangevat. Voor een grootschalig experiment (PRACLAY) was er een zijgalerij nodig en de Belgische mijnautoriteiten eisten de bouw van een extra toegangsschacht vóór een verdere verlenging van de bestaande galerijen. Deze schacht (19971999) heeft een binnendiameter van 3 m en bij de bouw ervan werd enkel grondbevriezing toegepast in de watervoerende zandlagen boven de Boomse klei [2]. In de zandlagen is bevriezing steeds nodig om de nodige stabiliteit te garanderen en de instroom van water te beperken. In de Boomse klei zelf is de instroom van water geen probleem (zeer lage permeabiliteit) en verslechtert bevriezing zelfs de condities voor uitgraving (cf. supra). In 16 vriesbuizen (op een cirkel met diameter 7 m) werd pekel gecirculeerd bij -33°C. Het verloop van de bevriezing werd opgevolgd aan de hand van temperatuur- en waterdrukmetingen; na 6 weken bevriezing konden de graafwerkzaamheden aangevat worden. Uiteraard waren de beschikbare technieken sterk geëvolueerd sinds de constructie van de eerste schacht en de uitgraving gebeurde dan ook met een meer industriële techniek ( figuur 5). Onder aan de schacht werden twee startkamers gebouwd. De meest recente uitbreiding, de verbindings-

\ Figuur 5 Constructie van de tweede schacht: uitgraving

op industriële wijze in niet-bevroren klei. De tijdelijke bekleding bestond uit TH-profielen.

galerij (2002), werd gegraven beginnende vanaf de noordelijke startkamer naar de Test Drift toe. Deze galerij heeft een lengte van ongeveer 85 m, een inwendige diameter van 4 m en is bekleed met betonnen segmenten van 0,4 m dik. Het vervolg van dit artikel handelt hoofdzakelijk over de realisatie van de verbindingsgalerij [3] en het bijbehorende wetenschappelijk programma.

\ Figuur 6 Schema van de startkamers en de montageka-

mer onderaan de tweede schacht.

49

02-12-2004 15:19:06


Uitbreiding van het ondergronds laboratorium HADES

\ Figuur 7a Constructie van de montagekamer.

\ Figuur 7b Constructie van de montagekamer.

zijn de glasvezel ankers zichtbaar.

montagekamer. De TH-profielen zijn eveneens te zien.

De uitgraving gebeurde met een pneumatische hamer; in het front Het aanbrengen van de spuitbeton op de wanden van de

De montagekamer Voor de eigenlijke uitgraving van de verbindingsgalerij kon starten, werd eerst een montagekamer gemaakt vanaf de noordelijke startkamer ( figuur 6). Deze kamer had een lengte van 3,15 m, een diameter van 6,4 m en verschafte de nodige ruimte om de elementen waaruit het schild was samengesteld te monteren. De uitgraving van de 2e schacht had breuken geïnduceerd in het omliggende massief, daarom werd het front van de startkamer met glasvezel ankers versterkt vooraleer de montagekamer werd uitgegraven. De uitgraving gebeurde door middel van een pneumatische hamer (figuur 7a) en de bekleding bestond uit stalen glijdprofielen (THprofielen) en vezelversterkte spuitbeton ( figuur 7b). Eens de montagekamer z’n uiteindelijke lengte had, werd ook op het front spuitbeton aangebracht. De finale bekleding van de montagekamer is dezelfde als die van de verbindingsgalerij zelf (cf. infra). Voordat de tunnelmachine overgebracht werd naar de montagekamer, werd ze eerst gemonteerd aan de oppervlakte om de geometrie en de goede werking van alle onderdelen en de machine in haar geheel te controleren. Deze test was noodzakelijk, omdat zelfs een kleine aanpassing zeer moeilijk kan zijn eens in de ondergrond. Nadat de goede werking vastgesteld was, werd alles terug ontmanteld en werden alle onderdelen ondergronds gebracht en gemonteerd. De initiële positie en oriëntatie van het schild werden verzekerd door een schildwieg op de bodem van de montagekamer.

De galerij Figuur 8 geeft enkele beelden van de gebruikte tunnelmachine: de uitgravings- en bekledingstechniek en het schild worden er geïllustreerd. Uitgravingstechniek Het kleifront werd uitgegraven met een freeskop gemonteerd op een beweegbare arm; deze arm zorgde tevens voor de onmiddellijke afvoer van de uitgegraven klei. Het schild was

\ Figuur 8 Algemeen overzicht van de tunnelmachine.

a: Schematisch overzicht van de machine en haar onderdelen. b: De machine tijdens de proefmontage.

c: Het wedge-block systeem: door het induwen van conische sleutelsegmenten wordt de ring opgespannen tegen het massief.

d: De hydraulische vijzels die instaan voor het voortduwen van het schild en de bird-wing erector die een sleutelsegment verplaatst.

e: Freeskop op de beweegbare arm. Aan de randen van het schild zijn ook de aanpasbare snijmessen zichtbaar.

50

geotechniek_2005#1.indd 50

\ Figuur 9 Het schild in contact met de Test Drift (beton-

nen bekleding).

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:19:18


Uitbreiding van het ondergronds laboratorium HADES

\ Figuur 10 Overzicht van het wetenschappelijk programma (in wijzerzin). Observatie van het front en de zijwanden: opmeten van de oriëntatie en helling van een breukvlak (1) en mon-

stername naast een breukvlak (2). Geïnstrumenteerde segmenten: manuele uitlezing van de rekstrookjes vlak na de plaatsing van de bekleding (3) en de rekstrookjes op hun draagstruc-

tuur zoals ze ingegoten werden in de bekledingssegmenten (4). Instrumentatie van het schild: het scherm dat de uitgravingsparameters visualiseerde en de nodige informatie gaf voor

de bediener van de tunnelmachine (5) en de manuele meting van de afstand tussen het schild en het kleimassief (6). Instrumentatie van het kleimassief geplaatst vanuit de Test Drift (CLIPEX): instrumentatie in het uitgravings-gabariet, gezien op het uitgravingsfront van de verbindingsgalerij (7) en gezien op het front van de Test Drift (8).

lichtjes conisch: de diameter vooraan was 4,83 m en achteraan 4,82 m, de lengte was 2,3 m. Het uiteindelijke uitgravingsprofiel was effen en gelijkmatig aangezien het schild vooraan uitgerust was met snijmessen. De actieradius van de freeskop was bewust beperkt, opdat deze net niet de gehele oppervlakte van het front kon affrezen en de snijmessen van het schild schraapten dus de laatste decimeters klei af wanneer het schild vooruit gedrukt werd. De positie van de messen kon aangepast worden, zodat een uitgegraven diameter tussen 4,83 m en 4,89 m mogelijk was. Het ontwerp van het schild vereiste een goede kennis van de respons van het massief op de uitgraving. Voor het vastleggen van de geometrie die hierboven beschreven werd, was het namelijk belangrijk de ogenblikkelijke convergentie van de klei nauwkeurig in te schatten.

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 51

Indien er een grotere convergentie zou optreden dan verwacht, bestond het gevaar dat de wrijving tussen het schild en het massief zo hoog zou worden dat het onmogelijk werd het schild vooruit te drukken. Ook het uitvoeren van stuurcorrecties werd moeilijker bij een grotere druk van het massief op het schild. Daartegenover staat dat er toch een zekere contact-zone (klei/schild) nodig was achteraan het schild om het te centraliseren. De startpositie van de messen werd bepaald aan de hand van modelberekeningen. De uitgegraven diameter bedroeg 4,89 m, de snijmessen werden dus op hun maximale positie ingesteld. Deze keuze bleek optimaal te zijn, zodat de positie van de messen ongewijzigd bleef tijdens de gehele uitgraving. Om het risico op blockage van het schild te verkleinen, werd het conisch uitgevoerd, werd

het bekleed met een verf op basis van Teflon® (cf. lage wrijvingscoëfficiënt) en werd een grote duwkracht voorzien. Het schild werd namelijk vooruitgedrukt door 20 hydraulische vijzels die samen een kracht van 40.000 kN konden leveren. De bekleding De dimensionering van de bekleding van de verbindingsgalerij gebeurde volgens Eurocode 2, bij uiterste grenstoestand. Naast het eigen gewicht en de belastingen door manipulaties was de druk van het massief op de bekleding het belangrijkste belastingsgeval. Het meest penaliserende geval dat beschouwd werd, was een anisotrope druk van het massief: horizontale druk van 3,7 MPa en een verticale van 3 MPa. Er werd geopteerd voor het zogenaamd wedge-block systeem, deze techniek bestaat

51

02-12-2004 15:19:32


a

b

waterdruk [bar], relatief t.o.v. de luchtdruk

Waterdruk rondom de uitgraving 24 22

18

C1, 30m

16

C2, 28m

14

C3, 26m

waterdruk [bar, rel]

20

C4, 24m

12

C5, 22m

10

C6, 20m

8

C7, 18m

6

C8, 16m

4

24

60

20

50

16

40

12

30

8

20

4

10

0

2

-10

-20

2mrt 3mrt 4mrt

5mrt 6mrt

WE1 (21m)

d

Convergentie

-60

-70

-80

0 -90

WE2 (18m)

IE5 (22m)

IE7 (18m)

Rek - segment 5 - ring 50 700

35 30

600

25

500

20

modellisatie 2002-03-03

15 10

intrados_1

400

intrados_2

300

extrados_1

intrados_3 extrados_2 extrados_3

200

5 0

-50

Rek [μm/m]

afstand tussen schild en kleimassief [mm]

datum

c

-40

positie van het front (afstand tot de as van de tweede schacht) [m]

0 20feb 21feb 22feb 23feb 24feb 25feb 26feb 27feb 28feb 1mrt

-30

vertikale verplaatsing [mm]

Uitbreiding van het ondergronds laboratorium HADES

100 0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

0

0

50

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950

afstand tot het snijmes [mm]

Dagen (sinds de bouw van de ring)

\ Figuur 11 Enkele resultaten van het wetenschappelijk programma.

a: Waterdrukmetingen in sub-zone C.

b: Metingen van waterdruk en verplaatsing vanuit de tweede schacht.

c: Ogenblikkelijke convergentie van het massief. De afstand tussen de klei en het schild werd gemeten en gemodelleerd. d: Metingen van de rekken in één van de geïnstrumenteerde segmenten.

erin een bekledingsring op te bouwen uit segmenten waarvan er twee conisch van vorm zijn: de zogenaamde sleutels. Nadat de andere segmenten geplaatst waren, werden de sleutels in de ring geduwd; daardoor wil de ring uitzetten en werd deze als het ware opgespannen tegen de wand van de uitgraving. De segmenten werden geplaatst door een zogenaamde bird-wing erector, ze waren vervaardigd uit ongewapend beton (C65/80), hadden een dikte van 0,4 m en waren 1 m breed. De sleutelsegmenten konden minder of meer ingedrukt worden, naargelang de vereiste buitendiameter. Zo werd het mogelijk ringen te bouwen met een diameter tussen 4,79 m en 4,81 m. Speciale maatregelen, zoals een ander type van sleutels, waren voorhanden indien de benodigde diameter buiten dit bereik zou liggen. Om de verstoring van het massief zoveel mogelijk te beperken, werd de bekleding zo snel mogelijk na de uitgraving geplaatst. In de praktijk gebeurde dit door 1 m uit te graven en vervolgens achter het schild een bekledingsring, eveneens 1 m, te plaatsen.

52

geotechniek_2005#1.indd 52

Beperken van de convergentie Voor een toekomstige bergingssite en ook voor het huidige onderzoekslaboratorium is het van belang dat de Excavation Damage Zone (EDZ) tot een minimum beperkt blijft. Daarom werd getracht een zo klein mogelijke convergentie van het massief toe te laten. Deze doelstelling werd ondermeer bereikt door volcontinu te werken (7/7, 24/24). Een ander belangrijk aspect hierin is de snelheid van uitgraving. Studies toonden aan dat indien een uitgraving aan een snelheid van meer dan 2 m/24 u gebeurt, de convergentie (en dus de verstoring) van het massief kleiner is dan bij lagere snelheden [4], [5]. De aannemer was dan ook verplicht minimum 2 m per 24 uur uit te graven en te bekleden, een vereiste die steeds gerespecteerd werd: de gemiddelde snelheid was zo’n 3 m/24 u, met pieken tot 4 m/24 u. Vooral de aan- en afvoer van materiaal via de schacht was hier de beperkende factor. Zoals reeds vermeld, droeg ook de keuze van het bekledingssysteem bij tot het beperken van de convergentie: de bekleding werd vlak achter

het schild geplaatst en werd tegen de klei geëxpandeerd, zodat er geen bijkomende convergentie mogelijk was. De verbinding De aansluiting van de verbindingsgalerij op de Test Drift was nagenoeg perfect: de eindpositie van het schild sluit goed aan bij de bestaande galerij ( figuur 9). Aangezien het terug uitbouwen van het schild een grote verstoring van het massief zou teweegbrengen, werd het schild ter plaatse gelaten en doet het dienst als bekleding van de laatste meters van de galerij. Bovendien blijft het zichtbaar zodat de herinnering aan de uitgraving levend gehouden wordt voor toekomstige ingenieurs die, binnen enkele decennia, de eigenlijke bergingssite moeten construeren.

Het wetenschappelijk programma Doordat de uitgraving naar het bestaande laboratorium toe gebeurde, was dit een unieke gelegenheid om het hydromechanische gedrag

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:19:38


Uitbreiding van het ondergronds laboratorium HADES

koerscorrecties gepland en kon nagegaan worden of het uitgegraven profiel compatibel bleef met de bekleding. Ten derde werden 32 bekledingssegmenten voorzien van rekstrookjes (trilsnaren) in de omtreksrichting. Drie volledige secties (behalve de sleutelsegmenten) werden op deze wijze geïnstrumenteerd, zodat de spanningsopbouw op deze secties in de tijd kon opgevolgd worden. Tenslotte werd de EDZ gekarakteriseerd; tijdens de uitgraving werden het front en de zijwanden systematisch geobserveerd en werden de breuken opgetekend en gekarakteriseerd (breuktype en oriëntatie). Dit resulteerde in een gedetailleerd overzicht van de breuken geïnduceerd door de uitgraving. Na de voltooiing van de galerij werden kernboringen uitgevoerd om te bepalen hoever de breuken zich in het massief uitstrekken.

\ Figuur 12 Breukobservaties tijdens de uitgraving.

a: Breuken op het front.

b: Breuken op de zijwanden in de niet-ondersteunde zone achter het schild, net voor de plaatsing van de bekleding. c: Schematische voorstelling van het breukpatroon rondom de galerij (verticale doorsnede).

van de Boomse klei in meer detail te bestuderen. Het massief vóór het uitgravingsfront kon immers geïnstrumenteerd worden vanaf de Test Drift. Het wetenschappelijk programma kan onderverdeeld worden in enkele categorieën ( figuur 10). Ten eerste werd het kleimassief zelf geïnstrumenteerd (project CLIPEX): waterdrukken, totale drukken en verplaatsingen werden op verscheidene plaatsen opgemeten. Het doel van CLIPEX was niet zozeer de monitoring van de stabiliteit van het massief tijdens de uitgraving (vroegere uitgravingen toonden dit reeds voldoende aan) maar wel het verkrijgen van een beter inzicht in de hydromechanische respons van de Boomse Klei op een uitgraving. Dit moet toelaten bij volgende projecten de respons van het massief met meer zekerheid te voorspellen. De instrumentatie bevond zich in twee zones rondom de verbindingsgalerij; 8 boorgaten (30 m diep) werden geïnstrumenteerd vanuit de Test Drift en twee (21 en 30 m diep) vanuit de tweede schacht. De acht boringen vanuit de Test Drift waren verder verdeeld in vier sub-zones: de as van de toekomstige verbindingsgalerij (sub-zone A), de plaats van de toekomstige tunnelbekleding (sub-zone B), rondom de toekomstige galerij in

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 53

een verticaal vlak (sub-zone C) en een horizontaal vlak (sub-zone D). Elke sub-zone omvat twee boorgaten: één voor het meten van verplaatsingen, het ander voor het meten van waterdrukken en totale drukken. Ook vanuit de tweede schacht (E) werden verplaatsingen enerzijds (2,5 m boven de verbindingsgalerij) en waterdrukken en totale drukken anderzijds (4 m boven de verbindingsgalerij) gemeten. De plaatsing van de instrumentatie gebeurde enkele jaren voor de eigenlijke uitgraving van de verbindingsgalerij, zodat de verstoring van het massief door de plaatsing geen invloed meer had. De metingen verliepen volautomatisch en continu. Ten tweede gebeurden er diverse metingen op het schild, zoals de benodigde kracht om het schild vooruit te duwen en de positie van de hydraulische vijzels. Deze automatische metingen werden om de dertig seconden opgeslagen op een PC in het schild. Daarnaast werden verscheidene malen per dag manuele metingen uitgevoerd van de positie en de oriëntatie van het schild, van de uitgegraven diameter en van de ogenblikkelijke convergentie van het massief. De metingen op het schild bewezen vooral hun nut tijdens de uitgraving; op basis van de metingen werden

