Page 1

JAARGANG 18 NUMMER 4 OKTOBER 2014 ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR HET GEOTECHNISCHE WERKVELD

DRUKMETINGEN RETOURSPECIE TIJDENS HET UITVOEREN VAN JETGROUTEN

PASSENDE VEILIGHEIDSFILOSOFIE BIJ DE NIEUWE WATERKERING TE LENT

EFFECT VAN GEÏNDUCEERDE AARDBEVINGEN OP WATERKERINGEN EN WATERKERENDE CONSTRUCTIES

AANSCHERPING TRILLINGSPROGNOSES MET NAUWKEURIGER BEPAALDE VEILIGHEIDSFACTOREN


Kies

3 3 3 3 3 3 3

VOOR HET VAKBLAD GEOTECHNIEK EN

bereik

Leden KIVI NIRIA, afd. Geotechniek Leden Ingeokring Leden NGO (Nederlandse Geotextielorganisatie) Leden ie-net (v/h KVIV) Leden BGGG (Belgische Groepering voor Grondmechanica en Geotechniek) Leden ABEF (Belgische Vereniging Aannemers Funderingswerken) 5.000+ professionals uit de GWW-sector in Nederland en BelgiĂŤ (waaronder ook prospects als overheden) Word sponsor of mede-ondersteuner van Geotechniek en bereik uw doelgroep effectief! U ontvangt een aantrekkelijk publiciteitspakket waarmee u uw organisatie, dienst of product kunt profileren d.m.v. publicatie/adverteren.

Interesse?

Bel +31 (0)10 425 65 44 of mail naar info@uitgeverijeducom.nl en wij nemen contact met u op om de diverse mogelijkheden te bespreken.

Uitgeverij Educom BV Uitgeverij Marketing Drukwerk Investeringen Internet www.uitgeverijeducom.nl


Van de redactie Beste lezers, Sinds kort mag ik deel uitmaken van de redactie. Tot mijn plezier heb ik mogen merken dat ik in een ‘rijdende trein’ ben gestapt. Het vakblad Geotechniek verschijnt al 18 jaar netjes op tijd en bevat inspirerende en leerzame artikelen, vóór en dóór het geotechnische werkveld. Ik wil graag bijdragen aan het voortzetten van deze traditie. Graag wil ik Roel Brouwer als scheidend redactielid bedanken voor zijn inzet gedurende de laatste 8 jaar! In juli 2014 is de Onderwijsspecial 2014 verschenen. Dit vond ik een inspirerend initiatief. De jeugd heeft immers de toekomst! De jongere generatie heeft het vermogen met een frisse blik naar problemen te kijken en met nieuwe ideeën te komen voor de nieuwe uitdagingen die de samenleving aan ons stelt. Bijvoorbeeld de aardbevingsproblematiek in het noorden van Nederland en de energietransitie die we de komende jaren mogen verwachten! Goede geotechnici zijn bovendien altijd schaars. Net als de initiatiefnemers van de Onderwijsspecial willen wij daarom de jonge generaties actief blijven opzoeken en ze de gelegenheid geven van zich te laten horen.

projecten stellen ons vaak voor unieke uitdagingen. Het is uiterst leerzaam en inspirerend voor collega’s om van elkaar te leren. Het is dus overbodig te stellen dat publicaties hierover welkom zijn! Wij zullen u ook blijven berichten over ontwikkelingen op het gebied van normen die relevant zijn voor ons vakgebied. U kunt daar actief aan bijdragen. Bijvoorbeeld, als u een hiaat ontdekt in een norm, kunt u daarover een discussie op gang brengen door een ingezonden brief. Net als de afgelopen jaren willen redactie en uitgever ook de komende jaren de kwaliteit en uitstraling blijven garanderen én nieuwe initiatieven blijven ontplooien. Redactie en uitgever hebben echter gemerkt dat het aantal sponsoren de laatste jaren is teruggelopen. Waarschijnlijk was de economische laagconjunctuur hier debet aan. Momenteel trekt de economie weer aan en ik ben vol vertrouwen dat we samen met u het tij weer kunnen keren. Wij hebben elkaar nodig en ik zie uit naar een goede samenwerking met u. Veel leesplezier!

Als ik om mij heen kijk zie ik dat veel van ons in het buitenland aan geotechnische projecten werken. De omstandigheden in dergelijke projecten verschillen vaak veel van de omstandigheden in eigen land. Cultuur, geologische omstandigheden, normen en richtlijnen en de omvang van de

Namens de redactie en uitgever. Otto Heeres

hniek c e t o e n de G a a l e e d ecial p s g Neem a ingsd r e d n u F

Sterk in kleine en grote series of enkel stuks Alle materialen inclusief kunststoffen CNC Draaien | CNC Frezen

? sseerd l e r e t n ï ucom.n Ge d e j i r e ev o@uitg f n i : 4 r a 25 65 4 4 Mail na 0 1 0 of bel:

Meer info www.pretec.nl of bel 071 561 91 64 Industrieweg 16-18 | 2254 AE Voorschoten | info@pretec.nl


HoofdenenSub-sponsors HoofdSub-sponsors Hoofdsponsor

Boussinesqweg 1, 2629 Delft Stieltjesweg 2,2628 CKHV Delft Tel. Tel. 0031 0031(0)88 (0)88--335 3358273 7200 www.deltares.nl www.deltares.nl

Sub-sponsors

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

CRUX Engineering BV Pedro de Medinalaan 3-c 1086 XK Amsterdam Tel. 0031 (0)20-494 3070 www.cruxbv.nl

Galvanistraat 15 3029 AD Rotterdam Tel. 0031 (0)10 - 489 69 22 www.gw.rotterdam.nl

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

Korenmolenlaan 2 3447 GG Woerden Tel. 0031 (0)348-43 52 54 www.volkerinfradesign.nl

Industrielaan 4 B-9900 Eeklo Tel. 0032 9 379 72 77 www.lameirest.be

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

Klipperweg 14, 6222 PC Maastricht Tel. 0031 (0)43 - 352 76 09 www.huesker.com

Dywidag Systems International

H.J. Nederhorststraat 1 2801 SC Gouda Tel. 0031 (0) 182 59 05 10 www.baminfraconsult.nl

Rendementsweg 15 3641 SK Mijdrecht Tel. 0031 (0) 297 23 11 50 www.bauernl.nl

Veilingweg 2 - NL - 5301 KM Zaltbommel Industrieweg 25 (0)418 – B-3190 Boortmeerbeek Tel. 0031 - 57 84 03 Tel. 0032 1615 60 /77 60 Philipssite 5, bus Ubicenter VeilingwegB2 -3001 - NL-5301 KM Zaltbommel Leuven Tel. 0031 (0)418-57 84 03 Tel. 0032 16 60 77 60 www.dywidag-systems.com www.dywidag-systems.com

Kleidijk 35 3161 EK Rhoon Tel. 0031 (0)10 - 503 02 00 www.mosgeo.com

24

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

Siciliëweg 61 1045 AX Amsterdam Tel. 0031 (0)20-40 77 100 www.voorbijfunderingstechniek.nl

GEOTECHNIEK Oktober2013 2014 GEOT ECH NIE K – -Oktober

Ballast NedamEngeneering Engineering Ballast Nedam Ringwade 51, Ringwade 51,3439 3439LM LM Nieuwegein Nieuwegein Postbus 1555, Postbus 1555,3430 3430BN BNNieuwegein Nieuwegein Tel. Tel.0031 0031(0)30 (0)30--285 28540 40 00 00 www.ballast-nedam.nl www.ballast-nedam.nl

URETEK Nederland BV Zuiveringweg 93, 8243 PE Lelystad Tel. 0031 (0)320 - 256 218 www.uretek.nl


Kwadrantweg 9 1042 AG Amsterdam Postbus 20694 1001 NR Amsterdam Tel. 0031 (0)20 - 693 45 96 Fax 0031 (0)20 - 694 14 57 Cofra BV www.cofra.nl Cofra BV Cofra BV Kwadrantweg Cofra BV 999 Kwadrantweg Kwadrantweg 1042 AG Amsterdam Amsterdam Ingenieursbureau Kwadrantweg 9 1042 AG 1042 AG Amsterdam Postbus 20694 Amsterdam 1042 AG Amsterdam Postbus 20694 Postbus 20694 1001 NR Amsterdam Amsterdam Weesperstraat 430 Postbus 1001 NR 1001 NR20694 Amsterdam Tel. 0031 (0)20 - 693 693 45 45 96 Postbus 12693 1001 NR Amsterdam Tel. 0031 (0)20 Tel. 0031 (0)20 - 693 4596 96 Fax 0031 (0)20 - 694 694 144557 5796 1100 AR Amsterdam Tel. 0031 (0)20 693 Fax 0031 (0)20 Fax 0031 (0)20 - 69414 14 57 www.cofra.nl Tel.0031 0031(0)20 (0)20--694 25114 1303 Fax 57 www.cofra.nl www.cofra.nl Fax 0031 (0)20 - 251 1199 www.cofra.nl Ingenieursbureau www.iba.amsterdam.nl Ingenieursbureau Ingenieursbureau

Amsterdam Ingenieursbureau Amsterdam Amsterdam Weesperstraat Amsterdam 430 Weesperstraat 430 Weesperstraat 430

Postbus 12693 Weesperstraat Postbus 12693 Postbus 12693 430 1100 AR Amsterdam Amsterdam Postbus 1100 AR 1100 AR 12693 Amsterdam Tel. 0031 (0)20 - 251 1303 1303 1100 AR(0)20 Amsterdam Tel. 0031 Tel. 0031 (0)20- 251 - 251 1303 Fax 0031 (0)20 - 251 251 1199 Tel. 0031 (0)20 251 1303 Fax 0031 (0)20 Fax 0031 (0)20 - 2511199 1199 www.iba.amsterdam.nl Fax 0031 (0)20 251 1199 www.iba.amsterdam.nl www.iba.amsterdam.nl www.iba.amsterdam.nl

Onderwijs (PAO) Postbus 5048 2600 GA Delft Tel. 0031 (0)15 - 278 46 18 Fax 0031 (0)15 - 278 46 19 www.pao.tudelft.nl

PostAcademisch PostAcademisch PostAcademisch Onderwijs (PAO) Profound(PAO) BV PostAcademisch Onderwijs Onderwijs (PAO) Postbus 5048 Limaweg 17 Onderwijs (PAO) Postbus 5048 Postbus 5048

2600 GA Delft 2743 CB Waddinxveen Postbus 5048 2600 GA Delft 2600 GA Delft Tel. 0031 (0)15 278 46 964 18 Tel. 0031 (0)182 - 640 2600 GA Delft Tel. 0031 (0)15 -- 278 46 Tel. 0031 (0)15 - 278 4618 18 Fax 0031 (0)15 - 278 278 4646664 1918 Fax 0031 (0)182 649 Tel. 0031 (0)15 278 Fax 0031 (0)15 46 19 Fax 0031 (0)15 - 278 46 19 www.pao.tudelft.nl www.profound.nl Fax 0031 (0)15 - 278 46 19 www.pao.tudelft.nl www.pao.tudelft.nl www.pao.tudelft.nl

Profound BV Profound ProfoundBV BV Limaweg 17 Profound Limaweg 17 Limaweg 17BV

2743 CB Waddinxveen Limaweg 17 2743 CB 2743 CBWaddinxveen Waddinxveen Tel. 0031 (0)182 - 640 964 964 2743 CB Waddinxveen Tel. 0031 (0)182 Tel. 0031 (0)182- 640 - 640 964 Fax 0031 (0)182 - 649 649 664 Tel. 0031 (0)182 640 964 Fax 0031 (0)182 Fax 0031 (0)182 - 649664 664 www.profound.nl Fax 0031 (0)182 649 664 www.profound.nl www.profound.nl www.profound.nl

Postbus 25 4250 DA Werkendam Tel. 0031 (0)183 - 50 56 66 Fax 0031 (0)183 - 50 05 25 www.jetmix.nl

Uitgever/bladmanager Uitgeverij Educom BV R.P.H. Diederiks

Jetmix RoyalBV HaskoningDHV Jetmix BV Jetmix BV Postbus 25 Postbus 151 Jetmix Postbus 25 PostbusBV 25

4250 DA Werkendam 6500 AD Nijmegen Postbus 25 4250 DA Werkendam 4250 DA Werkendam Tel. 0031 (0)183 50 56 42 66 84 Tel. 0031 (0)24-- 50 328 4250 DA Tel. 0031 (0)183 56 Tel. 0031 Werkendam (0)183 -- 50 5666 66 Fax 0031 (0)183 - 50 50 0556 2566 Fax 0031 (0)24 323 93 Tel. 0031 (0)183 50 Fax 0031 (0)183 05 Fax 0031 (0)183 - 50 0525 2546 www.jetmix.nl www.royalhaskoningdhv.com Fax 0031 (0)183 50 05 25 www.jetmix.nl www.jetmix.nl www.jetmix.nl

Royal HaskoningDHV Royal RoyalHaskoningDHV HaskoningDHV Postbus 151 Royal HaskoningDHV Postbus 151 Postbus 151 6500 AD Nijmegen Postbus 151 SBRCURnet 6500 AD Nijmegen 6500 AD Nijmegen

Tel. 0031 (0)24 -- 328 42 84 6500 AD Nijmegen Postbus 1819 Tel. 0031 (0)24 328 Tel. 0031 (0)24 - 32842 4284 84 Fax 0031 (0)24 - 323 323 934246 Tel. 0031 (0)24 328 84 3000 BV Rotterdam Fax 0031 (0)24 93 Fax 0031 (0)24 - 323 9346 46 www.royalhaskoningdhv.com Fax 0031 (0)24 323 93 46 Tel. 0031 (0)10 206 5959 www.royalhaskoningdhv.com www.royalhaskoningdhv.com www.royalhaskoningdhv.com Fax 0031 (0)10 - 413 0175

www.sbrcurnet.nl

Colofon

GEOTECHNIEK JAARGANG 17 – NUMMER 4 Geotechniek is een informatief/promotioneel onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogt kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht GEOTECHNIEK GEOTECHNIEK GEOTECHNIEK GEOTECHNIEK te bevorderen en belangstelling voor het GEOTECHNIEK JAARGANG 17 – NUMMER 4 JAARGANG 18 NUMMER JAARGANG 17 444 te kweken. gehele geotechnische vakgebied JAARGANG 17–– –NUMMER NUMMER JAARGANG 17 – NUMMER 4 OKTOBER 2013 OKTOBER 2014 OKTOBER OKTOBER2013 2013 OKTOBER 2013 Geotechniek is informatief/promotioneel Geotechniek isiseen een informatief/promotioneel Geotechniek een Geotechniekis eeninformatief/promotioneel informatief/promotioneel onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogt Geotechniek is een informatief/promotioneel Redactieraad vaktijdschrift Deen, dr. J.K. van onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogt onafhankelijk dat beoogt onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogt Alboom, ir. G. van Diederiks, R.P.H. kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogt kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht Beek, mw. ir. V. van Graaf, ing. H.C. van de te bevorderen en belangstelling voor het kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht te bevorderen en belangstelling voor het te bevorderen en voor het te bevorderen enbelangstelling belangstelling voor het Bouwmeester, Ir. D. Gunnink, Drs. gehele geo technische vakgebied te kweken. te bevorderen en belangstelling voor het J. gehele geo technische vakgebied te gehele geotechnische vakgebied te kweken. gehele geo technische vakgebied tekweken. kweken. Brassinga, ing. H.E. Haasnoot, ir. J.K. gehele geotechnische vakgebied te kweken.

Colofon Colofon Colofon Colofon

Colofon

Meireman, ir. P. Rooduijn, ing. M.P. Schippers, ing. R.J. Schouten, ir. C.P. Redactie Smienk, ing. E. Beek, mw. ir. V. van Brinkgreve, dr. ir. R.B.J. Hergarden, mw. Ir. I. Spierenburg, dr. ir. S. Brassinga, ing. H.E. Brok, ing. C.A.J.M. Jonker, ing. A. Storteboom, O. Brouwer, ir. J.W.R. Brouwer, ir. J.W.R. Kleinjan, Ir.van A. Thooft, dr. ir. Uitgever/bladmanager Redactieraad Deen, dr. J.K. Meireman, ir. P. K. Redactieraad Uitgever/bladmanager Uitgever/bladmanager Redactieraad Deen, dr. van Meireman, ir. Meireman, ir. P. Diederiks, R.P.H. Uitgever/bladmanager Redactieraad Deen, dr.J.K. J.K. vanO. Meireman, ir.P. P. de Diederiks, R.P.H. Calster, ir. P. van Langhorst, ing. Vos, mw. ir. M. Uitgeverij Educom BV Alboom, ir. Diederiks, Rooduijn, ing. Uitgever/bladmanager Redactieraad Deen, ing. dr.R.P.H. J.K. van Meireman, ir.M.P. P. Uitgeverij Educom BV Alboom, ir.ir.G. G.G.van van Diederiks, R.P.H. Rooduijn, ing. M.P. Uitgeverij Educom BV Alboom, van Diederiks, R.P.H. Rooduijn, ing. M.P. Rooduijn, ing. M.P. Graaf, H.C. van de Alboom, van Uitgeverij Educom BV Hergarden, mw. Ir. I. Cools, ir. P.M.C.B.M. Mathijssen, ir. F.A.J.M. Velde, ing. E. van der R.P.H. Diederiks Beek, mw. ir. V. van Graaf, ing. H.C. van de Schippers, R.J. Uitgeverij Educom BV Alboom, ir. G. van Diederiks, R.P.H. Rooduijn,ing. ing. M.P. R.P.H. Diederiks Beek, mw. ir.ir. V.V. van Graaf, ing. H.C. van de Schippers, ing. R.J. R.P.H. Diederiks Beek, mw. van Graaf, ing. H.C. van de Schippers, ing. R.J. Schippers, ing. R.J. Gunnink, Drs. J. Beek, mw. ir. V. van R.P.H. Diederiks Meireman, ir. P. Dalen, ir. J.H. van Meinhardt, ir. G. Bouwmeester, Ir. D. Gunnink, Drs. J. van de Schouten, ir. C.P. R.P.H. Diederiks Beek, mw. ir. V. van Graaf, ing. H.C. Schippers, ing. R.J. Bouwmeester, Ir.Ir. D. Gunnink, Drs. Schouten, ir. C.P. Bouwmeester, D. Gunnink, Drs. J. Schouten, ir. C.P. Schouten, ir. C.P. Haasnoot, ir.J.J.K. Bouwmeester, Ir. D. Redactie Brassinga, ing. H.E. Haasnoot, ir. J.K. Smienk, ing. E. Bouwmeester, Ir. D. Gunnink, Drs. J. Schouten, ir. C.P. Redactie Brassinga, H.E. Haasnoot, ir.ir. J.K. Smienk, Redactie Redactie Brassinga,ing. ing. H.E. Haasnoot, J.K. Smienk,ing. ing.E.E. Smienk, ing. Heeres, dr. ir. O.M. Brassinga, ing. H.E. Beek, mw. ir. Brinkgreve, ir. R.B.J. Hergarden, Ir. Spierenburg, ir. S. Redactie Brassinga, dr. ing. Haasnoot,mw. ir. J.K. Smienk, ing.dr. E. Beek, mw. ir.ir.V. V.V.van van Brinkgreve, dr. ir.H.E. R.B.J. Hergarden, mw. Ir.Ir.I. I.I. Spierenburg, dr. Beek, mw. van Brinkgreve, dr. ir. R.B.J. Hergarden, mw. Spierenburg, dr.ir.ir. ir.S.S. S. Spierenburg, dr. Hergarden, mw. Ir. I. Brinkgreve, dr. ir. R.B.J. Beek, mw. ir. V. van Brassinga, ing. H.E. Brok, ing. C.A.J.M. Jonker, ing. A. Storteboom, O. Beek, mw. ir. V. van Brinkgreve, dr. ir. R.B.J. Hergarden, mw. Ir. I. Spierenburg, dr. Brassinga, ing. H.E. Brok, ing. C.A.J.M. Jonker, ing. A. Storteboom, O. Brassinga, ing. H.E. Brok, ing. C.A.J.M. Jonker, ing. A. Storteboom,O. O. ir. S. Storteboom, Jonker, ing. A. Brok, ing. C.A.J.M. Brassinga, ing. H.E. Brouwer, ir. Brouwer, ir. J.W.R. Kleinjan, Ir. A.A. Thooft, dr. ir. Brassinga, ing. H.E. Brok, ing. C.A.J.M. Jonker, ing. Storteboom, O. Brouwer, ir.ir.J.W.R. J.W.R. Brouwer, ir.ir. J.W.R. Kleinjan, Thooft, dr. ir.ir.K. K. Brouwer, J.W.R. Brouwer, J.W.R. Kleinjan, Ir.A.A. Thooft, dr. K. Distributie van Geotechniek in België Ir. wordt mede mogelijk gemaakt door: Vos, mw. ir. M. de Kleinjan, Ir. A. Brouwer, ir. J.W.R. Diederiks, R.P.H. Diederiks, R.P.H. Calster, ir. P. van Langhorst, ing. O. Vos, mw. ir. M. de Brouwer,R.P.H. ir. J.W.R. Brouwer, ir. J.W.R. Kleinjan, Ir. A.O.O. Thooft, dr. ir. K.de Diederiks, Calster, ir.ir.P. Langhorst, ing. Vos, mw. Diederiks, R.P.H. Calster, P.van van Langhorst, ing. Vos, mw.ir. ir.M. M.de Velde, ing. E. van der Langhorst, ing. O. Cools, ir. P.M.C.B.M. Heeres, dr. ir. O.M. Hergarden, Ir. I. Cools, ir. Mathijssen, F.A.J.M. Velde, ing. E. van der Diederiks, mw. R.P.H. Calster, ir. P. van Langhorst,ir. ing. O. Vos, mw. de Hergarden, mw. Cools, ir.ir.P.M.C.B.M. P.M.C.B.M. Mathijssen, ir. Velde, ing. E.E.M. van der Hergarden, mw.Ir.Ir.I.I. Cools, P.M.C.B.M. Mathijssen, ir.F.A.J.M. F.A.J.M. Velde, ing.ir. van der Mathijssen, ir. F.A.J.M. Dalen, ir. J.H. van Hergarden, mw. Ir. I. Meireman, ir. P. Dalen, van Meinhardt, ir. G. ABEF vzw Hergarden, mw. Cools,ir. ir.J.H. P.M.C.B.M. Mathijssen, ir. F.A.J.M. Velde, ing. E. van der Meireman, ir.ir. P.P. Ir. I. SMARTGEOTHERM Dalen, ir.ir. J.H. van Meinhardt, ir.ir. G. Meireman, Dalen, J.H. van Meinhardt, G. Meinhardt, G. Deen, J.K. van Meireman, ir.P.P. Vereniging Info : WTCB, ir.dr. Luc François Meireman, ir. Dalen, ir. J.H. van Meinhardt,ir. ir.Belgische G. Aannemers Funderingswerken Lombardstraat 42, 1000 Brussel Priester Cuypersstraat 3 Tel. +32 11 22 50 65 1040 Brussel info@bbri.be Distributie van Geotechniek in België wordt mede mogelijk gemaakt door: Distributie van Geotechniek in België wordt mede www.smartgeotherm.be Distributie van Geotechniek in België wordt Secretariaat: medemogelijk mogelijkgemaakt gemaaktdoor: door: Distributie van Geotechniek in België wordt erwin.dupont@telenet.be mede mogelijk gemaakt door: drukmetingen retOurspecie tijdens het uitvOeren van jetgrOuten

passende veiligheidsfilOsOfie bij de nieuwe waterkering te lent

effect van geïnduceerde aardbevingen Op water-

aanscherping trillingsprOgnOses met nauwkeuriger bepaalde veiligheidsfactOren

keringen en waterkerende cOnstructies

ABEF vzw ABEF vzw ABEF vzw ABEF vzw

SMARTGEOTHERM SMARTGEOTHERM SMARTGEOTHERM

Belgische Vereniging Info :: WTCB, ir. Luc François ABEF vzw SMARTGEOTHERM Belgische Vereniging Info WTCB, Belgische Vereniging Belgische Vereniging Info : WTCB,ir.ir.Luc LucFrançois François GEOT ECH NIE K – Oktober 2013 Aannemers Funderingswerken Lombardstraat 42, 1000 3 Brussel Belgische Vereniging Info : WTCB, ir. Luc François Aannemers Lombardstraat 42, 1000 Brussel Aannemers Funderingswerken AannemersFunderingswerken Funderingswerken Lombardstraat 42, 1000 Brussel Priester Cuypersstraat 3 Tel. +32 11 22 50 65 Aannemers Funderingswerken Lombardstraat 42, 1000 Brussel Priester Cuypersstraat Tel. +32 11 22 50 65 Lombardstraat 34-42 3 3 Priester Cuypersstraat Tel. +32 11 22 50 65 1040 Brussel info@bbri.be Priester Cuypersstraat 3 Tel. +32 11 22 50 65 1040 Brussel info@bbri.be 1040 Brussel 1000 Brussel info@bbri.be Secretariaat: www.smartgeotherm.be 1040 Brussel info@bbri.be Secretariaat: www.smartgeotherm.be Secretariaat: www.smartgeotherm.be www.abef.be erwin.dupont@telenet.be Secretariaat: www.smartgeotherm.be erwin.dupont@telenet.be erwin.dupont@telenet.be erwin.dupont@telenet.be

3 353 3

Esperantolaan 10-a

B-8400 Oostende Mede-ondersteuners Mede-ondersteuners Mede-ondersteuners Mede-ondersteuners Tel. +32 (0) 59 55 00 00 Mede-ondersteuners

OKTOBER 2013

jaargang 18 nummer 4 OktOber 2014 Onafhankelijk vakblad vOOr het geOtechnische werkveld

Soetaert-Soiltech

GEOT ECH NIE K – Oktober 2013 GEOT ECH NIE K K–-–Oktober 2013 GEOTECHNIEK Oktober 2014 GEOT ECH NIE Oktober 2013

