Page 1

JAARGANG 22 NUMMER 1 MAART 2018 ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR HET GEOTECHNISCHE WERKVELD

ONDERZOEK NAAR VERBETERING VAN DE HORIZONTALE BODEMAFSLUITING DOOR MIDDEL VAN BODEMINJECTIE VAN EEN OUDE GEUL NAAR EEN NIEUWE SLUIS INTUÏTIEF VIRTUEEL DIJKONTWERP MET VR-DIJKEN STAKEHOLDERPARTICIPATIE IN OPTIMA FORMA

DE GEVOLGEN VAN DE RESTKRACHT BIJ EEN PAALFUNDERING INTEGRAAL GEOTECHNISCH ONTWERP VOOR HET NIEUWE INTERNATIONALEVLIEGVELD VAN MEXICO STAD


a.p. van den berg The CPT factory

creating creatingtools toolsthat that move move your your business business

a.p. van den berg The CPT factory

Vanetesten met het Icone systeem

The factory Mini Sondeerrups: ideaal voor locaties met beperkte toegang Sondeerbuizenschroever: TheCPT CPT factory Sondeerbuizenschroever:

gemakkelijk, snel snel en en AlAlruim gemakkelijk, ruim4242jaar jaarisisA.P. A.P.van vanden denBerg Bergde deinnovatieve innovatieveen enbetrouwbare betrouwbarepartner partnerals alshet hetgaat gaat om om bodemonderzoekbodemonderzoekCompact, licht en wendbaar apparatuur voor een slappe bodem. A.P. van den Berg loopt voorop in het ontwikkelen en wereldwijd ergonomisch verantwoord ), Naast de vier standaard parameters puntdruk (q De lichtste voor en meest compacte Sondeerrups indrukkracht van 10 ton. Met apparatuur een slappe bodem. A.P. van denmet Berg loopt voorop in het ontwikkelen eneen wereldwijd c een ergonomisch verantwoord vermarkten van nieuwe sondeeren monstersteeksystemen die uitblinken kleef (fs ), waterspanning (u) en (lx/y) kunnen extra gewicht net onder de geavanceerde 1600 kg helling en een breedte 780 mm past de Mini vermarkten van nieuwe geavanceerde sondeerenvan monstersteeksystemen dieSondeerrups uitblinken in in betrouwbaarheid betrouwbaarheid • bepalen van ongedraineerde endoor Van verscheidene landsondeersystemen parameters gemeten worden metvervoerd de gebruiksvriendelijke een deurpost en kan deze worden in een tot bestelwagen. Ideaalapparatuur dus voor voor engebruiksgemak. gebruiksgemak. Van verscheidene landsondeersystemen totmultifunctioneel multifunctioneel apparatuur voor het het gebruik gebruik en geroerde schuifsterkte op zee tot waterdieptes van wel 4000 meter en van uitgebreide servicepakketten tot digitale meetsystemen modules voor de Icone. Iedere wordt op zee tot waterdieptes van welmodule 4000 meter enautomatisch van uitgebreide servicepakketten tot en digitale locaties met beperkte toegang of ruimte. Het indruksysteem is demonteerbaar kan meetsystemen waarmee de bodemgegevens via een kabel of optische lichtsignalen worden getransporteerd, ze behoren • zowel onshore als offshore waarmee de bodemgegevens eengebruikt kabel of optische getransporteerd, herkend door hetunit meetsysteem, zodat u flexibel kunt lichtsignalen werken. als stand-alone naast devia rups worden, indien er nogworden compacter gewerkt ze behoren allemaal tot het leveringspakket van A.P. van den Berg. (tot 4000 m waterdiepte) allemaal tot hetEen leveringspakket van A.P. van den Berg.of zelfs een hybride uitvoering voor moet worden. aanvullend elektrisch aggregaat • nauwkeurig: koppelopnemer & De modules Icone Seismic, Icone Conductivity, Icone emissievrij sonderen behoort ook tot de mogelijkheden. Veel aandacht wordt geschonken aan de van Veel aandacht wordt geschonken aan dearbeidsomstandigheden arbeidsomstandigheden vande desondeermeester. sondeermeester. Zo Zo heeft heeft A.P. A.P. van van aandrijving dichtbij de vin Magneto en Icone Vane zijn beschikbaar, waarvan de laatste den Berg de sondeerbuizenschroever ontwikkeld, die in ieder sondeerapparaat kan worden geïntegreerd. den Berg de sondeerbuizenschroever ontwikkeld, die in ieder sondeerapparaat kan worden geïntegreerd. en digitale data-overdracht Met wordt het opafschroeven van de efficiënter uitgevoerd. hiernaast wordt uitgelicht. Op dit moment hebben we een Sondeerrups voorraad, maar uiteraard kunnen Metde debuizenschroever buizenschroever wordt hetMini op-en en afschroevenop van desondeerstreng sondeerstreng efficiënter uitgevoerd. De De buizenschroever komt meest tot met een draadloos meetsysteem. we ook een exemplaar voor u samenstellen precies aan uw wensen voldoet. buizenschroever komthet het meest totzijn zijnrecht rechtindat incombinatie combinatie met een draadloos meetsysteem. Het Het doorrijdoorrij- • stevig beschermhuis Interesse? gen genvan vandedeconuskabel conuskabelbehoort behoortdan dantot tothet hetverleden. verleden.Voor Voorde desondeermeester sondeermeesterbetekent betekent dit dit een een aanzienlijke aanzienlijke • diepere vanetest direct mogelijk, vermindering van inspanning vermindering vande defysieke fysieke inspanning enhet hetvoorkomen voorkomen vaneen eenversnelde versneldeslijtage slijtage van van de de gewrichten. gewrichten. zonder bovengronds prepareren Neem contact metcontact ons op!enmet Interesse? Neem ons op!van Aandacht voor de arbeidsomstandigheden is voor alle betrokkenen van groot belang en is Aandacht voor de arbeidsomstandigheden is voor alle betrokkenen van groot belang en is zijn zijn investering investering dubbel dubbelenendwars dwarswaard. waard. A.P. Tel.: info@apvandenberg.nl A.P.van vanden denBerg BergIngenieursburo Machinefabriekbv Tel.:0513 0513 631355 631355 info@apvandenberg.nl info@apvandenberg.nl Tel.: 0513 631 355 A.P. van den Berg Ingenieursburo b.v. info@apvandenberg.nl Tel.: 0513 631 355 A.P. van den Berg Ingenieursburo b.v. Postbus 68, 8440 AB Heerenveen Fax: 0513 631212 www.apvandenberg.nl Postbus 68, 8440 AB Heerenveen Fax: 0513 631212 www.apvandenberg.nl www.apvandenberg.nl Fax: 0513 631 212 Postbus 68, 8440 AB Heerenveen

Icone Vane

Postbus 68, 8440 AB Heerenveen

APB CPT AdAd Geotechniek Vanetesten 216x138 05072017 fin.indd 1 APB CPT Geotechniek MiniSondeerrups hybride 216x138 24052016 fin.indd 1

Fax: 0513 631 212

www.apvandenberg.nl

6-7-2017 13:48:34 11:54:17 24-5-2016


it de hand lopen.

lijk: ‘grindfractie’, ‘zandfractie’, ‘siltfractie’ en ‘lutumfractie’. De term ‘lutumfractie’ is daarbij

ken worden van de grondsoorten: ‘grind’, ‘leem’ en ‘klei’. De grondsoortbenaming ‘si volgens de Nederlandse classificatie geen Samenstelling kerngroep SBRCURnet commissie nis,van maar in Angelsaksische landen wel. Da De SBRCURnet commissie bestaat uit deskundigen opdrachtgevers, opdrachtnemers, kennisinstituten en geotechnische adviesbureaus.‘silt’ De commissie is opgebouwd uit een kerndus meestal dezelfde betekenis als ‘l

uitgebreid met meerdere glijvlak-vormen. De

kan grote consequenties hele ontwerprichtlijn is aangesloten op de Eurocode en voorzien van een viertal uitgebreide ogie die de diverse partijen, rekenvoorbeelden. en uitvoering, hanteren ten ngen voor de het daarbij toe Bronnen Beste lezers, - Culmann, Karl, 1875. Die graphische Statik. grond is van niet te onder-

Van de redactie

groep en een klankbord groep. De samenstelling van de kerngroep is als volgt:

aanleiding kan geven tot

een ondergrens van 2µm = 0,002mm; deze repre-

GEOTECHNIEKDAG-SPECIAL 2017

dr.ir. Suzanne van Eekelen (voorzitter) Deltares Tenslotte nog de benaming ‘slib’. In d 2ndued. Meyernummer and Zeller. Marco Petersvan (secretaris, rapporteur) Sweco is gepresenteerd op de Geotechniekdag Het laatst genoemde artikel Voor ligtZurich: het eerste van het jaar 2018. Opir.het moment deeen indruk gewekt dat ‘s - NEN-EN van 1990+A1+A1/C2:2011 0 ir. Joris van den Berg 2017 en laat zien dat Digital Low wordt &Model-based Bonarten onrechte Engineering toegevoegde schrijven dit voorwoord ligtEurocode de jaarwisseling nog maar enkele Grondslagen van het constructief ontwerp en ir. Marijn de Brugman Arthe Civilprojecten. & Structure Hetzijn is devan verwachting dat in is echt weken achter ons. Vandaar dat ik jullie toch allemaal namens gehele waarde heeft bij (grootschalige) synoniem zou ‘silt’ . ‘Slib’ technici die over hun mateNEN-EN 1990+A1+A1/C2:2011/NB:2011, Natiing. Piet van Duijnen GeoTec Solutions de toekomst (geotechnisch) ontwerp de combinatie van GIS-modellen redactie en uitgever een gezond en inspiratievol jaar wil wensen. officiële grondsoort- of fractiebenaming eeds dezelfde taal spreken onale bijlage bij NEN-EN 1990, ICS 91.010.30; ing. Dirk Goeman CRUX Engineering en “traditionele” rekenmodellen vaker zal worden ingezet (bijvoorbeeld 91.080.01 ing. Theo Huybregts Geologics de Nederlandse Volgens de p en in de Dit vorm van officiële Een interessante classificatie. ontwikkeling. voorwoord wil ik graag gebruiken om mijzelf kort te introduceren. bij dijkversterkingsprojecten). - NEN 9997-1:2016, Eurocode 7 - Geotechnisch ing. Fred Jonker (coördinator) SBRCURnet Halverwegeen vorig jaar collega, Hergarden, naardan de UK ‘Grondstoffen en delfstoffen bij naam ook nietsIlse meer ofDipl.-Ing. minder een grootte-aandui- BBGtie ig te accepteren toe teis –mijn ontwerp van constructies Samenstelling van Jörg Klompmaker Bauberatung Geokunststoffe (Naue) gegaan en heeft de redactie van Geotechniek daarom moeten verlaten. Komend jaar zullen veel grote projecten in Nederland en NEN-EN NEN-EN 1997-1/NB en NEN is een ing. Latijns Teunis Linthof Haskoning DHV zowel de grondsoort slib als wordt ding. ‘Lutum’ woord voor ‘modder’; Royal[2003] erdere partijen die1997-1, definities België in uitvoering Fugro zijn of komen Ik9097-1 voel meAanvullingsnorm vereerd dat ik debijrolNEN-EN van Ilse 1997-1, heb mogen overnemen en hoop ir. Mark-Peter Rooduijn Land NL (Sluis Terneuzen, Oosterweel tie slib Rijnlandroute, gedefinieerdA16 als ‘fijne minerale en ‘modder’ kan ir. zowel uit zeer fijne (kwarts)deelhantereneen kan eenbijdrage Babyloniverbinding, Rotterdamsebaan, Rotterdam, te kunnen die leveren aan dit inspirerende ICSgoede 91.080.01; 93.020 Rensvakblad Servais. Heijmans (eerder Strukton - Civiel Projecten) Blankenburgverbinding, Zeesluis IJmuiden,kleiner etc). Deze sche dan projecten 16µm of klein - CUR198, 2000. Kerende constructies in gewa- dan ing. Suk Armeedeeltjes tjes (fijner de Sander siltfractie) bestaan als uit Terre ng ontstaan zoals bijvooro Inpende mijn dagelijkse werk (bij Royal HaskoningDHV) ben ik geotechnisch zullen zonder twijfel veel interessante geotechnische inzichten grond. Taludhellingen steiler dan 70 . 20µm’; overigens worden in dat verband so kleiplaatjes. De in de praktijk ook opleveren. vaak een gebezigde schrevenadviseur geval. volgende financiële bijdrage en/of in kindaantal bijdrage geleverd: artikelen ISBN 90 en 3760 1421. Hoewel we al een redelijk interessante teamleider en werk daarbij vaak aanDekleine en partijen grote hebben grenzen Het gebruik term ‘kleifractie’ heeft niet dezelfde betekenis - CUR198, 2018. en/of Kerende constructies van gein voorbereiding hebben andere wil ik toch graag degehanteerd. betrokken personen infrastructurele maritieme projecten. CITEKO civiele techniek wapende grond. SBRCURnet/CROW. In prooproepen omzou interessante inzichten te delenbenaming met jullie vakgenoten en ‘slib’ wordt sterk als de term ‘lutumfractie’. De kleifractie in NGOverwarrende ringsadvies van een NederCRUX Engineering Royal HaskoningDHV ductie. In mijn thuissituatie heb ik een lieve vriendin waarmee ik samen 2 geïnteresseerden. den. principe informatie verschaffen over de relatieve Rijkswaterstaat, erd de nevenstaande tabel Deltares GPO kinderen (Max en Lars van 5 en 3 jaar) heb. In mijn vrije tijd doe ik aan Fonds Collectief Onderzoek GWW Strukton hoeveelheid echte kleideeltjes.TotEen ter namens de redactie en uitgever veel leesplezier n van hetsquash, feit datfitness in deenbeide slot proef wil ik jullie gezelligheid. Fugro Land NL Sweco wensen, Deze en andere onderwerpen die voor de bepaling percentage weede kolom een getal ge-over gewapende Solutions echte kleideeltjes TenCate Geosynthetics Netherlands Leer meer grondvan hetGeoTec Voor u ligt een nummer met interessante artikelen, zoals de gevolgen HUESKER niet Synthetic International in dewaargelijknamige cursus PAO serende geotechnicus interessant en be wordtvan echter doorgaans uitgevoerd in routi- Tensar maal kleiner is dan Johan Bogaards van een restkracht (ten gevolge vandoor installatie) bij Kwast een paalfundatie, Consult Terre Armee Techniek en Management zijn komen aan de orde in de CGF M nematig onderzoek. Meestal wordt Voetskunnen e tabel een schoolvoorbeeld onderzoek naar verbetering van de horizontale bodemafsluiting door Low & Bonar Gewapende Grondconstructies Suzanne van Eekelen. Kijk op geotechnisch middel van bodeminjectie Integraal ontwerp voor Movares www.paotm.nl voorhet meer informatie. class ‘Handen aan de grond’ en worden beh alleen eengeotechnisch korrelgrootteverdeling bepaald met eerde informatie die in de en het nieuwe Internationale Vliegveld van Mexico Stad.

in het bijbehorende boek ‘Grondgedrag’.

U wilt toch geen editie missen van Geotechniek?

Maak dan uw bijdrage in de

t toch geen e missen van echniek!?

geotechniek _Dec._2017_v7.indd 69

verzendkosten € 23,50 over naar Maak dan uw bijdrage IBAN:in NL95 ABNA 0426 4761 31 de verzendkosten

(BIC: ABNANL2A) t.n.v.naar Uitgeverij € 22,50 over

Educom, Rotterdam, Nederland, IBAN NL31 ABNA 0605 9592 93

t.n.v. Uitgeverij Educom BV 'Ontvangst Geotechniek 2018'.Rotterdam, o.v.v. Bijdrage Geotechniek 2016 o.v.v.

3

21

GEOTECHNIEK - Maart 2018

GEOTECHNI E K – Januari 2016

20/11/17 12:58


Sub-sponsors Executive Gold Member Sub-sponsors

Members

Gold Members

blad Geotechniek komt tot stand m.m.v. KIVI Afdeling Geot Geotechniek echniek

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

Sub-sponsors

IJzerwegV4eurse Achterweg 10 2264 SG Leidschendam 8445 PK Heerenveen Tel.630031 Tel. 0031 (0)513 13 55(0)70 - 311 13 33 www.fugro.nl www.apvandenberg.com

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

Vierling 4251 LC Te el. 0031 (0 www.t

ng Geotechniek

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

CRUX Engineering BV H.J. Nederhorststraat 1 Pedro de Medinalaan 2801 SC G3-c ouda 1086 XK Amster dam (0) Wilhelminakade 179 Te el. 0031 (0 182 59 05 10 Te el. 0031 (0)20 494 3070 wow w.cruxbv.nl 3072 AP Rott erdam ww-w.baminfrac nsult.nl Tel. 0031 (0)10 489 45 30 www..rrotterdam.nl

RH.J. endementsweg 15 Nederhorststraat 1 Veilingweg 2 - NL - 5301 KM Zaltbommel 3641 echt 2801 SK SC Mijdr Gouda Tel. 0031 (0)418 - 57 84 03 Tel. el TN 0031 297 23 11 Korenmolenlaan 2 URETEK ed0031 er(0) lan29 d (0)BV 182 595005 10 e el. (0 Philipssite 5, bus 15 / Ubicenter Kleidijk 35 w w w.bauernl.nl 3447 GGB W oerden Zuiveringweg 93, 8243 PE Lelystad w w w.baminfrac o nsult.nl -3001 Leuven 3161 EK Rhoon Tel. 0031 (0)348 5260 54 Te el. 0031 (0)320 - 256 218 Tel. 0032 16-43 60 77 Tel. 0031 (0)10 503 02 00 ade 179 ign.nlomVierlinghstraat 17 www.urre wwwww.w v..dy olkwidag-sy erinfradyest etek.nl .d ssems.c www.mosgeo.com erdam 4251 LC Werkendam 0 489 45 30 Te el. 0031 (0) 183 40 13 11 m.nl www.terracon.nl

Philipssite 5 Veilingweg 2 - NLVeilingweg - 5301 KM 2Zaltbommel Boussinesqweg 1, 2629 HV Delft 5301 KM Zaltbommel bus 15 / Ubicenter Tel. 0031 (0)418 - 57 84 03 4 8273 Tel.Leuven 0031IJzer (0)88weg - 335 Kleidijk 35 Nederland B-3001 Philipssite 5, bus 15 / Ubicenter 8445 PK Heerenveen w .deltar . r es.nl e w w 3161 EK Rhoon Tel. Leuv 0031en (0)418 57 84 03 Tel. 0032 16 60 770031 60 (0)513 - 63 13 55 B -3001 Tel. Tel. 0031 T (0)10 - 503 el. 0032 1602 6000 77 60 www.apvandenberg.com BV www.dywidag-systems.com www.mosgeo.c om yst wywstad w..dy .d widag-sy s ems.com 43 PE Lel Klipperweg 14, 6222 PC Maastricht 218 Tel. 0031 (0)43 - 352 76 09 www.huesk ke er.com

Veilingweg 2 - NL - 5301 KM Zaltbommel Tel. 0031 (0)418 - 57 84 03 Kleidijk 35 site 5, bus 15 / Ubicenter Philips 3161 EK Rhoon B -3001 Leuven Huesker Synthetic BV- 503 02 00 Tel. 0031 T (0)10 el. 0032 16 60 77 60 Het Schild 39 V4 www.mosgeo.c om PC www14, ..dy .d widag-sy yst s Maastric ems.com ht Klipper weg 6222 5275 EB Den Dungen Tel. 0031 (0)43 - 352 76 09 Tel. 0031 (0)88 594 00 50 www.huesk ke er.com www.huesker.nl

Ballast Nedam Engineering Gemeenschappenlaan 100 Ringwade 51, 3439 LM Nieuwegein B-1200 Brussel Postbus 1555, 3430 BN Nieuwegein Tel. 0032 2 402 62 11 Tel. 0031 (0)30 - 285 40 00 www.besix.be www..ballast-nedam.nl

Silver Members 11 4

PAOTM Ballast Nedam Engineering Ballast Nedam Engineering Ringwade 51, 3439 LM Nieuwegein Ringwade 51, 3439 LM Nieuwegein Postbus 1555, 3430 BN Nieuwegein Postbus 1555, Nieuwegein Tel. 00313430 (0)30BN - 285 40 00 Tel. 0031 (0)30 285 40 00 www..ballast-nedam.nl www.ballast-nedam.nl

nveen 3 - 63 13 55 nberg.com

4

G EOT ECHN I EK – Januari 2016

Postbus 5048 2600 GA Delft Tel. 0031 (0)15 278 46 18 www.paotm.nl

4

Veurse URETEK NedeAchterweg rland BV 10 2264 SG Leidschendam Zuiveringweg 93, 8243 PE Lelystad Tel. 0031 (0)70 311 13 33 - 256 218 Te el. 0031 (0)320 ek.nl www.urre etwww.fugro.com

Klipperweg 14, Tel. 0031 ( www.h

Te el. 0031 (0) 183 40 13 11 www.terracon.nl

Silver Plus Members

Silver Members

Veilingweg 2 - NL - 5301 KM Zaltbommel Tel. 0031 (0)418 - 57 84 03 Korenmolenlaan 2 Boussinesqweg Philipssit1e 5, bus 15 / Ubicenter 2629 3447 HV Delft GGB W oerden -3001 Leuven Tel. 0031 (0)88 82 73 16-43 Tel. 335 0031 (0)348 5260 54 T el. 0032 6017 77 Vier linghstraat www.deltares.nl sems.c ign.nlom wwwww.w v..dy olkwidag-sy erinfradyest .d s 4251 LC Werkendam

GEOTECHNIEK - Maart 2018

GEOT ECH NIE K – Januari 2016

IJzerweg 4 8445 PK Heerenveen Tel. 0031 (0)513 - 63 13 55 ww w.apvandenber Vierlinghstraat 17g.com 4251 LC Werkendam Tel. 0031 (0)183 40 13 11 www.terracon.nl

Topcon Positioning Netherlands De Kronkels 14 3752 LM Bunschoten-Spakenburg Tel. 0031 33 299 29 39 www.topconpositioning.nl

Ballast Ne Ringwade 51, Postbus 1555, Tel. 0031 www..ba


Members Mede-ondersteuners Mede-ondersteuners

Associate Members Cofra BV BAM Infraconsult bv

Kwadrantweg 9 H.J. Nederhorststraat 1 1042 AG Amsterdam 2801 SCCGouda ofra BV Postbus 20694 Tel. +31Kwad (0)182 59w05 rant eg10 9 1001 NR Amsterdam www.baminfraconsult.nl 1042 AG Amsterdam Tel. 0031 (0)20 - 693 4596 Postbus 20694 www.cofra.nl 1001 NR Amsterdam Geobest BV0031 Geobe be est (0)20 BV - 693 4596 Tel. Marconiweg Poswtbus ww .c2ofr427 a.nl 4131 PD3640 Vianen AK Mijdrecht Geobe be es489 t BV01 40 Tel. 0031 (0)85 Tel. 0031 (0)85 - 489 0140 Postbus 427 www.geobest.nl www.geobest.nl ..g 3640 AK Mijdrecht Tel. 0031 (0)85 - 489 0140 www.geobest.nl ..g

NVAF

Members Members PostbusAssociate 1218 3840 BE Harderwijk Tel. 0031 (0)341 456 191 Associate Members Members www.funderingsbedrijf.nl

Lankelma Geotechniek BAUER Funderingstechniek Zuid BV

Lameire BodemBouw BV Funderingstechniek NV

Va an ‘t Hek Gro oep Cofra BV

Postbus 88 Rendementsweg 15 Veghelse Dijk 2-E Postbus 20694 Postbus 38 1462 ZH Middenbeemster Industrielaan 4 3641 SK Mijdrecht 5406 TE Uden 1001 NR‘t Amsterdam Lan kelma Geotechniek Lameire Va an Hek Gro oep Tel. 0031 (0)299 31 30 20 5688 ZG Oirschot 9900 Eeklo Tel.Zuid 0031B(0)297 231 150 Tel. 0031 (0)85 877 20 02 Tel. 0031 (0)20 V Funderingstechniek NV Postbus 88 693 45 96 www.vanthek.nl Tel. 0031 (0)499 - 57 85 20 Tel. 0032 (0) 9 379 72 77 www.bauernl.nl www.bodembouw.nl www.cofra.nl Postbus 38 1462 ZH Middenbeemster Industrielaan 4 www.lameire.be www..lankelma-zuid.nl Tel. 0031 (0)299 31 30 20 5688 ZG Oirschot 9900 Eeklo www.vanthek.nl Tel. 0031 (0)499 - 57 85 20 Tel. 0032 (0) 9 379 72 77 Geomet Geomil Equipment BV Lankelma www.lameire.be NVAF Geotechniek Poswt..lan ABV ca ademisch SBRCURnet ww kelma-zuid.nl powered ABO-Group Westbaan Zuid BV Onderby wijs (PAO) Postbus240 516 Postbus 440 Curieweg 2841 MCAM Moordrecht Postbus 2600 Delft Postbus195048 3840 38 AK Harderwijk NVAF PoBZ stAAlphen ca ademisch SBRCURnet 2408 Tel.T0031 (0)172 427 8000500 5688 ZG0031 Oirschot el. 0031 (0)15 - 303 2600 GA Delfta/d Rijn Tel. (0)341 456 191 Onde r wijs ( P A O) Postbus 516 Postbus 440 57 85 20 Tel.Tel. 0031 (0) 172 449 822 www.geomil.com Tel. 0031 (0)499 www.nvaf.nl www..sbrcurnet.nl 0031 (0)15 - 278 46 18 2600 AM Delft Postbus 5048 3840 AK Harderwijk www.abo-group.eu www.lankelma-zuid.nl ww w..pao.tudel Tel. 0031 (0)15 - 303 0500 2600 GA Delft ft.nl Tel. 0031 (0)341 456 191 www.nvaf.nl www..sbrcurnet.nl Tel. 0031 (0)15 - 278 46 18 Van ’t Hek Groep ™ ™  Leide r dorp In s truments BV, Leide r dorp ™  Geomil Equipment BV, Moo r d r echt www..pao.tudel ft.nl Postbus 88 ™ ™Votquenne Foundations NV, Dadizele (B) ™JLD ™ racting BV, Edam 1462 ZH Cont Middenbeemster ™  Tjaden BV, Heerjansdam Tel.™ 0031 (0)299 31 30 20 ™ ™Leiderdorp Instruments BV, Leiderdorp ™Geomil Equipment BV, Moordrecht www.vanthek.nl ™JLD Contracting BV, Edam ™ ™Tjaden BV, Heerjansdam ™

™ ™Votquenne Foundations NV, Dadizele (B)

Colofon

GEOTECHNIEK GE OTECHNIEK JAARGANG J AARGANG 20 – N NUMMER UMMER 1 Januari 2016 GEOTECHNIEK GE OTECHNIEK JAARGANG J AAR GANG 20 –N NUMMER UMMER 1 Geotechniek is22 een informatief/promotioneel Maart 2018 Januari 2016vaktijdschrift dat beoogtkennis en ervaring onafhankelijk uit te wisselen, inzichtte bevorderen en belangstelling Geotechniek is een eeninformatief/promotioneel informatief/promotioneel onafhankelijk voor het gehele geotechnische te kweken. onafhankelijk vaktijdschrift datvakgebied beoogtkennis vaktijdschrift dat beoogtkennis en ervaring uitenteervaring wisselen, inzicht uit te wisselen, inzichtte bevorderen en belangstelling teobevorderen en Carolinabrug belangstelling het gehele geotechnische foto Paul Bakker © C ver: Fundering invoor Suriname, voor het gehele geotechnische vakgebied te kweken. vakgebied te kweken. Cover: Fundering Carolinabrug in Suriname, foto Paul Bakker © Redactieraad Uitgever/bladmanager Uitg Uitgever/bladmanager ever/bladmanager Redactieraad Redactie raad (excl. specials) Heeres, dr. ir. O.M. Alboom, ir. Jonker, ing.mw. A. Ir. I. Uitgeverij Educom Alboom, ir. G. G. van van Uitgeverij Educom BV Hergarden, Lengkeek, ir. Bles, ir. T.J. R.P.H. Diederiks Beek, mw. ir. V. van R.P.H. Diederiks Jonker, ing. A.A. Uitg Uitgever/bladmanager ever/bladmanager Redactieraad Redactie raad Heeres, dr.ing. ir. O.M. Rooduijn, Bogaards, J. Bouwmeester, Ir. D. Lengkeek, ir. A.M.P. Alboom,ir. ir.M. G.van vanden Uitg everij (excl. Educom BV Hergarden, mw. Ir. I. Redactie specials) Smienk, ing. Broeck, Redactie Brassinga, ing. H.E. Rooduijn, ing. E. M.P. Beek, mw. ir. V. van R. P .H. Diederiks Jonker, ing. A. ir. S. Spierenburg, Dalen, ir. J.H. van Bles, ir. T.J.ir. V. van Beek, mw. Broeck, ir. M. van den Schippers, ing.dr. R.J. Bouwmeester, Ir. D. Lengkeek, ir. A. Storteboom, Deen, dr. J.K. van Bogaards, J. Brassinga, ing. H.E. Brouwer, ir. J.W.R. Smienk, ing. E.O. Redactie Brassinga,R.P.H. ing. H.E. Rooduijn, M.P. Vos, mw. ing. ir. M. Diederiks, Broeck, ir. ir. M. van den Broeck, Dalen, ir. J.H. van Spierenburg, dr.de ir. S. Beek, mw. ir. V. van Broeck, ir. M. van den Schippers, ing. R.J. Velde, ing. E. Duijnen, ing. P. van Diederiks, R.P.H. Diederiks, R.P.H. Deen, dr. J.K. van Storteboom, O.van der Brassinga, ing. H.E. Brouwer, J.W.R. Smienk, ing.A.E. Verweij, Graaf, ing.ir. H.C. van de Lengkeek, Heeres, dr. ir. ir.A. O.M. Diederiks, R.P.H. Vos, mw. ir. ir. M. de Broeck, ir. M. van den Dalen, ir. J.H. van Spierenburg, dr. Zandbergen, ing.ir. D.S. Grotegoed, ir. D. Meireman, ir. P. Hergarden, mw. Ir. I. Duijnen, ing. P. van Velde, ing. E. van der Diederiks, R.P.H. Deen, dr. Drs. J.K. van Storteboom, O. Gunnink, J. Verweij, ir. A. Lengkeek, ir. A. Graaf, ing. H.C. van de Heeres, dr. ir. O.M. Diederiks, R.P.H. Vos, mw. ir. M. de Zandbergen, Meireman, ir.ing. P. D. Gunnink, Drs. J. Hergarden, mw. Ir. I. Duijnen, ing. P. van Velde, ing. E. van der Lengkeek, ir. A. Graaf, ing. H.C. van de ir.m P. D Distributie istriibutie van van a G Geotechniek eotechniek iin n BelgiëMeireman, wo wordt rd dt m mede ede mogelijk ogelijk ge gemaakt maaGunnink, kt doo door: r: Drs. J. ABEF A ABEFvzw vzw SMARTGEOTHERM Belgische Vereniging Info : WTCB, ir. Luc François Belgische Vereniging Vereniging Aannemers Lombardstraat 42, 1000 Brussel werken A annemersFunderingswerken Funderings u Aannemers Funderingswerken ABEF A ABEFvzw vzw SMARTGEOTHERM Cuypersstraat Tel. +32 11 22 50 65 LPriester ombardst raat 34-42 3 Lombardstraat Belgische Vereniging Info : WTCB, Belgische Vereniging Vereniging ir. Luc François 1040Bru Brussel info @bbri.be 1000 ssel Brussel Aannemers Funderingswerken Lombardstraat 42, 1000 Brussel werken A annemers Funderings u Aannemers Funderingswerken Secretariaat: www.smartgeotherm.be ww w.ab . ef..be www.abef.be Cuypersstraat 3 Tel. +32 11 22 50 65 LPriester omba r dst r a a t 34-42 Lombardstraat erwin.dupont@telenet.be 1040Bru Brussel info@bbri.be 1000 ssel Brussel Secretariaat: www.smartgeotherm.be 5 ww w .ab . e f..be www.abef.be GEOTECHNIEK Maart 2018 GEOT ECH NIE K – Januari 2016 5

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

erwin.dupont@telenet.be

Colofon

Geotechniek G eo e techniek k iiss n een ui uitgave itgave va van U itg geve i iek E d om BV BV Uitgeverij Educom Geotechniek techrnij isco G eo e k uis nn347 Mathe va een ui ine tgsse averlaa uitgave van m BV 3023 GB R U itg geve rij iotte E druda co om BV Uitgeverij Educom Educom

6544 T el. 0031 (0)10 - 425 Mathenesserlaan 347 7 Mathe nesserlaan 34 Fax 0031 (0)10 - 425 7225 3023 GB Rotterdam otterdam 3023 GB R info@uitgeverijeducom.nl Tel. (0)10 425654 6544 0 --425 4 T el. 0031 (0)1 www.uiitgeveriijeducom.nl F ax 0031 (0)10 - 425 7225 info@uitgeverijeducom.nl in fo@uitgeverijeducom.nl www.uitgeverijeducom.nl www.uiitgeveriijeducom.nl

Leze rsservice Lezersservice Lezersservice Adresmutaties doorgeven via Adresmutaties doorgeven info@uitgeverijedu com.nl via Leze rsservice Lezersservice info@uitgeverijeducom.nl Adresmutaties doorgeven via © Copyright infoev uitg ecvom erijedu @ Uitg erij Edu BV com.nl © Copyrights Januari 2016 Uitgeverij Educom Niets uit deze uitgave mag © Copyright Maart 2018 worden geEdu reprcodu eerd met Uitg everij omcBV Niets uit deze uitgave mag welke methode dan ook, zonder Januari 2016 schriftuit elij ke toe stemming van de Niets deze uitga ve mag worden gereproduceerd met uitg evemethode r.ge ©rep ISSN 1386 w orden rodu cee r-d2758 met welke dan ook, zonder welke methode dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de schriftelijke toestemming van de uitgever. uitgever. © © ISSN ISSN 1386 1386 -- 2758 2758

BGGG Belgische Groepering voor Grondmechanica BGGG en Geotechniek Belgische Groepering7 c/o BBRI, Lozenberg voor Grondmechanica 1932 Sint-Stevens-Woluwe en Geotechniek bggg @skynet.be c/o BBRI, Lozenberg 7 1932 Sint-Stevens-Woluwe bggg@skynet.be


op tel 015 278 46 18

advertentie_geotechniek_1_2017.indd 1

geotechniek _Januari_2017_v1.indd 22

4-11-2016 13:36:44

VERGROOT JE GEOTECHNISCHE KENNIS 6, 7, 13 en 14 maart

Damwandconstructies en bouwputten ing. H.J. Everts (Everts Geotechniek BV) en dr.ir. K.J. Bakker (WAD43 Consulting Engineers) 20 en 21 maart

Bronbemalingen bij bouwprojecten ing. V. Lubbers (Fugro Geoservices BV) 22 en 29 maart

Vervormingsgedrag bij funderen op staal ir. G. Meinhardt (CRUX Engineering BV) 27 en 28 maart

Zettingsvloeiing ir. R.R. de Jager (Koninklijke Boskalis Westminster N.V.) 10, 11, 18 en 19 april

Paalfunderingen voor civiele constructies dr.ir. M. Korff (Deltares) en ing. E. de Jong (Geobest BV)

Met welke cursus kun jij excelleren in de geotechniek? ZOEK JOUW CURSUS OP WWW.PAOTM.NL!

advertentie_geotechniek_1_2018_CC2018.indd 1

11, 12 en 19 april

Uitvoeringsaspecten van dijkversterkingen ir. W.R. Halter (Fugro Geoservices BV) en ing. T.J. Schepers (Waterschap Rivierenland) 24 april en 15 mei

Grondonderzoek: bepaling van parameters dr.ir. C. Zwanenburg (Deltares) en ir. E. Alink - de Boer (Fugro Geoservices BV)

INSCHRIJVEN? Dat kan op www.paotm.nl Heeft u vragen dan staan we u graag te woord op 015 278 46 18 of via info@paotm.nl.