Resultaten Voor een uitvoerige bespreking van de resultaten van het wetenschappelijk programma wordt verwezen naar [3] en [6]. Bij wijze van voorbeeld worden hier enkele resultaten aangehaald. Figuur 11a toont metingen van de waterdruk in het massief. Deze metingen gebeurden in subzone C ( figuur 10), de meetpunten bevinden zich tussen 16 m en 30 m diepte in het boorgat. Het meetpunt C1, 30 m in het boorgat, is het verst gelegen van de Test Drift en reageerde dus het eerst op de uitgraving. Het verloop van de metingen is voor alle meetpunten gelijkaardig. Eerst is er een stijging van de waterdruk: voor het front is er een verhoging van de (totale) spanningen en doordat de permeabiliteit van de klei zeer klein is, kan het poriënwater niet wegvloeien, zodat de waterdruk stijgt (ongedraineerde respons). Als het front nog dichterbij komt, daalt de waterdruk sterk door de ontspanning van de klei in de onmiddellijke omgeving van het front. Wanneer de bekleding geplaatst is, treedt er een reconsolidatie van het massief op en hierdoor stijgt de waterdruk weer. Het verloop van de waterdruk werd vooraf ook gemodelleerd. De tendensen (stijging, daling en weer stijging) werden correct berekend maar de absolute waarde van de drukvariaties werden onderschat door de modellen. Figuur 11b toont metingen in zone E (vanuit de tweede schacht) van de waterdruk en de

53

02-12-2004 15:19:43


Uitbreiding van het ondergronds laboratorium HADES

verticale verplaatsing boven de verbindingsgalerij. Voor de waterdruk bevat de grafiek de gegevens van de meetpunten 18 (WE2) en 21 (WE1) m diep in het boorgat, voor de verplaatsing die van de meetpunten op 18 (IE7) en 22 (IE5) m diepte. De respons van de waterdrukken op de uitgraving is gelijkaardig als in sub-zone C: eerst een stijging, vervolgens een sterke daling en ten slotte terug een kleine stijging. De verplaatsingsmetingen tonen een sterke hydromechanische koppeling aan. De ontspanning van het massief is zichtbaar in de opgemeten verplaatsingen en na het aanbrengen van de bekleding stabiliseren de verplaatsingen zich. Figuur 11c toont resultaten van de convergentiemetingen op het schild. De afstand tussen de buitenkant van het schild en de kleiwand werd op verschillende plaatsen opgemeten. Voor de uitgraving werden modelberekeningen gemaakt van de convergentie dewelke door de metingen bevestigd werden. De contact-zone klei/schild was ongeveer 0,75 m. De totale radiale convergentie (som van de convergentie vóór het front en de convergentie tussen het front en de plaats van bekleding) bedroeg 0,09 m op de straal. Figuur 11d toont de metingen van de rekstrookjes in een bekledingssegment. Drie meetpunten zijn gelegen dicht bij de binnenzijde van de galerij (intrados), drie dicht bij de butenzijde (extrados). De spanning loopt sterk op gedurende de eerste weken na de plaatsing wat wijst op een snelle drukopbouw van het massief op de bekleding. Daarna lopen de metingen geleidelijk aan verder op door verdere drukopbouw van het massief, maar ook door kruip in de bekledingssegmenten. De detail-analyse van de metingen gaf een schatting van de uitwendige druk van het massief op de bekleding tussen de 2,1 en 3,1 MPa na ~1,5 jaar. In onverstoorde toestand is de in-situ druk ~4,5 MPa. Door breukobservaties tijdens de uitgraving van de galerij en de analyse van kernen nadien werd een breukpatroon geïdentificeerd. Een verticale doorsnede van dit patroon is te zien op figuur 12. De vorm van de breuken is te verklaren door de spanningstoestand waarin ze ontstaan. Voor het front van een galerij vallen de spanningen in de as-richting nagenoeg op nul; de spanningen in radiale richting nemen er daarentegen toe. Bovendien is in onverstoorde toestand de verticale spanning ter hoogte van HADES iets hoger dan

54

geotechniek_2005#1.indd 54

de horizontale spanningen (K0 ~ 0,9). Dit maakt dat voor het front van de verbindingsgalerij de grootste hoofdspanning verticaal was en de kleinste volgens de asrichting van de galerij. Het geobserveerde breukpatroon is het gevolg van deze spanningstoestand. De breuken ontstonden zo’n 6 m voor het front en strekten zich radiaal ongeveer 1 m uit in het massief. De afstand tussen opeenvolgende breukvlakken was enkele decimeters. De beperkte (radiale) omvang van de breukzone is een rechtstreeks gevolg van de genomen maatregelen om de convergentie te beperken: continue en snelle uitgraving en het plaatsen van een rigide bekleding snel na de uitgraving [7].

Conclusies De succesvolle realisatie van de verbindingsgalerij was een belangrijke stap in de haalbaarheidsstudie voor diepe berging van hoogactief afval in België. Er werd namelijk aangetoond dat het mogelijk is galerijen uit te graven op industriële wijze en met beperkte verstoring van het massief. Met aangepaste middelen en vooral een grotere toegangsschacht wordt 10 m/dag mogelijk geacht. Het bijhorende wetenschappelijke programma leverde waardevolle gegevens over het hydromechanische gedrag van de Boomse Klei rondom een uitgraving. Er werd onder meer bevestigd dat de poriënwater drukken sterk samenhangen met de verplaatsingen in het massief en dat ze sterker beïnvloed worden door een uitgraving dan voordien gedacht werd. Verder werd voor het eerst de ogenblikkelijke convergentie van het massief opgemeten, deze was in overeenstemming met de modelberekeningen. De druk van het massief op de bekleding bedraagt ongeveer 1/2 à 2/3 van de oorspronkelijke druk (4,5 MPa). De studie van de breuken rondom de uitgraving leidde tot de herkenning en verklaring van een breukpatroon.

Dankwoord De succesvolle realisatie van de verbindingsgalerij en het bijhorende wetenschappelijk programma was slechts mogelijk door een goede samenwerking tussen alle partners: de aannemer was de Tijdelijke Vereniging SCM (Smet Tunneling, Wayss & Freytag AG en Deilmann-Haniel GmbH). Tractebel Development Engineering trad op als studiebureau, SECO als controlebureau en het ESV EURIDICE was de bouwheer. Het wetenschappelijk programma werd mede mogelijk gemaakt door

de steun van de Europese Commissie.

Referenties [1] Bernier F., Bastiaens W., (2004), “Fracturation and Self-Sealing processes in clays: the SELFRAC project”, EURADWASTE 2004, 29 March - 1 April, Luxembourg, to be published. [2] De Bruyn D., Van Cauteren L., (1997), “De tweede schacht te Mol: een eerste stap in de verdere uitbreiding van een ondergronds onderzoekslaboratorium”, Geotechniek 1e jaargang n° 4, EDUCOM Rotterdam. [3] Bastiaens W., Bernier F., Buyens M., Demarche M., Li X.L., Linotte J.-M., Verstricht J., (2003), “The connecting gallery – the extension of the HADES underground research facility at Mol, Belgium”, EURIDICE report 03-294, ESV EURIDICE. [4] Rousset G., (1988), “Comportement mécanique des argiles profondes – application au stockage des déchets radioactifs”, Thèse de doctorat, Ecole Nationale de Ponts et Chaussées. [5] Van Cotthem A., (1992), “L’experience de demonstration PRACLAY – Modalités de realization des excavations et soutènements”, report NIROND 92-03, ONDRAF/ NIRAS. [6] Bernier F., Li X.L., Verstricht J., Barnichon J.D., Labiouse V., Bastiaens W., Palut J.M., Ben Slimane K., Ghoreychi M., Gaombalet J., Huertas F., Galera J.M., Merrien K., Elorza F.J., Davies C., (2002), “CLIPEX”, Report EUR 20619, Commission of the European Communities. [7] Mertens J., Bastiaens W., Dehandschutter B., (2004), “Characterisation of induced discontinuities in the Boom Clay around the underground excavations (URF, Mol, Belgium)”, Applied clay science 26 (2004), pp. 413-428, ELSEVIER.

verklarende woordenlijst HADES: High Activity Disposal Experimental Site. Ondergronds onderzoekslaboratorium voor de geologische berging van radioactief afval. Gelegen onder de terreinen van het SCK•CEN te Mol, 223 m diep in de Boomse kleilaag. ESV EURIDICE: Economisch SamenwerkingsVerband

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:19:44


Uitbreiding van het ondergronds laboratorium HADES

European Underground Research Infrastructure for Disposal of nuclear waste In Clay Environment (Boeretang 200, 2400 Mol, België, (www.euridice.be), dit is een samenwerkingsverband tussen SCK•CEN en NIRAS. SCK•CEN: Studiecentrum voor kernenergie - Centre d’étude de l’énergie nucléaire (Boeretang 200, 2400 Mol, België, (www.sckcen.be). Het SCK•CEN werd in 1952 opgericht en één van de statutair vastgelegde opdrachten is het uitvoeren van onderzoek naar de veilige conditionering en berging van radioactief afval. NIRAS: Nationale instelling voor radioactief afval en verrijkte splijtstoffen (Kunstlaan 14, 1210 Brussel, België, (www.niras.be). De instelling werd in 1980 bij wet opgericht en is verantwoordelijk voor al het in België geproduceerde radioactief afval.

EDZ: Excavation Damaged Zone. Dit is de beschadigde zone rond een uitgraving. Specifiek voor geologische berging van nucleair afval wordt de EDZ gedefinieerd als die zone rond een galerij of schacht waar de transportkarakteristieken (bijvoorbeeld permeabiliteit) van het gastgesteente significant gewijzigd werden door de uitgraving. Rupeliaan: Geologische periode uit het Tertiair, ~36-30 miljoen jaar geleden. TAW: Tweede Algemene Waterpassing. In België gebruikt men TAW als referentie voor het aanduiden van hoogten. In Nederland is NAP (Normaal Amsterdams Peil) de standaard. TAW ~ NAP + 2,33 m.

����������

�������� ������������

���������� ������������

���������

��������

� � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � ���������������

�������������

�����������������

����������� �����������

����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

educom_allesondereendak_nov04.indd 1 geotechniek_2005#1.indd 55

01-12-2004 17:38:51 02-12-2004 15:20:02


Uitvoering en toepassing sonderingen in Europa op één lijn Ir. G. van Alboom Ministerie Vlaamse Gemeenschap, AOSO, Afdeling Geotechniek, Zwijnaarde Ing. W.A. Nohl Fugro Ingenieursbureau BV, Leidschendam Ing. L. Tiggelman GeoDelft, Delft

Inleiding Voor de Nederlandse praktijk was sinds september 1998 de uit 1982 daterende sondeernorm NEN 3680 alleen nog van toepassing voor mechanisch sonderen. Alle elektrische sonderingen dienden sindsdien uitgevoerd te worden volgens de in 1996 in definitieve vorm verschenen sondeernorm NEN 5140. In België is de sondeerpraktijk gedocumenteerd in de berichten 514-A/51 (elektrisch sonderen) en 514-A/50 (mechanisch sonderen)

SA MENVATTI NG

De Europese Technische Commissie CEN/TC341 is bezig met het opstellen van Europese normen voor grondonderzoek en proefbelastingen. De door Nederland getrokken werkgroep 2 van deze commissie heeft concepten opgesteld van normen voor elektrisch en mechanisch sonderen. Een wezenlijk verschil tussen de door de werkgroep opgestelde prEN 22476-1 voor elektrisch sonderen en veel andere normen (zoals NEN 5140 en Bericht 514-A/51) is dat de nieuwe norm geen eisen stelt aan de methode maar aan de meetnauwkeurigheid van de resultaten. Deze aanpak geeft meer ruimte bij het ontwikkelen van nieuwe apparatuur en methoden. Verder is de waterspanningsmeting in de norm opgenomen. Bij de norm voor het mechanisch sonderen prEN 22476-12 was de aanpak via meetnauwkeurigheid niet goed mogelijk en is gekozen voor een indeling in meettechniek en meetprocedure.

de Eurocodes 1 t/m 9. Onderdeel hiervan is Eurocode 7 waarin het “geotechnisch ontwerp” van bouwconstructies wordt beschreven (Geotechnical Design). In de overige codes komen basiseisen, belastingen, ontwerp van betonconstructies of constructies uit andere materialen aan bod. Van Eurocode 7 “Geotechnical Design” is deel 1 (EN 1997-1): “General rules” reeds gereed. In deel 2 “Ground investigation and testing” (prEN1997-2) zal het geotechnisch ontwerp ondersteund door laboratorium- en veldonderzoek worden beschreven. Bij deze Eurocode 7 zal een zogenaamde Nationale Annex worden gevoegd waarin nationaal te bepalen parameters (N.D.P.) staan. Voor de bepaling van de N.D.P.’s worden kalibratiestudies uitgevoerd.

Internationaal was reeds in het kader van Technical Committee 16 van de International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE) een document opgesteld als richtlijn voor de uitvoering van sonderingen als zogenaamde “reference test”. In deze richtlijn was al een sondeerklassesysteem geïntroduceerd met hieraan gekoppeld eisen ten aanzien van vereiste meetnauwkeurigheden en ook de meting van de waterspanning tijdens het sonderen. Dit document is als basis gebruikt voor de huidige nieuwe normen.

In dit kader is de Europese Technische Commissie CEN/TC341 bezig met opstellen van Europese normen voor grondonderzoek en proefbelastingen (zie tabel 1). Voor de verschillende onderdelen zijn werkgroepen opgericht met vertegenwoordigers uit de verschillende landen.

Internationaal hebben op het gebied van de civiele techniek in het kader van de harmonisering van de Europese regelgeving de nodige activiteiten plaatsgevonden, waarvan een aantal nu gereed zijn voor implementatie. Het betreft hier de Eurocode Basis of Design en

Een aantal van de in tabel 1 genoemde normen zullen niet als standaard verschijnen, maar als technische specificatie uitgebracht worden. Voor het opstellen van de Europese sondeernorm is binnen CEN/TC341 werkgroep 2 opgericht, waarin Nederland gezien het belang en

56

geotechniek_2005#1.indd 56

brede nationale toepassing, zowel de voorzitter (convener) als een vertegenwoordiger heeft geleverd. Het secretariaat van deze werkgroep wordt verzorgd door het Nederlands Normalisatie Instituut NEN. De samenstelling van werkgroep 2 van CEN/TC 341 is als volgt: W. Nohl (convener), G. van Alboom (B), H. Halkola (Finl), R. Larsson (Swed), J. Powell (UK), L. Tiggelman (NL), Y. Tanaka (Jap. Observer ISO/ TC 182/SC 1) , H. Wollenhaupt (Ger), L. Buth (secr.), G. van Blokland (secr.) en T. Lunne (Nor). Uitgangspunt van de normalisatiewerkzaamheden Het opstellen van een nieuwe norm voor een bestaande beproevingsmethodiek (in casu sonderingen) vertrekt niet vanuit een vacuüm: er zijn reeds documenten beschikbaar (bestaande normen, richtlijnen) die de aanzet vormen voor het nieuw op te maken document. Voor wat het elektrisch sonderen betreft, was in de schoot van de internationale ISO werkgroep TC 16 in 1999 een International Reference Test Procedure (IRTP) opgesteld die ondersteund werd door de International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE). Dit document was en is zeer waardevol en werd daarom ook als startdocument gebruikt in de werkgroep. Deze IRTP kon niet zonder meer overgenomen worden, omdat zij naar

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:20:05


Uitvoering en toepassing sonderingen in Europa op één lijn

ISO werk item

CEN/TC341 WG

Beknopte omschrijving

14688-1

Identification of soil

14688-2

Classification principles of soil

14688-3

Electronic data exchange soil

14689-1

Identification of rock

14689-2

Electronic data exchange rock

22475-1

1

Drilling / sampling – principles

22475-2

1

Drilling / sampling – qualification criteria

22475-3

1

Drilling / sampling – conformity assessment

22476-1

2

Electrical cone penetration test

22476-2

3

Dynamic probing

22476-3

3

Standard penetration test

22476-4

5

Menard pressuremeter test

22476-5

5

Flexible dilatometer test

22476-6

5

Self-boring pressuremeter

22476-7

5

Borehole jack test

22476-8

5

Full displacement pressuremeter

22476-9

2

Field vane test

22476-10

Weight sounding test

22476-11

Flat dilatometer test

22476-12

2

Mechanical cone penetration test

22476-13

4

Plate loading test

22477-1

4

Pile load test - static axially loaded compression test

22477-2

4

Pile load test - static axially loaded tension test

22477-3

4

Pile load test - static transversally loaded tension test

22477-4

4

Pile load test - dynamic axially loaded compression test

22477-5

4

Testing of anchorages

22477-6

4

Testing of nailing

22477-7

4

Testing of reinforced fill

17892-1

Water content

17892-2

Density of fine grained soils

17892-3

Density of solid particles

17892-4

Particle size distribution

17892-5

Oedometer test

17892-6

Fall cone test

17892-7

Compression test

17892-8

Unconsolidated triaxial test

17892-9

Consolidated triaxial test

17892-10

Direct shear test

17892-11

Permeability test

17892-12

Atterberg limits

\ Tabel 1: Op te stellen Europese normen voor grondonderzoek en proefbelasting.

vorm en inhoud niet als norm was opgevat. Bovendien was zij opgesteld binnen een beperkte groep en ontbrak de ruimere basis om als Europese norm te kunnen worden gehanteerd. Hierbij kan worden opgemerkt dat de Nederlandse NEN 5140 vertaald en gebruikt is als eerste opzet voor de destijds uitgewerkte richtlijn. De nieuwe elektrische sondeernorm is daardoor sterk gebaseerd op de bestaande Nederlandse norm NEN 5140 voor elektrische sonderingen. Dit is terug te vinden in de opbouw en samenstelling van de nieuwe normen. In België bestaat voor het elektrisch sonderen de richtlijn Bericht 514-A/51 MVI - 1997. Voor wat het mechanisch sonderen betreft, was het minder evident om een recente richtlijn of norm te vinden die als startdocument kon worden gehanteerd. De voornoemde IRTP uit 1999 handelde enkel over elektrische sonderingen. We moeten teruggaan tot een vroegere versie van de IRTP uit 1989 om een omschrijving van mechanische sonderingen terug te vinden. In Nederland dateren voorschriften voor mechanisch sonderen uit 1982 (de gecombineerde mechanische en elektrische sondeernorm NEN 3680). In België bestaat voor het mechanisch sonderen de richtlijn Bericht 514A/50 MVI - 1997, waarbij geen sprake was van nauwkeurigheidsklassen. Voor het opstellen van deze normtekst werd pas gestart, nadat reeds een ontwerp basistekst bestond voor de elektrische sonderingen; de opbouw van de normtekst werd overgenomen; de technische aspecten werden in NederlandsBelgisch overleg uitgewerkt.