GEOT ECH NIE K – Oktober 2013

Fax +32 (0) 59 55 00 10 www.soetaert.be

nv Alg. Van ‘tOndernemingen Hek Groep nv Alg. Ondernemingen nv Alg. Ondernemingen Soetaert-Soiltech SBRCURnet nv Alg. Ondernemingen Postbus 88 Soetaert-Soiltech Soetaert-Soiltech Esperantolaan 10-a Postbus Soetaert-Soiltech 1462 ZH 1819 Middenbeemster Esperantolaan 10-a Esperantolaan 10-a B-8400 Oostende 30000031 BV Rotterdam Esperantolaan 10-a Tel. (0)299 31 30 20 B-8400 Oostende B-8400 Oostende Tel. +32 (0) 59 55 -00 00 005959 Tel. 0031 (0)10 206 B-8400 Oostende www.vanthek.nl Tel. +32 (0) 59 55 Tel. +32 (0) 59 55 0000 00 Fax +32 (0) 59 555500 00 1000 Fax 0031 (0)10 413 0175 Tel. +32 (0) 59 00 Fax +32 (0) 59 55 Fax +32 (0) 59 55 0010 10 www.soetaert.be www.sbr.nl Fax +32 (0) 59 55 00 10 www.soetaert.be www.soetaert.be www.curbouweninfra.nl www.soetaert.be

SBRCURnet SBRCURnet SBRCURnet Postbus 1819 SBRCURnet Postbus 1819 Postbus 1819

3000 BV Rotterdam Postbus 1819 3000 BV 3000 BVRotterdam Rotterdam Tel. 0031 (0)10 - 206 5959 5959 3000 BV Tel. 0031 (0)10 Tel. 0031Rotterdam (0)10- 206 - 206 5959 Fax 0031 (0)10 - 413 413 0175 Tel. 0031 (0)10 206 5959 Fax 0031 (0)10 Fax 0031 (0)10 - 4130175 0175 www.sbr.nl Fax 0031 (0)10 413 0175 www.sbr.nl www.sbr.nl www.curbouweninfra.nl www.sbr.nl www.curbouweninfra.nl www.curbouweninfra.nl www.curbouweninfra.nl

Geotechniek is een uitgave van Uitgeverij Educom BV Mathenesserlaan 347 3023 GB Rotterdam Tel. 0031 (0)10 - 425 6544 Fax 0031 (0)10 - 425 7225 Geotechniek is Geotechniek isis Geotechniek info@uitgeverijeducom.nl een uitgave van Geotechniek is een uitgave een uitgavevan van www.uitgeverijeducom.nl

Uitgeverij Educom een uitgave van BV Uitgeverij UitgeverijEducom EducomBV BV Uitgeverij Educom Mathenesserlaan 347 BV

Mathenesserlaan Mathenesserlaan347 347 3023 GB Rotterdam Mathenesserlaan 347 3023 GB Rotterdam 3023 GB Rotterdam Lezersservice Tel. 0031 (0)10 -- 425 6544 3023 GB Rotterdam Tel. 0031 (0)10 425 Tel. 0031 (0)10 -doorgeven 4256544 6544 via Adresmutaties Fax 0031 (0)10 425 7225 Tel.0031 0031(0)10 (0)10 4257225 6544 Fax - 425 Fax 0031 (0)10 --425 7225 info @ uitgeverijeducom.nl info@uitgeverijeducom.nl Fax 0031 (0)10 - 425 7225 info@uitgeverijeducom.nl info@uitgeverijeducom.nl www.uitgeverijeducom.nl info@uitgeverijeducom.nl www.uitgeverijeducom.nl www.uitgeverijeducom.nl © Copyrights www.uitgeverijeducom.nl Uitgeverij Educom BV Oktober 2013 Niets uit deze uitgave mag

Lezersservice Lezersservice worden gereproduceerd met Lezersservice Lezersservice welke methode dan ook, zonder Adresmutaties doorgeven via Adresmutaties doorgeven Lezersservice Adresmutaties doorgeven via Adresmutaties doorgeven viavia schriftelijke toestemming van de @ uitgeverijeducom.nl info info@uitgeverijeducom.nl Adresmutaties doorgeven via @@ uitgeverijeducom.nl info uitgeverijeducom.nl info uitgever. © ISSN 1386 - 2758 info@uitgeverijeducom.nl ©© Copyrights Copyrights ©© Copyrights Copyrights Uitgeverij Educom BV BV Uitgeverij Educom © Copyrights Uitgeverij Educom BV Uitgeverij Educom BV Oktober 2013 Oktober 2014 Uitgeverij Educom BV Oktober 2013 Oktober 2013 Niets uituit deze uitgave magmag Niets deze uitgave Oktober 2013 Niets uituit deze uitgave mag Niets deze uitgave mag worden gereproduceerd metmet worden gereproduceerd Niets uit deze uitgave mag worden gereproduceerd met worden gereproduceerd met welke methode dan ook, zonder welke methode dan ook, zonder worden gereproduceerd met welke methode dan ook, zonder welke methode dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de schriftelijke toestemming van welke methode dan ook,van zonder schriftelijke toestemming de schriftelijke toestemming van de de BGGG uitgever. © ISSN 1386 2758 uitgever. © ISSN 1386 - 2758 schriftelijke toestemming van de uitgever. ©© ISSN 1386 - 2758 uitgever. ISSN 1386 - 2758

Belgische Groepering uitgever. © ISSN 1386 - 2758

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

BGGG BGGG BGGG Belgische BGGG Groepering Belgische Groepering Belgische Groepering

voor Grondmechanica Belgische Groepering voor Grondmechanica voor Grondmechanica en Geotechniek voor Grondmechanica enen Geotechniek Geotechniek c/o Lozenberg 7 enBBRI, Geotechniek c/o BBRI, c/o BBRI,Lozenberg Lozenberg7 7 1932 Sint-Stevens-Woluwe c/o BBRI, Lozenberg 7 1932 1932Sint-Stevens-Woluwe Sint-Stevens-Woluwe bggg@skynet.be 1932 Sint-Stevens-Woluwe bggg@skynet.be bggg@skynet.be bggg@skynet.be


Voor Voor gedegen gedegen

BAUER BAUER Funderingstechniek Funderingstechniek voert voert de volgende de volgende activiteiten activiteiten uit: uit:

Mixed-In-Place Mixed-In-Place 

Mixed-In-Place soilmix  Mixed-In-Place soilmix

 Groutanker met strengen  Groutanker met strengen

soilmix soilmix oplossingen oplossingen

 Groutanker met staven  Groutanker (paal)(paal) met staven  GEWI-anker  GEWI-anker (paal)(paal)  Cement-bentoniet dichtwand  Cement-bentoniet dichtwand  Groot diameter boorpalen  Groot diameter boorpalen  Diepwand  Diepwand Jet grouten  Jetgrouten  Grondverbetering  Grondverbetering

Vooraanstaand Vooraanstaand en betrouwbaar en betrouwbaar www.bauernl.nl www.bauernl.nl

DELIVERING THE SUPPORT YOU NEED Groutankers

Palen

Damwandverankeringen

„ DYWIDAG voorspanstaven – strengen

„ GEWI® palen

„ GEWI® staal

„ GEWI® staal

„ RR palen

„ DYWIDAG voorspanstaven

„ DYWI® Drill

„ DYWI® Drill

„ DYWIDAG strengen

Local Presence – Global Competence

www.dywidag-systems.com/emea

Vestiging België Philipssite 5, bus 15 Ubicenter B-3001 Leuven

Vestiging Nederland

Tel. +32 16 60 77 60 Fax +32 16 60 77 66 piet.vandaele@dywidag-systems.com

140806_geotechniek_verdasdoonk_v2.indd 1

Veilingweg 2 NL-5301 KM Zaltbommel

NIEUW DYNA Force ® Elasto-Magnetic Sensor

Tel. +31 418 578 403 Fax +31 418 513 012 henry.verdaasdonk@dywidag-systems.com

08.08.2014 09:19:36


Inhoud 3 Van de redactie - 8 Ingezonden - 9 Actueel - 10 The Magic of Geotechnics - 18 KIVI rubriek - 26 Afstudeerders - 29 SBRCURnet

Passende veiligheidsfilosofie bij de nieuwe waterkering te Lent 12  Ir. B.M. (Bas) Effing

20

Drukmetingen retourspecie tijdens het uitvoeren van jetgrouten

31

Effect van geïnduceerde aardbevingen op waterkeringen en waterkerende constructies

Dr. Ir. Mandy Korff / Dr. Ir. Piet Meijers / Ir. Marcel Visschedijk

37

Aanscherping trillingsprognoses met nauwkeuriger bepaalde veiligheidsfactoren

Ing. Onno Langhorst / Prof. Em. Ir. Jan Maertens / Ir. Peter De Vleeschauwer

Ir. Ben Rijneveld / Ir. Albert Jan Snethlage

41 GEOKUNST Onafhankelijk vakblad voor gebruikers van Geokunststoffen Jointless asphalt pavements at integral bridges 44  Ir. J.G.F. Schrader / Dr. Ir. A.H. de Bondt

50

3D numerical analysis of basal reinforced piled embankments Ir. T.C. van der Peet / Ir. S.J.M. van Eekelen

IDEEN. INGENIEURE. INNOVATIONEN. HUESKER – Ingenieursoplossingen met geokunststoffen

Geotechniek en funderingstechnieken Wegenbouw Waterbouw Geokunststoffen worden vaak enop veel manieren in de waterbouw ingezet. Of het nu gaat om waterwegen, dijkbouw of kustbescherming, de geotextielen (al dan niet geweven), composietmaterialen en geogrids zijn voor allerlei toepassingen geschikt – milieuvriendelijk, voordelig en veilig.

Milieutechniek

www.HUESKER.com De ingenieurs en technici van HUESKER bieden support bij het werken met andere materialen in uw bouwprojekten. Vertrouw op de producten en oplossingen van HUESKER. Agent voor Nederland ·

CECO B.V. · Tel.: 043 - 352 76 09 · info@cecobv.nl

HUESKER Nederland · Tel.: 073 - 503 06 53 · c.brok@HUESKER.nl


Ingezonden

Open brief aan de CUR-commissie 193 CUR-commissie C193 is ingesteld om de huidige paalfactoren te evalueren en verder te onderbouwen. Deze commissie is ingesteld naar aanleiding van het besluit van de NENnormcommissie Geotechniek om de huidige paalfactoren in NEN 9997-1, Tabel 7c te verlagen per 1/1/2016, tenzij uit paalproeven blijkt dat factoren hoger zijn. Deze CURcommissie C193 is breed samengesteld uit vertegenwoordigers van Opdrachtgevers (RWS), Aannemers (NVAF), Paalproducenten (ABFAB), Deltares, ingenieursbureaus (GWR, Fugro) en NEN. Hierna volgt samenvatting van de brief die is gestuurd aan de CUR. Geachte leden van de Commissie CUR 193, De NEN-commissie Geotechniek heeft besloten om de huidige paal factoren αp, αs en αt van NEN9997-1 tot uiterlijk 1 januari 2016 van kracht te laten zijn. Vanaf die datum dienen leveranciers door proefbelastingen aan te tonen, welke paalfactoren voor hun systeem van toepassing zijn of voor het betreffende paalsysteem geldt een verlaging van 33 % van de waarde van de paalfactor ten opzichte van de momenteel gehanteerde waarden.

De ondertekenaars, allen ontwerpers bij een geotechnisch adviesbureau, pleiten voor heldere rekenregels die toekomstbestendig zijn. Deze regels moeten de markt een kader geven om veilig en duurzaam te ontwerpen én de kwaliteit en waarde van paalfunderingen objectief zichtbaar maken. Om bovenstaande redenen geven wij onderstaande aanbevelingen aan CUR commissie C193 ter overweging: 1. Zie af van de reductie van paalfactor αs en αt, tenzij een gedegen onderzoek gebaseerd op representatieve proefbelastingen daartoe aanleiding geeft. 2. Voer de aanbevelingen in CUR Rapport 193 ‘Verborgen Veiligheden’ sector breed uit. 3. Beweeg de sector (opdrachtgevers, ingenieursbureaus, bouwers en leveranciers) tot het opzetten van doelgerichte proefbelasting configuraties in een geconditioneerde en breed geaccepteerde omgeving met een objectieve beoordeling van uitvoeringsaspecten en verborgen veiligheden. 4. Maak duidelijk onderscheid in de benadering van geheide paalsystemen of grond verwijderende (uitvoeringsgevoelige) paalsystemen. 5.  Zorg voor heldere rekenregels die gebaseerd zijn op representatieve paalbelastingproeven. 6. Schrijf paalbelastingproeven voor om paalfactoren te bepalen, met condities die een objectieve vergelijking mogelijk maken. Evalueer daartoe (NEN-commissie) op korte termijn de procedure van proefbelasten zoals vastgelegd in NEN 6745. 7. Creëer ruimte voor funderingsbedrijven om een “betere kwaliteit” te bewijzen en honoreer deze door bijvoorbeeld paalfactoren te koppelen aan paalsystemen van leveranciers (of brancheverenigingen). Implementeer maatregelen vanuit de funderingsbedrijven om zelfregulerende kwaliteitsborging te bereiken door eenduidige, aantoonbare en controleerbare productieprocessen. 8.  Maak in dit kader een gedegen plan met betrokkenheid van de stakeholders en geef ruimte voor heroverwegen van de planning en rekenregels.

Guido Meinhardt Volker Infra Design BV Mark Pehlig, Adriaan van Seters Fugro GeoServices BV Almer van der Stoel CRUX Engineering BV Léon Tiggelman Heijmans Integrale Projecten BV

Een eigen vakblad met bijbehorende website? Het restylen van uw nieuwsbrief en/of website? Wij ontwikkelen en realiseren het voor u. Neem contact op voor een vrijblijvende kennismaking via 010 - 425 65 44 of mail naar info@uitgeverijeducom.nl

POST De ingangsdatum nadert snel en dit besluit zorgt ervoor dat zeer binnenkort bij het ontwerp van de fundering al rekening moet worden gehouden met de voorgestelde reductie. Er is momenteel nog geen duidelijkheid over de paalfactoren na 1/1/2016. Een generieke reductie van de paalklassefactoren zal leiden tot een aanzienlijke trendbreuk voor paalfunderingen die vanaf 2016 worden ontworpen. Dit maakt naar onze mening een meer genuanceerd en gefaseerd bijstellen van de paalfactoren noodzakelijk. Resultaten van onderzoek en nieuwe inzichten dienen te worden vertaald in duidelijke rekenregels, die worden gedragen door de sector.

8

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

Educom BV Mathenesserlaan 347 3023 GB Rotterdam


Actueel

Publicatie helpt ondergrond naar de voorgrond Als geotechnicus weet u allang dat het loont om in een bouwproject vroegtijdig en continu aandacht te besteden aan de ondergrond. Maar u heeft vast wel eens opdrachtgevers (gehad) die zich dat niet realiseren. Zonde! Daarom heeft Geo-Impuls het boekje Heeft u overal aan gedacht? uitgebracht. Heeft u overal aan gedacht? (juni 2014) maakt inzichtelijk welke risico’s er kunnen voortkomen uit de ondergrond, zodat er op tijd en op de juiste manier mee omgegaan kan worden. Wordt er vlakbij een waterkering gebouwd? Houd dan rekening met langere proceduretijden. Gaat het om een complexe constructie, bijvoorbeeld hele hoge nieuwbouw? Dan is de fundering extra belangrijk en is er mogelijk meer grondonderzoek nodig. Op deze manier benoemt de publicatie een aantal projectkenmerken die van invloed zijn op de ondergrondrisico’s. Opdrachtgevers krijgen zo snel een beeld van eventuele knelpunten in een project en mogelijke maatregelen die ze kunnen treffen. Voor geotechnisch adviseurs is het boekje een handig hulpmiddel om de toegevoegde waarde van het vakgebied over het voetlicht te brengen. De publicatie laat zien hoe belangrijk geotechniek in een bouwproject is, en dat er zodoende veel te winnen is met georisicomanagement. Geo-Impuls ziet graag dat geotechnici deze boodschap verder uitdragen. Mede daarom zijn er ook succesverhalen opgenomen in het boekje; praktijkprojecten waarbij is gebleken dat aandacht voor de ondergrond winst oplevert. Zo beschrijft Heeft u overal aan gedacht? hoe het UMC Groningen dankzij de lastige potklei in de bodem veel kosten heeft bespaard. Na nauwkeurig grondonderzoek werd de nieuwe parkeergarage zodanig ontworpen dat de waterdichte laag potklei dienst doet als vloer, wat leidde tot een aanzienlijke besparing.

Over Geo-Impuls Binnen Geo-Impuls werken meer dan dertig partijen uit de grond-, weg- en waterbouw samen aan het reduceren van geotechnisch falen bij bouwprojecten. Dat wil zeggen: ervoor zorgen dat technische werkzaamheden in de ondergrond minder vaak vertragingen, budgetoverschrijdingen of imagoschade tot gevolg hebben. Er zijn hiertoe al diverse hulpmiddelen ontwikkeld; naast de publicatie Heeft u overal aan gedacht? is er bijvoorbeeld een methode voor georisicomanagement (GeoRM) uitgewerkt en een leidraad voor geocommunicatie opgesteld. Kijk voor meer informatie op www.geoimpuls.org

Lees het boekje: >>  bit.ly/ondergrondrisicos-online (bladerbare versie online) >>  bit.ly/ondergrondrisicos-download (pdf, 3.4 MB)

9

GEOTECHNIEK - Oktober 2014


The Magic of Geotechnics

Go, Geo, go!

Op het terrein van de infrastructuur in Ne-

onderhoud later, en tot optimalisering van

derland is een belangrijke trend zichtbaar:

het onderhoud op een specifieke locatie.

een verschuiving van de aandacht van

Op alle niveaus gaat het daarbij aan de kos-

nieuwbouw naar beheer en onderhoud. Wat

tenkant niet louter om euro’s maar ook om

aangelegd moest worden in Nederland aan

restrisico, overlast en gevolgschade. Omdat

dijken, kanalen, wegen, spoorwegen, tun-

infrastructuur altijd op of in de grond ligt

nels, leidingen en elektriciteitsinfrastruc-

is er alle gelegenheid om met slimme geo-

tuur ligt er inmiddels. Steeds meer gaat het

techniek het verschil te maken.

om het instandhouden en soms het upgraden van bestaande infrastructuur. Het gaat om meer dan beheer en onderhoud; het buzzword is asset management. Asset management beslaat het hele traject van afweging van performance tegen de kosten van een infrastructureel netwerk, tot de keuze tussen meer investeren in het begin of meer

We hebben graag de illusie dat eens aangelegd altijd goed blijft, maar dat is natuurlijk niet zo. Lokale wegen in het Groene Hart blijven maar zakken, en ook tunnels vervormen meer dan we dachten en we begrijpen niet waarom, stelt Johan Bosch bij KIVI-TTOW [1]. Bovendien komen er nieuwe bedreigingen aan ten gevolge van de klimaatverandering: veel water dat in korte tijd naar beneden komt kan leiden tot onbegaanbare wegen [2]. Ook verschuiven sluipenderwijs

10

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

Dr. Jurjen van Deen

de functionele eisen: er moet meer en zwaarder verkeer over de weg en er moet harder gereden kunnen worden, dus er zijn extra rijstroken en ongelijkvloerse kruisingen nodig. En de aanpassingen moeten met minimale hinder aan de bestaande infra worden uitgevoerd. De winkel moet open blijven, heet dat dan. Voor de geotechniek maakt het niet uit, denkt u misschien, een ontwerp blijft een ontwerp en Bishop blijft Bishop. De werkelijkheid is genuanceerder: de wereld verandert en de geotechniek moet mee veranderen – op straffe van irrelevantie. Asset management Wat is dan anders? De nadruk op de gebruiksfase in vergelijking met de bouwfase maakt dat het vaststellen van de conditie van de asset belangrijk wordt. Meten, feitelijk vaststellen van de toestand, wordt dus een centraal begrip. Bovendien moeten berekeningen periodiek opnieuw gemaakt worden, met aangepaste parameters en variabelen, voor de belasting – maatgevende waterstanden, verkeersintensiteiten, vervorming van de grond rondom de tunnel – en voor de sterkte – van de ondergrond, de dijk of het weglichaam. Het goede nieuws is dat er ook grote hoeveelheden data beschikbaar komen. Door vervormingsmetingen uit satellieten die vlakdekkend informatie opleveren. Door geautomatiseerde meetsystemen die van alles kunnen leveren – behalve betekenis. De interpretatie van metingen blijft een onderontwikkeld gebied. Er is dus een slag nodig. Geen kwestie van de sommen nog preciezer maken, nee, een wezenlijk andere aanpak. Een goed voorbeeld is een methodiek van dijktoetsing waarvan de ontwikkeling een jaar of tien geleden is begonnen. Om de toestand van enige tienduizenden kilometers boezemkaden te beoordelen op de klassieke manier was een onvoorstelbare hoeveelheid grondonderzoek nodig. Nu verkeren we in Nederland in de gelukkige omstandigheid dat we de geologie en de ontstaansgeschiedenis redelijk nauwkeurig kennen. Op basis daarvan kunnen we voor elke locatie, ook als we er geen grondonderzoek doen, aangeven met welke kans we welke ondergrond kunnen aantreffen. Zo’n stochastisch ondergrondmodel past naadloos in de berekening van de kans op falen van een dijk. De slimme geoloog laat zien dat je met minder data meer kunt doen door met systeemkennis de metingen meer waarde te ge-


The Magic of Geotechnics

ven. Om daarna die 10,000 km kade te toetsen zijn nog wel heel veel sommen nodig. Naast de ICT component daarvan – te beginnen bij het op orde hebben van alle data – is de bijdrage van de slimme geotechnicus hier om simpele modellen toe te passen, zo simpel mogelijk maar ook niet simpeler. Geen ingewikkelde EEM aanpak, maar klassiek analytisch. Dat werkt veel sneller, en is dus bruikbaar in grote hoeveelheden sommen. Dat je een wat grotere marge aan moet houden, dat zij dan zo, maar als de dijk lokaal afgekeurd wordt met deze aanpak kun je specifiek op die plek een ingewikkelder EEM-som gaan maken op basis van lokaal grondonderzoek. Als de rekenkracht van je laptop over 5 jaar is toegenomen en een EEM-som veel sneller dan nu kun je altijd nog EEM inpluggen. Modulair bouwen is daarvoor wel een voorwaarde. Maar wat blijft is de essentiële kunst van het vereenvoudigen. Op basis van geotechnisch inzicht weet je wanneer dat verantwoord is, en wanneer niet. Meten is leren Op allerlei fronten is de afgelopen jaren al van alles vernieuwd. Ronald Brinkgreve beschreef in dit blad [3] de toekomst van de EEM. Hij constateert dat dat instrument er nu is en ver voor ligt op technieken of methoden om de juiste parameters vast te stellen waarmee die modellen gevoed kunnen worden. Hij suggereert ook het parallel ontwikkelen van metingen en modellen. Een recent voorbeeld kennen we: de K0-CRS proef en het abc-model voor de ontwikkeling van zetting. Voor grondonderzoek in het veld zouden we ook eens wat verder moeten kijken dan onze sondeerstang lang is. Er zijn sinds jaar en dag in het buitenland allerlei meettechnieken ontwikkeld maar die hebben in Nederland nooit echt wortel geschoten. Dat ze in principe andere informatie geven dan een sondering is evident, en dat we in het begin niet zo goed begrijpen wat we meten is te verwachten. Toch is er best wel ervaring met pressiometers en andere wegdrukbare apparaten, maar er is nooit de moeite genomen die voor de Nederlandse markt uit te ontwikkelen – bij voorkeur in samenhang met een geavanceerd model dat specifieke parameters nodig heeft. Daarnaast komen steeds meer Remote Sensing data beschikbaar. Vervormingsgegevens – inclusief zakkingen – zijn vlakdekkend beschikbaar. Ook hier gaat het weer om de interpretatie. Geringe variaties in maaiveldhoogte zijn te interpreteren in termen van de letterlijk en figuurlijk onderliggende geologie. En nog directer kun je ook de vervormingen van je constructie in de tijd goed volgen.