31-1-2018 13:08:25

29/11/2016 22:13


Inhoud 3 Van de redactie - 33 Afstudeerders - 37 Vraag & Antwoord - 43 Column - 45 The Magic of Geotechnics

GEOTECHNIEK Onafhankelijk vakblad voor het geotechnische werkveld

8

Onderzoek naar verbetering van de horizontale bodemafsluiting door middel van bodeminjectie

14

De gevolgen van de restkracht bij een paalfundering Ir. Shilton Rica / Prof. Dr. Ir. Stefan Van Baars

Dr. ir. A.E.C. van der Stoel / Ing. E. van de Werfhorst / Ing. R. Gerssen

22

28

Van een Oude Geul naar een Nieuwe Sluis

Integraal geotechnisch ontwerp voor het nieuwe Internationale Vliegveld van Mexico Stad

Ir. AJ Grashuis (Arjan) / Ir. Sarah Verfaille

Martin de Kant / Ruud Steenbakkers / Daniele Festa

34

Intuïtief virtueel dijkontwerp met VR-Dijken Stakeholderparticipatie in optima forma ir. M.L. (Marinus) Aalberts / ir. J.J.M. (Jasper) Sluis

GEOKUNST Onafhankelijk vakblad voor gebruikers van Geokunststoffen

50

56

Bovenafdichting passieve wand constructie ing. Piet van Duijnen / ing. Constant Brok / Sjoerd Bouwman

Hoe geogrids de prestaties van wegen verbeteren (deel 2) Dr.-Ing. Lars Vollmert / Dipl.-Ing. Jörg Klompmaker

7

GEOTECHNIEK - Maart 2018


Dr. ir. A.E.C. van der Stoel CRUX Engineering BV

Onderzoek naar verbetering van de horizontale bodemafsluiting door middel van bodeminjectie Inleiding Waterglas wordt in de civiele techniek toegepast door het samen met water en een harder in de vorm van een zogenaamde bodeminjectie toe te passen als kunstmatige bodemafsluiter bij bouwkuipen. Over waterremmende bodeminjecties publiceerde Van der Stoel (2013) reeds in dit Vakblad, waarbij met name in werd gegaan op ontwerp, maakbaarheid en monitoring. De conclusie dat het hier een volwassen techniek met gebruiksaanwijzing betreft, heeft geleid tot de nodige ontwikkelingen in de afgelopen jaren. In dit artikel wordt in dat kader ingegaan op een aantal proeven die zijn uitgevoerd om de kwaliteit van de horizontale bodemafsluiters beter te kunnen garanderen. De keuze voor een waterglasinjectie wordt vaak gemaakt in verband met de relatief snelle bouwtijd in vergelijking met onderwaterbeton, het makkelijker kunnen verwijderen van de damwanden en het tot een minimum beperken van het grondwateronttrekkingsbezwaar. Ondanks dat dit heeft geleid tot veelvuldige succesvolle toepassing, is op een aantal van de projecten waar de afgelopen jaren bodeminjectie is toegepast als bodemafsluiter, het gewenste resultaat niet (geheel) behaald. Om in kaart te brengen hoeveel projecten succesvol zijn uitgevoerd zijn door Gerssen & Van de Werfhorst (2017) projectgegevens verzameld. Op basis van dit in onderzoek is het de inschatting dat sinds 2002 ruim 200 grotere bouwkuipen met bodeminjectie zijn gerealiseerd (het werkelijke aantal projecten is lastig te bepalen, aangezien niet elk bedrijf alle projecten heeft gedocumenteerd). Hiervan zijn er bij tussen de 5 en 10 bouwkuipen in meer of mindere mate problemen opgetreden die betrekking hadden op de bodeminjectie., oftewel circa 5% van de projecten.

Van de mogelijke oorzaken (Van der Stoel, 2013) zijn een aantal onderzocht, welke in dit artikel worden behandeld, zijnde het verbeteren van de aanbrengnauwkeurigheid, het verminderen van de omgevingsbeïnvloeding bij aanbrengen, de invloed van trillingen in het proces en het controleren (beperken) van de injectiedrukken.

Ing. E. van de Werfhorst Hogeschool Windesheim

Ing. R. Gerssen Hogeschool Windesheim

menten vormen de basis voor een injectielaag. Naarmate de bollen tijdens injectie groeien, gaan ze elkaar op een gegeven moment overlappen waardoor alle bolvormige elementen samen een geheel vormen. De hoeveelheid inFiguur 1 - proefbak met injectiebollen.

Aanbrengen injectiepunten/-slangen Een van de beperkingen in de garantie van de werking van een waterremmende bodeminjectie ligt in de aanbrengnauwkeurigheid van de injectiepunten. Het aanbrengen van de injectiepunten op basis van het gekozen injectiestramien kan op meerdere methoden, namelijk: • inboren; • laagfrequent intrillen; • hoogfrequent intrillen; • sonisch intrillen. Nadat de injectiepunten op diepte zijn aangebracht kan door de slang geïnjecteerd worden. De injectielaag ontstaat doordat ter plaatse van elk injectiepuntje min of meer een bolvormig element (figuur 1) gevormd wordt. Deze eleFiguur 2 - Plattegrond met injectieraster.

De oorzaken hiervoor zijn heel divers geweest en liggen zeker niet altijd direct voor de hand.

8

GEOTECHNIEK - Maart 2018


Samenvatting

Waterglas wordt in de civiele techniek als kunstmatige bodemafsluiter bij bouwkuipen. In dit artikel wordt ingegaan op een aantal proeven die zijn uitgevoerd om de kwaliteit van de horizontale bodemafsluiters beter te kunnen garanderen. Conclusies zijn dat door nieuwe ontwikkelingen de aanbrengnauwkeurigheid kan worden verbeterd, de omgevingsbeïn-

vloeding bij aanbrengen kan worden verminderd, de invloed van trillingen in het proces nauwkeurig moet worden bewaakt en dat het controleren (beperken) van de injectiedrukken in combinatie met de -debieten een belangrijke rol speelt.

Tabel 1 - Voorbeeld theoretische kentallen bij veelvoorkomende injectiestramienen. Zie ook figuur 2 Stramien AxA

Aantal injectiepunten Aantal injectiepunten bij een bouwkuip van bij een bouwkuip van 10x10m (100m2) 20x20m (400m2)

Bol diameter (in cm)

Liters per bol o.b.v. 35% vulling poriën

Totaal liters bouwkuip á 100m2

Totaal liters bouwkuip á 400m2

120x120

88

346

140

502

45.000

174.000

110x110

109

416

130

402

44.000

167.500

100x100

132

506

120

316

42.000

167.500

90x90

158

630

105

212

33.500

134.000

80x80

207

798

95

157

32.500

125.500

jectievloeistof per injectiepuntje, en dus ook de grootte van het bolvormige element hangt af van het gekozen injectiestramien. De injectiepunten worden volgens een vooraf gekozen injectiestramien aangebracht (figuur 2). Het injectiestramien bestaat uit een driehoek met gelijke zijden, waarbij gevarieerd kan worden in de lengte van de zijden. Op basis van het gekozen stramien wordt vooraf de hoeveelheid injectievloeistof per injectie-element bepaald. In tabel 1 zijn enkele veelvoorkomende voorbeeld-stramienen weergegeven met de bijbehorende kentallen. Wanneer de slangen worden aangebracht middels het intrillen van een damwandprofiel of H-Bint is de plaatsingsnauwkeurigheid geringer dan bij geboord aanbrengen. Bovendien kunnen trillingen zorgen voor een wijziging in de conusweerstand (verdichten bij losgepakt zand en ontspannen bij hoge conusweerstanden) en kunnen deze meer hinder en schade veroorzaken. Deze schade wordt bijvoorbeeld veroorzaakt doordat de trillingen zorgen voor verplaatsingen van de grond in de bouwkuip en additionele vervormingen van de damwanden of doordat de trillingen ontoelaatbaar zijn voor (in de grond gevormde) palen in de bouwkuip of voor belendende gebouwen. Boren is nauwkeuriger qua plaatsing, maar echter weer trager en veroorzaakt een boorgat dat moet worden afgedicht. Dit leidt er toe dat

bij een grotere aanbrengdiepte dan circa 15m de positionering van de injectiebol zo sterk kan afwijken van de normaal haalbare circa 1,0% afwijking, dat een overmaat aan injectievloeistof van wel 20-50% moet worden geïnjecteerd om een grotere zekerheid te krijgen dat de bouwkuip wordt afgedicht. Dit leidt weer tot andere mogelijke problemen ten aanzien van dicht injecteren bij nabijgelegen punten en sowieso tot een oneconomisch ontwerp. Om dit mogelijk probleem op te lossen zijn onder andere door Van t Hek International en B&P Inter en High Five Solutions BV proeven uitgevoerd met het sonisch inboren van injectiepunten. Dit heeft als belangrijk voordeel dat de snelheid van trillen wordt gecombineerd met de nauwkeurigheid van boren. Op deze wijze zijn tot op een diepte van 35m in een proefkuip bij Van ’t Hek in de ZO Beemster punten aangebracht met een nagemeten minimale plaatsafwijking (<1%). Ook zijn onlangs op grote schaal in Utrecht bij een aantal projecten door High Five Solutions BV injectiepunten geïnstalleerd op een diepte tot circa 11m. Om de invloed van het sonisch boren op de conusweerstand te beschouwen en de trillingen in de omgeving te meten zijn begin 2017 op IJburg in Amsterdam proeven uitgevoerd waar ook een student (J. Keuzenkamp) op is afgestudeerd aan de TU-Delft. De resultaten laten zien dat de conusweerstand niet significant voor- of nadelig wordt beïnvloed door de sonische trillingen en dat de gemeten trillingen op circa 1m uit de

9

GEOTECHNIEK - Maart 2018

boorkop minder dan 1mm/s bedragen. Ook is van het fenomeen van maaiveldzakking cq. ‘kratervorming’ welk vaak ontstaat bij het gebruik van H-profielen en damwanden geen enkele sprake en ligt de aanbrengsnelheid hoger. Ook is het onder omstandigheden mogelijk om door alleen sonisch te trillen, dus zonder te boren, de punten aan te brengen. Invloed omgevingstrillingen op het resultaat van de injectie De invloed van omgevingstrillingen op de doorlatendheid van een waterglasinjectie zijn van belang omdat vaak in de nabijheid van de bodeminjectiewerkzaamheden andere werkzaamheden plaatsvinden die trillingen veroorzaken, zoals bijvoorbeeld het intrillen van damwanden of het heien van palen. Nu wordt vaak als praktische vuistregel aangehouden dat minimaal circa 30m moet zitten tussen deze werkzaamheden en de injectiewerkzaamheden. Om de invloed van omgevingstrillingen op de doorlatendheid van met waterglasinjectie geïnjecteerd zand vast te kunnen stellen, zijn door de auteurs een aantal experimenten uitgevoerd waarbij het moment van trillen is gevarieerd. Er is getrild tijdens injectie, tijdens het omslaan (kippen) van de injectievloeistof en na 72 uur uitharden. De tijdsduur van de trillingen per monster bedraagt 30 minuten. De doorlatendheid van de proefmonsters is steeds gemeten 72 uur na injectie. Tabel 2 geeft een overzicht van de resultaten van de experimenten. Na het meten zijn de monsters geanalyseerd,


Tabel 2 - K-waarden experimenten omgevingstrillingen. Experiment

Gemiddelde k10 (m/s)

Nulmeting

0.16*10-7

Trillen tijdens injectie

0,03*10-7

Trillen tijdens kippen

14*10-7

Trillen na 72 uur uitharden

1,7*10-7

waarbij een aantal zaken naar voren zijn gekomen. Bij het trillen tijdens injectie blijkt dat het zandpakket verder verdicht is door de trillingen, waardoor er een laag waterglas bovenop het monster is ontstaan (figuur 3). Bij het trillen tijdens het kippen is het zandpakket ook verder verdicht, waarbij een dun horizontaal laagje waterglas en een holle ruimte over de volledige lengte van het monster is ontstaan (figuur 4). Bij het trillen na 72 uur uitharden is te zien dat het monster lichte scheurvlakken vertoond (figuur 5). Daarnaast voelt het monster minder sterk aan in vergelijking met de andere twee monsters. Bij het trillen tijdens injectie is de doorlatendheid beïnvloed door de lens van pure waterglas op het monster; de meting is dus niet representatief; in de praktijk loopt het water makkelijk langs of door een scheur zo in een lens. In ieder geval kan geconcludeerd worden dat trillen tijdens injecteren een negatieve invloed heeft

op het resultaat, het monster is niet homogeen geïnjecteerd. Hetzelfde geldt, in wat mindere mate, ook voor de metingen van het trillen tijdens het kippen. Het trillen na het uitharden (72 uur) heeft een negatieve invloed op de doorlatendheid van het met waterglas geïnjecteerde zand. De doorlatendheid wordt in de proef bij benadering een factor tien groter. Vanwege de beperkte grootte van de proef kan deze factor niet rechtstreeks toegepast worden in de praktijk; het is in ieder geval duidelijk dat trillingen direct toegepast op geïnjecteerd zand ongunstig zijn voor de doorlatendheid, hetgeen strookt met bevindingen in de praktijk. Nader onderzoek zou moeten uitwijzen op welke afstand / welke trillingen nog acceptabel zijn. Tot dan wordt aanbevolen trillingen te vermijden. Invloed injectiedruk en –debiet bij aanbrengen injectievloeistof Het injecteren van waterglas gebeurt volgens het permeation grouting principe. Dit wil zeggen dat tijdens injectie de korrelstructuur van het zand intact blijft en dat enkel de poriën gevuld worden met injectievloeistof. Indien de snelheid van injecteren en de daarbij optredende injectiedruk te hoog wordt, dan zal op een bepaald moment fracturing (grondscheuring) optreden. In de nieuwe versie van Eurocode 12715, gewijd aan de uitvoering van grouting werk, zal (nog

onder voorbehoud!) worden aangegeven dat “In order to avoid displacement or hydrofracture, rock grouting shall be carried out at carefully controlled pressures and flow rates, using appropriate grouts” en “typical flow rates are in the range 4 to 10 l/min, but need to be selected with due regard to the soil to be permeated”. De debieten bij bodeminjectie zullen dus tussen de 4 en 10 liter per minuut moeten liggen, bij gecontroleerde en van toepassing zijnde drukken. Dat laatste is echter voor brede interpretatie vatbaar. De pompdruk waarmee de injectievloeistof in de grond wordt gebracht varieert uiteraard per situatie. Over het algemeen zijn in de beroepspraktijk vuistregels beschikbaar, gerelateerd aan een veilige afstand tot een ongesteund graaffront of tot aan het maaiveld. Deze vuistregels lopen zeer uiteen: 1. Europa: pmax = 1,0 bar / m diepte; 2. VS: pmax = 0,22 bar / m diepte (=1 psi per voet ); 3. China: max = 2,0 bar / m diepte; 4. de injectiedruk moet ongeveer gelijk zijn aan 2 tot 2,5 maal de grondspanning die heerst op de diepte waarop wordt geïnjecteerd; 5. het product van injectiedruk (bar) en pompdebiet (l/min) mag niet groter zijn dan 20; 6. de injectiedruk moet minimaal gelijk zijn aan 1,5 maal de waterspanning die heerst op de diepte waarop wordt geïnjecteerd. Het blijkt wel dat de vuistregels nogal uiteen Figuur 3, 4, 5 - Resultaten trillen

10

GEOTECHNIEK - Maart 2018


lopen. Vooral het gebrek aan enige correlatie met de grondgesteldheid maakt dat de meeste regels in de praktijk van twijfelachtige waarde zijn. Het is met name belangrijk dat geen grote variaties in de injectiedruk optreden. Een grote variatie is slechts verantwoord bij aanvang van de injectie (initiatiedruk). Situaties waarin een ongewenste, grote variatie kan optreden zijn: • het hanteren van een te lange injectietijd ten opzichte van de geltijd, waardoor zogenaam-

de zweervorming optreedt; bij zweervorming verhardt de buitenste schil van het injectielichaam, waarna de onverharde binnenmassa wegens de injectiedruk door de schil breekt; het injectielichaam krijgt hierdoor een zeer onregelmatige structuur; • het ontsnappen van injectievloeistof langs de lans of injectieslang; •  het uitbreken van injectievloeistof naar een holle ruimte / bij injectie nabij een laagovergang.

Figuur 6 - Opzet proefbak injecties De daadwerkelijke injectiedruk is die aan het uiteinde van de injectiebuis of -slang. De pompdruk (manometer op de pomp) wordt nog beïnvloed door de stijghoogte en het wrijvingsverlies in de injectiebuis of -slang. Om de invloed van de injectiedruk op het resultaat en specifiek de doorlatendheid van een waterglasinjectie te bepalen, zijn een aantal experimenten uitgevoerd. Hiertoe zijn experimenten uitgevoerd met een debiet van 2,0, 5,0 en 8,0 l/ min. Voor de uitvoering van de experimenten is gebruik gemaakt van een door de auteurs zelf ontworpen en in elkaar gezette proefbak, zie figuur 6. Het zand dat is gebruikt voor de experimenten is gewonnen in het Lingemeer (Gelderland), ten Noorden van de rivier de Linge. Het gebruikte zand is rivierzand en wordt geleverd onder de naam ophoogzand met een opgegeven korrelafmeting van 0-1 mm.

Het feit dat bij het experiment waarbij geïnjecteerd is met 8,0 l/min een hogere doorlatendheid is ontstaan kan verklaard worden aan de hand van enkele tijdens de proef vastgelegde waarnemingen. In de doorsnede van de 8,0 l/ min injectielaag (figuur 10) zijn tijdens injectie ruimtes ontstaan waar de injectievloeistof zich niet in de poriën heeft kunnen verspreiden; de vloeistof is dus met een dusdanige snelheid geïnjecteerd dat de korrelstructuur van het zand is veranderd: er heeft fracturing opgetreden. Dit is ook waarneembaar geweest door het plexiglas aan de voorzijde van de proefbak en door het aantreffen van pure waterglas lenzen in het injectiemassief na ontgraven. Wanneer het bereik van de injectiedrukken wordt beschouwd (tabel 3), dan valt op dat bij 8,0 l/min grote fluctuaties zijn opgetreden, zie Figuur 10 - Doorsnede van het injectiemassief bij 8,0 l/min

Tabel 3 - Overzicht resultaten experimenten. Gemiddelde Debiet (I/min) doorlatendheid k10 (m/s)

Druk (bar)

2,0

6,3*10-7

0 - 0,3

5,0

5,4*10-7

0,1 - 1,0

8,0

12*10-7

0,1 - 2,0

De resultaten van de experimenten zijn in tabel 3 weergegeven. De doorlatendheid van de experimenten uitgevoerd met 2,0 en 5,0 l/min zijn nagenoeg gelijk. De doorlatendheid van het experiment uitgevoerd met 8,0 l/min is circa 2 keer hoger. Uit de tabel is ook af te lezen dat bij een hoger injectiedebiet een hogere injectiedruk ontstaat. De figuren 7 t/m 9 laten de verkregen injectielagen zien van de drie experimenten. Figuur 7, 8, 9 - Resultaat experimenten injectielagen

11

GEOTECHNIEK - Maart 2018


Figuur 11 - Drukfluctuatie tijdens injectie

invloed van trillingen in het proces en het controleren (beperken) van de injectiedrukken, zijn de volgende conclusies te trekken. De aanbrengnauwkeurigheid valt, in het bijzonder bij de aanwezigheid van obstakels, harde lagen en aanbrengen op grotere diepten dan 15m, aanzienlijk te verbeteren door de punten sonisch borend aan te brengen. Tot op een diepte van 35m bleek een afwijking van kleiner dan 1,0% haalbaar.

2,0

De invloed van trillingen op geïnjecteerd zand zijn ongunstig voor de doorlatendheid, hetgeen strookt met bevindingen in de praktijk. Nader onderzoek zou moeten uitwijzen op welke afstand / welke trillingen nog acceptabel zijn. Tot dan wordt aanbevolen trillingen te vermijden.

1,0

Figuur 12 - Afstand hart injectielaag tot bovenkant injectielaag uitgezet in hoogtegrafiek

Uit de experimenten is gebleken dat de injectiedruk een duidelijke invloed heeft op het resultaat van de bodeminjectie. Bij een verhoging van het injectiedebiet naar 8,0 l/min traden sterke drukfluctuaties op en is fracturing opgetreden. Dit is, zeker in de prakrijk, zeer nadelig voor de doorlatendheid, omdat het water dan tussen de schollen van pure waterglas door zal stromen. Ook wordt het maaiveld gelift, hetgeen over het algemeen niet wenselijk is. Ten aanzien van de injectiedruk en het -debiet, wordt eensluidend de Eurocode, sterk geadviseerd om bij bodeminjectie de debieten en injectiedrukken te beperken, waarbij de vuistregel dat het product van injectiedruk (bar) en pompdebiet (l/min) niet groter zijn dan 20 daarbij een goede richtlijn lijkt te zijn. Het is overigens essentieel de drukken en debieten zowel te monitoren als vast te leggen en een bewakingssysteem op te tuigen om overschrijding te voorkomen.

ook de pieken en terugvallen in figuur 11 De zandkorrels zijn dus uit elkaar zijn gedrukt oftewel ook dit wijst op het optreden van fracturing (grondscheuring). Omdat bij fracturing de korrelstructuur van het zand niet wordt gepenetreerd, maar het injectiemateriaal lenzen vormt (de injectievloeistof zoekt in feite de weg van de minste weerstand), verspreidt de vloeistof zicht willekeurig en vormt het dus geen compact geheel met het zand zoals dit wel bij permeation het geval is. Tijdens de experimenten is van elke injectielaag de afstand van het hart van de injectielaag tot de bovenkant van de geïnjecteerde laag ingemeten. Het resul-

taat hiervan is opgenomen in figuur 12. Hieruit blijkt dat de donkergrijze staven (8 l/min) overal hogere waardes aangeven, wat bevestigt dat het zand deels door de door de fracking ontstane lenzen omhoog is gedrukt. In feite is dus aangetoond dat bij te hoge drukken in plaats van permeation grouting, fracturing optreedt…niet geheel toevallig de wijze waarop ooit ook fracture grouting is ‘uitgevonden’. Conclusie Ten aanzien van de onderzochte componenten van bodeminjectie, zijnde het verbeteren van de aanbrengnauwkeurigheid, het verminderen van de omgevingsbeïnvloeding bij aanbrengen, de

12

GEOTECHNIEK - Maart 2018

Literatuur - A.E.C. van der Stoel, Waterremmende bodeminjectie: Volwassen techniek met gebruiksaanwijzing, Geotechniek, jaargang 17, nummer 4, oktober 2013 - Gerssen & Van de Werfhorst, Afstudeerrapport: Horizontale bodemafsluiting door middel van waterglasinjectie, Juni 2017 -  EN 12715 Execution of special geotechnical works Grouting


VE HELPT EVR VOORUIT!

‘We Multidisciplinaire workshops met een Vanwege de hierboven geschetste effecten are ready Value Team van specialisten uit verscheivan Value Engineering is binnen ARCADIS to support dende disciplines vormen een cruciaal het begrip “Green Value Management” beyou onderdeel van Value Engineering. Door dacht. Hiermee wordt benadrukt dat Vainto het bundelen van de kennis en ervaring lue Engineering niet alleen leidt tot “more the future’ van deze specialisten en deze te combinevalue for money” maar ook tot meer duurren met functionele analyse en creatieve zame oplossingen. brainstormtechnieken worden niet zelden bijzondere en doeltreffende alternatieven Nog krachtiger wordt het als duurzaamontwikkeld die ver af staan van de voor de heidspecialisten, zo mogelijk met verhand liggende oplossing. Een mooi voorstand van EVR-analyses, worden betrokSondeerbuizenschroever: beeld is het principe van “beter benutten” ken in een Value Team. De inbreng van gemakkelijk, snel en Al ruim 42 jaar is A.P. van den Berg de innovatieve en betrouwbare partner als het gaat om bodemonderzoekin de infrastructuur. deze expertise in de verschillende fasen apparatuur voor een slappe bodem. A.P. vanBijden Berg loopt voorop in het ontwikkelen en wereldwijd verantwoord geotechnisch dijkonderzoek in Nederland krijgt u te maken met de ergonomisch eisen die Deltares in opdracht van een Value Engineering studie kan vermarkten van nieuwe geavanceerde sondeeren monstersteeksystemen die uitblinken in betrouwbaarheid van Rijkswaterstaat in het “Protocol sonderen voor Su-bepaling” heeft vastgelegd. Vaakenisgebruiksgemak. het mogelijk een doorstromingser voor zorgen dat er projecten worden Van verscheidene landsondeersystemen tot multifunctioneel apparatuur voor het gebruik A.P. van den Berg heeft hiervoor twee conussen ontwikkeld: op zee tot van wel meter probleem te waterdieptes verhelpen door de4000 inzet vanen van uitgebreide servicepakketten tot digitale meetsystemen gerealiseerd die voldoen aan de definitie + waarmee de bodemgegevens via een kabel•ofde optische lichtsignalen worden getransporteerd, ze behoren 1 conus, conform de eisen van het protocol met puntweerstand, waterspanning en kleef.commissie: dynamisch verkeersmanagement (DVM). van de beroemde Brundtland allemaal tot het leveringspakket van A.P. van dendijkconus, Berg. • de met ɑ-factor = 1 voor meting van alleen de puntweerstand. Met deze conus krijgt u Een aantal kleine DVM-installaties met watde hoogst mogelijke nauwkeurigheid in de bepaling van Su. oplossingen voor de behoeften van het Veel aandacht wordt geschonken aan de arbeidsomstandigheden van de sondeermeester. Zo heeft A.P. van ‘If it is software (natuurlijk het liefst gevoed door heden zonder de behoeften van toekomden Berg de sondeerbuizenschroever ontwikkeld, die in ieder sondeerapparaat kan worden geïntegreerd. Onze digitale Icone data acquisitietechnologie ligt aan de basis van deze innovaties en wordt al tien excellence duurzaam opgewekte energie zoals zonMet de buizenschroever wordt het op- en afschroeven van de sondeerstreng efficiënter uitgevoerd. De stige generaties geweld aan te doen! jaar succesvol toegepast. Uitsluitend met een digitale conus kunt u in de praktijk voldoen aan de you are after, Het doorrijnepanelen) is soms nethet zomeest effectief alsrecht een in extra rijstrook buizenschroever komt tot zijn combinatie met of eeneen draadloos meetsysteem. kalibratie-eisen van het dijkenprotocol. gen van de conuskabel behoort dan tot het verleden. Voor de sondeermeester betekent dit een aanzienlijke then experience ongelijkvloerse kruising. De EVR scores van deze alternatieven *Zie bijvoorbeeld de Amerikaanse website: vermindering van de fysieke inspanning en het voorkomen van een versnelde slijtage van de gewrichten. makes zullen ver uit elkaar liggen en in het voordeel zijn van DVM. www.fhwa.dot.gov/ve/ K Interesse? Neem contact met ons op!

80 Years creating tools that move your business

of experience

technologie voor dijkonderzoek The CPT Hoogstaande factory

Aandacht voor de arbeidsomstandigheden is voor alle betrokkenen van groot belang en is zijn investering the difference’ dubbel en dwars waard.

A.P. van den Berg Machinefabriek A.P. van den Ingenieursburo b.v. Postbus 68,Berg 8440 AB Heerenveen Postbus 68, 8440 AB Heerenveen

Tel.: 0513 631355

Tel.: 0513 631 355 Fax: 0513 631212 Fax: 0513 631 212

APB CPT Ad Geotechniek Dijkonderzoek 216x138 03112016 try2.indd 1

geotechniek _December_2016_v1.indd 3

info@apvandenberg.nl info@apvandenberg.nl www.apvandenberg.nl www.apvandenberg.nl

3-11-2016 11:54:45

28/11/2016 15:48

OBjECT ORIENTEd ESTImATING Geokunst wordt mede mogelijk gemaakt door:

BESIX bouwt aan collectieve leden van de nGo zijn: //Nederland TE kwaliteit HUUR: Voor hoeft u Dede deur niet meer uit. www.diesekogroup.com/rental

the planning phase, while reducing the effort that otherwise would be needed for MTO development. In that sense it is the missing link between the existing estimating methodologies (i.e. Cost Factor estimating and detailed calculations). It is important to ensure that the available cost database is built-up in line with nAue GmbH & Co. kG should match Bonar BV the required metrics. Also the applied composites Gewerbestr. 2 Westervoortsedijk 73 this method for fast estimating. 32339 Espelkamp-Fiestel – Germany 6827 AV Arnhem Except for estimating, the CV can also be used for the validation Tel. +49 5743 41-0 Tel. +31 (0) 85 744 1300 of estimates and for benchmarking of a project.

EEN OPLOSSING, ALTIJD. OVERAL.

“The object oriented estimating method is an added value during the planning phase.”