Elektrische sondeernorm, document pr EN 22476-1 Een wezenlijk verschil tussen de door de werkgroep opgestelde norm prEN 22476-1.12 met veel andere normen (ook de huidige NEN 5140 en bericht 514-A/51) is dat de nieuwe norm geen eisen stelt aan de methode, maar aan de nauwkeurigheid van de meetresultaten. Dit verschil in normering noemt men respectievelijk “method approach” en “statement approach”. De laatste geeft meer ruimte en vrijheid in het ontwikkelen van nieuwe apparatuur en methoden. Toepassingsklassen sonderingen Het genoemde verschil in aanpak uit zich vooral bij de keuze van meetapparatuur (conus)

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 57

57

02-12-2004 15:20:07


Uitvoering en toepassing sonderingen in Europa op één lijn

en de daaraan verbonden meetnauwkeurigheid. In de normtekst zijn in dit verband twee tabellen opgenomen. Tabel 2 geeft de twee types van CPT aan die hier worden beschouwd, nl. elektrisch sonderen al dan niet met opmeting van de poriënwaterspanning. In de Nederlandse adviespraktijk wordt veel gebruik gemaakt van sonderingen met meting van alleen de conusweerstand. Dit type conus is een afwijking van type TE1 uit de tabel. Tabel 3 geeft voor de gekozen toepassingsklasse het testtype, de vereiste nauwkeurigheid en meetstap.

De tabel ‘Toepassingsklassen’ gaat vooral over te meten parameters met de daarbij gevraagde meetnauwkeurigheid en over mogelijke toepassingen van sonderingen. Vooral de meetnauwkeurigheid van toepassingsklasse 1 is groter geworden op uitdrukkelijk verzoek van de Scandinavische landen. In Scandinavië worden sonderingen vooral gebruikt als specialistische meting om, door middel van correlaties, parameters te bepalen. Voor de overige landen, waaronder Nederland en België, wordt de sondering veelal

Type sondering

Gemeten parameter

TE1

Conusweerstand en plaatselijke kleef

TE2

Conusweerstand, plaatselijke kleef en waterspanning

\ Tabel 2: types elektrische sonderingen

Toepassingsklasse

1

Test type

TE2

TE1 TE2

2

TE1 TE2

3

4

TE1

Gemeten parameter

Toegestane minimum nauwkeurigheid a

Conusweerstand

35 kPa of 5 %

Plaatselijke kleef

5 kPa of 10 %

Waterspanning

10kPa of 2 %

Helling

2

Sondeerlengte

0,1 m of 1%

Conusweerstand

100 kPa of 5 %

Plaatselijke kleef

15 kPa of 15 %

Waterspanning

25 kPa of 3 %

Maximum lengte tussen metingen

Gebruik Grondsoort b

Interpretatie c

20 mm

A

G, H

20 mm

A B C D

G, H* G, H G, H G, H

50 mm

A B C D

G G, H* G, H G, H

50 mm

A B C D

G* G* G* G*

O

Helling

2

Sondeerlengte

0,1 m of 1 %

Conusweerstand

200 kPa of 5 %

Plaatselijke kleef

25 kPa of 15 %

Waterspanning

50 kPa of 5 %

d

gebruikt als eerste onderzoeksmethode om een globaal ondergrondmodel te kunnen opstellen. Bij het vaststellen van de nauwkeurigheden per klasse is dit tot uiting gekomen. Toepassingsklasse 1 heeft een zeer grote nauwkeurigheid en zal derhalve voor de gangbare Nederlandse en Belgische praktijk alleen voor bijzondere toepassingen worden gebruikt. De huidige adviespraktijk leert dat voor Nederlandse en Belgische omstandigheden vooral klasse 2 en 3 sonderingen worden gevraagd. Een belangrijk nieuw aspect is de kolom ‘gebruik’ die beoogt het kiezen van een sondeerklasse te versimpelen. Op basis van de verwachte grondsoort op locatie en de vorm van interpretatie kan een goede keuze worden gemaakt welke sondeerklasse benodigd is.

O

Helling

5

Sondeerlengte

0,2 m of 2 %

Conusweerstand

500 kPa of 5 %

Plaatselijke kleef

50 kPa of 20 %

Sondeerlengte

0,2 m of 2 %

O

OPMERKING: Uiterst slappe gronden maken soms nog hogere nauwkeurigheden noodzakelijk. a b

c

d

De toegestane minimum nauwkeurigheid van de gemeten parameters is de grootste van de twee genoemde. De relatieve nauwkeurigheid geldt voor de gemeten waarde en niet voor het meetbereik. A Homogene gronden (qc < 2 MPa) B Kleien, leem/silt-gronden en zanden (2 MPa ≤ qc < 4 MPa) C Kleien, leem/silt-gronden, zanden en grind (4 MPa ≤ qc ≤ 10 MPa) D Kleien, leem/silt-gronden, zanden en grind (qc > 10 MPa) G vaststelling grondprofiel en bepaling van grondsoort met een laag niveau van onzekerheid G* indicatieve vaststelling grondprofiel en bepaling van grondsoort met een hoog niveau van onzekerheid H interpretatie met betrekking tot ontwerpparameters met een laag niveau van onzekerheid H* interpretatie met betrekking tot ontwerpparameters met een hoog niveau van onzekerheid Waterspanning kan alleen worden gemeten als TE2 wordt toegepast.

\ Tabel 3: Toepassingsklassen elektrische sonderingen

58

geotechniek_2005#1.indd 58

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:20:09


Uitvoering en toepassing sonderingen in Europa op één lijn

In de huidige adviespraktijk wordt eenzelfde sondering vaak voor alle mogelijke doeleinden ingezet, van bijvoorbeeld paaldraagkracht berekeningen in vast zandlagen tot correlaties in slappe Holocene lagen. Voor beide toepassingen is het verstandig om sonderingen uit te voeren van verschillende toepassingsklassen. Een meetnauwkeurigheid van bijvoorbeeld 200 kPa van de conusweerstand bij klasse 3 maakt niet zo veel verschil bij het berekenen van het paaldraagvermogen in zandlagen van 10 MPa of meer; correlaties uit de conusweerstand in slappe lagen bij dezelfde meetnauwkeurigheid worden wel in significante mate beïnvloed. Verder worden de metingen en meetnauwkeurigheden ook beïnvloed door niet te compenseren temperatuursinvloeden tijdens de meting, die het gevolg zijn van ongelijkmatige warmteontwikkeling in de conus door penetratie in vaste tot zeer vaste grondlagen. De nauwkeurigheid van de plaatselijke wrijvingsmeting wordt naast de eigenschappen van het meetinstrument ook door toegestane afmeting toleranties en de oppervlakteruwheid van de kleefmantel bepaald. De in de norm gespecificeerde oppervlakteruwheid geldt bij fabricage van de conus. Staal, inclusief gehard staal is altijd onderhevig aan slijtage met name in zanden, waarbij de kleefmantel zijn “eigen ruwheid” ontwikkelt afhankelijk van het gebruik. Piëzoconus De meting van de waterspanning tijdens het sonderen is gangbare praktijk geworden. In de nieuwe norm is het meten van waterspanning meegenomen en wordt uitgebreid behandeld. Het meten van waterspanning is toegestaan op drie locaties op de conus. In Nederland komt zowel u2 als u1 voor (zie figuur 1). Afhankelijk van het doel van het meten van de waterspanning dient een keuze te worden gemaakt. Voor de bepaling van parameters uit sondeer-

gevolgd als voor de elektrische sonderingen. Er zijn hier ook twee tabellen opgenomen met respectievelijk testtype (tabel 4) en toepassingsklassen (tabel 5)

\ Figuur 1 Het meten van de waterspanning op de conus

resultaten wordt u2 meestal gebruikt, terwijl voor de detectie van waterremmende lagen u1 meer geschikt is. De meetnauwkeurigheid is geïntegreerd in de tabel sondeerklassen en daarnaast worden vooral eisen gesteld aan het filter over de poriëngrootte, doorlatendheid en diameter ten opzichte van de conus. Dissipatietesten zijn ook beschreven. De meting wordt uitgevoerd zonder druk op de stangen. Tijdens het dissiperen van de waterspanning worden de conusweerstand en de waterspanning gemeten. Geadviseerd wordt de gemeten waterspanning minimaal tot 50% van de maximale waarde te laten dissiperen. Voor doorlatende lagen als zand zal dit geen probleem zijn, aangezien de meetwaarde vaak binnen enkele minuten stabiliseert. Voor slecht doorlatende lagen kan de wachttijd oplopen tot een uur.

Mechanische sondeernorm, document pr EN 22476-12 Bij deze normtekst wordt dezelfde filosofie

Tabel 4 is in die zin verschillend ten opzichte van de analoge tabel bij elektrisch sonderen, dat het onderscheid tussen verschillende testtypes niet alleen steunt op de gemeten parameters, maar vooral ook op de gebruikte meettechniek en meetprocedure. Wat de toegepaste meettechniek betreft, kunnen we bijvoorbeeld wijzen op het verschil tussen het aflezen van manometerwaarden en de registratie van elektrische sensoren, waarbij afleesfouten worden vermeden. Hetzelfde geldt voor de toegepaste meetprocedure waarbij het continu mechanisch sonderen een grotere onzekerheid inhoudt naar correcte toepassing dan het discontinu mechanisch sonderen. Daar het niet mogelijk was deze meetonzekerheden te vertalen in meetnauwkeurigheden, is de optie genomen om de toepassingsklasse te koppelen aan het testtype (zie tabel 4) Voor de gebruikte meettechniek wordt onderscheid gemaakt tussen drie types : • type a: manometers die de hydraulische drukken meten gegenereerd door de kracht aan de top van de binnenstangen en, indien van toepassing, de plaatselijke kleef en de totale indringingsweerstand; • type b: elektrische sensoren, die de hydraulische drukken meten gegenereerd door de kracht aan de top van de binnenstangen, en indien van toepassing, de plaatselijke kleef en de totale indringingsweerstand; • type c: elektrische sensoren die rechtstreeks de krachten meten gegenereerd door de conusweerstand, en indien van toepassing, de plaatselijke kleef en de totale indringingsweerstand; Verder wordt voor wat de meetprocedure betreft, een onderscheid gemaakt tussen het

Type sondering

Gemeten parameters

Meettechniek

TM1

Conusweerstand en totale indringingsweerstand of conusweerstand en plaatselijke kleef

Elektrische sensoren (type c) – discontinu sonderen

TM2

Conusweerstand en totale indringingsweerstand of conusweerstand en plaatselijke kleef

Manometers of elektrische sensoren die hydraulische drukken meten (types a and b) – discontinu sonderen

TM3

Conusweerstand

Manometers of elektrische sensoren die hydraulische drukken meten (types a and b) – discontinu sonderen

TM4

Conusweerstand

Manometers of elektrische sensoren die hydraulische drukken meten (types a and b) – continu sonderen

\ Tabel 4: Types mechanische sonderingen

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 59

59

02-12-2004 15:20:10


Uitvoering en toepassing sonderingen in Europa op één lijn

Toepassings klasse

Test type

Toegestane minimum nauwkeurigheida

4

TM1

qc Qt fs

500 kPa 1 kN 50 kPa

5

TM2

6

TM3 TM4

qc Qt fs qc Qt

Gebruik grondsoortb

interpretatiec

of 5 % of 5 % of 20 %

A B C D

F G H* G H* G H*

500 kPa 1 kN 50 kPa

of 5 % of 5 % of 20 %

B C D

G H* G H* G H*

500 kPa 1 kN

of 5 % of 5 %

B C

F* F*

Opmerking 1: Toepassingsklassen 1 tot 3 gelden voor de elektrische CPT(U), zie EN-ISO 22 476-1. Klasse 4 stemt overeen met klasse 4 in EN-ISO 22 476-1. Opmerking 2: De bereikbare meetnauwkeurigheid wordt ook beïnvloed door de wrijving tussen binnenstangen en sondeerbuizen. De grootte van de daardoor geïnduceerde fout hangt o.a. af van de sondeerlengte, de kracht uitgeoefend op de binnenstangen en de helling van de conus. De vermelde nauwkeurigheden omvat ook deze fout. a De toegestane minimum nauwkeurigheid van de gemeten parameters is de grootste van de twee genoemde. De relatieve nauwkeurigheid geldt voor de gemeten waarde en niet voor het meetbereik. b A Homogene gronden (qc < 2 MPa) B Kleien, leem/silt-gronden en zanden (2 MPa ≤ qc < 4 MPa) C Kleien, leem/silt-gronden, zanden en grind (4 MPa ≤ qc ≤ 10 MPa) D Kleien, leem/silt-gronden, zanden en grind (qc > 10 MPa) c F vaststelling grondprofiel F* vaststelling grondprofiel mogelijk indien bijkomende informatie beschikbaar is G vaststelling grondprofiel en bepaling van grondsoort met een laag niveau van onzekerheid G* indicatieve vaststelling grondprofiel en bepaling van grondsoort met een hoog niveau van onzekerheid H interpretatie met betrekking tot ontwerpparameters met een laag niveau van onzekerheid H* interpretatie met betrekking tot ontwerpparameters met een hoog niveau van onzekerheid

klasse 1 betreft duidelijk strenger ten opzichte van Nederlandse normeisen; dit houdt in dat men op een locatie mogelijk twee sonderingen zal uitvoeren : bijvoorbeeld een ondiepe sondering klasse 1 of 2 voor het afleiden van geotechnische parameters in zeer weinig weerstandbiedende slappe klei- en veenlagen, en een sondering klasse 3 tot grotere diepte om het paaldraagvermogen in meer weerstandbiedende zandlagen af te leiden. De bandbreedte van de afgeleide parameters is natuurlijk afhankelijk van de gekozen klasse. Bij de elektrische sonderingen is bovendien ook de piëzosondering met meting van de poriënwaterspanning nader omschreven. Wat de mechanische sonderingen betreft, wordt vooral getracht de impact van de meettechniek en –procedure in rekening te brengen in de toepassingsklassen. Een diversificatie van de meetnauwkeurigheden leek hier niet haalbaar; het is vooral de meetonzekerheid die groter of kleiner wordt in functie van de gekozen meettechniek. Globaal kan men stellen dat de nieuwe normontwerpen beter aansluiten bij de huidige meettechnieken. De ontwerper krijgt met de nieuwe normen de mogelijkheid een sondering uit een toepassingsklasse te selecteren die het best aansluit bij zijn probleemstelling.