Dat opent de weg naar structureel meten aan gereedgekomen projecten en daarmee aan structureel leren-uit-de-praktijk. Wat doet die constructie nou echt in vergelijking met de ontwerpverwachting? Dat vraagt wel wat van het ontwerp. Het gaat dan niet alleen om het toetsen van een eindtoestand, maar ook om het voorspellen van het tijdsafhankelijk gedrag. Die gedachte sluit naadloos aan bij het toepassen van de Observational Method bij de bouw van een constructie. Daarbij gaat het er immers om te voorspellen wat de (bijvoorbeeld) eindvervorming is door gedurende de uitvoering te monitoren of de vervormingen zich conform de verwachting ontwikkelen. Ook daar is nodig: inzicht in het tijdsafhankelijk gedrag. Tijdsafhankelijk gedrag is in termen van asset management: de veroudering van de constructie. Dat opent weer een nieuwe doos met mogelijkheden. Goede verouderingsmodellen zijn van centraal belang in het asset management: je wilt voorspellen wanneer een constructie niet meer aan zijn functionele eisen voldoet. En als je dat nauwkeuriger kunt, kun je onderhoud (verantwoord!) uitstellen en daar is veel winst mee te behalen. Naast goede verouderingsmodellen heb je daar ook gerichte monitoring voor nodig. Sommige zaken kun je met remote sensing goed volgen, andere moet je in het veld meten. De afgelopen jaren is bij de IJkdijk in Groningen een scala van technieken voor dijkinspectie langsgekomen en geëvalueerd [4] die meer toepassing verdienen en alleen op die manier hun waarde – of het gebrek daaraan – kunnen tonen. Niet geschoten is altijd mis, niet gemeten is altijd dom. Er is nog een aspect aan het denken in termen van asset management. Het was altijd een paradigma van de geotechniek om iets zo te ontwerpen dat het eeuwig goed blijft. Je kunt ook een andere benadering toepassen: het ontwerp bezien in combinatie met veroudering en een zekere mate van schade in het gebruik toestaan als door een lichter ontwerp de aanleg substantieel goedkoper wordt. Bij een steenzetting op een dijk treedt veroudering op doordat het dagelijkse getij erosiegeulen in de grond onder de stenen doet ontstaan. Bij storm kan enige schade optreden die naderhand gerepareerd kan worden. Die strategie gaat er wel vanuit dat je kunt monitoren hoe die geulen erbij liggen – met grondradar, klopsignalen, thermografie of nog wat anders – en dat je een goed geulontwikkelingsmodel –verouderingsmodel– hebt om te zorgen dat de veiligheid niet in het geding komt. Het asset management vraagstuk is dan

11

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

de optimalisatie: is het voordelig de zetting wat zwaarder uit te voeren zodat er bij storm minder schade optreedt, of juist niet? Door meer te doen dan alleen te kijken naar een statische situatie creëert de geotechniek als vanzelf een verbreding van het vakgebied. 21e eeuw Welke instrumenten hebben we als geotechniek dus nodig om gesteld te staan voor de 21e eeuw? Hierboven is al een stel genoemd: een paradigmaverandering van statische eindtoestanden naar tijdsafhankelijk gedrag. Inzicht hoe ver je modellen kunt vereenvoudigen. Structureel monitoren van nieuw gebouwde constructies, met remote sensing of met geautomatiseerde meetsystemen. Leren van ervaringen. Nieuwe meettechnieken in samenhang met nieuwe – of bestaande – modellen. Laten we met elkaar eens uitzoeken hoe we de geotechniek een kwaliteitsslag kunnen laten maken, opdrachtgevers als ProRail en de G4 (de vier grote gemeenten) even goed als de aannemers en de adviesbureaus. Laat de aannemers vooral slimme uitvoeringstechnieken verzinnen voor problemen die we gezamenlijk geïdentificeerd hebben. Laat de opdrachtgevers hun nek uitsteken om als launching customer die innovaties ook daadwerkelijk te implementeren. Dat ze daarvoor slim moeten aanbesteden met meer criteria dan alleen laagste prijs spreekt welhaast vanzelf; ook dat moeten we met elkaar leren. En laat de adviesbureaus zich bewust zijn dat ze met de medeontwikkeling van slimme vernieuwingen voor zichzelf een grote markt in het buitenland open leggen. In de grote boze buitenwereld werkt de grote boze concurrentie en die zit ook niet stil. Go, Geo, go! Literatuur (1) Cobouw 5 juni 2014 (2) T. Bles et al, Blue spots studie Nederlands hoofdwegennet, https://deltaprogramma. pleio.nl (3) R.B.J. Brinkgreve, Toekomst van de EindigeElementenmethodiek, Geotechniek vol 15 (2011) no 5, p 4 – 8 (4) G. de Vries et al, Dijkmonitoring: beoordeling van meettechnieken en visualisatiesystemen, 2013, Amersfoort: STOWA/Stichting IJkdijk, zie http://edepot.wur.nl/253798

Reacties zijn welkom op: reactiegeotechniek@geonet.nl


Passende veiligheidsfilosofie bij de nieuwe waterkering te Lent

Ir. B.M. (Bas) Effing Specialist waterkeringen Waterschap Rivierenland

Een vergelijking tussen de Leidraad Rivieren, de Leidraad Kunstwerken en de Eurocode

als geheel. Aan de belastingenkant wordt een robuustheidstoeslag op de waterstand gezet om onzekerheden hierin te verdisconteren. Om aan die onzekerheden het hoofd te bieden,

zijn diverse leidraden en technische rapporten geschreven. Na de komst van de Eurocode zijn de leidraden en technische rapporten nog niet aangepast en geharmoniseerd. ENW heeft één van haar leden daarmee belast, maar WaterFiguur 1 - Bovenaanzicht van het plangebied

Bron: www.ruimtevoordewaal.nl

Algemene visie op veiligheidsfilosofie Momenteel lopen binnen Waterschap Rivierenland diverse projecten om waterkeringen te versterken of te verleggen. Het ontwerp daarvan is net als enige andere constructie onderhevig aan normen en richtlijnen. De allereerste stap in het ontwerpproces is het vast stellen van een minimaal veiligheidsniveau. Vanouds zijn alle voorschriften ten aanzien van waterveiligheid opgenomen in leidraden van de TAW, ENW en Technische Rapporten. Binnen de geotechniek vigeert inmiddels de Eurocode [D1], [D2]. De eerste stap in een ontwerp van een (geotechnische) constructie is het bepalen van een gevolgklasse (Consequence Class) en betrouwbaarheidsklasse (Reliability Class). Daaruit volgen veiligheidseisen, belastingcombinaties en partiële veiligheidsfactoren. Pas ze toe in een rekenmodel en een ontwerp ontstaat dat veilig genoeg is. Toch? Het antwoord daarop zou “ja” moeten zijn. Bij vraagstukken betreffende waterveiligheid is het antwoord niet zo ongenuanceerd te geven. Om mensen veiligheid te bieden bij hoge waterstanden op zee of in het rivierengebied moeten waterkeringen worden onderhouden, versterkt of gebouwd. Waterkeringen zijn geen standaard constructies. Ze zijn vaak langer dan 100 meter. Strikt genomen soms langer dan 100 kilometer, wanneer een hele dijkring als één waterkering wordt gezien. De ondergrond bij waterkeringen is zeer heterogeen en de onzekerheden hierin zijn groot, ook al wordt intensief grondonderzoek uitgevoerd. Daarom worden dan ook vaak extra veiligheden ingebouwd. Denk daarbij aan lengte-effecten, maar ook aan materiaalfactoren, modelfactoren en schematiseringsfactoren om onzekerheden in de schematisering van de ondergrond te verdisconteren. Uitgevoerd grondonderzoek heeft vaak onvoldoende dichtheid om met grote zekerheid de ondergrond precies te duiden. Een anomalie als een zandgeul, een kleilens of veenput kan worden gemist, maar van cruciaal belang zijn voor een dijkring

Bron: www.ruimtevoordewaal.nl

Figuur 2 - Artist impression van hoe het gebied eruit komt te zien

12

GEOTECHNIEK - Oktober 2014


Samenvatting

In Lent bij Nijmegen wordt als onderdeel van het project Ruimte voor de Waal een 8 meter hoge keermuur gerealiseerd die de waterkerende functie moet gaan verzorgen. Voorafgaand aan de aanbesteding is een ontwerp gefundeerd op palen ontworpen om de waterkerende functie volledig zelfstandig te kunnen verzorgen. Aannemerscombinatie I-Lent heeft de opdracht gegund gekregen met een alternatief ontwerp. De

waterkering wordt nu op zand en op staal gefundeerd. Daarmee is het nieuwe ontwerp met betrekking tot grondmechanische stabiliteit ongewild in een grijs gebied terecht gekomen ten aanzien van te hanteren waterveiligheidsfilosofieën. Waterschap Rivierenland heeft daartoe de Leidraad Rivieren, de Leidraad Kunstwerken en de Eurocode met elkaar vergeleken om te beoordelen welke veiligheidsfilosofie het beste past.

Bron: Gemeente Nijmegen

Figuur 3 - Architectonisch ontwerp van het voorkeursalternatief

Bron: Gemeente Nijmegen

Figuur 4 - Detaillering van de keermuur

schap Rivierenland heeft vooruit lopend daarop getracht de methoden met elkaar te vergelijken en aansluiting te zoeken op de Eurocode. In het vervolg van dit artikel wordt aan de hand van het ontwerp van de waterkering bij Lent deze vergelijking gemaakt.

Terug naar de tekentafel na alternatief ontwerp In Lent wordt een fantastisch civiel project gerealiseerd, waarbij “werk met werk” gemaakt wordt. Dat project heet Ruimte voor de Waal Nijmegen en maakt onderdeel uit van Ruimte voor de Rivier. De bocht in de Waal tussen Lent

13

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

(noordoever) en Nijmegen (zuidoever) is nu nog erg smal en fungeert bij hoogwater als een flessenhals. Hierdoor wordt het water opgestuwd met hoge waterstanden tot gevolg. Om die waterstanden te verlagen bij vooral hoge afvoeren, wordt de (Lentse) Waaldijk in noordelijke richting verlegd en een nevengeul gegraven. In totaal wordt ca. 3,5 kilometer waterkering aangepast of nieuw gerealiseerd. Onderdeel daarvan is een keermuur van ca. 8 meter hoog en ongeveer 1 kilometer lang. Daaronder wordt een kwelscherm gerealiseerd om de effecten van de nieuw te graven nevengeul op het gebied van kwel te compenseren. Het hoogteverschil tussen de geulbodem en de bovenkant van de nieuwe keermuur bedraagt ca. 14 meter. De keermuur moet in ieder geval sterk genoeg zijn om de grond te kunnen keren. Maar de keermuur mag ook niet bezwijken tijdens hoogwater of na een val van dat hoogwater, wanneer onverhoopt ergens anders een dijkdoorbraak heeft plaats gevonden. De grond is dan nog met water verzadigd, terwijl de tegendruk door het buitenwater is weg gevallen. Om kern- en beschermingszones zo compact mogelijk te houden, heeft Waterschap Rivierenland als voorwaarde opgelegd dat de keermuur volledig zelfstandig de waterkerende functie kan verzorgen. Dat heeft geresulteerd in een keermuur gefundeerd op palen. Combinatie I-Lent heeft ingeschreven met een alternatief ontwerp, waarin de ca. 2 meter dikke toplaag van klei wordt afgegraven en aangevuld met zand. De keermuur wordt dan op een volledig zandpakket op staal gefundeerd. Daarnaast is het kwelscherm van cement-bentoniet met daarin een damwand vervangen door een cement-bentonietwand met daarin een folie. Aan het kwelscherm kan dan geen (volledige) constructieve functie worden toegekend en moeten de krachten direct onder de keermuur naar de ondergrond worden afgedragen. Daarmee moet het ontwerp dus terug naar de tekentafel en is een discussie ontstaan over de toe te passen leidraad of Eurocode. Faalkans per jaar of per planperiode? Voordat de Eurocode van kracht werd, zijn diverse voorschriften, richtlijnen, leidraden, technische rapporten en NEN6740 gehanteerd om


waterkeringen te kunnen toetsen en ontwerpen. Specifiek voor het ontwerp van waterkeringen, werden grofweg twee categorieën aangehouden: • waterkerende grondconstructies; •  kunstwerken en bijzondere waterkerende constructies.

Veiligheidsfilosofie volgens Leidraad Kunstwerken Centraal staat de 8 meter hoge keermuur, welke is gefundeerd op staal en waarmee de ondergrond als constructieonderdeel wordt beschouwd. De faalkanseis wordt op het niveau van de constructie als geheel gedefinieerd. Conform [D6] wordt gesteld dat de kans per jaar op bezwijken van de waterkering met inundatie tot gevolg, gegeven geen overschrijding van de normomstandigheden in ieder geval kleiner of

gelijk moet zijn aan 0,01 maal de ontwerp- of normfrequentie, zoals vastgelegd in de Wet op de Waterkering. De faalruimtefactor ξ bedraagt 0,01 en moet in theorie nog worden onderverdeeld over de afzonderlijke faalmechanismen. Daartoe kan de volgende faalkansenboom worden opgesteld, zie figuur 5. Verder wordt in [D6] gesteld dat veelal sprake is van een aanzienlijke afhankelijkheid tussen de kansen op optreden van de verschillende

Foto door Bas Effing, WSRL

Foto door Bas Effing, WSRL

Beide benaderingen zijn gangbaar, hangen ieder een andere veiligheidsfilosofie aan, maar zijn onderling niet consistent. De grootste gemene deler in beide veiligheidsfilosofieën is het toepassen van een betrouwbaarheidsindex β, welke wordt omgerekend naar een faalkans. Het verschil zit in de toelaatbare faalkans per jaar of gedurende de planperiode. Navraag bij de Helpdesk Water leert dat geen van beide benaderingen goed of fout is. Zowel de Leidraad Rivieren als de Leidraad Kunstwerken mogen worden gehanteerd voor het ontwerp van een waterkering. Voor het ontwerpen van (groene) dijken mocht de Leidraad Rivieren [D3] in samenhang met het Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies [D4] en het Addendum [D5] daarbij worden gehanteerd. Uitgangspunt daarin is een toelaatbare faalkans per jaar. Voor kunstwerken werd vooral de Leidraad Kunstwerken [D6] gehanteerd en in aanvulling daarop voor damwanden CUR-publicatie 166 (Damwandconstructies) [D7]. Uitgangspunt daarin is een faalkans gedurende de planperiode. In de navolgende tekst wordt een gedetailleerdere vergelijking gemaakt.

Figuur 5 - Globale foutenboom falen waterkerende functie keermuur

Figuur 6 - CB-wand met daarin folie afgehangen. Op de achtergrond de stelling met grijper

Figuur 7 - Betonwerk L-wand met vloer dat tijdelijk onder de verlegde N325 door loopt

14

GEOTECHNIEK - Oktober 2014


PASSENDE VEILIGHEIDSFILOSOFIE BIJ DE NIEUWE WATERKERING TE LENT

faalmechanismen via met name de optredende hoogwaterstand. Hierin zit een correlatie, waardoor in beginsel de eis op constructieniveau rechtstreeks mag worden overgenomen voor de afzonderlijke faalmechanismen. Met andere woorden: a = b = c. Omdat de ondergrond en de keermuur als één geheel wordt beschouwd, moeten de keermuur met cement-bentonietwand en het grondlichaam als onafhankelijke seriegeschakelde deelsystemen worden gezien. Bezwijken door grondbreuk of afschuiving kan niet worden opgevangen door de keermuur en cement-bentonietwand. Omgekeerd geldt dat het bezwijken van de keermuur zelf niet door het grondmassief kan worden opgevangen.

Partiële factor voor:

Symbool

Waarde

γG

1,0

permanente belasting, gunstig

γG;gunstig

1,0

variabele belasting, ongunstig

γQ

1,43

variabele belasting door (verschil)waterdruk, ongunstig

γQ;water

1,0

variabele belasting, gunstig

γQ;gunstig

0

hoek van inwendige wrijving

γφ’

1,3

effectieve cohesie

γc’

1,6

volumiek gewicht grond

γγ

1,0

stijfheid grond

γE

1,0

permanente belasting, ongunstig

trouwbaarheidsindex. Conform [D6] wordt een extra veiligheid in rekening gebracht van 10% om de benodigde betrouwbaarheidsindex mee te verhogen. Dit leidt tot βn = 4,34. Indien bezwijken van de waterkering leidt tot inundatie dan is de maximaal toelaatbare kans op falen door grondbreuk/afschuiving ofwel het bezwijken van constructieonderdelen van de keermuur gedurende de planperiode is dan 7,16x10-6 [1/referentieperiode]. Voor wat betreft de buitenwaartse macrostabiliteit van de keermuur zijn situaties maatgevend, waarbij sprake is van een val van hoogwater, extreme neerslag of bij (extreem) lage waterstanden in de Waal en nevengeul. Opgemerkt wordt dat in de Leidraad Kunstwerken staat vermeld dat voor glijvlakberekeningen van constructies gebruik kan worden gemaakt van de materiaal-

Foto door Bas Effing, WSRL

Foto door Bas Effing, WSRL

De foutenboom volgend geldt voor de toelaatbare faalkansen P1 = P2 = 0,005 x de NORM. De norm is vast gesteld op 1/1.250 per jaar. Daarmee komt de faalkans uit op 4,0x10-6 [1/jaar]. De plan- of referentieperiode is vast gesteld op 100 jaar voor het kunstwerk, maar conform [D6] wordt het aantal jaren in de referentieperiode N gemaximeerd op 10. De toelaatbare faalkans komt daarmee uit op 4,0x10-5 [1/referentieperiode]. Daar hoort de volgende betrouwbaarheidsindex bij: βn = 3,94. Hierin is echter nog geen lengte-effect verrekend. Bij langgerekte constructies in strekkingen langer dan 100 meter speelt de variabiliteit van de ontwerpparameters in de doorsnedeberekening een rol. De vertaling van een lange strekking naar één doorsnede leidt tot een hogere benodigde be-

Tabel 1 - Aangehouden partiële factoren op basis van de Eurocode

Figuur 8 - Betonwerk L-wand in uitvoering met op de achtergrond een stalen bekisting

Figuur 9 - L-wand in stalen bekisting

15

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

factoren uit het TRWG, waarop het Addendum weer van toepassing is. De analogie volgend van het Addendum mag de toelaatbare faalkans bij een situatie die niet samenhangt met het optreden van hoogwater een factor 10 hoger zijn dan de toelaatbare faalkans bij optreden van (maatgevend) hoogwater. De maximaal toelaatbare faalkans voor grondbreuk/afschuiving is dan P1 = 0,05 x de NORM. Met inbegrip van het lengteeffect leidt dit tot βn = 3,69 en een bijbehorende faalkans van 1,13x10-4 [1/referentieperiode]. Veiligheidsfilosofie conform Leidraad Rivieren De Leidraad Rivieren is in samenhang met het TRWG en het Addendum daarop primair geschreven voor het ontwerp van groene waterkeringen, zonder constructies. De veiligheidsfilosofie heeft dan ook alleen betrekking op de grondmechanische macrostabiliteit van de waterkering. Ofwel: P1 – grondbreuk/afschuiving in figuur 5. Lent ligt in het bovenrivierengebied. In het Addendum wordt voor de binnenwaartse stabiliteit een betrouwbaarheidsindex β = 4,60 [1/jaar] aangeraden. Daar hoort een maximaal toelaatbare faalkans bij van 2,11x10-6 [1/jaar]. De toelaatbare faalkans voor buitenwaartse stabiliteit mag 10 maal hoger worden aangenomen en komt daarmee uit op 2,11x10-5 [1/jaar] en een bijbehorende betrouwbaarheidsindex β = 4,09 [1/jaar]. Daar volgt conform vergelijking 5.3.8 in het Addendum een schadefactor γn = 1,01 uit. Om een vergelijking te kunnen maken met de Leidraad Kunstwerken wordt ook nu een levensduurfactor van 10 aangehouden. De toelaatbare faalkans komt daarmee uit op 2,11x10-4 [1/referentieperiode], resulterend in een betrouwbaarheidsindex β = 3,53. De toelaatbare faalkans voor de op staal gefundeerde keermuur ten aanzien van de binnenwaartse stabiliteit valt rekenend met Leidraad Rivieren grofweg een factor 3 lager uit dan wanneer gerekend wordt met Leidraad Kunstwer-


J. Roerink, Aeropicture.nl, beschikbaar gesteld door Gemeente Nijmegen

Figuur 10 - Luchtfoto van de bouwlocatie met rechtsboven de keermuur en de omgeleide N325

ken. De toelaatbare faalkans ten aanzien van de buitenwaartse stabiliteit daarentegen valt rekenend met Leidraad Rivieren grofweg een factor 2 hoger uit dan wanneer wordt gerekend met Leidraad Kunstwerken. Met andere woorden: Ten aanzien van de binnenwaartse stabiliteit is Leidraad Rivieren strenger dan Leidraad Kunstwerken. Leidraad Kunstwerken daarentegen is ten aanzien van de buitenwaartse stabiliteit strenger dan Leidraad Rivieren.

4,34 (incl. 10% voor lengte-effect) aansluiting gezocht bij de Eurocode. Gekozen is voor RC3, waar een minimale betrouwbaarheidsindex β = 4,30 bij hoort. Opgemerkt wordt dat de betrouwbaarheidsindex in de Eurocode bij RC3 geldt voor een referentieperiode van 50 jaar, terwijl de eis uit de Leidraad Kunstwerken is gebaseerd op een gemaximeerde referentieperiode van 10 jaar, die representatief is voor een planperiode van 100 jaar.

Veiligheidsfilosofie conform de Eurocode Het ontwerp van de keermuur als waterkering spitst zich toe op het constructief bezwijken van de keermuur zelf en het afschuiven van de grondmoot onder de keermuur de nevengeul in.

Voor de buitenwaartse macrostabiliteit wordt eveneens de met Leidraad Kunstwerken afgeleide betrouwbaarheidsindex βn = 3,69 (incl. 10% lengte-effect) aansluiting gezocht bij de Eurocode. Op basis hiervan is overwogen conform de Eurocode betrouwbaarheidsklasse RC2 aan te houden. Daar hoort een minimale betrouwbaarheidsindex β = 3,80 bij. Echter, de keuze voor RC2 houdt tevens de keuze voor gevolgklasse

Voor het constructief bezwijken van de keermuur zelf wordt de met de Leidraad Kunstwerken afgeleide betrouwbaarheidsindex βn =

16

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

CC2 in, waarbij sprake is van middelmatige gevolgen ten aanzien van het verlies van mensenlevens, aanzienlijke economische gevolgen of gevolgen voor de omgeving. Waterschap Rivierenland betwijfelt of zij, in het geval van een buitenwaartse afschuiving van een bijzondere constructie als deze keermuur door een val na hoogwater, tijdig in staat is om de waterkering te herstellen voordat een tweede hoogwatergolf passeert. Daarom is gekozen voor de hoogste gevolg- en risicoklasse, zijnde CC3 respectievelijk RC3. Waterschap Rivierenland is nieuwsgierig naar het verschil tussen de Leidraden en de Eurocode ten aanzien van de buitenwaartse macrostabiliteit en zet daarom de vergelijking door. Appels met peren vergelijken ten behoeve van macrostabiliteit Het definiëren van de betrouwbaarheidsindex is slechts de ingang tot het bepalen van


PASSENDE VEILIGHEIDSFILOSOFIE BIJ DE NIEUWE WATERKERING TE LENT

partiële materiaal- en veiligheidsfactoren. Dus ook daarin moet een vergelijking worden getrokken. Materiaalfactoren conform Eurocode De toetsing van de totale stabiliteit valt in groep C [D2]. Daarbij zijn de materiaalfactoren niet gecorrigeerd. Op basis van NEN-EN9997 zijn de partiële factoren aangehouden zoals in tabel 1. Omdat gekozen is voor een “te hoge” betrouwbaarheidsklasse is geen correctie op de partiële factoren voor grondparameters toegepast. Verder is de vrijheid genomen om een aantal partiële factoren naar beneden bij te stellen. Zo is voor de waterdruk geen waarde van 1,43 aangehouden, maar een waarde van 1,0. Onderbouwing daarbij is dat het waterstandsverschil over de keermuur is gemodelleerd op basis van een conservatieve geohydrologische modellering en een aangehouden maatgevende buitenwaterstand welke een overschrijdingsfrequentie heeft van 1 maal per 1.250 jaar. Verder zou de partiële factor op de stijfheid 1,3 moeten zijn, terwijl 1,0 is aangehouden. Op basis van grondonderzoek en monitoring van eerder uitgevoerde werkzaamheden in het gebied is met een ondergrens van de stijfheid gerekend. Materiaalfactoren conform Addendum bij TRWG In de Leidraad Kunstwerken staat dat voor glijvlakberekeningen van waterkerende grondconstructies zonder correctie gebruik kan worden gemaakt van de materiaalfactoren uit het TRWG, waarop nu het Addendum van toepassing is. In het Addendum wordt uitgegaan van slechts één set materiaalfactoren, behorende bij een (basis) betrouwbaarheidsindex β = 4,0. Met de schadefactor wordt vervolgens het verschil tussen de vereiste betrouwbaarheidsindex en de basisbetrouwbaarheidsindex gecorrigeerd [D8]. De schadefactor wordt berekend met formule (5.3.8) in het Addendum en komt uit op γn = 1,01 voor de buitenwaartse macrostabiliteit.

Bij het verschijnen van het Addendum is een schematiseringsfactor geïntroduceerd, waarmee de onzekerheid van de bodemopbouw en waterspanningen kan worden verdisconteerd. Combinatie I-Lent en gemeente Nijmegen hebben heel veel grondonderzoek uitgevoerd. De ondergrond is met redelijke nauwkeurigheid te schematiseren. In het Addendum en het Stappenplan Schematiseringsfactor [D9] wordt bij het basisontwerp uitgegaan van een schematiseringsfactor γb = 1,3. Op basis van de hoeveelheid grondonderzoek en het uitvoeren van een gevoeligheidsanalyse is een reductie naar γb = 1,1 te rechtvaardigen. Omdat het ontwerp met PLAXIS wordt berekend, wordt conform het Addendum voor een rekenmodel volgens de eindige elementenmethode de waarde γd = 1,0 te gekozen. In de analogie volgens de Leidraad Rivieren en het Addendum mag voor de veiligheidsfactor van de belasting, de waarde γS = 1,0 worden aangehouden. Voor de toetsing op stabiliteit worden de partiële materiaal- en veiligheidsfactoren gehanteerd in tabel 2. Beschouwing van de buitenwaartse macrostabiliteit Een vergelijking van materiaalfactoren volgend uit de Eurocode enerzijds en de Leidraden anderzijds is hetzelfde als appels met peren vergelijken. Omdat enkele partiële factoren naar beneden bij zijn gesteld (gunstiger aan aangenomen) is op verzoek van Waterschap Rivierenland de meest kritieke locatie (ten aanzien van geometrie en bodemopbouw) op buitenwaartse stabiliteit gecontroleerd. Dat is gedaan met de methode “φ’/c’ –reductie” in PLAXIS. Rekenen volgens de Eurocode vereist een minimale waarde voor MSF (Multiplier of Safety Factor) van 1,00. Het rekenen volgens de Leidraden vereist

Tabel 2 - Gehanteerde partiële factoren op basis van Leidraad Rivieren en bijbehorende leidraden Partiële factor voor:

Symbool

Waarde

de belasting

γS

1,0

de schematisering

γb

1,1

het model

γd

1,0

de schade

γn

1,01

γm;tan(ϕ)

1,20

de cohesie

γm;c

1,25

het volumiek gewicht grond

γm;y

1,0

de hoek van inwendige wrijving (klei en zand)

17

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

een minimale waarde voor MSF van 1,11, waarin de schadefactor en de schematiseringsfactor zijn verwerkt. Het resultaat van de berekening volgens de Eurocode levert MSF = 1,0 op en de berekening volgens de Leidraden levert MSF = 1,14 op. Het rekenen met de Eurocode leidt voor dit ontwerp tot een stabiliteitsfactor welke ca. 2,7 % hoger uitpakt dan het rekenen met de Leidraden. Welke benadering past het beste bij de waterkering in Lent? De keuze om de keermuur niet meer op palen te funderen, maar direct op het zandpakket op staal, heeft geleid tot een herverdeling van de faalruimtefactor over de constructie van de keermuur zelf en de ondergrond. Laatst genoemde moet dan ook als een onafhankelijk constructieonderdeel worden beschouwd. De Leidraad Kunstwerken volgend is een betrouwbaarheidsindex benodigd welke nagenoeg gelijk is aan risicoklasse RC3 in de Eurocode. Voor het beton- en staalwerk van de keermuur zelf is gekozen om de Eurocode onverkort te volgen en alleen voor de partiële factoren van de grondparameters een correctiefactor toe te passen. De buitenwaartse macrostabiliteit is echter nog aan een nadere analyse onderworpen. Gerekend met RC3 blijkt de Eurocode ten aanzien van buitenwaartse macrostabiliteit strenger te zijn dan de Leidraden Kunstwerken en Rivieren en liet daarbij ruimte om enkele partiële factoren naar beneden bij te stellen. Daarmee is de keuze voor de Eurocode een veilige geweest. Documenten [D1] NEN-EN 1990 – Eurocode: Grondslagen van het constructief ontwerp, Nederlands Normalisatie-instituut. [D2] NEN-EN 9997-1, Eurocode: Geotechnisch ontwerp van constructies – deel 1: Algemene regels, Nederlands Normalisatie-instituut. [D3] Leidraad Rivieren, ENW, 2007; [D4] Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies, TAW, juni 2001; [D5] Addendum bij het Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies, ENW, 2007; [D6] Leidraad Kunstwerken, TAW, mei 2003; [D7] CUR 166, 6e heziene druk, deel 2; [D8] Nieuwe veiligheidsfactoren voor dijken in Leidraad Rivieren, GeoTechniek, juli 2008; [D9] Stappenplan Schematiseringsfactor, Arcadis, 11 juni 2010, kenmerk: 074497336:A, status: definitief.