Naue GmbH & Co. KG, Baggermaatschappij Boskalis BV, 6Papendrecht References Espelkamp-Fiestel 1. G3415–1 Een kwantiteitenbegroting aan de van de Ooms Civiel BV,hand Avenhorn Bonar BV, Arnhem apparatenlijst, DACE Cost Engineering manual Cost Prosé Kunststoffen BV, Ceco BV, Maastricht Leeuwarden Cofra B.V., Amsterdam Engineers april 1989 (A quantitative estimate based on the Quality Services BV, Bennekom Deltares, Delft list). equipment Robusta BV, Genemuiden Fugro GeoServices 2. Syllabus DACEBV, Introduction Cost Engineering – Quantitative Fax +49 5743 41-240 Tweede Coentunnel Fax +31 (0) 85 744 1310 SBRCURnet, Rotterdam Leidschendam estimating methods, 2005, DACE. info@naue.com info@bonar.com T&F Handelsonderneming BV, Geopex Products (Europe) BV, 3. Syllabus Factor Estimating, CostOosteind Engineering Intensive, 2008, An important benefit of CV is that it helps to improve communiwww.naue.com www.bonar.com Gouderak A.M.Utiliteitsbouw Jansen-Romijn. cation between discipline Civiele bouw engineers. Industriële bouw Maritieme bouw Ten Cate Geosynthetics Hero-Folie B.V., Zevenaar 4. Fundamentals of Factored Estimating for the process industry, Moreover it supports transparent fine tuning of your estimate in Netherlands BV, Nijverdal InfraDelft BV, Delft Intercodam Infra BV, Almere 2 day workshop by L. Dysert. Tensar International, order to derive to a well-founded solution. ’s-Hertogenbosch Kem Products NV, ervaring 5. met Recommended Practice Cost Estimate The object oriented estimating methodology shouldopererend give cost Een wereldwijd bouwbedrijf ruim 100 jaar in de 18R-97, civiele betonbouw, industriëleclassification bouw, Terre Armee BV, Waddinxveen Heist op den Berg (B) utiliteitsbouw en maritieme bouw. Sinds 1992 is BESIX actief in Nederland. Meebouwend aan de toekomst, system – As applied in Engineering, Procurement, and engineers in the process industry another perspective of how to Van Oord Nederland BV,Rijn, Gorinchem Kiwa NV, Rijswijk Parkeergarage Kruisplein, FLEET:als de Tweede met prestigieuze Coentunnel, Landtunnel A2 Leidsche tenCate Geosynthetics teXIon from Geokunststoffen nV Construction for the process industries, AACE. benefit their historical project data. I hopeRENTAL cost projecten engineers Voorbij Funderingstechniek Kwast Consult, Houten Trilblokken 500 kgmkeersluis in Heumen en de sluisverlengingen in Born, Maasbracht en Heel. BV, OV Utrecht CS,tot Maastoren, Hoge Dijkje 2 Terminal Admiraal de Boisotstraat 13 completed 6. A Guide to the BV, Project Management Body of Knowledge will lookTrondheim different at their projects and recognize in Amsterdam Utrecht 22 – 24 Power Units tot 3200 Movares l/min Nederland 7442 AE Nijverdal B-2000 Antwerpen – Belgium VIBRATORY FOUNDATION EQUIPMENT (PMBOK® Guide), Project Management Institute. K them all the possible Barendrechtmetrics that could help them to make better Vibroflots - DOP pompen SALES - RENTAL - CONSTRUCTION - SERVICE Tel. +31 (0)546-544 811 Tel. +32 (0)3 210 91 91 +31 (0)180 64 19 90 estimates in the future. Fax +31 (0)546-544 470 Fax +32 (0)3 210 91 92 nederland@besix.com Hét vakblad op uw deurmat: een WWW.BESIXNEDERLAND.COM NIEUW: Lelystraat 49 geonederland@tencate.com www.texion.be kost e 19,50 Power Units met i-Timer 3364jaarabonnement AH Sliedrecht N71 Cover_Opmaak 1 02-09-13 09:48 Pagina www.tencate.com/geonederland 2 www.geogrid.be Mail uitgever: info@uitgeverijeducom.nl stop-start systeem te huur T: +31 184de 410 333 Advert_Enkadrain_208x134mm_02_NL.pdf 1 01-10-13 09:30

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


De gevolgen van de restkracht bij een paalfundering

Prof. Dr. Ir. Stefan Van Baars Universiteit van Luxemburg

Figuur 1a - Paalfundering met ingebouwde druksondeerapparaat

Bron: Boonstra, 1940

Inleiding Paalfunderingen worden al duizenden jaren toegepast. In oude steden als Amsterdam en Venetië zijn de (houten) palen van vele honderden jaren geleden nog steeds in gebruik. Alhoewel de funderingspaal al lang in gebruik is, is de bepaling van de draagkracht nog steeds een complexe zaak. Wereldwijd worden hierbij verschillende methoden toegepast, zoals de druksondering (Cone Penetration Test), de slagsondering (Dynamic Probing), de standaard penetratie test (Standard Penetration Test) of de Menard Pressiometer Test. Algemeen wordt aangenomen dat indien de grondcondities druksonderingen toelaten, deze meestal tot de meest nauwkeurige predictie van de draagkracht leiden, al is hierover weinig vergelijkend wetenschappelijk onderzoek voorhanden.

In al deze methoden wordt de totale draagkracht van de paal gesplitst in een schachtdraagvermogen en een voet(punt)draagvermogen:

Figuur 1b - Puntdraagkracht versus sondeerwaarde

Ftot = Fs + Fp Fs =∑ As,i x τs,i Fp = Ap x qp τs,i = αs x qc,gem,i qp = αp x qc,gem waarin: Ftot de totale draagkracht van de paal Fs het schachtdraagvermogen Fp het voet(punt)draagvermogen As,i het oppervlak van de schacht van de paal in de i-ste grondlaag As het oppervlak van de voet (punt) van de paal τs,i  de schachtwrijving in de i-ste grondlaag qp de puntspanning/weerstand van de paal qc;gem de gemiddelde waarde van de conusweerstand rondom de paalvoet, qc αs,αp empirische draagkrachtfactoren, afhankelijk van paaltype, installatie en geometrie

14

GEOTECHNIEK - Maart 2018

Bron: Boonstra, 1940

De ontwikkeling van de druksondering begon bij het zogenoemde Barentsen-apparaat uit 1932. Dit apparaat was vernoemd naar de ambtenaar Pieter Barentsen, die als eerste (10 cm²) druksonderingen uitvoerde, om de diepte van de slappe grondlagen op te sporen tijdens de bouw van de snelweg bij Gouda. Boonstra (1940) was de eerste die de draagkracht van de paaltip correleerde aan de sondeerwaarde van de druksondering, zie figuur 1. Hierbij gebruikte hij zes palen, met een ingebouwd sondeerapparaat, om ook na de installatie de sondeerwaarden te kunnen meten. Hij concludeerde dat de draagkracht van de paalpunt waarschijnlijk even groot was als de laagste, conuswaarde qc rondom de paalpunt. In de jaren erna ontstond in Nederland het Koppejan model, waarbij voor funderingspalen wordt uitgegaan van een conuswaarde qc,gem die gebaseerd is op zowel het afsnuiten van de sondeerwaarde, alsook het bepalen van een gewogen gemiddelde (Begemann, 1963), over een bepaalde invloedszone rondom de paalpunt (Van Mierlo & Koppejan, 1952). In de overigen landen zijn in de loop der tijd ook vele andere methoden ontwikkeld voor de berekening van de paalpuntdraagkracht.

Ir. Shilton Rica Universiteit van Luxemburg

De empirische punt- en schachtdraagkrachtfactoren αp en αs zijn afhankelijk van paaltype, installatie effecten en geometrie. Deze factoren verschillen ook per land. Ook de invloedszone


Samenvatting

Alhoewel de funderingspaal al lang in gebruik is, is de bepaling van de draagkracht nog steeds een complexe zaak. Uit een verzameling eerder gemaakte veldproeven, die in Nederland, België en Frankrijk waren uitgevoerd, werd de conclusie getrokken dat het berekende puntdraagvermogen, per 2017, met 30% gereduceerd moest worden. Bij deze proeven werd verondersteld dat de spanningen op de onbelaste paal na installatie kunnen worden verwaarloosd, en daarmee ook de resulterende restkracht in de paal. Uit andere veldproeven genoemd in de wetenschappelijke literatuur, blijkt echter dat deze restkracht niet te verwaarlozen is. Numerie-

ke berekeningen uit deze publicatie ondersteunen deze conclusie. Deze verwaarlozing leidt nu tot een te klein puntdraagvermogen, en een te groot schachtdraagvermogen. Naast het probleem van de verwaarlozing van de restkracht speelt er nog een belangrijk probleem: de gehanteerde invloedszone bij de methode Koppejan is gebaseerd op een destijds aangenomen bezwijkmechanisme, die volgens numerieke berekeningen uit deze publicatie onjuist is. Dit leidt tot nog meer onnauwkeurigheden.

Figuur 2 - Gemeten genormaliseerde draagkracht versus berekend, bij 10% verplaatsing

(a) Paalpuntdraagkracht voor de berekening van de gemiddelde waarde van de conusweerstand, en de wijzen waarop deze qc,gem berekend moet worden, verschillen per land (Nederland: Methode Koppejan (4D8D), België: de enigszins gelijkende Methode De Beer (1963), en Frankrijk: de LCPC Methode (1,5D–1,5D) van Bustamante en Gianeselli (1982). Van Tol was de eerste in 1993 met zijn publicatie in Cement en in 1994 met zijn intreerede “Hoe betrouwbaar is de paalfundering”, die openlijk twijfelde aan de, volgens de Nederlandse norm, berekende waarde van de paaldraagkracht. Van 2005 tot 2009 werkte de CUR/Delfts-Cluster commissie (H409) aan het onderzoek “Axiaal belaste palen”. Onderdeel hiervan is een vergelijkend onderzoek gebaseeerd op paaldraagkrachtproeven die in drie landen (Nederland, België en Frankrijk) reeds waren uitgevoerd. Hierbij werden ook de verschillende ontwerpmethoden met elkaar vergeleken. De proeven die waren geselecteerd, waren proeven op prefab betonpalen en stalen buispalen met gesloten

(b) Paalschachtdraagkracht

punt, omdat hiervoor hoge-kwaliteitsproeven kunnen worden uitgevoerd, d.w.z. dat het schachtdraagvermogen en puntdraagvermogen onafhankelijk van elkaar kunnen worden gemeten, wanneer de paalvoet voldoende, oftwel minstens 10% van de paaldiameter wordt verplaatst. De eindresultaten van de proeven (zonder berekeningen en sonderingen) zijn gepubliceerd in het rapport CUR 229 (2010) en in publicaties van Van Tol et al. (2010) en Van Tol (2012). De conclusie die werd getrokken uit deze veldproeven, is dat het berekende puntdraagvermogen, met 30% gereduceerd zou moeten worden. Meinhardt et al (2014) schrijven in een open brief aan de CUR-commissie 193, dat dit een aanzienlijke trendbreuk is. Van Baars (2014) laat weten dat deze reductie veel te groot is gezien de huidige praktijkkans op bezwijken en gezien de resultaten van vele internationale proeven (White & Bolton, 2005). White & Bolton hebben vele series veldproeven bestudeerd en concluderen dat een puntdraagkrachtfactor van αp = 0,9 het best bij een grondverdringende paalfundering

15

GEOTECHNIEK - Maart 2018

past. Desondanks besloot de normcommissie Geotechniek (Hannink et al, 2015) om per 1 januari 2016 het puntdraagvermogen met 30% te verlagen, hetgeen later uitgesteld werd tot 1 januari 2017 (Van Seters, 2015). De aanzienlijke verlaging van het paaldraagvermogen in Nederland, als één van de leidingevende landen in de Funderingstechniek, heeft ertoe geleid dat de Universiteit van Luxemburg een uitgebreid onderzoek heeft opgestart omtrent de draagkracht van de paalfundering. Omdat Luxembourg te klein is voor een eigen annex voor Eurocode 7 en er tegelijkertijd veel buitenlandse aannemersbedrijven in Luxemburg werkzaam zijn, die vooral ervaring hebben met hun eigen methode en annex, streeft Luxemburg actief, d.w.z. met deelnamen aan meerdere Eurocode commissies en met eigen aanvullend onderzoek (waar deze publicatie een voorbeeld van is), naar een algehele en annexvrije Eurocode voor heel Europa. Vergelijkend drie-landen-veldonderzoek Figuur 2 toont de resultaten van de geselecteerde paaldraagkrachtproeven die eerder in Ne-


derland, België en Frankrijk werden uitgevoerd; links de genormaliseerde paalpuntdraagkracht, en rechts de genormaliseerde paalschachtdraagkracht, beide weeergegeven als spanning (CUR 229, 2010 en ook Van Tol et al., 2010). De gemeten resultaten staan uitgezet tegen de berekende resultaten volgens de normen van Nederland, België en Frankrijk. De dikke lijn is een trendlijn volgens de kleinste kwadratenmethode voor alleen de Nederlandse paalproeven. Het figuur lijkt dus aan te tonen dat, gemiddeld gezien, de paalpuntdraagkracht berekend volgens de Nederlandse norm, 30% gereduceerd zou moeten worden (αp = 0.70), de Belgische met 25% en Franse lijkt zelf met 13% verhoogd te kunnen worden. Belangrijk is om hierbij te weten dat de Franse methode een installatiefactor (reductie) van 50% heeft, zodat voor de LCPC methode, met een volledig andere invloedszone en middelingsmethode, eigenlijk geldt dat: αp = 0.57. De Nederlandse norm voor de paalschachtdraagkracht (αs = 1.0%) lijkt volgens deze resultaten (αs = 0.99%) zeer nauwkeurig te zijn. De beslissing van de normcommissie voor de reductie van de de paalpuntdraagkracht, is hoofdzakelijk op de resultaten van dit onderzoek gebaseerd. In dit onderzoek, werden de volgende twee uitgangspunten gehanteerd (CUR 229, 2010): 1 Het bezwijken van de paalfundering is gedefinieerd, bij een paalpuntverplaatsing van 10% van de paaldiameter D. 2 In de bestaande proeven waren de spanningen op de onbelaste paal na installatie (de zogenaamde restkrachten) niet gemeten en worden daardoor ook in dit onderzoek ook verwaarloosd. In de Nederlandse metingen werden immers de meetwaarden van de rekopnemers na de installatie op nul gezet, waarschijnlijk om de invloeden van de paalinstallatie en andere effecten uit te schakelen. Bij de Franse metingen werden de rekopnemers pas na de paalinstallatie geïnstalleerd. Hierdoor zijn de zogenaamde restkrachten in de paal alleen nog maar meetbaar door, na de proef, de paal uit de grond te trekken en achteraf de rekopnemers bij een vrijhangende paal te kalibreren; dit is echter bij deze bestaande proeven niet gedaan. Dit verwaarlozen van de restkrachten leidt volgens Hunter & Davisson (1969) en White & Bolton (2005) tot een te laag gemeten paalpuntdraagkracht, en een te hoog gemeten paalschachtdraagkracht.

Figuur 3 - Principe van de restkracht (figuur gebaseerd op CUR 229, 2010, Bijlage H)

De restkracht in de paalfundering Tijdens de paalinstallatie (door heiklap of drukkracht) zijn de paalschacht en paalpunt belast met spanningen die naar boven gericht zijn om de installatiekracht te wederstaan. Na de installatie veert de paal iets omhoog. Bij een onbelaste paal is de resultante kracht op de paalschacht in evenwicht met de restkracht op de paalvoet. Hierdoor is de paalvoet nooit volledig onbelast (Alawneh et al., 1996 en White & Bolton, 2005). Tegenwoordig wordt ervan uitgegaan dat de draagkracht van de paalvoet pas volledig gemobiliseerd is na een verplaatsing van 10% van de paaldiameter, D zoals voorgesteld door Chow en Jardine (1996). Dit betekent dat de maximale verplaatsing van 10% van de paaldiameter, ook door de paal en de hiermee verbonden constructie opgenomen moet kunnen worden. Deze hypothese komt oorspronkelijk van Vesić (1977), die schreef dat “de volledige paalpuntweerstand wordt gemobilieerd bij relatief grote verplaatsingen, in de grootte van 8% D voor geheide palen”. De schachtwrijving echter, is reeds volledig gemobiliseerd na een verplaatsing van slechts 5–10 mm. Deze verplaatsing is onafhankelijk van de diameter van de funderingspaal (Kulhawy, 1984). De paalschacht gedraagt zich dus veel stijver dan de paalvoet, waardoor bij het ontlasten van de paalkop, de paal slechts een beetje terugveert, waarbij de wrijving langs een groot deel van de schacht volledig van richting wordt veranderd, terwijl de restkracht in de paalvoet wel afneemt, maar nog grotendeels aanwezig blijft, zie figuur 3. Dit figuur toont dat de resultante kracht ten gevolge van de scha-

16

GEOTECHNIEK - Maart 2018

chtschuifspanningen τas,i boven het neutrale vlak, min de schachtschuifspanningen τbs,i beneden het neutrale vlak, in evenwicht is met de restkracht Fp in de paalvoet. Dit betekent dat er nog een belangrijke restkracht in de paalfundering aanwezig blijft, die bij proeven niet verwaarloosd mag worden. Het verwaarlozen van deze restkracht leidt tot een onderschatting van het paalvoetdraagvermogen, maar ook tot een overschatting van het schachtdraagvermogen, want deze beide tezamen blijven immers gelijk aan de belasting op de paal tijdens bezwijken. Hunter & Davisson (1969) hebben reeds lang geleden, met een serie van 6 funderingspalen in een zandige bodem bij de Arkansas River, het bestaan van deze restkracht aangetoond, voor zowel geheide als ingeduwde palen. Er werden restkrachten (in de paalpunt) van 25 tot 48 ton waargenomen voor geprefabriceerde heipalen. Ze schrijven dat het negeren van de restkrachten voor dit specifieke geval zou hebben geleid tot een 40% overschatting van de schachtdraagkracht. White & Bolton (2005) bemerkten dat de restkrachten eenvoudig te zien zijn in de meetresultaten van proeven van Chow (1997), zie figuur 4. De paal genaamd “DK2/L1C” bij de “Dunkirk site”, laat duidelijk een restkracht zien van qt,resid ≈ 5 MPa, terwijl de de kracht bij doorgaand bezwijken (plunging capacity criterion) qt ≈ 11 MPa. Dit komt neer op een restkracht van 45% van het paalvoetdraagvermogen. De paal genaamd “LB1/L1C” bij de “Labenne site”, laat een restkracht zien van qt,resid ≈ 1.5 MPa, terwijl de kracht bij doorgaand bezwijken


(b) Labenne site, (Chow, 1997)

(a) Dunkirk site, (Chow, 1997)

Bron: White & Bolton, 2005

Figuur 4 - Paalvoet last-verplaatsing voor ingedrukte palen

Figuur 5 - Plaxis berekening: Geometrie en parameters

qt ≈ 4.5 MPa. Dit komt voor dit specifieke geval neer op een restkracht van 33% van het paalvoetdraagvermogen. Dit percentage van de restkracht is sterk afhankelijk van de grondcondities en vooral ook van de lengte van de paal in het zand. De paalproeven van Hunter & Davisson en Chow bewijzen dat de restkrachten niet te allen tijde verwaarloosd mogen worden en derhalve bij alle paalproeven gemeten moeten worden. Een onterecht verwaarloosde restkracht leidt bij paalproeven tot een te lage puntdraagkrachtfactor αp en tegelijkertijd tot een te hoge schachtdraagkrachtfactor αs. Numerieke simulatie Het effect van de restkracht bij een funderingspaal is ook bestudeerd met Plaxis simulaties, gebaseerd op axiaal-symmetrische berekeningen met standaard 15-knoops elementen. De gehanteerde mesh is zeer verfijnd, vooral daar waar plasticiteit is opgetreden. Dat bleek vooral onder en aan de rand van de paalpunt. De gemodelleerde paal is een gewapende geprefabriceerde betonpaal met een diameter van 0.4 m en een lengte van 10 m. De grondwaterstand is ter hoogte van het maaiveld. De grond is een homogene zandlaag. De geometrie van de berekening en alle parameters staan in figuur 5. Er zijn drie vereenvoudigingen toegepast. Omdat er in Plaxis geen doorgaande grote vervormingen mogelijk zijn, is ten eerste in deze paalberekening een grote verplaatsing van 25% D gehanteerd (opzettelijk veel groter dan 10%D) om verdergaand bezwijken van de paalfundering te

modeleren, alvorens deze paalfundering te ontlasten. Ten tweede is de paal reeds vanaf het begin aangebracht in de grond, wat betekent dat er geen installatie effecten (bijvoorbeeld grondverdichting) kunnen worden meegenomen in de berekening. En ten derde is de grond met het eenvoudigere Mohr-Coulomb materiaal model gemodelleerd. Een meer geavanceerd grondmodel zou het voordeel hebben gehad van een stijver ontlastingsgedrag. En ook al hebben de meeste grondmodellen hetzelfde plasticiteitscriterium, het stijvere ontlastingsgedrag kan bij dit soort berekeningen, gevolgen hebben voor het sterkte verloop in de berekening. Om problemen bij de interpretatie van de einduitkom-

17

GEOTECHNIEK - Maart 2018

sten (in welke mate beïnvloedt het model de resultaten?) te voorkomen is toch gekozen voor het eenvoudiger grondmodel. Door deze vereenvoudigingen moeten de berekeningsresultaten meer kwalitatief als kwantitatief worden beschouwd. De simulatie in Plaxis van de restkracht bestaat uit twee fasen: 1 Het belasten van de paal door middel van een verplaatsing van 25% D. 2 Het ontlasten van de paal. Tijdens het ontlasten beweegt de paal naar boven totdat een evenwicht is bereikt met de neer-


Figuur 6 - Restkracht:Belastingsfase versus ontlastingsfase

(a) Absolute schachtwrijving

(b) Puntweerstand Figuur 7 - Geometrie van de Plaxis berekening met de dunne zwakke zandlaag

waarte schachtwrijving. In de berekening is de orde van deze verplaatsing 1 cm, wat genoeg is om de neerwaartse schuifkrachten langs de schacht te mobiliseren. Figuur 6 (a) toont de absolute schuifkrachten langs de schacht. De schuifkrachten zijn absoluut weergegeven om een vergelijk voor beide fasen te vergemakkelijken. In feite zouden de schuifkrachten bij ontlasten de andere kant op moeten worden getekend, omdat deze langs de gehele schacht negatief zijn. De schuifkrachten bij ontlasten zijn van vrijwel dezelfde orde als bij belasten. Het neutrale vlak ligt daardoor slechts enkele decimeters boven de paalpunt. Figuur 6 (b) toont de effectieve spanning onder de paalpunt, voor zowel de belastingsfase als de ontlastingsfase. Uit deze figuur volgt dat de effectieve spanning onder de paalpunt wel reduceert, maar nog zodanig groot blijft, dat de resultante restkracht niet verwaarloosd mag worden. De grootte van de invloedszone Een ander belangrijk punt bij het maken van een paaldrachtkrachtpredictie, is de grootte van de invloedszone waarover de conusweerstand qc wordt gemiddeld. Volgens de methode Koppejan (Van Mierlo en Koppejan, 1952) verloopt deze invloedszone van maximaal een afstand van 0,7 D tot 4 D onder de paalpunt, tot 8 D boven de paalpunt. Deze afstanden zijn gebaseerd op het destijds aangenomen theoretisch bezwijkmechanisme van een, volgens een logaritmische spiral, wegroterende grond rond de paalpunt.

Een onjuiste aanname van het bezwijkmechanisme en de daarmee samenhangende invloedszone kan de predictie van de paaldraagkracht sterk beïnvloeden. Om deze invloedszone te bepalen is een numerieke berekening in Plaxis gemaakt, waarbij dezelfde parameters gebruikt zijn als in Figuur 5. Echter in dit geval is er ook dunne zwakkere zandlaag toegevoegd, om na te gaan op welke afstand deze zwakkere zandlaag tot een afwijkend paalpuntdraagvermogen leidt. In de berekeningen is uitgegaan van twee verschillende dikten: 0,5 D en 1,0 D. De positie van de dunne zwakkere zandlaag wordt gevariëerd van 5 D boven de paalpunt tot 10 D onder de paalpunt, hetgeen betekent dat er 30 dunne lagen zijn van 0,5 D die, één voor één, een zwakkere bodempa-

18

GEOTECHNIEK - Maart 2018

rameter krijgen, hetgeen resulteert in 1 paalinstallatie-rekenstap en 30 paalbezwijk-rekenstappen. Bij een dunne zandlaag van 1,0 D is er één rekenstap minder. Figuur 7 toont de geometrie. Voor de dunne zandlaag zijn onafhankelijk van elkaar twee verschillende parameters verlaagd: de grondstijfheid (E = 25 MPa i.p.v. 50 MPa) en de grondsterkte (φ = 30° i.p.v. 35°). Figuur 8 toont de resultaten van de numerieke berekeningen. De linker figuur (a) laat zien dat de invloedszone voor de grondstijfheid (elasticiteitsmodulus ), van 6D onder de paalpunt, tot 2D boven de paalpunt loopt, hetgeen sterk afwijkt van de afstand van 4D onder tot 8D boven de paalpunt volgens de methode Koppejan. Deze


Figuur 8 - Geometrie van de Plaxis berekening met de dunne zwakke zandlaag

paalpuntdraagkracht daalt met 8,1% en 13,9% voor respectievelijk de laagdikte van 0,5D en 1,0D. Dit betekent dat dit proces redelijk linear verloopt, hetgeen bij de methode Koppejan niet het geval is: Bij de methode Koppejan wordt aangenomen dat ¾ van de draagkracht bepaald wordt door de tak die van beneden naar boven loopt. In deze tak wordt een hogere conusweerstand volledig afgesnoten en levert een weer toenemende conusweerstand, niet meer een grotere draagkracht op. De rechter figuur (b) laat zien dat de invloedszone voor de grondsterkte (vrijwingshoek φ), van 5D onder de paalpunt, tot 2D boven de paalpunt loopt, hetgeen erg aansluit bij de vorige resultaten voor de verlaagde grondstijfheid.

(a) E verlaagd waarin: D h hws E,Ews φ, φws ∆max1 D ∆max0.5 D

(b) φ verlaagd

is de paal diameter is de diepte t.o.v. de paalpunt van de zwakke zandlaag is de dikte van de zwakke zandlaag is de elasticiteitsmodulus van de homogene, resp. zwakke zandlaag is de wrijvingshoek van de homogene, resp. zwakke zandlaag is de “gemeten” maximale reductie van de paalpuntweerstand (hws = 1,0 D) is de “gemeten” maximale reductie van de paalpuntweerstand (hws = 0,5 D) Figuur 9 - Invloedszone: Resultaten laboraoriumproeven

De figuur laat ook zien dat de invloed van de

Conclusie Een onbelaste funderingspaal kan, na installatie, grote schuifspanningen langs de schacht en normaalspanningen onder de paalpunt bevatten. Bij de veldproeven die in Nederland, België en Frankrijk werden uitgevoerd, zijn de restkrachten in de beproefde funderingspalen niet gemeten. In de wetenschappelijke literatuur is het bestaan en de gevolgen van de restkracht bij een paalfundering uitvoerig beschreven, ook zijn meerdere veldproeven beschreven die aantonen dat verwaarlozing van het meten van deze restkracht tot een grote onderschatting van het puntdraagvermogen kan leiden en tot een grote overschatting van het schachtdraagvermogen van de funderingspaal. De hier besproken numerieke berekeningen ondersteunen deze conclusie.

Bron: Van der Linden, 2016 invloedszone komt overeen met de plastische zone die in Plaxis rondom de paalpunt gevonden wordt.

De numeriek bepaalde invloedszone kan worden gevalideerd met vergelijkbare laboratoriumproeven op schaal. De Technische Universiteit Delft, Deltaris en Fugro hebben dergelijke laboratoriumproeven uitgevoerd, met behulp van een sondeerconus en een ronde stalen cylinder die gevuld is met een sterke zandlaag die onderbroken is met meerdere lagen zwakke kleigrond (Van der Linden, 2016). Deze proeven tonen onder meer aan dat de invloedszone, van 3,5D tot 4D onder de paalpunt, tot 1,5D tot 2D boven de paalpunt loopt, hetgeen aansluit bij de numerieke resultaten.

zwakkere laag niet overal gelijk is; boven de paalpunt is de invloed zelfs omgekeerd (maar ook klein); d.w.z. een lagere stijfheid levert een (licht) hogere paalpuntdraagkracht. De maximale invloed wordt gevonden op 1,0D diepte. De

19

GEOTECHNIEK - Maart 2018

Hier komt nog bij dat de Koppejan methode een invloedszone hanteert, waarover de conusweerstand wordt gemiddeld, die volgens numerieke berekeningen te hoog ligt. Deze zou vooral onder de paalpunt moeten liggen en maar weinig erboven.


Literatuur worden. De druksterkte van een monster dat -  Alawneh, A. in S.,het and A. I. Malkawi. (1996) Rebeproefd wordt laboratorium wordt immers sidual load concept in pile foundation. Geobepaald door het zwakste glijvlak terwijl lokale technical Practice Beyond plooi tijdens Engineering het heien wordt bepaald door2001, het Proceedings of the Indian Geotechnical laagje met de hoogste sterkte. Hiermee was inConhet ference. ICG-1996, India. 1996 een paalontwerp rekeningMadras, gehouden middels -  Begemann, (1963) The use the static extra marge op H. deP. staalspanning en of een driving soil penetrometer in Holland. New Zealand shoe. Toch was het bijstellen van de installatieEngineering. Vol. 18, No. succesvol 2, Feb. 1963, 41 methode nodig om alle palen te kunnen -  Boonstra, G.C. (1940) Eenige beschouwingen installeren. over den puntweerstand van paalen.dat Deeen InDaarnaast kan geconcludeerd worden genieur, No 8, 23 Febr., pp 33-45 beproefde en efficiënte paalinstallatiemethode in -  Bustamante, M. and Gianeselli, L. (1982) verweerde rots middels het “Drive-Drill-Drive” Pile bearing capacity prediction by means of principe niet altijd werkt in combinatie met de static penetrometer CPT. Proceedings of the paaldimensies conform standaard internationale 2nd European Symposium on Penetration richtlijnen en een driving shoe gebaseerd op Testing, Amsterdam, May 1982, p. 493-500 heibaarheidsanalyses. Bij het bepalen van de - Chow F.C. (1997) Investigations into the Bespanningen tijdens het heien op basis van de golfhaviour of Displacement Piles for Offshore vergelijkingstheorie (Smith, 1962) wordt er Foundations, PhD thesis. Imperial College, immers vanuit gegaan dat de ondergrond een London, 1997 volledig reactiekracht uitoefent en -  CUR symmetrische (2010) Publicatie 229 Axiaal draagver datmogen er geenvan lokale verschillen in sterkte de palen, CURNET, Gouda,over pp 33, paalrand 45, 112worden ondervonden. Daarnaast is in de praktijk datThe de scale steundruk de -  De Beer,gebleken E. (1963) effectdoor in the N71 Voorwerk_Opmaak 1 28-08-13 12:10 Pagina 6 transposition of the results of deep-sounding tests on the ultimate bearing capacity of piles and caisson foundations. Geotechni-

que, Vol. 13, No. 1, March 1963, p. 39-75 -  Hannink, G., De Jong, Lurvink M.L., grond in de buispaal aan deE., binnenzijde vóór Van het Seters, A.J. (2015) Per 1 januari 2016 gaan uitboren van de buispaal een aanzienlijke bijdrage de om paalklasse-factoren de paalpunt levert plooi naar binnen tevoor voorkomen. omlaag, Geotechniek, April 2015, Op basis van het grondonderzoek was pp de 36-37 installa-  Hunter, A., and M. Davisson (1969) tiemethode (Drive-Drill-Drive) praktischMeasurehaalbaar. ments pile loadweek transfer. Performance of Echter, deofgrondslag af van wat verwacht Deep Foundations. ASTM International, USA, had mogen worden. Met name bij palen die op 1969ontworpen diepte moesten komen eenJan. vooraf -  Kulhawy, F. H. andpalen), Phoon, (1993) Dril(horizontaal belaste is K. deK. installatiemeled shaft side resistance in clay soil to rock. thode Drive-Drill-Drive bij de werkelijke grondslag In Design andPerformance of Deep Foundaongeschikt gebleken. tions, Piles and Piers in Soil and Soft Rock. ASCE (GSP 38), Oct. 1993, p. 172-183 Referenties - Meinhardt, G. Pehlig, M., Van Seeters, A., Van - Thuro, K., et al., Scale effects in rock strength der Stoel, A. Tiggelman, L. (2014) Open brief properties, Part 1: Unconfined compressive test aan de CUR-commissie 193, Geotechniek, and Brazilian test, ISRM Regional Symopsium Okt. 2014, p 36 EUROCK 2001 – Rock Mechanics: A challenge for - Prandtl, L. (1920) Über die Härte plastischer Society, Helsinki, 2001 Körper. Nachrichten von der Königlichen Ge- Vakblad Betoniek, artikel: “Druksterkte van sellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, proefstukken, 1995 Mathematisch.-physikalische Klasse, pp - Empfehlungen des Arbeitskreises “Pfahle”, 74–85 EA-Pfähle, Berlin, 2012 Reactie op de open brief -  Van Baars, S. (2015) - Wyllie, D.C., Foundations on Rock, London, aan de CUR-commissie 193 (Geotechniek 1999 Oktober 2014), Geotechniek, Jan. 2015, p 8 - Van der Linden, T.I. (2016) Influence of multiple thin soft layers on the cone resistance in intermediate soils, Master thesis, Delft

University of Technology, Feb 2016. pp. G-29, G-62 - Tomlinson, M.J., Pile Design and Construction -  Van Mierlo, J.C. and Koppejan, A.W. (1952) Practice, London, 1995 “Lengte en draagvermogen vanField heipalen”, - Reese, L.C., Cox, W.R., Koop, F.D., Testing Bouw, 3, 1952 and Analysis of Laterally Loaded Piles in Stiff -  VanTexas, Seters, A. (2015) Paaldraagvermogen: Clay, 1975 de weg vooruit, Geotechniek, Dec. 2015, - Reese, L.C., Van Impe, W.F., Single Piles and pp 8-9 Pile Groups Under Lateral Loading, Rotterdam, -  Van Tol, A. F.( 1993) Regelgeving in de funde2001 ringstechniek, Cement, 4,weathered 1994 - Nixon, J.B., Verification ofnr the rock -  Van Tol, A. F.( 1994) Hoe betrouwbaar is de model for PY curves, Rayleigh, 2002 paalfundering, Intreerede 3-6-1994, TU Delft - Vakblad Geotechniek, artikel: “Funderingen - Van Tol, A. F., Stoevelaar, R. and Rietdijk, J. voor waterwerken in de Arabische Golf, thema (2010) Draagvermogen van geheidepalen in uitgave Geotechniekdag 2009, Rotterdam, 2009 international context. Geotechniek, Funde- American Petroleum Institute, API RP-2A WSD: ringsdag-Special, CUR-2010. Dec. 2010, p. Recommended Practice for Planning, Designing 4-9 and Constructing Fixed Offshore Platforms – - Van Tol, A. F. (2012) Draagkracht funderingsWorking Stress Design, Washington, 2007 palen, een up-date. Geotechniek, Funde- Pile Driving Inc., GRL WEAP 2010 – Background ringsdag-Special. Dec. 2012, p. 14-18 Report, Ohio, 2010 - Vesić, A.S. (1977) Design of pile foundati- Smith, E.A.L., Pile-Driving Analysis by the Wave ons. National Cooperative Highway Research Equation, American Society of Civil Practice. Engineers, Program, Synthesis of Highway No. 1962 42. Monograph, Washington, D.C, Mar. 1978 - White, D. and Bolton, M. (2005) Comparing  Fotografie CPT andPaul pileBakker base © resistance in sand. Geotechnical Engineering. No.158, London, Jan 2005, p. 3-14


OP ZOEK NAAR AFWISSELING EN TECHNISCHE UITDAGINGEN?

JOIN TEAM FUGRO Fugro biedt een veelzijdige baan met uitgebreide mogelijkheden in deskundige teams en uitdagende projecten. Fugro zoekt: ■ Medior Adviseur Geo-Consultancy ■ Junior Adviseur Geo-Consultancy ■ Junior Adviseur Waterbouw

GEODESIE OPLOSSINGEN Ad_JOIN_TEAM_FUGRO_210x148.indd 1

DIMCO is gespecialiseerd in projecten rond waterinfrastructuur en burgerlijke bouwkunde, en behoort tot de Belgische bagger-, milieu- en waterbouwgroep DEME, een internationale marktleider in complexe waterbouwwerken. DIMCO werkte onder andere mee aan de Nederlandse Coentunnel, de spoorwegtunnel in Delft, de Offshore Terminal in de haven van Rotterdam en de renovatie van het stuwensemble Nederrijn-Lek.

30-06-17 17:28

WITH YOU ALL THE WAY DIMCO biedt

uitdagende carrièremogelijkheden aan 100 ingenieurs

GEOTECHNIEKDAG-SPECIAL 2017

Fugro NL Land B.V. vacatures@fugro.nl www.fugro.com/careers

Join us in shaping the world

Als Design Engineer ben ik mee verantwoordelijk voor het ontwerp van een project van begin tot einde. Het leuke aan deze functie is dat je iedere dag iets nieuws voorgeschoteld krijgt. Bij DIMCO krijg je dan ook de ruimte om creatief te denken en jezelf steeds verder te ontplooien. Rob Vinks Design Engineer

PLANNING > SURVEY > DESIGN >

Na mijn studies Civiele Techniek, kon ik aan de slag als Project Engineer bij DIMCO waar ik meteen mocht meewerken aan grote projecten. Een megaproject binnenhalen zoals de Blankenburgverbinding zorgt voor een grote uitdaging waarbij je jezelf voortdurend verder kan ontwikkelen. > INSPECTION LAYOUT > EXECUTION

► Ontdek het op www.deme-group.com/ dimco/jobs

Margot Lassche

Elk type project, elke bedrijfsomvang, elke toepassing - Wij bieden een volledig programma met zeer nauwkeurige meetProject Engineer en positioneringsoplossingen die aan al uw behoeften voldoen. Ervaar net als andere professionals zelf onze technologie. topconpositioning.nl

Member of the DEME Group

geotechniek _Dec._2017_v7.indd 45

DEME: creating land for the future

20/11/17 12:57


Van een Oude Geul naar een Nieuwe Sluis

Inleiding Op 13 november 2017 is de eerste â&#x20AC;?schupâ&#x20AC;? de grond in gegaan voor de bouw van de Nieuwe Sluis in Terneuzen. Dit is een uniek project waarbij een van de grootste sluizen ter wereld wordt gebouwd binnen het bestaande sluizencomplex, vlakbij de stad Terneuzen en als onderdeel van de primaire waterkering. Op figuur 1 is de locatie van de Nieuwe sluis binnen het bestaande sluizencomplex aangeduid. Van de bouwactiviteiten mogen de omgeving en de wegen vaarweggebruikers slechts minimale hinder ondervinden. De aanwezigheid van Boomse klei en glauconiethoudend zand in de bodem maken ontwerp en bouw van deze grote sluis tot een veeleisende onderneming [1] en [2].

Ir. AJ Grashuis (Arjan) Specialist / senior adviseur geotechniek Rijkswaterstaat, Grote Projecten en Onderhoud

Ir. Sarah Verfaille Geotechnisch ingenieur Vlaamse Overheid, MOW, Geotechniek

Vlaamse en Nederlandse partijen BAM, DEME en Van LAERE. De combinatie heeft tot medio 2022 de tijd om de bouwwerkzaamheden uit te voeren. Het project wordt uitgevoerd in opdracht van de

Vlaams-Nederlandse Scheldecommissie, een samenwerkingsverband van Vlaamse en Nederlandse overheden. In het projectteam van de opdrachtgever werken Vlamingen en Nederlanders nauw samen en worden ervaringen benut die zijn opgedaan bij eerdere sluisprojecten zo-

Figuur 2 - Sluizencomplex Terneuzen in 2022, met de Nieuwe Sluis in het midden

De realisatie van het project is op basis van een Design & Construct contract gegund aan bouwcombinatie Sassevaart, een combinatie van de Figuur 1 - Huidige situatie met de locatie van de Nieuwe Sluis Terneuzen

Figuur 3 - Geologisch profiel

22

GEOTECHNIEK - Maart 2018


Samenvatting

De bouw van de Nieuwe Sluis in Terneuzen is een uitdagend project dat wordt uitgevoerd binnen een nauw samenwerkingsverband tussen Nederland en Vlaanderen. In dit artikel wordt een overzicht gegeven van het grondonderzoek dat in de voorbereidingsfase werd uitgevoerd. Tevens worden de belangrijkste geotechnische aspecten en risicoâ&#x20AC;&#x2122;s toegelicht, verbonden aan de specifieke ondergrond in het projectgebied, met name door de aanwezigheid van Boomse klei en glauconiethoudend zand.

Figuur 4 - Ligging typesonderingen

Figuur 5 - Typesondering DKMP8 buiten erosiegeul

als bij de Kieldrechtsluis in Antwerpen [3] en bij de sluizen uit het Sluizenprogramma van Rijkswaterstaat. Het grootste deel van de kosten van de sluis, ongeveer 80%, wordt gedragen door de Vlaamse overheid. Waarom een nieuwe sluis? De Nieuwe Sluis is nodig, om meer en grotere schepen toegang te bieden tot de havens van Terneuzen en Gent. Daarbij moet de wachttijd voor de scheepvaart worden verkort. Het huidige sluizencomplex bestaat uit drie sluizen: de Westsluis, de Middensluis en de Oostsluis. De Oost- en Westsluis blijven tijdens de bouw normaal functioneren voor de scheepvaart. De Middensluis blijft beperkt beschikbaar voor de scheepvaart tot medio 2021, wordt in de eindfase van de bouwwerkzaamheden gesloopt en vervangen door een grotere nieuwe sluis. De Nieuwe sluis wordt 55 meter breed, 427 meter lang en 16,4 meter diep. Een beeld van hoe het sluizencomplex er zal uitzien na voltooiing van de werkzaamheden, is weergegeven in figuur 2. Grondonderzoek De geotechnische lagenopbouw bestaat voor het grootste deel van het projectgebied uit een bovenliggend pakket van holocene lagen (HL) op een zandig pakket, behorend tot de Formatie van Boxtel (BX) en Koewacht (KW). Hieronder bevinden zich de tertiaire lagen, bestaande uit een laag Boomse klei behorend tot de Rupel Formatie (RU), bovenop een complex van zand en klei behorend tot de Formatie van Tongeren (TO). Precies op de locatie waar de Nieuwe sluis van Terneuzen gebouwd wordt, is de laag Boomse klei uitgeschuurd door een oude geul die

zich gevuld heeft met glauconiethoudend zand, behorend tot de Formatie van Breda (BR). Een geologisch profiel ontleend aan het DINO-loket wordt weergegeven in figuur 3. In figuur 5 en figuur 6 is een typesondering weergegeven met aanduiding van de tertiaire lagen behorend tot de Formatie van Rupel, Breda en Tongeren, respectievelijk op een locatie buiten de geul (Sondering DKMP 8) en ter plaatse van de geul gevuld met glauconiethoudend zand (Sondering DKMP 11C). Op figuur 4 is de ligging van deze sonderingen aangeduid. In 2014 en 2015 werd een eerste verkennend grondonderzoek uitgevoerd door de firma Fugro GeoServices BV en de afdeling Geotechniek van de Vlaamse Overheid. Hierbij werden in totaal 59 sonderingen op land, 35 sonderingen op water, 15

23

GEOTECHNIEK - Maart 2018

boringen op land en 1 boring op water uitgevoerd. In het projectgebied werden 30 peilbuizen geĂŻnstalleerd, waarin ook in-situ doorlatendheidstesten werden uitgevoerd. Op de grondmonsters uit de boringen werd een uitgebreid laboratoriumonderzoek gedaan, waarbij vooral de nadruk gelegd werd op het onderzoeken van de geotechnische karakteristieken van de Boomse klei en het glauconiethoudende zand. Het laboratoriumonderzoek bestond uit onderkenningsproeven (bepaling van volumegewicht, gehalte aan organische stof en kalk, korrelverdeling, Atterbergse grenzen), bepaling van de korrelvorm, methyleenblauwproeven, bepaling van het glauconietgehalte, doorlatendheidsproeven, triaxiaalproeven (CD, UU en CIU extentie), samendrukkingsproeven, CRS-proeven, DSS-proeven, labovinproeven en zwelproeven.


Figuur 6 - Typesondering DKMP11C t.p.v. erosiegeul

uit de bus te komen, ook al is deze aanbieding niet de laagste in prijs. Deze EMVI-werkwijze is ook gevolgd voor dit contract. Eén van de EMVI criteria betreft de bodemopbouw: “Het projectdoelstellingsrisico dat de Opdrachtnemer onvoldoende zicht heeft op de gesteldheid van de bodem(opbouw) en dat de ontwerp- en uitvoeringsmethoden die de Opdrachtnemer voorstelt onvoldoende zijn afgestemd op de geotechnische en geohydrologische eigenschappen van de ondergrond.” De verschillende aanbiedingen zijn op dit punt beoordeeld en gescoord. Geotechnische risico’s Aan de specifieke ondergrond in het projectgebied zijn een aantal risico’s verbonden. Bemaling In het verleden werden problemen ondervonden met bemaling van het grondwater. Onder andere bij de bouw van de Westsluis en bij de bouw en renovatie van de Middensluis werd gewerkt in een open bouwput waarbij de invloed van de toegepaste bemaling tot in het centrum van Terneuzen merkbaar was. Voor de bouw van de Nieuwe Sluis wordt hieraan dus extra aandacht besteed door de opdrachtnemer. Zijn bouwwijze mag de grondwaterstand in de omgeving niet merkbaar wijzigen.

Na gunning worden door de opdrachtnemer bijkomend nog een groot aantal sonderingen en boringen (zowel op land als op water) en laboratoriumonderzoek uitgevoerd. Zo kunnen specifiek ter plaatse van toekomstige constructies en afgestemd op de bouwwijze de lagenopbouw en grondkarakteristieken verfijnd worden. Ook worden een aantal in situ pompproeven uitgevoerd om de grondwaterstromingen en doorlatendheden beter in beeld te brengen. Contractvorm De bouw van de Nieuwe sluis is op de markt gebracht met een Design & Construct (D&C) contract met twee jaren onderhoud door de opdrachtnemer. D&C contracten zijn sinds het begin van deze eeuw in Nederland ingevoerd bij de aanbesteding van infrastructurele werken. Een groot verschil met de vroegere RAW contracten (‘een bestek voorschrijven’) is, dat het onderdeel ‘ontwerpen’ grotendeels wordt gedaan door de opdrachtnemer. Dit betekent zeer zeker niet dat de opdrachtgever niet meer hoeft na te denken over het ontwerp. Integendeel, de opdrachtgever moet zich goed bewust zijn van de ontwerp- en

oplossingsvrijheid die hij aan de opdrachtnemer wil geven. Hierbij geldt grofweg het credo: geef de opdrachtnemer meer vrijheid in die onderdelen waar hij goed in is (bijvoorbeeld bepaalde materiaalkeuzes, de wijze van bouwen en de bouwlogistiek), en laat de opdrachtgever goed en helder in eisen formuleren waar het ontwerp en de oplossing aan moet voldoen. Voor dit opdrachtgeversdeel wordt vaak gewerkt vanuit een risicobeschouwing. Voordat het contract op de markt komt, gaan hier jaren aan voorbereiding aan vooraf. Het contract betreft niet alleen de bouw van het object zelf, maar bevat ook diverse verplichtingen in het kader van vergunningen, afspraken met de omgeving, minimale hinder voor het wegverkeer en de scheepvaart, etc. Een vaak toegepast gunningsonderdeel betreft het zogenaamde EMVI-criterium. De Economisch Meest Voordelige Inschrijving houdt kortweg in dat niet op de laagste prijs wordt gegund maar op een optimale prijs-kwaliteit verhouding. Hiertoe zijn in het contract een aantal onderwerpen omschreven waar een inschrijver ‘punten’ mee kan verdienen om toch als beste aanbieder

24

GEOTECHNIEK - Maart 2018

Zwel Boomse klei Een ander belangrijk geotechnisch aandachtspunt is de zweleigenschap van de Boomse klei. Wanneer deze klei ontlast wordt, bijvoorbeeld door een uitgraving boven de kleilaag, daalt de verticale korrelspanning, waardoor de klei wil gaan uitzetten. Hierbij wordt er water aangezogen. Door de lage doorlatendheid van de Boomse klei, gaat dit proces heel traag en kan dit zwellen dus voor lange tijd doorgaan. Wanneer het uitzetten van de klei verhinderd wordt, kan zich een aanzienlijke zweldruk opbouwen. Hiermee dient rekening gehouden te worden bij het dimensioneren van de verschillende constructiedelen van de sluis. Dit fenomeen is heel duidelijk waar te nemen bij de Boomse klei die zich in de ondergrond in de omgeving van Antwerpen bevindt [3] en [4]. Uit het eerste verkennend grondonderzoek op de Boomse klei in Terneuzen blijkt wel dat deze laag nauw verwant is met de Boomse klei in Antwerpen, maar dat er toch ook verschillen waar te nemen zijn. Zo is de laag Boomse klei veel minder dik in Terneuzen dan in Antwerpen, is er een verschil in korrelverdeling tussen beide lagen en geven de zwelproeven op de Boomse klei in Terneuzen lagere waarden voor de te verwachten zweldruk.


Inheibaarheid Een derde belangrijk aandachtspunt is de intrilen inheibaarheid van constructie-onderdelen in de Boomse klei en het glauconiethoudende zand [5] en [6]. De Boomse klei is een zeer stijve overgeconsolideerde klei met hoog wrijvingsgetal, waardoor het inbrengen van constructie-onderdelen moeizaam kan zijn. Het zand van de Formatie van Breda bevat een hoog gehalte aan glauconiet, een kleimineraal dat door mechanische bewerkingen kan verbrijzelen. Hierdoor verandert het gedrag van de grond van zandig tot zeer kleiig, waardoor het inbrengen van constructie-elementen in deze grondsoort ook heel moeizaam kan verlopen. Om een beter inzicht te krijgen in de inhei- en intrilbaarheid van constructie-elementen in de Boomse klei en het glauconiethoudende zand, werd door de firma’s Jan De Nul en Besix in de zomer van 2016 op twee locaties van het sluizencomplex een trilen heiproef uitgevoerd. Er werd onderzocht hoe diep een combiwand ingebracht kon worden in het glauconiethoudend zand en de Boomse klei, en welke invloed dit had op de omgeving. In de figuren 5 en 6 zijn de typesonderingen van deze locaties weergegeven. In de grond werden 8 buispalen (1620/25mm en 1219/18mm) en 11 damwanden (AZ26 en AZ38) ingebracht met lengtes van 30 à 42 meter. Dit gebeurde eerst met een trilblok PVE2350VM of ICE56RF. Nadien werden de buispalen nageheid met een hydraulische heihamer IHC-S280. Eén damwand werd nageheid met een hydraulische heihamer IHC-S70. Extra technieken zoals voorboren, een verbrede voet en fluïdatie werden toegepast. Tijdens het inbrengen van de stalen elementen gebeurde een uitgebreide monitoring aan de proefsites zelf: - Opvolgen in een logboek van de hei-energie, kalendering, penetratiesnelheid. - PDA-metingen met rek- en versnellingsopnemers. - Slotverklikkers. - Waterspanningsmeters naast de elementen. - Inclinometers in de buispalen. - Voor en na de heiwerken uitvoering van sonderingen. In de omgeving werden de volgende zaken opgevolgd: - Geluidsmetingen. -  Trillingsmetingen op het maaiveld en ter plaatse van nabijgelegen constructies. - Versnelling in de ondergrond met vibroconussen i.v.m. zettingsvloeiing. - Grondwaterpeilen in peilbuizen. - Horizontale vervorming van de Westsluis in de

diepte met een inclinometer. - Evolutie van de scheurbreedte met scheuropnemers in een schacht van de Westsluis. - Vervormingen van de 3 sluizen met topografische xyz-metingen. Als conclusie bleek dat de buispalen tot op diepte kwamen met trillen en naheien. De tussendamwanden raakten niet tot op de gewenste diepte. Het uittrillen van de buispalen lukte niet. Bij de damwanden lukte het uittrillen wel, voor op één na alle damwanden. De impact op de omgeving was beperkt. De conclusies van dit onderzoek werden meegegeven tijdens de aanbestedingsfase, zodat de opdrachtnemer hiermee rekening kan houden bij de keuze van zijn uitvoeringsmethodes. Zettingsvloeiing Uit de resultaten van het uitgevoerde grondonderzoek blijkt dat op een aantal locaties binnen het projectgebied losgepakte zandlagen voorkomen. Deze lagen zijn gevoelig voor verweking ten gevolge van bagger-, tril- en heiwerkzaamheden. In deze zones bestaat dan ook een risico op het optreden van zettingsvloeiingen, wat tot instabiliteit van bijvoorbeeld dijklichamen kan leiden [7]. Verweking en zettingsvloeiingen zijn mechanismen in de grond welke niet zo makkelijk zijn beet te pakken en te kwantificeren. Een gedegen risico beschouwing met beheersmaatregelen is hiervoor de strategie. Verweking kan vrij plotseling optreden door een zekere ‘trigger’ in de omgeving waardoor waterspanningen oplopen in een losgepakte zandlaag. Dit risico kan worden beperkt door goed na te denken over de werkvolgorde (bijvoorbeeld eerst palen aanbrengen en daarna baggeren), het in te zetten materieel (trillen of heien), eventueel een waterstandsverlaging toepassen, het opmeten en opvolgen van de grondwaterspanningen of het voorkomen van steile taluds. Tenslotte is voldoende materiaal en materieel stand-by hebben staan een toe te passen maatregel in het geval er onverhoopt toch een instabiliteit ontstaat. Integraal Monitoringsplan Voor het beheersen van de hiervoor genoemde risico’s dient de opdrachtnemer vóór de start van de uitvoering van de bouwkuipen een Integraal Monitoringsplan op te stellen om de invloed op het sluizencomplex en de omgeving als gevolg van de werkzaamheden te monitoren. In dit plan dient duidelijk te zijn wat er precies gemonitord wordt en waarom en welke monitoringstechnieken toegepast worden. Het plan dient ook inzicht te geven in hoe de meetresultaten worden verwerkt en gecommuniceerd en welke maatre-

25

GEOTECHNIEK - Maart 2018

gelen genomen worden bij overschrijding van vooraf vastgestelde drempelwaarden. Conclusies Het projectgebied waarbinnen de Nieuwe Suis in Terneuzen wordt gebouwd, wordt gekenmerkt door een heterogene lagenopbouw met een aantal lagen met specifieke kenmerken, zoals Boomse klei en glauconiethoudend zand. Ter onderkenning van deze lagen werd in het voortraject van het project een uitgebreid grondonderzoek uitgevoerd. Door de opdrachtnemer zullen nog diverse extra sonderingen en boringen worden gedaan, in combinatie met extra laboratoriumonderzoek en in situ pompproeven. De geotechnische risico’s verbonden aan de specifieke ondergrond zijn o.a. de geohydrologie van het gebied, de zwel van de Boomse klei, de intril- en inheibaarheid van constructie-elementen en het risico op zettingsvloeiing. In het voortraject van het project werd een tril- en heiproef uitgevoerd. De genoemde risico’s dienen beheerst te worden. Referenties [1] Shear Strength Characteristics of the Boom Clay – Prof. Dr. E. De Beer – 1967 [2]  Glauconiethoudende zanden – G. Van Alboom, J. Maertens, H. Dupont, K. Haelterman – Geotechniek – April 2012 [3]  Deurganckdoksluis: bouw van de grootste sluis ter wereld – L. Vincke, L. De Vos, E. Beyts – Geotechniek Special – December 2013 [4] Deurganckdok Lock: extensive monitoring to evaluate and understand the swelling process of the Boom clay – L. Vincke, L. De Vos, M. Reyns, B. Van Zegbroeck – paper on XVI ECSMGE 2015, XVI European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Edinburgh 13-17 September 2015 [5]  Proefcampagne voor de Oosterweelverbinding in Antwerpen – J. Couck, G. Van Lysebetten, K. Van Royen, B. Janssens, R. de Nijs – Geotechniek december 2015 [6] Full scale field test (sheet)pile driveability in Antwerp (Belgium) – R. de Nijs, F. Kaalberg, G. Osselaer, J. Couck, K. Van Royen – paper on XVI ECSMGE 2015, XVI European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Edinburgh 13-17 September 2015 [7] Cursus Zettingsvloeiing – PAO Techniek en Management – 14 en 15 maart 2017


ADVERTORIAL

MINDER RISICO’S BIJ ASSET MANAGEMENT MET TOPCON’S DELTA MONITORING SYSTEEM Het Delta Monitoring Systeem van Topcon bestaat uit krachtige hardware en intuïtieve software in één workflow. De datasets die met het systeem te maken zijn, geven niet alleen inzicht in de risico’s gedurende de hele levenscyclus van bouwwerken maar maken het ook mogelijk om deze te beheersen. - Door Sonja van Poortvliet Monitoringstechnologie is van groot belang voor het begrijpen en minimaliseren van risico’s tijdens de levenscyclus van infrastructurele projecten. In het bijzonder bij stedelijke bouwprojecten die soms op enkele meters afstand van bebouwing zoals kantoren, huizen en transportverbindingen uitgevoerd worden. Dit betekent dat degenen die er aan het werk zijn, heel goed moeten weten hoe het bouwterrein reageert op invloeden van buitenaf, al dan niet veroorzaakt door menselijke activiteit. Sommige infrastructurele projecten in drukke, stedelijke omgevingen nemen jaren in beslag. Ze kunnen een groot risico vormen voor de omliggende gebieden met soms dramatische gevolgen. Een voorbeeld daarvan is het metrostation Pinheiros in Sao Paulo, Brazilië, waar in januari 2007 een enorme krater ontstond in de bouwput. Vergelijkbaar is de ineenstorting van een tunnelstelsel van een metrostation in aanbouw. Door het gat dat hierdoor werd veroorzaakt, stortte een groot deel van het historisch stadsarchief van Keulen, thuisbasis voor documenten die teruggaan naar 922 A.D, in.

De hele levenscyclus van assets monitoren

Monitoring is niet alleen essentieel in de uitvoeringsfase. Verouderde infrastructuur is in heel veel landen een uitdaging. Geen enkel bouwwerk is blijvend en ook omdat onze bevolking groeit, neemt de belasting op bestaande infrastructuren alleen maar toe. Verborgen gebreken zijn een potentieel risico - bij gebouwen en bij wegen, bruggen en andere infrastructurele werken. Want als een van deze bouwwerken het begeeft, heeft dat gevolgen voor de andere, inclusief de omwonenden en de gebouwen in het omliggende gebied. Constante monitoring van bouwwerken na de uitvoeringsfase kan de levensduur verlengen omdat kleine en structurele gebreken zijn te tackelen voordat ze problematisch worden.

Traditionele monitoringsoplossingen

Het handmatig inwinnen van monitoringsdata brengt problemen met zich mee. Op de traditionele manier verricht een team van landmeters metingen over het volledige bouwproject. Deze gegevens gaan vervolgens naar kantoor waar ze geanalyseerd en vergeleken worden met voorgaande datasets. Voor een compleet inzicht in de stabiliteit van het werk in uitvoering zou het landmetersteam per dag meerdere datasets moeten inwinnen. Dit is een gigantische investering in tijd en geld. Maar bovenal komen de gezondheid en de veiligheid van het landmeetkundige team in het gedrang, met name bij de aanleg van tunnels of bij werken op hoogte.

Topcon’s Delta Monitoring Systeem

Het Delta Monitoring Systeem bestaat uit geavanceerde hard- en software en levert datasets die het gedrag van bouwwerken inzichtelijk maken. Het systeem integreert nauwkeurige meettechnologie, software en data en is speciaal ontworpen om de risico’s bij complexe bouwprojecten te verminderen en meer kennis te verschaffen bij structurele metingen. Total stations zijn veelgebruikte instrumenten bij het inwinnen van monitoringsdata. Het feit dat ze vanop afstand te bedienen zijn is erg waardevol bij het beheren van bouwwerken. De nieuwe Delta Link unit van Topcon gaat nog een stap verder. De functionaliteit en compacte afmetingen onderscheiden de Delta Link unit van andere producten in de markt. Em-


bedded control, data buffering, lokale opslag, verschillende onboard communicatietechnologieën en smart power management zijn enkele van die functionaliteiten, gebundeld in een unit ter grootte van een schoenendoos. De Delta Link unit verzamelt data zonder gehinderd te worden door invloeden van buitenaf. Wanneer de data-inwinning om wat voor reden dan ook onderbroken wordt, worden de data lokaal opgeslagen op de unit totdat de verbinding weer stabiel is. Hetzelfde gebeurt wanneer de stroom uitvalt. De unit schakelt dan automatisch over op één a twee backupbronnen, net zolang totdat de primaire stroom het weer overneemt. Delta Link is klein, lichtgewicht en eenvoudig te installeren. Het systeem voldoet aan de IP65-classificatie en is daarmee volledig stof- en waterdicht. Ingebouwd is een weerstation voor het meten van de temperatuur, luchtdruk en -vochtigheid. Het systeem is gevrijwaard van storingen van buitenaf en netwerkstoringen zodat gebruikers altijd kunnen rekenen op beschermde en betrouwbare data.

Delta Log

Naast Delta Link lanceert Topcon Delta Log. Dit eenvoudig te bedienen onboard programma, geïnstalleerd op de Delta Link unit, maakt het mogelijk om total stations te bedienen. Met Delta Log kunnen gebruikers een monitorcyclus instellen en configureren, lokaal of vanop afstand. Het programma maakt gebruik van Topcon’s total station-technologieën. Een daarvan is Reflector Prescan voor snelle identificatie tot aan 100 monitordoelen tegelijk. Delta Log is ook geschikt voor het beheren van observaties, target types en instrumentplanning zonder op het terrein zelf aanwezig te hoeven zijn.

Delta Watch

Het Delta Monitoring Systeem is ook voorzien van Delta Watch, Topcon’s dataverwerkingspakket voor een complete en naadloze workflow. De monitoringssoftware fungeert als een platform waarop handmatig en automatisch gegenereerde geodetische data kunnen worden verzameld, gebundeld en verwerkt. Naast visualisatie-, rapportage- en alarmfunctionaliteit biedt Delta Watch standaard de mogelijkheid om het netwerk af te regelen (network adjustment functionality as standard). Daarnaast kunnen gebruikers met Delta Watch een onbeperkt aantal coördinatentransformaties, ofwel lokale stelsels, maken voor ieder project. Met deze stelsels zijn bewegingen van nabijgelegen bebouwing die mogelijk veroorzaakt worden door een bouwproject te monitoren en in te zien. De software kan geodetische informatie verwerken van een onbeperkt aantal instrumenten die deel uitmaken van hetzelfde netwerk op een project. Dat voorkomt potentiële afwijkingen in de data en garandeert daarmee nauwkeurige datasets.

Modulair systeem

Het nieuwe Delta Monitoring Systeem van Topcon is gebruikersvriendelijk en integreert naadloos met iedere workflow. Omdat het een modulair systeem is, kunnen gebruikers kiezen of zij enkel het softwaresysteem inzetten of de complete set aan producten. Naast de geodetische data, zoals GNSS (satelliet plaatsbepaling), zijn aanvullende data in te voeren in de Delta Sat-module. Op deze manier kunnen gebruikers verdachte bewegingen die mogelijk het gevolg zijn van grotere omgevings- en geografische factoren, monitoren. Zo ontstaat meer inzicht in de oorzaak van bewegingen, gemeten met data van total stations.

Een andere manier van monitoren

Geautomatiseerde systemen zoals het Delta Monitoring Systeem van Topcon betekenen een geheel andere aanpak van asset management. De technologie fungeert als een centrale beheer suite. Met het systeem zijn gedetailleerde, betrouwbare en nauwkeurige datasets te maken die snel en vanop afstand kunnen worden geanalyseerd. Risico’s worden beperkt tot een minimum gedurende de volledige levenscyclus van assets. Een krachtig communicatiekanaal en een intelligent softwarepakket voorkomen storingen in het netwerk. Zo biedt het Delta Monitoring Systeem zekerheid over de staat van bestaande bouwwerken en structuren in aanbouw.

Over Topcon

Topcon Positioning Group ontwikkelt, produceert en distribueert producten en oplossingen op het gebied van nauwkeurige positiebepaling en omgevingsinventarisatie. Met haar producten en oplossingen helpt Topcon haar opdrachtgevers met het in kaart brengen van posities en omgevingen en het genereren van datasets ten behoeve van Building Information Modelling (BIM), mapping, Geografische Informatie Systemen (GIS), asset management en machinebesturing. De oplossingen van Topcon worden toegepast in onder andere landmeting, bouw & infra, landbouw en overige civiele techniek. Voor meer informatie www.topconpositioning.nl Topcon Positioning Netherlands


Integraal geotechnisch ontwerp voor het nieuwe Internationale Vliegveld Lezing van Mexico Stad Geotechn ie 2017

kdag

Inleiding Vanwege de enorme groei van de stad Mexico Stad in de afgelopen 50 jaar is substantiële uitbreiding van de bestaande luchtverkeerscapaciteit benodigd. Er is een nieuwe locatie aan de oostzijde van het bestaande vliegveld en de metropool gekozen voor de ontwikkeling van een compleet nieuw vliegveld Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM). NAICM zal in fases ontwikkeld worden, maar zal met uiteindelijk 6 start- en landingsbanen behoren tot de grootste vliegvelden ter wereld. Naast de omvang is de locatie in het voormalige Texcoco-meer met extreme bodem condities één van de grootste uitdagingen. NACO-Royal HaskoningDHV is in combinatie met locale partners verantwoordelijk voor het ontwerp van de Airside Civil Works. Dit artikel gaat in op het fundatie ontwerp van de banen en opstelplaatsen voor de vliegtuigen (platforms), en in het bijzonder op de toepassing van Digital Model-based Engineering (DMbE) en de Observational Method.

Martin de Kant Design Manager, Royal HaskoningDHV

Ruud Steenbakkers Geotechnical Study Leader, Royal HaskoningDHV

Daniele Festa sr. Geotechnical engineer, Royal HaskoningDHV

Figuur 1 - Artist impression vliegveld

Het project De eerste fase ontwikkeling van het vliegveld bestaat uit een gebied van 5.000 ha met 3 start- en landingsbanen. De opdracht ‘airside civil works’ betreft het ontwerp van banen, platforms, wegen en tunnels, drainage, gebouwen en systemen. Alleen de passagiersterminal valt buiten de scope van NACO-Royal HaskoningDHV. Er is sprake van een traditionele aanbesteding aan de aannemers waarbij het ontwerp tot in detail door de opdrachtgever wordt uitgewerkt. De tijdsdruk op het project is groot. Het ontwerp startte in januari 2015. Binnen één jaar moesten de eerste contracten voor de uitvoering van 2 banen zijn aanbesteed. Eind 2018 moet de eerst baan worden opgeleverd, gekoppeld aan de ambtstermijn van de huidige president. Het vliegveld dient volledig operationeel te zijn in 2020.

Figuur 2 - Verloop van diverse parameters over diepte en over verschillende grondlagen

28

GEOTECHNIEK - Maart 2018


Samenvatting

In Mexico City wordt op de rand van de stad een volledig nieuw vliegveld gerealiseerd. Dit vliegveld vervangt het bestaande vliegveld Benito Juárez International Airport, welke momenteel het drukste vliegveld is van Latijns Amerika. De geotechnische condities en met name de uitdagende typische karakteristieken van de zeer slappe kleien van Mexico City en doorgaande bodemdaling door grondwater onttrekking zijn essentiële elementen bij

de ontwikkeling van het project. Tevens wordt het project gekenmerkt door strenge vlakheidseisen van de verhardingen en beperkte toleranties met de aansluiting op het terminal gebouw. In dit artikel worden de kenmerken van de ondergrond, het geautomatiseerde ontwerp en toepassing van monitoring en de observational method beschreven.

Figuur 3 - Verloop van de waterspanningen over de diepte

Tabel 1 - Relevante grondlagen en geotechnische ontwerp parameters. Grondlaag

gsat [kN/m3]

wn [%]

Cc [-]

e0 [-]

OCR [-]

kv [m/s]

DC

13,8

125

1,9

3,5

3,0

1,0x10-7

FAS

12,5

285

6,1

7,7

1,4

4,6x10-9

CD

16,5

45

n.v.t.

1,2

1,0

6,5x10-5

FAI

12,9

155

4,0

4,4

1,4

2,6x10-9

Waarin: gsat = Cc = e0 = OCR = kv =

verzadigd volumiek gewicht waarde van de primaire samendrukkingsindex initieel poriëngetal Overconsolidatie ratio initiële verticale doorlatendheidscoëfficiënt

Kenmerken van de projectlocatie Geologie en grondparameters De geologie van de site vindt zijn oorsprong in de vulkanische activiteit in de regio. Lava stromen van de omliggende vulkanen blokkeerden de natuurlijke drainage van het gebied en veranderde de Vallei van Mexico in een gesloten bassin, en er ontstond een meer (Laco Texcoco) op 2.200 m hoogte. In de loop van de tijd werd het bassin gevuld met geërodeerde materialen vanaf de vulkaan hellingen. Fijn vulkanisch as en andere pyroclastische materialen werden afgezet op het water en transformeerden na bezinking tot zeer samendrukbare bentonitische klei met opmerkelijk hoge watergehalten. Deze kleien zijn karakteristiek voor Mexico Stad [1,2, 3]. Ten bate van de ontwikkeling van het vliegveld is een grootschalige grondonderzoekscampagne opgezet waarbij de nadruk lag op de stratigrafie, en op de sterkte en compressie eigenschappen en de initiële spanningssituatie van de kleilagen. NACO-Royal HaskoningDHV heeft aanbevelingen gedaan voor verbeteringen van de campagne op basis van de eerste beschikbare resultaten en was verantwoordelijk voor de interpretatie van de grondonderzoeksresultaten.

De stratigrafie kan als volgt worden omschreven: •  Costra Superficial (DC): uitgedroogde klei, matig tot stijf; dikte tussen 0,1 en 2,0 m. •  Formación Arcillosa Superior (FAS): zeer samendrukbare klei, hoge sensitiviteit, zeer slap tot slap, met ingesloten dunne zand lenzen; dikte tussen 16 en 36 m. • Capa Dura (CD): harde laag bestaand uit vast kleiig/siltig zand, op een diepte van circa 20 tot 33 m beneden maaiveld; dikte variërend tussen minder dan 1 m en 6 m. •  Formación Arcillosa Inferior (FAI): vulkanische klei vergelijkbaar met die van de FAS maar minder samendrukbaar; dikte tussen 6 en 16 m. •  Depósitos Profundos (DP): Afzettingen van grind en zand met tussenliggende kleilagen. De term “DP” wordt gebruikt als overkoepelende term voor alle lagen onder de FAI. Tabel 1 en Figuur 2 geven een overzicht van de belangrijkste ontwerpparameters van de toplagen. Opvallend zijn vooral de zeer hoge samendrukbaarheid en de hoge void ratio van de ‘Mexico City Clay’ (in FAS 2x hogere samendrukkingsindex dan het veen volgens NEN tabel). Naast het grondonderzoek zijn door de universiteit (II-UNAM) een aantal grootschalige proefterpen uitgevoerd voor verschillende grondver-

29

GEOTECHNIEK - Maart 2018

beterings- en fundatietechnieken zoals ophogen met verticale drains, met zandpalen, en met verschillende vacuümconsolidatie technieken. De ‘back-analyses’ van een aantal van deze trials hebben de parameterset van het GIR bevestigd. Grondwater en spanningshistorie Het projectgebied is een relatief vlak wetland waarbij het terrein in de natte maanden gedeeltelijk is geïnundeerd. Er zijn geen langdurige tijdreeksen van gemeten grondwaterstanden beschikbaar. Op basis van beperkte informatie is de gemiddelde laagste grondwaterstand (GLG) voor het grootste deel van het gebied vastgesteld op circa 1,5 m onder maaiveld. In Figuur 3 is een stijghoogteprofiel opgenomen. De water-


spanningen zijn tot circa 15 m onder maaiveld hydrostatisch maar worden daarna sterk beïnvloed door de diepe onttrekking van grondwater (zie volgende paragraaf). Het consolidatieproces ten gevolge van de diepe grondwateronttrekking gaat nog steeds door. De top van de DP laag is nu al droog op enkele locaties. In de vorige eeuw zijn op de projectlocatie op grote schaal wateronttrekkingen uitgevoerd in de CD laag. Dit heeft de OCR lokaal in onbekende mate beïnvloed [4].

Bodemdaling door grondwateronttrekking Als gevolg van de diepe wateronttrekkingen, met als gevolg afname van het stijghoogteprofiel en daardoor consolidatie in de samendrukbare kleilagen, ondervindt Mexico Stad grote maaiveldzakkingen. De gevolgen hiervan zijn in de stad overal merkbaar in de vorm van verschilzettingen tussen diep en ondiep gefundeerde objecten (zie Figuur 4). De maximale bodemdaling snelheid is gemeten in 1949 en bedroeg circa 0,35 m per jaar

Figuur 4 - Angel of Independence Mexico City. Corrigerende maatregelen (in dit geval traptreden) zijn nodig om de bodemdaling te compenseren

[2]. Als gevolg van regulering van de onttrekkingen is de snelheid van de bodemdaling afgenomen. Op de projectlocatie bedraagt deze tegenwoordig nog circa 0,10 m tot 0,15 m per jaar. Fundatie ontwerp Ontwerpeisen en voorstudies De belangrijkste geotechnisch gerelateerde ontwerpeisen voor de banen en platforms zijn gerelateerd aan de vlakheid van de verharding [5], zie Tabel 2 en de verschilzettingen in transitiezones, zie Figuur 5. Daarnaast is de bouwtijd een belangrijke randvoorwaarde. De banen behorende bij het gebied van Figuur 1 moeten eind 2018 operationeel zijn. De beschikbare bouwtijd inclusief aanbrengen verharding is slechts 2 jaar.

Figuur 5 - Principe doorsnede transitie zones ter plaatse van de platforms en de Terminal

In de eerste ontwerpfasen heeft NACO-Royal HaskoningDHV een integrale studie uitgevoerd naar de verschillende technieken voor het bouwrijp maken, de fundatie van de verharding en het afwateringssysteem. In die fase werden de volgende belangrijke conclusies getrokken die een grote invloed hebben gehad op het uiteindelijke ontwerp: • Grote restzettingen kunnen niet worden voorkomen. Het onderhoud kan alleen tot aanvaarbare cycli worden teruggebracht door de FAS lagen te verbeteren. •  Bodemdaling moet worden geaccepteerd. Reductie door middel van diepe palen is economisch niet haalbaar en leidt tot onmogelijke transities naar niet gefundeerde zones. • Gezien de onzekerheden dient de grondverbeteringstechniek te kunnen worden aangepast aan de hand van de gemeten performance tijdens de bouw (zie ook kopje Observational Method). • Bijzondere grondverbeteringstechnieken zoals deep mixing, paalmatrassystemen, en nagespannen betonnen platen zijn potentieel toepasbaar maar vergen nog te veel onderzoek voor grootschalige toepassing in deze omstandigheden. • De verharding dient te worden gefundeerd op een drukverdelende laag om de piekspanningen in de kleilagen in de operationele fase te beperken.

Tabel 1 - Relevante grondlagen en geotechnische ontwerp parameters. Limit State

Exceedance Limit

Diff Settlement [cm] per 60m (Runways)

Diff Settlement [cm] per 60m (Taxiways)

Return Period

ICAO Classification (A14, Att A, Fig A-3)

SLS

15%

10 ≈ 0,17%

30 ≈ 0,50%

8 yrs

Temporarily acceptable

ULS

2%

16 ≈ 0,27%

48 ≈ 0,80%

8 yrs

Excessive

ALS

0%

20 ≈ 0,33%

60 ≈ 1,00%

8 yrs

Unacceptable

30

GEOTECHNIEK - Maart 2018


Figuur 6 - Berekende restzettingen tot 8 jaar na ingebruikname

•  Grondwaterstanden dienen te worden beheerst in de bouw- en gebruiksfase. Een verlaging van de initiële grondwaterstand resulteert in aanzienlijke additionele zettingen. • Het waterbeheersingssysteem moet voorzien in het bergen van water in droge perioden en waar nodig toevoer van freatisch water. De berging van water zorgt ook voor een robuuster drainage systeem met kleinere pompgemalen. •  Grootschalige ontgravingen vormen een groot risico (tijd en uitvoering). • Het alignement dient zoveel mogelijk het huidige maaiveld te volgen om de benodigde materiaalhoeveelheden te beperken. Ontwerpoplossing De bevindingen vanuit de voorontwerpfase hebben geresulteerd in een definitief ontwerp met een circa 2 á 3 m dikke granulaire laag welke fungeert als fundatie voor de verharding en als grondwaterberging- en water beheersingssysteem. De noodzakelijke grondverbetering wordt gerealiseerd door de grond voor te belasten in combinatie met de toepassing van verticale drainage. Na het verwijderen van de voorbelasting komt de grond in een overgeconsolideerde toestand. Hierdoor neemt de kruipsnelheid af, en reduceert de restzetting. Om aan de zettingseisen te voldoen is gestreefd om een grensspanning in de FAS lagen te bereiken die minimaal 10 kPa hoger is dan de uiteindelijke korrelspanning na asfalteren. Dit kan worden bereikt met 2 tot 3 m voorbelasting gedurende 1 jaar (wachttijd) in combinatie met verticale drains met een hart op hart afstand van 1,0 m. Er is geanticipeerd op een consolidatiegraad van 90% in de FAS lagen aan het einde van de zettingsperiode. Dankzij de voorbelasting ‘zakt’ de granulaire laag tijdens de voorbelastingsperiode op het gewenste

niveau zonder initiële maaiveld ontgraving. Waar nodig wordt na voorbelasten een uitvullaag aangebracht of wordt ontgraven om op elke locatie aan het verticaal alignement te voldoen. Als fundatiemateriaal (hierboven granulaire laag genoemd) wordt gebruik gemaakt van relatief lichtgewicht vulkanisch gesteente (Tezontle) met een droog volume gewicht van circa 12,5 kN/m3. Er zijn veldtesten uitgevoerd om de relatie tussen gewicht (te reguleren door aanpassing van de korrelverdeling) en dynamische stijfheid van het Tezontle materiaal in situ te onderzoeken. Er is in totaal 15 miljoen m3 Tezontle materiaal en 12 miljoen m3 materiaal ten behoeve van voorbelasting benodigd wat per truck vanuit groeves wordt aangevoerd. De stabiliteit van de ophoging tijdens de uitvoering wordt gewaarborgd door toepassing van brede bermen. Ter plaatse van de aansluiting op de passagiersterminal is hiervoor onvoldoende ruimte beschikbaar. De grondverbetering moet immers effectief zijn tot op korte afstand van de terminal, terwijl grondvervormingen bij de fundatie van de passagiersterminal (een evenwichtsconstructie) moeten worden geminimaliseerd. Daarom is voor het platform gebied rondom de terminal gekozen voor een grondverbetering door middel van vacuüm consolidatie. Grote schaal proefvakken voor vacuümconsolidatie met en zonder membraam tonen aan dat de vacuümtechniek in deze omstandigheden effectief is; er is geen lekkage door ingesloten dunne zand lenzen geconstateerd en de beoogde vacuümdruk (minimaal 55 kPa) kon op ca. 2.200 m boven zeeniveau worden gehaald. Ook de horizontale grondvervormingen voldoen aan de grenswaarden. De voorbelasting voor de platforms rondom de passagiersterminal zal, voor zover bekend, met een totale oppervlakte van 80 ha het grootste aaneengesloten ‘ vacuüm project’ ter wereld worden.

31

GEOTECHNIEK - Maart 2018

Digital Model-based Engineering Tijdens het ontwerpproces is er uitgebreid gebruik gemaakt van een op maat ontwikkelde omgeving gebruik makend van Digital Model-based Engineering (DMbE). Dit bleek een onmisbaar hulpmiddel om te kunnen omgaan met de omvang van het project en met de grote tijdsdruk die daarop lag, en de daarom onvermijdelijke design loops. Binnen de DMbE infrastructuur zijn het digitale 3D ondergrondmodel, het terreinmodel, en het ontwerphoogtemodel gebruikt om de invoerbestanden voor de zettingsberekeningen volledig automatisch te genereren. In de daaropvolgende stap zijn honderden berekeningen in de vorm van batch berekeningen uitgevoerd. De uitvoer wordt door het model verwerkt voor de automatische verificatie van de ontwerpeisen (zoals toetsing van vlakheidseisen) en visualisatie van de resultaten in de vorm van kaarten. Twee voorbeelden van de rekenresultaten zijn in de volgende twee figuren gepresenteerd. Figuur 6 laat de verwachte restzetting binnen 8 jaar zien. In Figuur 7 zijn de langsvlakheidseisen van de verharding getoetst door middel van een post-processing van de resultaten met een Monte Carlo simulatie. Observational Method Het was gezien de extreme condities en onzekerheden ten aanzien van bijvoorbeeld grondwaterstanden en initiële spanningscondities niet mogelijk om te garanderen dat aan de strenge ontwerp eisen wordt voldaan. Zeker niet nadat de drainafstand om logistieke redenen onder druk van de klant moest worden vergroot van 1,0 m naar 1,5 m. Om ontwerp risico’s te beperken is er op advies van NACO-Royal HaskoningDHV gekozen voor de observational method, ondersteund


Figuur 7 - Resultaat Monte Carlo analyse voor toetsing langsvlakheidseisen conform Tabel 2.

met intensieve monitoring (met meer dan 2.000 zakbaken, 650 piëzometers, extensometers, etc). In de ontwerpfase zijn een groot aantal scenario’s geanalyseerd. Daaruit bleek dat de zetting tijdens voorbelasten en de restzetting vooral gevoelig zijn voor de OCR en de initiële grondwaterstand. Per scenario zijn ook de mogelijke ontwerpaanpassingen benoemd. Overschrijding van ontwerpeisen kan niet in alle gevallen (bij alle ongunstige scenario’s of combinaties daarvan) worden gemitigeerd door het verlengen van de wachttijd of het verhogen van de voorbelasting. In sommige gevallen zal ook een aanpassing van de verhardingsconstructie nodig zijn, of van het verticaal alignement. In het uiterste geval moet onderhoud tijdens de gebruiksfase van het vliegveld worden geïntensiveerd. De uiteindelijke keuze van de aanpassing zal op basis van een integrale ontwerpafweging door de klant worden gemaakt. Figuur 8 laat de gemeten en berekende zetting zien na 5 maanden voorbelasten. Tijdens de

wachttijd worden de ‘baseline modellen’ per representatieve zone herhaaldelijk bijgesteld door middel van ‘back analyses’. Met de bijgestelde modellen worden de prognoses gemaakt van de zetting na wachttijd en na ingebruikname, en wordt de impact van de aanpassingen geanalyseerd. Het eerder beschreven DMbE is gekoppeld aan de database van meetgegevens zodat de analyses (bijvoorbeeld Asaoka eindzettingspredicties en stabiliteitscontrole) efficiënt en gedeeltelijk automatisch kunnen worden uitgevoerd. Lessons learned Het project Airside Civil Works NAICM bevindt zich nu in een belangrijke fase waarbij een groot deel van het ontwerp is afgerond en de uitvoering in volle gang is. Ten aanzien van het geotechnische ontwerp heeft het project ons geleerd dat onder deze omstandigheden (extreme bodemomstandigheden, strenge eisen, onzekerheden, krappe planning): • Kritisch moet worden beoordeeld of gang-

Figuur 8 - Gemeten en berekende zakking met het Baseline-model

32

GEOTECHNIEK - Maart 2018

bare geotechnische modellen en aannamen geldig zijn. •  Geotechnische risico’s alleen in voldoende mate kunnen worden beheerst als het ontwerp de mogelijkheid biedt voor de toepassing van de Observational Method. • Maatregelen daarbij niet alleen bestaan uit aanpassing van de voorbelasting, maar dat er ook mogelijkheden zijn voor modificaties van de te bouwen constructies. • Grote schaal praktijkproeven van verschillende grondverbeteringstechnieken met voldoende lange doorlooptijd feitelijk onmisbaar zijn. • De toepassing van Digital Engineering onmisbaar is. Alleen op deze wijze was het mogelijk het project te beheersen in termen van planning, kwaliteit, optimalisatie en databeheer. •  Een DMbE aanpak een andere organisatie vergt betreffende bemensing, kwaliteitssysteem en planning. Literatuur 1. Mooser, F. (1963). La Cuenca lacustre del Valle de México. Mesas Redondas sobre Problemas del Valle de México, 12-16 Nov. 1962. Inst. Mex. Recursos Nt. Renov. A.C. México. 2. Zeevaert, L. (1973). Foundation Engineering for difficult subsoil conditions, Van Nostrand Reinhold Co., New York. 3. Auvinet, G. & Juarez, M. (2011). Geotechnical characterization of Mexico City subsoil. 2011 Pan-Am CGS Geotechnical Conference; 2-6 October 2011. Canada. 4. E. Ovando-Shelley et al.(2007). The sinking of Mexico City: Its effects on soil properties and seismic response, Soil Dynamics and Earthquake Engineering 27 (2007) 333–343 5. ICAO (2013). Annex 14 to the Convention on International Civil Aviation. Volume I – Aerodrome Design and Operations. Sixth Edition. July 2013


Afstudeerders Dit keer 2 afstudeerders die vanuit een verschillende invalshoek hebben gewerkt aan hetzelfde project. Omdat één van beide studenten niet Nederlandstalig is, is zijn samenvatting in het Engels. Bijzonder is dat de TU Delft op basis van het werk van Joris van Zeben voortaan in de Geocentrifuge een paal kan heien.

Figuur 1 - Joris van Zeben bij zijn proefopstelling Physical Modelling of Pore Pressure development during impact pile driving using geo-centrifuge – Joris van Zeben Mijn Master Thesis was onderdeel van een groter onderzoeksproject van Royal IHC in samenwerking met de TU Delft. Samen met Carlos Azua Gonzalez heb ik gekeken naar het grondgedrag tijdens het inheien van open stalen buispalen. Carlos heeft het numerieke model voor rekening genomen en ik het experimentele model. Hierbij zijn we allebei grote uitdagingen tegen gekomen. Carlos zocht de grenzen van Plaxis op en ik de grenzen van het laboratorium van de TU Delft. Een groot deel van mijn onderzoek was het realiseren van een nieuwe opstelling om het inheien van palen te modelleren. Dit omvatte de realisatie van een model heihamer met de juiste slag frequentie en slag energie maar ook het instrumentatie systeem om de verschillende parameters te kunnen meten. Om het grondgedrag zo nauwkeurig mogelijk te modelleren in het schaalmodel is gebruik gemaakt van de geo-centrifuge op de TU Delft. Grondgedrag is spanningsafhankelijk en daarom is het lastig om het correct te modelleren in een klein schaal model. Om toch een schaalmodel te kunnen gebruiken met alle voordelen van dien wordt vaak een geo-centrifuge gebruikt. De centrifuge maakt het mogelijk om het zwaartekrachtveld te verhogen en het juiste spanningsveld in de grond te krijgen. Voor dit onderzoek was 50 keer de zwaartekracht ideaal voor het schaalmodel. Een bijkomend voordeel van de centrifuge is dat bepaalde processen in de grond, zoals consolidatie, ook 50 keer zo snel plaats vinden. Een van de doelen van mijn onderzoek was het verband tussen de ontwikkeling van porie vloeistof druk en de slag frequentie van het heiblok. Deze koppeling tussen het

grond gedrag en het heien stelde hoge eisen aan de opstelling die ik moest maken. Bij 50g diende de hamer 30 slagen per seconde te halen om de juiste ontwikkeling van porie druk te krijgen. De eisen aan de sensors waren hierdoor ook hoog. De belangrijkste parameters werden bij 10.000 Hz geregistreerd om alle pieken en dalen met de juiste resolutie te kunnen meten. Daarnaast wordt de hele opstelling blootgesteld aan 50g wat het ontwerpproces op sommige vlakken uitdagend maakt terwijl de afmetingen van het model 50 keer zo klein zijn. Een grote hulp hierbij was het numerieke model van Carlos wat vooral voor het benodigde bereik van de sensoren een goede inschatting gaf. Ook de randeffecten van mijn proef container konden van tevoren nauwkeurig worden bepaald. De werking van zowel het numerieke model als het experimentele model bleek tijdens de eerste serie proeven goed en gaf ook de resultaten die we verwacht hadden. Ook de correlatie tussen de modellen is sterk en geeft veel mogelijkheden voor vervolgonderzoek. De nieuwe opstelling maakt het mogelijk om palen te installeren in een gecontroleerde omgeving met een betrouwbaar en herhaalbaar resultaat. Helaas heb ik zelf niet zoveel proeven kunnen uitvoeren als ik had gewild. De realisatie van een volledig nieuwe opstelling en meetsysteem heeft veel tijd gekost maar de TU Delft heeft nu wel een nieuwe veelzijdige heihamer voor de centrifuge. Royal IHC heeft ook vertrouwen in het project en er zijn twee nieuwe master studenten gevonden die het onderzoek voort gaan zetten. Ik ben heel benieuwd wat zij in de toekomst gaan vinden met mijn opstelling. DYNAMIC FINITE ELEMENT ANALYSIS OF IMPACT PILE DRIVING CENTRIFUGE TESTS - Carlos Azua Gonzalez My thesis was part of a project lead by Royal IHC, which was developed at Delft University of

Technology. The project aimed to use numerical and physical modelling techniques to study the dynamic behaviour of saturated sand and pile response during impact pile driving. My thesis focused on numerical modelling by means of simulations of a series of centrifuge tests using the finite element method in the time domain. For this task, I used the widespread FEM software PLAXIS. An interesting part of the project was that experiments were going to be performed in open-ended piles using the centrifuge facility of Delft University of Technology as part of a separate Master Thesis to verify the performance of the numerical models. This separate project was developed by Joris, who conveniently provided me with high quality experimental data to validate the numerical simulations. In my thesis, special attention was given to the prediction of boundary effects in the centrifuge experiments since limitations of space are present in the facility at TU Delft, i.e. wave reflections were expected due to the proximity of the strongbox walls. A key aspect of the study was the exploration of the hypoplastic model as a mean to capture the complex soil behaviour including effects such as soil densification and liquefaction under loose saturated conditions. In the end, I was be able to predict that boundary effects in terms of pile response were going to be of a small magnitude (< 10% error), which aided the experimentalists to perform different centrifuge tests with confidence that extrapolation into prototype scale was safe. More interestingly, I was able to show numerically that boundary effects were less pronounced when looser sand samples were used for the experiments, which allows for a more accurate extrapolation of centrifuge tests in which liquefaction might be triggered on purpose. I really enjoyed my time at Delft and the interaction with Joris, who was always very supportive and excited about mastering the geo-centrifuge!

Figuur 2 - Test setup: a) sketch of components, b) photograph of centrifuge test set up, c) typical FE axisymmetric mesh (RD = 90%, 3999 elements and 8182 nodes, unit length = 1 mm)

33

GEOTECHNIEK - Maart 2018


Lezing Geotechn iekdag 2017

Intuïtief virtueel dijkontwerp met VR-Dijken

Stakeholderparticipatie in optima forma

Inleiding Voor veel beroepen is marktkennis of een specialistische kennis vereist. Geotechnische ingenieurs, bijvoorbeeld, kunnen in één oogopslag de belangrijkste grondlagen typeren aan de hand van een sondeergrafiek. Naarmate de ingenieur meer kennis en ervaring heeft, kan deze steeds beter doorgronden waar de bodem uit bestaat en welke eigenschappen de grond heeft. Dat is dan dus deels kennis en deels ervaring.

en standen zijn vervaagd. De notabelen zijn verdwenen, het ontzag en respect voor bijvoorbeeld een minister is soms tergend laag. Hoewel niet overdreven moet worden, valt op dat ook steeds vaker specialisten niet meer op hun woord geloofd worden. De uitkomst van bijvoorbeeld een rekenkundig model wordt weggezet als ‘ook maar een mening’. De burger wil weten welke uitgangspunten in het model zijn gestopt, als de uitkomst men niet aan staat. Met welke insteek komt de specialist tot deze conclusie?

Door het internet is kennis explosief toegenomen. Niet alleen is er meer kennis beschikbaar; het verspreidt zich ook veel beter. Iedereen kan elk moment aan informatie komen. Het is inmiddels niet zozeer de kunst om iets te weten, maar om op de juiste manier te zoeken en de bron op betrouwbaarheid in te schatten. Wikipedia is waarschijnlijk de bekendste bron van betrouwbare informatie. We zouden deze trend willen typeren als ‘de democratisering van kennis’.

Het concept VR-Dijken Deze maatschappelijke trends, de kennistoename bij een niet-specialist en de mondige burger, gaat onze branche niet voorbij. In de medische branche heeft het artsen ertoe gebracht om zeer uitgebreide informatie te verschaffen over aandoeningen en medicijnen op het portaal geneeskunde op Wikipedia of apotheek.nl. Hiermee voorkomt men in ieder geval dat de mondige burger met verkeerde informatie conclusies trekt.

Door deze toename zien we dat producten of beroepen die bestonden uit alleen een kenniscomponent verdwijnen of veranderen. Het telefoonboek, de TV- en Gouden gids of het stratenboek zijn in 15 jaar helemaal verdwenen. Het reisbureau, om aan de andere kant van de wereld een hotel te boeken, is minder nodig. De makelaar met lokale marktkennis van verkoopprijzen is verworden tot een juridische dienstverlener en vervangend onderhandelaar. Men zou kunnen stellen dat onze samenleving met deze democratisering van kennis verbeterd is.

Civiel ingenieurs ervaren hetzelfde als artsen. Ook onze branche zal er aan moeten wennen dat niet-specialisten steeds meer kennis tot

ir. M.L. (Marinus) Aalberts Specialist waterkeringen, hoofd kantoor Rotterdam, Witteveen+Bos

ir. J.J.M. (Jasper) Sluis Specialist geotechniek, Witteveen+Bos

zich nemen. Laten wij er dan in ieder geval voor zorgen dat het de juiste kennis is. Daar komt in ons vakgebied nog bij dat wij met modellen werken, waar men wantrouwend tegenover staat als men niet kan zien welke input precies gebruikt is. Een manier om hier mee om te gaan, is om de rekenmodellen gebruiksvriendelijk aan de niet-specialist ter beschikking te stellen. Men kan dan immers zelf input en output beheersen. Dit zal voor ons ingenieurs als een grote (en slechte) stap worden ervaren. Immers: alleen specialisten kunnen modellen op de juiste wijze interpreteren. Hoewel dat klopt, is het nu echter wel aan óns om ervoor te zorgen dat ook niet-specialisten modellen kunnen gebruiken. In deze context is het idee van VR-Dijken ontstaan: stakeholders de ontwerpvrijheid geven en direct laten inzien wat het effect van ontwerpkeuzes op een dijk zijn, en dat ook nog visueel gedetailleerd uitgewerkt en zichtbaar in de werkelijke omgeving. Het gaat daarbij uitdrukkelijk niet alleen om omwonenden, maar ook om alle professionals zonder ontwerptechnische kennis, zoals landschapsarchitecten, ecologen en vergunningverleners die betrokken zijn bij het ontwerp. Figuur 1 - VR-Dijken

Echter, inmiddels zal menig arts gek worden van alle juiste en onjuiste informatie waar men mee de wachtkamer inloopt. Artsen klagen nog wel over tests die men op aandringen van de patiënt toch maar uitvoert om zaken uit te sluiten of om de patiënt gerust te stellen. De tijd om, op kostenverantwoorde wijze, lichamelijke klachten te determineren wordt de arts niet gegund. De klant, de patiënt, is inmiddels gewend om direct bediend te worden én is mondiger geworden. Dat brengt een andere trend in beeld: rangen

34

GEOTECHNIEK - Maart 2018


Samenvatting

Het is voor effectieve stakeholderparticipatie van belang dat bewoners actief betrokken worden in het ontwerp van dijken in hun leefomgeving en daarbij inzicht krijgen in wat wel kan en wat niet kan bij het ontwerpen van een dijk. Het is voor bewoners of stakeholders niet altijd duidelijk hoe ontwerpkeuzes voor bijvoorbeeld een lagere kruinhoogte invloed hebben op het buitentalud of de breedte van de dijk. Om de effecten van ontwerpkeuzes direct in hun omgeving zichtbaar te maken ontwikkelde Witteveen+Bos de 3D-tool VR-Dijken. Met VR-Dijken is het mogelijk om intuïtief een dijk te ontwerpen op

alle directe faalmechanismen volgens de Nieuwe Normering. De tool legt vast welke alternatieven of varianten voor stakeholders de voorkeur hebben, daar wordt automatisch een uitgangspuntenrapport van opgesteld. VR-Dijken is bedoeld om inzicht te geven in het ruimtebeslag op het niveau van een voorontwerp. De techniek is, waar dit kan, gebaseerd op realtime berekeningen (bijvoorbeeld piping) en vooraf klaargezette input waaruit geïnterpoleerd wordt (bijvoorbeeld hydraulische randvoorwaarden en macrostabiliteit).

Figuur 2 -Screenshot virtuele 3D-wereld.

De tool VR-Dijken geeft inzicht in overwegingen en vergroot de betrokkenheid van stakeholders bij het dijkontwerp. Werkwijze VR-Dijken Open source virtuele 3D-wereld VR-Dijken is opgezet in Unity met een open source 3D-omgeving. Hierdoor is de tool direct op elke locatie in Nederland inzetbaar met de basisomgeving zoals op de foto’s bij dit artikel beschikbaar is. Dit is een grote sprong voorwaarts in 3D-ontwerpen, immers normaliter dient eerst de omgeving in het model gezet te worden (denk aan Google Earth die SketchUp gebruikt om 3D-gebouwen te genereren). Eenvoudige bediening voor niet-ontwerpers Er is veel ontwikkeltijd gestoken in de eenvoudige bediening en het verplaatsen door het 3D-model zonder misselijk te worden. Hierdoor is expliciet aandacht geschonken aan het onder een breed publiek inzetten van de tool VR-Dijken. Met VRDijken heeft een niet-civiel ingenieur de vrijheid om alternatieve dijkontwerpen af te wegen, zonder tussenkomst van een civiel ingenieur. De virtuele omgeving heeft een intuïtief gebruik, welke wordt gecreëerd door de Oculus Rift (3D-bril) en de Oculus Touch (virtuele handen). Deze bieden de gebruiker de mogelijkheid om direct aanpassingen te doen aan de dijk. Zo kan met de virtuele handen de kruinhoogte of bermbreedte aangepast worden. Het effect van de aanpassingen is direct zichtbaar in de virtuele omgeving en kan vergeleken worden met de huidige situatie. Een omwonende kan letterlijk in zijn eigen achtertuin gaan staan om het effect van het ontwerp op zijn zichtlijnen te bekijken. Ook is het mogelijk om het ontwerp van een afstand te bekeken, zodat in één oogopslag het totaalplaatje in beeld gebracht kan worden. De impact van een ontwerpkeuze is direct zichtbaar en knelpunten kunnen sneller geïdentificeerd worden.

Figuur 3 -Screenshot bediening in virtuele 3D-wereld.

Modulaire techniek onder de motorkap VR-Dijken laat altijd een dijk zien die voldoet aan de normering. In de tool worden normeringen automatisch doorberekend: als bijvoorbeeld een dijk lager wordt gemaakt, worden automatisch alle directe faalmechanismen opnieuw berekend en wordt de breedte en/of taludhelling aangepast, zodat de dijk voldoet aan de normering.

35

GEOTECHNIEK - Maart 2018

De techniek achter de tool VR-Dijken is modulair. Om in hoge mate te automatiseren zijn diverse modules voor de tool ontwikkeld: - Automatisch downloaden van de 3D-omgeving vanuit de open source AHN3-puntenwolk in Unity; -  LOS: Lokale Ondergrond Schematisatie, waarmee de ondergrond automatisch uit sonderingen wordt bepaald;


Figuur 4 - VR-Dijken.

- Parametrische dijk: een module die automatisch duizenden stabiliteitsberekeningen uitvoert; - Piping rekenhart; - Grasbekleding erosie buitentalud rekenhart; - Hydra-NL aansturingsprogramma; - en de tool VR-Dijken zelf, die alle modules aanstuurt en communiceert met het 3D-model. Een deel van de berekeningen gebeurt realtime, zoals piping. Een ander deel wordt van tevoren klaargezet. Zo is voor de schematisatie van de ondergrond nog de tussenkomst van de geotechnische adviseur nodig en is de rekentijd van stabiliteitsberekeningen nog te groot om realtime in de tool te laten draaien. Wel is deze invoer in grote mate geautomatiseerd zodat VR-Dijken snel ingezet kan worden binnen projecten. LOS: Lokale Ondergrond Schematisatie Een van de modules die voor VR-Dijken wordt gebruikt is LOS: Lokale Ondergrond Schematisatie. In een GIS-omgeving wordt alle beschikbare ondergronddata ingeladen. Er ontstaat direct een bruikbaar en overzichtelijk beeld van de beschikbare gegevens. Met een klik op een willekeurige locatie op de kaart, of op een gedefinieerd traject, kan de bodemopbouw op dat punt of het uitgezette traject worden uitgelezen. Sonderingen worden automatisch geïnterpreteerd en met correlaties worden relevante parameters als volumiek gewicht en schuifsterkte bepaald. LOS gaat hiermee verder dan WBI-SOS (Stochastische Ondergrond Schematisatie, onderdeel van het WBI2017). In plaats van grondopbouwscenario’s, globale laagscheidingen en kans van voorkomen op scenario’s, wordt direct een grondopbouw bepaald en worden parameters toegekend aan de verschillende grondlagen. De ingenieur controleert de automatisch gegenereerde schematisatie, omdat hier de kennis en ervaring van de ingenieur nog nodig is om een betrouwbaar ontwerp te krijgen.

Parametrische dijk Een andere module welke voor VR-Dijken is ontwikkeld is de ‘parametrische dijk’. Een lijst met variabelen (kruinhoogte, bermbreedte binnen/buiten, taludhellingen, sloot, etc.) wordt gedefinieerd door de ingenieur, waarbij een minimale en maximale waarde en de stapgrootte wordt ingevuld. Dit levert een grote matrix met variaties op de dijk op. Voor iedere variatie wordt een D-Geo Stability berekening gegenereerd, inclusief schematisatie van de waterspanningen en de ondergrondschematisatie vanuit LOS. De vele (duizenden) berekeningen worden vervolgens als batch uitgerekend. Een normale desktopcomputer kan in één nacht gemakkelijk deze berekeningen uitvoeren en de volgende ochtend heeft de ingenieur een gevulde matrix met variaties en bijbehorende stabiliteitsfactoren tot zijn beschikking. VR-Dijken zoekt in deze matrix naar een optimaal dijkprofiel dat voldoet aan de norm. Ook dit is een nieuwe stap in dijkontwerp. Als vroeger de dijkstabiliteit onvoldoende was, bedacht de ingenieur welke aanpassing nodig was om wel te voldoen, bijvoorbeeld door een talud te verflauwen of een berm te verbreden. Nu worden met de parametrische dijk alle mogelijke geometrieën uitgerekend en komen daar automatisch alle dijkversterkingen uit die voldoen aan de normeringen. De parametrische dijk kan ook opgezet worden als eindige-elementenberekening, echter is hier de rekenkracht nog de beperkende factor als het gaat om het klaarzetten van een voldoende aantal berekeningen voor VR-Dijken. Met toenemende processorkracht zal het echter een kwestie van tijd zijn voordat de parametrische dijk ook met de eindige-elementenmethode berekend kan worden. Constructieve dijkversterkingen met bijvoorbeeld damwanden of nagels kunnen dan ook parametrisch in VR-Dijken bepaald worden. Toekomst Omdat de techniek modulair is, is de tool uit te bouwen naar een steeds hoger detailniveau. Tevens kan de tool verbreed worden naar landelijk dekkend en met meer omgevingsdata. Dijkontwerp-app Voor de betrouwbaarheid van de uitkomsten is het nu nog nodig dat de data per locatie door een ingenieur wordt klaargezet. Te denken valt aan de geotechnische ondergrond (geautomatiseerd middels LOS), schematisatie, sterkteparameters en hydraulische randvoorwaarden. Deze data is op zichzelf openbaar en voor heel Nederland

36

GEOTECHNIEK - Maart 2018

beschikbaar, maar nog te onbetrouwbaar om zonder tussenkomst van een ingenieur te gebruiken voor de afweging van varianten. Op termijn is het echter wel denkbaar dat een algemene dijkontwerp-app landelijk bruikbaar en dekkend is (RingToets-database is hier een goede basis voor). De hoogte- en stabiliteitsberekeningen die door een ingenieur worden klaargezet zijn dan automatisch gegenereerd en voldoende betrouwbaar. Omgevingsdata De tool VR-Dijken is in zijn huidige vorm veelbelovend, met name omdat het participatie mogelijk maakt en omdat het direct inzicht geeft in de gevolgen van ontwerpkeuzes voor de omgeving. Dankzij de integratie van een omgevingsmodel, opgebouwd uit (openbare) GIS-informatie, zijn relevante omgevingsaspecten zichtbaar. Hierbij valt te denken aan eigendomsgrenzen, beschermde Natura2000-gebieden en gebieden die vallen onder de Ecologische Hoofdstructuur. Als groeimodel heeft het Digitale Stelsel Omgevingswet de potentie om hiervoor als live-bron te dienen. Daarnaast wordt projectspecifieke data toegevoegd als kabels en leidingen, kan er een explosievenrisicokaart in worden opgenomen en kan worden aangemerkt welke gebouwen van cultuurhistorische waarde zijn, zodat direct duidelijk is of ontwerpkeuzes ook op deze zaken invloed hebben. Het toevoegen van meer informatie aan de tool VR-Dijken kan stakeholders helpen bij het afwegen van verschillende ontwerpvarianten en hun gevolgen voor de omgeving. Samenvattend We kunnen er niet omheen dat de positie van de ingenieur binnen de maatschappij veranderd door de toename in kennis en het vervagen van het natuurlijk ontzag voor specialisten. We zullen de omgeving daarom nog meer moeten betrekken en inzicht moeten geven in het ontwerp en de ontwerpkeuzes. Ons inziens gaat dat zo ver dat we de stakeholders nu ook echt aan de knoppen zetten. Een stap die wellicht voor veel ingenieurs te ver gaat, omdat een niet-specialist de complexiteit van een model niet overziet. Immers garbage in is garbage out. Het is echter nu juist aan ons om een tool aan te reiken die wel door de niet-specialist bedient kan worden. VR-Dijken is zo’n tool om de omgeving mee te nemen in het ontwerp van een dijk. Bewoners en stakeholders kunnen zelf de dijk ontwerpen op VO-niveau die voldoet aan de normering: stakeholderparticipatie in optima forma!


Vraag & Antwoord Vraagstuk A Op een niet opgehoogd terrein moet t.b.v. een olieraffinaderij een zware destillatiekolom worden geplaatst. De constructie wordt aangevoerd via pontons over het water en SPTMâ&#x20AC;&#x2122;s vanaf de kade naar locatie (zie vraagstuk C). De constructie weegt 600 ton. Hiervoor zal een zware mobiele kraan van het type Liebherr LR 1750 worden ingezet, die op de hijslocatie zal worden opgebouwd. Zie onderstaande figuur. De belasting van de kraan zal op de ondergrond worden afgedragen d.m.v. stalen schotten een stabilisatielaag bestaande uit repac met een dikte van 1,0 m om de druk op de het maaiveld te beperken. Voor de spreidende breedte mag 7,0 m onder iedere rups(crawler) worden aangehouden; de rupsbreedte bedraagt 1,50 m.

De geometrie van de ondersteuning constructie is als onderstaande doorsnede.

3737

GEOTECHNIEK GEOTECHNIEK - Maart - Maart 2018 2018


Vraag & Antwoord

De optredende belasting onder de rupsen bedragen maximaal tijdens de hijswerkzaamheden 1035 kN/m1. Voor de repac stabilisatie laag dient een volumiek gewicht van 22 kN/m3 te worden aangehouden. Voor de bepaling van de rekenwaarde van de belastingen zijn de volgende partiële belastingfactoren van toepassing: - Permanente belasting; γG = 1,35 - Variabele belasting; γQ = 1,5 Gegeven is een natuurlijk terrein met een bodemopbouw zoals in bodemprofiel (onder):

De grondlagen hebben de onderstaande dikten en (natte) volumieke gewichten en de waterspanningen in de ondergrond verlopen hydrostatisch.

De samendrukkings - en ongedraineerde schuifsterkte eigenschappen van de kleilaag zijn als volgt:

3838

GEOTECHNIEK GEOTECHNIEK - Maart - Maart 2018 2018


Vraag & Antwoord

Voor berekening van vervormingen mag worden uitgegaan van spanningsspreiding van een tangens van 2 : 1 met de verticaal (v : h). De samendrukking in zandlagen mag worden verwaarloosd. Voor de beantwoording van de vraag of deze tijdelijke constructie acceptabel is, dient de constructie te worden beoordeeld als fundering op staal conform het gestelde in NEN 9997-1waarbij voldaan moet worden in dit geval aan de categorie RC2. Vragen a)  Bepaal het verloop van de effectieve verticale grondspanning en de waterspanning met de diepte in de oorspronkelijke situatie. b)  Bereken de effectief optredende funderingsdruk onder de stalen liggers, waarbij het gewicht van de stalen liggers mag worden verwaarloosd. Bepaal tevens de rekenwaarde van de belastingen op de ondergrond. c) Bereken de maximale draagkracht van de kraanondersteuning als fundering op staal in ongedraineerde toestand in de kleilaag voor zowel een kleilaag van oneindige dikte als voor een kleilaag met een beperkte dikte (squeezen). Hierbij dient te worden uitgegaan van een rekenwaarde van de ongedraineerde schuifsterkte cu;d (voorheen fundr) van 50 kN/m2 in de kleilaag. De reductiefactor voor de helling van de belasting ic mag 1,0 worden aangehouden; voor sc, de vormfactor voor de invloed van de cohesie 1,12. De partiële factor voor het volumieke gewicht van de grond is 1,1 of 1,0 afhankelijk van de situatie. d) Voor de beoordeling van de bruikbaarheidsgrenstoestand (BGT/SLS) dient de te verwachten vervorming te worden bepaald. Door de tijdelijke maximale belasting zal de ondergrond kort worden belast. De belasting echter zal kortdurend zijn zodat niet of nauwelijks consolidatie optreedt. Voor de aan te houden belasting dient te worden aangegeven of met de variabele belasting of ook de permanente belasting moet worden gehanteerd; motiveer hiervoor uw antwoord. Bereken de spanningsverhoging in het midden van de kleilaag als gevolg van de funderingsbelasting en de zetting van de constructie tijdens de hijswerkzaamheden.

Waardering Vraagstuk A a) 5 punten b) 5 punten c) 15 punten d) 10 punten

Totaal vraagstuk A 35 punten

Antwoorden vragen a) Het verloop van de effectieve korrelspanning uitgaande van een hydrostatische waterdrukverloop kan worden bepaald door berekening van de grondspanning verminderd met de heersende waterspanning. Onderstaand is zowel in tabelvorm als in grafiekvorm de gevraagde verlopen gegeven.

Spanningen voor afgraven terrein en na ontgraven afgraven van terrein σg;i totale grondspanning σw;i waterspanning  σ’k;i oorspronkelijke effectieve verticale korrelspanning

3939

GEOTECHNIEK - Maart 2018 GEOTECHNIEK - Maart 2018


Vraag & Antwoord

b) De effectief optredende funderingsdruk onder de stalen liggers kan worden berekend door de representatieve belasting vanuit de kraanrups te delen door de effectieve breedte van de stalen onderliggers. Hierbij mag voor dit geval het gewicht van de stalen onderliggers worden verwaarloosd. De effectief optredende funderingsdruk onder de stalen schotten bedraagt dan: 1035 kN/m’/ 7,00 m = 150 kN/m2 Voor de bepaling van de rekenwaarde van de belastingen op de ondergrond dient naast de belasting uit de kraan eveneens het extra gewicht van de repaclaag t.o.v. de zandlaag te worden meegenomen. Tevens dienen hierbij de van toepassing zijnde partiele factoren voor de belasting en extra eigen gewicht van de repaclaag t.o.v. de zandlaag in rekening te worden gebracht. Voor de permanente belasting en de variabele belasting dienen vervolgens de betreffende belastingfactoren te worden gehanteerd.

Bij de bepaling van de draagkracht dient derhalve te worden uitgegaan van een rekenwaarde van de belasting van 232 kN/m2. c)  De maximale draagkracht van de poerfundering in ongedraineerde toestand in de kleilaag kan worden berekend met de formule: σ’max;d = (π + 2) x c’u;d x sc x ic + σ’v;z;d

40 40

GEOTECHNIEK GEOTECHNIEK - Maart - Maart 2018 2018


Vraag & Antwoord

 De reductiefactor voor de helling van de belasting ic mag 1,0 worden aangehouden; voor sc, de vormfactor voor de invloed van de cohesie 1,2 (vierkante poer).   De spreidingshoek van de belasting mag volgens NEN 9997-1 voor deze berekening maximaal 8o bedragen.

 e rekenwaarde van de spanning als gevolg van de kraanbelasting en de verschil van de repaclaag en de oorspronkelijke D zandlaag bedraagt dan: (7,00 x 12,00 x 237) / (7,28 x 12,28) = 223 kN/m2 De maximale draagkracht van de fundering voor een fundering op een oneindig dikke kleilaag kan worden berekend met de onderstaande formule: σ’max;d = (π + 2) x c’u;d x sc x ic + σ’v;z;d De effectieve verticale spanning naast de fundering op het aanlegniveau van de bovenzijde kleilaag dient te worden verdisconteerd met het effectieve gewicht (spanning) van het zand onder de fundering als belasting op de kleilaag dient te worden meegenomen. Aangezien naast het belaste oppervlak ter hoogte van de kleilaag hetzelfde effectieve gewicht als gronddekking aanwezig is mag met een partiële factor voor het gewicht van 1,0 worden gerekend; deze component valt dus weg zodat in de berekening met effectieve dekking kan worden gerekend van 0 m. Het extra gewicht van de repaclaag dient conform b) te worden meegenomen in de belasting. De rekenwaarde van de maximale draagkracht van fundering op de kleilaag, uitgaande van een oneindige kleilaag bedraagt dan: σ’max;d =(π+2)x50x1,12+0 =288kN/m2>>223kN/m2 De maximale draagkracht van de fundering ongedraineerd is dan: Rd = σ’max;d x Akleilaag = 288 x 7,28 x 12,28 = 25747 kN/m2 De uiterste draagkracht van een fundering op staal voor een kleilaag met beperkte dikte zoals in dit geval kan voor een strookvormige fundering worden berekend met de volgende formule: σ'sq;d = ((π + 1) + b' / 2 x hsq) x cu;d + σ'v;z;d Waarin: Verticale korrelspanning Dikte laag (squeezen)

σ'v;z;d hsq

4141

0 1,00

kN/m2 m

GEOTECHNIEK GEOTECHNIEK - Maart - Maart 2018 2018


Vraag & Antwoord

Rekenwaarden ongedraineerde cohesie Effectieve breedte

cu;d b'

50 kN/m2 7,28 m

Met deze gegevens wordt een maximale draagkracht σ’sq;d berekend van 435 kN/m2. >> 223 kN/m2  voldoet d) De optredende vervorming van de fundering tijdens de hijsactiviteiten kunnen worden berekend met de formule van Bjerrum conform NEN 9997-1. Hiervoor is een samendrukkingsconstante Cc/(1 + e0) gegeven, die een factor 10 stijver is dan voor een permanente belasting. Aangezien het hier een belasting betreft van korte duur zal geen kruipzetting optreden. De optredende zettingen dienen met de variabele representatieve belastingen worden berekend zonder partiele belastingfactoren. Voor de spanningspreiding mag een met een spreidingshoek van 2 : 1 (v : h) worden gerekend. De representatieve belastingen op de ondergrond zijn als volgt: Variabele representatieve belasting vanuit de kraan Belastingverhoging door verschil zand - repac laag Totaal representatieve belastingverhoging op de ondergrond

150 5 155

kN/m2 kN/m2 kN/m2

Onderstaand is de berekening gegeven van de spanningsverhoging in het midden van de kleilaag; deze werd berekend op 80 kN/m2.

De zetting van de ondersteuning van de kraan kan worden berekend met de volgende formule: s = Cc / 1 + e0 x d x log(σ'v;0 + Δσ'v / σ'v) De berekende zetting van de ondersteuning tijdens de hijswerkzaamheden in de kleilaag bedragen 7,4 mm

4242

GEOTECHNIEK GEOTECHNIEK - Maart - Maart 2018 2018


Column

Grond in de hand houden Beheersing van het materiaal grond is voor de geotechnicus van cruciaal belang; kennis van de basiseigenschappen is een eerste vereiste. Door grond letterlijk en figuurlijk op een verstandige manier in de hand te houden wordt bereikt dat geotechnische problemen niet uit de hand lopen Hoe nat is de funderingszandlaag? In grondwerk en wegenbouw, maar vooral ook bij staalfunderingen speelt de deels verzadigde laag grond tussen maaiveld en grondwaterspiegel, de zogenoemde "bodemvochtzone", een belangrijke rol. Deze laag, die in Nederland meestal bestaat uit zand, dient als basis voor funderingen, wegverhardingen of ophogingen. De vochtsituatie in de laag moet zodanig zijn dat de te verwachten belastingen als eigen gewicht en externe lasten zonder problemen kunnen worden overgedragen naar de ondergrond. In het algemeen moet daarbij worden verhinderd dat zich teveel water verzamelt in de zandmassa direct onder de funderingsconstructie, de wegverharding of de ophoging. Daardoor worden ongewenste verschijnselen als verminderde of wegvallende korrelspanningen tengevolge van geïntroduceerde wateroverspanningen voorkomen, evenals het zogenoemde "opvriezen" door ijslensvorming, eventueel gevolgd door "opdooi" met mogelijk fatale korrelspanningsverminderingen. In de bodemkunde en geotechniek bestaan talrijke specifieke laboratoriumproeven die het geohydrologisch gedrag van vochtige of verzadigde korrelmassa's onder bepaalde randvoorwaarden simuleren. De meest relevante informatie wordt daarbij vaak geleverd door de, uit de bodemkunde afkomstige capillaire-stijgproef en de daaraan verwante bepaling van de vochtspannings- of retentiekarakteristiek (meestal aangeduid als de pF-proef). Beide proeven geven het verband tussen de negatieve waterspanning of zuigspanning die op een bepaalde diepte in de grond heerst en het watergehalte of de verzadigingsgraad op die diepte. 1. De capillaire-bevochtigings- en capillaire-ontwateringsproef In de capillaire-stijgproef of-bevochtigingsproef wordt het watergehalte geregistreerd na capillaire opstijging in een kolom oorspronkelijk droog zand; zie figuur 1a. Omdat de diameters van de

capillairen niet overal gelijk zijn zal de stijghoogte binnen de kolom ook verschillen vertonen. In de stippellijn-grafiek van figuur 1b, die het verband weergeeft tussen capillaire-stijghoogte en watergehalte is vanaf de horizontale as (de grondwaterspiegel) eerst een vrijwel verticaal verloop zichtbaar: het water stijgt capillair op, waarbij alle poriën volledig gevuld zijn. In deze zone is slechts een minimale zuigspanning nodig om het water in de poriën vast te houden De zone wordt aangeduid als het (vol)capillaire gebied (gebied I in figuur 1b). Op grotere hoogte boven de grondwaterspiegel neemt het watergehalte af omdat de grootste poriën hun water niet meer kunnen vasthouden; het water wordt alleen nog capillair gebonden in de fijnere poriën. In zand met zijn relatief grote hoeveelheid grove poriën zal de vermindering van het watergehalte vaak tamelijk abrupt zijn, hetgeen in de grafiek leidt tot een min of meer horizontaal verloop, dat op grotere hoogte boven het grondwater weer geleidelijk stijgt. In de zogenoemde funiculaire zone (gebied II in figuur 1b) zijn niet meer alle poriën volledig met water gevuld. Het funiculaire water staat nog wel in contact met het grondwater, maar die verbinding wordt alleen in stand gehouden door een samenstel van relatief fijne poriën. In de daarboven gelegen zogenoemde pendulaire zone (gebied III in figuur 1b) is de verbinding met het grondwater geheel verbroken

Piet Lubking

en wordt het eventueel aanwezige water alleen nog in de korrelcontactpunten vastgehouden. In een opstelling als bedoeld in figuur 1a kan in principe geen pendulair water ontstaan. Dat kan wel in een zogenoemde capillaire-drainage- of -ontwateringsproef: een aanvankelijk volledig met water verzadigde grondkolom draineert als gevolg van verlaging van de grondwaterspiegel. Het verloop van het watergehalte boven de grondwaterspiegel kan dan worden geregistreerd als de getrokken lijn in figuur 1b. Na enige aanpassingstijd zal ook daarbij het water geheel of gedeeltelijk in de capillaire poriën worden vastgehouden. Afhankelijk van de hoogte boven de grondwaterspiegel stelt zich in de zandkolom een bepaald watergehalte in. Het verband tussen het watergehalte binnen de zandkolom en de stijghoogte boven de grondwaterspiegel vertoont bijna eenzelfde verloop als bij de capillaire- opstijgingsproef; figuur 1b laat zien dat er slechts een lichte hysteresis optreedt. Het verloop in de capillaire-opstijgingsproef is door middel van een stippellijn weergegeven, het verloop in de capillaire-drainageproef door middel van een getrokken lijn. 2. De vochtspannings- of retentiekarakteristiek (pF-curve) In figuur 1b is voor een bepaald zand het watergehalte binnen de zandkolom uitgezet tegen de hoogte boven de grondwaterspiegel in cm. De

Figuur 1a + b - Capillaire-stijgproef in zand met het verband tussen capillaire-stijghoogte en watergehalte.

43

GEOTECHNIEK - Maart 2018


Column veel geleidelijker vermindering van het watergehalte optreedt als gevolg van een meer gelijkmatige poriëngrootteverdeling; zie in figuur 2 curve C en D, gemeten bij respectievelijk een leemsoort en een kleisoort.

Figuur 2 - Vochtspanningskarakteristieken of pF-curven van de grondsoorten A, B, C en D

laatstgenoemde parameter kan ook worden uitgedrukt als de negatieve waterspanning of zuigspanning in kPa; daarbij geldt dat een stijghoogte van 100 cm waterkolom overeenkomt met een zuigspanning van 10 kPa. Soms wordt in dat verband ook de zogenoemde pF-waarde gehanteerd: deze komt overeen met de logaritme van de negatieve waterspanning in cm waterkolom; een stijghoogte van 100 cm waterkolom komt dus overeen met pF2 . De betreffende curve wordt in de praktijk ook wel aangeduid als vochtspannings- of retentiekarakteristiek; een dergelijke curve is in principe het resultaat van een specifieke retentie- of pF-proef, die onder andere is beschreven in de norm NENEN-ISO 11274;2014. In de pF-proefopstelling kunnen hogere zuigspanningen worden gerealiseerd dan in een capillaire-stijgproef. Het boven beschreven verband tussen zuigspanning en watergehalte kan daardoor ook worden bepaald voor fijnkorreliger materialen dan zand, zoals bijvoorbeeld leem en klei. De pF-curve toont op de verticale as de bovengenoemde pF-waarde en op de horizontale as de verzadigingsgraad. Laatstgenoemde parameter kan voor elke indi-

viduele grondsoort worden geconverteerd naar het (in de geotechniek) gravimetrisch of (in de bodemkunde) volumetrisch watergehalte. Op deze wijze kan voor iedere grondsoort een specifiek verloop van de pF-curve worden gemeten. De poriëngrootteverdeling, en de daarmede verband houdende korrelgrootteverdeling van het materiaal is van grote invloed op het verloop van de curve. Naarmate bijvoorbeeld zand meer uniform is (dus een slechtere gradering heeft) vertoont de curve een meer geprononceerde stoeltjesvorm met een vrijwel horizontaal verlopende "zitting"; zie curve A in figuur 2. Bovendien zal de "zitting" van de stoeltjescurve lager liggen naarmate de gemiddelde korreldiameter van het zand groter is; zie curve B in figuur 2. Curve A representeert een fijn, uniform bekkenzand (D60 = 90μm en D60/D10 = 1,7); curve B werd gemeten bij een matig fijn/grof rivierzand ((D60 = 315 μm en D60/D10 = 3,5). In leem en klei worden pF-curven gemeten die, anders dan de typische "stoeltjescurve" bij zand een hoger gelegen capillaire stijghoogte te zien geven waarna bij hogere zuigspanningen een

44

GEOTECHNIEK - Maart 2018

In de pF-curve kunnen diverse kenmerken van de grondmassa worden weergegeven: - De capillaire-stijghoogte in zand wordt gemarkeerd door het punt waar het, bij toenemende zuigspanning aanvankelijk constante watergehalte plotseling terugloopt om de "zitting" van de stoeltjescurve te gaan vormen; zie de curven A en B van figuur 2. De capillaire-stijghoogte in fijnkorreliger materiaal dan zand is veel groter, maar minder significant. - De zogenoemde veldcapaciteir geeft aan hoeveel water een oorspronkelijk verzadigde grondmassa nog kan vasthouden na drainage onder invloed van de zwaartekracht. Dat watergehalte treedt bijvoorbeeld op bij druipkastelen die kinderen van strandzand plegen te maken. Daarbij heerst een zuigspanning van gemiddeld 100 cm waterkolom (pF 2); in deze situatie zijn alleen de poriën met een diameter kleiner dan 30 μm gevuld met water. -  Het zogenoemde verwelkingspunt representeert de relatief kleine hoeveelheid water die door de zeer fijne poriën (diameter kleiner dan 0,3μm) zo sterk wordt gebonden dat plantenwortels niet meer in staat zijn water aan de grond te onttrekken. - Na droging aan de lucht of in de oven ontstaat in de grond een luchtdroge (pF4,7), respectievelijk ovendroge (pF7) toestand. De pF-curve geeft op deze wijze een realistisch beeld van het, op diverse niveaus in de grondmassa aan te treffen watergehalte, inclusief de daarbij behorende zuigspanning. Daardoor kan met name het geohydrologisch gedrag van zand onder bepaalde praktijkrandvoorwaarden accuraat worden geanalyseerd. Bovendien kan volgens diverse onderzoekers de grootte van de onverzadigde waterdoorlatendheid worden afgeleid op basis van de vorm van de pF-curve, terwijl ook een indruk kan worden verkregen van de schijnbare cohesie in het zand. Deze en andere onderwerpen die voor de praktiserende geotechnicus interessant en belangrijk kunnen zijn komen aan de orde in de door PAO Techniek en Management aangeboden cursus CGF-M (Masterclass "Handen aan de grond") en worden behandeld in het bijbehorende boek "Grondgedrag" (www.grondgedrag.nl).


The Magic of Geotechnics

Naar een routeplanner voor innovaties Het implementeren van innovatieve ideeën in de praktijk is een grote uitdaging, ook in de GWW sector. Het hebben van een goed idee is pas de eerste stap, de weg daarna is vaak lang, hobbelig en vergt grote inspanning en een flinke dosis doorzettingsvermogen van degenen die het initiatief namen. Toch wordt de noodzaak om te innoveren ook in de GWW-wereld in toenemende mate onderkend. De opgave om Nederland veilig en bereikbaar te houden wordt steeds uitdagender door extremer weer en hogere waterstanden als gevolg van klimaatverandering, toenemend gebruik van de (vaar)wegen en verouderende infrastructuur, schaarsere grondstoffen en de transitie naar een duurzame samenleving. Steeds vaker wordt gesteld dat met de huidige oplossingen niet alle uitdagingen het hoofd kunnen worden geboden. Ook Rijkswaterstaat is zich bewust van de noodzaak tot innovatie. Het goed laten landen van innovaties krijgt daardoor ook binnen Rijkswaterstaat veel aandacht op dit moment. Maar hoe kom je tot een goed (ontwikkel)proces voor de innovatie zodat deze niet alleen technisch tot stand komt maar ook daadwerkelijk tot implementatie komt? Het (ontwikkel)proces van een innovatie is vaak niet rechtlijnig en eenvoudig te schetsen of te sturen. Er is ook geen

generiek plan voor te maken want elke innovatie is anders en vraagt om een maatwerkaanpak. Toch zou een aanpak die structureel helpt om te kijken hoever je bent en wat er nog meer moet gebeuren kunnen helpen. Technology Readiness Er wordt de laatste jaren wereldwijd steeds meer gebruik gemaakt van het concept van de Technology Readiness Levels (TRL’s). Een TRL geeft op eenduidige wijze aan in welk stadium van ontwikkeling een innovatie is. De TRL is vanaf 1974 door de NASA ontwikkeld en door andere partijen aangepast aan hun specifieke behoeften. Door te analyseren in welke TRL een innovatie zit, wordt het inzichtelijk waar de innovatie zich bevindt in de ontwikkeling en kan een inschatting worden gemaakt over hoe het verder moet en de daaraan verbonden inspanning. Hoe hoger het TRL niveau hoe meer een innovatie zich technisch en functioneel al heeft bewezen en dus hoe sneller deze innovatie (grootschalig) toepasbaar is vanuit technische optiek. Hoeveel tijd en moeite het kost om de fase naar het volgende level te doorlopen is per innovatie zeer verschillend maar de structuur van de TRL is steeds wezenlijk dezelfde. Stakeholder Readiness De technische toepasbaarheid is echter maar één kant van de medaille. Om een innovatie

Sonja Karstens

daadwerkelijk geïmplementeerd te krijgen spelen meer factoren een rol dan of het technisch werkt. Daarom zou je aan de TRL een andere indicator moeten toevoegen, de SRL: Stakeholder Readiness Level. De SRL geeft aan in hoeverre de organisatie en haar omgeving waarin de innovatie moet landen klaar is om de innovatie toe te gaan passen. Het idee is om al in een vroeg stadium van de ontwikkeling van een innovatie in beeld te brengen hoe en waar je rekening moet en kunt houden met de organisatie en de omgeving waarin de innovatie moet landen. Afhankelijk van de innovatie en het toepassingsgebied, zou je moeten bepalen op welke ontwikkelmomenten moet worden gewerkt aan de organisatorische kant, ofwel aan de SRL. Het bepalen van de SRL is een stuk minder eenduidig dan de TRL. De SRL wordt bepaald voor een innovatie voor een bepaalde toepassing in een specifieke organisatie. Doordat werkprocessen in de ene organisatie anders zijn dan in de andere kan een innovatie in de ene organisatie makkelijker in te passen zijn dan in de andere. Een eindgebruiker is uiteraard vrij zelf te kiezen wanneer hij aan de slag gaat met SRL, maar door in een vroegtijdig stadium van de ontwikkeling van een innovatie aandacht aan SRL te schenken verklein je de kans dat veel geld gestoken wordt in de ontwikkeling van innovaties die op de plank belanden. Binnen het Corporate Innovatieprogramma van Rijkswaterstaat wordt op dit moment gewerkt aan het uitwerken van de SRL als onderdeel van een innovatierouteplanner. De eerste stap daarbij is het maken van een tool die door zowel innovatoren als eindgebruikers van innovaties gebruikt kan worden om zicht te krijgen waar de innovatie qua ontwikkeling staat. Hierin spelen de TRL en de SRL een belangrijke rol. Deze assessment tool helpt om de stand van zaken van een innovatie op technische volwassenheid en organisatorisch vlak te bepalen, waarbij aan de hand van checklists inzichtelijk wordt gemaakt welke vervolgstappen nodig zijn. Ook kan het behulpzaam zijn om te zien welke aspecten (meer) aandacht nodig hebben en deze ook in

TRL en SRL

45

GEOTECHNIEK - Maart 2018


The Magic of Geotechnics lend worden ingeschat voor succesvolle implementatie (niet bepalend: groen, wel bepalend: rood)

Hoofdcomponenten Stakeholder Readiness Level de tijd te plaatsen, waarmee meer inzicht wordt verkregen in wat wanneer moet gebeuren. Deze informatie helpt in het besluit over de vervolgstappen en de richting voor de innovatie. De SRL omvat verschillende aspecten en wordt daarom opgebouwd uit meerdere componenten: 1.  Waarde: de meerwaarde van de innovatie voor verschillende partijen (in kosten, in efficiency (tijd), in kwaliteit, in risicobeheersing, bijdrage aan duurzaamheid, …). 2. Draagvlak & Commitment: het enthousiasme binnen de organisatie en de eventuele eindgebruiker voor de innovatie en de intentie (bereidheid?) om de innovatie verder te brengen. 3.  Veranderdruk & Inpasbaarheid: de mate van veranderdruk die een innovatie met zich meebrengt en hoe lastig het is om de innovatie in te passen in bestaande processen of processen aan te passen. 4. Kosten: de kosten die met de innovatie gemoeid zijn en de verdeling van financiële risico’s. 5. Risico’s: de risico’s waar rekening mee gehouden moet worden bij de (eerste) toepassing van de innovatie.

aangeven hoe ver je bent: SRL level I: heb ik het in beeld? SRL level II: heb ik er een plan voor/ben ik bezig het te regelen/ organiseren? SRL level III: heb ik het geregeld/ ben ik het aan het toetsen/ is het in werking? De uitslag wordt gevisualiseerd met een radardiagram. In onderstaande figuur is een impressie van het SRL radardiagram voor de component ‘Veranderdruk en inpasbaarheid’ gegeven. Er wordt ook ‘gescoord’ op andere SRL onderdelen: waarde; draagvlak & commitment; kosten; en risico’s. De drie ringen buiten de middencirkel representeren de SRL-categorieën I, II en III. Na het doorlopen van de vragen, worden de antwoorden gevisualiseerd per SRL component. Hiermee wordt snel inzichtelijk: 1) welke subcomponenten wel/niet zijn geregeld (level I, II of III, gekleurd is geregeld, wit is nog niet geregeld) 2) welke subcomponenten wel/niet als bepa-

Met de Stakeholder Readiness Level kan op een snelle manier inzichtelijk worden gemaakt in hoeverre de innovatie klaar is om in de organisatie van de beoogde eindgebruiker en zijn omgeving te landen. Bij het testen van de methodiek in een aantal cases is geconstateerd dat het mensen helpt als ze een structuur hebben om hun innovatieproces te analyseren. Ook attendeert het op onderwerpen die onderbelicht zijn gebleven en extra aandacht behoeven. De tool kan alle betrokkenen bij het innovatieproces helpen om gestructureerd en eenduidig over de huidige stand van zaken van de innovatie en de benodigde stappen te communiceren en kan daarmee ook gebruikt worden als ondersteunend instrument bij de communicatie tussen betrokkenen bij een innovatie, mede ten behoeve van het managen van verwachtingen.

Het concept van de SRL is nog volop in ontwikkeling in het Corporate Innovatieprogramma van Rijkswaterstaat. Het projectteam wordt gevormd door Jolande de Jonge, Joke Jager en Rob Portielje (Rijkswaterstaat) en Sonja Karstens, Nick Leung en Paul Schaminée (Deltares). Suggesties en reacties zijn van harte welkom via sonja.karstens@deltares.nl.

Als de componenten 1 en 2 niet positief scoren, is het veel moeilijker de andere componenten geregeld te krijgen en vaak ook niet eens nodig om daarnaar te gaan kijken. Daarom wordt als eerste gefocust op de waarde van de innovatie en het draagvlak & commitment en als de innovatie interessant wordt gevonden, worden de andere elementen onder de loep genomen. Voor de vijf componenten van de SRL is een checklist opgesteld. Door het beantwoorden van een aantal checkvragen (6-10 per checklist), geeft de tool simpel en visueel aan hoever we zijn met de ontwikkeling zowel op TRL als SRL gebied, en maakt zo snel zichtbaar waar (extra) aandacht nodig is. Bij het bepalen van de SRL worden drie niveaus (levels) onderscheiden, die

SRL radardiagram Veranderdruk & inpasbaarheid met voorbeeldscore

46

GEOTECHNIEK - Maart 2018


JAARGANG 22 NUMMER 1 MAART 2018 ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR GEBRUIKERS VAN GEOKUNSTSTOFFEN

KATERN VAN

Hoe geogrids de prestaties van wegen verbeteren (deel 2)

Bovenafdichting passieve wand constructie


Geokunst wordt mede mogelijk gemaakt door:

Sub-Sponsors

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

TenCate Geosynthetics Hoge Dijkje 2 7442 AE Nijverdal Tel. +31 (0)546-544 811 Fax +31 (0)546-544 470 geonederland@tencate.com www.tencate.com/geonederland Advert_Enkagrid_208x134mm.pdf

De collectieve leden van de NGO zijn:

OOMS-VOEG

Intercodam Infra BV, Almere CDR International BV, Rijssen Juta Holland BV, Oldenmarkt Cofra B.V., Amsterdam Toepassing van de Kiwa NV, Rijswijk Deltares, Delft Ooms-voeg bij bruggen, viaducten en tunnels Kwast Consult, Houten Enviro Quality Control BV, heeft voordelen voor Low & Bonar, Arnhem Maarssen beheerder, gebruiker en omwonende. De eerste Movares Nederland BV, Utrecht Fugro NL Land B.V., NAUE GmbH & Co. KG voeg is toegepast in Naue GmbH & Co. KG, Leidschendam 2003 op de A50 en de Gewerbestr. 2 techniek heeft be Espelkamp-Fiestel Genap BV, ‘s zich Heerenberg 32339 Espelkamp-Fiestel – Germany wezen op tal van andere Ooms Civiel BV, Avenhorn Geopex Products (Europe) BV, plaatsen in Nederland. Tel. +49 5743 41-0 Prosé Geotechniek BV, Gouderak Fax +49 5743 41-240 Leeuwarden GeoTec Solutions BV, Den Dungen. • Reductie van geluid en trillininfo@naue.com gen geeft comfort Quality en minderServices BV, Bennekom GID Milieutechniek, Velddriel omgevingshinder www.naue.com Robusta Huesker Synthetic BV, Den Dungen • Geen spoorvorming maakt BV, Genemuiden het wegdek veilig S&P Clever Reinforcement InfraDelft BV, Delft • Hoge kosteneffectiviteit niet Company Benelux, Aalsmeer doordat onderhoud nodig is T&F Handelsonderneming BV, Mede-ondersteuners Oosteind Meer informatie:Ten Cate Geosynthetics www.ooms.nl/specialismen Kwaliteit met zekerheid Netherlands BV, Nijverdal www.struktonciviel.nl Tensar International, Enviro Quality Control B.V. Ooms Construction / Strukton Civiel ’s-Hertogenbosch Geaccrediteerd sinds 2005 door de Raad voor Accreditatie Daalseweg 1-B Scharwoude 9 Terre Armee BV, Waddinxveen als type A onafhankelijke inspectie-instelling op basis van de 3611 AA Oud-Zuilen 1634 EA Scharwoude Vulkan-Europe BV, Gouda NEN-ISO/IEC 17020, RvA registratie I188 voor het uitvoeren Tel. +31 (0)30 244 1404 Tel. +31 (0)229 54 77 00 Witteveen + Bos, Deventer van inspecties bij: mail@enviro-quality-control.nl info@ooms.nl • Aanleg van onder- en bovenafdichtingen van stortplaatsen www.eqc.nu www.ooms.nl • Aanleg van een werk waarin IBC-bouwstof wordt toegepast protocol AS6901 1 voor 29-06-16 10:46 • Tijdens

AS6902

de gebruiksfase van een IBC-werk voor protocol

• Levensduuronderzoek

op kunststoffolie en lasverbindingen

Enkagrid® voor stabilisering van funderingslagen en grondlichamen Inspectie in het werk

+31 30 244 1404

Testen op het werk

Beproeven in het laboratorium

www.eqc.nl

Enkagrid kent een breed assortiment van stijve en flexibele geogrids EQC_adv_102x134_v4.indd 1 15-01-18 12:47 tot zeer hoge treksterkte en staat voor efficiëntie en betrouwbaarheid voor elk project waar grondstabilisering een vereiste is.

Low & Bonar Westervoortsedijk 73 / 6827 AV Arnhem / T +31 85 744 1300 info@enkasolutions.com / www.enkasolutions.com


Van de redactie Beste Geokunst lezer, Op 16 november zagen wij elkaar bij de NGO lezingenmiddag en de jaarlijkse ALV. Een drietal lezingen boden ons de laatste stand der techniek op het gebied van geokunststoffen. Rutger Holtes trapte af met een historisch overzicht en een blik op de toekomst van geotextielen. Rutger heeft kort geleden zijn actieve werkzaamheden beëindigd en is met pensioen. Namens NGO sprak Milan Duškov een dankwoord uit: Rutger was jarenlange actief in het vakgebied, zowel nationaal als internationaal. Hij is jarenlang zeer betrokken geweest bij NGO, en heeft veel bijgedragen in diverse functies. Ook van deze plaats: dank je wel Rutger! Vervolgens nam Adam Bezuijen ons mee in het lopende onderzoek aan de Universiteit van Gent. Dit keer over natte waterbouw: de invloed van vallende stenen op geotextiel, bij de aanleg van filterconstructies. Adam toonde de invloed van het verschil tussen vlies en weefsel en de vorm van de vallende stenen. Tenslotte ging Christ van Gurp in op de nieuwe publicatie ‘Geokunststoffen als funderingswapening in ongebonden funderingslagen’: één van de laatste publicaties van SBRCURnet. Deze publicatie geeft een nieuwe ontwerpmethode voor onverharde wegen, straatsteen- en asfaltverhardingen. Met veel kennis wijzer konden we daarna de onderlinge contacten aanhalen bij de netwerkborrel. En dan nu naar de inhoud van deze GeoKunst, met twee lezenswaardige artikelen over de berekening van de bovenafdichting bij hooggefundeerde viaducten op gewapende grond en een vervolg op het artikel over funderingswapening in het vorige nummer. Een viaduct kan hoog worden gefundeerd op een landhoofd van gewapende grond. Dan moet wel de gewapende grond de ruimte hebben om enkele centimeters horizontaal te vervormen. Hiervoor kan een spouw worden toegepast tussen het voorzetpaneel en de gewapende grond. Deze spouw moet aan de bovenzijde worden afgedicht, wat kan gebeuren met een geotextiel. Om de trekkrachten in het afdichtingsgeotextiel te berekenen heeft Piet van Duijnen het analytische Concentric Arches (CA) model gebruikt. Omdat Suzanne van Eekelen dit CA-model ontwikkelde voor paalmatrassen, is nadere verificatie verricht met numerieke analyses. Piet van Duijnen beschrijft in het eerste artikel het gehanteerde model en de numerieke verificaties en licht het verhaal toe met een voorbeeldberekening.

Het tweede artikel van Lars Vollmert en Jörg Klompmaker is een vervolg op hun artikel in de vorige GeoKunst. Deel 1 ging in op de theoretische achtergronden van funderingswapening. Deel 2, in deze GeoKunst, valideert de conclusies van deel 1 over het gedrag van de hele wegverharding. In het bijzonder wordt ingegaan op de resultaten van proeven onder gecontroleerde laboratoriumomstandigheden. Het stabiliserende effect van funderingswapening blijkt al op te treden bij zeer kleine rekken. Hiermee draagt funderingswapening bij aan een langere bruikbaarheid en levensduur van een wegconstructie. Veel leesplezier met deze GeoKunst, Erik Kwast Eindredacteur GeoKunst

Colofon

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

Eindredactie Redactieraad Productie

49

E. Kwast A. Bezuijen P. van Duijnen M. Duškov S. van Eekelen P. ter Horst Uitgeverij Educom

GEOKUNST - Maart 2018

Een abonnement kan worden aangevraagd bij: Nederlandse Geotextielorganisatie Tel. 065 - 064 6760 mail@ngo.nl www.ngo.nl


ing. Piet van Duijnen GeoTec Solutions

Bovenafdichting passieve wand constructie

ing. Constant Brok Huesker B.V.

Sjoerd Bouwman GeoTec Solutions

Inleiding Het gebruik van een passieve wandconstructie voor een landhoofd, een betonnen voorzetpaneel in combinatie met gewapende grond, wordt steeds vaker toegepast. Hierbij draagt de gewapende grond de belasting van de constructie en dient het betonpaneel ter aankleding en bescherming. Tussen de prefab voorzetwand en de gewapende grond constructie, die is gebouwd met de terugslag methode, is een holle ruimte, ofwel een zogenaamde “spouw” noodzakelijk. Deze spouw heeft een dubbele functie. Ten eerste kunnen de maatvoeringstolleranties en de vervormingen tijdens de bouw worden gecorrigeerd. Ten tweede kunnen vervormingen in de tijd door kruip van de geogrids ongehinderd optreden. Deze vervormingen geven dan geen belasting op de wand. De spouw wordt aan de bovenzijde afgedicht, anders zakt het zand tussen de gewapende grond en het betonpaneel, zie figuur 1a, 1b en 1c De bovenafdichting wordt gerealiseerd door de spouw af te dekken met een geotextiel, bijvoorbeeld Stabilenka 100, gecombineerd met een non woven in langsrichting. Door GeoTec Solutions is in samenwerking met Huesker B.V. en Voets Gewapende Grond een berekeningsmethode voor het dimensioneren van deze bovenafdichting opgesteld, waarbij gebruik is gemaakt van het model van Van Eekelen [2015]. Deze methode is gevalideerd door een vergelijking te maken met numerieke analyses. Ook is er zeer primitief geëxperimenteerd hoe een bovenafdichting zich in de praktijk gedraagt. Dit laatste onderzoek is verhelderend geweest in de werking en de effecten die optreden, maar nog onvoldoende voor publicatie.

Figuur 1a - Bovenafdichting bij 2 verschillende type prefab voorzetwanden

Figuur 1b & 1c - Ontlastconstructie met kleine spouw (links) en grote spouw (rechts)

50

GEOKUNST - Maart 2018


Samenvatting

Een viaduct kan hoog worden gefundeerd op een landhoofd van gewapende grond. Dan moet wel de gewapende grond de ruimte hebben om enkele centimeters horizontaal te vervormen. Hiervoor kan een spouw worden toegepast tussen het voorzetpaneel en de gewapende grond. Deze spouw moet aan de bovenzijde worden afgedicht, wat kan gebeuren met een

Dit artikel bevat de analyse van de krachten in het geotextiel waarmee de spouw wordt afgedekt. De analytische methode bestaat uit 4 stappen, waarbij de eerste 3 stappen in dit artikel zijn uitgewerkt. Stap 4, de dimensionering van de bevestiging van het geotextiel aan de wand valt buiten de scope. In stap 1 wordt de belasting op het geotextiel berekend, waarbij rekening wordt gehouden met boogwerking. De boogwerking is gebaseerd op het concentric arches (CA) model van Van Eekelen [2015]. Het CA model is afgeleid voor paalmatrassen, waarbij een combinatie van concentrische bolvormige bogen en 2D bogen een groot deel van de belastingen transponeert naar de paaldeksels (vergrote paalkoppen). Van Eekelen [2015] geeft het CA model in een 3D en een 2D versie: 3D voor paalmatrassen met palen en 2D voor 2D-paalmatrassen, dus met balken op de palen of diepwanden in plaats van palen. De in dit artikel beschouwde bovenafdichtingen wijken op een aantal punten af van de basis van het CA model, denk bijvoorbeeld aan: -  Van het CA model is de 2D formulering geadopteerd, echter in dit geval heeft de ‘paaldeksel’ aan de ene zijde een oneindige breedte en bestaat de ‘paaldeksel’ aan de andere zijde uit een verticale wand. -  Het CA model gaat uit van horizontaal dragende tegels welke in verhouding tot de ondergrond tussen de deksels als oneindig stijf en niet vervormbaar worden beschouwd. Daarentegen is bij een bovenafdichting het dragende element aan één zijde de verticale wand, en aan de andere zijde de enigszins vervormbare “kop” van een gewapende grond wand. Vraag is hoe in dit geval de waarde moet worden bepaald van de equivalenten voor de hart-op-hart afstand sx van de paalmatras en de breedte van de paalmatras-paaldeksel, die in dit geval bestaan uit een wand en een erg breed gewapend grondmassief. -  Bij een paalmatras wordt uitgegaan van symmetrie. De beschouwde boog wordt omringd door bogen, zodat in het hart van de deksel de horizontale randvoorwaarden duidelijk zijn. Bij een bovenafdichting is dat totaal anders. Analytische berekening De analytische analyse bestaat uit 4 stappen: 1 Bepaling van de belasting op het geotextiel

geotextiel. Om de trekkracht in het afdichtings-geotextiel te berekenen, wordt het Concentric Arches (CA) model toegepast, dat Van Eekelen [2015] ontwikkelde voor paalmatrassen. De resultaten worden vergeleken met Plaxis berekeningen. Hieruit blijkt dat voor spouwbreedten groter dan 1,0 m het CA model representatieve resultaten geeft.

Figuur 2 - Geometrie bovenafdichting 2 Bepaling van de trekkracht in het geotextiel 3 Controle van de slip / uittrekkracht 4 Dimensionering bevestiging aan het beton De dimensionering van de bevestiging aan de betonnen (voorzet)wanden (stap 4) valt buiten de scope van dit artikel. Figuur 2 geeft de doorsnede van de bovenafdichting. Het geotextiel wordt op de prefab wand gemonteerd met een klemstrip welke qua principe gelijk is aan een aansluiting van een folieconstructie op een wand. Vanuit oogpunt van installatie wordt de bevestiging circa 0,2 m boven de gewapende grond gemonteerd. Belasting Wanneer het geotextiel boven de spouw meer verticale vervorming ondergaat dan de betonwand en de versterkte grond, dan zal er een drukboog ontstaan waardoor de verticale belasting op het geogrid reduceert. We nemen in dit artikel aan dat deze reductie van de verticale spanning op het geotextiel vergelijkbaar is met

51

GEOKUNST - Maart 2018

hoe dat gebeurt in het 2D Concentric Arches (CA) model, dat is gemaakt voor paalmatrassen [van Eekelen, 2015, bladzijden 122-123 en CUR 226, 2016]. Deze aanname wordt verderop geverifieerd met numerieke berekeningen. We nemen de formules van het 2D CA model hier over:



(1)

(2)



(3)



(4)



(5)




(6)

De gemiddelde verticale belasting op het geogrid in kN/m2 wordt berekend met:

basis vergelijking voor gebogen kabels onder een uniforme belasting [Bouma]. Conform Van Eekelen [2015] is de inverse-driehoekige belastingsverdeling logischer, maar gekozen is voor de conservatieve benadering: 

(10)

(7) Uit de Plaxis analyses blijkt dat bij spouwbreedten < 0,7 m de 2D boog op een andere locatie wordt ontwikkeld dan in eerste instantie wordt verwacht, zie Figuur 5. Het geotextiel krijgt zelfs meer belasting dan in de situatie zonder boogwerking: g ∙ H + q. De boog lijkt zich juist op het geotextiel af te zetten. Paragraaf 3.3 en figuur 4 en 5 gaan hier verder op in. Voor spouwbreedten tussen 0 tot 0,7 m wordt hierom lineair geïnterpoleerd van 0% tot 100% boogwerking. De verticale spanning op het geotextiel, zonder boogwerking is:

De z-coördinaat van het geotextiel kan berekend worden met: (11) De laatste term verdisconteert het hoogteverschil van het geogrid, voor het geval dat de bevestiging van het geogrid op het paneel een hoogte D boven de afwerkhoogte van de gewapende grond wordt gemonteerd. Na enig herschrijven volgt: (12) De richtingscoëfficiënt is de eerste afgeleide:



(8)

initiële doorbuiging finit in te vullen. Wordt op het initieel doorgebogen geotextiel een belasting (q) aangebracht, dan zal door rek het geotextiel extra doorbuigen. De lengte verandering die in het geogrid optreedt wordt berekend met de wet van Hooke. Voor een segment van de kabel volgt dan: 

(15)

De optredende trekkracht in het geotextiel voor coördinaat (x) wordt berekend met: 

(16)

De initiële lengte wordt berekend met de initiële doorbuiging finit, ter onderscheid is daarom aan de eerste afgeleide van de zakking het subscript “init” toegevoegd.  (17) Voor het gehele geotextiel is de lengte na belasten:

(13) De verticale belasting op het geotextiel wordt dan:   (9)

Kracht in geotextiel Voor de berekening van de kracht in het geotextiel wordt gebruik gemaakt van de

De geometrische lengte van het geotextiel bij doorhanging f kan eenvoudig berekend worden met: 

(18)

(14)

Indien de kabel initieel een doorbuiging heeft, kan de initiële lengte van de kabel met vergelijking (5) worden berekend door in de vergelijkingen (12) tot en met (14) voor f de

Deze lengte noemen we de constitutieve lengte van de kabel, zijnde de initiële lengte + lengte verandering ten gevolge van de trekkracht. De waarde van de onbekende Th kan worden opgelost door de constitutieve lengte

Figuur 4 -Vergelijking berekende trekkracht EEM versus analytische analyse

Figuur 3 - Geometrie bovenafdichting

52

GEOKUNST - Maart 2018


(vergelijking 16) gelijk te stellen aan de geometrische lengte (vergelijking 5), waarbij in beide vergelijkingen voor f de zakking wordt ingevuld na het belasten. De doorbuiging f na belasten kan berekend worden met vergelijking 1. Door iteratie wordt een oplossing verkregen. De verticale ontbonden kracht van het geogrid wordt berekend volgens: 

(19)

Controle slip Aan 1 zijde wordt het geotextiel verankerd in de grond. De berekening van de slip gebeurt volgens [CUR 198], vergelijking 3.61. 

(20)

De voorwaarde is dat de wrijvingscapaciteit Ra groter is dan de horizontale kracht Th. Deze vergelijking geeft een overschatting van de benodigde ankerlengte. Circa de helft van het gewicht boven de spouw wordt immers getransponeerd, zodat de verticale spanningen op en daarmee de schuifspanning capaciteit van de verankering groter is dan vergelijking (20) doet vermoeden. Validatie van het model Het analytische model is gevalideerd door voor diverse geometrieën een numerieke analyse uit te voeren. Hiervoor is gebruik gemaakt van het computer programma Plaxis. Omdat de bovenafdichting veelal wordt toegepast boven een verticale wand van gewapende grond, zijn 2 lagen gewapende grond gemodelleerd, waarop de bovenafdichting wordt gemaakt. Van de voorzetwand is alleen het deel tussen maaiveld tot het niveau waarop het geogrid wordt vastgemaakt aan de strip gemodelleerd. In de berekeningen waarbij het geogrid initieel doorhangt, is de vorm van de geogrid (parabolisch) gelijk aan het analytische model aangehouden (zie figuur 3). Validatie Figuur 4 geeft de vergelijking weer voor 35 analyses. Op de X-as is de berekende maximale trekkracht met het Plaxis model weergegeven en op de Y-as de maximale kracht berekend met het analytische model. In het ideale geval ligt de marker exact op de gestippelde diagonaal. We zien dat: - De overeenkomst tussen de analytische en de numerieke analyse is gemiddeld erg goed, de richtingscoëfficiënt van de trendlijn is 1,08 á 1,15.

Tabel 1 - Rekenvoorbeeld: Deze tabel geeft een rekenvoorbeeld, dat is uitgewerkt voor karakteristieke waarden. Gegeven: • spouwbreedte B = 0,6 m • montage hoogte D = 0,2 m • hoogte aanvulling H = 1,0 m • volumegewicht aanvulmateriaal γ = 18 kN/m3 • hoek van inwendige wrijving ϕ’ = 35 graden

• verankeringslengte La = 3,0 m • wrijvingsfactor geotextiel - zand a’ = 0,6 • bovenbelasting q = 30 kN/m2 • geotextiel PET 100 => EA = 700 kN/m • initiële doorbuiging finit = 0,1 m • geotextiel PET 100, lange duur sterkte is Tr = 50 kN/m

Stap 1: Belasting Passieve gronddruk coëfficiënt

tan2(45+35/2)

Fictieve breedte drukboog

Kp = 3,69

(a)

beq =0,5 m

(a)

sx

0,6 + 0,2 + 0,5

sx =1,3 m

(a)

Belastingdeel tussen drukboog

H > 0,5 (1,3 – 0,5)

FGRstr2;p = 0 = 0 kN

(6)

Rekenparameter Q2D

3,69 x 19 / (3,69-2)

Q2D = 39,30 kN/m3

(5)

Hoogte drukboog

H > 0,5 x sx dus H2D = 1,3 / 2

H2D = 0,65 m

(4)

Lengte belast geotextiel drukboog

H > 0,5 (1,3 – 0,5) L2D = 1,3 – 0,5

L2D = 0,8 m

(3)

Rekenparameter P2D

211,623 (1 – 1,0346)

P2D = -7,325

(2)

Totale verticale belasting op geotextiel

-0,135+ 6,288 + 0

FGRstr;p = 0 = 6,153 kN

(1)

Gemiddelde verticale spanning op geotextiel met boogwerking

2,667 x 6,153 / 0,8 + 1,8

Qboog = 22,31 kN/m2

(7)

Verticale spanning op geotextiel zonder boogwerking

(1+0,1) x 18 + 30

σv= 49,8 kN/m2

(8)

Verticale spanning op geotextiel

49,8 – (49,8-22,31) 0,6/0,7

Qaverage = 26,24 kN/m2

(9)

Initiële lengte geogrid

Numerieke integratie (13) en (14) voor dx = 0,01 m, x1 = 0,005 m tot x60 = 0,595 m

Linit = 0,669 m

(13) (14)

Horizontale kracht Th

Kies Th Bereken f (10) Bereken geometrische lengte door numerieke integratie van (13) en (14). Bereken constitutieve lengte door numerieke integratie van (18)

zie Figuur 6 Th = 8,80 kN/m f = 0,134 m Lgeo = 0,697 m Lcon = 0,698 m

(10) (13) (14) (18)

Bereken maximale axiale kracht (x = 0 en x = B)

f = 0,134 m z’(0) = -0+1,23 = 1,23 z’(0,6) = -1,79 +1,23 = -0,56

Tx(0) = 13,93 kN/m Tx(0,6) = 10,1 kN/m

(13) (16)

Tv(0) = 10,80 kN/m Tv(0,6) = 4,94 kN/m

(19)

Stap 2: Trekkracht in geotextiel

Bereken verticale oplegreacties Controle verticaal evenwicht:

Fv = 26,24 x 0,6 = 15,744 kN/m Tv = 10,80 + 4,94 = 15,74 kN/m

Fv = Tv

Controle treksterkte

Tx;max = 13,93 kN/m R = 50 kN/m

R > Tx;max dus voldoet

Ra = 1 x 18 x 0,6 x tan(35) x 3

Ra = 22,67 kN/m Ra > Th dus voldoet

Stap 3: Controle uittrekkracht Voor de uittrekkracht wordt gerekend met het minimale verticale gewicht op het geogrid

53

GEOKUNST - Maart 2018

(20)


Figuur 5 - Hoofdspanningen voor 0,5 - 0,7 - 1,0 - 1,5 en 2,0 m spouwbreedte - De correlatie tussen de EEM resultaten en de analytische resultaten is zeer sterk (R2 = 0,88). Spouwbreedten < 0,7 m. Zoals al eerder opgemerkt, lijkt de boogwerking bij kleine spouwbreedten tot 0,7 m anders te werken. Figuur 5 geeft de hoofdspanningen weer voor diverse spouwbreedten oplopend van

0,2 - 0,5 - 0,7 - 1,0 - 1,5 en 2,0 m, allemaal met een 2,0 m hoge aanvulling boven de spouw. Voor een aanvulling van 1,0 m dikte boven de spouw wordt hetzelfde beeld verkregen. Bij een spouwbreedte van 0,2 m en 0,5 m zien we boogwerking, alleen zet de boog zich af op het geotextiel boven de spouw. In plaats van ontlasting geeft de boogwerking dus een extra belasting op het geotextiel. Bij de

54

GEOKUNST - Maart 2018

spouwbreedte van 0,7 m en groter is duidelijk een boogwerking waarneembaar, waarbij het geotextiel wordt ontlast. â&#x20AC;&#x192; Parameterstudie Figuur 7 laat de invloed zien op de berekende trekkracht van de variatie van een drietal parameters: de spouwbreedte, de hoogte van de aanvulling en de bovenbelasting. Om de


Tabel 2 - Gebruikte afkortingen

Figuur 6 - Iteratieve oplossing optredende horizontale kracht Th.

Figuur 7 - rekkracht voor diverse overspanningen. Bij een spouwbreedte van 1,5 m wordt een geotextiel toegepast met een hogere sterkte en stijfheid. berekeningen realistisch te houden, is vanaf een spouwbreedte van 1,5 m een geotextiel toegepast met een hogere sterkte en stijfheid. Conclusie Het Concentric Arches (CA) model dat Van Eekelen [2015] voor paalmatrassen maakte is toegepast om de trekkrachten te berekenen in een geotextiel dat als afdichting aan de bovenzijde van een spouw wordt toegepast. Voor spouwbreedten groter dan 1,0 m is aangetoond dat het analytische model representatieve resultaten geeft. Literatuur -  A.L. Bouma, Mechanica van constructies, Elasto-statica van slanke structuren, A.L. Bouma, ISBN 90 6562 114 8 cip , (1989)

Afkorting

Omschrijving

Eenheid

a’

Interactie factor tussen geogrid en aanvulmateriaal, voor Stabilenka 0,6

-

B

Breedte van de spouw

m

Beq

Fictieve breedte van de drukboog, aangenomen op 0,5 m

m

D

Hoogteverschil tussen bevestiging geogrid aan de wand en bovenzijde gewapende grondmassief

m

EA

Axiale stijfheid van het geotextiel

kN/m

F

Doorbuiging van het geotextiel

M kN/m2

FGRstr;p=0

Verticale kracht op het geotextiel voor een bovenbelasting q=0

FGRstr;p≠0

Verticale kracht op het geotextiel inclusief bovenbelasting q

kN/m

FGRstr2;p=0

Totale verticale belasting op de strip

kN/m

ƒinit

Initiële doorbuiging van het geotextiel (onbelaste doorbuiging bij montage)

m

Hg2d

Hoogte van de drukbogen

m

Kp

Passieve gronddruk coëfficiënt

-

L2D

Lengte van de 2D drukbogen werkend op het geotextiel.

m

Lcon

Constitutieve lengte van de kabel

m

Lgeo

Geometrische lengte van de kabel

m

P2D

Rekenparameter voor de 2D concentrische bogen

kN/m3-Kp

Q

Uniforme bovenbelasting op maaiveld

kN/m2

Q2D

Rekenparameter voor de 2D concentrische bogen

kN/m3

Qaverage

Verticale spanning op het geotextiel

kN/m2

Qboog

Verticale spanning op geogrid bij volledige boogwerking

kN/m2

sx

Fictieve overspanning is gelijk aan B + 0,2 + Beq. De 0,2 m extra overspanning is bepaald op basis van de Plaxis analyses.

m

T

Axiale trekkracht in het geotextiel

kN/m

Th

Horizontale component van de trekkracht in het geotextiel

kN/m

Tr

Axiale lange duur sterkte van het geotextiel, bijvoorbeeld te bepalen volgens CUR 226 (2016), hoofdstuk 2.9.1 kN/m

kN/m

x

x-coördinaat

m

z

z-coördinaat

m

γ

Volume gewicht van het aanvulmateriaal

kN/m3

ϕ'

Effectieve hoek van inwendige wrijving van het aanvulmateriaal

deg

σv

Verticale spanning op geogrid bij zonder boogwerking

kN/m2

-  van Eekelen, 2015, Van Eekelen, S.J.M., 2015. Basal Reinforced Piled Embankments. Proefschrift TU Delft, ISBN 978-94-6203-825-7. -  Eekelen et al., 2015, Van Eekelen, S.J.M., Bezuijen, A. van Tol, A.F., 2015. Validation of analytical models for the design of basal reinforced piled embankments. Geotextiles and Geomembranes. Volume 43, Issue 1, 56 - 81. -  CUR 198, Ontwerprichtlijn Kerende constructies van Gewapende grond, Tweede

55

GEOKUNST - Maart 2018

kN/m

herziene editie CUR-publicatie 198, ISBN 97890-5367-650-9, (2017) -  CUR 226, Ontwerprichtlijn Paalmatrassystemen, tweede herziene editie van CUR-publicatie 226, ISBN 978 90 5367 627 1 (2016)


Dr.-Ing. Lars Vollmert BBG Bauberatung Geokunststoffe GmbH & Co. KG, Duitsland

Hoe geogrids de prestaties van wegen verbeteren (deel 2) Inleiding fase 2 en 3 De resultaten van fase 1 (Vollmert & Klompmaker, 2017) lieten zien dat een meerlagensysteem van ongebonden granulair materiaal in combinatie met een geogrid in funderingen kan worden beschouwd als een samengesteld materiaal. Vooral in constructies waarin buig-, trek- en drukzones aanwezig zijn, toont het concept van een meerlagenmodellering zijn meerwaarde. Wegconstructies zijn daar een voorbeeld van, zoals aangetoond door Zander, 2007 (zie figuur 1). Proefvak 1.1 op een zwakke ondergrond (zie figuur 7 in Vollmert & Klompmaker, 2017) met een op elkaar afgestemde laagopbouw en meerlagige geogridversterking toonde een hoge stijfheid en afnemende snelheid van permanente vervorming bij toenemend aantal belastingscycli. Hoewel de uiteindelijke stijfheid van de ondergrond niet voldeed aan de gangbare ontwerpeisen, kan dit proefvak worden beschouwd als een referentieconstructie voor wegconstructies, zowel vanuit oogpunt van stijfheid (Ev2 ≥ 130 MN/m²; voor conversie naar Nederlandse stijfheidsindicatoren zie bijvoorbeeld SBRCURnet (2018)) als van permanente vervorming (spoordiepte minder dan 1 cm bij directe belasting door meer dan 300 10-tons aslasten). De rek in de wapening bleek na 1000 herhalingen van een 10-tons standaard aslast minder dan 0,05% te zijn. Met andere woorden, er was sprake van stabilisatie van de onverharde constructie in zijn grenstoestand in de gebruiksfase. Om deze bevinding om te zetten naar verharde wegen zijn veldmetingen uitgevoerd op twee proefvakken. Deze vakken werden gekenmerkt door slechte ondergrondomstandigheden, hoge asbelastingen en zeer grote aantallen lastherhalingen. Het doel van de proeven in fase 2 was om een beeld te krijgen van de spanningscondities in de stijve wegconstructies en om in de wapening spanningen te meten onder cyclische belasting. Met kennis van de spanningsen permanente vervormingseigenschappen van ongebonden granulair materiaal en de

eigenschappen van de wapening, moest een test worden ontwikkeld om in fase 3 de prestaties van het samengestelde materiaal (meerlaags gewapend funderingsmateriaal) te kunnen valideren en voorspellen. Dit om meer inzicht te krijgen in het materiaalgedrag bij gecontroleerde cyclische belasting.

Fase 2 – in-situ proeven op verharde wegen De hierna gepresenteerde projecten worden besproken in RStO-constructieklassecodering.

Dipl.-Ing. Jörg Klompmaker NAUE GmbH & Co. KG, Duitsland

De RStO is de basis waarop wegen in Duitsland worden ontworpen en in constructieklassen worden ingedeeld. De constructieklasse is gevalideerd met onderzoeken met een valgewichtdeflectiemeter op afgebouwde wegconstructies (zie bijvoorbeeld Grätz, 2009). In die onderzoeken en in dit artikel is de systematiek van de constructieklassen conform de RStO-versie 2001 gebruikt. Met behulp van bijvoorbeeld Plehm (2013) kan de klassenaanduiding worden omgezet naar de huidige klassenindeling volgens RStO 2012.

Figuur 1 - Opbouw wegconstructie van K50n Altenberge

Figuur 2 - Dwarsdoorsnede met instrumentatie (links) en positie van rekstroken in langs- en dwarsrichting op de wegas; de meetpunten 1,1 tot 1,10 en 2,1 tot 2,10 zijn telkens boven elkaar gesitueerd (rechts)

56

GEOKUNST - Maart 2018


Samenvatting

In deel 1 van dit artikel is ingegaan op onderzoekswerkzaamheden die aantoonden dat een hoge stijfheid van een geogrid gecombineerd met een toepassing in meerdere lagen een gunstigere bijdrage levert dan een wapening die slechts uit een enkele laag bestaat. Dit artikel presenteert fase 2 en 3 van het onderzoeksprogramma. Deze fasen 2 en 3 valideren de eerdere bevindingen van het gedrag van complete wegverhardingen, en in het bijzonder proefresultaten onder gecontroleerde laboratoriumomstandigheden. Het stabiliserende effect

Figuur 3 - Verloop permanente vervorming in onderste laag van wapening (zie Afb. 1) dwars op de rijrichting Constructieklasse 1/2 (hoofdwegen) Bij de aanleg van de nieuwe zuidelijke rondweg van de stad Altenberge in Duitsland is een weg van constructieklasse 1/2 geïnstrumenteerd (zie figuur 1). De lokale ondergrond bestaat uit glaciale leem- en keileemlagen van circa 0,7 tot 1,8 m dik. De glaciale leemlagen tonen een vaste tot halfvaste consistentie, maar hebben de neiging tot verweking als water binnendringt en te barsten tijdens droge periodes. Tot een diepte van ongeveer 0,6 m onder maaiveld blijkt het vochtgehalte ongeveer 18% te zijn. De ongedraineerde afschuifsterkte is bepaald met over 10 kN/m². De vereiste stabilisatie van de funderingslagen met een geogrid was geïntegreerd in de totale laagopbouw. Om de draagkracht te vergroten, is de constructie versterkt door twee lagen gelast PET-geogrid (zie figuur 1) met een hoge stijfheidsmodulus (J,=0-1,0%, =0-1,0%, MD & CMD > 1700 kN/m) en een langeduur sterkte van 26 kN/m toe te passen. Het gekozen product vertoont een minimale kruiprek, waardoor de

van geogrids blijkt al op te treden bij minder dan 1% rek in het geogrid. De structuur en trekstijfheid van de geogrids blijken de twee belangrijkste eigenschappen te zijn voor de prestaties van geogrids. Het opsluitende effect zorgt voor verbetering van de draagkracht van de gewapende laag zelfs bij een laag vervormingsniveau. De ontwikkeling van permanente vervorming wordt een factor kleiner. Daarom dragen geogrids bij aan een langere bruikbaarheid en levensduur van een wegconstructie.

Figuur 4 - Rekwaarden in onderste laag wapening loodrecht op wegas in afgebouwde asfaltverharding onder vrachtwagenbelasting van 40 ton en rijsnelheid 10 km/h stijfheid over een zeer langdurige periode kan worden gegarandeerd. Het meetprogramma had tot doel om de rekken te meten in het vlak van de wapening, zowel in langs- als in dwarsrichting op de as van de weg. De verticale permanente vervormingen bovenop de eerste wapeningslaag werden over de volle wegbreedte vastgelegd door een horizontale hellingsmeter (zie figuur 2). De temperatuur in de wapeningslaag werd geregistreerd met PT100 temperatuursensoren. Figuur 3 toont de op verschillende tijden gemeten rekken dwars op de weg. In de buurt van het midden van de geïnstrumenteerde rechter rijstrook zien we een maximum waarde die afneemt naar de rand van de rijstrook (zie figuur 3). De rekken nemen in de tijd continu toe vanaf het einde van de bouwwerkzaamheden. Na één jaar gebruiksfase blijken de rekken enigszins toe te nemen. De toename van rekwaarden dwars op de wegas kan worden verklaard door meer lastspreiding als gevolg van naverdichting vanwege de slechte

57

GEOKUNST - Maart 2018

ondergrondcondities. In 2017 heeft de wapening meer dan 8 jaar onder verkeer gelegen. De reksnelheid is dan aanzienlijk verlaagd en er is geen noemenswaardige permanente vervorming waargenomen, die de bruikbaarheid van de wegconstructie negatief zou beïnvloeden. Doordat de stijfheid van de wegconstructie met elke aangelegde laag toeneemt, neemt de rekwaarde van de funderingswapening die volgt uit de verdichtings- en zettingsvervormingen af. De gemiddelde rekwaarden in de bovenste wapeningslaag bedragen over de wegbreedte slechts ongeveer 50% van de rekwaarden in de onderste wapeningslaag. Bovenop het statische spanningsniveau, dat weliswaar met de tijd verandert en met elke constructiefase (zie figuur 3), ontstaan kortstondige toename van de spanningen door dynamische belasting (verdichting), cyclische belasting (bouwvoertuigen en verkeersbelasting in gebruiksfase) en/of tijdelijke quasi-statische belasting (statische plaatbelastingsproef) (zie figuur 4). In de bouwfase zijn deze rekwaarden als gevolg van verdichting en bouwverkeer


in de orde van 1%. Deze rekken nemen sterk af als de stijfheid is toegenomen nadat de asfaltverharding is aangebracht en de wegconstructie is afgebouwd. Constructieklasse 3/4 (plattelandswegen) Voor de verharding van een havengebied is een constructie met een totale dikte van 87 cm ontworpen. De verhardingsconstructie wordt getoond in figuur 5a, constructie III. Vanwege de voorbelasting van al aanwezige constructies, is in de ontwerpberekening uitgegaan van een ondergrondstijfheid met Ev2 ≥ 80 MN/m². Vanwege inhomogeniteiten in de ondergrond en variaties in de draagkracht van de ondergrond is een versterking met twee lagen gelast PPgeogrid (zie figuur 5) aangebracht (J,=0-1,0%, =01,0%, MD & CMD > 1100 kN/m en een langeduur sterkte van 15 kN/m. De ligging van de wapening werd bepaald op basis ervaring.

Aanvankelijk was de wapening niet ontworpen om de draagkracht, geverifieerd met Ev2waarden, te vergroten. Tijdens de bouwfase kunnen geogrids echter lokale gebieden met onvoldoende draagkracht overbruggen en als klankbodem dienen waarop alsnog de vereiste verdichting van de onderfunderingslagen kan worden gerealiseerd. Omdat de voorgaande projecten in het gebied hadden aangetoond dat de ondergrondstijfheid de ontwerpwaarde van Ev2 ≥ 80 MN/m² waarschijnlijk niet zou halen, werd de aanleg met twee wapeningslagen verplicht voorgeschreven (zie figuur 5a, constructie I). Op voorstel van NAUE GmbH & Co. KG en met de hulp van het Havenplanningsbureau werden eisen gespecificeerd waaraan de proefvakken moesten voldoen om het effect van de wapening te evalueren. Voor dit doel

Figuur 5a & 5b - Links: Opbouw verhardingsconstructies I, II en III (I = referentie). Rechts: Ondergrondprofielen proefvakken I, II en III.

Figuur 6a & 6b - Links: Verloop van rek in een plaatbelastingsproef met vijf belastingtrappen in proefvak II d.d. 22.08.2011 (rek = “-“; druk = “+”). Rechts: Verloop van rek onder een langzaam rijdende 40-tons vrachtwagen in proefvak II d.d. 23.08.2011 (rek = “-“; druk = “+”)

58

GEOKUNST - Maart 2018

werd in twee proefvakken ten oosten van de referentieconstructie de hoeveelheid wapening gereduceerd. In proefvak II (zie figuur 5a, constructie II) werd de onderste wapeningslaag weggelaten. Proefvak III werd geconstrueerd zonder enige wapening (zie figuur 5a, constructie III). Om het effect van eventuele schade als gevolg van de onderdimensionering te beperken, werd de niet-gewapende constructie ten oosten van de twee gewapende vakken gesitueerd, omdat hier gunstigere ondergrondomstandigheden werden verwacht. Figuur 5b toont de ondergrondprofielen van de drie testsecties. Opvallend is de zeer variërende opbouw van de laag van fijn zand/veen-klei over de lengte van het proefvak van slechts 15 m lopend van humeuse klei zonder zandlagen (I) naar zand met tussenlagen van humeuse klei (III). De initiële draagkracht van de ondergrond is van primair belang voor de evaluatie van de proefvakken. In vak I moest de statische plaatbelastingsproef voortijdig worden gestopt vanwege hoge zakkingen (na de eerste belastingtrap werd een Ev1-waarde van slechts 3,1 MN/m² gemeten, reden om de proef te beëindigen). Daarentegen werd in vak III een draagkracht gemeten met Ev2 = 13,9 MN/m². De resultaten bevestigen de testresultaten van het rapport van het bodemonderzoek van de ondergrond. Dat onderzoek leverde een Ev2 = 7,5 MN/m² op ten westen van de proefvakken en Ev2 = 25 MN/m² ten oosten van de proefvakken. De vervormingsmodulus Ev2 gemeten op de granulaire onderfundering varieerde tussen 92 MN/m² en 123 MN/m² met een verhouding Ev2/ Ev1 liggend tussen 2,14 en 2,57. De gunstigste waarden werden bereikt bovenop de zandgrond. De proefresultaten waren significant lager dan de gebruikte (hoge) ontwerpstijfheid van de onderfundering en de ondergedimensioneerde laagdikten. Een aanpassing van de constructieopbouw was niet voorzien. Op deze locatie is met de tijd een toename van de vervormingsmodulus waargenomen, zoals ook het geval was bij de vakken Altenberge. De gemiddelde Ev2waarde bedroeg voorafgaand aan de aanleg van de bestrating 155 MN/m², terwijl na 2 jaar ingebruik een gemiddelde waarde van Ev2 = 168 MN/m² werd gemeten (voor de meting waren de betonnen straatstenen tijdelijk verwijderd). Naar analogie van de proefvakken voor wegen van constructieklasse 1/2 zijn ook rekstrookjes (DMS) aangebracht op het geogrid, aangevuld met drukdozen om de verticale en horizontale gronddruk te meten. De lengteverandering


van de wapening onderin de granulaire laag kan goed worden bepaald met een statische plaatbelastingsproef. De voetplaat kan namelijk exact in het midden van het proefvak worden geplaatst en de afzonderlijke belastingtrappen kunnen nauwkeurig worden aangebracht. De straatstenen en de straatsplit werden voor dit doel verwijderd, zodat de test direct op het oppervlak van de granulaire laag kon worden uitgevoerd. Figuur 6a toont de rekwaarden voor de meetpunten DMS 3D tot 3F gedurende een statische plaatbelastingsproef met een voetplaat met diameter 300 mm en vijf trappen in belasten en ontlasten. De vervormingsmodulus bedroeg Ev2 = 166 MN/m². Zoals verwacht werden de grootste rekken gemeten in het midden van de voetplaat (DMS 3D). Naarmate de afstand groter werd, namen de rekken af (DMS 3E) en werden drukwaarden op een afstand van 0,4 m van het lastcentrum geregistreerd. F|iguur 6b toont dat onder een vrachtwagen Mercedes Benz Actros 4144 (8x4/4) de rekken bijna identiek zijn aan de resultaten van de statische plaatbelastingsproef ondanks de verschillende asbelastingen (2 x 7,5 ton voor de enkele banden en 2 x 13 ton voor de dubbellucht wielstellen). De aanzienlijk lagere asbelasting van de enkele banden met 7,5 tonsasbelasting wekten rekken op van dezelfde omvang als de dubbellucht wielstellen van de achterassen.

Figuur 7 - Triaxiaalopstelling en proefstukken, HTW Dresden

Fase 3 - cyclische triaxiaalproeven voor verificatie van wapenend/stabiliserend effect Concept De triaxiaalproef is gekozen als uitgangspunt voor de testopstelling (figuur 7). Deze proef is algemeen geaccepteerd in de grondmechanica om materiaaleigenschappen van grond en bouwmaterialen te bepalen. De proef maakt een gedifferentieerde beoordeling van de testresultaten mogelijk. In een geschikte testopstelling kunnen de proefstukken worden onderworpen aan grote aantallen lastherhalingen, waardoor ook het verloop van de permanente vervorming kan worden onderzocht. De beperkte grootte van het proefstukmonster (d = 19 cm, h = 38 cm) vereist noodgedwongen een aanpassing van de korrelverdeling en in het bijzonder van de maximale korrelgrootte van het mineraal aggregaat aan de testfaciliteit of proefopstelling. Het geogrid is voor dit doel verschaald tot een geometrische schaal van 1:2,6 (zie figuur 8) en afgestemd op de korrelgrootteverdeling. De treksterkte van

Figuur 8 - Geogrid SecugridÂŽ 30/30 Q1 geometrisch verschaald naar 1:2,6

59

GEOKUNST - Maart 2018


Belangrijkste resultaten In een reeks proeven met cyclische belasting uitgevoerd conform ASTM-D3999, heeft het gewapende proefstuk onder gedraineerde condities een significant hogere stijfheidsmodulus dan het niet-gewapende proefstuk. De toename van de stijfheidsmodulus en daarmee samenhangend de toename van de afschuifmodulus is al meetbaar bij zeer kleine vervormingen (ε1 = 0,004%) en ligt conservatief aangenomen tussen de 25% en 70% (zie figuur 9) voor een maximum gemeten elastische rek van ε1 = 0,25%.

Figuur 9 - Relatie tussen schuifrekamplitude en afschuifmodulus voor gewapende en ongewapende situatie (ASTM-D3999-91)

Figuur 10 - Toename van de uniaxiale samendrukking van een gewapend en een ongewapend proefstuk bij toenemende deviatorspanning, 45 kN/m² constante steundruk en 10.000 lastwisselingen per belastingtrap (CD, EN 13286-7 mod.) het te onderzoeken modelgeogrid is vrijwel hetzelfde als de referentie Secugrid® 30/30 Q1. Omdat de afmetingen werden gedicteerd door de testopstelling zijn de modelgeogrids in drie lagen gerangschikt. Omdat de laagdikte in de laboratoriumproef kleiner is dan in de praktijk is hier een geogrid met geringere

sterkte gebruikt dan in de veldproeven. In totaal zijn 19 tests uitgevoerd, niet alleen volgens nationale en internationale testinstructies voor geclassificeerde aggregaten voor wegen maar ook gezien de aangepaste beproevingsomstandigheden.

60

GEOKUNST - Maart 2018

Het gunstige effect van de wapening kan ook worden gevisualiseerd met proeven die zijn uitgevoerd volgens EN 13286-7, maar dan met aangepaste belastingen. Figuur 10 toont het verloop van de uni-axiale indrukking van een gewapend en een niet-gewapend proefstuk onder een spanningsregime (deviatorspanning) dat na elke 10.000 belastingcycli werd verhoogd terwijl de zijdelingse opsluitdruk constant werd gehouden. Tot een deviatorspanning van 100 kPa stabiliseren de vervormingen in beide proefstukken op een vergelijkbaar niveau. In het geval van een verdere toename van de spanning treden zichtbare plastische vervormingen op in het niet-gewapende proefstuk. Deze worden steeds groter onder het aantal belastingscycli en leiden tot een sterke samendrukking van het proefstuk. De sterke samendrukking van het niet-gewapende monster resulteert in een voortijdig falen in vergelijking met de prestaties van het gewapende proefstuk. De samendrukking van het proefstuk kan in principe worden vergeleken met de verdichting van een funderingslaag op zeer stijve grondslag. Wanneer de spanningen van het gewapende proefstuk verder wordt verhoogd neemt ook hier de plastische vervorming zichtbaar toe; alleen blijkt het gewapende proefstuk minder gevoelig te zijn voor de cyclische belastingen. De rek van het geogrid in het lage en middelgrote spanningsbereik ligt in deze proeven tussen 0,05% en 0,5% (Vollmert, 2016). De evaluatie van de elasticiteitsmodulus voor de opeenvolgende belastingscycli toont een sterke toename van de draagvermogen. Na een "opwarming" van het proefstuk (toename van de rek) stabiliseert het proefstuk na de eerste 5.000 lastwisselingen van elke belastingtrap. Interessant is dat de elasticiteitsmodulus van het gewapende proefstuk bijna constant blijft en vergelijkbare waarden geeft voor alle spanningscondities. De elasticiteitsmodulus van


het niet-gewapende proefstuk neemt als gevolg van de samendrukking echter eerst enigszins toe met toenemende spanningsconditie. Het niet-gewapende proefstuk versterkte monster bezwijkt daarentegen voordat de hoogste spanningsniveaus van het gewapende proefstuk kunnen worden bereikt. Conclusies Cyclische traxiaalproeven tonen voor spanningscondities die representatief zijn voor ongebonden funderingen in weg- en spoorwegbouw aan dat de elasticiteitsmodulus toeneemt met toenemende spanning. Analoog hieraan neemt de afschuifmodulus van een gewapend proefstuk toe ten opzichte van die van een niet-gewapend proefstuk. De toename van de materiaalparameters treedt op bij zeer kleine vervormingen van minder dan 0,01% uniaxiale samendrukking van de combinatie mineraal aggregaat en geogrid en rekwaarden in het geogrid van ongeveer 0,05%. Dit effect treedt in sterkere mate op als de voor de wegfunderingen typische vervormingen enigszins groter zijn, wat vooral tijdens de bouwfase het geval is. De toename van de afschuifmodulus in de triaxiaalproef komt overeen met de waarden van de veldmetingen (Weisemann & Vollmert, 2017). Vanwege de toename van de stijfheid van de fundering en de reductie van de permanente vervormingen wordt de slappe ondergrond blootgesteld aan lagere schuifspanningen. De resultaten laten, vooral wanneer deze direct worden vergeleken met waarnemingen en meetresultaten van veldmetingen en grootschalige testseries, zien dat plastische vervormingscomponenten voor elke belastingscyclus een bepalende invloed hebben op het gedrag van de hele constructie. Met triaxiaalproeven kan worden aangetoond dat de plastische vervorming van granulaire materialen aanzienlijk wordt verminderd als geogrids worden toegepast. Zelfs bij kleine spanningsverschillen en na een zekere voorspanning treedt er toename van stijfheid op die kan worden gekenmerkt door een verhoogde afschuifmodulus. Proefresultaten laten zien dat de plastische vervormingen, dus de opeenhoping van permanente rekken van elke lastwisseling, worden beperkt door een geogrid toe te passen. Niet-gewapende proefstukken tonen een gestage groei van de permanente vervorming met uiteindelijk bezwijken tot gevolg. Hoewel de gewapende proefstukken ook te lijden hebben van plastische vervormingen,

blijven de vervormingen laag en maken ze dus een aanzienlijk langere gebruiksfase mogelijk. Bovendien blijft de verhouding van optredende belasting en uiterste grenstoestand klein. Bij grotere initiële vervormingen en hogere spanningsniveaus, zoals die kunnen optreden bij een lokaal slappe grondslag of verzwakte bovenbouw, wordt het positieve stabiliserende effect van de wapening meer uitgesproken. De effectiviteit van de wapening vloeit voort uit de interactie met het funderingsmateriaal. Randvoorwaarden daarvoor zijn een hoge kwaliteit aan mineraal aggregaat, een goede interactie en een goede samenwerking tussen de twee materialen bij zeer kleine rekken in het geogrid. Het geogrids die in de hiervoor beschreven proeven zijn gebruikt hebben een hoge trekstijfheid die leidt tot een hoge stijfheid van de hele constructie en een overeenkomstige uiteindelijke sterkte, zelfs onder langdurige omstandigheden. De resultaten zijn nog niet gevalideerd op andere geogridconstructies. Niettemin verschaffen de onderzoeksresultaten in het algemeen een beter begrip van de bijdrage van geogrid in termen van grondmechanisch gedrag. Volgens de auteurs van dit artikel kan stabilisatie van een wegconstructie worden gezien als ‘cyclische verstijving’ omdat door het verminderen van de zeer kleine plastische vervormingen per lastwisseling, de met een groot aantal belastingscycli opgehoopte permanente vervorming wordt beperkt. Bij wapening wordt per definitie gebruik gemaakt van de sterkte-rek karakteristiek van een product, dus ook als de vervormingen klein zijn. Als het niveau van vervorming hoog is en de grenswaarde van de afschuifsterkte van granulaire materialen wordt overschreden, kan, zoals elke weggebruiker uit ervaring weet, de geaccumuleerde permanente vervorming leiden tot vermindering van de stijfheid, sterkte en bruikbaarheid van de verhardingsconstructie. In welke mate dit effect optreedt hangt af van de verhouding optredende en toelaatbare spanning in de constructie. In zeer stijve wegconstructies zijn de vervormingen klein. Toch hebben proeven bij zeer kleine vervormingsniveaus laten zien dat geogrids een gunstige bijdrage kunnen leveren. In slappe constructies is het voordeel van de geogrids duidelijker aanwezig en vergelijkbaar met wapeningsstaal in een betonnen balk. Het versterkende effect van het geogrid is echter relatief klein, omdat de voornaamste structurele parameters als korrelopbouw en

61

GEOKUNST - Maart 2018

afschuifsterkte door de grote vervormingen geen optimale waarden kunnen bereiken. Bronnen •  Grätz, B. (2009): Bewertung der Tragfähigkeit und der Standfestigkeit bestehender Asphaltstraßen zur Wahl zweckmäßiger Erhaltungsmaßnahmearten. Habilitationsschrift. Schriftenreihe des Instituts für Verkehr, Fachgebiet Straßenwesen mit Versuchsanstalt, TU Darmstadt. •  Plehm, T. (2013): Erläuterungen zur RStO 2012, VSVI-Seminar am 04.02.2013. Frankfurt (Oder). •  RStO - Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen. FGSV 499. FGSV - Forschungsgesellschaft für Straßenund Verkehrswesen. Köln: FGSV-Verlag. •  SBRCURnet (2018): Geokunststoffen als funderingswapening in ongebonden funderingslagen – publicatie verwacht begin 2018. • Vollmert, L. (2016): Zur Gebrauchstauglichkeit geogitter-bewehrter Tragschichten unter zyklisch-dynamischen Beanspruchungen. Dissertation. TU Clausthal, 2016. • Vollmert, L. & Klompmaker, J. (2017): Hoe geogrids de prestaties van wegen verbeteren - deel 1. Geokunst, Jaargang 21, 4/2017, pp. 78-83. • VSVI Berlin-Brandenburg. • Weisemann, U. and Vollmert, L. (2017). Wirkung von geogitter-bewehrten Schutzschichten. Eisenbahn Ingenieur Kompendium (EIK), Verband Deutscher Eisenbahn-Ingenieure e.V. (VDEI), Frankfurt/Main •  Zander, U. (2007): Grundlagen einer rechnerischen Dimensionierung des Straßenoberbaus aus Asphalt. Straße und Autobahn, 9.2007, 6.


‘We creating tools that move your business are ready OOMS-VOEG 80 Years

Kwaliteit met zekerheid to support

of you into experience Geaccrediteerd sinds 2005 door de Raad voor Accreditatie

Toepassing van de Ooms-voeg bij bruggen, viaducten en tunnels als type A onafhankelijke inspectie-instelling op basis van de heeft voordelen voor NEN-ISO/IEC 17020, RvA registratie I188 voor het uitvoeren beheerder, gebruiker en van inspecties bij: omwonende. De eerste voeg is toegepast in • Aanleg van onder- en bovenafdichtingen van stortplaatsen 2003 op de A50 en de • Aanleg van een werk waarin IBC-bouwstof wordt toegepast techniek heeft zich beopbodemonderzoektal van andere voor protocol AS6901 Al ruim 42 jaar is A.P. van den Berg de innovatieve en betrouwbare partner als hetwezen gaat om plaatsen in Nederland. • Tijdens de gebruiksfase van een IBC-werk voor protocol apparatuur voor een slappe bodem. A.P. van den Berg loopt voorop in het ontwikkelen en wereldwijd Naast de vier standaard parameters puntdruk (qc ), vermarkten van nieuwe geavanceerde sondeeren monstersteeksystemen die uitblinken in betrouwbaarheid (u) en helling (lx/y) kunnen extra kleef (fs ), waterspanning AS6902 en gebruiksgemak. Van verscheidene landsondeersystemen tot multifunctioneel apparatuur voor het gebruik• parameters gemeten worden met de gebruiksvriendelijke • Levensduuronderzoek op kunststoff olie en lasverbindingen op zee totvoor waterdieptes wel module 4000 meter enautomatisch van uitgebreide servicepakketten tot digitale meetsystemen modules de Icone.van Iedere wordt waarmee de bodemgegevens via een kabel of optische worden getransporteerd, ze behoren • herkend door het meetsysteem, zodat u flexibel kuntlichtsignalen werken. allemaal tot het leveringspakket van A.P. van den Berg.

the future’

Vanetesten met het Icone systeem

The CPT factory

Sondeerbuizenschroever: gemakkelijk, snel en ergonomisch Icone Vane verantwoord

bepalen van ongedraineerde Reductie schuifsterkte van geluid en trillinen• geroerde gen geeft comfort en minder zowel onshore als offshore omgevingshinder (tot 4000 m waterdiepte) • Geen spoorvorming maakt • nauwkeurig: koppelopnemer & De Iconeaan Conductivity, Icone het wegdek veilig Veelmodules aandachtIcone wordtSeismic, geschonken de arbeidsomstandigheden van de sondeermeester. Zo heeft A.P. van ‘If it is aandrijving dichtbij de vin • Hoge kosteneffectiviteit Magneto ensondeerbuizenschroever Icone Vane zijn beschikbaar, waarvan deieder laatste den Berg de ontwikkeld, die in sondeerapparaat kan worden geïntegreerd. excellence en digitale doordatdata-overdracht onderhoud niet Met de buizenschroever wordt het op- en afschroeven van de sondeerstreng efficiënter uitgevoerd. De hiernaast wordt uitgelicht. are after, Het doorrij- • stevig buizenschroever komt het meest tot zijn recht in combinatie met een you draadloos meetsysteem. nodig is beschermhuis Interesse? gen van de conuskabel behoort dan tot het verleden. Voor de sondeermeester betekent dit een aanzienlijke • diepere vanetest direct mogelijk, then experience vermindering van de fysieke inspanning en het voorkomen van een versnelde slijtage van de gewrichten. zonder bovengronds prepareren makes Neem contact met ons op! Beproeven Aandacht voor de arbeidsomstandigheden alle betrokkenen van groot belang en is zijn investering Inspectie in het werk Testen op het werk is voor in het laboratorium Meer informatie: the difference’ dubbel en dwars waard. www.ooms.nl/specialismen +31 van 30 244 1404 www.eqc.nl A.P. den Berg Ingenieursburo bv Tel.: 0513 631355 info@apvandenberg.nl www.struktonciviel.nl info@apvandenberg.nl Tel.: 0513 631 355 A.P. van den Ingenieursburo b.v. Postbus 68,Berg 8440 AB Heerenveen Fax: 0513 631212 www.apvandenberg.nl Postbus 68, 8440 AB Heerenveen

Fax: 0513 631 212

APB CPT Ad Geotechniek Vanetesten 216x138 05072017 fin.indd 1

EQC_adv_102x134_v4.indd 1

www.apvandenberg.nl

6-7-2017 11:54:17

15-01-18 12:47

Geokunst wordt mede mogelijk gemaakt door:

www.diesekogroup.com/rental

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

De collectieve leden van de nGo zijn:

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

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


Your success depends on excellent results. Thatâ&#x20AC;&#x2122;s why you can rely on our innovative solutions. Customised to your requirements, our tried and tested products provide the basis for any earthworks or ground engineering project. Discover the world of geosynthetics. Discover HUESKER.

Your Project in Safe Hands

www.HUESKER.nl | E-mail: info@HUESKER.nl | Phone: +31 (0) 88 594 00 50 NAUE DEICHBAU NL-210x137mm 2017.pdf

AZ_HandErde_185x124mm_Rahmen.indd 1 geotechniek _April_2017_v1.indd 23

geotechniek _Dec._2017_v7.indd 57

C

M

Y

CM

MY

CY

CMY

K

1

02.11.17

10:04

02.02.16 13:30 16/03/17 18:43 20/11/17 12:57


Geotechnical experts

pile testinG experts

Geotechnical equipment

UW partner voor

paaltesten en all-roUnd geotechnische advisering

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

oad s tat iC l t e s t in g

load d Y n a M iC g in t s te

ad r a p id l o g in t s e t

paaltesten, onshore & offshore

n] [t o t 8 M

www.allnamics.nl

BAM Infraconsult geotechniek _Oktober_2014_v2.indd 54

bv | Postbus 268 | 2800 AG Gouda | Tel. (0182) 59 05 10 | info@baminfraconsult.nl | www.baminfraconsult.nl PAO Techniek en Management organiseert dit najaar de volgende vier cursussen op het gebied van geokunststoffen. Daarnaast bieden we een aanbod aan BAM Infraconsult is ruim 30 jaar actief in het ontwerp, project management en uitvoering van projecten op het gebied vangevarieerd infrastructureel ontwerp, kust- en maritieme geotechnische cursussen, waarover u veelal meerinkunt vinden insector onze waterbouw. Vanuit onze vestigingen in Nederland, Dubai, Singapore, Jakarta en Perth werken wij aan projecten in binnen- en buitenland, opdracht van de advertentiedie elders in dezemet editie, of natuurlijk op www.paotm.nl. Infra van Koninklijke BAM Groep nv, BAM International en externe opdrachtgevers. De onzekerheden de ondergrond zich meebrengt, creĂŤren naast risicoâ&#x20AC;&#x2122;s ook kansen voor het ontwerp en bouw van civieltechnische projecten. De afdeling Geotechniek speelt daarom een centrale rol bij de projecten van BAM Infraconsult en haar zusterbedrijven. BAM Infraconsult kenmerkt zich door betrouwbaarheid, deskundigheid, slagvaardigheid, blijvend onderscheidend en is onlosmakelijk verankerd in het bouwbedrijf. Dankzij deze mentaliteit zijn we zeer succesvol.

FOLIECONSTRUCTIES IN VERDIEPTE INFRASTRUCTUUR Ondergronds bouwen met waterdichte folie afsluiting 13 oktober 2016 Voor ondergronds bouwen is een innovatieve folieconstructie vaak goedkoper dan een traditionele uitvoering met onderwater-beton en trekpalen. Folie betreft een waterdicht kunststof geotextiel en kan worden gebruikt voor het realiseren van waterdichte afsluitingen in de ondergrond waardoor een kunstmatige polder ontstaat.

BASAL REINFORCED PILED EMBANKMENTS 2016 update of the Dutch Design Guideline CUR226 15 and 16 November 2016 A piled embankment consists of an embankment on a pile foundation. In a basal reinforced piled embankment, the embankment is reinforced at its base with a geosynthetic reinforcement. A piled embankment can be built quickly, the influence on adjacent sensitive objects is limited and residual settlements are prevented. An increasing number of piled embankments are being constructed every year.

GEOTEXTIELEN IN DE WATERBOUW Ontwerp en uitvoering 1 november 2016 Geokunststoffen worden steeds vaker toegepast bij waterbouwkundige projecten. Zij zijn vaak goedkoper en milieuvriendelijker dan traditionele technieken. De geokunststoffen dienen wel zorgvuldig worden toegepast bij de aanleg van civieltechnische constructies. Gebeurt dat niet dan kunnen beschadigingen het gevolg zijn.

BOUWEN MET BAGGER Bespaar kosten door bagger als bouwmateriaal te gebruiken 29 en 30 november 2016 Bij bouwen met baggerspecie wordt aanzienlijk bespaard op transport-, depot- en stortkosten. Ook is er een grote besparing te behalen op de aanschaf van primaire bouwmateriaal die normaal gesproken wordt ingezet. In deze cursus leert u hoe u dit doelmatig doet. Een toepassing is bijvoorbeeld om een geotextiel te vullen met bagger en te verwerken in de oever of kade.

www.baminfraconsult.nl

Advertentie Geotechniek. nummer 3.indd 1

14-11-2014 15:03:23

28-08-14 13:55

Geotehniek maart 2018  

Onafhankelijk vakblad voor het geotechnische werkveld

Geotehniek maart 2018  

Onafhankelijk vakblad voor het geotechnische werkveld

Advertisement