\ Tabel 5: Toepassingsklassen mechanische sonderingen

continu en discontinu mechanisch sonderen. Tabel 5 geeft voor de gekozen toepassingsklasse het testtype, de vereiste nauwkeurigheid en het meetinterval; de nummering van de toepassingsklassen sluit aan bij de nummering van de analoge tabel voor elektrische sonderingen. Mechanische sonderingen zijn immers op zich minder nauwkeurig dan elektrische sonderingen, die de referentieproef zijn voor het sonderen. In bepaalde gevallen (voorkomen van stenen in de ondergrond die de elektrische conus kunnen beschadigen) zal men echter overstappen naar mechanische sonderingen. Daar het niet mogelijk is een verschil in meetnauwkeurigheid vast te leggen voor de verschillende meettechnieken, zijn voor de gedefinieerde toepassingsklassen dezelfde meetnauwkeurigheden opgelegd. Het verschil

60

geotechniek_2005#1.indd 60

tussen de verschillende testtypes situeert zich op het vlak van de meetonzekerheid die de meettechniek en de meetprocedure (bijvoorbeeld continu ten opzichte van discontinu mechanisch sonderen) met zich meebrengt.

Implicaties voor de sondeerpraktijk De nieuwe Europese sondeernormen omvatten een nieuwe filosofie die ervan uitgaat dat de ontwerper voor de toepassing die hij voor ogen heeft een bepaalde toepassingsklasse van de sondering voorschrijft. Voor elektrische sonderingen houdt dit in dat hij mogelijk reeds een testtype oplegt (bijvoorbeeld piëzosonderingen voor toepassingsklasse 1), maar vooral de vereiste meetnauwkeurigheden en het meetinterval vastlegt. De nauwkeurigheidseisen zijn vooral wat

Geotechniek | januari 2005

02-12-2004 15:20:12


Nog geen abonnement op Geotechniek?

DP for Civil Engineering � Geotechnical computation ���Field investigation ���Laboratory analysis

GGU-RETAIN Geotechnical design and structural analysis of all types of anchored, strutted and free retaining walls.

inclusief

inclusief

The geoengineering software suite developed by GGU engineers comprises 43 programs covering a wide range of applications for geotechnical design, site investigation and laboratory analysis.

GGU-Software distrubution world wide

bel 010 - 425 65 44 of E-mail: info@uitgeverijeducom.nl

geotechniek_2005#1.indd 61

Am Hafen 22 D-38112 Braunschweig Germany

Phone +49 - (0)531- 2159849 Fax +49 - (0)531 - 2159851 infos@ggu-software.com

02-12-2004 15:20:35


����������������� �����������������������

�������������������������������������������������

�������������������������������������������������������

��������������������������������������������������

�������������������������������������������������

������������������������������������������������

����������������������������������������������������

��������������������������������������������

�������������������������������

���������������������������������������������� ������������������������������������

����������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������

�����������������������������������������������������

�����������������������������������������������������

���������������������������������������������������������

������������������������������������������������

���������������������������������������������������

������������������� ����������������� ������������������ ������������������

�����������������������

��������������������������

educom_pdfarchief.indd geotechniek_2005#1.indd1 62

01-12-2004 02-12-2004 16:32:29 15:20:38


ADVERTORIAL

Kwaliteit volgens Joosten Kunststoffen

\ Figuur 1 Bij de aanleg van Palm Island (Dubai) werd succesvol gebruik gemaakt van geotextielen geleverd door Joosten Kunststoffen

Joosten Kunststoffen levert al jaren kwaliteitsproducten. Door velerlei nieuwe initiatieven weet Joosten Kunststoffen samen met haar klanten een totaal projectkwaliteitsvoordeel te realiseren. Joosten Kunststoffen, met vestigingen in Gendt (Gld.), Delft en Beverwijk, is in staat een kwaliteitsproduct met uitstekende service, voor een concurrerende prijs te leveren. Door middel van jarenlange ervaring op het gebied van o.a. geotextielen, folies en leidingsystemen heeft Joosten Kunststoffen een innovatief en kwaliteitsimago opgebouwd. Ook vindt Joosten Kunststoffen het haar zorg dat de kennis die binnen de onderneming en haar marktomgeving aanwezig is omtrent kunststofgeotechnische produkten wijd verspreid wordt om zo het uiteindelijke projectresultaat te optimaliseren. Daarom is Joosten Kunststoffen diverse initiatieven gestart om van bestekfase via projectbegeleidingsfase tot projectresultaat en onderhoudsfase de mogelijkheid tot

Geotechniek | januari 2005

16:32:29

geotechniek_2005#1.indd 63

informatieve ondersteuning omtrent kunststofgeotechnische producten te bieden. Samen met haar partners organiseert Joosten Kunststoffen meerdere malen per jaar diverse workshops door het land. Tensar InternationalÂŽ en Ten Cate NicolonÂŽ zijn gerenommeerde samenwerkingspartners van Joosten Kunststoffen. Tesamen met deze partners worden workhops georganiseerd waarbij wisselend verschillende geotechnische onderwerpen en kunststofgeotechnische toepassingen aan de orde komen. Een workshop duurt een dag en gezien de diepgang is geotechnische basiskennis noodzakelijk. Naast workshops is Joosten Kunststoffen ook actief op het gebied van projectbegeleiding aangaande kunststofgeotechnische producten in een specifieke situatie. Hierbij adviseert Joosten Kunststoffen in het gebruik van kunststofgeotechnische producten en de aanlegmogelijkheden met gebruikmaken van deze producten. Alle mogelijkheden om

ook rekenkundige onderbouwingen van de te gebruiken toepassing te geven zijn aanwezig. Met kwalitatief hoogwaardige producten en alle mogelijkheden voor ondersteunende kennis streeft Joosten Kunststoffen naar een voor u optimaal projectresultaat, dat is kwaliteit volgens Joosten Kunststoffen. Vele bedrijven en overheden hebben reeds gebruikgemaakt van workshops en projectbegeleiding van Joosten Kunststoffen. Mocht u meer informatie omtrent kunststofgeotechnische producten of workshops wensen, neemt u dan contact met ons op.

Gendt (Gld) Tel.: 0481 - 424721 Delft Tel.: 015 - 2855580 Beverwijk Tel.: 0251 - 261800 www.joostenbouwstoffen.nl

63

02-12-2004 15:20:43


1

Bouwen met

Bouwen met geokunststoffen

Zeker, flexibel, kostenbewust

DAP-PL-3226.00 Akkreditiert nach DIN EN ISO/IEC 17025

Als een belangrijke internationale producent van geokunststoffen met meer dan 40 jaar ervaring bieden wij overtuigende technische oplossingen en bewezen veilige optimalisaties voor uw projecten met HUESKER geokunststoffen in de:

2

Geotechniek (Spoor) Wegenbouw Stortplaatsen Waterbouw

geokunststoffen!

Advies, ondersteuning ontwerp en realisatie - wereldwijd.

3

"Geosynthetics made by HUESKER betrouwbaar door ervaring!"

4

Agent voor Nederland

HUESKER projecten in geotechniek, stortplaatsen, waterbouwwerken en infrastructuur (wegen en spoorwegen): 1) Overzicht van knooppunt A26 (Duitsland) 2) Keerwand in Iserlohn (Duitsland) 3) Oeververdediging in Mittellandkanaal (Duitsland) 4) HSL (ICE) Hamburg-Berlijn bij Paulinenaue

CECO B.V.

Klipperweg 14 . 6222 PC Maastricht Tel.: 0431 - 3 52 76 09 . Fax: 0431 - 3 52 76 03 E-mail: info@cecobv.nl . Web: www.cecobv.nl

HUESKER

Bezoek onze web site

www.huesker.com

Afdichten . Wapenen . Draineren . Filtreren . Beschermen . Stabiliseren . Scheiden . Inpakken

EnkagridÂŽ

Steil talud, Noorder Dierenpark Emmen,

Enkagrid PRO, Enkagrid MAX en Enkagrid TRC

gewapend met Enkagrid PRO

Colbond biedt met de geogrids Enkagrid PRO, MAX en TRC een compleet pakket aan effectieve oplossingen voor grondwapening en stabilisatie voor o.a. steile taluds, (on-)verharde wegen, blokkenwanden, parkeerhavens, platforms, dijklichamen en funderingen.

Untitled-3 1 geotechniek_2005#1.indd 64

Big Spottersâ&#x20AC;&#x2122; Hill op de Floriade, gewapend met Enkagrid PRO

Enkagrid PRO is als gecertificeerd polyester geogrid gebruikt in vele gewapende hellingen. Enkagrid TRC heeft zich bewezen als grondstabilisatie op zeer slappe ondergrond. Hierin hebben het aramide geogrid en het vlies zowel een wapenings- als een scheidingsfunctie. Enkagrid MAX biedt door de stijve knooppunten een goede haakweerstand en een hogere verdichtingsgraad voor het granulaat in een wegfundering.

Ruim 30 jaar ervaring in onderzoek, ontwikkeling, productie en levering van producten voor grondwapening en stabilisatie maakt Colbond uw juiste partner voor ontwerp, levering en begeleiding. Colbond bv Postbus 9600 6800 TC Arnhem Tel.: 026 366 4600 Fax: 026 366 5812 geosynthetics@colbond.com www.colbond.com 30-11-2004 17:19:59 02-12-2004 15:21:10

G


GEOKUNST Onafhankelijk vaktijdschrift voor gebruikers van geokunststoffen

7e jaargang - nummer 1 januari 2005

Artikelen CE-markering: wees een Tarzan en maak van de jungle een feest

Taludwapening, een ontwerp op het hellend vlak

geotechniek_2005#1.indd 65

02-12-2004 15:21:21


Geokunst wordt mede mogelijk gemaakt door:

Subsponsors:

De collectieve leden van de NGO zijn:

Prosé Kunststoffen BV Postbus 1760

8901 CB Leeuwarden

Telefoon: 058 - 257 29 54 Telefax: 058 - 257 41 04

E-mail: Prosékunststoffen@Prosékunststoffen.nl

Colbond BV

Postbus 9600

6800 TC Arnhem

Telefoon: 026 - 366 46 00 Telefax: 026 - 366 58 12

E-mail: geosynthetics@colbond.com

Internet: www.colbond-geosynthetics.com

1. Amoco Fabrics, Gronau (Dld)

26. Naue Benelux B.V., Dongen

2. Allan Block Europe B.V., Veldhoven

27. N.P.I., Franeker

3. Bitumarin B.V., Opijnen

28. Ooms Avenhorn Holding B.V., Avenhorn

4. Bonar Technical Fabrics N.V., Zele

29. Pelt & Hooykaas B.V., Rotterdam

5. Bouwdienst Rijkswaterstaat, Utrecht

30. Prosé Kunststoffen B.V., Britsum

6. CeCo B.V., Maastricht

31. 3P Quality Services B.V., Bavel

7. Colbond Geosynthetics, Arnhem

32. Robusta B.V., Genemuiden

8. CUR, Stichting, Gouda

33. Rijkswaterstaat DWW, Delft

9. Enviro Advice B.V., Nieuwegein

34. Schmitz Foam Products B.V., Roermond

10. Fugro Ingenieursbureau

35. Stybenex, Zaltbommel

B.V., Leischendam 11. Genap B.V., ‘s-Heerenberg

Ten Cate Nicolon BV Postbus 236

7600 AE Almelo

Telefoon: 0546 – 54 48 11 Telefax: 0546 – 54 44 90

36. Ten Cate Nicolon B.V., Almelo 37 Tensar International B.V.,

12. Geodelft, Delft

’s Hertogenbosch

13. Geologics B.V., ‘s-Hertogenbosch

38. Terre Armee B.V., Breda

14. Geopex Products (Europe)

39. Tipspit Investors B.V., Rotterdam

B.V., Gouderak

40. TMS Kunststoffolie-

15. Geotechnics Holland B.V., Amsterdam Geotechnics Holland BV / Cofra Postbus 94900

1090 GX Amsterdam

Telefoon: 020 - 693 45 96 Telefax: 020 - 694 14 57

E-mail: mail@cofra.com

Internet: www.cofra.com

HUESKER

Agent voor Nederland

CECO B.V.

CeCo BV

Postbus 1167

6201 BD Maastricht

Telefoon: 043 - 352 76 09 Telefax: 043 - 352 76 03

E-mail: m.maassen@cecobv.nl Internet: www.cecobv.nl

16. GeoTipptex Kft, Koudekerk a/d Rijn

Techniek B.V., Silvolde 41. TNO Ind. Div. Prod

17. GID Milieutechniek B.V., Kerkdriel 18. Holcim Grondstoffen B.V.,

Onderzoek, Eindhoven 42. T&F Handelsonderneming

Krimpen a/d IJssel

B.V., Oosteind

19. Holland Railconsult, Utrecht

43. Unidek Services B.V., Gemert

20. Horman Drainagefilter

44. Van Oord ACZ B.V., Gorinchem

B.V, ’s-Gravendeel 21. Intercodam Bouwstoffen B.V., Amsterdam 22. Infra Engineering Delft B.V., Delft

45. Van Oord N.V., Rotterdam 46. Van Oord Nederland B.V., Gorinchem 47. VBKO, Gouda 48. Vereniging tot Bevordering van

23. Joosten Kunststoffen, Gendt 24. Kem Products N.V., Heist op den Berg (B)

Werken in Asfalt, Breukelen 49. Zinkcon Boskalis Baggermij.,

25. Kiwa N.V., Rijswijk

en mede ondersteund door: Pelt &Hooykaas BV Postbus 59011

3008 PA Rotterdam

Telefoon: 010 – 428 51 28 Telefax: 010 – 428 51 39

E-mail: info@pelt-hooykaas.nl

Internet: http://www.pelt-hooykaas.nl

Papendrecht

Colofon Geokunst wordt uitgegeven door de Nederlandse Geotextielorganisatie. Het is bedoeld voor beleidsmakers, opdrachtgevers, ontwerpers, aannemers en uitvoerders van werken in de grond-, weg- en waterbouw en de milieutechniek. Geokunst verschijnt vier maal per jaar en wordt op aanvraag toegezonden. Tekstredactie: S. O'Hagan Eindredactie: S. O'Hagan Redactieraad: C. Brok, M. Broens, A. Bezuijen, N. Cortlever, M. Duskov, W. Kragten, B. Nijenhuis, A. Peters, K. Pilarczyk. Productie:

Uitgeverij Educom BV, Rotterdam

Een abonnement kan worden aangevraagd bij: Nederlandse Geotextielorganisatie (NGO) Postbus 7053 3430 JB Nieuwegein telefoon: 030 - 605 63 99 fax: 030 - 605 52 49 Website: www.ngo.nl

66

geotechniek_2005#1.indd 66

Geokunst | januari 2005

02-12-2004 15:21:27


Wij hopen met deze uitgave van Geokunst uw nieuwsgierigheid en interesse te prikkelen voor een aantal bijzondere en innovatieve toepassingen van geokunststoffen in de civiele techniek. Theo Huijbrechts gaat in op de berekeningsmethode voor taludwapening, gebaseerd op de inzichten van “geokunststoffen goeroe” Robert Koerner. Prof. Koerner, sneed dit onderwerp zelf aan toen hij onlangs als gastspreker optrad op de Algemene Ledenvergadering van de NGO op 1 december jl. in Delft. Arian de Bondt geeft een indruk van het 5e RILEM congres over scheurvorming in verhardingen dat dit voorjaar is gehouden in Limoges, Frankrijk, waarbij veel aandacht is gegeven aan de wapenende functie van geokunststoffen in de strijd tegen reflectiescheuren. Natuurlijk worden geokunststoffen niet alleen gebruikt in wapeningsconstructies, maar deze twee aanverwante, doch zeer uiteenlopende toepassingen zeggen wel iets over de diversiteit van de beschikbare producten alleen al op het gebied van wapening.

André Peters neemt u mee op safari door de jungle van CE-markering en laat zien dat zelfs een Tarzan niet zonder CE-keurmerk kan. In zijn betoog roept hij leveranciers en afnemers op om vooraan te lopen in deze tocht door het oerwoud.

5e RILEM congres Dr.ir. A.H. de Bondt Ooms Avenhorn Holding bv

effectiviteit van de vele (tientallen) verschillende mogelijkheden qua wegonderhoud bepalen? Hij kwam tot de conclusie dat de eerste versies van (op het initiatief van fabrikanten) ontwikkelde programma’s/ontwerptools voor het dagelijkse ontwerp beschikbaar zijn/komen. Dit betreft hulpmiddelen die door fabrikanten intern gebruikt worden bij het aanbieden van oplossingen. Wel dient nog uitgebreid werk op het gebied van verificatie met behulp van langetermijn scheurdata uit de praktijk plaats te vinden. Overige bijdragen betroffen onder andere een Canadese paper van Aldea betreffende het effect van de kwaliteit van coating van glasvezelwapening in asfalt; een belangrijk punt dat ook de belangstelling van CEN heeft. In bijdragen van Darling (Canada), Jenner (UK) en Vanelstraete (België) werden van verschillende soorten asfaltwapening resultaten getoond van middels visuele inspecties verkregen scheurdata over een lange periode. In de nabije toekomst kunnen deze gegevens wellicht gebruikt worden voor verificatie van berekeningsmodellen. Daarnaast waren er nog enkele bijdragen over laboratoriumproeven, welke echter weinig nieuwswaarde in zich hadden.