KIVI Afdeling Geotechniek

‘When it comes to the future, there are three kinds of people: those who let it happen, those who make it happen, and those who wonder what happened.’ - John M. Richardson

Het eerste thema van Bakas was de combinatie tussen Water en ICT, dicht bij huis dus voor het vakgebied. In deze combinatie zit veel toekomst, dat blijkt ook al uit ontwikkelingen rondom bijvoorbeeld de IJKDIJK (www.ijkdijk.nl).

Een andere belangrijke trend is die van Big Data. Ja, dat kennen we nu wel zult u misschien zeggen. Maar in de geotechniek zie ik helemaal nog niet zoveel Big Data toepassingen en analyses voorbij komen. Hoe komt dat eigenlijk? Laten we hier kansen liggen? Naar mijn idee zeker. Door van onze bouwprojecten veel meer data te verzamelen (sensoren), automatisch op te slaan en te analyseren, kunnen we veel vooruitgang boeken in een tot nu toe relatief low-tech vakgebied. De traditionele empirische basis is juist een voordeel en een prima startpunt, maar dan wel naar 2020 gebracht. Bijvoorbeeld camera’s (van telefoons, bewaking of in satellieten) kunnen we ook steeds meer beeldanalyse doen, bijvoorbeeld van zandstromen langs de Nederlandse kust, vervormingen van infrastructuur of de voortgang van bouwprojecten.

Volgens Bakas komen er superslimme manieren van watermanagement en kunnen deze sectoren zeer goed met elkaar gecombineerd. Opkomst van smartphones is het dagelijks leven niet weg te denken en steeds meer inspecteurs werken er bijvoorbeeld ook mee, hier is nog veel winst te halen.

Big data zijn ook volgens de Europese Commissie de toekomst. De EC wil extra inzetten op een data-driven economy. Europees commissaris Neelie Kroes benadrukt dat: “it’s about time we focus on the positive aspects of big data. Big data sounds negative and scary, and for the most part it isn’t. Leaders need to embrace big data.”De

De zomer is weer voorbij, de plannen voor het nieuwe jaar worden al weer volop gemaakt. Welke uitdagingen komen er op ons af, hoe gaan we ermee om en wat zijn de trends om ons heen? Op een KIVI bijeenkomst hield Adjied Bakas (bekend trendwatcher, zie @AdjiedBakas) de bestuursleden van de KIVI afdelingen een spiegel voor. Bekend om zijn scherpe analyses was de boodschap snel, confronterend en met humor gebracht. Ik heb er een paar punten uit onthouden die op de geotechniek ook zeker van toepassing zijn.

18

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

Mandy Korff

acties vanuit Europa bieden kansen voor ontwikkelingen op het gebied van Big Data op vele vakgebieden, bijvoorbeeld via Horizon 2020 en nationale R&D financieringsprogramma’s. Als afsluiting deed Bakas de oproep om techniek ook een menselijker karakter te geven. Elke ingenieur is verantwoordelijk voor de menselijke consequenties van zijn of haar ontwikkelingen. Daar is geen regelgeving voor nodig, vooral een empathische opstelling. Ik zie dit bijvoorbeeld terug bij discussies over aardbevingen, schaliegas, aanleg van infrastructuur of dijkverzwaringen. Realiseren we ons altijd echt helemaal wat de consequenties zijn voor personen? Is een versterkt huis nog bewoonbaar, een woning naast een bouwproject nog leefbaar en komt het gevoel van veiligheid ook overeen met de daadwerkelijke veiligheid? Hier helpt het sterk om ook eens met de blik van ‘mens’ te kijken naar de oplossing die je als ‘ingenieur’ hebt bedacht. De mens-check zullen we maar zeggen. Ik stel voor elkaar hier consequent naar te vragen, kan niet zo moeilijk zijn als mensen onder elkaar, toch?


Inhoud Expertgroep Grondmechanica 1 Van de Redactie – 7 Actueel – 14 Vraag & Antwoord – 22 KIVI NIRIA rubriek 42 Ingezonden – 43 SBRCURnet – 56 Agenda

en Funderingstechniek

Vanaf nu zal twee maal per jaar een rubriek “ie-net” verschijnen. willen we de Mkarakteriseren onika De Met Vos deze heeftrubriek na 9 jaar voorIn activiteiten het najaar is op 1 oktober de Scholtegolven voor het van de stijfheid van de zeebodem van de Belgische Grondmechanica en Funzitterschap de Expertgroep fakkel doorgegeven 3 jaarlijkse gevorderden cursus Dr. P.P. Kruiver / Drs. C.S. Mesdag deringstechniek vanAlboom. ie-net (voorheen Technologisch aan Gauthier Van Grondmechanica gestart. In Instituut-KVIV) onder de aandacht brengen. Op 9 mei wordt een studiedag 8“Rotsmechamodules wordt enerzijds de nica” waarbij rots als mogelijke struikelblok het ontwerp en kennis de uitvoering Er isgeorganiseerd, tevens een secretariaatswissel doorgevoerd: Stijn in Huyghe neemt vangebruiksaanwijzing de basiscursus verWaterremmende bodeminjectie: Volwassen techniek met bekeken In juni eenover cursus aspectenvoor bij saneringen”, bedie taakwordt. na meer dan start 10 jaar van“Grondmechanische Wim Maekelberg. Bedankt diept en anderzijds nieuwe onProf.dr.ir. A.E.C. vanmet Stoel staande uitvan 3 modules, aandacht voor grondwaterverlagingen, stabiliteit van uitgra-aangesneden. Het die inzet vele jaren der Wim. derwerpen vingen en zettingen. De cursus geeft een overzicht van de grondmechanische principes volledige programma is terug waarmee deontwerp ontwerper en de cyclisch uitvoerder van saneringen onvermijdelijk rekening moeten Hetheeft van belaste zuigpaalfundaties Monika met de expertgroep vele succesvolle activiteiten (studiete vinden op de ie-net website. houden. Ook de milieuhygiënische aspecten komen kort aan bod. In september starten we dagen, cursussen, georganiseerd Ing.met Thijssen / Ir.…) C.W.J. te Boekhorst met / Ir. als E.A.orgelpunt Alderliestede viering van opnieuw de Gevorderdencursus waarbij 60 jaar expertgroep. Hartelijk dankGrondmechanica, daarvoor Monika.een cursus van 7 modules, Blikvanger van het najaar wordt de gezamenlijke Geotechniekdag van dieper ingegaan wordt op geologische anomalieën, gespecialiseerd grondonderzoek, ontKVIV-KIVI/Niria, die dit jaar in België wordt georganiseerd. Het geleide werp van diepe en ondiepe stabiliteit van taluds en beschoeiinVergelijking vanfunderingen, de van innovatieve meettechnieken voor de monitoring bouwputten De toepasbaarheid studiedag Rotsmechanica opontwerp 9 mei, vanbezoek aan de site van de Palingbeek in Zillebekevan bij Ieper in de nagen en grondankers. I n deze eerste editie van de “ie-net”-rubriek blikken we was zij W. geïnitieerd de stille Ir. G. Van Alboom / Dr. Ir.L. Dede Voslaatste / Ir. K.studiedag Haeltermandie / Ir. Maekelbergmiddag loont op zich reeds zeker de moeite. De site is immers ookdubbel even deficit, terug. De vierde vorig jaarnooit haar had. Met 75 deelnemers en overwegend getuige van een metExpertgroep enerzijds restanten van het 60-jarig bestaan. en Het anderzijds werd een geslaagde avond !van Tijdens positieve reacties alom een geslaagd ini- voleindigde kanaal Ieper-Leie, kraterinslagen de Invloed van de bouw van parkeergarage Kruisplein op een nabijgelegen wooncomplex een academische zitting werd 60 jaar Grondmechanica en tiatief. Het onverwachte succes geeft aan loopgravenoorlog 1914-18. Funderingstechniek en de van rol van Expertgroep hierin overschouwd Ir. G. Hannink / Dr. O. Oung Ir. nood E. Taffijn dat/ er is aan gedegen rotsmechaniHet thema de de studiedag “Stabiliteitsproblemen in (Monika kanalen De en Vos, dijVoorzitter Expertgroep), de bij vraag gesteld hoe geotechniek is in sche kennis in de wereld van de geotechken” sluit werd perfect de historiek vangoed de site aan. Naargefundeerd het jaareinde Vlaanderen (Jan Maertens, Voormalig Voorzitter Expertgroep en Jan Maertens BVBA), nisch ingenieur “der lage landen”. Een ini- 2014 en jaarbegin 2015 toe wordt tenslotte de cursus “Grondmechawerd de aandacht gevestigd op het belang van de grondmechanica in de risicobeheersing tiatief dat dan ook opvolging en uitdieping nische aspecten van grondwaterverlagingen en ontgravingen in het vanvoor projecten (Luc Maertens, Geotechnisch Raadgever Besix) en werd besloten met “Soil Onafhankelijk vakblad gebruikers van geokunststoffen zal kennen in toekomstige studiedagen en kader van saneringen” gegeven. Deze cursus richt zich tot ontwerpers Mechanics : basis for creating land for the future’ (Alain Bernard, Chief Executive Officer workshops. en uitvoerders van saneringsprojecten en geeft in 5 sessies inzicht in DEME Group). Nadien was er volop gelegenheid tot bijpraten met de collega’s tijdens een Geokunststoffen en de bijdrage aan de circulaire economie de problemen van bemalingen, sleuven en bouwputten, zettingen… dit smakelijk walking dinner ! alles aangevuld met case studies. Ir. M. Nods / ir. S. van Eekelen

10 16 24 30

36

45 GEOKUNST 48

Wenst u meer informatie over de activiteiten van de Expertgroep Grondmechanica en Funderingstechniek ? Blader naar de agenda achteraan in dit tijdschrift of contacteer Christine Mortelmans: tel. +32 3 260 08 63 • christine.mortelmans@ie-net.be • www.ie-net.be


Drukmetingen retourspecie tijdens het uitvoeren van jetgrouten

Ing. Onno Langhorst Movares Nederland BV

Prof. Em. Ir. Jan Maertens Jan Maertens BVBA

Ir. Peter De Vleeschauwer Smet F&C

Figuur 1

Maaiveld

Foto 1

Retour

“actieve wig”

Boorbuis Zand Claquages ?

IJ klei Boorkroon ?Boorkroo n

Zand

Inleiding Voor de onderdoorgang van de Noord/Zuidlijn onder het Centraal Station van Amsterdam is een sandwichwand aangebracht bestaande uit 2 rijen Tubexpalen met daartussen een groot aantal jet-groutkolommen. Over de uitvoering van deze sandwichwand en de daarbij doorgevoerde monitoring is al uitvoerig gerapporteerd (zie referentie 5 en 6). In het bestek zijn uitgebreide controles voorzien om de continuïteit van de retourstroming na te gaan alsook om de samenstelling en de eigenschappen van de retourspecie te controleren. Daarnaast zijn ook drukmetingen uitgevoerd bij een aantal groutkolommen met als doel daarmee informatie te verkrijgen betreffende de continuïteit van de retourstroming. In onderhavig artikel wordt eerst het belang van de continuïteit van de retourstroming toegelicht

en vervolgens worden de resultaten besproken van de drukmetingen die tijdens de uitvoering van een aantal groutkolommen zijn doorgevoerd. Belang van de retourstroming Het is bekend dat een regelmatige retourstroming zeer belangrijk is bij de uitvoering van jetgrouten. Wanneer de retourstroming wegvalt, verhoogt de druk in de groutspecie rond de jetgroutstraal. Wanneer de druk voldoende groot wordt, kan de grond omheen de groutkolom worden opgelicht. Bij de uitvoering van groutkolommen onder bestaande funderingen kan deze aanleiding geven tot schade. Bij de bi-jet en tri-jetmethode kan een te hoog luchtdebiet aanleiding geven tot een onderdruk in de retourspecie en als gevolg daarvan kunnen dan zettingen ontstaan. Op het ogenblik dat er een verhoogde druk ont-

20

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

staat in de groutspecie rond de jet-groutstraal, wordt er via de bovenkant van de gedeeltelijk gerealiseerde groutkolom een grote verticale kracht uitgeoefend op het grondmassief dat zich bevindt boven de bovenkant van de in uitvoering zijnde groutkolom, zoals weergegeven in figuur 1. Onder invloed van deze opwaarts gerichte druk kan de grond worden opgelicht en kunnen er zogenaamde claquages ontstaan. Dergelijke claquages zijn bv. duidelijk vastgesteld bij de proefkolommen die ten behoeve van de uitvoering van de sandwichwand op het voorplein van het Centraal Station zijn gerealiseerd en die tot een diepte van ca. 5m zijn vrijgegraven. Een voorbeeld van een dergelijke claquage is weergegeven op de foto 1. Eerder hebben door Smet-Boring uitgevoerde proeven aangetoond dat het wegvallen van de


Samenvatting

Voor realiseren van een groutkolom is de continuĂŻteit van de retourstroming van groot belang. Tijdens de uitvoering van een groutkolom kunnen aanzienlijke overdrukken in de groutkolom ontstaan, die voor heffing van de grond kunnen zorgen. De nodige over- en onderdruk wordt in een belangrijke mate bepaald door de diameter van de gerealiseerde kolom en de samenstelling- en eigenschappen van de ondergrond. Er is een verband tussen de gemeten overdrukken en de gerealiseerde kolomdia-

meter. Door het uitvoeren van drukmetingen is het mogelijk om inzicht te verkrijgen in de mogelijke anomalieĂŤn in de gerealiseerde kolomdiameter. Door het uitvoeren van drukmetingen is het mogelijk om het luchtdebiet bij bi-jetmethode zodanig aan te passen dat er in de groutkolom geen drukken ontstaan die kleiner zijn dan de hydrostatische waterdruk. Drukken kleiner dan de hydrostatische waterdruk kunnen leiden tot zettingen.

Figuur 2

Foto 2

Foto 3

Foto 4

’80, samen met de KU Leuven is uitgevoerd, zijn in een zandige ondergrond te Dessel twee proefkolommen uitgevoerd waarbij de retourstroming moedwillig is onderbroken door zand op de uitstroomopening te gooien. Bij de proefkolom, uitgevoerd volgens de monojetmethode, heeft het een vrij lange tijd geduurd vooraleer er retourspecie naar het grondoppervlak terugstroomt. De gerealiseerde kolom bestaat onderaan uit een schijf met een diameter die aanzienlijk groter is dan de normaal te verwachten kolomdiameter. Daarboven is een kolom gerealiseerd met een aanzienlijke kleinere diameter dan de normaal te verwachten diameter. De diameter van de kolom die gerealiseerd is, nadat de retourstroming weer regelmatig is geworden, stemt overeen met de normaal te verwachten diameter, cfr. figuur 2 en foto 2.

retourstroming ook aanleiding geeft tot een sterke afname van de gerealiseerde kolomdiameter, dit zowel bij kolommen uitgevoerd met mono-jet als bi-jet. In het kader van een onderzoek dat eind de jaren

Bij de kolom, uitgevoerd volgens de bi-jetmethode, is het veel moeilijker om de retourstroming te onderbreken. De lucht zorgt immers voor een veel snellere drukopbouw. De gerealiseerde kolom vertoont wel een aanzienlijk kleinere dia-

21

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

meter over de hoogtes uitgevoerd in de periodes dat de retourstroming is onderbroken, cfr. foto 3. In het bestek voorziene controles van de retourstroming In het bestek is voorzien dat de retourstroming continu visueel dient te worden gecontroleerd en dat de retourstroming ook met een videocamera dient te worden geregistreerd. Het wegvallen of sterk afnemen van de retourstroming dient ook in het uitvoeringsprotocol te worden aangegeven. Om de retourstroming zo goed mogelijk te kunnen controleren is ter plaatse van iedere kolom een voerbuis geplaatst die voorzien is van een V-vormige insnijding. De bedoeling daarvan is om ook informatie te verkrijgen betreffende een eventuele afname van het retourdebiet, cfr. foto 4. De in het bestek voorziene controle van de retourstroming heeft alleen zeer veel videobanden opgeleverd. De bruikbare informatie is zeer beperkt.


Foto 5

Figuur 3 jetgroutproces

Sondering [MPa]

mv

zand

Het voordeel van deze methode voor het uitvoeren van de metingen is dat zeer betrouwbare gegevens worden verkregen. Het grote nadeel is dat de resultaten van de metingen niet online beschikbaar zijn omdat de Diver pas kan worden uitgelezen nadat de groutstangen volledig zijn opgehaald. Uitvoering van de groutkolommen Voor een gedetailleerde beschrijving van het ontwerp en de uitvoering van de sandwichwand, wordt verwezen naar de twee artikelen (zie referentie 5 en 6). Alle groutkolommen zijn uitgevoerd in opeenvolgende fasen waarbij telkens eerst is voorgesneden met een lichte groutspecie en vervolgens is nagesneden (gegrout) met een zwaardere specie. De fasering is weergegeven in figuur 3, waar naast de fasering ook de bij de sonderingen verkregen min. en max. conusweerstanden zijn opgenomen.

Doel en principe van de drukmetingen. Het doel van de metingen bestaat erin om na te gaan of het mogelijk is om door middel van drukmetingen, juist onder de jet-groutstaal, na te gaan of de retourstroming naar het grondoppervlak op een regelmatige wijze plaatsvindt. Omdat het technisch gezien nog altijd zeer

2 jetgrouten

1 voorsnijden

zand

3 voorsnijden

klei/zand

4 jetgrouten voorsnijden

boren

klei

5 voorsnijden

IJ klei

6 jetgrouten

NAP-6,0m

NAP-14,0m NAP-16,0m

Randkolom 3030: uitgevoerd op 20 en 21-052008. Beoogde diameter 1000mm. NAP-22,0m NAP-23,0m

NAP-29,5m

moeilijk is om metingen uit te voeren op roterende boorstangen is ervoor geopteerd om juist boven de monitor (= jet-groutstraal) een zelfregistrerende drukopnemer (= Diver) aan te brengen. Deze drukopnemer is verpakt in een soepele PVC buis gevuld met olie en in een speciale houder vastgemaakt aan de groutstangen. De opstelling is weergegeven op foto 5.

22

Overzicht van de uitgevoerde metingen Na het gereed zijn van de ontwikkelde apparatuur zijn metingen uitgevoerd bij een groot aantal kolommen. Omdat alle metingen nagenoeg dezelfde resultaten geven, worden hier alleen de resultaten weergegeven van kolommen waarvoor ook nog andere meetgegevens beschikbaar zijn.

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

De resultaten van de drukmeting zijn weergegeven in figuur 4. Uit deze resultaten kan de volgende informatie worden afgeleid. − Bij het boren tot ca. 30m diepte neemt de druk gelijkmatig toe van 10m waterkolom (= 1 bar of 1 atmosfeerdruk) tot ca. 50m waterkolom (= 5 bar = 500kN/m²). Deze toename kan in overeenstemming worden gebracht met een gemiddeld volumegewicht van 13,3kN/m³, hetgeen niet verwonderlijk, aangezien er geboord is met een cementspecie met een volumegewicht van 13kN/m³; − Bij het voorsnijden tussen NAP -29,5m en NAP -22m blijft de druk vrij constant. Er is wel een belangrijke uitschieter tot 74m waterkolom bij het begin van het voorsnijden; −  Tijdens het grouten tussen NAP -29,5m en NAP -22m loop de druk op tot 70m waterkolom. Uitgaande van een volumegewicht van de groutspecie van ca. 16kN/m3 kan worden af-


DRUKMETINGEN RETOURSPECIE TIJDENS HET UITVOEREN VAN JETGROUTEN

Boren

Niveau[cm]

RK3030

geleid dat de overdruk in de groutspecie tot ca. 10m waterkolom moet hebben bedragen ten opzichte van de hydrostatische waterdruk; − Bij het voorsnijden tussen NAP -22m en NAP -12m heeft er zich geen grote druktoename voorgedaan; − Tijdens het grouten tussen NAP -22m en NAP -12m is de druk opgelopen tot meer dan 70m waterkolom. Uitgaande van een volumegewicht van de groutspecie van 16kN/m³ kan worden afgeleid dat de overdruk in de groutspecie tot 30m waterkolom moet hebben bedragen; − Bij het voorsnijden tussen NAP -12m en NAP -6,1m heeft er zich geen grote druktoename voorgedaan; − Tijdens het grouten tussen NAP -13m en het werkvlak hebben zich enkele belangrijke druktoenames voorgedaan. Uitgaande van een volumegewicht van de groutspecie van 16kN/ m³ kan worden afgeleid dat de overdruk in de groutspecie tot 20m waterkolom moet hebben bedragen.

Niveau[cm]

RK3060

RK3030 8000 7000 6000 5000 4000 3000 8000 2000 7000 1000 6000 0 5000 4000 3000 2000 1000 0

4000 3000 2000 1000 0

21-05-2008 14:24

20-05-2008 19:1220-05-2008 19:12

20-05-2008 16:4820-05-2008 16:48

20-05-2008 14:2420-05-2008 14:24

20-05-2008 12:0020-05-2008 12:00

20-05-2008 9:36 20-05-2008 9:36

0

20-05-2008 7:12 20-05-2008 7:12

1000

20-05-2008 4:48 20-05-2008 4:48

2000

20-05-2008 2:24 20-05-2008 2:24

3000

20-05-2008 0:00 20-05-2008 0:00

0 4000

Niveau[cm]

21-05-2008 14:24

Niveau[cm]

21-05-2008 9:36

Grouten

2000 6000 1000 5000

21-05-2008 9:36

4000 8000 3000 7000

RK3060

21-05-2008 4:48

Voorsnijden

21-05-2008 4:48

5000

21-05-2008 0:00

Grouten Boren

RK3030

6000

10000 9000 8000 7000 10000 6000 5000 9000 4000 8000 3000 7000 2000 6000 1000 5000 0

21-05-2008 0:00

7000

RK3060

Figuur5

20-05-2008 19:12

Voorsnijden

8000

20-05-2008 19:12

Figuur 4

20-05-2008 14:24 20-05-2008 14:24

RK3030

Niveau[cm]

Niveau[cm]

10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 10000 3000 9000 2000 8000 1000 7000 0

6000 5000 4000 3000 2000 1000 0

Randkolom 3060: uitgevoerd op 21-05-2008. Beoogde diameter 1000mm. De resultaten van de drukmeting zijn weergegeven in figuur 5. Uit deze resultaten kan de volgende informatie worden afgeleid. - De resultaten van de drukmeting geven een gelijkwaardig beeld als deze van randkolom 3030. Dit betekent dat de overdruk zich vooral voordoet tijdens het grouten. De gemeten drukken zijn nog iets groter dan deze die tijdens de uitvoering van RK 3030 werden gemeten; - Tijdens het nasnijden tussen NAP -16m en het werkvlak zijn drukken gemeten die wijzen op het bestaan van overdrukken tot 40m waterkolom. Het uitvoeren van de randkolommen 3030 en 3060 heeft geen aanleiding gegeven tot een belangrijke stijging van het waterpeil in de nabijge-

23

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

RK3060 Niveau[cm]

Niveau[cm]

legen peilbuizen. Kort nadien heeft zich wel een belangrijke stijging van het waterpeil voorgedaan, zoals in figuur 6 te zien is. Bij de uitvoering van deze kolommen zijn jammer genoeg geen drukmetingen uitgevoerd. De oorzaak hiervan is grotendeels te verklaren door wegvallen of sterk afnemen van de retourstroom (verstopping boorgat). Metingen tijdens de uitvoering van vulkolommen Tijdens de uitvoering van een aantal vulkolommen, waarbij de bi-jet (grout – lucht) methode is toegepast, zijn eveneens drukmetingen uitgevoerd. Deze drukmetingen geven systematisch aan dat tijdens het voorsnijden het equivalent volumegewicht (= gemeten druk / diepte) kleiner is dan het volumegewicht van de ingebrachte groutspecie en zeer dikwijls kleiner dan 10kN/ m³, d.w.z. het volumegewicht van water. Tijdens het nasnijden met een zwaardere groutspecie zijn wel altijd grotere drukken gemeten. Het equivalent volumegewicht is tijdens het nasnij-


Figuur 6

Figuur 7

12

RK3072

10

EK3510

RK3022

6

RK3100

VK4050

RK3200

WSM = -10m

RK3550

VK4070

Waterspanning [kPa]

RK3262

8

WSM = -13m

160

Y Stijghoogte t.o.v. NAP [m]

VK1262

180

VK4150

4

140

WSM = -7m

120 100 80

2

60 0

40 22-9

-2 2-6

3-6

4-6

5-6

6-6

7-6

8-6

23-9

24-9

Datum (2005)

Datum (2008)

Verplaatsing [mm]

Foto 6

Einde groutproces

Schuine/hor duse

1

Einde grouten

1,5

Start grouten

2

Einde VS 1e sectie

Start VS 1e sectie

Figuur 8

0,5

y1

0

y2

-0,5

y3 y4

-1 -1,5 -2 22-9

23-9

24-9

Datum (2005)

den ook altijd groter dan 10kN/m続. Dit is uiteraard een gevolg van het feit dat daarvoor een zwaardere groutspecie is aangewend.

kolom is in de dichtst bijgelegen peilfilters eerst een daling en daarna een stijging van het waterpeil gemeten, cfr. figuur 7 en figuur 8.

De tijdens het voorsnijden opgemeten lage drukken kunnen verklaard worden door de impact van de luchtbellen, die door de groutkolom naar het werkvlak stijgen en aldus zorgen voor een afname van het volumegewicht (= volume lucht) en voor een afname van de druk (opwaarts gerichte stromingsdruk van de lucht).

Vaststellingen na het vrijgraven van het bovenste gedeelte van de groutkolommen Een visuele inspectie van het bovenste gedeelte van de groutkolommen is mogelijk nadat de bouwput onder het CS tot ca. 6m diepte was ontgraven in den droge, cfr. foto 6.

De in de omgeving uitgevoerde monitoring heeft aangegeven, dat tijdens het voorsnijden de in de groutkolom aanwezige onderdruk niet altijd aanleiding geeft tot zettingen. Alleen tijdens de uitvoering van VK 1262 werd met het in het station ge誰nstalleerde waterbalanssysteem zettingen opgemeten. Tijdens de uitvoering van deze

Bij deze visuele inspectie zijn op enkele plaatsen belangrijke variaties van de diameter vastgesteld. Dat is onder meer het geval bij de Randkolommen 3030 (Foto 7) en 3060 (Foto 8). Deze variaties kunnen alleen maar verklaard worden door het wegvallen of sterk afnemen van de retourstroom en deze zijn te relateren aan drukmetingen. Deze vaststellingen bevestigen dus

24

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

het belang dat aan een degelijke controle van de retourstroming moet gehecht worden. Bespreking van de resultaten van de uitgevoerde metingen De resultaten van de uitgevoerde drukmetingen geven aan dat er tijdens de uitvoering van een groutkolom aanzienlijke overdrukken kunnen ontstaan in de groutkolom. De drukken, die tijdens de uitvoering van een aantal kolommen werden opgemeten, zijn van dien aard dat de oplichting van de grond die regelmatig wordt vastgesteld er gemakkelijk mee kan verklaard worden. De claquages zijn moeilijker vast te stellen aan een meting van hoge druk. Meer metingen zijn nodig om na te gaan welke overdrukken er nodig zijn om oplichting van de grond te doen ontstaan. Het staat evenwel vast


DRUKMETINGEN RETOURSPECIE TIJDENS HET UITVOEREN VAN JETGROUTEN

Foto 7

dat de nodige overdruk in een belangrijke mate bepaald wordt door de diameter van de gerealiseerde kolom en door de samenstelling en eigenschappen van de ondergrond. Zoals in de vorige paragraaf is aangegeven is er een verband tussen de gemeten over- en onderdrukken en de gerealiseerde kolomdiameter. Door het uitvoeren van drukmetingen moet het dus mogelijk zijn om inzicht te verkrijgen betreffende de mogelijke anomalieën in de gerealiseerde kolomdiameter. Tenslotte hebben de drukmetingen ook een beter inzicht gegeven betreffende de invloed van de bij de bi-jetmethode gebruikte lucht. Deze lucht zorgt immers voor een afname van het volumegewicht van de grout en voor opwaarts gerichte stromingsdrukken. Als gevolg daarvan kunnen zettingen ontstaan. Door het uitvoeren van drukmetingen moet het zeker mogelijk zijn om het luchtdebiet zodanig aan te passen dat er in de groutkolom geen drukken ontstaan die kleiner zijn dan de hydrostatische waterdruk.

De in Amsterdam uitgevoerde drukmetingen geven duidelijk aan dat dergelijke drukmetingen een belangrijke bijdrage kunnen leveren tot het optimaliseren van het luchtdebiet bij de bi-jetmethode en tot een meer doelgerichte controle door middel van kernboringen. Deze kunnen dan vooral worden uitgevoerd in de kolommen waarbij grote overdrukken werden gemeten. Dankwoord De drukmetingen worden uitgevoerd door SmetKeller, o.l.v. Yves Sleuwaegen en Henk Dekker. Hun medewerking aan dit onderzoek wordt ten zeerste geapprecieerd. Referenties [1] O.S. Langhorst, G.M. Kaptein, B.J. Admiraal, G.A. van Zwieten, 2012, “Jetgroutfundering viaduct A27 in de polderconstructie van folie te Amelisweerd”, Geotechniek, april 2012, blz 22 - 27; [2] J.C.W.M. de Wit, P.J. Bogaards, O.S. Langhorst, B.J. Schat, R.D. Essler, J. Maertens, B.K.J Obladen, C.F. Bosma, J.J. Sleuwaegen, H. Dekker, 2007, “Design and Construction of a metrostation in A´dam, challenging the

25

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

Foto 8

limits of jetgrouting”, “Design and validation of valdation of jetgrouting for the Central Station A´dam”, 14th European Conference on Soil Mechanics, Madrid; [3]  B.J. Schat, A. Bots, O.S. Langhorst, 2007, “Innovative retaining wall with jetgrout for new metrotunnel underneath Amsterdam Central Station”, RECT te Toronto; [4] J.J. Sleuwaegen, H. Dekker, 2006, “Anwendung des Jetgrout Verfahrens unter dem Hauptbahnhof Amsterdam unter besonderen technischen und geologischen Randbedingungen”, 13e Darmstädter Geotechnik Kolloquium, Grundbautag Technische Universität Darmstadt; [5] J.C.W.M. de Wit, P.J. Bogaards, O.S. Langhorst, B.J. Schat, R.D. Essler, J. Maertens, B.K.J Obladen, C.F. Bosma, J.J. Sleuwaegen, H. Dekker, juli 2006, “Uitvoering van de sandwichwand onder Amsterdam Centraal Station”, Geotechniek, nr 3, blz 28-33; [6]  J.C.W.M. de Wit, P.J.Bogaards, O.S. Langhorst, B.J. Schat, R.D. Essler, J. Maertens, B.K.J Obladen, C.F. Bosma, J.J. Sleuwaegen, H. Dekker, april 2006, “Ontwerp van de sandwichwand onder Amsterdam Centraal Station”, Geotechniek, nr 2, blz 26-31; [7] J.M. van Esch, A.F. van Tol, H.R. Havinga, A.M.W. Duijvestijn, B.J. Schat, J.C.W.M. de Wit, 2005, “Funcional analyses of jetgrout bodies base don Monte Carlo simulations”, 11th Int. Conf. On Computer Methods and Advances in Geomechanics, Torino, Italy; [8] A.M.W. Duijvestijn en B.J. Schat, 2001, “Een kanaal onder het Centraal”, cement, nr 3, blz 41-47.


Afstudeerders

and gas industry. In the comparison, different reliability methods were assessed in terms of accuracy and efficiency. Among the evaluated reliability methods, the most relevant are: •  Method 1: First-Order Reliability Method (FORM) • Method 2: Response surface with updates + Monte Carlo • Method 3: Response surface with updates + FORM

Figuur 1 - Belastingsverdeling in een paalmatras met geokunststof wapening In deze rubriek wordt het werk van twee Master studenten Civiele Techniek met afstudeerrichting Geo-Engineering gepresenteerd. Tara van der Peet heeft bij Deltares onderzoek gedaan naar boogwerking in paalmatrassen; haar scriptie is getiteld: ‘Arching in basal reinforced piled embankments - Validation of the concentric arches model’. Het tweede werk dat hier wordt gepresenteerd is van Pablo Vásconez, dat uitgevoerd werd bij een Nederlandse oliemaatschappij. De titel van zijn scriptie is ‘Performance of reliability methods in geomechanical applications’. Hieronder volgt een samenvatting van beide scripties, het volledige werk is te vinden op http://repository.tudelft.nl. Een uitgebreide beschrijving van het werk van Tara van der Peet is bovendien te vinden in de in dit nummer opgenomen editie van Geokunst. Boogwerking in paalmatrassen: numerieke validatie van het Concentric Arches model Tara van der Peet Infrastructurele projecten worden gebouwd op een ophoging van zand of ander granulair materiaal. Als op slappe ondergrond gebouwd wordt kan de bouwtijd worden verkort, of schade aan de omgeving worden voorkomen, door het gebruik van een paalmatras waarin een geokunststof wapening wordt toegepast, zie figuur 1. Als gevolg van wrijving in de ophoging treedt boogwerking op, waardoor een groot deel van de belasting naar de palen gaat (belastingsdeel A). Deze boogwerking wordt versterkt door het gebruik van de geokunststof wapening, die bovendien zelf ook belasting naar de palen afdraagt (belastingsdeel B). De ondergrond draagt nu slechts een kleine restbelasting (belastingsdeel

C). Hoe beter belastingsdeel A kan worden berekend, des te economischer er ontworpen kan worden. Het afstudeerwerk gebruikt Plaxis voor numerieke simulaties in zowel 2D als 3D. Hiermee wordt een nieuw boogwerkingsmodel gevalideerd, het Concentric Arches model van Van Eekelen et al. (2013). In het numerieke model, dat zelf gevalideerd is met behulp van veld- en laboratoriummetingen, worden enkele parameters gevarieerd om hun invloed te bepalen. De resultaten zijn in overeenkomst met het Concentric Arches model, zeker wat betreft de invloed van bovenbelasting en wrijvingshoek van het ophoogmateriaal. Het model geeft hiermee betere resultaten dan enkele andere boogwerkingsmodellen, die worden gebruikt in de ontwerppraktijk van paalmatrassen. Mede op basis van dit afstudeeronderzoek heeft de CUR commissie paalmatrassen inmiddels besloten het Concentric Arches model op te nemen in de nieuwe ontwerprichtlijn die in 2015 zal verschijnen.

The basic example used for the evaluation of the methods are the subsidence and local shear failures produced by the depletion of a linear elastic, homogeneous and disk-shaped deep reservoir (Figure 2). Models with higher non-linearity and different probabilities of failure were considered. The most robust method was Method 1 (FORM), obtaining in all cases high accuracies and requiring 30 to 100 realisations. Methods 2 and 3 were the most efficient, requiring only 10 to 30 realisations, but low accuracies were obtained in cases of high non-linearity of the response or low probability of failure. Therefore, FORM can substitute Monte Carlo for the examples analysed. Methods 2 and 3 are promising, because the algorithm for updating the response surface can be improved.

Van Eekelen, S.J.M., Bezuijen, van Tol, A.F., 2013. An analytical model for arching in piled embankments. Geotextiles and Geomembranes 39: 78-102. Performance of reliability methods in geomechanical applications - Pablo Vásconez The objective of this study was to compare alternative methods to the standard Monte Carlo procedure that could reduce the computation time of the reliability-based design approach for specific geomechanical applications in the oil

26

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

Figuur 2 - Sketch of the basic evaluated example (Geertsma, 1973) Geertsma, J., 1973. Land subsidence above compacting oil and gas reservoirs. Journal of Petroleum Technology, 25(6):734–744.


Geotechnische Monitoring ISIS-module

Internet Solar Module ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

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

BAT®-systeem

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

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

Profound is al 50 jaar fabrikant van professionele meetapparatuur voor de funderingsen civiele techniek. De innovatieve paaltestsystemen, trillingsmeetapparatuur en geotechnische instrumentatie van Profound worden wereldwijd ingezet.

Uw partner voor akoestische paalcontrole

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

hektec.nl

0299 420808 adv. hektec 208x134.indd 1

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


creating that move your business creatingtools tools that move your business

a.p. van den berg The CPT factory

The CPT factory Vanetesten nu ook mogelijk met de Icone Sondeerbuizenschroever:

gemakkelijk, snel en Al ruim 42 jaar is A.P. van den Berg de innovatieve en betrouwbare partner als het gaat om bodemonderzoekapparatuur voor een slappe bodem. A.P. van den Berg loopt voorop in het ontwikkelen en wereldwijd ergonomisch verantwoord vermarkten nieuweparameters geavanceerde sondeermonstersteeksystemen die uitblinken in betrouwbaarheid Icone Vane Naast de viervan standaard puntdruk (qc ),enkleef (fs ), waterspanning (u) enVan helling (lx/y) kunnen extra parameters gemeten en gebruiksgemak. verscheidene landsondeersystemen tot multifunctioneel apparatuur voor het gebruik worden metwaterdieptes de gebruiksvriendelijke modules de Icone. Iedereservicepakketten tot digitale meetsystemen • bepalen van ongedraineerde op zee tot van wel 4000 metervoor en van uitgebreide en geroerde schuifsterkte module wordt automatisch herkend door hetof meetsysteem, zodat u worden getransporteerd, ze behoren waarmee de bodemgegevens via een kabel optische lichtsignalen flallemaal exibel kunt werken. • zowel onshore als offshore tot het leveringspakket van A.P. van den Berg. Veel aandacht wordt geschonken aan de arbeidsomstandigheden van de sondeermeester. Zo heeft A.P. van

De modules Icone Seismisch, Icone Conductivity en Icone Magneto den Berg de sondeerbuizenschroever ontwikkeld, die in ieder sondeerapparaat kan worden geïntegreerd. waren reeds beschikbaar. U kunt uw set nu uitbreiden met de Icone Vane.

Met de buizenschroever wordt het op- en afschroeven van de sondeerstreng efficiënter uitgevoerd. De buizenschroever komt het meest tot zijn recht in combinatie met een draadloos meetsysteem. Het doorrijgen van de conuskabel behoort dan tot het verleden. Voor de sondeermeester betekent dit een aanzienlijke vermindering van de fysieke inspanning en het voorkomen van een versnelde slijtage van de gewrichten. Aandacht voor de arbeidsomstandigheden is voor alle betrokkenen van groot belang en is zijn investering dubbel en dwars waard.

Interesse? Neem contact met ons op! N71 Voorwerk_Opmaak 1 28-08-13 12:10 Pagina 6

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

APB CPT Ad Geotechniek Icone Vane 216x138 19052014 try1.indd 1

Tel.: 0513 631355

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

(tot 4000 m waterdiepte) • nauwkeurig: koppelopnemer & aandrijving dichtbij de vin en digitale data-overdracht • stevige beschermbuis • diepere vanetest direct mogelijk, zonder bovengronds prepareren

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

19-5-2014 13:23:59


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

Platform BiKa (Binnenstedelijke kademuren) Sinds de oprichting van het Platform BiKa begin dit jaar hebben diverse gemeenten, ingenieursbureaus en aannemers zich aangemeld als lid. De verwachting is dat dit nog flink zal toenemen. Want willen we de vele binnenstedelijke kademuren in Nederland veilig houden, dan hebben we elkaar hard nodig. Het Platform BiKa is van en voor de sector en wordt gefaciliteerd door SBRCURnet. Het doel is: • Kennis en ervaring te delen met betrekking tot met name beheer en onderhoud van binnenstedelijke kademuren, zodat niet steeds opnieuw het wiel wordt uitgevonden. • Signaleren van witte vlekken en het gezamenlijk ontwikkelen van oplossingen. • Het vormen van een kennisnetwerk van deskundigen.

• de berekende (vrije) zwel; • de berekende zweldruk op vloeren; • de berekende zwelkracht op palen en/of wanden. Met deze ontwerprichtlijn “Zwelbelastingen op funderingen” krijgt de sector de beschikking over een richtlijn die enerzijds meer aansluit op de huidige kennis en ervaringen en die anderzijds een meer eenduidige aanpak van de berekening van zwelbelastingen aangeeft. Inmiddels is de publicatie in digitale vorm beschikbaar (dus geen gedrukte versie). Het SBRCURnet artikelnummer van de publicatie is 661.14; de prijs bedraagt € 95,-- (excl. BTW); zie www.sbrcurnet.nl.

Ontwerprichtlijn zwelbelasting op funderingen

Tijdens de startbijeenkomst van 22 mei jl. is onder meer een eerste inventarisatie gemaakt van de kennisvragen die in de sector leven. Daaruit zijn 3 werkgroepen ontstaan die inmiddels zijn gestart: • Werkgroep 1 “Communicatie en maatschappelijke inbedding” • Werkgroep 2 “Vaststellen reststerkte en risicobenadering” • Werkgroep 3 “Ontwerp en uitvoering binnenstedelijke kademuren” Op 30 oktober vindt de volgende platformbijeenkomst plaats in Utrecht, een gemeente met veel historische kademuren. Heeft u interesse? Kijk op www.platformbika.nl voor meer informatie. Zwelbelasting op funderingen In het vorige nummer van ‘Geotechniek’ is uitvoerig ingegaan op de aanleiding en de inhoud van deze nieuw te verschijnen SBRCURnet-publicatie. Bij het tot stand komen van deze publicatie is gebruik gemaakt van de nieuwe kennis en de ervaringen in de praktijk in de afgelopen pakweg 10 jaar. In de richtlijn zijn twee ontwerpmethodieken uitgewerkt, een eenvoudige methode op basis van analytische berekeningen en een geavanceerde methode op basis van numerieke EEM berekeningen. De drie belangrijkste resultaten uit de modellen zijn daarbij:

CUR 166 “Damwandconstructies” – erratum uitgebreid Recent is vanuit de sector opnieuw een correctie gemeld op ‘CUR 166’. Positief gesproken is dat een bewijs dat het handboek in de praktijk goed en ook kritisch wordt gebruikt. De nieuwe correctie heeft betrekking op de pagina’s 288 en 290 van deel 2. Het volledige erratum kunt u downloaden via http://www.sbrcurnet.nl/uploads/media_item/media_item/92/75/Errata_ C166_Damwandconstructies-1393330647.pdf Als u ‘CUR 166’ bestelt, dan krijgt u automatisch het complete erratum meegeleverd. En uiteraard horen wij graag uw verdere op- en aanmerkingen!

29

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

Begaanbaarheid van bouwterreinen In 2004 is CUR publicatie 2004-1 verschenen onder de titel “Beoordelingssysteem voor de begaanbaarheid van bouwterreinen”. In deze publicatie is o.m. een tool beschreven waarmee de toegankelijkheid (en dus de veiligheid) van bouwterreinen voor (funderings)machines is gegeven. In de praktijk bleek die tool erg lastig, te veel wetenschappelijk en te weinig praktisch en dat heeft ertoe geleid dat deze tool (te) weinig wordt gebruikt. Inmiddels is een nieuwe SBRCURnet commissie aan de slag om alle kennis en ervaring van de afgelopen jaren te bundelen en een praktisch hanteerbare beoordelingsmethode te ontwikkelen. Verwacht wordt dat de nieuwe beoordelingsmethode begin 2015 beschikbaar komt. SBRCURnet- publicatie ‘Durability of Geosynthetics’ valt in de prijzen Enkele jaren geleden heeft het toenmalige CURNET de publicatie 243 “Durability of Geosynthetics” uitgegeven. Deze publicatie geeft inzicht in de degradatiemechanismen van geokunststoffen. Dat fenomeen is van belang bij het ontwerpen van constructies waarin geokunststoffen worden opgenomen. In het ontwerp moet met degradatie van het geokunststof zodanig rekening worden gehouden dat het geokunststof aan het einde van de levensduur (die in sommige gevallen 100 jaar is!) nog steeds zijn functie kan vervullen. Publicatie 243 geeft inzicht in die degradatiemechanismen en hoe dat moet worden meegenomen in het ontwerp. De publicatie is geschreven door internationale deskundigen op dit gebied: dr. John H. Greenwood, dr. Hartmut F. Schröder en ir. Wim Voskamp. Tijdens de 10e Internationale Conferentie voor Geosynthetics (24 september, Berlijn) is aan de auteurs de hoogste prijs, de IGS award, uitgereikt als blijk van waardering voor de ontwikkeling van dit standaardwerk, dat wereldwijd gebruikt wordt in de geotechniek en de waterbouw. SBRCURnet zal dit najaar de tweede, gewijzigde druk van publicatie 243 publiceren. In die gewijzigde druk is nu ook aandacht besteed aan geomembranen. De publicatie wordt uitgegeven in samenwerking met Taylor & Francis / Balkema en is verkrijgbaar bij SBRCURnet onder artikelnummer 663.14 voor de prijs van € 95,- (excl. BTW); kijk op www.sbrcurnet.nl


Effect van geïnduceerde aardbevingen op waterkeringen en waterkerende constructies

Dr. Ir. Mandy Korff

Dr. Ir. Piet Meijers

Ir. Marcel Visschedijk

De aardgaswinning in Groningen leidt tot een in de tijd toegenomen kans op zwaardere aardbevingen, zoals begin 2013 is aangegeven door Staatstoezicht op de Mijnen (SODM) [1]. Naar aanleiding daarvan heeft het Ministerie van Economische Zaken besloten om onderzoek uit te voeren naar de vitale onderdelen van de infrastructuur. In de eerste helft van 2013 is hiervoor een eerste analyse gemaakt (Quick Scan [2]) en in december 2013 is het nader onderzoek gepresenteerd ([3], [4], [5], [6]). In het onderzoek stonden twee vragen centraal. De eerste vraag was welke locaties en onderdelen van vitale infrastructuren door aardbevingen een te grote kans op functieverlies lopen. De aansluitende tweede vraag was welke maatregelen prioriteit hebben om de inwoners van het gebied veilig achter de dijken te kunnen laten wonen en om in heel Nederland de elektriciteit en gaslevering door te kunnen laten gaan. De volgende onderdelen van de infrastructuur zijn beschouwd:

• Primaire en secundaire waterkeringen inclusief waterkerende constructies •  Elektriciteitsvoorziening via het hoogspanningsnetwerk • Buisleidingen inclusief gasleidingen. In dit artikel worden alleen de effecten op de waterkeringen en waterkerende kunstwerken besproken. De aanpak van de overige constructies heeft volgens dezelfde aanpak (wat betreft belastingen) plaatsgevonden. Seismologische achtergrond Door de gaswinning in Groningen neemt de druk in het gasveld af en worden gashoudende lagen samengedrukt. Deze compactie leidt niet alleen tot geleidelijke bodemdaling, maar ook tot spanningsverandering langs de overal aanwezige breukvlakken in de ondergrond. Als de spanningen langs een breukvlak te groot worden treedt er een schoksgewijze verschuiving op. Deze plotselinge verschuiving veroorzaakt een trilling die zich vanuit de diepte naar boven voortplant. Naast het tijdelijk ‘schudden’ van de bodem kan

Figuur 1 - Signaal van Huizinge beving, opgenomen in Westeremden; radiale component (links) en transversale component (rechts)

31

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

de trilling ook leiden tot blijvende bodemvervorming. In zand kunnen zich bij een sterke trilling tijdelijke wateroverspanningen opbouwen, die tot verlies van sterkte leiden. Dit wordt “verweking” genoemd. De trilling in de bodem wordt doorgegeven aan constructies, gebouwen en dijken en veroorzaakt daar extra spanningen en vervormingen, die tot schade kunnen leiden. Maat voor trillingen Voor veel constructies kan de extra belasting door trillingen goed door de versnelling worden beschreven. Dat geldt niet alleen voor de invloed van aardbevingen, maar bijvoorbeeld ook voor de invloed van heien op gebouwen. Figuur 1 toont het gemeten versnellingssignaal aan maaiveld van de Huizinge beving (aug 2012). Kenmerkend voor de trillingsterkte is de maximale waarde van de horizontale piekversnelling, Peak Ground Acceleration (PGA) genoemd. In Figuur 1 is de PGA circa 40 cm/s2 ofwel 0,04g. De maximaal gemeten PGA bij deze beving was (in een andere opnemer) gelijk aan 0,085g.


Samenvatting

In Groningen vinden door de aardgaswinning steeds meer en zwaardere aardbevingen plaats. Begin 2014 presenteerde Minister Kamp aan de Tweede Kamer en aan de inwoners van Groningen plannen om de gaswinning in het Groningenveld aan te passen. Ook zullen maatregelen

Tabel 1 - Verband tussen magnitude en PGA volgens [8]. Gerekend is met voortplantingssnelheid Cs = 185 m/s, diepte 3 km en de versnelling recht boven de bron. Rekening is gehouden met één standaarddeviatie onzekerheid boven en onder de verwachtingswaarde. Magnitude

PGA [g]

3

0,02 - 0,10

3,5

0,04 - 0,16

4

0,05 - 0,23

4,5

0,08 - 0,34

5

0,11 - 0,47

5,5

0,15 - 0,65

De versnelling die aan het maaiveld komt wordt bepaald door de kracht (magnitude) en de diepte van de aardbeving, de grondgesteldheid vanaf die diepte tot het maaiveld en het type breukvlak dat de trilling veroorzaakt. Op dit moment wordt door het KNMI de in [7] aangegeven relatie gebruikt voor het voorspellen van de trilling aan maaiveld. In Tabel 1 is aangegeven welke PGA te verwachten is bij de bevingen in Groningen voor de verschillende magnitudes en de gangbare diepte van 3km waarop de bevingen hier plaatsvinden. Ter vergelijking met natuurlijke bevingen blijkt dat als de zelfde uitgangspunten worden gehandhaafd maar dat de beving niet op 3 km maar op 10 km plaatsvindt, dat de versnellingen ongeveer halveren, terwijl het gebied dat beïnvloed wordt groter wordt. Derhalve is het vergelijken van consequenties van tektonische aardbevingen en geïnduceerde (ondiepere) aardbevingen dus ook weinig zinvol. In Groningen is de diepte klein en daarmee de versnelling relatief hoog. Verder is de duur van de beving relatief kort. Op basis van dit verband is door het KNMI de kansverdeling van de piekversnelling (PGA) over Groningen vastgesteld in de vorm van lijnen van gelijke versnelling met een maximum rond Loppersum [7]. Hierbij is rekening gehouden met een toename van de bevingen in de toekomst. Een van de lastige vertaalslagen die daarna nog moet worden gemaakt is de manier waarop de eigenschappen van de trilling veranderen als de bevingen zwaarder worden. Bij zwaardere bevingen zijn de trillingen niet alleen sterker,

genomen worden voor het versterken van huizen en van vitale infrastructuur als dijken en de gas- en elektratransportnetten. In dit artikel wordt toegelicht hoe aardbevingen de vitale infrastructuur kunnen beïnvloeden en welke maatregelen hiertegen mogelijk zijn.

maar duren ze ook langer en hebben ze een andere trillingsfrequentie (lagere frequenties worden belangrijker). Normering en veiligheid van de constructies en waterkeringen Het is in Nederland momenteel niet verplicht om constructies en waterkeringen te berekenen op aardbevingen, met uitzondering van bijvoorbeeld nucleaire installaties. Er is dan ook geen traditie met het berekenen van dijken en constructies. Bij de beoordeling van de infrastructuur is zo goed mogelijk aangesloten bij internationale methoden en zijn waar nodig voor Nederland specifieke keuzes gemaakt, vooral voor wat betreft het gewenste veiligheidsniveau. Voor het beoordelen van kades en dijken is aangesloten op de vigerende voorschriften voor het toetsen van waterkeringen. Voor het beoordelen van constructies is aangesloten op de Eurocode 8 (aardbevingen). Overigens wordt momenteel, onder leiding van NEN, gewerkt aan het invoeren van Eurocode 8 in Nederland, hierop zal in een toekomstig artikel nader worden ingegaan. Voor de dijken is semi-probabilistisch beoordeeld of de maximaal toelaatbare kans op functieverlies wordt overschreden bij een aardbevingsbelasting in combinatie met een hydraulische belasting. Voor strekkingen die niet voldoen is uiteindelijk versterking nodig, indien nader onderzoek ook niet tot goedkeuren zou leiden. In totaal is van ongeveer 70 km zeedijken en 700 km regionale keringen (zoals bijvoorbeeld langs het Eemskanaal of het Winschoterdiep) de stabiliteit beoordeeld. Om in korte tijd zoveel kilometers te kunnen beoordelen is gebruik gemaakt van de Dijksterkte Analyse Module (DAM) [9], uitgebreid met specifieke aardbevingsberekeningen. Op basis van sonderingen en boringen is door geologen een stochastisch ondergrondmodel opgezet voor zowel de regionale als de primaire keringen. Dit model is aanvullend op het stochastisch ondergrondmodel dat momenteel voor de primaire keringen wordt gemaakt [10]. In een stochastisch model worden per geologische eenheid een aantal mogelijke grondprofielen gegeven, elk met een bepaalde kans

32

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

van voorkomen. Voor alle ruim 600 doorsnedes langs de kades zijn door de waterschappen gegevens aangeleverd over de ligging, de hoogte en breedte van de dijk. Verder is ook de kansverdeling voor de waterstand en het hydraulisch belastingniveau bepaald. Het verschil met het toetsen van waterkeringen in de statische situatie is dat er tijdens de aardbeving een extra horizontale kracht op de dijk werkt, terwijl de sterkte van zandlagen tijdelijk afneemt door het ontstaan van wateroverspanning. Deze extra belasting en de gereduceerde sterkte leveren een verhoogd risico op afschuiven van de dijkhelling of de gehele dijk (macroinstabiliteit) en een verhoogd risico op overloop of golfoverslag wanneer de kruin zakt tot onder het hydraulisch belastingniveau. Eerst is gecontroleerd of de waterkering zonder aardbevingsbelasting voldoet bij de maatgevende hydraulische belasting. Daarna zijn voor macro-instabiliteit en kruinhoogte twee combinaties beschouwd van hydraulische belasting en aardbevingsbelasting. De kans is klein dat een extreem hoge waterstand tegelijk met een extreem zware aardbeving voorkomt. Daarom is gerekend met combinaties waarbij steeds een van de twee dominant is. Dat wil zeggen een combinatie van een hoge waterstand en een lichtere aardbeving en een combinatie van een zwaardere aardbeving met een vaker voorkomende waterstand. De eventueel benodigde verbetering wordt bepaald op basis van de maatgevende combinatie. Voor de primaire keringen (zeedijken) in Groningen is door het rijk een toelaatbare terugkeertijd van 4000 jaar (1:4000) vastgesteld. Voor regionale keringen is door de provincie Groningen een toelaatbare terugkeertijd van de maatgevende hydraulische belasting van 100 jaar vastgesteld. Beide normen worden in de toekomst aangepast, maar binnen de in dit artikel besproken studie is uitgegaan van de in 2013 geldende normen. De toegepaste terugkeertijden voor een dominante en niet-dominante belasting hangen af van de norm en van het beschouwde mechanisme via een zogenaamde “faalkansbegroting”. Deze verdeelt de toelaatbare gecombineerde faalkans


EFFECT VAN GEÏNDUCEERDE AARDBEVINGEN OP WATERKERINGEN EN WATERKERENDE CONSTRUCTIES

Tabel 2 - Overschrijdingskansen en –frequenties voor rekenwaarden van de belastingen bij de doelwaarden van de betrouwbaarheidsindex voor primaire keringen Overschrijdingsfrequentie voor de rekenwaarde van de belasting

βdoel

Niet dominant (α = 0,28)

Dominant (α = 0,7)

Regionale kering; Overslag en Overloop na kruindaling

2,75

1/3.9

1/36

Regionale kering: macro-instabiliteit

3,29

1/5.2

1/94

Primaire kering: Overslag en Overloop na kruindaling

3,79

1/6.4

1/250

Primaire kering: macro-instabiliteit

4,21

1/7.9

1/630

Figuur 2 - Mechanisme taludstabiliteit bij aardbevingen en schematische weergave pseudo-statische berekening. De bovenste figuur toont het werkelijke mechanisme, de onderste figuur de rekentechnische schematisatie

In alle berekeningen is van grote invloed welke extra waterspanningen zich door de aardbeving opbouwen in de zandlagen, waardoor deze zandlagen uiteindelijk zelfs volledig kunnen verweken. Voor de gebruikte modellen wordt verwezen naar [3]. In theorie is het directe gebruik van de berekende waterspanningen te prefereren. In deze Quick Scan is voor de algemeen gangbare pragmatische aanpak gekozen waarbij de hoek van inwendige wrijving zodanig wordt gereduceerd dat met de juiste bezwijkschuifspanning wordt gerekend. In de macrostabiliteitsanalyse wordt de invloed van de aardbeving in rekening gebracht door: (1) Verlaging van de sterkte van het zand door waterspanningsgeneratie. Voor de reductie wordt gebruik gemaakt van de relatieve wateroverspanning ru in het midden van een laag: Wrijvingshoek: tan (φgereduceerd) = 1−ru⋅ tan(φ) (2)  Een extra aandrijvende horizontale kracht, die gelijk is aan de totale massa van het afschuivende volume keer de piekversnelling PGA (Peak Ground Acceleration), zie Figuur 2. Het feitelijke mechanisme is niet dat een grondmoot wil versnellen, maar dat de ondergrond een versnelling heeft en dat de grondmoot deze versnelling moet volgen om niet af te schuiven ten opzichte van de ondergrond. Dit betekent dat er in ieder potentieel glijvlak een kracht moet worden overgedragen die voldoende groot is om de massa daarboven de vereiste versnelling te geven. Rekentechnisch kan deze kracht ook in rekening worden gebracht door de massa boven het potentiële glijvlak een versnelling op te leggen.

(met bijbehorende vereiste betrouwbaarheidsindex β) over de verschillende faalmechanismen. De gebruikte begroting is gebaseerd op resultaten uit het project “Veiligheid Nederland in Kaart 2“, zie [11]. Voor de maximaal toelaatbare kans op onvoldoende kruinhoogte is in deze begroting 30% aangenomen. Voor de maximaal toelaatbare kans op stabiliteitsverlies is 5% aangenomen. In combinatie met gestandaardiseerde invloedsfactoren α [16] leidt dit tot de terugkeertijden zoals gegeven in Tabel 2. Voorbeeldberekening In dit voorbeeld wordt op het optreden van macro-instabiliteit binnenwaarts (landzijde)

getoetst met de Bishop en Uplift Van glijvlakmodellen. Voor regionale keringen is ook onderzocht of een glijvlak op de grens van de bovenste zandlaag door deze glijvlakmodellen goed wordt beschreven (horizontaal evenwicht). Dit bleek voor de kleidijken niet maatgevend te zijn. Voor het toetsen van de kruindaling is gerekend met de zakking door gedeeltelijke talud-afschuiving (zolang niet bezweken), vervorming van de geheel of gedeeltelijk verweekte zandlaag door zijdelings wegpersen (squeezing) en zetting door verdichting van het zand na afloop van de verweekte periode. De uitkomsten zijn tevens vergeleken met eindig elementen berekeningen. De resultaten hiervan waren bevestigend.

33

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

In het potentiële glijvlak moet dus een kracht worden overgebracht die gelijk is aan de grondmassa maal de versnelling. Rekentechnisch komt dit overeen met de schematisatie volgens Figuur 2. Door herhaalde berekening van de veiligheidsfactor (Factor of Safety, FoS) kan iteratief de waarde van de piekversnelling (Peak Ground Acceleration, PGA) worden bepaald waarbij de veiligheidsfactor precies gelijk is aan de minimaal vereiste factor. Deze bezwijkwaarde wordt αyield genoemd. αyield = PGA|FoS = FoSvereist


Figuur 3 - Voorbeeld berekening verplaatsing, versnellingssignaal Huizinge aardbeving, opgeschaald tot PGA = 4 m/s2; grensversnelling 2 m/s2

Figuur 4 - Voorbeeld van een berekening om de kruinzakking door squeezing te bepalen.

het versnellingsignaal boven de bezwijkwaarde (het blok beweegt dan) twee maal te integreren wordt in deze methode de optredende verplaatsing gevonden. Zie voor een voorbeeld Figuur 3. Deze figuur laat zien dat zelfs bij dit relatief grote verschil tussen de piekversnelling en de versnelling waarbij de dijk gaat bezwijken de verplaatsing nog beperkt is (orde 1 cm). Op basis van een vergelijking van de Newmark methode met vervormingen in praktijkgevallen [14] wordt stabiliteitsverlies gedefinieerd als een blijvende verplaatsing groter dan 0,15m. Het in deze studie toegepaste Newmark Sliding block model in combinatie met glijcirkels past volledig binnen het raamwerk dat de Eurocode 8 daarvoor geeft.

In deze studie is aangenomen dat de minimaal vereiste veiligheidsfactor bij het berekenen van de grensversnelling gelijk is aan de volgens de voorschriften vereiste waarde bij een statische stabiliteitsanalyse. Deze vereiste minimale waarde is volgens de voorschriften afhankelijk van het gekozen glijvlakmodel en van de toelaatbare deelfaalkans [13]. Als de ontwerp PGA (met bijbehorende terugkeerperiode) hoger is dan de bezwijkwaarde treedt niet direct bezwijken op maar komt een grondmoot in beweging en vervormt de dijk. Omdat maar gedurende een korte tijd de bezwijkwaarde wordt overschreden zal de vervorming ook beperkt zijn. De grootte van de vervorming van de afschuivende grondmoot tijdens de aardbeving wordt geschat met een zogenaamde ‘Newmark sliding block’ analyse [12]. Hierbij wordt de verplaatsing van een blok op een helling bepaald aan de hand van het kortdurend overschrijden van de wrijving om het blok op de plaats te houden. Deze methode kan ook voor het afschuiven van een ‘blok’ grond langs een glijvlak worden gebruikt. Door het gedeelte van

Voor meer eenvoudige situaties zou ook alleen een quasi-statische analyse uitgevoerd kunnen worden, waarbij een horizontale versnelling als constante belasting aanwezig is. Meestal wordt voor deze constant aanwezige versnelling de helft van de piekversnelling gebruikt. Impliciet wordt daarbij een kleine vervorming van het talud aanvaardbaar geacht. Ook EC8 staat dit toe voor constructies waarbij een kleine vervorming toelaatbaar is. Omdat in de uitgevoerde analyse de vervorming (kruindaling) van de waterkering een belangrijk criterium was om te beoordelen is deze expliciet bepaald. De kruindaling is bepaald als de som van drie componenten: de verticale component van de glijcirkel ter plaatse van de kruin, het zijdelings wegpersen van verweekt zand onder het gewicht van de dijk en de verdichting van zand tijdens de dissipatie van de wateroverspanning. De lengte waarover de grond verplaatst bij het afschuiven is bepaald met de hiervoor beschreven methode van Newmark (sliding block). Voor de kruindaling is niet de totale, maar de verticale component van belang. Hiervoor is de verplaatsing ter plaatse van de kruin ontbonden in een horizontale en een verticale component. De verdichting is bepaald uit de wateroverspanning volgens [15]. Zolang het zand niet verweekt

34

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

is de verdichting gering, maar bij verweking kan de verdichting tot 5% bedragen. Voor het bepalen van de zetting door squeezing is uit een serie 2D PLAXIS berekeningen een voorlopige relatie tussen de hoogte van de dijk, de dikte van de toplaag en de dikte van het verweekte zand afgeleid. Bij deze berekeningen is gebruik gemaakt van de optie updated mesh, om het geometrie effect van daling van de kruin en omhoogkomen van de teen mee te kunnen nemen. Een voorbeeld is gegeven in Figuur 4. Bedacht moet worden dat het voorspellen van de vervorming door een aardbeving maar met een beperkte nauwkeurigheid mogelijk is. Afwijkingen van een factor twee of meer zijn op dit moment nog heel gebruikelijk. Nader onderzoek naar deze mechanismen kan hier in de toekomst naar verwachting verbetering in brengen. Resultaten dijken De gemaakte analyses laten zien dat ongeveer 40 kilometer van de zeedijken niet aan de norm (1/4000 per jaar) voldoet en voor de regionale keringen 45 km (uitgaande van een gemiddeld ondergrondprofiel) of ruim 100 km als per strekking uitgegaan wordt van de meest ongunstige ondergrond die kan voorkomen. In de nabije toekomst moeten de daadwerkelijk te verbeteren strekkingen door aanvullend onderzoek nog beter worden ingesloten. De hoogste prioriteit daarbij hebben de regionale keringen in het gebied met de hoogste belastingen, zoals langs het Eemskanaal (Noord en Zuidzijde), langs het Schildmeer, het Hondhalstermeer en langs het Winschoterdiep. Van de zeedijk tussen Eemshaven en Delfzijl is de binnenwaartse stabiliteit ook zonder aardbevingsbelasting al onvoldoende, waardoor deze ook prioriteit heeft in het kader van de aardbevingen. Figuur 5 toont de genoemde strekkingen met hoge prioriteit. Dat zowel regionale als primaire keringen prioriteit moeten krijgen kan worden verklaard door het verschil in belasting en in veiligheidsniveau. De regionale keringen kennen een kleiner waterstandsverschil tussen gemiddeld en hoog


EFFECT VAN GEÏNDUCEERDE AARDBEVINGEN OP WATERKERINGEN EN WATERKERENDE CONSTRUCTIES

Figuur 5 - Berekende dijkdoorsnedes in combinatie met de aardbevingsbelasting. Hoe roder de punten hoe meer de dijk niet aan de norm voldoet. Groene punten voldoen wel aan de norm. De getallen links geven de versnelling weer (in m/s2) die er meer (+) of minder (-) kan worden opgenomen dan de ‘norm’versnelling.

water (kleine marge op de veiligheid) en een relatief hoge aardbevingsbelasting, vooral in het centrum van het aardbevingsgebied. De primaire keringen kennen meer marge tussen gemiddeld en maatgevende waterstand en liggen wat verder van het centrum weg. Vanwege het hoge veiligheidsniveau zijn er diverse strekkingen waar versterking of nadere toetsing nodig zijn. Voor de dijken die nu niet voldoen kunnen dijkversterkingsmaatregelen worden toegepast die normaal ook worden gebruikt zoals verhogen en verbreden. Het risico kan ook verlaagd worden door bijvoorbeeld goede maatregelen op te nemen in een calamiteitenplan, compartimentering of door de waterbelasting op de dijk te verlagen (bijvoorbeeld bij zeedijken door golfremmende maatregelen te nemen). De exacte versterkingsmaatregelen worden in een nu lopende fase vastgesteld en waar mogelijk geoptimaliseerd. Waterkerende constructies Van enkele voor het arsenaal representatieve kunstwerken (sluizen, kades, coupures en gemalen) is onderzocht hoe deze beïnvloed worden door aardbevingen. Deze veelal ‘harde’ constructies van beton of staal kunnen door de aardbevingen op twee manieren bezwijken: door het optreden van de trillingen op de constructie zelf ontstaan scheuren of door het optreden van de trillingen vervormt de grond, waardoor ver-

volgens ook de constructie kan bezwijken (en daarmee zijn waterkerende functie verliest). Voor de zeesluis Farmsum (voorbeeld) zijn de sterkte van de aansluiting van de wand met de vloer (in dwarsdoorsnede van de kolk) en de waterdichtheid van de kwelschermen (in langsdoorsnede van de kolk) aangemerkt als kritieke punten ten aanzien van de constructieve veiligheid bij aardbevingen. De analyse van de zeesluis Farmsum is uitgevoerd met het eindige elementenprogramma DIANA (versie 9.4.4, 7 januari 2013). Het buitenhoofd van de grote kolk is gemodelleerd met balkelementen L12BE langs de rode lijnen in Figuur 6. Het beton is lineair elastisch gemodelleerd met een ongescheurde stijfheid (conservatief) voor het buitenhoofd. Voor de materiaaldemping van beton is 2% aangehouden, gemodelleerd als Rayleigh demping met parameters α = 0,54 en β = 5,9∙10-4 (gefit op 2 Hz en 10 Hz). In een eerste (statische) fase zijn het eigen gewicht en de horizontale effectieve gronddruk op het model geplaatst. Aan de onderkant van de vloer is een verticaal verende ondersteuning aanwezig die geen trek kan opnemen. De stijfheid van de grond naast de wanden is ook als veren gemodelleerd. Als eerste berekening is een eigenwaarde analyse uitgevoerd. Hierin zijn alle grondveren en

35

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

meewerkende grondmassa’s meegenomen. Er is een eigenwaarde analyse uitgevoerd zonder meewerkende watermassa en met volledig meewerkende watermassa. De eerste eigenmodus uit de berekening met volledig meewerkende watermassa is weergegeven in Figuur 6. De beoordeling van de zeesluis Farmsum heeft zich in deze studie beperkt tot een toetsing van de moment- en dwarskrachtcapaciteit van de aansluiting van de wanden met de vloer en een beoordeling van de optredende zettingen door verweking. De momentcapaciteit is voldoende om het maximaal optredende moment tijdens een aardbeving op te nemen. De moment- en dwarskrachtcapaciteit is, in zowel de situatie zonder meewerkende watermassa als met volledig meewerkende watermassa, op basis van de beschikbare informatie over de wapening naar verwachting voldoende om de constructieve veiligheid bij het opleggen van het gekozen aardbevingssignaal te waarborgen bij een piek grond versnelling van 0,3-0,35 g. Voor de sluizen bedragen de berekende zettingen maximaal 50 mm en is een maximale verschilzetting van circa 15-20 mm berekend. Gelet op de constructiemethode is het niet waarschijnlijk dat door de beperkte zettingen de constructie constructief bezwijkt. Resultaten waterkerende constructies In het gebied zijn 21 waterkerende kunstwerken geïdentificeerd, vooral sluizen en gemalen. Hiervan zijn er in deze studie 4 nader getoetst. Omdat de constructies allemaal anders zijn is het moeilijk om algemene uitspraken te doen. Van sommige waterkerende kunstwerken is het voldoende om deze te controleren na een (zware) aardbeving en deze bij beschadiging zonodig te repareren en tijdelijke maatregelen nemen om de waterveiligheid te garanderen. Andere kunstwerken moeten gedetailleerder worden bekeken. Dit kan in fasen gebeuren, beginnend bij de constructies met de hoogste aardbevingsbelasting en de grootste gevolgen bij falen. Indien constructies met een eerste eenvoudige benadering niet voldoen kan met meer geavanceerde modellen getoetst worden. Discussie resultaten De resultaten zijn in alle gevallen sterk afhankelijk van de generatie van de waterspanning in de zandlagen en het al dan niet optreden van (gedeeltelijke) verweking. Doordat de huidige gemeten aardbevingen een relatief kort signaal en een PGA van niet meer dan 0,1g hebben is het niet te verwachten dat hierbij verweking optreedt. Bij zwaardere bevingen worden de


Figuur 6 - Doorsnede buitenhoofd zeesluis Farmsum (maten in m) en eerste eigenmode met volledig meewerkende watermassa (f1 = 1,73 Hz), berekening TNO.

versnellingen groter en neemt het aantal wisselingen toe. Hierbij kan zeker wel verweking optreden, zoals bijvoorbeeld bij de aardbevingen in Nieuw Zeeland in 2011 op grote schaal is opgetreden. Aan de berekeningsmethode voor verweking is in 2013 al veel onderzoek gedaan [6] en dit gaat in 2014 verder waarmee verfijning naar verwachting mogelijk is. Gezien de hoge waarden van de versnellingen wordt (ook bij een beperkt aantal wisselingen) op basis van cyclische proeven in [6] daadwerkelijk verweking verwacht. Conclusies In 2013 is onderzoek gedaan naar de invloed van aardbevingen op waterkeringen en constructies. Hiervoor is gebruik gemaakt van nationale en internationale berekeningsmethoden, gecombineerd met keuzen volgens de Nederlandse veiligheidsfilosofie. Uit de studie is gebleken dat in diverse situaties de huidige constructies, die niet ontworpen zijn tegen aardbevingen, deze niet zonder meer kunnen opnemen. Versterkingsmaatregelen blijken op dit moment noodzakelijk, doch kunnen in de toekomst naar verwachting worden geoptimaliseerd. De grootste risico’s zijn verbonden aan zwakke, verouderde bestaande constructies vanwege hun lage sterkte en de primaire keringen vanwege de hoge belasting. Voordat de dijken en constructies daadwerkelijk

versterkt kunnen worden moeten nadere onderzoeken plaatsvinden om preciezer te weten welke delen sterk genoeg zijn en welke niet. Hiervoor is op meer plaatsen grondonderzoek nodig en moeten daarmee gedetailleerdere analyses worden gemaakt. Naast dit onderzoek gericht op de versterkingen kunnen de gebruikte methoden verder aangescherpt worden en gevalideerd voor Groningse omstandigheden. Hiervoor kunnen bijvoorbeeld metingen worden uitgevoerd in en onder de dijken waarin de aardbevingstrilling en de waterspanning in de bodem worden gemeten waarbij dit wordt vergeleken met geavanceerde eindige elementen berekeningen met grond constructie interactie en waterspanningsgeneratie (constitutieve modellen die verweking direct kunnen bepalen). Dankwoord Het onderzoek naar de gevolgen van de aardbevingen in Groningen wordt uitgevoerd door een groot aantal partijen. De constructieve berekeningen uit dit onderzoek zijn uitgevoerd door TNO. Specifieke dank wordt uitgesproken voor de samenwerking met het Ministerie van EZ en de beheerders van de infrastructuur (Rijkswaterstaat, Provincie Groningen, waterschap Noorderzijlvest, waterschap Hunze en Aa’s). Tevens worden de leden van de Stuurgroep ingesteld door het Ministerie bedankt voor hun begeleiding van het onderzoek. Referenties [1]  SodM (2013) Staatstoezicht op de Mijnen, Reassessment of the probability of higher magnitude earthquakes in the Groningen gas field, 16 januari 2013. [2]   Deltares (2013) Effecten geïnduceerde aardbevingen op kritische infrastructuur Groningen - Quick Scan naar de sterkte van de infrastructuur. Kenmerk 1208149-0000006, d.d. augustus 2013. [3]  Deltares (2013) Groningse kades en dijken bij geïnduceerde aardbevingen - Globale analyse van sterkte en benodigde maatregelen. Kenmerk 1208624-002-GEO-0003, d.d. januari 2014 [4]  Deltares (2013) Kunstwerken in waterkeringen- Impact van geïnduceerde aardbevingen. Kenmerk 1208624-008-GEO-0010, d.d. januari 2014) [5]  Deltares (2013) Effecten aardbevingen op hoogspanningsnet in Groningen. Kenmerk 1208624-010-GEO-0001, d.d. januari 2014 [6]  Deltares (2013) Effecten aardbevingen op kritische infrastructuur – Verwekingstudie. Kenmerk 1208624-007-GEO-0001, d.d. januari 2014

36

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

[7] KNMI (2013) Probabilistic Seismic Hazard Analysis Induced Earthquakes Groningen  T. van Eck, M. Caccavale, B. Dost, D. Kraaijpoel, December 2013 [8]  Akkar, S., M.A. Sandikkaya and J.J. Bommer(2013), Empirical Ground-Motion Models for Point- and Extended-Source Crustal Earthquake Scenarios in Europe and the Middle East, Bulletin of Earthquake Engineering, DOI:10.1007/s10518-0139461-4. [9]   Deltares (2013). Handleiding DAM 1.0 – Deel A. Snel aan de slag met DAM. Deltares rapport 1207094-000-GEO-004, versie 2. [10]  Deltares (2012). Achtergrondrapportage HR2011 voor zee en estuaria, WTI-HR2011. Deltares rapport 1204143-002 [11]  Deltares (2011). Raamwerk en aanpak toetsproces. Deltares, rapport 1202575003. [12] Newmark, N. M. (1965) Effect of earthquakes on dams and embankments. Geotechnique, 1965, 15(2), 139-159 [13]  Ministerie van Verkeer en Waterstaat. (2007). Voorschrift toetsen op veiligheid primaire waterkeringen voor de derde toetsronde 2006-2011. [14] Jibson, R. (2011). Methods for assessing the stability of slopes during earthquakes — A Retrospective. Engineering Geology, 122, pp 43-50. [15] Ishihara, K., & Yoshimine, M. (1992). Evaluation of settlements in sand deposits following liquefaction during earthquakes. Soils and Foundations, Vol. 32, No.1, March 1992, pp 173-188. [16] CUR (1997) Kansen in de Civiele Techniek, deel 1. [17] NEN (2005). Eurocode 8 - Ontwerp en berekening van aardbevingsbestendige constructies - Deel 5: Funderingen, grondkerende constructies en geotechnische aspecten. Mei 2005


Aanscherping trillingsprognoses met nauwkeuriger bepaalde veiligheidsfactoren

Ir. Ben Rijneveld Adviseur Waterbouw Fugro GeoServices B.V.

Ir. Albert Jan Snethlage Senior geotechnisch adviseur Fugro GeoServices B.V.

Foto: A.J. Snethlage

Figuur 1 - Trilwerkzaamheden op korte afstand tot belending

Inleiding Voor veel bouwprojecten waar hei- of trilwerkzaamheden nabij kritische objecten moeten worden uitgevoerd, is het van belang om vooraf een realistische inschatting van de verwachte trillingen te maken. Met het empirische trillingsprognosemodel uit CUR-publicatie 166 [1] [2] kunnen de trillingsrisico’s ten aanzien van

de geplande werkzaamheden worden ingeschat. De gegeven bronwaarden uit de 6e druk van CUR 166 [2] zijn echter gebaseerd op een versimpelde bepaling van de benodigde veiligheidsfactor. In dit artikel wordt een nauwkeurigere bepaling van de benodigde veiligheidsfactor beschreven, waardoor de berekende trillingsintensiteiten kunnen worden aangescherpt.

37

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

Empirisch trillingsprognosemodel CUR 166 De berekening van de trillingsintensiteiten met de empirische methode uit CUR 166 [2] vindt plaats op basis van de karakteristieken van het bodemprofiel en de trillingsbron. Voor 7 karakteristieke Nederlandse bodemprofielen is een bronwaarde voor de trillingsintensiteit v0 gegeven op een referentieafstand van 5 m. Op basis


Samenvatting

Een in Nederland veelvuldig toegepast model voor het berekenen van trillingen is het empirische model dat beschreven is in de CUR-publicatie 166 [1] [2]. De gegeven bronwaarden voor de beoordeling op schade en hinderbeleving in de omgeving van de trilwerkzaamheden zijn gebaseerd op een versimpelde bepaling van de benodigde veiligheidsfactor. Door de

veiligheidsfactor nauwkeuriger te bepalen kunnen, met name voor het intrillen van damwanden, de berekende trillingsintensiteiten aangescherpt worden. Hierdoor kan de inzet van relatief dure trillingsarme installatiemethoden in bepaalde gevallen voorkomen worden.

Figuur 2 - Vergelijking berekende veiligheidsfactor volgens de benaderingsformule (6) en de exacte formule (5)

waarvoor de ISO gestandaardiseerde waarde van 0,7 kan worden toegepast; β = betrouwbaarheidsindex, gelijk aan 1,64 voor 5% overschrijdingskans en 2,32 voor 1% overschrijdingskans VY = variatiecoëfficiënt van de verdeling van variabele Y Indien sprake is van een variabele X die lognormaal verdeeld is, dan geldt dat de variabele Y = ln(X) een normale verdeling heeft. Er geldt dan voor de rekenwaarde van X: (2) Xd = exp(Yd) = exp(μY + α β σY) Daarnaast gelden de volgende relaties tussen de parameters van de verdelingen van X en Y [3]: (3) σY = √ln(1+VX2) (4) μY = ln(μX) -1/2 σY2

van de slagkracht van het trilblok F of de energie van het heiblok E kan de gecorrigeerde bronwaarde van de trillingsintensiteit v0;corr worden bepaald. Vervolgens wordt de trillingsoverdracht in de bodem berekend, zodat de intensiteit ter plaatse van bijvoorbeeld belendingen kan worden ingeschat. Het feit dat de berekening is gebaseerd op een eenvoudig empirisch model, waarvan de parameters zo goed mogelijk aan waarnemingen in de praktijk zijn aangepast, betekent dat er ook enige spreiding ten opzichte van de berekende resultaten te verwachten is. Dit is in het model in de 2e druk van CUR 166 [1] verdisconteerd door de gecorrigeerde bronwaarde te karakteriseren met een gemiddelde, variatiecoëfficiënt en kansverdelingsfunctie. Voor het bepalen van de ontwerpwaarde van de trillingsintensiteit wordt in de 2e druk van CUR 166 [1] een veiligheidsfactor op de gemiddelde waarden toegepast, waarbij wordt uitgegaan van een lognormale verdeling. Voor het beoordelen van de hinderbeleving wordt over het algemeen uitgegaan van een toelaatbare kans op hinder van 5% (of onderschrijdingskans van 95%). Voor beoordeling van schade wordt uitgegaan van

een strenger criterium, namelijk een toelaatbare kans op schade van 1% (of onderschrijdingskans van 99%). In de 6e druk van CUR 166 [2] zijn daarom de gecorrigeerde bronwaarden behorende bij de toelaatbaar geachte kansen van 5% en 1% gegeven. Deze ontwerpwaarden zijn afgeleid uit de gemiddelde waarden en variatiecoëfficiënten uit de 2e druk van CUR 166 [1]. Benodigde veiligheidsfactor Om het falen van een constructie met voldoende betrouwbaarheid uit te kunnen sluiten is een bepaalde marge tussen de weerstand tegen falen en de belastingen benodigd. De benodigde marge (of veiligheidsfactor) voor een bepaalde parameter in de berekening is afhankelijk van het vereiste veiligheidsniveau, de mate van de onzekerheid in de betreffende parameter en de invloed van de betreffende parameter in de berekening. Op basis van een normale verdeling wordt de rekenwaarde van de belasting Yd bepaald volgens [3]: (1) Yd = μY (1 + α β VY) Waarin: μY =  verwachtingswaarde van de verdeling van variabele Y α =  invloedscoëfficiënt voor de belasting,

38

GEOTECHNIEK - Oktober 2014

Waarin: σY = standaardafwijking van variabele Y VX = variatiecoëfficiënt van de verdeling van variabele X μX =  verwachtingswaarde van de verdeling van variabele X Na enig omschrijven volgt voor de veiligheidsfactor γ op basis van een lognormale verdeling: (5) γ = Xd / Xgem = exp(α β √ln(1+VX2)) Waarin: Xgem = gemiddelde of 50% waarde van variabele X Deze formule kan, indien de variatiecoëfficiënt niet te groot is, benaderd worden door: (6) γ = exp(α β VX) In de 2de druk van CUR 166 [1] wordt aanbevolen om benaderingsformule (6) toe te passen voor het berekenen van de rekenwaarde van de belasting tengevolge van trillingen. Deze formule is ook toegepast om de 95% en 99% bronwaarden in de 6de druk van CUR 166 [2] te bepalen. In figuur 2 is een vergelijking tussen de uitkomsten van beide formules (5) en (6) voor verschillende variatiecoëfficiënten weergegeven. De benaderingsformule (6) levert bij een overschrijdingskans van 1% en voor waarden van de variatiecoëfficiënten kleiner dan ca. 0,7


AANSCHERPING TRILLINGSPROGNOSES MET NAUWKEURIGER BEPAALDE VEILIGHEIDSFACTOREN

prognosewaarden op die voor praktische doeleinden voldoende nauwkeurig zijn. Het verschil in uitkomst tussen beide formules bedraagt dan minder dan 10%. Bij grotere waarden voor de variatiecoëfficiënt neemt het verschil echter sterk toe. Omdat bij prognoses voor heiwerkzaamheden de variatiecoëfficiënt voor de bronwaarde voor alle karakteristieke bodemprofielen V = 0,6 bedraagt, wordt geconcludeerd dat het verschil tussen de benaderings- en exacte formule voor praktische doeleinden acceptabel is. Omdat bij het in- of uittrillen van damwandplanken echter veel grotere variatiecoëfficiënten voor de bronwaarde van toepassing zijn, neemt het verschil in uitkomst snel toe en kan zelfs oplopen tot

meer dan 150% bij een variatiecoëfficiënt van 1,8 welke voor bodemprofiel ‘Groningen’ geldt. Dit verschil is dermate groot dat het gebruik van de benaderingsformule tot onrealistisch hoge waarden voor de veiligheidscoëfficiënt leidt. Aanscherping bronwaarden Op basis van de uitgebreide formule (5) kunnen de bronsnelheden bij verschillende overschrijdingskansen nauwkeuriger worden bepaald. Deze aangepaste waarden zijn weergegeven in tabel 1 en tabel 2. Uit tabel 1 blijkt dat er voor het inheien van palen een beperkt verschil is tussen de bronwaarden op basis van de benaderingsformule (6) en de exacte formule (5). Uit tabel 2 blijkt echter dat

V0 (-)

v0 (mm/s) (50%)

v0 (mm/s) (95%)

v0 (mm/s) (99%)

Amsterdam (1)

0,6

0,030 (0,030)

0,057 (0,06)

0,074 (0,08)

Eindhoven (2)

-

-

-

-

Groningen (3)

-

-

-

-

Den Haag (4)

-

-

-

-

Maasvlakte (5)

0,6

0,040 (0,040)

0,076 (0,08)

0,099 (0,106)

Rotterdam (6)

0,6

0,026 (0,026)

0,049 (0,052)

0,064 (0,07)

-

-

-

-

Tiel (7)

Voorbeeld invloed aangescherpte veiligheidsfactoren De invloed van de aangescherpte veiligheidsfactoren wordt geïllustreerd aan de hand van een voorbeeld. In Amsterdam wordt een damwandplank ingetrild met een hoog frequent trilblok met een slagkracht van 1600 kN (frequentie van 30 Hz, efficiëntie trilblok 90%). De dempingsfactor in de grond bedraagt 0,02 m-1 en de overdracht van de trilling van grond naar draagconstructie bedraagt 0,7. Het invloedsgebied van de trillingswerkzaamheden voor schade is bepaald voor een categorie 2 gebouw (in goede staat verkerende draagconstructie, bestaande uit metselwerk) conform SBR A [4]. De grenswaarde voor een categorie 2 gebouw bedraagt bij aanname van een “uitgebreide meting” 4,0 mm/s (frequentie 30 Hz). Daarnaast is een partiële veiligheidsfactor van γt = 2,5 voor het type trilling toegepast.

Tabel 1 - Parameters voor inheien buispalen Bodemprofiel

het verschil voor het intrillen van damwanden aanzienlijk is. Met name voor de bodemprofielen Groningen, Amsterdam, Rotterdam en Tiel zijn de verschillen aanzienlijk.

In figuur 3 is het resultaat van de prognose van het invloedgebied weergegeven. Voor de vergelijkingen (5) en (6) is in de figuur zowel de 50% prognose waarde als de 99% prognosewaarde (beoordeling op schade) weergegeven. Bij het gebruik van de benaderingsformule (6) blijkt dat de grootte van het invloedsgebied voor schade ca. 50 m bedraagt. Met het gebruik van de exacte formule (5) wordt een invloedsgebied

Waarden tussen haakjes zijn de waarden uit CUR 166 6de druk [2] V0 is de variatiecoëfficiënt v0 is de referentietrillingssnelheid op r0 = 5 m afstand

Tabel 2 - Parameters voor het intrillen van stalen planken (tot 14 m)

50%

95%

99%

Bodemprofiel

V0 (-)

v0 (mm/s)

cvel (mm/s/kN)

v0 (mm/s)

cvel (mm/s/kN)

v0 (mm/s)

cvel (mm/s/kN)

Amsterdam (1)

1,5

1,6 (1,6)

0,002 (0,002)

5,6 (9,0)

0,007 (0,011)

9,3 (18,3)

0,012 (0,023)

Eindhoven (2)

1,1

1,9 (1,9)

0,002 (0,002)

5,3 (6,7)

0,006 (0,007)

8,1 (11,3)

0,008 (0,012)

Groningen (3)

1,8

1,7 (1,7)

0,002 (0,002)

6,8 (13,4)

0,008 (0,016)

12,0 (31,6)

0,014 (0,037)

Den Haag (4)

1,1

1,9 (1,9)

0,002 (0,002)

5,3 (6,7)

0,006 (0,007)

8,1 (11,3)

0,008 (0,012)

Maasvlakte (5)

-

-

-

-

-

-

-

Rotterdam (6)

1,5

1,6 (1,6)

0,002 (0,002)

5,6 (9,0)

0,007 (0,011)

9,3 (18,3)

0,012 (0,023)

Tiel (7)

1,5

1,6 (1,6)

0,002 (0,002)

5,6 (9,0)

0,007 (0,011)

9,3 (18,3)

0,012 (0,023)

Waarden tussen haakjes zijn de waarden uit CUR 166 6de druk [2] V0 is de variatiecoëfficiënt v0 is de referentietrillingssnelheid op r0 = 5 m afstand cvel is de correctiefactor om de invloed van de slagkracht van het trilblok in rekening te brengen

39

GEOTECHNIEK - Oktober 2014


Figuur 3 - Invloedsgebied trillingen op basis van vergelijking (5) en (6)

van ca. 30 m berekend. Met name in bebouwde omgeving betekent dit dat een veel groter deel van de trilwerkzaamheden uitvoerbaar kunnen zijn. Op basis van een prognose conform de 6e druk van CUR 166 [2], welke is gebaseerd op de benaderingsformule (6), wordt wellicht een relatief dure trillingsarme installatiemethode (bijv. statisch drukken) gekozen. Conclusies Het empirische prognosemodel voor trillingen dat beschreven is in CUR 166 [1] [2] wordt in Nederland veelvuldig toegepast voor het beoordelen van schade en hinderbeleving tengevolge van hei- of trilwerkzaamheden. De gegeven bronwaarden voor de trillingsintensiteit in CUR 166 [2] zijn echter gebaseerd op een versimpelde bepaling van de benodigde veiligheidsfactor. Op basis van een nauwkeurigere bepaling van de benodigde veiligheidsfactor kunnen lagere waarden voor de trillingsintensiteit worden bepaald. Met name voor de karakteristieke bodemprofielen Groningen, Amsterdam, Rotterdam en Tiel worden voor het intrillen van damwanden significant lagere trillingsintensiteiten berekend. Voor het inheien van palen zijn de verschillen voor praktische doeleinden verwaarloosbaar. De nauwkeuriger berekende bronwaarden zijn weergegeven in tabel 1 en 2 van dit artikel. Het toepassen van deze waarden leidt tot een aanscherping van de trillingsprognoses, waardoor de inzet van relatief dure trillingsarme installatiemethoden in bepaalde gevallen voorkomen kan worden.

Figuur 4 - Trillingsarm installeren van damwanden met een Quattro drukstelling

Foto: A.J. Snethlage

Referenties [1]  CUR-publicatie 166 damwandconstructies, 2e druk, CURNET, 1994 [2]  CUR-publicatie 166 damwandconstructies, 6e druk, CURNET, 2012 [3]  CUR-publicatie 190 Kansen in de civiele techniek – Deel 1: Probabilistisch ontwerpen in theorie, Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving, maart 1997 [4] Trillingen: meet- en beoordelingsrichtlijnen, schade aan gebouwen, deel A, SBR, 2006 [5] Trillingen: meet- en beoordelingsrichtlijnen, hinder voor personen in gebouwen, deel B, SBR, 2006

40

GEOTECHNIEK - Oktober 2014


18E JAARGANG NUMMER 4 OKTOBER 2014 ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR GEBRUIKERS VAN GEOKUNSTSTOFFEN

KATERN VAN 3D numerical analysis of basal reinforced piled embankments

Jointless asphalt pavements at integral bridges


Geokunst wordt mede mogelijk gemaakt door:

De collectieve leden van de NGO zijn:

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

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

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

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

Advert_Enkadrain_208x134mm_02_NL.pdf

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

1

01-10-13

Baggermaatschappij Boskalis BV, Papendrecht Bonar BV, Arnhem Ceco BV, Maastricht Cofra B.V., Amsterdam Deltares, Delft Fugro GeoServices BV, Leidschendam Geopex Products (Europe) BV, Gouderak Hero-Folie B.V., Zevenaar InfraDelft BV, Delft Intercodam Infra BV, Almere Kem Products NV, Heist op den Berg (B) Kiwa NV, Rijswijk Kwast Consult, Houten Movares Nederland BV, Utrecht

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

09:30

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

Dra inag e ond er plei

n Sted elijk Museum

, Am sterdam

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

42

GEOKUNST - Oktober 2014


Inhoud Beste Geokunst lezer, Ik vind het vaak lastig, dat het in de Van de Redactie nooit mogelijk is om op actuele thema’s in te gaan. Dit komt omdat de kopij maanden van tevoren moet worden ingeleverd. Op het moment van schrijven is het begin juli, vlak voor de wedstrijd met Costa Rica. In heel Nederland zijn de straten met oranje vlaggen versierd. Er worden barbecues en straatfeesten met grote televisieschermen georganiseerd. Ik weet nu niet of Nederland de WK inmiddels gewonnen heeft, of misschien de Belgen, of dat de Duitsers in het laatste minuut een doelpunt hebben gemaakt tegen Brazilië en nogmaals Weltmeister zijn geworden. Als Wesley Nederland naar de wereld cup heeft gekopt, of in het geval de gouden beker zich nu in België bevindt: Gefeliciteerd. Zo niet dan kunnen Nederland en België het over 4 jaar nog een keer proberen. Hoe dan ook, de WK zal ver achter ons liggen tegen de tijd dat deze GeoKunst verschijnt. Maar goed, GeoKunst behoort zich niet bezig te houden met sportberichtgeving, laat staan speculaties daarover, dus daar zal ik het hier verder niet over hebben. Wat ik wel zeker weet is, dat ongeveer tegelijkertijd met het uitkomen van deze GeoKunst, midden tot eind september 2014, in Berlijn de 10th International Conference on Geosynthetics (10ICG) plaatsvindt en dat is de rode draad van deze GeoKunst. De conferentie loopt van 21 tot 25 september 2014 en wordt overlappend gehouden onder één dak met de 33rd Baugrundtagung (Duitse grondmechanica conferentie) van de DGGT, die van 23 tot 26 september loopt. Voor die gelegenheid heeft Uitgeverij Educom en de NGO een Engelstalige Special uitgebracht. De Special wordt meegegeven aan de 800 deelnemers van 10ICG en aan de 1200 bezoekers van de 33rd Baugrundtagung.

Het artikel van Jeroen Schrader en Arian de Bondt gaat over asfaltwapening in zogenaamde voegloze overgangen van asfaltconstructies bij aansluitingen op kunstwerken. Zij gaan in op de theorie en het ontwerp van gewapende voegovergangen en presenteren ook hun bevindingen naar aanleiding van 11 jaar onderzoek aan constructies. In het tweede artikel gaan Tara van der Peet en Suzanne van Eekelen in op de resultaten van 3D numerieke analyses van het concentric arches model, dat ontwikkeld is mede op basis van praktijkmetingen aan schaalmodellen en aan paalmatrassystemen in-situ. Dit is een belangrijke stap op weg naar het begrijpen van het ingewikkelde samenspel van krachten in een paalmatrasconstructie. Het geeft inzicht in hoe deze constructies zich gedragen in de praktijk en dus hoe ze optimaal kunnen worden ontworpen. Ik heb juist voor deze twee artikelen gekozen, omdat het werk van Arian en Suzanne internationaal en ook voor de Nederlandse markt van groot belang is. Met de Special geeft Nederland zijn visitekaartje af als kennisland. En als Oranje niet wereldkampioen is geworden, is dit toch zeer zeker ook iets om trots op te zijn. Ik wens u veel leesplezier met deze GeoKunst

Shaun O’Hagan Eindredacteur GeoKunst

De NGO wil graag de Nederlandse innovaties en R&D op het gebied van geokunststoffen onder de internationale aandacht brengen. Daarom hebben wij deze kans gegrepen. Wij willen laten zien, dat Nederland ook internationaal vooraan loopt met onderzoek en ontwikkeling van geokunststoffen. De bijzondere congresuitgave van GeoKunst (GeoArt) zal alleen op het congres worden uitgedeeld. Daardoor zal het, via de koffers van de deelnemers, zijn weg vinden naar meer dan 40 landen. Met GeoArt kiezen we voor de kunst en niet de kunststoffen, alhoewel “Art” ook voor ARTificial (kunststof) zou kunnen doorgaan, dus dezelfde woordspeling zit er nog in. De Nederlandse deelname aan het congres is vrij beperkt, daarom bieden wij u in deze GeoKunst twee van de artikelen uit de Special aan.

Yea r 18 - Sep tem ber 201 4 ind epe nde - Spe cial nt jou rna edit ion l for the geoart Sector

10 th Intern at Geosynthet ional Conference on ics, Berlin

Colofon

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

Tekstredactie Eindredactie Redactieraad Productie

C. Sloots S. O’Hagan C. Brok A. Bezuijen M. Duskov ˘ J. van Dijk F. de Meerleer Uitgeverij Educom BV

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

www.ngo.nl

43

GEOKUNST - Oktober 2014


Jointless asphalt pavements at integral bridges

Ir. J.G.F. Schrader Ooms Civiel bv, the Netherlands

Dr. Ir. A.H. de Bondt Ooms Civiel bv, the Netherlands

The area in which the road was constructed, has good supporting sub grade conditions; at least from the Dutch point of view, since the soil consists of sand. However, given the fact that an embankment needed to be built, so-called approach slabs were utilized. The function of an approach slab is to create a smooth gradual pavement surface profile in case of settlements; in other words to avoid sudden bumps when “hitting” the bridge deck pavement. For this reason, these slabs are placed at an angle (see figure 2). At the bridge in Son this angle was 2.6 °.

Figure 1 - Overview of situation of the bridge at Son, late 1999 INTRODUCTION The transition between the pavement on a bridge deck and the pavement laying on the natural soil has been a problem for a long time. If the asphalt pavement is simply paved without measures onto the bridge deck, one can expect after a few or even during one severe winter, that wide cracks become visible at the bridge end. This is due to the large strains which are generated in the asphalt concrete layers, especially at its bottom “fibre”, de Bondt (1999). Given the problem described above, several types of joints have been developed and applied over the past years. However, these joints have in common that their lifetime is short and difficult to assess. This means that quite rapidly and often unexpectedly (costly) maintenance, in the form of replacement is needed, Maijenburg (2000). As an example: an asphalt plug joint has an expected life of three years on an average motorway in the Netherlands. In the situation such as in the Netherlands, where the current motorway system is already loaded beyond its capacity, closing lanes for joint maintenance causes a lot of disturbance and is unacceptable from the user point of view.

It is clear that long lasting jointless asphalt pavements at bridge ends should be developed. More specific, the wearing course layer should be a continuous layer that complies with the maintenance regime of the adjacent asphalt concrete (mostly based on ravelling, rutting or lack of skid resistance and which normally varies between about 10 and 15 years), while the underlying binder asphalt concrete layer should be free from cracking for at least 50 years to comply with the maintenance interval of the bridge itself (often planned every 50 years). This means that the renewed wearing course does not have to be applied on a (severely) cracked layer, and that the chance of crack propagation from the binder layer will be eliminated. CHALLENGE The integral bridge used to develop the jointless asphalt pavement is located in the A50 motorway at Son (near Eindhoven) in the Netherlands. Figure 1 shows a photo (from late 1999) of the 70 m long bridge at Son (crossing the Wilhelmina-canal), in the phase before earth construction work of the road had been started. The construction of this bridge was finished in 1997.

44

GEOKUNST - Oktober 2014

The connection between the bridge deck itself and the approach slab is via steel cables, which are embedded in such a way that only rotations are possible (in case of settlements). This configuration implies that the approach slab will be subjected to the thermal expansion and contraction process of the bridge. Given the length of the bridge (70 m) and the length of the approach slabs on both sides (each side 5 m), it is clear that the amplitude of the thermal movements (summer/winter cycle) is quite large. From the foregoing it can be concluded that if the wearing course layer should be a continuous layer with a maintenance interval for the criterion cracking (caused by the thermally induced bridge movement), which is at least similar to the maintenance interval of the bridge itself (a period of 50 years), a complicated design problem would arise. All in all, the challenge that the Research & Development department of Ooms Civiel bv took, was defined as follows: “Develop (design) a cost-effective jointless pavement near a bridge end (including the preparation of tender specifications), which can sustain 2 mm daily movement (day/night) and 20 mm seasonal movement (summer/winter); this for a period of 50 years (under Dutch climatic conditions)”


Abstract

Bridge decks expand and contract during a year due to temperature variations, as any other “non-restrained” structure. The amplitude of this movement depends on the type of bridge, its length and the climatic circumstances. There are several different types of bridge structures and an integral bridge is one of them. The most characteristic aspect of the integral bridge is the fact that the (continuous) concrete bridge deck only rests on steel bearing piles, concrete columns or a concrete wall. It is

clear that given the relatively low rotational stiffness of these supports, as compared to the bridge “power”, a considerable thermal movement at the bridge ends needs to be taken into account, when designing the transition to the road pavement. This paper describes the development of a specific method to construct this transition without a visible and noticeable joint at the asphalt surface, and subsequently 11 years of field experience of the method, at several locations across the Netherlands.

Figure 2 - Explanation of the function of an approach slab

Figure 3 - Sketch of the super-element configuration (not to scale!)

Table 1 - Explanation of super-elements Material / Interface Number

Description of modelled parts of the integral viaduct

1/2/11/12/15/16/18/19

Asphalt concrete layers

3/4/5/6/7/8/9/10/27/28/29/30/31/32/33/ 34/35/36

Pavement layer interfaces (bond)

13/14/20

Stress-relieving system

17

Unbound granular base course

21

Approach slab (PCC)

22

Dry friction simulation

23

Cement stabilized sand

24/25

Air (simulation of no contact)

26

Sand sub-base course

37/38/39/40

Asphalt reinforcement

FINITE ELEMENT ANALYSES AND ENGINEERING It is obvious that this goal could not be reached by performing rather simple mechanical analyses and that given the complex geometry the solution had to be found in using finite element modelling. The development work started by preparing a three-dimensional finite element mesh of a composition of the pavement structure which was at that time thought to be adequate.

This means refining the mesh size at the locations that were thought to be critical. The program CAPA-3D, Scarpas and Karsbergen (1999) was used for the analyses. In figure 3 the main layers of the final mesh are shown and Table 1 gives an explanation of the material / interface numbers given in figure 3 (note that the reinforcement elements are not shown; they can be applied in between two pavement layer interfaces).

45

GEOKUNST - Oktober 2014

The complete mesh is subdivided into 5265 cubic elements and 1250 interface elements. A detail of the mesh, focussed on the critical locations, is presented in figure 4. The angle under which the approach slab (displayed in yellow) is placed, can be recognized, as well as the refinement of the elements around the transition from the approach slab to the unbound granular base course (displayed in grey-white). Figure 5 shows the exaggerated deformation at the critical locations. From figure 5 it is obvious that the critical section is located in the asphalt layers on top of the transition between approach slab and unbound granular base. To get proper material properties to input into the FEM-model extensive laboratory testing had to be performed, such as the determination of the different interface shear stiffnesses and the development of an extremely ductile (but still stable enough) asphalt type called Thermifalt. The analyses showed the necessity of applying 4 layers of glass fibre reinforcement GlasGrid® 8501 (more specifically GridSeal®) in between the asphalt layers, and the need to apply


Figure 4 - Detail mesh, focussed on the important locations

Figure 5 - Deformations around critical location (exaggerated) Sealoflex速 polymer modified asphalt concrete in between the wearing course and the Thermifalt asphalt layers described earlier, de Bondt and Schrader (2001). Figure 6 displays the installation of the reinforcement. Evaluating the analyses results, it became clear that the summer/winter case was more damaging than the day/night case. In order to illustrate the mechanisms which occur, an example of the forces which are acting on the approach slab and the asphalt is given in figure 7. Values are given per meter width of the bridge (note that these are rounded off). It can be seen that with the current configuration (and input data) roughly half the restraint force is generated by the jointless asphalt pavement and roughly half the restraint force by friction between the approach slab and the cement stabilized sand underneath. An interesting aspect is that the generated force in the steel cables, which connect the approach slab and the bridge, was higher than initially expected by the bridge engineers. This had led to some design changes of the integral bridge in between the bridge and the approach slab, caused by the presence of the invisible joint system. Figure 8 presents a sketch of the forces along the critical cross-section in the asphalt (for a certain scenario).

Figure 6 - Installing the invisible joint system

It can be deduced from figure 8 that the asphalt takes 50 % of the generated force in the crosssection and the reinforcement 50 %. The analyses also showed that, in the long run, cracking of the bottom asphalt layer will occur. After this cracking, the forces will shift into 40 % in the asphalt and 60 % in the reinforcement and no further cracking of the asphalt layers will occur. Figure 7 - Sketch of equilibrium of forces (free body diagram)

46

GEOKUNST - Oktober 2014


JOINTLESS ASPHALT PAVEMENTS AT INTEGRAL BRIDGES

the invisible joint system to the standard “joint” solution for integral bridges. For this, it was necessary to determine the solutions for integral bridges with shorter and longer bridge decks. This resulted in a table where a given temperature related bridge deck movement is translated into a specific number of asphalt layers (2 different types: Sealoflex and Thermifalt) and a specific number of reinforcement layers to be applied. Also the presence of an asymmetric viaduct or non-perpendicular joints were taken into account within the standard solution.

Figure 8 - Detailed sketch of forces along critical cross-section Measuring instruments were built into the asphalt layers of KW01 in the A50 motorway to check whether the concept’s performance is in line with the requirements and to verify the complex computations, see figure 9. These instruments generate data on the movement of the bridge deck and the strains in the asphalt layers (both as a function of temperature), see figure 10. The data has also been used to optimise the concept for other situations.

THE NEXT PHASE: A STANDARDIZED SOLUTION The analyses have been performed together with the Engineering Office on Bridges and Tunnels of the Dutch Road Administration (“Bouwdienst Rijkwaterstaat”) and finally the first “invisible joint system” was constructed at 3 locations on motorway A50 in 2003. The Dutch Road Administration was so confident about the analytical solution and the actual construction in the field that in 2008 they upgraded

Figure 9 & 10 - Measuring instruments & Generated data

47

GEOKUNST - Oktober 2014

FIELD EXPERIENCE Table 2 shows an overview of the locations where the invisible joint system has been constructed since 2003. Invisible joint systems have performed as expected, even after 3 extreme winters (according to Dutch circumstances) during the last decade. Meanwhile the wearing course of KW01 at the A50 has been replaced (because of ravelling) without any problems or damage to the invisible joint. The behaviour of the invisible joint systems at the three viaducts in the A50 has been monitored visually since their construction as well as the traditional joints of other viaducts in the A50. After 11 years, wide cracks are visible at the surface course at all joint systems other than the invisible joint system. During this period some other systems even needed to be repaired more than once.


Table 2 - Field experience invisible joint system Year of construction

Road name

Location KW01 – Eindhoven-Oss

2003

A50

KW26 – Eindhoven-Oss KW29 – Eindhoven-Oss

KW38 - A73-Zuid 2007

A73

KW39 - A73-Zuid KW42 - A73-Zuid KW43 - A73-Zuid

2008-2009

A2

KW15 – Randweg Eindhoven

A50-A58

KW41 – Knooppunt Ekkersrijt

N247 2011

Schardam, Beetskoogkade-Dorpsweg

A74

KW04 - near Venlo

A4

KW Dwarswetering, near Hoogmade KW09 - Poort van Bunnik KW17 - Poort van Bunnik

2011-2012

A12

KW21 - Poort van Bunnik KW25 - Poort van Bunnik KW28 - Poort van Bunnik

N279 2014

Integral bridge N279, near ‘s-Hertogenbosch KW11 – Eindhoven-Oss

A50

KW14 – Eindhoven-Oss KW16 – Eindhoven-Oss

that under the wearing course 6 layers of highly modified asphalt concrete combined with 6 layers of glass fibre reinforcement were required to “absorb” the expected 30 mm summer-winter movement. CONCLUSION Based on the work described above, it can be concluded that via adequately detailed threedimensional finite elements modelling, in combination with sufficient material testing and the use of high quality materials, it has been possible to develop durable (long-lasting) jointless asphalt pavement structures even for bridge ends which move 30 mm during a summer/winter cycle. This conclusion is justified by field experience over the past 11 years. ACKNOWLEDGEMENT For their stimulating discussions during the development of the invisible joint system and their willingness to innovate, Wim de Bruijn (now retired) and Frans van Gestel of the Engineering Office on Bridges and Tunnels of the Dutch Road Administration (“Bouwdienst Rijkwaterstaat”) are highly acknowledged. This also applies to the efforts of Joep Thijs (Dutch Road Administration) to optimize the system for implementation on the A73, as well as the efforts of Tim Janssen (Royal HaskoningDHV) to extend the limits of the invisible joint system to create a solution for the A74. Finally Wouter van Bijsterveld has to be acknowledged for his contribution during his employment at Ooms Civiel. REFERENCES - de Bondt, A.H. (1999). Anti-Reflective Cracking Design of (Reinforced) Asphaltic Overlays. Ph.D.-Thesis, Delft University of Technology. - Maijenburg, A.T.G. (2000). Integral Bridges (in Dutch). Dutch Road Administration / Delft University of Technology. - Scarpas, A. and Kasbergen, C. (1999). CAPA3D User’s Manual. -  de Bondt, A.H. and Schrader, J.G.F. (2001). Overview of Finite Element Analyses on Jointless Asphalt Alternatives for Bridge Son (in Dutch), Period July 1999 – April 2001. -  Monitoring reports A50: downloadable via www.ooms-voeg.nl (in Dutch).

Figure 11 - KW04 - near Venlo on the A74, during construction in 2011 KW04 (an integral viaduct) near Venlo on the A74 motorway has to be mentioned separately, as the angle between the bridge and the road was extremely sharp (about 18 degrees), see figure

11. This angle was far beyond (below) the original limits of the invisible joint system, so complementary analyses had to be performed to solve this challenging problem. It became clear

48

GEOKUNST - Oktober 2014


Voor gedegen

Mixed- In-PlaceTexionDesign handige tool voor ontwerpen Soilmix nieuwe oplossingen

BAUER Funderingstechniek voert uit: Mixed-In-Place soilmix Groutanker met strengen -anker (paal) met GEWI geokunststoffen Groot diameter boorpaal Cement -bentoniet dichtwand Diepwand Jet grouten

Vooraanstaand en betrouwbaar www.bauernl.nl

met wegwijzer voor standaardbestekken duidelijke schetsen die de werking illustreren snelle selectie van eisen te stellen aan geokunststof unieke rekenmodules voor Methode Sellmeijer LatRes & MemAct Texion Geokunststoffen nv - Admiraal de Boisotstraat 13 - 2000 Antwerpen - BelgiĂŤ - Tel. + 32 (0)3 210 91 91 - Fax +32 (0)3 210 91 92 - www.texion.be


3D numerical analysis of basal reinforced piled embankments

Ir. T.C. van der Peet Witteveen & Bos, The Netherlands

Ir. S.J.M. van Eekelen Deltares, The Netherlands

and suggested in BS8006 (2010) as an alternative model. The model is based on tests in which no GR was used. It assumes that one arch forms between the piles, limited by two concentric semi-circular borders. The model of Zaeske (2001) is adopted in the German EBGEO (2010) and the current Dutch CUR226 (2010) guidelines. It assumes the formation of multiple arches, based on the pile caps of diagonally neighbouring piles. The boundaries of the arches are semi-circular, but nonconcentric, leading to wedges that are thicker in the crown than in the toe. Figure 1 - Load parts defined in a basal reinforced piled embankment: Arching A, GR force B and subsoil support C

Figure 2 - 2D schematization of the (a) Hewlett and Randolph model, (b) Zaeske model and (c) Concentric Arches model. 3D aspects of the models are not included Piled embankments are used for road or railroad construction. They can speed up construction time in soft soil environments and reduce stability and deformation risks. A piled embankment consists of a field of piles on which an embankment of granular material is built. Basal reinforcement can be applied by placing geosynthetic reinforcement (GR) in the base of the embankment. The relatively stiff piles attract load from the embankment by means of arching (load part A). This lateral transport of load uses the friction of the granular fill. The load on the GR is partly carried to the piles through a tensile force in the GR (load part B), and partly carried by the subsoil (load part C). The load parts are shown in Figure 1.

ANALYTICAL MODELS Described below are three limit equilibrium models. In such arching models, an imaginary stress-arch is assumed to appear above the void between the piles. The equilibrium of the arch, which is assumed to be in limit state, leads to the load distribution. The major principal stress is assumed to follow the arch shape. A 2D schematization of the three models can be found in Figure 2. It should however be noted that the models all describe a 3D situation and 3D effects that are included in the model but are not visible in this figure. The model of Hewlett and Randolph (1988) is adopted in the French ASIRI guideline (2012)

50

GEOKUNST - Oktober 2014

The Concentric Arches model (Van Eekelen et al., 2013) uses a system with both 3D hemispheres and 2D arches. The hemispheres form above the part of the GR between the corner points of four piles, the GR square. They exert some load on the GR and transfer the rest to the arches, which form above the parts that lie directly between two neighbouring piles, the GR strips. The arches then exert some load on the GR and transfer the rest to the piles. Both hemispheres and arches have semi-circular, concentric boundaries, which implies some of them are based on the GR. The Concentric Arches model will be included in the modified version of CUR226 (2015). NUMERICAL MODEL The numerical model was drawn up in the computer program Plaxis 3D (version 2013) and uses the finite element method. The geometry can be seen in Figure 3. It does not include pile caps and an intermediate sand layer between GR and piles, although these are often applied, to simplify the calculation. The model incorporates two fields, two half piles and four quarter piles. The pile has a width realistic for a pile cap, b = 0.75 m. The centre-to-centre distance was chosen sx = sy = 2.25 m. Furthermore, in the basic situation, GR Stiffness J = 1500 kN/m, surcharge load p = 5.0 kPa, friction angle of the fill φ = 45° and


Abstract

This paper is based on the publication of Van der Peet and Van Eekelen (2014) and considers the distribution of the vertical load between arching (load part A, in kN/pile or A% in % of the total load) and the residual load

parts B + C, in kN/pile. A comparison between numerical results and predictions of three analytical arching models leads to conclusions about the validity and accuracy of these analytical models.

RESULTS The assumption of the analytical models that the stress arches are in limit state is useful for design purposes, since it leads to the lightest construction that will remain stable. In reality however, ultimate limit state (ULS) will not always be reached throughout the embankment. In the numerical model, ULS is only reached when the subsoil does not support the structure. When ULS has been reached, the shape of the arches is round. This is shown by Figure 5, to which the shape of three main arches is added. The arch that is based on the corners of the piles is strictly semi-circular: it has an equal radius in vertical and horizontal direction. The larger arches, which are based on top of the piles, are higher than they are wide, which makes their shape more elliptical than circular. The smaller arches consistently are wider than high. This is similar to the Zaeske model, in which the arches are wedges that are thicker in the middle than at the sides. Another aspect of these results is however similar to the Concentric Arches model: the smaller arches are based on the GR instead of on the piles.

Figure 3 - Basic geometry of the numerical model

The numerical model finds a load distribution on the subsurface that is compared with the results of the analytical models in Figure 6. The figure shows clearly that the results of the numerical calculations agree better with the load distribution of the Concentric Arches model than with any of the other models.

Figure 4 - Comparison of measured load distribution at highway exit Woerden with results of the numerical model the embankment height H = 2.0 m. Each of these parameters was individually varied to analyse its influence on the amount of arching. A more elaborate description of the model, including material modelling and phasing is described by Van der Peet et al., 2014. Scaled model experiments and full-scale field measurements (Van Eekelen et al., 2012a and

2012b) were used to validate the model, as described in Van der Peet (2014). Although the settlements found by the numerical model are small compared to the field measurements, the difference is explicable and acceptable. Moreover, the amount of arching is predicted correctly over the period of construction and use (see Figure 4). The increase in arching in the first months of 2011 is caused by seasonal effects.

51

GEOKUNST - Oktober 2014

The axial stiffness J of the GR was varied between 1000 kN/m and 2500 kN/m. Additionally, all calculations were performed using a bi-axial stiffness (shear stiffness GA equal to zero) and an isotropic stiffness (GA equal to half the axial stiffness). The numerical model finds no influence of the GR stiffness on the amount of arching. This matches all three analytical arching models, since none use the GR stiffness as a parameter. The surcharge load p, similar to the GR stiffness, does not influence the relative amount of arching A% in any of the three analytical models. However, the numerical results, for variations between 5 kPa and 100 kPa, show that a higher


than half the open spacing between the piles, which means partial arching will occur. The Hewlett and Randolph model does not include a solution for this situation, while the Concentric Arches model gives an explicit solution for these lower heights. For a more complete picture, this analysis was also done using a friction angle of 35° instead of the basic value of 45°, and for a surcharge load of 30 kPa instead of 5 kPa. The results found in the numerical model are similar to the Concentric Arches model and to a less extent to the Zaeske model, see Figure 9, Figure 10 and Figure 11.

Figure 5 - Principal stress directions between two neighboring piles in ULS

CONCLUSIONS For all parameter variations, the Concentric Arches model gives satisfactory results. Only the influence of surcharge load is not included in the model. The Zaeske model does not include the influence of surcharge load either. It correctly includes the influence of embankment height, but predicts the influence of the fill’s friction angle with less accuracy than the Concentric Arches model. The Hewlett and Randolph model overall leads to far lower amounts of arching than found by numerical analysis. All considered, the Concentric Arches model performs better than the Hewlett and Randolph (1988) model. Compared to the Zaeske (2001) model, the results of the Concentric Arches model are at least similarly accurate and in certain cases better. ACKNOWLEDGEMENTS The financial support of Deltares and the manufacturers Naue, TenCate and Huesker for the research on piled embankments is greatly appreciated. The authors are also grateful for the fruitful debate with the other MSc committee members Piet van Duijnen (Huesker), Ronald Brinkgreve (Plaxis), Frits van Tol (Deltares, Delft University of Technology) and Klaas-Jan Bakker (Delft University of Technology).

Figure 6 - Vertical stress on GR resulting from numerical calculations and analytical models surcharge load leads to a higher percentage of arching (Figure 7). The friction angle φ of the fill was varied between 30 degrees (low-frictional sand) and 60 degrees (high-frictional crushed rubble material). All three analytical models describe an increase

in arching for the higher friction angle, which is supported by the numerical model. The amount of this increase most closely resembles the Concentric Arches model (Figure 8). The embankment height H was varied between 0.65 and 8 meter. The lower values are smaller

52

GEOKUNST - Oktober 2014

REFERENCES - ASIRI, 2012. Recommandations pour la conception, le dimensionnement, l’exécution et le contrôle de l’amélioration des sols de fondation par inclusions rigides, ISBN: 978-2-85978462-1 (in French, with in the appendix a digital version in English). - BS8006-1:2010. Code of practice for strengthened/reinforced soils and other fills, BSI 2010, ISBN 978-0-580-53842-1. - CUR 226, 2010. Ontwerprichtlijn paalmatrassystemen (Design Guideline Piled Embankments), ISBN 978-90-376-0518-1 (in Dutch). - EBGEO, 2010 Empfehlungen für den Entwurf und die Berechnung von Erdkörpern mit Be-


3D NUMERICAL ANALYSIS OF BASAL REINFORCED PILED EMBANKMENTS

Figure 7 - Relationship between the surcharge load p and arching A% in numerical and analytical calculations

Figure 8 - Relationship between friction angle (φ)and arching A% in numerical and analytical calculations

Figure 9 - Relationship between embankment height H and arching A% in numerical and analytical calculations

Figure 10 - Relationship between embankment height H and arching A%, for a friction angle φ=35°.

Figure 11 - Relationship between embankment height H and arching A%, for a surcharge load p=30kPa wehrungen aus Geokunststoffen e EBGEO, vol. 2. German Geotechnical Society, Auflage, ISBN 978-3-433-02950-3. (in German, also available in English). - Hewlett, W.J., Randolph, M.F., 1988. Analysis of piled embankments. Ground Engineering, April 1988, Volume 21, Number 3, 12-18. - Van der Peet, T.C., 2014. Arching in basal rein-

forced piled embankments, numerical validation of the Concentric Arches mod-el, MSc thesis, Delft University of Technology, Delft, the Netherlands. - Van der Peet, T.C. and Van Eekelen, S.J.M., 2014. 3D numerical analysis of basal reinforced piled embankments. To be published in: Proceedings of 10ICG, September 2014, Ber-

53

GEOKUNST - Oktober 2014

lin, Germany. - Van der Peet, T.C., Van Duijnen, P.G., Brinkgreve, R., Van Eekelen, S.J.M., 2014. Validating a new design method for piled embankments with Plaxis 2D and 3D. To be published in Plaxis bulletin. - Van Eekelen, S.J.M., Bezuijen, A., Lodder, H.J., van Tol, A.F., 2012a. Model experiments on piled embankments Part I. Geo-textiles and Geomembranes 32: 69-81. - Van Eekelen, S.J.M., Bezuijen, A., 2012b. Does a piled embankment ‘feel’ the passage of a heavy truck? High frequency field measurements. In: proceedings of the 5th European Geosynthetics Congress EuroGeo 5. Valencia. Digital version volume 5: 162-166. - Van Eekelen, S.J.M., Bezuijen, A., van Tol, A.F., 2013. An analytical model for piled embankments. Geotextiles and Ge-omembranes 39: 78-102. - Zaeske, D., Zur Wirkungsweise von unbewehrten und bewehrten mineralischen Tragschichten über pfahlartigen Gründungsel-ementen. Schriftenreihe Geotechnik, Uni Kassel, Heft 10, February 2001 (in German).


3 3

Leden ABEF (Belgische Vereniging Aannemers Funderingswerken) 5.000+ professionals uit de GWW-sector in Nederland en België (waaronder ook prospects als overheden)

Cursussen Geotechniek najaar 2014 Word sponsor of mede-ondersteuner van Geotechniek Eurocode 8: Earthquake Engineering en bereik uw doelgroep effectief! Realisatie bouw en infrastructuur International course updated to recent developments in Groningen and the op slappe bodem NPR 9998 - Including 2 new modules: Geoengineering and Masonry Technieken, zetting, risico’s, contracten, wegen, leidingen, riolering U ontvangt een aantrekkelijk publiciteitspakket 7, 8, 28 en 29 oktober 2014 25 en 26 november 2014 (4 Kenniseenheden Constructeursregister) (3 of Kenniseenheden waarmee u uw organisatie, dienst productConstructeursregister, 10 PDH’s Geotechniek) In cooperation with: Bouwen met Staal en de Betonvereniging In samenwerking met: Beter Bouwen Beter Wonen Cursusleider: Prof.ir. A.C.W.M. Vrouwenvelder (TU Delft/TNO) Cursusleiders: Ir.drs. E. Tromp (Deltares) en kunt profileren d.m.v. publicatie/adverteren. Prijs: € 1.690,00 excl. btw ir. P.R.M. Ammerlaan (Fugro GeoServices) € 890,00 excl. btw

Prijs:

Ontwerp en toepassing van geokunststoffen in de waterbouw

Paalfunderingen voor civiele constructies

2, 3 en 9 december 2014 (8 Kenniseenheden Constructeursregister, 17 PDH’s Geotechniek, 17 PDH’s Bouw- en Waterbouwkunde) Cursusleiders: Ir. M. Korff (Deltares/Cambridge University) en ing E. de Jong (Geobest BV) Prijs: € 1.170,00 excl. btw, literatuur: € 270 excl. btw

14 november 2014 Cursusleider: Ir. W. Voskamp Prijs: € 540,00 excl. btw

Interesse?

Bel +31 (0)10 425 65 44 of mail naar info@uitgeverijeducom.nl Bemalingen bij bouwprojecten International Course 20 and 21 November 2014 Faalkostenreductie en kwaliteitsverbetering met een gesloten bemalingsketen en wij nemen contact met u11op om de 2014 (10 PDH’s Geotechniek) (10 PDH’s Bouw- en Waterbouwkunde) en 12 december Uitgeverij Educom BV In cooperation with: CEDA, IADC, SBRCURnet In samenwerking met: SIKB mogelijkheden te bespreken. Course leader: Ir. J. van ‘tdiverse Hoff (Van ‘t Hoff Consultancy) Cursusleider: Ing. V. Lubbers (Fugro) The Hydraulic Fill Manual

Price:

€ 995,00 excl. VAT

www.pao.tudelft.nl

Prijs:

Uitgeverij Marketing Postbus 5048 Drukwerk 015 278 46 18 2600 GA Delft Investeringen info@pao.tudelft.nl Internet

€ 890,00 excl. btw

Stichting PostAcademisch Onderwijs

www.uitgeverijeducom.nl advertentie_geotechniek_4_2014.indd 1

BAM Infraconsult bv | Postbus 268 | 2800 AG Gouda | Tel. (0182) 59 05 10 | info@baminfraconsult.nl | www.baminfraconsult.nl

30-6-2014 14:58:24

BAM Infraconsult is ruim 30 jaar actief in het ontwerp, project management en uitvoering van projecten op het gebied van infrastructureel ontwerp, kusten maritieme waterbouw. Vanuit onze vestigingen in Gouda, Amsterdam, Apeldoorn , Breda, Culemborg, Den Haag, Hardinxveld-Giessendam, Ravenstein, Utrecht, Zuidbroek, Dubai, Singapore, Jakarta en Perth werken wij aan projecten in binnen- en buitenland, veelal in opdracht van de sector Infra van Koninklijke BAM Groep nv, BAM International en externe opdrachtgevers. De onzekerheden die de ondergrond met zich meebrengt, creëren naast risico’s ook kansen voor het ontwerp en bouw van civieltechnische projecten. De afdeling Geotechniek speelt daarom een centrale rol bij de projecten van BAM Infraconsult en haar zusterbedrijven. BAM Infraconsult kenmerkt zich door betrouwbaarheid, deskundigheid, slagvaardigheid, blijvend onderscheidend en is onlosmakelijk verankerd in het bouwbedrijf. Dankzij deze mentaliteit zijn we zeer succesvol.

www.baminfraconsult.nl

Advertentie Geotechniek. nummer 2.indd 1

23-6-2014 9:27:29


Duurzamer leven in de delta begint bij Deltares Deltares is het onafhankelijke kennisinstituut voor

Deltares biedt:

water, ondergrond en infrastructuur. Wij richten

• actuele kennis en onderzoek over veilig leven in

ons op het duurzamer en veiliger makenvan het leven in stedelijk gebied. Voortdurend verdiepen en vernieuwen we onze kennis. Nationaal en

delta’s, kust- en riviergebieden • praktische, duurzame adviezen voor overheden en

bedrijven

internationaal hebben vele overheden en bedrijven

• onderbouwing van strategische besluiten

de weg naar ons al gevonden. Samen zoeken wij naar

• meer dan 800 specialisten op het gebied van water,

praktische, duurzame en innovatieve oplossingen. Zo maken we het leven in deltagebieden elke dag weer een stuk veiliger. Voor nu en straks.

www.deltares.nl | info@deltares.nl | +31 88 335 72 00

ondergrond en infrastructuur • een netwerk in meer dan 80 landen

Geotechniek Oktober 2014  

Onafhankelijk vakblad voor het geotechnische werkveld.

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you