Afgelopen voorjaar vond bij de Universiteit van Limoges het 5e RILEM congres over scheurvorming in verhardingen (getiteld: “Cracking in Pavements”) plaats. Traditioneel beslaat dit congres een bijzondere vorm van scheurvorming, genaamd reflectiescheurgroei. Dit fenomeen treedt op wanneer relatief dunne asfaltoverlagingen (diktes bijvoorbeeld tussen de 40 en 120 mm) worden aangebracht op gescheurde asfaltwegen of op wegen die opgebouwd zijn uit betonplaten. Door bewegingen van de oude, bestaande constructie (veroorzaakt door temperatuurwisselingen, ongelijkmatige zettingen of passerend vrachtverkeer) is er vaak binnen een aantal jaren aan het nieuwe oppervlak een reflectie van het oude scheurenpatroon zichtbaar, wat allerlei problemen voor de wegbeheerder voor zich meebrengt (onder andere verweking van de ondergrond door indringing van water). Na het 4e congres in 2000, is besloten het onderwerp te verbreden tot allerlei vormen van scheurvorming die in zowel flexibele, semi-stijve alsmede stijve verhardingsconstructies voorkomen; dit aangezien onderzoekstechnieken (berekeningsmodellen en labora-

Geotechniek | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 67

torium-opstellingen) en oplossingen (waaronder ook de uitgebreide toepassing van diverse soorten geokunststoffen) dan efficiënter ingezet kunnen worden en er de broodnodige verfrissing plaatsvindt. Dat deze nieuwe opzet succes heeft gehad, blijkt uit het feit dat er ruim 200 deelnemers waren (goed verspreid over de verschillende disciplines binnen de wegenbouw), de exhibitie gevuld was en er een nieuwe werkgroep van RILEM over dit onderwerp is opgericht. In asfaltverhardingen worden verschillende typen geokunststoffen met verschillende doeleinden toegepast. Ten eerste als stabilisatie van een relatief dikke laag bitumenemulsie (enkele millimeters) onder de nieuwe asfaltdeklaag, met als doel de bewegingen vanuit de oude constructie los te koppelen van de nieuwe laag en daarmee de spanningen te reduceren; vandaar de benaming “stressrelieving system”. Ten tweede in een wapenende functie. Dit laatste komt het meest voor. Presentaties gerelateerd aan geokunststoffen waren er in de vorm van een keynote lecture vanuit Nederland van De Bondt over de stand van zaken op het vlak van het ontwerpen met geokunststoffen in asfalt in de dagelijkse wegenbouwpraktijk; met andere woorden: hoe kan een wegbouwkundig adviseur snel de

Voor lezers, die belangstelling hebben voor de toepassingsmogelijkheden van geokunststoffen in veel bredere zin is de NGO-CD met mini lectures een must. De minilectures zijn ontwikkeld ten behoeve van het hogere onderwijs en de CD is gratis verkrijgbaar bij de NGO, zie verder in dit blad. Ten slotte rest mij om u, mede namens de redactieraad van Geokunst, fijne feestdagen en een gezond en voorspoedig 2005 te wensen. Shaun O’Hagan Hoofdredacteur Geokunst

Kortom, op het vlak van dimensionering blijft er nog genoeg voer voor het volgende con-

gres in de Verenigde Staten in 2008. Het boek is te bestellen via www.rilem.net (PRO 37).

NGO-mini-lectures voor het HBO onderwijs. De commissie onderwijs van de Nederlandse Geotextielorganisatie (NGO) heeft dit jaar mini-lectures gemaakt voor specifiek het HBO onderwijs. Als leidraad zijn hiervoor genomen de mini-lectures van de overkoepelende organisatie IGS. Deze Engelse mini-lectures zijn vertaald en bewerkt voor de specifieke Nederlandse markttoepassingen. De mini-lectures zijn onderverdeeld in de volgende toepassingsgebieden: • Algemeen • Wegenbouw • Waterbouw • Gewapende grond • Bouwen op slappe grond • Milieu In deze presentaties komen de toepassingen, randvoorwaarden en eisen aan bod. Elke lezing wordt afgesloten met een overzicht van de in Nederland geldende normen, aanbevelingen en publicaties over het bewuste onderwerp. Indien u deze mini-lectures zou willen gebruiken als lesmateriaal, kunt u contact opnemen met het secretariaat van de NGO (www.ngo.nl). Hier kunt u ook een beroep doen op een deskundige voor het geven van een gastcollege over één of meerdere van de onderwerpen.

67

02-12-2004 15:21:30


CE-Markering: wees een Tarzan en maak van de jungle een feest A.M. Peters KIWA Certificatie en Keuringen

SA MENVATTI NG Hoe staat het met de CE-markering van uw producten? CE-markering is regelgeving en een product zonder die markering komt de Europese markt niet meer op, zodra het voor de betreffende productgroep verplicht is. Dat geldt ook voor bouwproducten. Het is dan ook van groot belang om deze ontwikkelingen op de voet te volgen en om tijdig actie te ondernemen. Terwijl de CE-markering-regelgeving op het eerste gezicht complex mag lijken, kunnen deskundigen u uitleggen waar het voor uw product echt op aan komt. Dan rest er nog wel het nodige huiswerk voordat u kunt CE-markeren, maar bijtijds begonnen is dat geen probleem.

De jungle Volgens Paul Caluwaerts, secretaris-generaal van de European Organisation for Technical Approvals (EOTA), is de CE-markering binnen zeer afzienbare tijd voor iedere fabrikant van bouwproducten een feit. De snelheid waarmee het beroemde beeldmerkje oprukt heeft meer impact dan de markt vermoedt. Caluwaerts: “Binnen nu en tien jaar heeft ieder bouwproduct een CE-markering.” De Europese bouwproductenrichtlijn is voor veel fabrikanten echter nog steeds een jungle, waar het verschil tussen publieke en private keurmerken moeilijk in te schatten is. En waar onderscheid in regelgeving tussen verschillende lidstaten nog steeds leidt tot wat Caluwaerts ‘CE-markering à la carte’ noemt. In een interessant artikel van zijn hand (dat iedereen kan downloaden via www.kiwa.nl red.) wordt één ding duidelijk; CE-markering is regelgeving, en bouwproducten zonder die markering komen de Europese markt niet meer op nadat de CE-markering voor die bouwproductgroep verplicht is. Het is voor marktpartijen dan ook zaak om op korte termijn op de ontwikkelingen in te spelen. Dit onomkeerbare proces heeft nogal wat gevolgen, die op dit moment niet direct herkend worden, meent Caluwaerts. En dat terwijl de gevolgen voor partijen die zich bezig houden met kwaliteit, normering en wetgeving groot zijn. Caluwaerts: “CEmarkering biedt kansen, maar zal van iedereen ook een andere aanpak vergen. Overheden hebben de Europeesbrede, geharmoniseerde CE-

68

geotechniek_2005#1.indd 68

regelgeving moeten integreren in de nationale wetgeving. Ondertussen is er nog wél ruimte voor nationale regelgeving op het niveau van de bouwwerken. Samen vormen ze het publiekrechtelijk (wettelijk) kader waarbinnen marktpartijen moeten opereren. Hoe de overheid deze ruimte ook invult, nadat de CE-markering voor een bouwproductgroep is vastgesteld, is gebruik van CE gemarkeerde producten in deze productgroep wettelijk verplicht. Als dit niet gebeurt, zal de Europese Commissie zeker ingrijpen. Nationale overheden en de Europese Commissie zullen op het vlak van handhaving op CE-markering nog beleid en instrumentarium moeten ontwikkelen. Hier ligt een heel nieuwe verantwoordelijkheid, die nog ingevuld moet worden”. De volledige tekst van het interview met de heer Caluwaerts is na te lezen in het Kiwa-Magazine van september 2004 (te downloaden via www.kiwa.nl - red.).

De leeuwenkoning Na de uitleg van de heer Caluwaerts zal het u niet verbazen dat de Nederlandse overheid al invulling geeft aan de controletaak. In Nederland is de VROM-Inspectie belast met het toezicht op de juiste uitvoering van CEmarkering voor de Bouw. Het informatieblad “VROM-Inspectie ziet toe op aanbrengen CE-keur op bouwproducten” (te downloaden via www.vrom.nl - red.) geeft interessante informatie over die controles. Daarin is te lezen dat VROM-Inspectie in 2003 is gestart met het toezicht op CE-markering, en in dat jaar 17 bedrijven heeft gecontroleerd. Daarvan bleken er 9 bedrijven verantwoor-

delijk voor een bouwproduct waarvoor de verplichting tot CE-markering bestaat, waarvan er niet één de CE wet- en regelgeving volledig naleefde. VROM-Inspectie is niet strafrechtelijk opgetreden bij die eerste controle op naleving, maar geeft aan dat er bij komende controles zeker een strafrechtelijke procedure zal worden opgestart bij ernstige overtredingen. Het niet aanbrengen van de CE-markering op een bouwproduct waarvoor dat wel verplicht is, valt daaronder. Een landelijk CE-projectteam van VROMInspectie is belast met uitvoering van de handhavingstaken. Na de eerste controle in 2003, heeft men voor 2004 de doelstelling om zo’n 50 bedrijven onder de loep te nemen. Bij de selectie van die bedrijfstakken en bedrijven hanteert de VROM-Inspectie zowel een pro-actief als een reactief beleid. Proactief worden productgroepen geselecteerd op basis van een bestaande verplichting tot CE-markering en vervolgens op basis van nadere afwegingen ten aanzien van ondermeer constructieve veiligheid, brandveiligheid en doelgroepgrootte. Het reactieve houdt in dat de VROM inspectie optreedt naar aanleiding van signalen uit het veld, bijvoorbeeld van freeriders, die zich niet houden aan de vereisten van de CE markering. Degene die een product op de Europese markt brengt (de producent of de door de producent aangewezen vertegenwoordiger in Europa) is natuurlijk de eerstverantwoordelijke voor CEmarkering. Bij overtredingen is het dan ook aannemelijk dat de overheid in eerste instantie die partijen strafrechtelijk (en in de toekomst

Geokunst | januari 2005

02-12-2004 15:21:32


CE-Markering: Wees een Tarzan en maak van de Jungle een Feest

ook bestuursrechtelijk) zal aanpakken, en niet perse de nadruk zal leggen op een vervolging aan het einde van de keten van levering. Er bestaat echter een ketenaansprakelijkheid, waarbij dus ook degene die het product aan de eindafnemer levert de wettelijke verplichting draagt tot levering met CE-markering. Bij controles valt het te verwachten dat “de liaan” ook wel aan het einde van de keten zal worden opgepakt; de betrokkenen maken dan vanzelf kennis met “de leeuw”. U zult daarop niet willen wachten, dus…

Wees een Tarzan… Vooral de kleinere bedrijven die gerichte informatie vanuit een branche ontberen, nemen ten aanzien van CE-markering nog vaak een afwachtende houding aan. “Er zijn al genoeg andere zaken die de aandacht verdienen, en er moet uiteindelijk nog wel winst worden gemaakt”, zal daarbij niet onbekend klinken. Het advies: zet nu toch die eerste stap, en ervaar hoe zinvol dat is. Nog afgezien van de verplichtingen, biedt CE-markering immers ook volop kansen om als een Tarzan de tanden in te zetten. Het Europabreed leveren van producten, het intiëren van een Europese Technische Goedkeuring voor een specifiek product, maar ook een tijdige bezinning op de eigen concurrentiepositie behoren daartoe. Dat laatste kan ook de aanzet zijn tot privaatrechtelijke certificatie van het product om de kwaliteit ervan te (blijven) benadrukken, vooral daar waar Europees (geratificeerde nationale) eisen ontbreken of op een lager niveau liggen dan men gewend is of wenst. Niets staat producent en afnemer dan in de weg om onderling overeenstemming te bereiken over het gewenste hogere productkwaliteitsniveau en om dat via beoordelingsrichtlijnen en productcertificatie privaatrechtelijk te bekrachtigen. Verwar dit overigens niet met vormen van “marktafscherming”, want daarmee heeft zorgvuldige privaatrechtelijke productcertificatie niets te maken. Over diensten van derden en private keurmerken kan nog de volgende mening van de heer Caluwaerts worden aangehaald: “Het is een marketingwet dat hoe meer onderscheidend vermogen een product heeft, hoe beter het verkoopt. Kwaliteitsverklaringen op vrijwillige basis lenen zich bij uitstek om op deze behoefte van marktpartijen en nationale regelgeving voor het bouwwerk in te spelen. De succesvolle certificatie-instelling weet waar de grens tussen privaat- en publiekrechtelijk ligt. Weet op beide terreinen de juiste wegen te

Geokunst | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 69

\ Figuur 1 Organen en instellingen betrokken bij de CE-markering van bouwmaterialen.

bewandelen, is onafhankelijk, deskundig en gekwalificeerd om organisaties, branches en overheden terzijde te staan met diensten voor het kwalificeren voor keurmerk X in land Y, maar kan ook alle diensten leveren die organisaties helpen bij het voldoen aan de wettelijke CE-verplichtingen voor hun product. Het geheim zit in de juiste balans, de juiste afstemming tussen wettelijke verplichtingen en kwaliteitseisen vanuit de markt.” Kortom, bij CE-markering geldt hoe dan ook, dat uw eerste zwaai aan de liaan de opmaak is voor een goede afloop. Uw éérste telefoontje maakt al veel duidelijk, kost weinig moeite en geeft bovendien gemoedsrust. En voordat u het weet, is de CE-markering-jungle ook voor u een feest, en danst u met de leeuw!

Ziet u als producent dat concurrerende producten CE-gemarkeerd worden geleverd, onderneem dan direct actie: Uw concurrent is de CE-markering wellicht al gaan toepassen voorafgaand aan de verplichting om dat te doen, maar vaak zal de verplichting al gelden of resten er nog slechts enkele maanden. Ziet u als afnemer dat een product CE-gemarkeerd aan u wordt geleverd, of dat CE-markering voor een product verplicht is, verlang dan ook nadrukkelijk van al uw leveranciers dat overeenkomstige producten CE-gemarkeerd wordt geleverd. Hoe het ook klinken mag, u bewijst uzelf en uw leveranciers daarmee een dienst!

… en niet te vergeten: maak kennis met uw partner “Jane” Voor informatie kunt u onder andere terecht bij VROM (www.vrom.nl), bij de Stichting Bouwkwaliteit (www.bouwkwaliteit.nl) en uiteraard bij de Europees genotificeerde instellingen zoals Kiwa N.V.. Zij wensen u ten aanzien van CE-markering vast een “Happy End”. Tot slot, terwijl U natuurlijk als een Tarzan op de Junglewetten let, voor anderen nog de volgende pragmatische tip: Kijk om u heen!

69

02-12-2004 15:21:43


Taludwapening, een ontwerp op het hellend vlak Ing. Th. Huybregts Ingenieursbureau Geologics b.v.

SA MENVATTI NG Taludwapening is het fixeren van een grondlaag op een talud waarlangs het zonder wapening zou afschuiven. Dit artikel behandelt een berekeningsmethode voor taludwapening, gebaseerd op “Analysis and Design of Veneer Cover Soils” dat R.M. Koerner en T-Y Soong in 1998 presenteerden op het 6th International Conference on Geosynthetics. β =hellingshoek van het talud δ = wrijvingshoek tussen van de onderlinge lagen in het scheidingsvlak W = gewicht van de afdekgrond met een dikte van d en een volumegewicht γ

\ Figuur 1 Aanbrengen afdeklaag op taludwapening

Taludwapening Het toepassen van een taludwapening is een zeer efficiënte wijze om een grondlaag te fixeren op een talud, waarlangs het anders naar beneden zou schuiven. Het ontwerp is met een moderne rekenmethode zeer eenvoudig uit te voeren. De schuifweerstand tussen de onderlinge lagen moet zeer goed worden bepaald en moet gelden voor de maatgevende situatie. Omdat de schuifweerstand in een verzadigde toestand zal afnemen, is het toepassen van een drainagemat een oplossing die hier grote voordelen kan bieden.

Berekening De berekeningen voor de stabiliteit van grondlagen op een geomembraan (folie) worden in het algemeen uitgevoerd voor de rechte afschuifvlakken. De schuifweerstand langs het glijvlak bepaalt de mate waarin dit afglijden kan plaatsvinden. Wanneer de weerstand exact even groot is als de aandrijvende kracht, dan is er sprake

70

geotechniek_2005#1.indd 70

van evenwicht en is de veiligheid gelijk aan 1. Maar zodra er iets verandert in dit evenwicht kan de situatie instabiel worden en de kans op afglijden zeer groot. Voor voldoende stabiliteit bij rechte glijvlakken zou daarom de veiligheid in de eindsituatie minimaal 1,3 moeten zijn. Onderstaand volgt een uiteenzetting van de theorie met een figuur. Op het afgewerkte talud werkt ten gevolge van het gewicht van de toplaag een kracht evenwijdig aan het talud naar beneden ter grootte van: W.sin β. De weerstand tegen afglijden wordt geleverd door de wrijvingsweerstand: W.cos β.tanδ (=Fwrijving)

Een afdichtingconstructie bestaat vaak uit meerdere lagen. Deze lagen kunnen alle onderling via de diverse scheidingsvlakken evenwijdig aan het talud afglijden. De interactie en weerstandeigenschappen van de diverse lagen onderling moeten worden bepaald door middel van praktijktesten. Het is belangrijk om de testen onder dezelfde condities uit te voeren die later in de praktijk ook kunnen optreden. Indien het scheidingsvlak verzadigd kan raken met water, moet dit in de praktijktest worden meegenomen. De weerstand die op de diverse scheidingsvlakken wordt ondervonden, bepaalt de stabiliteit van dat gedeelte van de constructie. Hieruit volgt een (veiligheids)factor die de mate van veiligheid aangeeft. Deze is per scheidingsvlak te berekenen. Bovenstaande berekening geldt in principe voor oneindige taluds. R.M. Koerner en T-Y Soong hebben voor de berekening van de benodigde taludwapening gebruik gemaakt van het gegeven dat het talud eindig is. Het talud kan dan worden onderverdeeld

Hierdoor treedt er evenwicht op wanneer geldt: W.sin β = W.cos β.tanδ De veiligheid is omgerekend ook eenvoudig uit te drukken in: \ Figuur 2 Krachten van afdekgrond op geomembraan

Geokunst | januari 2005

02-12-2004 15:21:47


Taludwapening, een ontwerp op het hellend vlak

drainagebuizen aan de teen van de helling, hoeft geen rekening worden gehouden met wateroverspanningen in de afdekgrond. In de theorie van Koerner en Soong worden ook rekenregels gegeven voor situaties waarbij: • wateroverspanning aanwezig is in de afdekgrond; • het talud deels onder water staat; • een taludwapening (geogrid) wordt aangebracht; • mobiele belasting door werkverkeer (bulldozers) op het talud plaatsvindt; • aardbevingskrachten een rol spelen; • taluds een afdeklaag hebben met een naar boven toe afnemende dikte.

\ Figuur 3 Afschuifproef

\ Figuur 4 Krachtenspel op talud

in een actieve en een passieve wig. De passieve wig is de grondwig juist boven het onderbanket. Deze benaderingswijze wordt in bovengenoemde theorie en in de meeste andere berekeningsprogramma’s gevolgd. In de berekening wordt beschouwd of het gewicht van de actieve wig in voldoende mate kan worden gecompenseerd door: • de schuifweerstand tussen grond en geomembraan langs de onderzijde van de actieve wig; • de schuifweerstand door grondwrijving aan de onderzijde van de passieve wig. De veiligheid van de constructie wordt beoordeeld met een veiligheidsfactor, zijnde het quotiënt van de aandrijvende en weerstandbiedende krachten in de langsrichting van de helling. Indien het infiltrerend regenwater effectief kan worden afgevoerd, bijvoorbeeld door een goed drainagesysteem op de taludhelling en een goede afvoer door

Geokunst | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 71

Door het toepassen van een taludwapening is het veelal mogelijk om de afdekgrond stabiel op een geomembraan aan te brengen. Op deze wijze kunnen de taluds steiler worden aangebracht, wat weer ruimtewinst kan opleveren. Er kan daarmee bijvoorbeeld een groter volume in een stortplaats worden gecreëerd. Bij de ontwerpsterkte van de taludwapening (geogrids) wordt rekening gehouden met reductiefactoren die de invloeden van kruip, chemische en biologische aantasting, beschadiging bij aanleg etc. verdisconteren. De in het ontwerp aangehouden sterkte voor de geogrids (Pdes) is gedefinieerd als: Pdes = waarin: Pc = kruipgrens van het geogrid, ofwel de door kruip gelimiteerde treksterkte van het geogrid bij een bepaalde bodemtemperatuur

\ Figuur 5 a) instabiele situatie (bezwijken)

en een bepaalde levensduur ƒm = partiële factor voor invloed van materiaaleigenschappen (als productietoleranties en extrapolatie van meetgegevens) ƒe = partiële factor voor omgevingsinvloeden (als chemische en biologische aantasting en weerstand tegen UV-licht) ƒd = partiële factor voor invloed van beschadiging bij inbouw ƒj = partiële factor voor invloed van verbindingen tussen geogrids De verankeringkracht aan de bovenzijde van het talud wordt opgewekt door zowel wrijving als cohesie met de omliggende grond. Omdat wrijvings- en cohesiekrachten zowel aan de bovenzijde als aan de onderzijde van het geogrid voorkomen, kan de ankerkracht P als volgt worden berekend: P = 2 l αp (c’ + σv’ tanϕ ‘) waarin: l = lengte van het geogrid achter het potentiële glijvlak αp = coëfficiënt van interactie tussen de grond en het geogrid σv’ = verticale korrelspanning op het geogrid Op de uittrekkracht wordt een veiligheidsfactor van 2 toegepast. De hier behandelde theorie is inmiddels gebruikt als basis voor diverse rekenprogramma’s. Op het internet is op de site www.landfilldesign.com een eenvoudig online rekenprogramma te vinden, gebaseerd op de beschreven methode.

b) stabiele situatie met geogrid

71

02-12-2004 15:21:50


Geolon® worldwide expertise

Meer dan 60 jaar betrouwbare producent en adviseur van polypropyleen(PP), polyethyleen (PE) en polyester(PET) bouwmateriaal voor:

GROND-, WEG- EN WATERBOUW

GEOLON®

NICOTARP® & NICOFLEX®

GEOTUBE®

MIRAGRID®

gewapende polyethyleen folie voor vloeistofdichte bodembescherming en bovenafdichtingen

geotextiel ten behoeve van scheiding, filtratie en grondwapening hydraulisch met zand vulbaar buissysteem voor kernconstructies van dammen en kaden

GEOCONTAINER®

voor kernconstructies van dammen en opvulling van erosiegaten

geosynthetics grondwapening · steile wandbouw · landaanwinning oeververdediging · golfbrekers · dijken en dammen · drainage

GREENFORCE®

sterk doorgroei bevorderend openmazig PP/jute weefsel voor wapening van taluds

ROBULON®

erosiemat voor bescherming van taluds

Geolon, Geotube, Geocontainer, Robulon, Nicotarp, Greenforce, Miragrid en Nicoflex zijn geregistreerde handelsmerken van Ten Cate Nicolon

0 01:200 ISO 9e0r tified c

���������������������������������������

Cofra

grid voor grondwapening en steile wandbouw

Geolon van Ten Cate Nicolon wordt al bijna 60 jaar gebruikt als integraal bestanddeel in vele waterbouwkundige werken, zoals bodem- en oeververdedigingen, golfbrekers, dijken, dammen en kaden.

Ten Cate Nicolon bv Postbus 236, 7600 AE Almelo, Tel.: 0546 544 811 / Fax: 0546 544 490 www.tencate-nicolon.com / info@tencate-nicolon.com

Grondverbetering met

AuGeo

Het Augeo grondverbeteringsysteem eliminieert elke vorm van zetting op lange termijn. Ophogingen kunnen in een zeer korte periode aangebracht worden, omdat instabiliteit door hoge grondwaterspanning uitblijft. Met de door Cofra ontwikkelde machines zijn grote producties mogelijk. -

Verticale drainage Kwelschermen Afdichtingsfolie Vinyl Damwand

www.cofra.com

Building world wide on our strength

geotechniek_2005#1.indd 72

02-12-2004 15:22:04


PREPAL BULLETIN Geprefabriceerde betonnen heipalen in theorie en praktijk

4e jaargang - nummer 1 januari 2005

Artikelen Energiepalen, betonnen heipalen toegepast als warmtewisselaars

Z “Ongesnelde paalkoppen, kan dat ook?” “Jazeker!”

geotechniek_2005#1.indd 73

02-12-2004 15:22:12


Energiepalen, betonnen heipalen toegepast als warmtewisselaars Prof. Ir. W.R. de Sitter

SA MENVATTI NG In de winterperiode kan warmte worden onttrokken aan de bodem die aangewend wordt voor ruimteverwarming en verwarming van tapwater. Heipalen kunnen in een dergelijk systeem worden aangewend als warmtewisselaars. Daarvoor wordt een concentrische kunststofbuis in de palen ingestort. In deze buis wordt, na het heien, een systeem aangebracht voor de circulatie van water. In warmere periodes kan daarin circulerend water gebruikt worden om enerzijds warmte uit het gebouw af te voeren en in de bodem rond de palen op te slaan en anderzijds op deze wijze het gebouw te koelen. Het ontwerp van de fundering wordt geoptimaliseerd met het oog op de draagkracht zowel als de energiehuishouding. In een voorbeeld wordt aangegeven dat toepassing van een paallengte groter dan vereist voor de draagkracht leidde tot een economisch ontwerp wanneer men de economie van de energiehuishouding mede in de beschouwing betrekt.

Inleiding In het kader van het onderwerp “energiebesparing” moet men uitgaan van de fysische wetmatigheid dat in een gesloten systeem geen energie verloren gaat; de wet van behoud van energie. Energie wordt nooit verbruikt, wél gebruikt. Bij gebruik van energie wordt energie van de ene vorm in de andere omgezet. Zoals door kernfusie in de zon materie, massa, wordt omgezet in straling, energie, en zonnestraling via fotosynthese wordt omgezet in biomassa. Biomassa via aardolie in benzine, of direct in ethanol, alcohol. Benzine of ethanol wordt in verbrandingsmotoren omgezet in mechanische energie,.. enzovoort. Een auto rijdt zo bezien op kernenergie. Bij al die omzettingen kan een gedeelte worden omgezet in warmte die niet nuttig wordt aangewend, anders dan dat de atmosfeer of de aarde additioneel wordt opgewarmd. Dat gedeelte wordt, ten onrechte, wel eens “energieverlies”, genoemd. Er gaat echter geen energie verloren, maar er wordt een gedeelte omgezet in ongebruikte warmte. Warmte stroomt van hogere temperatuur naar lagere temperatuur, eerste hoofdwet thermodynamica. Er moet dus een temperatuurverschil ∆T zijn om energie via een warmtestroom over te dragen. Systemen waarin onder invloed van ∆T warmte, dus energie, wordt overgedragen, worden warmtewisselaars genoemd. In een warmtewisselaar wordt geen energie omgezet. Wél energie overgedragen. De energiestroom is evenredig met het product

74

geotechniek_2005#1.indd 74

van het doorstroomde oppervlak en ∆T. Er zijn systemen ontwikkeld om gebruik te maken van temperatuurverschillen tussen de aarde en de atmosfeer. ‘s Winters voor ruimteverwarming, ’s zomers voor koeling, het hele jaar voor verwarming van tapwater. De temperatuur van bodem rondom funderingspalen is 11 à 12°C . Bij een warmtewisselaar is de temperatuur van het uitstromende medium nooit hoger dan de omgeving waardoor het stroomt. Rechtstreekse verwarming van een ruimte naar b.v. 20°C met het door de palen stromende medium is daardoor niet mogelijk. Met een warmtepomp wordt warmte uit dit relatief koude medium onttrokken en op een hoger temperatuurniveau afgegeven aan, bij voorbeeld, door vloeren en/of wanden circulerende water, of aan tapwater. Een warmtepomp kan ook omgekeerd werken en zo indirect warmte onttrekken aan vloeren en/of wanden en dat via het door de palen stromend medium weer afgeven aan de bodem. Omdat de bodem nu aanzienlijk kouder is dan de gewenste ruimtetemperatuur, is voor woningen de tussenkomst van een warmtepomp niet nodig.

Heipalen als drager van de warmtewisselaar Er zijn systemen waarbij kunststofleidingen met behulp van een boorbuis of een druksysteem in de grond worden gebracht. Door deze leidingen circuleert water en het leidingensysteem in de bodem fungeert als

warmtewisselaar. Om de mogelijkheid van bevriezen uit te sluiten, kan aan het water glycol, antivries, toegevoegd worden. Doordat bij toevoeging van antivries een groter temperatuurverschil tussen circulerend medium en bodem mogelijk is, neemt de warmteoverdracht per meter leiding toe. In verband met milieubezwaren tegen eventuele lekkage van glycol is een dergelijk systeem minder goed inzetbaar in waterwingebieden. Betonnen heipalen waarin een kunststofbuis is opgenomen, kunnen ook worden toegepast als warmtewisselaar met de bodem. Een voordeel is dat na de installatie de leiding door het omringende beton wordt beschermd tegen mechanische beschadiging. Een tweede, zeer significant voordeel is dat men, in vergelijking met een systeem waarbij afzonderlijk

WINTER

ZOMER

AARDWARMTE \ Figuur 1 Warmtestroming naar of van de palen; warmte

ontrokken aan de bodem of toegevoegd

Prepal | januari 2005

02-12-2004 15:22:15


Energiepalen, betonnen heipalen toegepast als warmtewisselaars

warmtecirculatiepakket na het heien in de buis aangebracht. In figuur 2 is één van de mogelijkheden voor de aansluiting van de leidingen aangegeven. De aansluiting kan, zoals hier aangegeven, onder de funderingsbalk worden gesitueerd, maar het is ook mogelijk de leidingen zó te plaatsen dat de leidingen aan de zijkant, bijvoorbeeld in een kruipruimte, op het systeem worden aangesloten of dat het systeem door de funderingsbalk naar boven wordt gevoerd en daar wordt aangesloten.

\ Figuur 2 Paal zoals toegepast voor grotere palen

leidingen in de bodem worden ingebracht, slechts 1 keer materieel, de heistelling, hoeft te mobiliseren en te demobiliseren. Bovendien gaat het bij een heistelling om beproefd en bewezen standaardmaterieel. Per woning leidt dit tot een besparing in de orde van € 3.000,- op het totale systeem.

Warmtewisselaar en draagconstructie als geïntegreerd systeem Geprefabriceerde betonnen heipalen dienen in de eerste plaats om bouwwerken te funderen, maar kunnen tevens worden ingezet als bodemwarmtewisselaar, waarmee warmte uit de bodem kan worden onttrokken of eraan kan worden toegevoegd. De bodem rond de heipaal fungeert als een buffer waarin warmte of koude tijdelijk wordt opgeslagen. Zomerwarmte en winterkoude worden dan op een energie-efficiënte wijze benut, een techniek die gebruikt kan worden om bijvoorbeeld woningen en lage gebouwen (scholen, verzorgingstehuizen, kleine kantoren) te verwarmen en/of deze te koelen. Om energie met de bodem te kunnen uitwisselen moet er vloeistofcirculatie in de palen plaatsvinden. Bij concentrische energiepalen is een kunststofbuis met een grote diameter ingestort. Betonson heeft de energieprestaties van de betreffende palen laten onderzoeken en de praktische uitvoering verbeterd. Op onderdelen zijn octrooien verkregen. De inlaatslang reikt tot onder in deze buis,

Prepal | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 75

terwijl de uitlaatslang vanuit het bovendeel van de buis het water afvoert naar de warmtepomp. De overdracht van warmte is evenredig met het geëxposeerde oppervlak. De overdracht van warmte binnen het medium, de vloeistof, wordt bevorderd door de turbulentie in het medium. De temperatuursverschillen binnen een turbulent stromend medium zijn kleiner dan bij laminaire stroming. Een turbulente stroming en een groot wandoppervlak zijn de basis voor een goed rendement. Ook de warmtegeleiding in de bodem is een factor waarmee rekening moet worden gehouden. Primair moet de bodem nat zijn. Klei en veen geleiden minder goed dan zand. Wanneer het water kouder is dan de bodem wordt warmte aan de bodem onttrokken en als het warmer is dan de bodem zal er warmteafgifte naar de bodem plaatsvinden (zie figuur 1). Om beschadiging te voorkomen wordt het

In de winter heeft de instromende circulatievloeistof een lagere temperatuur dan de bodem doordat de warmtepomp er warmte aan onttrekt. Door de circulatievloeistof wordt dan warmte aan de bodem onttrokken. De uitstromende vloeistof heeft een hogere temperatuur dan de instromende vloeistof. Met een warmtepomp kan het temperatuurverschil worden “opgepompt” tot het medium een voldoend hoge temperatuur heeft om een gebouw te verwarmen dan wel tapwater op te warmen. Het ontrekken van warmte uit de bodem betekent dat de bodem afkoelt. Hier manifesteert de wet van behoud van energie zich. Er ontstaat dan een koudepotentieel dat in de zomerperiode voor koeling kan zorgen. De positieve eigenschappen van de twee tegenovergestelde seizoenen vullen elkaar op die manier uitstekend aan en overschotten in de vorm van té warm en té koud worden zo efficiënt mogelijk benut. Bij paallengten van minimaal 10 m kan bij vrijstaande eengezinswoningen (en 2 onder 1kap) bij de huidige isolatienorm en een elektrische warmtepomp door de concentrische energiepalen worden voorzien in de basislast voor ruimtewarmte en warm tapwater. Bij rijtjes eengezinswoningen zijn veelal te

\ Figuur 3 Schematisatie weergave energiesysteem

75

02-12-2004 15:22:20


Energiepalen, betonnen heipalen toegepast als warmtewisselaars

weinig palen aanwezig voor toepassing van een elektrische warmtepomp. Daar kan met een combinatiewarmtepomp met een piekvoorziening met gas onder alle omstandigheden worden voldaan aan de warmtevraag.

Twee criteria voor de paallengte, draagkracht zowel als onttrekking van warmte Indien palen volgens de gangbare ontwerpmethode van paalfunderingen korter zijn dan 10 m kan worden overwogen langere palen toe te passen om voldoende energie aan de bodem te kunnen onttrekken. Men heeft dan te maken met twee criteria voor de benodigde lengte van de palen. Enerzijds moet worden voldaan aan de regelgeving voor de berekening van de draagkracht, anderzijds moet voldoende warmte aan de bodem kunnen worden onttrokken. Voor wat betreft de draagkracht staat tegenover de investering in paallengte een directe opbrengst in de vorm van draagkracht. Wat betreft de warmte, zou men de opbrengst over de technische levensduur met een LCCA (Life Cycle Cost Analysis) moeten kapitaliseren en afwegen tegen de directe investeringen en de gecumuleerde onderhoudskosten. Dit klinkt ingewikkelder dan het is. Het is niet moeilijker dan het berekenen van het rendement van dubbel glas. Bijvoorbeeld is uit figuur 4 af te leiden dat met het oog op de draagkracht een funderingsdiepte tot NAP -7 m voldoende is. Omdat het maaiveld op NAP +1 m ligt worden de palen 8 m lang.

\ Figuur 5 Palen- en funderingsplan woning te Kampen

76

geotechniek_2005#1.indd 76

De zandlaag is meerdere meters dik en niet al te hard. De capaciteit om warmte te winnen, kan in deze situatie worden vergroot door langere palen toe te passen. Die palen kunnen daardoor een kleinere doorsnede hebben om hetzelfde draagvermogen te genereren. De palen zelf behoeven daardoor niet duurder te worden. Door de palen tot NAP -11 m te heien zit de onderste 5 m in het zand. De warmtegeleiding is daar uitstekend, waardoor ook de energiecapaciteit per meter paallengte toeneemt. Voordelen van een concentrische holle buis ten opzichte van kunststofleidingen Naast concentrische energiepalen zoals aangegeven in figuur 2 zijn er ook palen waarin een kunststofleiding wordt ingestort die bij de voet in een lus weer terugloopt om de retourstroom naar boven te geleiden. Omdat het verwarmend binnenoppervlak van deze slangen minder is dan het binnenoppervlak van de holte in een concentrische energiepaal, is ook het vermogen van palen met slangen lager. Om de warmteoverdracht toch voldoende hoog te maken kan men het geringere â&#x20AC;&#x153;warmtewisselendeâ&#x20AC;? oppervlak trachten te compenseren door de ingangstemperatuur van het door de palen stromend medium te verlagen. Dit brengt het risico van bevriezen met zich mee. Om die reden kan glycol, antivries, aan het water worden toegevoegd. Het temperatuurverschil met de omringende bodem kan daardoor zonder gevaar voor bevriezing stijgen. Heipalen ontlenen hun draagvermogen echter

deels aan kleef. Indien de vloeistoftemperatuur in de palen zoveel zou dalen dat de omgeving van de palen tijdelijk bevriest, is er gevaar voor het wegvallen van de kleef. Men zou dan de doorsnede van de palen kunnen vergroten zodat zonder kleef toch voldoende draagkracht wordt verkregen. Maar dit brengt extra kosten met zich mee. Men kan ook zorgen dat bevriezen aan het buitenoppervlak van de palen niet plaats kan vinden door geen antivries aan de circulatievloeistof toe te voegen. In concentrische energiepalen van Betonson wordt geen antivries aan het circulatiewater toegevoegd. Om te voorkomen dat het water, dat door de palen en de warmtepomp circuleert, in de warmtepomp bevriest, wordt een minimum ingangstemperatuur van 3ÂşC als veilige ondergrens aangehouden. Een bijkomend voordeel van circulatiewater zonder antivries is dat er geen enkele maatregel nodig is om milieuaantasting als gevolg van een eventuele lekkage te voorkomen. Door de palen bij een sondering, zoals in figuur 4 weergegeven, tot NAP -11 m te heien, wordt een groter aandeel positieve kleef benut voor het draagvermogen. Bovendien is het mogelijk alle palen tot exact die diepte te heien die nodig is voor het snellen van de koppen tot juist boven de aansluiting voor de verbindingsleidingen. Een bijkomend voordeel van langere palen is dat vaak niet alle palen als energiepalen behoeven te worden uitgevoerd. Dit beperkt de kosten. Figuur 5 toont het palenplan van

\ Figuur 4 Sondering voor woning te Kampen

Prepal | januari 2005

02-12-2004 15:22:32


Energiepalen, betonnen heipalen toegepast als warmtewisselaars Titel artikel

genoemde woning te Kampen. Van de aanwezige 30 palen zijn er 18 als energiepaal uitgerust. De volumestroom is zodanig dat een turbulente stroming in de palen aanwezig is en er ook bij langere piekbelasting een voldoende groot temperatuurverschil is tussen T-in en Tuit voor het goed functioneren van de gekozen warmtepomp.

seizoensinvloeden Voor een blijvende benutting van de bodem is het in de meeste gevallen noodzakelijk om in de zomer een deel van de in de winter onttrokken warmte terug te brengen in de bodem. Dit kan overtollige energie zijn die beschikbaar komt door b.v. koeling van de ruimten die in de winter worden verwarmd. In vloeren en wanden opgenomen leidingen worden aangesloten op het circuit dat door de palen loopt en zo wordt de warmte teruggebracht in de bodem. Door menging van retourwater uit het leidingenstelsel door de vloeren met in het systeem ingaande water wordt voorkomen dat de vloeren zoveel in temperatuur dalen dat condens daarop ontstaat.

geotechniek_2005#1.indd 77

Energieprestatiecoëfficient Op 1 januari 2006 wordt de energieprestatiecoëfficient (EPC) voor woningen verlaagd van 1 naar 0,8. Bovendien wordt dan een systeem ingevoerd waarbij er een bijtelling in de EPC komt voor dagen dat het warmer kan worden in de woning dan 25ºC . Het behalen van die EPC van 0,8 betekent in het algemeen een verhoging van de bouwkosten t.o.v. een EPC van 1,0. Door een warmtepomp toe te passen daalt de EPC van 1,0 reeds naar 0,8 zonder dat er bouwkundige aanpassingen nodig zijn. Door op alle verdiepingen vloerverwarming en vloerkoeling toe te passen zijn er geen bouwkundige aanpassingen nodig om de bijtelling in de EPC te voorkomen. Ruimteverwarming met een systeem waarbij het verwarmingswater een relatief lage temperatuur heeft, zoals in vloeren, vloerverwarming, en/of wanden circulerend verwarmingswater, biedt behalve een energiebesparing ook een verhoging van het comfort doordat in de zomer gekoeld kan worden tegen zeer lage energiekosten (alleen de circulatiepomp draait).

Tenslotte Door toepassing van betonnen heipalen als dragers voor een warmtewisselaar kan warmte aan de bodem worden onttrokken die in combinatie met een warmtepomp kan worden toegepast voor verwarming van ruimte en opwarmen van tapwater. De paallengte wordt dan enerzijds berekend met het oog op de verlangde draagkracht en anderzijds bepaald door de gewenste capaciteit van de warmtewisselaar. Een economische afweging van kosten en baten over de levensduur van het gebouw is hier op zijn plaats. Vanzelfsprekend moet het systeem zorgvuldig worden ontworpen. Ongewenste condensatie op vloer en wandvlakken, voorkomen van bevriezing in het systeem zowel als van de bodem in draagkrachtige lagen rondom de paalschacht zijn even zovele punten van aandacht. Met inachtname van alle relevante randvoorwaarden van het systeem, draagkracht én comfort, kosten en baten, bieden betonnen heipalen een aantrekkelijke mogelijkheid om warmte en koeling aan de bodem te onttrekken.

02-12-2004 15:22:45


Titel artikel

“Ongesnelde paalkoppen, kan dat ook?” “Jazeker!” Prof. Ir. W.R. de Sitter

SA MENVATTI NG

Ir. R.S. Beurze

Het kwaliteitsniveau van geprefabriceerde betonnen heipalen is van dien aard dat paalkoppen zonder deze te snellen in de betonconstructie van de fundering kunnen worden opgenomen. Bij constructies voor de HSL bij Rotterdam is deze constructiewijze toegepast. Het model waarmee de overdracht van buigende momenten en trekkrachten uit de palen op de betonconstructie wordt getoetst, wordt nader toegelicht. De detaillering van de wapening rond de in de constructie stekende paalkoppen vraagt de nodige aandacht. Naast de voordelen m. b. t. arbeidsomstandigheden, minder afval, tijdwinst en loonkosten krijgt men de bij spoorconstructies vereiste isolatie voor zwerfstromen ‘om niet’. Toepassing van ongesnelde paalkoppen blijkt een economisch aantrekkelijk concept te zijn.

Inleiding Met als titel de retorische vraag “Ongesnelde paalkoppen, kan dat ook?” gaf Ir. R. S. Beurze, adjunct-directeur Delta Marine Consultants, een presentatie op de Funderingsdag. Een presentatie waarin hij ook het antwoord gaf: “Zeker wel.” In het volgende wordt, na een résumé van de mechanismen achter het fenomeen paalkopschade, de presentatie van Ir. Beurze gevolgd. Daarin wijst Beurze in hoofdzaak op toepassingen en voorbeelden uit de civiele techniek. Vanzelfsprekend is het betoog ook relevant voor utiliteits- en woningbouw, zoals door Prof. Hordijk al eerder in een pleidooi aangegeven, zie[1]. In [2] werd een voorbeeld gegeven van geprefabriceerde funderingsconstructies in woningbouw in combinatie met ongesnelde palen.

paal tijdens het heien wordt ingeleid door (micro)scheurvorming in de richting van de as van de paal. Dergelijke trekspanningen kunnen worden herleid tot de volgende oorzaken:

Schade aan paalkoppen tijdens heiwerk Wanneer beton op druk wordt belast, zoals tijdens een heislag, wordt het korrelskelet zijdelings uit elkaar gedrukt (zie figuur 1). In zijdelingse richting wordt het beton onderworpen aan rek. Na overschrijding van de breukrek wordt scheurvorming geïnitieerd. Bij een drukproef wordt de breuk van een kubus dan ook ingeleid door verticale scheuren. De kubus bezwijkt niet op druk maar door rek, trekspanningen, in de richting loodrecht op de richting van de drukspanningen. Daaruit is ook te verklaren dat de druksterkte samenhangt met de treksterkte. Ook de mogelijke schade aan de kop van een

78

geotechniek_2005#1.indd 78

Zijdelingse expansie mutsvulling tijdens een heislag Tijdens een heislag wordt de mutsvulling op druk belast ( figuur 2). Onder invloed van de dwarscontractiecoëfficiënt νhout van het gebruikte hout expandeert de vulling in zijdelingse richting. Deze expansie wordt verhinderd door schuifspanningen in het contactvlak tussen mutsvulling en paalkop. Hierdoor ontstaan trekspanningen in de paalkop. Splijtwerking onder invloed van geconcentreerde voorspankracht De voorspankrachten oefenen geconcentreerde krachten uit op het beton (zie figuur 3). Onder geconcentreerde krachten ontstaan splijtspanningen in dwarsrichting. Zijdelingse expansie van een voorspanstreng na het aflaten. Na het aflaten van een voorspanstreng loopt de spanning terug van de initiële voorspanning σpi tot 0. Onder invloed van de dwarscontractie van het staal zet de voorspanstreng uit in zijdelingse richting. Deze uitzetting wordt verhinderd door het omringende beton. Dit ook wel Hoyer effect genoemde verschijnsel leidt tot trekspanningen in het beton. Zie ook

de paragraaf over overdrachtslengte in [3]. Vermoeiing van beton De twee eerstgenoemde effecten, het uit elkaar slaan van het korrelskelet en de expansie van de mutsvulling, treden cyclisch bij elke heislag op. Deze cyclische spanningen moeten worden gesuperponeerd op de permanente trekspanningen door splijtwerking bij de inleiding van de voorspanning. Het is bekend dat de treksterkte bij constante belasting, zoals bij de inleiding van de voorspanning, onder invloed van kruip, beduidend lager, bijvoorbeeld 20%, is dan bij kortdurende momentane belasting. De kennis over het gedrag van beton onder gecombineerde cyclische en permanente belasting in drie verschillende richtingen gaat niet zo ver dat voor een dergelijk geval een eenduidig bezwijkcriterium geformuleerd kan worden. Het is echter wel bekend dat de treksterkte onder cyclische belasting significant lager is. Bijvoorbeeld 40% à 60% lager dan bij momentane belasting.

\ Figuur 1 Zijdelingse expansie van het korrelskelet onder

drukbelasting

Prepal | januari 2005

02-12-2004 15:22:51


“Ongesnelde paalkoppen, kan dat ook?”Titel “Jazeker!” artikel

\ Figuur 2 Zijdelingse expansie van de mutsvulling tijdens

een heislag

Schade aan paalkoppen tijdens het heien ontstond door een combinatie van deze aspecten en werd uiteindelijk ingeleid door een overschrijding van de treksterkte van het beton. Met de thans gangbare kwaliteit van geprefabriceerd beton en inzet van modern heimaterieel behoort schade aan paalkoppen tijdens het heien inderdaad voor het overgrote deel tot het verleden. De noodzaak om paalkoppen te snellen is daarmee komen te vervallen.

Ongesnelde palen in de praktijk Bij het ontwerp van twee betonconstructies

Dit betrof de HSL-tunnel bij Rotterdam, figuur 5, en de betonconstructie van de verdiepte bak te Bergschenhoek (figuur 6). Hierbij speelden de volgende overwegingen een significante rol: 1. Op de paalkoppen werd een groot buigend moment overgebracht (figuur 7) 2. Zwerfstroomproblematiek (figuur 8).

Holoceen pakket met slappe lagen en daaronder het Pleistocene zand, zal een ter plaatse aangebrachte ophoging op het maaiveld bij consolidatie leiden tot horizontale verplaatsingen in de bodem. Dit leidt tot horizontale krachten op de palen. De palen zijn bij de voet ingeklemd in het draagkrachtige Pleistocene zand en bij de kop in de vloer van de bak ( figuur 7). Deze constellatie leidt tot grote momenten ter plaatse van de aansluiting van de palen op de vloer. Wanneer de koppen niet worden gesneld en over voldoende lengte in de vloer steken, kan de voorspanning van de palen volledig worden benut om het moment op te nemen. Bij een gesnelde kop mag men pas op een afstand vanaf het gesnelde vlak gelijk aan de overdrachtslengte rekenen op de volledige voorspanning. Ten tweede zijn met het oog op mogelijke wapeningscorrosie onder invloed van zwerfstromen, in de richtlijnen voor het ontwerp van de HSL bepalingen opgenomen die de ontwerper de keuze laten tussen: 1. isoleren van de paal van de vloer 2. aanbrengen van een aardstaaf en beperking van de scheurwijdte in de voorgespannen palen

In het geval dat de ondergrond bestaat uit een

In de praktijk is het isoleren van de wapening

\ Figuur 3 Splijtwerking onder invloed van geconcen-

treerde voorspankracht

voor de HSL-zuid, projectdeel Zuid-Holland Midden (hierna HSL-zuid ZHM genoemd) is gebruik gemaakt van de mogelijkheid om, onder voorwaarden, het snellen van paalkoppen achterwege te laten ( figuur 4).

\ Figuur 4 Ongesnelde palen bij HSL-zuid Zuid-Holland

\ Figuur 5 Vibrocombinatiepalen voor de Tunnel

\ Figuur 7 Achtergrond van de beslissing

\ Figuur 8 Zwerfstroomproblematiek

Midden

Prepal | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 79

Rotterdam Noordrand

\ Figuur 6 Ongesnelde palen bij verdiepte bak

Bergschenhoek

\ Figuur 9 Vormgeving paalkop met boucharderen of

ribbels

79

02-12-2004 15:23:10


“Ongesnelde paalkoppen, kan dat ook?” “Jazeker!”

van gesnelde paalkoppen een maatregel die intensieve controle alsmede zorg bij het storten van de vloer vraagt. Bij toepassing van ongesnelde paalkoppen krijgt men de verlangde isolatie als het ware “om niet”.

Vormgeving van de paalkop De behandeling van het contactvlak tussen het prefab beton van de paalschacht vereist de nodige aandacht. Er is een keuze tussen ( figuur 9): 1. “ruw” maken door behandeling met een bouchardeerhamer 2. De paalkop voorzien van ribbels Boucharderen is relatief arbeidsintensief. Dit heeft niet alleen het nadeel van loonkosten, maar ook bouwtijd. De keuze voor ribbelpalen ligt voor de hand bij toepassing van bouwputten met een vloer van onderwater beton omdat de ribbels ook een functie hebben bij de verankering van de trekpalen in het onderwater beton. Als kanttekening bij de presentatie van Ir. Beurze kan worden opgemerkt dat de vormgeving van de ribbels noch de wijze van “ruw” maken door boucharderen of anderszins een significante

\ Figuur 10 Normaalspanningen of schuifspanningen op

de zijvlakken

invloed heeft op de drukspanningen in de diagonalen van het mechanisch model in het onderwaterbeton. Bij een grove profilering zijn er minder diagonalen waardoor per diagonaal de drukkracht toeneemt, maar elke diagonaal heeft naar rato een grotere doorsnede. De drukspanning wordt daarom niet beïnvloed door de keuze van een grovere dan wel een fijnere profilering [4]. Bij onderwater beton kan vervuiling door aanslibbing evenmin een significante invloed op de omhulling van de paalschacht en de overdracht van krachten hebben[5]. Overdracht van krachten van de betonconstructie op de paalkop In beginsel zijn bij een in de constructie opgenomen ongesnelde paalkop voor de overdracht van het inklemmingsmoment M, twee mechanismen aan de orde ( figuur 10): 1. Normaalspanningen op de zijvlakken van de paalschacht 2. Schuifkrachten op de zijvlakken van de paalschacht De krachtswerking is verdeeld over beide mechanismen. Men zou de verdeling met een EEM berekening kunnen schatten, maar, gezien de beperkingen van een benadering met eindige elementen wanneer men te maken

\ Figuur 11 Moment M wordt overgedragen door nor-

maalspanningen σb

\ Figuur 12 Toets van de voorspanning in de paal voor wat

betreft moment en normaalkrachtcapaciteit, zowel als scheurwijdte

80

geotechniek_2005#1.indd 80

\ Figuur 13 Krachtsafdracht via ribbels

heeft met een combinatie van het prefab beton van de paal en het ter plaatse gestort beton van de vloer, kan zo’n benadering niet meer dan een grove schatting opleveren. Hier is gekozen voor een veilige bovengrensbenadering waarbij beide mechanismen getoetst worden op overdracht van het totale moment M. In beide mechanismen speelt de lengte Lp waarover de paal in de vloer is ingeklemd een rol. In het eerste mechanisme wordt de volgende voorwaarde aan de horizontale drukspanning σb in het beton in relatie tot de druksterkte f b’ gesteld ( figuur 11) : σb = 6M/[B x Lp2] < f b’ Daarenboven moet, rekening houdende met de overdrachtslengte van de voorspanstrengen, de combinatie van buigend moment M en normaalkracht N worden getoetst aan de capaciteit van de maatgevende doorsnede A-A van de paal ( figuur 12). Tenslotte moet de scheurwijdte in de doorsnede A-A worden getoetst.

Toetsing van drukspanningen Toetsing van schuifkrachten Voor de overdracht van schuifkrachten langs de zijvlakken van de paalschacht wordt uitgegaan van een mechanisme waarbij de

\ Figuur 14 Drukspanning in de drukdiagonaal is

maatgevend

\ Figuur 15 Detaillering van de wapening in de beton-

constructie rond de paalkop

Prepal | januari 2005

02-12-2004 15:23:25


“Ongesnelde paalkoppen, kan dat ook?”Titel “Jazeker!” artikel

schuifkrachten Fn op de zijvlakken wordt overgedragen op drukdiagonalen in het beton van de ter plaatse gestorte vloer ( figuur 13). De schuifkrachten ten gevolge van het moment M werken aan tegenovergestelde zijvlakken in tegengestelde richting. Immers, deze krachten vormen een koppel dat evenwicht met M moet maken. De hefboomsarm van het koppel wordt gelijk gesteld aan 0,8 Bpaal,eff. Hierin is Bpaal,eff de netto, of wel effectieve, breedte van de paal, d.w.z. de breedte B van de paal met aftrek van de diepte van de ribbels. Omdat de krachten van het koppel tegengesteld zijn, moet voor de twee vlakken waarin de richting van de schuifkracht overeenkomt met die van de door de trekkracht Ntrek in de paal gegenereerde schuifkrachten, beide invloeden worden opgeteld. Uitgaande van vierzijdig geribde palen, werkt op elk van de vier zijvlakken 1/4 Ntrek. Men vindt, (zie figuur 13): Fn = M / [ 0,8 Bpaal,eff ] + W Ntrek Bij toepassing van palen met aan drie zijvlakken ribbels rekent men aan twee zijden met een schuifkracht 1/2 Ntrek, omdat men bij de derde zijde, aan het tegenovergelegen zijvlak zonder ribbels, geen reactiekracht voor een koppel vindt. In dat geval vindt men: Fn = M / [ 0,8 Bpaal,eff ] + V Ntrek De drukspanning in de drukdiagonaal wordt getoetst aan de druksterkte f b’ (zie figuur 14). De capaciteit Fn,ribbel van een diagonaal wordt als volgt bepaald: Fn,ribbel = f b’ x d ribbel x Bpaal De schuifkrachtcapaciteit Fn van een zijvlak Fn = Σ Fn,ribbel. Daarnaast moet de ponscapaciteit van de vloer worden gecontroleerd.

Detaillering van de wapening in de constructie De detaillering van de vloerwapening rond de kop van de in de vloer stekende paal vraagt aandacht met betrekking tot: 1 de benodigde raveelstaven voor door de kop onderbroken hoofdwapening 2 wapening om de knooppunten van de drukdiagonalen te verankeren 3 ponswapening ( figuur 15).

Prepal | januari 2005

geotechniek_2005#1.indd 81

Koppen snellen of niet Een aantal aspecten moet bij de keuze tussen wel of niet koppen snellen in beschouwing worden genomen. Pluspunten zijn: 1 Bij in de vloer gestoken palen is in de maatgevende paaldoorsnede, vlak onder de vloer, de volledige voorspanning werkzaam. De voorspanning kan daarom ten volle worden benut voor het opnemen van buigende momenten, normaalkrachten en dwarskrachten. Wanneer men hier gebruik van maakt is er geen besparing op de paallengte. 2 Immers de paallengte die bij de traditionele werkwijze werd verwijderd, “gesneld”, moet nu in de vloer worden opgenomen om voldoende verankeringslengte voor de voorspanstrengen te verzekeren. 3 Wanneer veel kopwapening wordt toegepast, is koppensnellen met hydraulisch materieel moeilijk uitvoerbaar en moet het beton op meer ambachtelijke wijze met pneumatische hamers worden verwijderd. Vanuit het gezichtspunt van arbeidsomstandigheden, ARBO, is de toepassing met ongesnelde koppen significant in het voordeel. Zowel wat betreft potentiële schade aan het skelet als aan het gehoor. 4 Minder afvoer van puin. 5 De paallengte die bij de traditionele werkwijze als puin werd afgevoerd, wordt bij ongesnelde koppen benut om voorspanstrengen te verankeren. 6 Bij goede isolatie niet gevoelig voor zwerfstromen en besparing op aardstaven en installatie, doorverbinding van aarding. Minpunten kunnen zijn: 1 Ravelen van hoofdwapening rond de doorgestoken paalkoppen; knip- en buigverlies en overlappingslassen. 2 Er dienen striktere toleranties gesteld te worden bij het heien. 3 Wanneer de palen te hoog blijven staan, moet de “overlengte zorgvuldig af worden gezaagd”. 4 Wanneer de palen lager dan verwacht worden weggeslagen, moet de vloer worden verzwaard of andere maatregelen om het hoogteverschil te compenseren, 5 Deze aspecten stellen hoge eisen aan de betrouwbaarheid van het geotechnisch funderingsadvies. Dit zou tot meer kosten voor grondonderzoek kunnen leiden. Tot nog toe zijn de ervaringen bij HSL wat dit betreft gunstig. Te hoog of te laag is een risico waar men op rekenen moet, maar de

kans dat het zich voordoet, is bij goed grondonderzoek en modern heimaterieel klein. 6 Bij variabele bodemgesteldheid heeft men minder flexibiliteit om tegenvallers op te vangen.

Conclusies De ervaring bij de genoemde projecten heeft geleerd dat toepassing van ongesnelde [ribbel-] palen een significante meerwaarde kan bieden ten opzichte van traditionele, gesnelde palen. Die meerwaarde manifesteert zich in besparingen op directe kosten en bouwtijd, zowel als arbeidsomstandigheden. De gepresenteerde rekenmodellen geven de mogelijkheid om de aansluiting van de ongesnelde palen op de vloer te toetsen op de draagkracht, waarbij verder onderzoek naar de krachtswerking aan te bevelen is. Tenslotte kan worden opgemerkt dat nu de Dajaks op Kalimantan, anders dan in noodgevallen, in meerderheid afzien van het snellen van koppen, het wellicht tijd wordt hun goede voorbeeld te volgen.

Referenties [1] Hordijk, Prof. Dr. Ir. D. A. “Koppensnellen verleden tijd?!” Geotechniek, jrg. 8, nr. 3, juli 2004 [2] Prepalbulletin “Funderingen in comakership” Geotechniek, jrg. 6, nr. 4, oktober 2002 [3] “HSL op heipalen, met hoge snelheid op hoogte” Geotechniek, jrg. 6, oktober 2002, Special [4] Prepalbulletin “Trekpalen met pit” Geotechniek, jrg. 6, nr. 3, 2002, p. 101 [5] Prepalbulletin “Utrechtboog gefundeerd op palenmix” Geotechniek, jrg. 7, nr. 2, 2003, p.103

81

02-12-2004 15:23:27


ledenlijst prepal

Titel artikel

Beton Son B.V.

B.V. De Ringvaart

Haitsma Beton B.V.

Schokindustrie B.V.

Postbus 7 - 9288 ZG Kootstertille Pinksterbloemstraat 2 - 9288 AG Kootstertille Telefoon : 0512 - 335678 Fax : 0512 - 335666

Voorbij Prefab Beton B.V.

Postbus 5 - 5690 AA Son Ekkersrijt 3301 - 5692 CJ Son Telefoon : 0499 - 486486 Fax : 0499 - 486666 E-mail : info@betonson.com Internet : www.betonson.com

Postbus 376 - 3760 AJ Soest Beckeringhstraat 85 - 3762 EV Soest Telefoon : 0512 - 335678 Fax : 035 - 5288909 E-mail : info@haitsma.nl Internet : www.haitsma.nl

B.V. Lodewikus

Voorgespannen Beton Postbus 154 - 4900 AD Oosterhout Havenweg 43 - 4905 AA Oosterhout Telefoon : 0162 - 484848 Fax : 0162 - 423443 E-mail : info@lodewikus.nl

Niemans Beton B.V.

Postbus 15 - 4130 EA Vianen Stuartweg 31 - 4131 NH Vianen Telefoon : 0347 - 371834 Fax : 0347 - 370060 E-mail : info@niemans.nl

Van Oudenallen B.V.

Postbus 186 - 3440 AD Woerden Lange Meentweg 40 - 3652 LB Woerdense Verlaat Telefoon : 0172 - 406140 Fax : 0172 - 406161 E-mail : info@oudenallen.nl Internet : www.oudenallen.nl

Pit Beton Heipalenfabriek Kamperland B.V.

Postbus 4 - 4493 ZG Kamperland St. Felixweg 2 - 4493 PR Kamperland Telefoon : 0113 - 371553 Fax : 0113 - 372363 E-mail : info@pitbeton.nl Internet : www.pitbeton.nl

Postbus 38 - 2180 AA Hillegom Meerlaan 222-224 - 2181 BX Hillegom Telefoon : 0252 - 576700 Fax : 0252 - 576752 E-mail : info@ringvaart.nl : www.ringvaart.nl Internet

Postbus 26 - 3330 AA Zwijndrecht Lindtsedijk 18 - 3336 LE Zwijndrecht Telefoon : 078 - 6199070 Fax : 078 - 6199080 E-mail : info@schokindustrie.nl Internet : www.schokindustrie.nl

Postbus 20562 - 1001 NN Amsterdam Siciliëweg 61 - 1045 AX Amsterdam Telefoon : 020 - 4077077 Fax : 020 - 4077099 E-mail : prefabbeton@ voorbij-groep.nl Internet : www.voorbij-groep.nl

Westo Prefab Beton Systemen B.V.

Postbus 182 - 7740 AD Coevorden Einsteinweg 10 - 7741 KP Coevorden Telefoon : 0524 - 593499 Telefax : 0524 - 524300 E-mail : info@westo.nl Internet : www.westo.nl

IJB Groep IJB Heipalen B.V.

(voorheen IJsselmeerbeton) Postbus 210 - 8530 AE Lemmer Flevostraat 14 - 8531 KS Lemmer Telefoon : 0514 - 568800 Fax : 0514 – 568807 E-mail : info@ijbgroep.nl : www.ijbgroep.nl Internet

Colofon Het Prepal Bulletin publiceert viermaal per jaar “vrij en onverveerd” over onderwerpen die direct of indirect in verband kunnen worden gebracht met het funderen van gebouwen, kunstwerken of anderszins. Daarbij staat de geprefabriceerde betonnen heipaal centraal. Aldus tracht het Prepal Bulletin een bijdrage te leveren aan verbreding en verdieping van kennis van: - grondonderzoek - bodemonderzoek - grondmechanische aspecten - constructieve berekeningen - materiaalkunde - productietechnologie - uitvoeringstechnologie - economische vraagstukken - historische aspecten aangevuld met reportages van belangrijke en/of interessante funderingswerken, beschouwingen, signalering van ontwikkelingen, publicatie van onderzoeksresultaten, trends, et cetera. Prepal Bulletin, jaargang 4, nummer 1, januari 2005 Uitgave Uitgeverij Educom BV Mathenesserlaan 347-b, 3023 GB Rotterdam Tel.: 010 - 425 65 44 Fax: 010 - 425 72 25 E-mail: info@uitgeverijeducom.nl i.s.m.

Vereniging van fabrikanten van geprefabriceerde betonnen heipalen PREPAL, Woerden. Tel. 0348 - 484 484 E-mail beton@bfbn.nl Internet www.bfbn.nl Uitgever/bladmanager Robert Diederiks Redactie Prof. ir W.R. de Sitter R.P.H. Diederiks Dhr. P. van der Zwan Productie Uitgeverij Educom BV © Copyrights Uitgeverij Educom BV januari 2005 Niets uit deze uitgave mag worden geproduceerd door middel van boekdruk, foto-offset, fotokopie, microfilm of welke andere methode dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. © ISSN 1386 - 2758

82

geotechniek_2005#1.indd 82

Prepal

|

januari 2005

02-12-2004 15:23:33


adv. 225 x 140

18-11-2004

11:00

Pagina 1

U wilt geheid kwaliteit BETONMORTEL FUNDERINGSTECHNIEKEN PREFAB BETONBOUW

Postbus 186, 3440 AD Woerden, Lange Meentweg 40, 3652 LB Woerdense Verlaat, telefoon 0172 - 406140, fax 0172 - 406161, info@oudenallen.nl, www.oudenallen.nl

Ingenieursbureau Gemeentewerken Rotterdam (IGWR) realiseert grote en kleine infrastructurele projecten en verzorgt daarbij het complete geotechnisch onderzoek en advies. De Rotterdamse aanpak!

geotechniek_2005#1.indd 83

02-12-2004 15:23:52


�������������� ����������������

����������������� ������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������� ������������������� �������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������� �������������

���������������������

�������� �������������� �������������� ���������� �������������� ���� ��������������� ���� ��������������� ���������������� ���������������

������������������ �������������������������������������������� �������������������������������������������������������� �����������������������������������������

������������������������������������������������������������������������������������ �������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������

�������������������� ���������������������

geotechniek_2005#1.indd 84

02-12-2004 15:24:13

Profile for Uitgeverij Educom

Geotechniek januari 2005  

Negende jaargang nummer 1 januari 2005 Onafhankelijk vakblad voor het Geotechnische werkveld

Geotechniek januari 2005  

Negende jaargang nummer 1 januari 2005 Onafhankelijk vakblad voor het Geotechnische werkveld

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded