Page 1

JAARGANG 22

NUMMER 4

DECEMBER 2018

n h i c ek e t ONAFHANKELIJK VOOR O NAF HA NKE LIJK VAKBLAD V A K BL A D V OO R HET GEOTECHNISCHE WERKVELD GE O TE CHNISCHE W ERK V ELD

MONITORING VOORKOMT STROOMSTORING IN ROTTERDAMSE HAVEN COHESIE- EN DRUKSTERKTEWAARDEN VAN VOCHTIG EN GEDROOGD ZAND DE BOUW VAN EEN SLUISCOMPLEX: GEOTECHNISCHE UITDAGINGEN EN OPLOSSINGEN BIJ HET WERKEN MET EEN WERKEILAND

Waarin W aar a riin opgenomen

GEO G EO kunst GEO G EO kunst Waarin Waaarriin opgenomen


GEOTECHNIEK

2

DECEMBER 2018


INHOUD I N G E Z O N D E N 6 - G E O T E C H N I E K WA S E R B I J 2 8 - T H E M AG I C O F G E O T E C H N I C S 3 0 - KO R T 3 2 - C O L U M N 3 4

8

MONITORING VOORKOMT STROOMSTORING IN ROTTERDAMSE HAVEN WYBO GARDIEN / PIETER BOUWMA / DON ZANDBERGEN / WILLEM VAN BOMMEL

14

COHESIE- EN DRUKSTERKTEWAARDEN VAN VOCHTIG EN GEDROOGD ZAND PIET LUBKING

20

DE BOUW VAN EEN SLUISCOMPLEX: GEOTECHNISCHE UITDAGINGEN EN OPLOSSINGEN BIJ HET WERKEN MET EEN WERKEILAND JOHAN VAN DEN BERG / ROBBIN SLUIJSMANS / JEROEN DIJKSTRA

FUNDERINGS S P E C I A L

38 PNEUMATISCH AFZINKEN 2.0, OFTEWEL ‘HOE DIEP KAN MEN (GEOTECHNISCH) ZINKEN’ BARTHO ADMIRAAL

44

DE GROENE PAAL FLIP VERBEEK

46 DE TRILLINGSMEETMARKT IS IN BEWEGING MARTIJN VAN DELFT / CAREL OSTENDORF

54 FUNDERINGSPROBLEMATIEK DICK A. DE JONG / FERRY VAN DER KWAAK

56

BESCHRIJVING EN CONCLUSIES EEMDIJKPROEF JOOST BREEDEVELD / MARK POST / HUUB DE BRUIJN / ARNY LENGKEEK / THOMAS NAVES

GEO k u n s t

64

11TH ICG CONFERENTIE: GEOKUNSTSTOFFEN IN SEOUL, ZUID-KOREA ADAM BEZUIJEN / SUZANNE VAN EEKELEN / MAX NODS

68 TOEPASSING VAN LICHTE OPHOOGMATERIALEN VOOR DE RECONSTRUCTIE VAN HET VOORHUIS TE KAMERIK ERIK KWAST / ED POLLEMANS / ED RODEWIJK GEOTECHNIEK

3

DECEMBER 2018


MEMBERS EXECUTIVE GOLD MEMBERS

GOLD MEMBERS

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

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

Loc. Campogrande 26, 29010 Calendasco ITALY Tel. 0039 0523 77 15 35 www.pagani-geotechnical.com

esq eg 1 2629 HV Delft Tel. 0031 (0)88 335 82 73 www..delta .de re es.nl

Veurse Achterweg 10 2264 SG Leidschendam Tel. 0031 (0)70 311 13 33 www.fug . ro. o com

S I LVE R P LU S M E M B E R S

BV BV HuesHuesker ker Synthetic Kievitsven Het Schild 108 39 V4 5249EB JK Rosmalen 5275 Den Dungen Tel. 73 202 Tel.0031 0031(0) (0)88 59400 0070 50 www.huesker.nl www.hues .hu . ker..nl

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

Veilingweg 2 5301 KM Zaltbommel Nederland Tel. 0031 (0)418 57 84 03

Philipssite 5 bus 15 / Ubicenter B-3001 Leuven 7e 60 Tel. 0032 16 60re 77

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

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

www.d .dywidag-systems.com

S I LVE R M E M B E R S

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

Business units: DIMCO / de Vries & van de Wiel / GeoSea Balla st Nedam Engineering Haven51, 1025 - Scheldedijk 30 Ringwade 3439 LM Nieuwegein B-2070 Zwijndrecht Postbus 1555, 3430 BN Nieuwegein 0032 3 250 Tel. Tel. 0031 (0)30 28552 4011 00 www.deme-group.com ww w..ballast-nedam.nl

GEOTECHNIEK

4

DECEMBER 2018

Topcon PVan ositioning Netherlands ’t Hek Groep De Postbus Kronkels 8814 3752 LM ten-Spakenburg 1462Bunscho ZH Middenbeemster Tel. 0031 0031(0)299 33 29931293039 Tel. 20 www.www.vanthek.nl topconpositioning.nl


MEMBERS ASSOCIATE MEMBERS

S I LVE R M E M B E R I I

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

Allnamics Waterpas 98 2495 AT Den Haag Tel. 0031 (0) 88 255 62 64 www.allnamics.nl

CRUX Pedro de Medinalaan 3-c 1086 XK Amsterdam Tel. 0031 (0)20 494 30 70 www.cruxbv.nl

NVAF Postbus 1218 3840 BE Harderwijk Tel. 0031 (0)341 456 191 www.funderingsbedrijf.nl

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

Geobest BV Marconiweg 2 4131 PD Vianen Tel. 0031 (0)85 489 01 40 www.geobest.nl

BodemBouw BV Veghelse Dijk 2-E 5406 TE Uden Tel. 0031 (0)85 877 20 02 www.bauernl.nl Bouwkuip Specialist

BAUER Funderingstechniek Rendementsweg 15 3641 SK Mijdrecht Tel. 0031 (0)297 231 150 www.bauernl.nl

Geomil Equipment BV Westbaan 240 2841 MC Moordrecht Tel. 0031 (0)172 427 800 www.geomil.com

Cofra BV Postbus 20694 1001 NR Amsterdam Tel. 0031 (0)20 - 693 45 96 www.cofra.nl

Lankema Geotechniek Zuid BV Postbus 38 5688 ZG Oirschot Tel. 0031 (0)499 57 85 20 www.lankelma-zuid.nl

Geomet Powered by ABO-Group Curieweg 19 2408 BZ Alphen a/d Rijn Tel. 0031 (0) 172 449 822 www.abo-group.eu

GEOTECHNIEK JAARGANG 22 NUMMER 4 DECEMBER 2018

Geotechniek is een uitgave van Uitgeverij Educom v.o.f. Geotechniek is een informatief/promotioneel onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogt kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht te bevorderen en belangstelling voor het gehele geotechnische vakgebied te kweken. Lezersservice Adresmutaties doorgeven via info@uitgeverijeducom.nl

ever/bladmanager Uitgever/bladmanager Uitg Uitgeverij Educom R.P.H. Diederiks Redactie ((excl. excl. specials) Bles, ir. T.J. Bogaards, J. Broeck, ir. M. van den Diederiks, R.P.H. Lengkeek, ir. A. Meireman, ir. P. Verweij, ir. A. Zandbergen, ing. D.

excl. specials) Redactieraad ((excl. Redactieraad Alboom, ir. G. van Lengkeek, ir. A. Rooduijn, ing. M.P. Bles, ir. T.J. Smienk, ing. E. Bogaards, J. Spierenburg, dr. ir. S. Broeck, ir. M. van den Steenbergen, G. Dalen, ir. J.H. van Storteboom, O. Deen, dr. J.K. van Vos, mw. ir. M. de Diederiks, R.P.H. Velde, ing. E. van der Duijnen, ing. P. van Verweij, ir. A. Graaf, ing. H.C. van de Zandbergen, ing. D. Gunnink, Drs. J.

Mathenesserlaan 347 3023 GB Rotterdam Tel. 0031 (0)10 - 425 6544 info@uitgeverijeducom.nl www.uitgeverijeducom.nl © Copyrights Uitgeverij Educom v.o.f. December 2018 Niets uit deze uitgave mag worden gereproduceerd met welke methode dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. © ISSN 1386 - 2758

Distributie van Geotechniek in België wordt mede mogelijk gemaakt door:

SMARTGEOTHERM

ABEF vzw

BGGG

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

Belgische Vereniging Aannemers Funderingswerken Lombardstraat 36-42 1000 Brussel www.abef.be

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

GEOTECHNIEK

5

DECEMBER 2018


INGEZONDEN

REACTIE OP GEOTECHNIEK NR. 3: ‘BEOORDELING VAN TRILLINGSGEVOELIGE FUNDERINGEN VOLGENS DE NIEUWE SBR TRILLINGSRICHTLIJN A, SCHADE AAN GEBOUWEN EN BOUWWERKEN, 2017 Opgesteld door Geerhard Hannink en Ton Vrouwenvelder (beide lid van de Technische Commissie Bodembeweging) n Geotechniek nummer 3 van september 2018 wordt door Hölscher, De Lange, Snethlage en Van Delft een toelichting gegeven op de geotechnische aspecten van de recent herziene SBR-richtlijn A, Schade aan bouwwerken door trillingen. In de herziene richtlijn is naast het bestaande criterium op basis van de versnelling ook een criterium opgenomen op basis van de trillingssnelheid. Dit criterium levert een additionele grenswaarde in verband met mogelijk geleidelijke verdichting van de ondergrond tijdens de trilling en schade aan het gebouw door daardoor mogelijk optredende verschilzettingen.

I

lijn inderdaad behulpzaam is bij de beoordeling van aardbevingsschade. Voor dit nieuwe snelheidscriterium voor zettingsschade via de fundering lijkt dat echter niet zo te zijn. Het criterium kan, in de uitwerking zoals gepresenteerd, voor aardbevingen onder bepaalde omstandigheden maatgevend worden, maar uit de achtergrondrapporten van Deltares (referenties [5] en [6] bij het artikel) blijkt dat deze uitwerking gebaseerd is op veronderstellingen die niet zonder meer opgaan voor aardbevingen.

De indieners van dit commentaar onderzochten uit hoofde van hun functie bij de Tcbb of dit nieuwe criterium al dan niet relevant kon zijn voor de beoordeling van aardbevingsschade als gevolg van de gaswinning in Groningen. De SBR-commissie zelf zegt hierover in het voorwoord: ‘Hoewel de richtlijn niet expliciet voor geïnduceerde aardbevingen is geschreven, is deze toepassing niet uitgesloten’.

Het onderliggende verdichtingsmodel gaat uit van een volumerek die empirisch bepaald is op basis van het poriëngetal, de rekamplitude en het aantal cycli. De rekamplitude hangt op bekende wijze direct samen met de gemeten of berekende trillingssnelheden en de schuifgolfsnelheid. Uiteindelijk volgt de zetting uit de integratie van de rek over de hoogte en vervolgens de scheefstand uit het verschil tussen voor- en achterzijde van een gebouw.

Uit ervaring kunnen de indieners van dit commentaar meedelen dat in de meeste gevallen de richt-

Bij de uitwerking van het model tot het gepresenteerde snelheidscriterium is verondersteld dat

bron en bouwwerk relatief dicht bij elkaar staan. Het verschil tussen voor- en achterzijde is dan significant. Bij aardbevingen ten gevolge van gaswinning is dat echter niet het geval. De bron bevindt zich in de relevante gevallen op enkele honderden meters tot enkele km’s van het gebouw. Het verschil tussen de (ongestoorde) trillingsintensiteit aan de voor- en achterzijde van het gebouw is dan verwaarloosbaar. Verder geldt dat het aantal cycli bij aardbevingen veel kleiner is dan bij trillingen door heien of verkeer. Zettingsverschillen bij aardbevingen echter zullen gedomineerd worden door de vaak aanwezige lokale verschillen in grondgesteldheid en grondspanningen onder het gebouw. Deze zitten juist niet in het model. Onze conclusie is dan ook dat het schadecriterium voor trillingsgevoelige funderingen, zoals geformuleerd in art 10.3.2 op basis van de snelheid (feitelijk dus een verdichtingscriterium) niet van toepassing is op trillingen door aardbevingen. Het criterium voor de versnelling blijft volgens de Tcbb gewoon van toepassing. 쎲

AANVULLING DOOR AUTEURS PAUL HÖLSCHER EN DIRK DE LANGE (DELTARES) annink en Vrouwenvelder merken terecht op dat het model voor de zakkingen dat ten grondslag ligt aan de SBR-richtlijn, maakt dat het daarop gebaseerde criterium voor maximale trillingssnelheid niet voor aardbevingen toepasbaar is. In deze reactie gaan we kort in op de gebruikte aanpak en laten we zien dat deze kan worden aangepast zodat een criterium voor aardbevingsbelasting kan worden afgeleid.

H

In het model dat gebruikt is voor de afleiding van de schadekans door verdichting, is verondersteld dat de kans op schade volledig wordt bepaald door de vervorming in de grond onder de voor- en achtergevel, waarbij geen verschil in grondeigenschappen tussen de voor en achtergevel aanwezig is. Het trillingsniveau aan de achtergevel is gecorreleerd aan de trilling aan de voorgevel via de afname met de afstand, die overigens wel stochastisch is. De scheefstand wordt bepaald uit het verschil tussen de zakkingen, de relatieve rotatie van het pand wordt bepaald uit de afname van de

amplitude van de trillingssnelheid met de afstand. Daarna is met een Monte Carlo simulatie voor een aantal cases het trillingsniveau met een schadekans van ongeveer 1% bepaald. Als de grondeigenschappen onder de gevels wel varieert, is dit een extra onzekerheid in het model waardoor de schadekans in het algemeen zal toenemen. Om enig inzicht te krijgen in het belang van deze heterogeniteit, hebben we de basis case uit het rapport nogmaals berekend waarbij de eigenschappen van de grond onder de voor- en achtergevel verschillen. De eigenschappen zijn getrokken uit dezelfde kansverdeling (dus een andere realisatie). De berekening van de relatieve rotatie is nu echter niet meer eenduidig. Hieruit blijkt dat de schadekans inderdaad toeneemt als het effect van de heterogeniteit in de ondergrond wordt meegenomen in de berekening. De toename treedt vooral op bij de grotere zettingen. Dit betekent dat het criterium in de SBRrichtlijn is

GEOTECHNIEK

6

DECEMBER 2018

gebaseerd op een lichte onderschatting van de kansen. Bij aardbevingen zal er geen verschil in trillingsniveau over de lengte van een gebouw optreden. Scheefstand en relatieve rotatie worden dan primair veroorzaakt door de heterogeniteit in de ondergrond. Het resultaat van de berekening suggereert dat bij aardbevingsbelastingen door dit effect een hogere trillingssnelheid (dan de SBRwaarde) kan worden toegestaan. Het onderliggende model is na een beperkte aanpassing geschikt om de verschilzakkingen tussen de vooren achtergevel te bepalen onder aardbevingsbelastingen. De schadekansen worden in de praktijk gekoppeld aan de relatieve rotatie van het pand. Maar zonder een afstandsfunctie voor de zakkingen kan deze niet worden bepaald. Deze afstandsfunctie kan mogelijk volgen uit de berekende zakkingen in punten tussen de vooren achtergevel. Dit probleem lijkt oplosbaar en leidt dan tot een op aardbevingen toegesneden criterium. 쎲


GEOTECHNIEK

7

DECEMBER 2018


Wybo Gardien Adviseur en modelleur Dynamica (Movares)

Don Zandbergen Adviseur Geo-monitoring (Ingenieursbureau Rotterdam)

Pieter Bouwma Adviseur Dynamica (Movares)

Willem van Bommel Hoofd Geo-monitoring (Ingenieursbureau Rotterdam)

MONITORING VOORKOMT STROOMSTORING IN ROTTERDAMSE HAVEN Inleiding De groei van het transport door de Rotterdamse haven, modernisering van de binnenvaartvloot en een grotere aandacht voor veiligheid vraagt om nieuwe afmeerplaatsen voor binnenvaartschepen. Ten zuiden van de monding van de Nieuwe Waterweg ligt het Calandkanaal. Het Calandkanaal geeft toegang tot de verschillende petroleumhavens. Aan de zijde van de landtong tussen het Calandkanaal en de Nieuwe Waterweg zijn 14 ligplaatsen voor binnenvaartschepen – waarvan 2 ook geschikt voor kleine zeevaart - gerealiseerd. Bij ligplaats 7 nabij de Maeslantkering (zie figuur 1) werd door het Havenbedrijf Rotterdam een uitvoeringsrisico gesignaleerd. Het uittrillen van bestaande palen en intrillen van nieuwe afmeerpalen kan tot gevolg hebben dat de bodem lokaal verdicht waardoor de watergekoelde leiding niet meer voldoende draagvermogen ondervindt en plaatselijk wegzakt. Als de leiding dan te veel buigt, kan de leiding lek raken en verslechteren of zelfs zijn functie verliezen. Een stroomvoorzieningsprobleem tot gevolg!

Inschatting van risico’s in de planfase en prognose van zakkingen Als eerste risico-maatregel is besloten de bestaande afmeerpaal waar de leidingen rakelings langs geboord waren, niet te trekken maar te laten staan als ‘zinkerbord’. Als tweede risico-maatregel is de afstand tussen de afmeerpaal en de leidingenbundel – die aanvankelijk slechts 1,5 meter zou bedragen – vergroot tot

ca 9,0 meter. De afmeerpaal heeft een diameter van 2060 mm bij een wanddikte van 25.4 mm en een puntniveau van NAP -33.5 meter. Als derde risico-maatregel heeft Movares voor dit aangepaste ontwerp de zakkingen ter plaatse van de leiding berekend met een rekenmodel. Deze risico-maatregel wordt hierna verder uitgewerkt. Het prognosemodel bestaat uit 2 stappen: - Berekening van het trillingsniveau in de bodem rondom de paal met een GEOVIB; - Berekening van de zakking ter plaatse van de leidingen aan de hand van de bodemopbouw en het berekende trillingsniveau, GEOVIB is een door Movares ontwikkeld prognosemodel voor trillingen, gebaseerd op de eindige elementenmethode. In GEOVIB wordt de uitbreiding van trillingen in de bodem rondom de paal berekend ten gevolge van een trillingsbelasting die bovenop de paal wordt aangebracht. Het GEOVIB is gevalideerd aan de hand van verschillende trillingsmetingen in het havengebied van Rotterdam. De berekening van de zakking is gekoppeld aan GEOVIB. Aan de hand van de berekende versnellingsniveaus in de bodem rondom de paal en de bodemsamenstelling is met de methode van Hergarden & Van Tol de zakking en hoekverdraaiing langs de watergekoelde HDPE leiding berekend. In §5.8.4 van CUR166, 6e druk staat de methode van Hergarden & Van Tol beschreven. Voor de watergekoelde HDPE leidingen met een diameter van 250 mm, heeft Movares een toetsingscriterium voor de maximaal optredende

Figuur 1 – Ligplaats en gestuurde boring in Calandkanaal] Inschatting van risico’s in de planfase en prognose van zakkingen.

GEOTECHNIEK

8

DECEMBER 2018

hoekverdraaiing opgesteld, waar leidingeigenaar TenneT mee akkoord is gegaan. De hoekverdraaiing die het prognosemodel voorspelde was aanmerkelijk lager dan dit toetsingscriterium, waarop TenneT akkoord is gegaan met het uitvoeren van de werkzaamheden.

Monitoringsplan Om ook tijdens de uitvoering het risico te beheersen, heeft het Havenbedrijf er voor gekozen om tijdens de uitvoering de effecten op de leidingen te monitoren. Movares heeft hiervoor een monitoringsplan geschreven waarbij het daadwerkelijk voordoen van het risico zich stapsgewijs aankondigt. Een verzakking van de gestuurde boringen wordt voorafgegaand door een toename van de waterspanningen. Hoge waterspanningen worden voorafgegaan door hoge trillingen. In het monitoringsplan zijn daarom zowel trillingsmetingen, waterspanningsmetingen en verplaatsingsmetingen aanbevolen. Het uitgangspunt hierbij is dat toetsingswaarden in onderstaande volgorde worden overschreden: 1. Hoge trillingen (eerste indicatie) 2. Hoge waterspanning (tweede indicatie) 3. Hoge verplaatsing verplaatsingssensoren (derde indicatie) 4. Daadwerkelijke verzakking gestuurde meting (niet meetbaar) Doel is om zover mogelijk bij stap 4 vandaan te blijven. In dit stappenschema is de snelheid van waarmee de overschrijdingen van de toetsingswaarden elkaar opvolgen onbekend, waardoor scherpte en voorzichtigheid is geboden. Andere belangrijke punten uit het monitoringsplan zijn: - Voordat de werkzaamheden van start gaan dient er een nulmeting plaats te vinden, om meer zekerheid te geven over een goede werking van de sensoren tijdens de werkzaamheden; - De metingen starten bij een niet-kritische paal. Op basis hiervan kan besloten worden of de gekozen uitvoeringswijze ook toepasbaar is bij de kritische palen; - Een escalatiemodel, waarin staat welke acties worden ondernomen bij een overschrijding van signaalwaarden, interventiewaarden en grenswaarden; - Een planning met een duidelijke taakverdeling, waarin per stakeholder staat beschreven wat zijn verantwoordelijkheden zijn, aan wie ze welke


SAM E N VAT T I N G kabels, die zorgen voor de stroomvoorziening van de Rotterdamse haven, lijkt een groot risico. Maar is het ook werkelijk een groot risico geweest tijdens de uitvoering? In dit artikel wordt een kleine terugblik gegeven op het project waarin gecontroleerd te werk is gegaan om dit risico te beheersen en er tevens voor te zorgen dat in de buurt van deze belangrijke leidingen toch afmeerpalen konden worden vervangen om de bestaande ligplaatsen voor binnenvaartschepen in stand te houden.

Voorkomen is beter dan genezen. Door het vastleggen en respecteren van leidingenstroken in de haven probeert Havebedrijf Rotterdam N.V. (HbR) zo veel mogelijk conflictsituaties tussen de belangen van leidingeigenaren en de bouwers van afmeerconstructies te vermijden. Toch lukt dat niet altijd, bijvoorbeeld in het geval waarbij een kabelbed van 4 zinkers met elk 4 watergekoelde elektriciteitskabels dicht langs bestaande palen van een ligplaats werd aangelegd. Toen het vervangen van de afmeerpalen noodzakelijk werd ontstond een probleem. Het intrillen van grote afmeerpalen in de buurt van water gekoelde elektriciteits-

producten leveren, en welke producten ze van wie kunnen verwachten;

Uitvoering monitoringsplan Ingenieursbureau Rotterdam heeft op locatie meerdere type sensoren (trillingssensoren, waterspanningsmeters en verplaatsingssensoren) aangebracht in de bodem van het Calandkanaal (zie figuur 2 voor de ligging van de sensoren, en figuur 3 voor een sondering ter plaatse). De waterspanningsmeters en versnellingsopnemers bevonden zich op een afstand van 5 meter van de meest nabije afmeerpaal, op een diepte van NAP -24 meter. De verplaatsingsmeters bevonden zich op een lijn op een afstand van 2,5 meter van de afmeerlijn en circa 0,5 meter onder de waterbodem. De plaatsing werd ernstig bemoeilijkt door de aanwezigheid van stortsteen, dat ter bescherming dient van de bodem en het talud. Op de oever is vervolgens het zenuwcentrum ingericht, waar naartoe alle kabels zijn gelegd, zodat realtime de sensoren konden worden uitgelezen en er direct contact was met de uitvoerders

Figuur 2 – Locatie van de sensoren.

Figuur 3 – Sondering ter plaatse van een buispaal].

De verplaatsingssensoren van ingenieursbureau Rotterdam zijn hier erg bijzonder en speciaal gemaakt voor de toepassing in dit project. De druksensoren bevinden zich in een lange slang. De hydrostatische druk in de slang geeft informatie over de verticale positie ten opzichte van het referentiepunt in het zenuwcentrum waar een open uiteinde was. De vloeistof in de slang ondervindt natuurlijk nog sterke hinder van de wrijving in de slang. Om deze invloed te minimaliseren en de betrouwbaarheid van de meting te verhogen is een vloeistof toegepast met een zeer lage viscositeit. De toegepaste techniek is gelijk aan een flesjeswaterpas waarbij het referentievat en de verschillende meetpunten op de waterbodem door een slang met elkaar verbonden zijn. Aan het referentievat is ook een druksensor gekoppeld zodat de luchtdruk en vloeistofniveau variaties gecorrigeerd worden. Figuur 4 toont het referentievat en op de voorgrond een transparante uitvoering voor demonstratiedoeleinde van een meetpunt opgenomen in de slang. In totaal zijn 12 meetpunten op de waterbodem gemaakt en via 2 slangen van 80 meter verbonden met het referentievat. De sensoren zijn door de aannemerscombinatie Hakkers/Paans Van Oord

GEOTECHNIEK

9

DECEMBER 2018


op positie afgezonken. Het absolute hoogteverschil tussen referentieniveau en de meetpunten bedroeg bij deze meting ca 15 meter.

Figuur 5 toont het element voor het aanbrengen van de kabel. Een tweede voordeel van de combinatie is de reductie van het aantal kabels over de waterbodem.

De Verwekingsensor De Verweking sensor is een combinatie van een 3 assige geophone met waterspanningsmeter. Door de combinatie van deze twee grootheden in 1 huis is er een gegarandeerde relatie tussen de gemeten trillingsniveau en optredende waterspanning.

Nulmeting In dit project is een week voor aanvang van de werkzaamheden gestart met de installatie van de sensoren op de bodem van het Calandkanaal. Doordat ruimschoots voor de werkzaamheden was

begonnen werd in aanloop naar de uitvoering het gedrag van de waterspanning door het getij al zichtbaar. Het opkomen en afgaan van het tij dient gescheiden te blijven van het effect van toenemende waterspanning in de bodem door verdichting. Het proefbedrijf was een nuttige en goede verkenning van verschillende invloeden uit de omgeving.

De kritische werkzaamheden In figuur 6 is te zien hoe de werkzaamheden plaatsvinden vanaf het schip ‘Noordzee’. Het gebruikte trilblok is een PVE 2350 VM. Zoals in het monitoringsplan was opgenomen werkte de aannemer van buiten naar binnen, van veraf naar dichtbij. Van risicoarm naar toenemende risico’s. Tijdens het monitoring bij de uitvoering ontstaat extra lering van het gedrag, waardoor bij de risicovolle werkzaamheden beter en adequater kan worden gereageerd.

Figuur 4 – Referentievat van de verplaatsingsmeters].

Figuur 5 – Verweking sensor, combinatie van 3-assige geophone en waterspanningsmeter.

Bij de eerste paal waren de trilsnelheden hoger dan verwacht. De paal is op diepte gebracht en de resultaten van de paal zijn meegenomen bij de monitoring voor de volgende paal. Een hogere grens- waarde voor trillingen werd geaccepteerd, omdat er geen zichtbare verandering was geconstateerd bij de waterspanningsmeters en de verplaatsingssensoren.

Figuur 6 – Schip ‘Noordzee’ brengt buispaal in.

GEOTECHNIEK

10

DECEMBER 2018


De tweede paal (eerste kritische paal) is met de nieuwe grenswaarde voor trillingen, zonder noemenswaardige veranderingen bij de waterspanningsmeters en de verplaatsingssensoren, op diepte gekomen. De derde paal (tweede kritische paal) vertoonde de waterspanningsmeters een duidelijke toename. Het alarmeringspunt van 800 mbar wateroverspanning was gebaseerd op de waterover- spanning waarboven in deze situatie verweking mogelijk is. Ondanks dat de waterspanningen nog niet op het alarmeringspunt kwamen, bleef de waterspanning wel toenemen. Daarom is bij een hoogte van 6 meter boven het eindniveau gekozen voor een pauze. De waterspanning had 15 a 30 minuten nodig om weer terug te keren naar het oorspronkelijke niveau. In het resterende deel nam de spanning nog wel toe, maar was de tijd te kort om een kritische waarde te bereiken (figuur 7). Bij de derde paal was er sprake van verzakkingen van enkele centimeters. Deze verzakkingen vonden plaats op het moment dat de buispaal net in de bodem was gezakt en er een begin werd gemaakt met het intrillen. De landmeter zag dat de buispaal zich enkele decimeters land afwaarts verplaatste. Het niveau aan onderkant van de buispaal was ruim boven het niveau van de bovenkant van de gestuurde boring. De gemeten verzakkingen werden verklaard door het afschuiven van land en niet door verdichtingen dieper in de bodem. Het was geen signaal dat de werkzaam-heden de gestuurde boring lieten zakken. Deze aanname bleef stand houden bij het verder intrillen van de buispalen. De initiële zakking zette niet door.

Figuur 7 – Gemeten waterspanningen en trillingen. Figuur 8 – Gerealiseerde ligplaatsen.

Daadwerkelijk gelopen risico’s? De belangrijkste vraag tijdens de reflectie van het project: zijn er daadwerkelijk risico’s gelopen? Het is nooit hard te maken, maar er is zeer zorgvuldig gewerkt. De risico’s zijn zo veel mogelijk beperkt. Er zijn meer trillingen opgetreden dan de oorspronkelijke grenswaarde uit het monitoringsplan, maar daarentegen zijn de werkzaamheden bij een toenemende waterspanning eerder onderbroken. De gemeten zakkingen bleven ruim onder de signaalwaarden. Een gecontroleerd en uitstekend bewaakt proces.

Conclusies - Het inschatten en verminderen van risico’s in de planfase is een belangrijke eerste stap (bestaande afmeerpaal laten staan en wijzigen van het palenplan voor de nieuwe palen) - Het is mogelijk om dicht in de buurt van gevoelige objecten grote palen in te brengen onder de voorwaarde van een goede analyse vooraf, en een scherpe monitoring tijdens de werkzaamheden - Prognoseberekeningen van trillingen en zakkingen zijn een goed middel om in te schatten of palen zonder schade aan de omgeving zijn in te brengen.

- Meten tijdens de uitvoering geeft extra controle en houvast om risico’s tijdens de uitvoering te beperken. - Een monitoringsplan is van belang voor een goede uitvoering. De grenswaarden dienen zo te worden gekozen dat het een goed toetsinstrument wordt. Verder dienen de taakverdeling en verantwoordelijkheden duidelijk te zijn. - Tijdens de metingen bleek het waardevol dat er een ‘backoffice’ was, waar buiten de hectiek van

GEOTECHNIEK

11

DECEMBER 2018

de werkzaamheden weloverwogen beslissingen over bijgestelde grenswaarden kunnen worden genomen. - De goede samenwerking tussen het Havenbedrijf Rotterdam N.V. (opdrachtgever), Movares (adviesbureau), Ingenieursbureau Gemeentewerken Rotterdam (meetbedrijf), Combinatie Hakkers/ Paans- Van Oord (aannemer) en TenneT (leidingeigenaar), heeft geleid tot een succesvolle uitvoering zonder schade. 앬


GEOTECHNIEK

12

DECEMBER 2018


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

Your Y o our Project P Project in Safe Safe Hands

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

GEOTECHNIEK

13

DECEMBER 2018


Piet Lubking

COHESIE IN ZAND (DEEL 2)

COHESIE- EN DRUKSTERKTEWAARDEN VAN VOCHTIG EN GEDROOGD ZAND n de loop der jaren zijn binnen de geotechnische disciplines talrijke pogingen ondernomen om de grootte van de capillaire cohesie van vochtig zand te bepalen. Een voor de hand liggende methode in dat verband is de uitvoering in het laboratorium van mechanische (schuif- of triaxiaal)proeven op representatieve zandmonsters. Van al deze proeven geldt de triaxiaalproef in de vorm van de vrije-prismaproef of unconfined compression test (UC-test) als de meest eenvoudige, snelle en goedkope.

I

Voorts kunnen capillaire-cohesiewaarden ook worden ontleend aan specifieke aanbevelingen, richtlijnen of voorschriften die door bepaalde (in)officiële instanties zijn uitgegeven. De daarin opgenomen cohesiewaarden zijn niet alleen gebaseerd op resultaten van triaxiaal- en schuifproeven, maar ook op waarden die zijn teruggerekend uit in de praktijk gerealiseerde relatief steile taluds van vochtig zand. Mede onder invloed van de groeiende populariteit van zandsculpturen bestaat er de laatste tijd een groeiende belangstelling voor de zogenoemde droge sterkte van steile zandtaluds. Onder ‘droge sterkte’ wordt daarbij verstaan: de, na droging aan de lucht, ontwikkelde cilinder-druksterkte van aanvankelijk deels verzadigde, maar daarna uitgedroogde zandmassa's. De ervaringen bij natuurlijke en kunstmatig aangebrachte zand-

massa's laten zien dat de sterkte daarvan na droging meestal vele malen groter is dan die van de oorspronkelijk vochtige massa's. De sterktetoename wordt daarbij in hoge mate bepaald door de aard van de ‘verontreinigingen’ die voorkomen in de vochtige zandmassa.

In de literatuur gerapporteerde cohesiewaarden van vochtig zand Vooral in bodemkundige publicaties zijn capillairecohesiewaarden te vinden; deze zijn vaak afgeleid op basis van de vochtspanningskarakteristiek of pF-curve van een zand, conform de door Koolen en Kuipers [1984] aangegeven methode. In de geotechnische literatuur zijn ook veel resultaten van mechanische beproevingen gerapporteerd, bijvoorbeeld van triaxiaal- of schuiifproeven op een specifiek zand onder een bepaalde randvoorwaarde voor wat betreft de verdichtings- en verzadigingsgraad. Incidenteel is ook specifiek de invloed van de laatstgenoemde parameters op de cohesiewaarde geanalyseerd als functie van de zandsoort. Een treffend voorbeeld daarvan is gepubliceerd door Wagenbreth [1970]. Hij voerde een serie schuifproeven uit op een drietal zanden (grof, middelmatig en fijn) onder systematische variatie van zowel de verdichtingsgraad of relatieve dichtheid, als de verzadigingsgraad. In figuur 1 is voor ieder zand het verband weergegeven tussen de verzadigingsgraad en de capillaire cohesie als functie van de relatieve dichtheid.

Veel van de resultaten van bovengenoemde onderzoeken zijn gebruikt om veilige capillaire-cohesiewaarden te definiëren ten behoeve van richtlijnen of voorschriften met betrekking tot toelaatbaar geachte taludhellingen van zand in de GWWsector. Een bekend voorbeeld in dat verband is het DDR-voorschrift TGL 35983/2 [1984]. Daarin zijn naast de correlatie van grondsoort en capillaire cohesie aanduidingen van de verzadigingsgraad en relatieve dichtheid als variabelen opgenomen; zie de tabel van figuur 2. In de Duitse aanbevelingen volgens EAU [2004] en DIN18196 [2011] wordt eveneens de grondsoortbeschrijving gebruikt om de capillairecohesiewaarde te schatten; zie de beide tabellen van figuur 3a+b. De grondclassificatiecodes in de laatstgenoemde tabel worden als volgt omschreven: - SW en GW: goed gegradeerd zandgrind- respectievelijk grindzandmengsel; - SI en GI: onregelmatig gegradeerd (Engels: gap graded) zandgrind-, respectievelijk grindzandmengsel; - SE en GE: slecht gegradeerd zandgrind-. respectievelijk grindzandmengsel. De in de tabellen vermelde cohesiewaarden als functie van de grondsoort komen goed met elkaar overeen en stroken bovendien met de tendens, die volgt uit de resultaten van allerlei separate beproevingen van diverse zanden. De hoogste cohesiewaarden worden gevonden bij de fijnste

Figuur 1 – Door Wagenbreth [1970] met schuifproeven gemeten verbanden tussen de verzadigingsgraad en de capillaire cohesie als functie van de relatieve dichtheid.

Figuur 2 – Richtwaarden voor de capillaire cohesie volgens TGL 35983/2

GEOTECHNIEK

14

DECEMBER 2018


SAM E N VAT T I N G verbindingen, organische materialen of microbiologische stoffen, die na uitdroging een zekere kitting of cementatie veroorzaken. Toevoeging van een geringe hoeveelheid bentoniet brengt in vochtig zand een kleine toename van de druksterkte teweeg; na uitdroging van het materiaal blijkt de druksterkte echter spectaculair hoog. ‘Niet-verontreinigd’, zogenoemd ‘schoon’ zand vertoont in vochtige toestand wel een zekere cilinder-druksterkte, maar gedraagt zich in gedroogde toestand als ‘los zand’.

Steile taluds in vochtig zand en ook de tegenwoordig vaak indrukwekkend hoge zandsculpturen kunnen worden gerealiseerd door de werking van capillaire cohesie. Resultaten van vrije-prismaproeven geven aan dat de cilinder-druksterkte van vochtig zand maximaal circa 30 kPa bedraagt en sterk afhankelijk is van de fijnheid van het zand. De druksterkte kan echter gemakkelijk enige factoren tot zelfs enkele orden hoger liggen nadat het oorspronkelijk vochtige zand aan de lucht of in de oven is gedroogd. Dat is het gevolg van in het zand aanwezige "verontreinigingen" als silica- en carbonaat-

zanden, terwijl de cohesie in grind vrijwel verwaarloosbaar is. De door Wagenbreth [1970] gevonden cohesiewaarden, alsmede de in de tabellen vermelde waarden vertegenwoordigen overigens pessimistische aannamen, omdat in de praktijk binnen de zandmassa ten gevolge van uitdroging vaak reeds enige verkitting of cementatie heeft plaatsgevonden. Een en ander werd onder andere door Bilz [1983] bevestigd op grond van praktijkwaarnemingen van in het terrein gerealiseerde taluds en sleufdiepten. Daarbij werden de cohesiewaarden teruggerekend met behulp van formules die onder andere door Kezdi [1969] zijn gepubliceerd. In deze formules worden de geometrische afmetingen van de betreffende taluds (hoogte h en taludhelling β), de wrijvingshoek φ en de cohesie ccap van het zand, alsmede het volumiek gewicht γ van de zandmassa als parameters gehanteerd; zie figuur 4. In de figuur representeert G het gewicht van de afschuivende grondmoot, terwijl C de cohesiekracht en W de wrijvingskracht op het (rode) glijdvlak voorstellen.

Figuur 3a+b – Richtwaarden voor de capillaire cohesie volgens EAU respectievelijk volgens DIN18196.

Cohesiebepalingen met behulp van een vrije-prismaproef De klassieke vrije-prismaproef of cilinderdrukproef, zoals beschreven door Keverling Buisman [1940] en Huizinga [1942] kan op het strand of in het laboratorium worden uitgevoerd. Daarbij wordt een cilindrisch monster van vochtig zand verticaal belast totdat bezwijken optreedt; zie figuur 5a+b.

Figuur 4 – Evenwichtstoestanden volgens Kezdi [1969] bij diverse taludvormen in cohesief zand.

Wanneer bij bezwijken van de cilinder de deviatorspanning of bovenbelasting σdev bij bezwijken is geregistreerd kan op basis van de theorie van Mohr-Coulomb de grootte van de capillaire cohesie ccap worden afgelezen als functie van de hoek van inwendige wrijving φ; zie figuur 6. In deze grafiek is, onder verwaarlozing van het eigen gewicht van het monster, de maximale bovenbelasting op de horizontale as weergegeven in kPa of, in geval van een standaard-monsterdiameter van 65mm, in Newton. Indien geen specifieke meetapparatuur ter beschikking is kan het monster eenvoudigweg worden belast met losse gewichten; zie figuur 5b.

Figuur 5a+b - Zandmonster, onderworpen aan een vrije-prismaproef (UC-test) op het strand of op het bureaublad.

Figuur 6 -Verband tussen bezwijkbelasting in kPa of in N (op cilinder Ф65mm) en capillaire cohesie in kPa.

GEOTECHNIEK

15

DECEMBER 2018


De parameter φ van figuur 6 volgt uit de, na bezwijken opgemeten afschuifhoek α = (45 + φ/2). Omdat nauwkeurige opmeting van de afschuifhoek α in de praktijk meestal niet mogelijk is wordt de grootte van de wrijvingshoek φ in veel gevallen geschat op basis van de texturele eigenschappen van het zand en de pakkingsdichtheid van de zandmassa.

Schatting van de wrijvingshoek t.b.v. de cohesieberekening In de loop der jaren zijn binnen de geotechniek talrijke correlaties ontwikkeld om de pieksterkte φp van zand af te leiden uit enige specifieke zandeigenschappen en de pakkingsdichtheid van het materiaal. Als zandeigenschappen worden daarbij de korrelvorm, de gradering en soms ook de grofheid van het materiaal genoemd, terwijl de pakkingsdichtheid wordt weergegeven door een aanduiding van de relatieve dichtheid Re. In het algemeen kan daarbij de correlatie van figuur 7 worden gehanteerd. Het verband tussen de effectieve wrijvingshoek en de relatieve dichtheid laat daarbij een vrijwel lineair verloop zien in een brede range; zie figuur 7. Naarmate het materiaal hoekiger, beter gegradeerd en grover is kunnen binnen die range hogere waarden van de wrijvingshoek worden verwacht. Schmertmann [1978] signaleerde in dat verband de invloed van de gradering en de grofheid en geeft een viertal ranges aan voor grofkorrelige materialen; zie de rode lijnen in figuur 7: A éénkorrelig grind; goed-gegradeerd grind-zand-leem B éénkorrelig grof zand; goed-gegradeerd middelmatig zand C éénkorrelig middelmatig zand; goed-gegradeerd fijn zand D éénkorrelig fijn zand

van de hoekigheid annex oppervlakteruwheid van de korrels genoemd als toeslag op de basiswrijvingshoek van φ = 30 graden. Voor wat betreft de laatstgenoemde parameter zijn drie categorieën onderscheiden: ‘rounded’ = +0 graden,‘subangular ‘ = +2 graden en ‘angular’ = +4 graden. In de praktijk staan diverse methoden ter beschikking om de korrelvorm te schatten op basis van visuele beschouwing. De toeslagen ten gevolge van de gradering zijn: ‘uniformly graded’ ( D60/D10 < 2 ) = 0 graden, ‘moderately graded’ (2 < D60/D10 < 6) = +2 graden en ‘well-graded’ (D60/D10 > 6) = +4 graden; de gradering wordt daarbij afgelezen uit het korrelgrootteverdelingsdiagram. Alle invloeden van texturele eigenschappen samen kunnen echter ook snel en simpel worden gekwantificeerd door middel van de bepaling van de zogenoemde ‘hoek van natuurlijk talud’. Daarbij wordt een hoeveelheid droog materiaal vanuit een vast punt boven een horizontaal, (niet zeer glad) houten of metalen vlak gestrooid totdat een hoopje met een duidelijk talud ontstaat; de hellingshoek daarvan wordt gedefinieerd als de ‘hoek van natuurlijk talud’. Daarbij dient vervolgens de invloed van de verdichtingsgraad te worden opgeteld. Deze is, zeker bij hogere waarden daarvan, relatief groot: volgens BS 8002 [1994 (2001)] tussen 0 graden (bij zeer losse pakking) en 9 graden (bij zeer dichte pakking). Andere onderzoekers vermelden nog hogere waarden, zoals samengevat door Lubking [2013]. Typisch Nederlandse strandzanden zijn doorgaans relatief fijn, tamelijk afgerond en slecht-gegradeerd. Het verband tussen wrijvingshoek en relatieve dichtheid ligt voor deze zanden dan ook aan de onderzijde van de aangegeven ranges; zie de blauwe lijn in figuur 7.

Cohesiewaarden van vochtig zand In de Britse norm BS 8002:1994 wordt, naast de invloed van de gradering ook expliciet de bijdrage

De eenvoudigste uitvoering van de vrije-prismaproef of unconfined compression test (UC-test)

Figuur 7 – Verband tussen relatieve dichtheid en wrijvingshoek volgens diverse bronnen.

Figuur 8ab – Vrije-prismaproef of cilinderdrukproef op een zandcilinder met behulp van een klassieke respectievelijk moderne drukbank.

GEOTECHNIEK

16

DECEMBER 2018

geschiedt volgens de in figuur 5b aangegeven procedure: het monster wordt trapsgewijs belast door er gewichten op aan te brengen totdat bezwijken optreedt. Daartoe dient natuurlijk tevoren een cilinder van verdicht, vochtig zand te worden aangemaakt. Vochtig zand van natuurlijke herkomst heeft doorgaans een watergehalte van w = circa (4-14)%; van zand dat droger of natter is kunnen in het algemeen geen stabiele cilinders worden gevormd. Uit de resultaten van provisorische proeven op cilinders ϕ65 mm van diverse typen vochtig, verdicht Nederlands zand blijkt dat de bezwijkbelastingen daarbij uiteenlopen van σdev = circa (10-15) kPa ofwel Pdev = circa (20-30) N tot waarden van σdev > 30 kPa ofwel Pdev > 100 N. De laagste bezwijkwaarden worden gevonden bij relatief grove monsters met lage percentages fijn materiaal (bijvoorbeeld betonzand of filterzand), de hoogste waarden bij relatief fijne zandmonsters met hoge percentages fin materiaal (bijvoorbeeld oude dekzanden of zee- en estuariumzanden). De in figuur 5b afgebeelde provisorische vrije-prismaproef kan in het laboratorium nauwkeuriger worden uitgevoerd met behulp van een drukbank. Bij de klassieke drukbankapparatuur wordt de bovenbelasting geregistreerd door een dynamometerring; de monsterverkorting wordt met behulp van een meetklokje gemeten; zie figuur 8a. Bij de moderne, automatische drukbank worden bovenbelasting en monsterverkorting met behulp van electronica automatisch geregistreerd. Een serie zandsoorten met uiteenlopende texturele eigenschappen werd door Pachhai [2004] onderworpen aan een cilinderdrukproef. De gemiddelde korreldiameter (D50) van de zanden varieerde van 90µm bij Zeijenzand (een natuurlijk bekkenzand) tot 320µm bij uitgezeefd betonzand. Het percentage fijn materiaal (% deeltjes kleiner


Figuur 9 – Bezwijkbelastingen en daaruit berekende capillaire cohesie-waarden van diverse vochtige zandsoorten.

Figuur 10 – Bezwijkbelastingen van natte (vochtige) en droge (gedroogde) cilinders zand van diverse herkomst en aangemaakt met kraanwater, zeewater en bentoniethoudend water.

Figuur 11abc – Macro-opnames: droog, goed gekit sculptuurzand. / droog, nauwelijks gekit betonzand. / Kunstmatige zandsteen (‘SmartSoil’).

dan 63µm) verschilde van zand tot zand, evenals de gradering. Van het Itterbeckzand werden 3 varianten onderzocht: het originele zand, hetzelfde zand met 7,5% bentoniet en hetzelfde zand met 15% bentomiet. De bentoniettoevoeging was bedoeld om de invloed van relatief hoge percentages ‘plastic fines’ te vergelijken met die van de percentages fijn materiaal (silt en klei) in natuurlijke zanden. De bentoniet werd met het zand ermengd door middel van een speciaal procedé. De zandcilinders werden door stampverdichting verdicht tot relatief hoge verdichtingsgraden van (97-102)% maximum Proctordichtheid (m.p.d.) bij watergehalten van (7-12)%. De resulterende bezwijkbelasting σdev en daaruit afgeleide capillaire cohesie ccap zijn, tezamen met de texturele eigenschappen weergegeven in de tabel van figuur 9. De, voor de berekening van de capillaire cohesie ccap noodzakelijke hoek van inwendige wrijving φ is geschat met behulp van de door Schmertmann [1978] gepubliceerde relatie tussen relatieve dichtheid en wrijvingshoek; zie figuur 7.

Cilinderdruksterkten van ‘verontreinigd’ vochtig en gedroogd zand Na realisatie van een ophoging of ingraving van vochtig zand of na voltooiing van een zand-

sculptuur zal de sterkte van de zandmassa in het algemeen veranderingen ondergaan onder invloed van uitdroging: het water verdampt en de waterbruggen tussen de korrels drogen in. Afhankelijk van de samenstelling van het zand-watermengsel kunnen de volgende situaties ontstaan: - Ingeval van zand dat van nature ‘verontreinigingen’ bevat en/of vermengd wordt met ‘verontreinigd’ water, resteert na verdamping van het water in de korrelcontactpunten een droog residu dat een zekere vorm van verkitting of cementatie teweegbrengt. De sterkte van de bindingen die daarbij ontstaan hangt in hoge mate af van het type ‘verontreiniging’. Voor de hand liggende ‘verontreinigingen’ zijn silica- en carbonaatverbindingen, organische materialen en microbiologische stoffen. In de praktijk gaat het daarbij om zouten, kalkhoudende materialen, kleideeltjes, plantenresten, zwammen en bacteriële excrementen. Deze kunnen voorkomen in alle natuurlijke zanden die na winning geen bewerkingen als uitspoeling of natte zeving hebben ondergaan. - In geval van een ‘schoon’ zandmengsel waarvan noch het zand, noch het water ‘verontreingingen’ bevat zullen bij uitdroging de aantrekkende krachten tussen de korrels volledig of vrijwel volledig wegvallen. De droge zandconstructie stort daardoor ineen en er blijft slechts een zandhoop over waarvan de (natuurlijke) taludhelling wordt be-

GEOTECHNIEK

17

DECEMBER 2018

paald door de kenmerken van het zand (korrelgrootteverdeling en korrelvorm annex oppervlakteruwheid) Een vochtig natuurlijk zandmonster, dat in een droogstoof (bij 105 graden Celsius) wordt gedroogd en vervolgens in een cilinderdrukroef, zoals aangegeven in figuur 8 tot bezwijken wordt gebracht levert een bezwijkbelasting op die aanmerkelijk groter is dan die van het oorspronkelijke vochtige monster. Relatief ‘schone’ monsters, zoals bijvoorbeeld van met kraanwater aangemaakt en daarna gedroogd betonzand, ontwikkelen door droging een enige malen hogere bezwijkbelasting, maar ‘natuurlijk verontreinigde’ monsters, zoals bijvoorbeeld met kraanwater aangemaakt en daarna gedroogd sculptuurzand (uit de Maas bij Cuijk) of Zeijenzand (uit een winput bij Assen) vertonen bezwijkbelastingen die enige orden hoger liggen dan de oorspronkelijke, niet-gedroogde, vochtige monsters: zie de tabel van figuur 10. Als de zanden uit de tabel van figuur 10 zijn aangemaakt met zeewater treedt in relatie tot met kraanwater aangemaakte monsters nauwelijks of geen verbetering van de vochtige-bezwijksterkte op. Na droging is de bezwijksterkte van met zeewater aangemaakt zand aanmerkelijk groter dan met kraanwater aangemaakt materiaal; zie figuur 10. Toevoeging van 1% bentoniet bij een


drietal zanden heeft op de vochtige-bezwijksterkte alleen bij betonzand enige invloed; de invloed op de droge-bezwijksterkte is steeds zeer groot te noemen. In sommige gevallen werd het maximale bereik van de apparatuur (1240 kPa of 4114 N op een cilinder Ф65mm) overtroffen; zie de tabel van figuur 10.

en een gradering D60/D10 = 2,0, terwijl het oorspronkelijke percentage deeltjes kleiner dan 63µm niet groter was dan 2. Cilinders van vochtig zand, aangemaakt met vier verschillende percentages bentoniet (0,15% - 0,6% - 1,0% - 2,0%) werden onderworpen aan een cilinderdrukproef als hierboven beschreven. De proefresultaten op vochtig, zowel als gedroogd materiaal zijn weergegeven in de tabel van figuur 12.

Macro-opnamen van gedroogd sculptuurzand en betonzand tonen het verschil in verkitting of cementatie tussen ‘relatief schoon’ en ‘verontreinigd’ zand duidelijk aan. Vanwege de ‘verontreiniging’ van het sculptuurzand zijn bindingen tussen de korrels zichtbaar, terwijl die bindingen in het ‘relatief schone’ betonzand vrijwel ontbreken; zie de figuren 11a+b. Figuur 11c laat een macro-opname zien van, met behulp van bacteriën in het laboratorium gevormde ‘zandsteen’, bekend onder de naam ‘SmartSoil’, waarover o.a. Van Paassen [2009] publiceerde. Vorming van soortgelijke zandsteen in de natuur vergt veel meer tijd dan deze, met behulp van het ‘SmartSoil’-procedé vervaardigde zandsteen.

Conclusies

Hassen [2004] onderzocht het met bentoniet verontreinigde Pleistocene zand dat vrijkwam bij het boren van de Groene-Harttunnel. Het zand had een gemiddelde korreldiameter D50 = 300µm

Op grond van literatuurgegevens en de resultaten van hierboven beschreven cilinderdrukproeven kunnen ten aanzien van de druksterkte c.q. de cohesie van vochtig, dan wel gedroogd zand in de natuur, in de GWW-praktijk en bij zandsculpturen

De resultaten laten zien dat lage concentraties bentoniet nauwelijks of geen invloed hebben op de vochtige-sterktewaarde; zand met meer bentoniet tendeert naar iets hogere sterktewaarden, zoals ook Pachhai [2004] bij Itterbeckzand vaststelde; zie de tabel van figuur 10. De invloed van het bentonietgehalte op de droge-sterktewaarden is echter zeer groot. De waarden komen overeen met de proefresultaten die door Pachhai [2004] zijn gerapporteerd bij drie andere zanden met 1% bentoniet; zie de tabel van figuur 10.

Figuur 12 – Bezwijkbelastingen van vochtige (nat) en gedroogde (dr) cilinders Pleistoceen zand met diverse concentraties bentoniet.

de volgende conclusies worden getrokken

- Gedrag van vochtig zand De cilinderdruksterkten c.q. de capillaire-cohesiewaarden die optreden in vochtig zand worden in hoge mate beheerst door de fijnheid van het materiaal. De maximale vochtige druksterkte ligt in de praktijk bij natuurlijke zanden meestal niet hoger dan 30 kPa, waardoor de capillaire-cohesie in het algemeen niet groter is dan 10-12 kPa. De hoogste waarden worden geregistreerd in relatief fijn zand, dan wel zand met een relatief hoog percentage fijn materiaal. In welke mate de aard van het percentage fijn materiaal (‘silty or plastic fines’) een rol speelt valt uit de gegeven set waarnemingen niet eenduidig af te leiden. - Gedrag van gedroogd zand In de natuur en in de GWW-praktijk worden regelmatig zeer steile tot loodrechte taluds waargenomen van in vochtige staat opgebouwd zand; zie figuur 13a. Wanneer een dergelijke zandmassa aan de lucht wordt blootgesteld (of in een droogstoof wordt geplaatst) kan het materiaal een veel hogere cilinderdruksterkte ontwikkelen als gevolg van verkitting of cementatie in de korrelcontactpunten. Laatstgenoemde verschijnselen kunnen echter alleen optreden bij aanwezigheid van ‘verontreinigingen’ in het zand of in het water waarmee het zand wordt bevochtigd. Die ‘verontreinigingen’ kunnen zeer divers zijn van samenstelling: zouten, kalkhoudende materialen, kleien, plantenresten, zwammen en bacteriële excrementen. Zanden waaraan bentoniet is toegevoegd blijken na droging zeer hoge druksterkten te kunnen bereiken.Niet-verontreinigde massa's, zoals bijvoorbeeld speciale, uitgespoelde laboratoriumzanden of glasparels, ontwikkelen weliswaar in vochtige toestand een zekere cohesie, maar vertonen na droging als regel nauwelijks of geen cohesie meer en zullen als los zand uiteenvallen. - Voorschriften t.b.v. de praktijk Het ontbreken van voldoende kittende of cementerende ‘verontreinigingen’ in het zand vormt dus een gevaar voor de stabiliteit van taluds, die worden blootgesteld aan uitdroging. Ook door verzadiging van een vochtig, dan wel van een uitgedroogde talud kan de stabiliteit in korte tijd tot nul worden gereduceerd als gevolg van het plotseling wegvallen van de cohesie. Om die redenen worden in GWW-praktijkvoorschriften of -aanbevelingen allerlei restricties gesteld aan de levensduur, de hoogte en de steilte van taluds van zandophogingen en -ingravingen. De gemeten cohesiewaarden mogen in stabiliteitsberekeningen alleen worden meegerekend onder toepassing van relatief hoge veiligheidsfactoren en in geval van tijdelijk werk. Toevoeging van ‘echte’, in de GWW-praktijk toegepaste stabilisatiemiddelen als cement, kalk, epoxy-harsen of bitumineuze

Figuur 13ab – Steil, 12 meter hoog duintalud en zandsculptuur van de Domkerk (schaal 1:30) in Utrecht.

GEOTECHNIEK

18

DECEMBER 2018


materialen kan in het algemeen wel blijvend-stabiele zandtaluds garanderen.

- Stabiliteit van zandsculpturen Bij het concipiëren van zandsculpturen speelt de capillaire cohesie van het vochtige zand een hoofdrol; de samenhangende zandkorrels laten zich en masse gemakkelijk modelleren tot bepaalde kunstzinnige vormen. In principe kan dan ook van bijna ieder natuurlijk zand een sculptuur worden gemaakt. De duurzaamheid van de vaak omvangrijke en hoge objecten, zoals bijvoorbeeld de toren van figuur 13b, die moeiteloos maandenlang (in weer en wind) intact bleef, word vrijwel volledig ontleend aan de verkitting of cementatie, die na droging tot stand komt. Daartoe dient het zandwatermengsel van nature bepaalde ‘verontreinigingen’ te bevatten, die na droging leiden tot stabilisatie van het materiaal. Zand zonder dergelijke stabilisatiemiddelen valt na droging uit elkaar en is dus ongeschikt als sculptuurzand. De bouwers van zandsculpturen hanteren de ongeschreven regel dat alleen puur, natuurlijk zand, gemengd met van nature aanwezig water

of met kraanwater, als constructiemateriaal mag worden gebruikt. ‘Echte’ stabilisatiemiddelen uit de GWW-praktijk mogen niet worden toegepast. Gezien de omvang van veel zandsculpturen zou overigens niet alleen de aankoop van de relatief dure ‘echte’ stabilisatiemiddelen, maar ook het mengen van die middelen met zand leiden tot onaanvaardbare productiekosten.

Literatuur - Bilz, P. 1983 Abschätzung der Kohäsion nichtbindiger Lockergesteine, Bauplanung und Bautechnik 37, Heft 7. - BS 8002 1994 (2001) Code of Practice for Earth Retaining Structures, Eurocode 7: Geotechnical Design- BS EN 1997-1. - CROW 2004 Handboek Zandboek, CROW, Ede. - Hassen, E.E. 2004 Engineering properties of sand containing a small amount of bentonite, MSc Thesis UNESCO-IHE, Delft. - Huizinga, T.K. 1942 Grondmechanica, N.V. Wed. J. Ahrend en Zn, Amsterdam. - Keverling Buisman, A.S. 1940 Grondmechanica, Waltman, Delft. - Kezdi, A, 1969 Handbuch der Bodenmechanik, Band 1: Bodenphysik. - Koolen, A. J. en H. Kuipers 1983 Agricultural soil

mechanics. - Springer-Verlag, Berlin Heidelberg. - Lubking, P. 2013 Grondgedrag. - Syllabus CGF-Msasterclass ‘Handen aan de grond’ PAO Techniek en Management. - Paassen, L.A.van, 2009 Microbes turning sand into sandstone, using waste as cement. - Proc. 4th Int.Young Geotechn. Eng. Conf, Alexandria, Eg. - Pachhai, B.B. 2004 Cohesion and penetration resistance in unsaturated sand. - MSc Thesis HE 167, UNESCO-IHE, Delft. - Schmertmann, J.H. 1978 Guidelines for cone penetration tests; performance and design. - US Dept. of Transportation, FHWA-TS-78- 209. - TGL 35983/02 1984 Sicherung von Baugruben und Leitungsgraben. - DDR-norm. - Wagenbreth, B. 1970 Beitrag zur Bestimmung der Grösse der Kapillärkohäsion nichtbindigen Böden. - Diss. TU Dresden. 쎲

www.abt.eu

bouwen aan ambities Iets moois willen maken. Of misschien gewoon de hoogste, de beste. En voor zo min mogelijk, zo veel mogelijk meters. Iedere opdrachtgever, iedere architect wil ‘iets’ – streeft, verlangt en vraagt.

Wat hun wens ook is, de ingenieurs en adviseurs van ABT zorgen voor de technische uitwerking. Al meer dan 60 jaar. Geïntegreerde oplossingen, maakbaar en vooral haalbaar – hoe groot, klein, ingewikkeld of gewoon

GEOTECHNIEK

19

DECEMBER 2018

de vraag ook is. Grensverleggend waar nodig, maar altijd solide. Wat onmogelijk lijkt, toch mogelijk maken. Voor onze opdrachtgevers, voor onze medewerkers en voor een betere wereld. ABT bouwt aan ambities.


Johan van den Berg VolkerInfra, een Koninklijke VolkerWesselsonderneming

Robbin Sluijsmans Boskalis

Jeroen Dijkstra Cofra B.V.

DE BOUW VAN EEN SLUISCOMPLEX: GEOTECHNISCHE UITDAGINGEN EN OPLOSSINGEN BIJ HET WERKEN MET EEN WERKEILAND n 2014 heeft combinatie ‘Isala Delta’, bestaande uit Boskalis en Van Hattum en Blankevoort, van Rijkswaterstaat en de provincie Overijssel de opdracht gekregen voor het uitvoeren van het project Ruimte voor de Rivier IJsseldelta (www.ruimtevoorderivierijsseldelta).

I

Dit project valt onder een D&C contract. Onderdeel van het ruimte voor de rivier project is het ontwerpen en realiseren van een schut- en spuisluis in het Drontermeer ten zuiden van de huidige Roggebotsluis, zie figuur 1. Deze schut- en spuisluis heet het Reevesluiscomplex. De sluis wordt grotendeels “in den droge” gebouwd met behulp van een werkeiland. Dit artikel geeft inzicht in de geotechnische uitdagingen (verweking, inbrengbaarheid funderingselementen) en oplossingen om de realisatie van het werkeiland en de installatie

van de funderingselementen van de sluis tot een succes te maken.

Verandering van ontwerp In het oorspronkelijke ontwerp (Fase 1) was het voorzien om op de locatie van het Reevesluiscomplex twee keersluizen te realiseren, die ook wel “Reevedam” werden genoemd. Deze keersluizen zouden in 2025 omgebouwd worden naar het Reevesluiscomplex, bestaande uit een schut- en spuisluis. In een later stadium van de bouw is besloten om toch direct de schut- en spuisluis (Fase 2) te realiseren en de keersluizen (Fase 1) daarmee te laten vervallen. Ten tijde van deze ontwerpwijziging waren al funderingselementen aangebracht (zie figuur 3), zoals prefab betonpalen (onder water) en damwanden.

Figuur 1 – Locatie Reevesluiscomplex. Bron: Google Maps (14-05-2018).

In figuur 2 worden de 3D modellen uit het DO van de twee fases weergegeven. Bij de bouw van het Reevesluiscomplex is gebruik gemaakt van een tijdelijk- en een permanent deel van een werkeiland opgebouwd uit zand, ook wel een landuitbreiding genoemd. Voordat dit werkeiland aangebracht is, zijn de slappe toplagen onder het toekomstige eiland verwijderd. Dit om te kunnen voldoen aan een stabiel en betrouwbaar systeem. Het doel van het verwijderen van de slappe lagen was ook om de (rest)zettingen van het werkeiland te beperken en een fundering op staal van de gebouwen mogelijk te maken. figuur 3 geeft een aanzicht tijdens de bouwfase weer.

Uitdagingen Het project kende de volgende specifieke uitdagingen, hieronder afzonderlijk toegelicht: - Faseringsverandering in relatie tot de al aangebrachte palen - Realiseren en behouden van het werkeiland op een veilige en stabiele manier - Optimalisatie fundering gebouwen ten behoeve van circulaire economie - Inbrengbaarheid van funderingselementen na verdicht werkeiland.

Geotechnische condities

Figuur 2 – Links Fase 1: keersluizen. Rechts Fase 2: schut- en spuisluis.

GEOTECHNIEK

20

DECEMBER 2018

In figuur 4 wordt representatieve sondering ter plaatse van het Reevesluiscomplex gepresenteerd. De ondergrond bestaat uit een slappe toplaag (welke later deels is weggebaggerd) vanaf bodemniveau tot ca. NAP -4 m / NAP -9 m. Vanaf onder-


SAM E N VAT T I N G verwekingsvloeiing te voorkomen en een fundering op staal oplossing mogelijk te maken. Funderingselementen kunnen veilig en snel aangebracht worden vanaf een stabiel werkeiland

In het Drontermeer wordt een schut- en spuisluis gebouwd met behulp van een werkeiland dat is opgebouwd uit aangebracht zand. Het werkeiland is, na het aanbrengen ervan, verdicht met een dynamische compactie methode om een

Figuur 3 –

kant slappe toplaag tot ca. NAP -14,5 m is er een matig tot vast gepakte zandlaag aanwezig. Vanaf ca. NAP -14,5 m tot ca. NAP -18,0 m is er een overgeconsolideerde klei siltige laag aanwezig. Onder deze laag bevindt zich een zeer harde zandlaag waarbij conusweerstanden aanwezig zijn tot wel 40 MPa.

Overzicht stand (29-11-2016) einde Fase 1 van zuid naar noord.

Fasering van werkzaamheden Bij de transitie van de keersluisen (Fase 1) naar een schut- en spuisluis (Fase 2) waren de al gerealiseerde funderingselementen uit Fase 1, zoals prefab betonpalen vierkant 450 mm van het bovenhoofd en een aantal kistdamconstructies bij het bovenhoofd een gegeven, zie figuur 3. Voorafgaand aan de start van Fase 2 is begonnen met het ombouwen van de kistdammen (scope Fase 1) om goed aan te kunnen sluiten op deze fase. Er zijn damwanden getrokken en later in Fase 2 herplaatst. Daarbij zijn de tijdelijke- en definitieve verankeringsconstructies aangebracht en de kistdammen met hulp van een kraanschip aangevuld met zand vanaf NAP -6 m tot NAP +1 m. Voorafgaand aan het vullen van de kistdammen is onderzocht welk type zand hiervoor het meest geschikt was. In het laboratorium zijn bij vastgestelde (relatieve) dichtheden de sterkte- en stijfheidparameters bepaald en getoetst aan de ontwerpuitgangspunten. Na het vullen van de kistdammen is de verdichting getoetst door middel van nasonderen. In figuur 5 is de fase weergegeven waarbij de kistdammen gevuld worden. Bij bouwkuip bovenhoofd zijn ook tijdelijke stempels aangebracht om de krachten uit het aan te brengen

Figuur 4 – Representatieve sondering Reevesluiscomplex.

Figuur 5 – Overzicht ombouwfase (5-7-2017) t.b.v. aansluiting Fase 2.

GEOTECHNIEK

21

DECEMBER 2018


een talud. Het wordt vaak aangeduid als ongedraineerd gedrag. In internationale literatuur wordt een verwekingsvloeiing waarbij zeer grote verplaatsingen kunnen optreden onderverdeeld in een “flow liquefaction” of “static liquefaction” en “cyclic liquefaction”, zie bijvoorbeeld Jefferies & Been (2015). Het verschil is de manier waarop de plastische volumerekken worden gegenereerd. - Een bresvloeiing ontstaat door een lokale versteiling (bres) die door progressief bezwijken en erosie langzaam groeit. Hij kan ontstaan in los- en in vastgepakt zand. De ophoging van het werkeiland op de zandige ondergrond, na het verwijderen van de samendrukbare lagen, is uitgevoerd met een 1:4 talud, grotendeels onder water gelegen. Maatgevend voor de analyse van de taludstabiliteit was in dit geval naast een statische, een cyclische verwekingsvloeiing. Dit kan optreden tijdens en na het aanbrengen van het werkeiland (statisch) of op het moment dat het werkeiland / de ophoging wordt verdicht, de palen worden geheid of damwanden ingetrild (cyclisch).

Figuur 6 – Overzicht (8-2-2018) ligging werkeiland RSC van zuid naar noord.

werkeiland op te kunnen nemen. Daarmee worden ook de additionele horizontale vervormingen en snedekrachten op de aanwezige prefab betonpalen beheerst. Voor de constructie van het werkeiland is, zoals aangegeven, de slappe bovenlaag verwijderd tot maximaal NAP -9m en vervolgens zand aangebracht met een kraanschip tot NAP +1,5m. Omdat de dichtheid van het zand bij deze aanbrengmethode relatief laag is, waren additionele maatregelen nodig om een veilig en stabiel eiland te krijgen tijdens alle bouwfasen. Hier wordt in een volgende paragraaf verder op ingegaan. Op basis van sonderingen in de aanvulling en het uitvoeren van een compactieproef met de Cofra Dynamic Compaction (CDC) techniek is een geschikt plan van aanpak opgesteld om tot de gestelde verdichtingseisen te komen. Hiertoe zijn een minimale (voor de stabiliteit) en maximale verdichting (voor de installeerbaarheid van de damwanden en palen) vastgesteld. De verdichtingswerkzaamheden zijn vervolgens succesvol binnen de gestelde specificaties uitgevoerd. Voor funderingen op staal van de gebouwen is een extra verdichtingslag uitgevoerd. Na afloop van de compactiewerkzaamheden zijn vanaf het verdichte eiland betonpalen en damwanden aangebracht inclusief de kistdammen. In figuur 6 wordt de ligging van het werkeiland weergegeven van zuid naar noord. Daarnaast is hier te zien hoe de eerste funderingspalen aangebracht werd. De gereedgekomen bouwkuipen zijn vervolgens

ontgraven, waarna onderwaterbeton en betonwerk is aangebracht. Na het plaatsen van de sluisdeuren en het tot stand komen van het sluisterrein wordt de schutsluis naar verwachting in november 2019 opengesteld voor scheepvaart, zodat doorgegaan kan worden met de bouw van de spuisluis.

Stabiliteit van het werkeiland In het ontwerp van het werkeiland is in detail gekeken naar de taludstabiliteit. Er waren beperkingen en uitgangspunten vanwege het openhouden van de vaargeul. Daarnaast was er de wens om een zo groot mogelijk oppervlak van de werkvloer te krijgen in verband met de uitvoerbaarheid. Op basis daarvan is een ontwerp gemaakt met een relatief steil onderwatertalud. Dit ontwerp gaf aan dat tijdens en na het aanbrengen van het zand in het werkeiland de taludstabiliteit kritisch kon zijn in relatie tot de werkzaamheden die zouden gaan plaatsvinden. Taludinstabiliteit kan optreden door één of meerdere oorzaken, zoals het verlies van macro-evenwicht, het uitspoelen van zand, bresvloeiing en verwekingsvloeiing. In Nederland wordt voor de laatste twee termen vaak de term zettingsvloeiing gebruikt. Het schadeprofiel na optreden is voor beide mechanismen vergelijkbaar, met zeer flauwe taluds tot gevolg. Hierbij een beknopte toelichting op deze mechanismen: - Een statische verwekingsvloeiing is een zeer snel optredend mechanisme in losgepakt zand dat ontstaat als het zand verweekt en een permanente, aandrijvende schuifbelasting aanwezig is, als bij

GEOTECHNIEK

22

DECEMBER 2018

De analyse van de stabiliteit voor dit werk is initieel gemaakt voor een statische verwekingsvloeiing. Een trigger hiervoor kan een plotselinge spanningsverandering zijn (tijdens ophogen, talud baggeren etc.). Naast de geometrie zijn de specifieke eigenschappen van het zand en de dichtheid van het zandpakket hierbij belangrijk. Op het moment dat deze analyses werden gemaakt, waren er geen proefresultaten op het zand beschikbaar. Daarom is gebruik gemaakt van de ervaring in andere projecten en literatuur, waarin de benodigde resultaten van veel verschillende ongedraineerde proeven zijn gerapporteerd. De dichtheid van het gerealiseerde zandpakket is sterk afhankelijk van de aanbrengmethode. In de literatuur zijn hiervoor verschillende richtwaarden gegeven, maar zoals aangegeven in Sladen et al. (1989) kent deze relatieve dichtheid een variatie van 10% tot 70%. In de Hydraulic Fill Manual (van’t Hoff & van der Kolff, 2012) zijn richtwaarden aangegeven variërend van 20% tot 60%, waarbij wordt opgemerkt dat dit zeer algemene waarden zijn en in de praktijk grote variaties kunnen optreden. Voor het aangebrachte zand is veiligheidshalve uitgegaan van een lage relatieve dichtheid waarbij het als verwekingsgevoelig wordt gemodelleerd. Het gedrag is naast de relatieve dichtheid ook sterk afhankelijk van het spanningsniveau in het betreffende pakket. Hiervoor is de term “state parameter” ψ gehanteerd, zie Been & Jefferies (2015). Voor de talud stabiliteitsanalyses waarbij rekening wordt gehouden met het optreden van verweking, is een statisch vervloeiingsmodel ontwikkeld. Het principe van dit model berust


op het bepalen van de marge tot initiatie van een verwekingsvloeiing, zie Mathijssen et al. (2015) voor meer informatie hierover. De conclusie uit deze analyse was dat de kans op een verwekingsvloeiing tijdens het inbrengen van de palen en damwanden te groot was, met als gevolg dat de veiligheid van de mensen en het equipment niet gewaarborgd kon worden en er kans op stremming van de vaargeul zou zijn. Ontoelaatbaar, en reden waarom, na een kostenbatenanalyse van andere mogelijkheden als een steenbestorting en/of een flauwer talud, er besloten is om voor het aanbrengen van de funderingselementen het werkeiland op de kritieke delen te verdichten met CDC. Daarbij is specifieke aandacht besteed aan het werkplan en de veiligheid van de machine en personeel tijdens de uitvoering. Omdat de machine lokaal laag frequente trillingen met hoge intensiteit genereerd, was er tijdens de werkzaamheden nog steeds een kans aanwezig op een lokale verwekingsvloeiing. Voor en na het verdichten zijn er sonderingen uitgevoerd, zie figuur 7 voor een typisch resultaat van de sonderingen. De relatieve dichtheid is bepaald met de Baldi correlatie (Baldi, 1986) aangezien deze methode het meest geschikt is bevonden voor het toegepaste zand. De relatieve dichtheid na het aanbrengen, door het er droog in

te rijden, was circa 10% en een state parameter van circa 0,05. Met de CDC is een verdichting bereikt van de losgepakte zandlagen tot een maximale diepte van circa 8 à 9m. De relatieve dichtheid na het verdichten is circa 100% dicht onder het maaiveld en neemt af tot circa 50% op de maximaal bereikte diepte. Na het verdichten bleek de kans op een taludinstabiliteit aanzienlijk verkleind (voorkomen verwekingsvloeiing), waarmee het risicoprofiel acceptabel werd bevonden om de vervolgwerkzaamheden op het werkeiland uit te kunnen gaan voeren.

CDC compactie De CDC techniek is een verdichtingstechniek waarbij, door middel van het herhaaldelijk laten vallen van een 16 tons valgewicht op een met de grond in contact blijvende voet, de ondergrond wordt verdicht tot een diepte van 7 à 8 meter (zie figuur 8 en 9). Het gebruik van GPS positionering en het inladen en visueel weergeven van tekeningen aan de machinist geven deze de mogelijkheid de compactie gecontroleerd op vooraf bepaalde locaties te laten plaatsvinden. Naast positie wordt ook de compactiedata direct visueel gemaakt aan de machinist, waardoor er gewerkt kan worden op diverse stopcriteria als bijvoorbeeld de zakking van de voet (vergelijkbaar met het kalenderen tijdens het heien van funderingspalen).

Figuur 7 – Sondering voor en na verdichten op dezelfde locatie. De bodem bestaat met name uit zand met enkele dieper gelegen dunne siltlaagjes vanaf een diepte van circa NAP-7m à NAP-8m.

Voor aanvang van de verdichtingswerkzaamheden werd eerst gestart met een compactieproef. Dit is noodzakelijk omdat de benodigde verdichtingsparameters van meerdere factoren afhangen. Bijvoorbeeld de eisen in relatie tot de initiële pakking, de waterstand, de hoeveelheid fines, de doorlatendheid en hoekigheid van het zand. Het primaire doel van deze proef was om de hoeveelheid energie (het aantal slagen onder volle valhoogte) en de gridafstand van de compactiepunten te bepalen om in dit geval binnen de vooraf bepaalde bandbreedte te blijven. Deze was enerzijds ingegeven door de minimaal te behalen relatieve dichtheid vanuit stabiliteitsoogpunt en anderzijds door de wens om, bij het voorziene equipment, geen vertraging te gaan ondervinden met installeerbaarheid van de funderingspalen en damwanden. De minimaal benodigde conusweerstand is weergegeven in figuur 7. De maximaal benodigde conusweerstand was vastgesteld op 10 MPa waarbij kleine overschrijdingen zijn toegestaan. De locatie van de proef werd gekozen in de sluiskolk, buiten de kritische zone van de stabiliteit en het toekomstige werk. Bij aanvang van de proef werden de eerste sonderingen van de aanvulling gemaakt, waarna direct de uitvoering van de proef werd gestart. Bij de eerste slagen met de hamer bleek dat door de zeer losse pakking van het zand een snelle en grote volumeverandering optrad met hoge wateroverspanningen vervloeiing tot gevolg. In samenspraak met de geotechnische ingenieurs van Cofra en Isala Delta is de werkvolgorde van de compactie aangepast om op een veiliger manier de eisen te behalen. Door eerst een ‘voorbehandeling’ aan het zand te geven met een minimale energie door aanpassing van de valhoogte van het gewicht werd vervloeiing voorkomen en is de grond in een hogere dichtheid gebracht, waarop het mogelijk was om met volle valhoogte te gaan slaan. Deze volle valhoogte was noodzakelijk om de benodigde diepte-invloed te halen.

Figuur 8 – Schematische weergave CDC techniek.

GEOTECHNIEK

23

DECEMBER 2018


Figuur 9 – CDC uitvoering op het werkeiland (9-1-2018). Figuur 10 – Inbrengbaarheidsanalyse prefab betonpaal vierkant 450 mm bij drie invloedspalen.

In totaal zijn vier proefvakken geslagen met verschillende energieniveaus, op basis waarvan een werkmethode voor de compactie is bepaald. Op basis van de voor- en na- CPT’s is vervolgens besloten om in het werk voor de tweede passage een 3,25m stramien en 25 slagen op volle valhoogte toe te passen. De resultaten in het werk bleken goed overeen te komen met de proefresultaten. In eerste instantie is gekozen om de CDC techniek enkel toe te passen in het gebied waar de stabiliteit van het onderwatertalud gevaar zou kunnen

lopen tijdens het inbrengen van de prefab betonpalen en damwanden. Dit is gedurende het werk, mede door het verkregen inzicht in de pakking van het zand, aangepast met twee extra gebieden: - De ondergrond van de gebouwen. Hier is gekozen om een maximale verdichting toe te passen om een paalfundatie uit te sparen. Daarmee is een meer circulaire oplossing van de fundatie gerealiseerd; - De overige omliggende gebieden rond de gebouwen, om daarmee een veilig en begaanbaar werkeiland te creëren voor de bouwfase, maar ook

GEOTECHNIEK

24

DECEMBER 2018

voor de toekomstige activiteiten van de opdrachtgever. Er is voor beide gebieden een specifieke werkmethode gekozen. Om tijdens de compactie naast het talud de kans op bezwijken te minimaliseren is een werkvolgorde gebruikt waarbij het overspannen water de ruimte en de tijd kreeg om af te stromen. Goede werkinstructies, een specifieke positionering en werkvolgorde van de kraan en intensieve monitoring van de compactie zorgden voor een veilige en werkbare uitvoeringsmethode. De combinatie van de maatregelen heeft een uitstekende werking gehad. Uitvoering van CDC compactie met behulp van GPS positionering maakte het mogelijk om zonder uitzetten de verschillende stramienmaten te slaan. Zo werd het compactiegrid rond de damwanden vergroot om de installeerbaarheid daarvan niet nadelig te beïnvloeden. Verder zorgt het systeem voor de registratie van het uitgevoerde werk conform het plan.

Installatie palen en damwanden De inbrengbaarheid van de funderingselementen (damwanden AZ18-700 / AZ26-700 / AZ28-700 en prefab betonpalen vierkant 450mm) zijn in de voorbereiding uitvoerig beschouwd. Daarbij is ook de opgedane ervaring uit andere projecten en Fase 1 (Reevedam) gebruikt bij de inbrengbaarheidsanalyses voor Fase 2. Bij deze analyses is ook gebruik gemaakt van het computerprogramme “GRLWEAP”. Dit is een eendimensionaal golf vergelijkingsanalyseprogramma om bewegingen en krachten in de funderingspaal te simuleren, als deze wordt aangedreven door een impact- of vibratiehamer. De heiweerstand voor de funderingspalen is vooraf bepaald aan de hand van het grondmodel voor het voorspellen van de paal-inbrengbaarheid op basis van CPT interpretaties zoals beschreven door T. Alm en L. Hamre (2001). Hierbij is ook onderscheidt gemaakt in de hoeveelheid invloedspalen die aanwezig zijn tijdens installatie. Dit resulteert in een additionele verdichting (f1 factor uit NEN 9997-1) van het niet cohesief grondpakket, wat resulteert in een hogere heiweerstand. In figuur 10 worden de resultaten van de inbrengbaarheidsanalyse gepresenteerd waarbij maximaal drie invloedspalen aanwezig zijn. Links in figuur 10 worden de resultaten van de druk- en trekspanningen in de paal en de Blow Count gecombineerd met de heiweerstand en valhoogte over de Drive weergegeven. Rechts in figuur 10 zijn de invoer gegevens van de analyse weergegeven. In figuur 11 is te zien hoe de betonpalen van het benedenhoofd vanaf het werkeiland met een 100 tons kraan verdiept worden weggeslagen. Het werknivo is tijdens installatie ca. NAP +1 m en paalpuntniveau bedraagt NAP -21 m. De gemiddelde waterstand op het Drontermeer bedraagt ca. NAP


0 m. Tijdens de uitvoering van de funderingspalen en damwanden vonden visuele inspecties plaats om stabiliteit van het werkeiland extra te waarborgen. Daarbij is vastgesteld dat er zich tijdens de uitvoering van de funderingselementen geen scheuren of stabiliteitsproblemen waren. In figuur 12 wordt een samenvatting gegeven van de in- en output van de inbrengbaarheidsanalyses Fase 1 en 2 en de daarbij opgedane praktijkervaringen. Geconcludeerd wordt dat de resultaten uit de inbrengbaarheidsanalyes zowel in Fase 1 als Fase 2 goed overeenkwamen met de prakijk. Het loont om een uitgebreide inbrengbaarheidsanalyse uit te voeren in het VO. Hiermee worden de risico’s met betrekking tot paalinstallatie goed in kaart gebracht. Faalkosten worden daarmee voorkomen.

Conclusie In de ontwerpfase is onderzoek gedaan naar de verwekingsgevoeligheid van het aan te brengen losgepakte zand in het werkeiland. De conclusie uit dit onderzoek was dat de kans op verwerkingsvloeiing tijdens inbrengen van de palen en damwanden te groot was en de stabiliteit tijdens uitvoering niet gewaarborgd kon zijn. Om deze reden is er aanvulende verdichting van het losgepakt zandpakket uitgevoerd met compactiemethode CDC. Ook zijn de locaties waar gebouwen moesten komen extra verdicht en is daarmee een paalfundatie uitgespaard gebleven. Hiermee is een meer circulaire oplossing van de fundatie gerealiseerd. De funderingspalen en damwanden van de schutsluis zijn vanaf een stabiele ondergrond aangebracht. De inbrengbaarheid van de funderingspalen en damwanden is goed verlopen. De praktijkervaring kwam goed overeen met de inbrengbaarheidsanalyses.

Figuur 11 – Installatie prefab betonpalen vierkant 450 vanaf werkeiland bij het benedenhoofd (15-2-2018).

Referenties - Baldi, G. (1986). Interpretation of CPT's and CPTU's. 2nd Part: Drained penetration of sands. Proc. IV Int. Geotech. Sem., Singapore. - van't Hoff, J., & van der Kolff, A. N. (2012). Hydraulic Fill Manual: For Dredging and Reclamation Works. CRC press. - Jefferies, M., & Been, K. (2015). Soil liquefaction: a critical state approach. CRC press. - Mathijssen, F.A.J.M., de Jager, R.R., & Hooiveld, B.J. (2015). Reliability Based Design of Dredge Sludge Depot for Mechanism Static Liquefaction. IOS Press. - Sladen, J. A., & Hewitt, K. J. (1989). Influence of placement method on the in situ density of hydraulic sand fills. Canadian Geotechnical Journal, 26(3), 453-466. - Alm, T., & Hamre, L. (2002). Soil model for pile driveability predictions based on CPT interpretations. In Proceedings of The International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering  (Vol. 2, pp. 1297-1302). AA BALKEMA PUBLISHERS. 쎲

Figuur 12 – Overzicht inbrengbaarheidsanalyses en ervaringen uit Fase 1 en 2.

GEOTECHNIEK

25

DECEMBER 2018


B BOUWEN OU OUW WE BEGIN EGIN EG GIN NT IIN NT N DE D BODEM BO WEN BEG BEGINT BE M MA A AAK AK A K EEN E EE N IN INFORM NF FO OR R M MAT A T I E EV VE E AFSPRAA AK MAAK INFORMATIEVE AFSPRAAK AA EVE K

.NL GEOTECHNIEK

26

DECEMBER 2018


Kies

VOOR VAKBLAD GEOTECHNIEK EN

bereik...

Leden KIVI NIRIA, afd. Geotechniek Leden NGO (Nederlandse Geotextielorganisatie) Leden ie-net (v/h KVIV) Leden BGGG (Belgische Groepering voor Grondmechanica en Geotechniek) Leden ABEF (Belgische Vereniging Aannemers Funderingswerken) Professionals uit de GWW-sector in Nederland en BelgiĂŤ (waaronder ook prospects als overheden)

Meldt u aan als Member van Geotechniek en bereik uw doelgroep effectief! U ontvangt een aantrekkelijk publiciteitspakket waarmee u uw organisatie, dienst of product kunt profileren d.m.v. publiceren/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 v.o.f. BV Educom UitgeverijEducom Uitgeverij Marketing Drukwerk Investeringen Internet it

GEOTECHNIEK

27

DECEMBER 2018

ij d

l


GEOTECHNIEK WAS ERBIJ

p vrijdag 13 september 1918 vond bij Weesp ĂŠĂŠn van de grootste treinrampen plaats in de Nederlandse geschiedenis. U las hierover al eerder een artikel in dit vakblad (editie nr. 3-2018). De oorzaak was het wegzakken van de spoordijk. De in 1889 aangelegde dijk was door hevige regenval van de voorgaande dag zo verzadigd geraakt met water dat het dijklichaam instabiel werd en afschoof. Als gevolg van de treinramp ontstond een behoefte aan kennis over het gedrag van grond. Enige jaren na de treinramp werd dan ook het Laboratorium voor GrondMechanica opgericht. Daarmee wordt de treinramp in het algemeen gezien als het startsein voor de ontwikkeling van de hedendaagse geotechniek in Nederland.

O

100 JAAR GEOTECHNIEK IN NEDERLAND

Op donderdag 13 september jl. werd in Weesp het 100-jarig bestaan van het vak Geotechniek in Nederland gevierd met o.a. een rit met een stoomtrein, een wie bouwt de sterkte dijk-competitie door leerlingen van plaatselijke basisscholen, een officieel gedeelte in de Grote Kerk in het bijzijn van prof. Mr. Pieter van Vollenhoven (voormalig voorzitter van de Onderzoeksraad voor Veiligheid), een borrel en aansluitend een lopend buffet. Al met al kunnen we terugkijken op een zeer geslaagd event.

Fotografie: Colorbox Design Heeft u binnenkort ook een jubileum te vieren, een andere festiviteit of bijeenkomst? Laat het ons weten: info@uitgeverijeducom.nl

GEOTECHNIEK

28

DECEMBER 2018


GEOTECHNIEK

29

DECEMBER 2018


THE MAGIC OF GEOTECHNICS

PUBLICEREN KUN JE LEREN

Dr. Jurjen van Deen Deltares

eer aan de weg timmeren als geotechnicus, in deze kolommen is daar al vaker een lans voor gebroken. Eén manier is zorgen dat je in de krant komt. Daar wordt je gezien door burgers, managers, bestuurders en de politiek. Uiteindelijk zijn dat de actoren die achter de grote (bouw)projecten zitten waar geotechniek veelal een nietonbelangrijke rol in speelt. Al is maar één opdrachtgever zich (nog meer) bewust van de rol die de ondergrond speelt dan is dat pure winst. Maar er is meer.

M

Een tweede manier is publiceren. Aan de weg timmeren met publiceren is in je eigen belang om bij te blijven in je vakgebied. Sommige slimmeriken denken: ik ga mijn kennis niet weggeven. Ook bazen willen dat nog wel eens denken, maar het is minder slim dan het lijkt. In de eerste plaats moet je anderen wel laten weten dat jij zo slim bent, slimmer dan de gemiddelde collega. Maar bovendien is er zoiets als het voor-wat-hoort-watprincipe. De eerste vraag in de wandelgangen van een conferentie is altijd: ‘Heb je ook een paper?’ Als je alleen maar komt halen zal de ander niet snel geneigd zijn je de fijne details te vertellen die niet in zijn artikel staan maar die in een gesprek wel naar voren komen. Hetzelfde geldt op een netwerkborrel: als jij niks vertelt krijg je ook niks te horen.

TIPS & TRICKS Een begin maken - Start met een leeg vel A4 en schrijf rijp en groen op wat je invalt. - Maak een geannoteerde inhoudsopgave (‘rode draad’) en hang al die opmerkingen van het A4tje erin. Als je sommige opmerkingen niet kwijt kunt, denk dan twee keer na of ze wel in het verhaal thuishoren. - Probeer niet een rapport direct te comprimeren tot een artikel. Kopieer hooguit alinea’s naar de geannoteerde inhoudsopgave. - Zorg dat je zicht hebt over wat anderen al gepubliceerd hebben. Voor een conferentiebijdrage gaat dat minder ver dan voor een peer reviewed wetenschappelijk artikel maar

Minstens zo belangrijk is dat niet-geotechnische collega’s jou – en de geotechniek – zien. Geotechniek is een specialisme dat zelden stand alone wordt toegepast. Meestal ben je onderdeel van een groter project - een bouwwerk, een offshore constructie of gebiedsontwikkeling. De ontwer-

je moet wel zeker zijn dat je wat nieuws te vertellen hebt. - Val niet met de deur in huis maar begin met de context en de relevantie. Waarom zou ik, lezer, dit lezen? Bij het schrijven - Vermijd lange zinnen. Vermijd ook teveel onderwerpen in één zin, dat effect ontstaat gemakkelijk als je een te lang artikel inkort. - Vermijd de lijdende vorm (‘worden’). Meestal kun je wel benoemen wie de handelende persoon of instantie is, ook zonder al te persoonlijk te worden: de opdrachtgever, de klant. Of eventueel ‘we’ of ‘je’. En zinnen met ‘door’ kun je altijd actief maken. - Zoek een meelezer: vraag hem of haar of het duidelijk is voor iemand die minder bekend is

met het onderwerp dan jij. Houd voor ogen wie je lezer is, dat is bij een peer reviewed artikel anders dan bij een conferentiebijdrage en anders dan in de Geotechniek. Laat de meelezer daar ook op letten. Afwerking - Check de richtlijnen van het blad /de conferentie: lengte artikel & samenvatting, kop van het artikel, onderschriften figuren en tabellen, vorm van de literatuurverwijzingen. - Zorg voor goede kwaliteit figuren: 300 dpi is drukwerkkwaliteit (300 dots per inch, dus een plaatje van 7,5 x 10 cm moet minimaal 900x1200 pixels hebben). Grafieken leesbaar op het formaat waarop ze gedrukt worden (lijndikte!). Bij figuren van anderen: let op copyright.

GEOTECHNIEK

30

DECEMBER 2018

pers daarvan zijn uiteraard geen geotechnisch specialisten en dat hoeft ook niet, maar ze moeten zich wel bewust zijn van de ondergrond en de verraderlijke mechanica van die ondergrond. Daarvoor is het dus handig te publiceren op bijeenkomsten of conferenties of bij te dragen aan een cursus met een bredere scope dan geotechnieksec: bouw, constructie, beton, offshore, waterbouw, over projecten waar de geotechniek een rol speelt. Daar kan je het belang van de ondergrond uit-dragen en ook het bijzondere gedrag van grond als bouwmateriaal. Het belang van publiceren is dus wel duidelijk, maar toch komt het er vaak niet van. Gebrek aan ervaring met het opzetten van een artikel en het schrijven ervan is een drempel. Maar als je niet schrijft komt die ervaring ook niet. Maar vooral: je moet de rust hebben – of nemen – om na te denken en achter de PC te kruipen en te beginnen. En je kunt opzien tegen de tijd en de moeite die er in gaat zitten om een artikel te schrijven. Voor een peer reviewed full paper speelt dat meer dan bij een conferentiebijdrage. Daar staat ook veel tegenover. Allereerst is het leerzaam omdat je bij het nadenken dat aan het schrijven voorafgaat tegen zaken aanloopt die je eerder over het hoofd gezien hebt. In het ergste geval haal je er zelfs fouten uit (maar beter laat dan niet). Daarnaast is het gewoon leuk om jezelf in druk terug te zien en van anderen te horen dat ze je gezien hebben, misschien zelfs gelezen. Er wordt vaak naar de senior medewerkers gekeken


THE MAGIC OF GEOTECHNICS als het om publiceren gat. Maar senioren hebben het altijd druk, en junioren missen schrijfervaring. Senioren, zoek assistenten om te schrijven; junioren, zoek mentoren om je op weg te helpen en te begeleiden. En gewoon doen, dat is zeker bij schrijven altijd nog de beste leerschool. Er zijn wel een aantal tips en tricks te geven om de drempel van het publiceren te slechten. In het kader staat een mogelijke aanpak weergegeven. Belangrijk is om niet in een writer’s block verzeild te raken, het beeld van de schrijver met 100 proppen papier om zich heen met steeds een afgekeurde eerste zin. Begin gewoon met schrijven, hardop pratend. Maak je geen zorgen over mooie zinnen, te harde uitspraken, en onlogische sprongen. Gewoon doorpraten en doorschrijven. Later kun – en moet – je wel schrappen en ordenen, maar dat is gemakkelijker dan schrijven. Als je wat vergeten hebt voeg je het er zo weer tussen, maar dat is ook een valkuil: tekst gaan zitten corrigeren terwijl je net zo lekker aan het verzinnen was.

Na zo’n eerste woordexplosie – en laat hem doorgaan zolang als je kunt – komt de fase van het schrappen. Schrijven is schrappen, overbodige woorden en zinnen weg, dubbelingen eruit, stroomlijnen. Kill your darlings, berijdt niet al je stokpaarden maar bewaar een paar voor het volgende artikel, en schrap mooie zinnen die bij nadere beschouwing toch niet zo to the point zijn. Controleer ondertussen of de onderwerpen in de rode draad (zie kader) passen, of misschien naar een andere plek moeten verhuizen. Als je eenmaal bezig bent is de belangrijkste horde genomen. Maar houd de vaart er in tot je een ruwe maar complete versie van het artikel hebt. Het kan handig zijn om het dan even weg te leggen en afstand te nemen, maar pas op dat het niet van je actielijst afschuift. Zet jezelf voor het blok en stel jezelf een deadline. Bij deelname aan een conferentie of het geven van een cursus gaat dat vanzelf. Een belangrijke voorwaarde is om rust te creëren,

GEOTECHNIEK

31

DECEMBER 2018

rust in je hoofd, voor het (opnieuw) analyseren en evalueren van de resultaten, het afstand nemen vanuit het perspectief van een ander, de lezer die in principe geïnteresseerd is maar niet noodzakelijk de inhoudelijke specialist. Dat kost tijd. Operationele zaken, bellende klanten en hulpvragende collega’s hebben altijd de neiging structurele activiteiten, achteroverleunen, evalueren en schrijven te verdringen. Geen tijd betekent in feite geen prioriteit. Zorg dat je een zekere tijdsduur – een uur, of een paar uur – niet gestoord wordt. Buiten werktijd zijn er minder bellende klanten, gebruik die tijd; eigen tijd investeren hoort ook bij publiceren. Je schrijft niet alleen voor de baas of de organisatie maar ook voor jezelf, misschien wel juist voor je zelf, voor je eigen persoonlijke ontwikkeling. En uiteindelijk is het natuurlijk mooi om gezien te worden, dat streelt je ijdelheid. En een beetje ijdel zijn wij geotechnici toch allemaal ? 쎲


KOR T

Brian Wehrmann GEO-GIS, vh. CRUX Engineering BV

Stavros Panagoulias Plaxis bv, Delft

26TH EUROPEAN YOUNG GEOTECHNICAL CONFERENCE (EYGEC) GRAZ, OOSTENRIJK Bezoek Waterkrachtcentrale, Graz. it jaar vond de 26ste editie van EYGEC (European Young Geotechnical Engineers Conference) plaats in Graz, Oostenrijk van 11 tot 14 September 2018, georganiseerd door de TUGraz, ISSMGE, ASSMGE en OIΛV en gesponsord door Keller Holding GmbH. Namens het KIVI zijn Brian Wehrmann (GEO-GIS) en Stavros Panagoulias (Plaxis B.V.) gekozen om Nederland te vertegenwoordigen op deze conferentie. De conferentie werd bijgewoond door een selecte groep jonge ingenieurs uit 26 verschillende Europese landen.

D

Op woensdag gaf Brian zijn presentatie over ‘Damage risk analysis of buildings due to dike strengthening’. Voor het project KIJK (Krachtige IJsseldijken Krimpenerwaard) heeft CRUX Engineering BV een onderzoek uitgevoerd naar de schadegevoeligheid van ca. 1200 gebouwen gelegen op de IJsseldijk. De schadegevoeligheid is bepaald aan de hand van een kwalitatief onderzoek en een kwantitatief onderzoek. Het doel van het onderzoek is het opstellen van het VKA (VoorKeursAlternatief). In het kwalitatieve onderzoek

zijn gegevens (Archief, BAG data, Satelliet data en Visuele inspecties) verzameld die betrekking hebben op de huidige staat en schadegevoeligheid van de panden en is deze geborgd in een database en gekoppeld aan GIS. In de database wordt per pand de feitelijke informatie gebundeld op één Factsheet. De database maakt het mogelijk om bepaalde correlaties te vinden en een geanalyseerde invulling te geven aan onbekende gegevens, zoals het type fundering en de huidige staat van het pand. In het kwantitatieve onderzoek zijn vier dijkversterking alternatieven beschouwd. Een Grondoplossing, Grondoplossing met damwand (type II), Damwand (type I) en een Asverschuiving. De schadegevoeligheid is getoetst op het intrillen van de damwanden type I en II en grondvervormingen als gevolg van een grondoplossing of asverschuiving. Door meerdere representatieve berekeningen uit te voeren en te koppelen aan de database is voor ieder pand de schadegevoeligheid bepaald. Donderdag mocht Stavros zijn presentatie geven

GEOTECHNIEK

32

DECEMBER 2018

over ‘An Innovative Design Methodology for Offshore Wind Monopile Foundations’. De recentelijk ontwikkelde software PLAXIS module, MoDeTo (Monopile Design Tool), is geïmplementeerd voor het ontwerp van monopile fundering van offshore windturbines, onder horizontale belasting. Het toegepaste belastinggeval is gebaseerd op de ontwerpmethodiek van het PISA (Pile Soil Analysis) onderzoeksproject, waarin een één-dimensionaal (1D) berekeningsmodel wordt gebruikt voor het snel uitvoeren van robuuste ontwerpberekeningen. De monopile is geformuleerd naar de Timoshenko balken-theorie. De primaire resultaten van PISA zijn geïntegreerd in het monopile ontwerpproces, als verbetering van de conventionele ‘p-y curve’ ontwerpbenadering ten aanzien van horizontaal belaste monopiles met een kleine lengte-over-diameter ratio, door het inrekening brengen van de additionele grond reactie componenten langs de schacht en de punt van de monopile. Twee ideale en uniforme grondprofielen (klei en zand) zijn gebruikt om de gebruikte ontwerp methodiek te verifiëren. De


KOR T numerieke ontwerpbenadering is toegepast om het monopile ontwerp te optimaliseren, op basis van de aangenomen uitgangspunten voor de grond en belastingen. De resultaten van het 1D ontwerpmodel zijn gecontroleerd door drie-dimensionale (3D) numerieke berekeningen in Plaxis 3D uit te voeren. De vergelijkbare resultaten op de monopile uit de twee modellen bevestigen de validatie en robuustheid van de 1D ontwerpberekeningen.

Social Event en Excursie Naast de technische presentaties overdag was er de gelegenheid om onze Europese mede-geotechneuten iets beter te leren kennen. Op de laatste avond moest ieder land een one-minute show geven met nationale kenmerken. Wij konden met muziek van Guus Meeuwis, een pop-quiz en zelf geknutselde tulpen een goede indruk achterlaten. Vrijdagochtend sloten wij de conferentie af met een bezoek aan de nieuwe, nog in aanbouw, waterkrachtcentrale van Graz. Deze heeft naast het opwekken van groene energie ook een functie om het waterpeil in Graz hoger op te zetten en beter aan te laten sluiten op het straatniveau voor esthetische en recreatieve behoeften.

wehrmann@geo-gis.nl s.panagoulias@plaxis.com ě&#x17D;˛

56 56

JAAR JAAR UWUW ADVISEUR ADVISEUR Risicogestuurd Risicogestuurd onderzoek, onderzoek, deskundige deskundige advisering advisering en monitoring en monitoring zijn onmisbaar zijn onmisbaar bij bouwen bij bouwen op of op onder of onder de grond! de grond! Grondonderzoek Grondonderzoek Geo-adviezen: Geo-adviezen: fundering fundering / bouwput / bouwput / hydrologie / hydrologie / trillingen / trillingen Monitoring: Monitoring: trillingen trillingen / grondwater / grondwater / (grond)deformaties / (grond)deformaties Funderingsonderzoek Funderingsonderzoek

FugroFugro NL Land NL Land B.V. B.V. 070 3111333 070 3111333 info@fugro.nl info@fugro.nl www.fugro.com www.fugro.com

GEOTECHNIEK

33

DECEMBER 2018


COLUMN PRIKKEN IN KLEI #2

Piet Lubking

DE CBR-STEMPEL e California Bearing Ratio (CBR) is een "draagkracht"-parameter die in het terrein of in het laboratorium (op geroerde of ongeroerde monsters) wordt bepaald door middel van een gestandaardiseerde indringproef. Anders dan de valconusproef, waarbij een conusvormig lichaam de grond penetreert door de impact van de vallende conus, is de penetrerende CBR-stempel een schaalmodel van een ronde, stijve funderingsplaat die verplaatsingsgestuurd tot bezwijken wordt gebracht. In figuur 1 is het patroon van glijlijnen en vervormingen van de ondergrond in beide situaties (valconus en CBR-stempel) met elkaar vergeleken.

stempel (doorsnede B = 49,6 mm en oppervlakte 3 sq. inch of 19,35 cm2), die met een snelheid van 0,05 inch/min (21 µm/s) in de grond wordt gedrukt tot een diepte van minstens 0,2 inch (5,08 mm) en maximaal 0,5 inch (12,7 mm); zie figuur 2. De penetratiesnelheid van de stempel is daarmede circa 1000 maal trager dan die van een standaard-sondeerconus. Tijdens de penetratie wordt eventueel terzijde van het belaste oppervlak een bovenbelasting aangebracht die representatief is voor de druk die in situ op het funderingsniveau heerst ten gevolge van het gewicht van de aanwezige lagen (verharding of grond); zie figuur 2.

De CBR-waarde wordt in de wegenbouw gebruikt als basis voor de dimensionering van funderingslagen van wegen en vliegvelden; in de bodemkunde en geotechniek wordt de CBR-waarde gehanteerd als aanduiding van de begaanbaarheid of stabiliteit van de natuurlijke grondslag.

De voor penetratie benodigde kracht wordt geregistreerd en het kracht-verplaatsingsdiagram van het ondergrondmateriaal wordt vergeleken met dat van eenzelfde proef op een standaardmateriaal, bestaande uit gebroken rots. Enige voorbeelden van kracht-verplaatsingsdiagrammen van grondsoorten (curve A en B) zijn weergegeven in figuur 3 tezamen met het diagram van gebroken rots. De CBR-waarde van het ondergrondmateriaal bij 0,1 inch en bij 0,2 inch penetratie wordt gede-

D

De proefuitvoering De CBR-proef behelst een verplaatsingsgestuurde, langzame penetratie van een cilindervormige

Figuur 1 – Glijlijnen en vervormngen bij penetrerende valconus en CBR-stempel.

finieerd als de verhouding tussen de spanning pA respectievelijk pB van dat materiaal en de overeenkomstige kracht of spanning bij gebroken rots, vermenigvuldigd met 100%. Voor gebroken rots bedraagt de kracht 13,5 kN (3000 lbs) respectievelijk 20,3 kN (4500 lbs), terwijl de grootte van de spanning 6895 kPa (1000 psi) respectievelijk 10343 kPa (1500 psi) is; zie figuur 3. In de meeste gevallen zal de CBR-waarde bij 0,1 inch penetratie hoger liggen dan die bij 0,2 inch penetratie; de eerstgenoemde CBR-waarde wordt dan als proefresultaat beschouwd. Indien de 0,2 inch-CBR hoger ligt wordt het monster opnieuw beproefd. Is de 0,2 inch-CBR wederom hoger, dan wordt deze als proefresultaat gehanteerd. In de praktijk blijkt de 0,1 inch-CBR meestal maatgevend als proefresultaat

Globaal verband tussen CBR-waarde en ongedraineerde sterkte De grootte van het grensdraagvermogen qu van de stempel bij statische, ongedraineerde belasting van de klei-ondergrond (φ = 0) en bij afwezigheid van een zijdelingse bovenbelasting kan worden afgeleid op basis van de draagkrachtformule van Prandtl, aangepast voor een ronde, ruwe funderingsplaat, waarvan de penetratiediepte D zeer klein is ten opzichte van de plaatdiameter B: qu = Nc.sc.cu = 5,7 x 1,2 x cu Daarin is cu de ongedraineerde schuifweerstand van de ondergrond. Nc is een draagkrachtcoëfficient en sc een vormfactor; beide zijn afhankelijk van de hoek van inwendige wrijving φ. Daardoor kan worden gesteld dat qu[kPa] ≈ 7 cu[kPa]. Volgens de definitie komt CBR = 100% bij een penetratie van 2,54 mm (0,1 inch) overeen met een standaardkracht op de CBR-stempel ter grootte van 13.240 N en met een spanning beneden de stempel ter grootte van 6895 kPa. Verder blijkt uit veel praktijkmetingen dat bij een stempelpenetratie van 2,54 mm in normaal-geconsolideerde (NC-) of verstoorde klei de spanning beneden de stempel ongeveer de helft van het grensdraagvermogen bedraagt: pA = 0,5 qA; zie het spanningsverplaatsingsdiagram A van NC-klei in figuur 3. Daardoor is: CBR[%] ≈ 0,5 qu / 68,95 ≈ 0,05 cu

Figuur 2 – Principe van een CBRproef in het terrein en in het laboratorium.

Voor relatief slappe, NC-klei, zoals die veelvuldig in West-Nederland voorkomt, alsmede voor sterk verstoorde klei geldt dus de globale betrekking: cu [kPa] ≈ circa 20 CBR[%]

GEOTECHNIEK

34

DECEMBER 2018


COLUMN

In overgeconsolideerde (OC-), onverstoorde klei treedt bij een penetratie van 2,54 mm van de stempel een spanning op die meestal iets groter is dan driekwart van het grensdraagvermogen , terwijl het grensdraagvermogen van de stempel wordt bereikt voordat een penetratie van 5,08 mm (0,2 inch) is gerealiseerd; zie de spanning pB = circa. 0,85 qB; zie het spanningsverplaatsingsdiagram B van OC-klei in figuur 3. Voor relatief stijve, overgeconsolideerde, onverstoorde klei geldt daardoor ruwweg: CBR[%] ≈ 0,85 / 68,95, zodat: cu [kPa] ≈ circa 12 CBR[%]

Figuur 3 – Principe van een CBR-proef in het terrein en in het laboratorium.

Globale verbanden tussen CBRwaarde en vervormingsparameters Voor een simpele, globale analyse van het vervormingsgedrag van de grond onder de penetrerende stempel wordt soms de spannings-vervormingscurve van de klei volgens figuur 3 opgevat als het resultaat van een mini-plaatbelastingsproef, uitgevoerd met een stijve plaat (diameter B = 49,6 mm). Vanaf de oorsprong vertoont de curve daarbij een vrijwel lineair verloop tot aan de verticale vervorming van D = 2,54mm (0,1 inch) die maatgevend is voor de bepaling van de CBR-waarde. Het quotiënt van spanning en vervorming representeert de beddingsconstante kCBR van de CBR- stempel : kCBR [MPa/m] = p / D = 0,01 CBR[%] . 6,895 / 0,00254 ≈ 27 CBR[%] Volgens de elasticiteitstheorie wordt het zettingsgedrag van een stijve plaat, gelegen op een halfoneindige ruimte van (homogeen, isotroop en lineair-elastisch) ondergrondmateriaal beschreven als: z = f . p . r (1 - v2) / E ofwel E = f .r (1 - ν2) p / D waarin de plaatzakking D en de straal van de plaat r = B/2 de dimensie van een lengte (bijvoorbeeld m) hebben, terwijl de plaatbelasting p en de elasticiteitsmodulus E van de grond onder de stempel als een spanning (bijvoorbeeld MPa) worden uitgedrukt. De factor f is daarbij afhankelijk van de plaatstijfheid; bij een volkomen stijve plaat als de CBR-stempel bedraagt de factor f = π/2 = 1,57. Wanneer voor de dwarscontractiecoëfficient ν van klei wordt aangenomen dat ν = 0,5, geldt voor de CBR-stempel (r = 0,0248 m) bij een penetratie van D = 0,0254m in de klei-ondergrond: ECBR [MPa] = 1,57 x 0,0248 (1 - 0,52 ) pA / DA = 0,03x27CBR[%] = 0,8 CBR[%] Talrijke onderzoekers hebben aangetoond dat de beddingsconstante van de grond daalt naarmate de plaatdiameter groter is, terwijl plaatdiameters groter dan circa 0,76m (30 inch) geen verdere afname van de beddingsconstante laten zien. Als beddingsconstante van de ondergrond wordt dan ook vaak k0,76m aangehouden, dat wil zeggen de

Figuur 4 – Globale, analytisch afgeleide en in de praktijk gevonden verbanden tussen CBR-waarde en vervormingsparameters beddingsconstante k en elasticiteitsmodulus E.

k-waarde, ontleend aan een plaatbelastingsproef met een 0,76m-plaat. Uit praktijkproeven van Stratton blijkt dat k-waarden, ontleend aan plaatbelastingproeven met kleinere diameter moeten worden gereduceerd met een zekere factor teneinde de "werkelijke" k-waarde van de ondergrond te vinden. Daarbij geldt: k0,76m ≈ k0,50m / 1,25 ≈ k0,30m / 2,1 ≈ k0,05m / 6,4 = kCBR / 6,4 Daardoor is: k0,76m ≈ 27 CBR / 6,4 ≈ (4-4,5) CBR[%] terwijl verder: E076m [MPa] = 1,57 x 0,38 (1 - 0,52) kCBR / 6,4 ofwel E076m [MPa] ≈ 2 CBR[%]. In figuur 4 zijn de hierboven afgeleide globale relaties tussen CBR-waartde en vervormingsparameters, in casu de beddingsconstante k en de elasticiteitsmodulus E bij eerste vervorming weergegeven door middel van dikke getrokken lijnen. Tevens zijn de ranges ingetekend die doorgaans in praktijkwaarnemingen worden gevonden.

Restricties

weinig consistent zijn. Tevens moet worden opgemerkt dat bovengenoemde afleidingen een statische belastingsituatie betreffen; de CBR-proef kan worden beschouwd als een relatief langzame penetratieproef. Bij snellere, dynamische proeven gedraagt de grond zich veel stijver en gelden andere correlaties met de CBR-waarde. Een bekende betrekking tussen een dergelijke elasticiteitsmodulus (de zogenoemde resilient modulus Er) en de CBR-waarde luidt: Er[MPa] ≈ 10 CBR[%]. Diverse onderzoekers geven aan dat de dynamische E-waarden als regel een aantal malen hoger liggen dan de statisch-bepaalde E-moduli.

Hoewel de CBR-waarde in principe een aanduiding is van zowel de sterkte als de stijfheid van de ondergrond dienen bovengenoemde correlaties tussen CBRr-waarde en sterkte-, dan wel stijfheidswaarden met voorzichtigheid te worden gehanteerd. Met name ten aanzien van de verbanden tussen CBR-waarde en de vervormingsparameters merken diverse onderzoekers op dat ze voor klei

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

GEOTECHNIEK

35

DECEMBER 2018


Excel in creating sustainable solutions for a better world

BESIX Nederland is als multidisciplinair bouwbedrijf ruim 25 jaar aanwezig op de Nederlandse markt en heeft succesvol deelgenomen aan tal van innovatieve en toonaangevende projecten die het Nederlandse landschap mee vormgeven.   BESIX Nederland heeft mee gebouwd aan projecten zoals de 2de Coentunnel, Renovatie van de Velsertunnel, Lammermarkt- en Garenmarktgarages, de Hogeschool Utrecht, Traverse in Dieren, de Prinses Beatrixsluis, Neeltje Jans Radartoren, Theemswegtracé in de haven van Rotterdam, de A6 in Almere, de Maastoren, de Montevideo toren en nog zo veel meer.   Wij bieden een unieke integrale aanpak o.a. dankzij ons eigen ingenieursbureau met ruim 180 experten in domeinen zoals geotechniek, structuren, uitvoeringsmethodes, digitalisering, betontechnologie, …. Dankzij deze know-how kunnen we snel inspelen op de dynamiek in de markt en de noden van onze klanten. Lammermarktgarage

b

i

l

GEVOEL VOOR GROND Geobest is uw deskundige, betrokken en betrouwbare partner voor kwalitatief hoogstaande geotechnische ontwerpen en adviezen. Als adviesbureau leggen wij de koppeling tussen theorie en praktijk, in Nederland en daarbuiten.

info@geobest.nl

GEOTECHNIEK

36

DECEMBER 2018

www.geobest.nl


n h i c ek e t ONAFHANKELIJK O NAF HA NKE LIJK VAKBLAD V A K BL A D VOOR V OO R HET GE GEOTECHNISCHE O TE CHNISCHE W WERKVELD ERK V ELD

FU

G N I S R E ND 2018

T EN C HINE I EK K B I J L A G E V A N G E O T EG ECOH

NUMMER 4

DECEMBER 2018


Ir. B.J. Admiraal Volker Staal en Funderingen

Figuur 1 – Afzinklocatie Neue Kattwykbrücke, Hamburg.

PNEUMATISCH AFZINKEN 2.0, OFTEWEL ‘HOE DIEP KAN MEN (GEOTECHNISCH) ZINKEN’ e Neue Kattwykbrücke in Hamburg wordt op dit moment gerealiseerd in opdracht van de Hamburg Port Authority (HPA). Voor de realisatie van de rivierpijlers is een bijzondere bouwwijze gekozen. Daarbij is onder meer de techniek van pneumatisch afzinken toegepast. Pneumatisch afzinken betekent werken onder overdruk met alle veiligheidsmaatregelen die daarbij horen. Maar ook dat de werktijden ernstig beperkt worden bij afzinken tot een waterdiepte van 32m. Volker Staal en Funderingen (VSF), onderaannemer voor het afzinken van de rivierpijlers van de Neue Kattwykbrücke, heeft daarom het afzinkproces innovatief gemechaniseerd. De grond onder de caissons wordt zo afstand gestuurd ontgraven en afgevoerd met minimale inzet van mensen in de werkkamer. Dit artikel gaat in op het uitvoeringsconcept van de rivierpijlers,

D

de ontwikkeling van afstand gestuurd afzinken en de verwachte en onverwachte uitdagingen die tijdens de uitvoering opgelost moesten worden.

Oude en nieuwe Kattwykbrug De havenstad Hamburg is gebouwd in de delta van de rivier de Elbe. Om de stad te bereiken zijn er vele bruggen, waarvan de bestaande Kattwykbrücke op de centrale spoorroute ligt tussen het oostelijk en het westelijk havengebied. De brug heeft ook een lokale, maar belangrijke verkeersfunctie o.a. voor de verbinding naar de A7. De brug is gebouwd in 1973 en overspant de zuidelijke Elbe. Het is een van de grootste hefbruggen in de wereld. De vakwerkconstructie met de hoge heftorens vormen een karakteristieke architectuur. De combinatie van spoor en weg vormen echter bij de relatief smalle brug heden ten dage

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

38

DECEMBER 2018

een probleem. Indien een trein de brug moet passeren, kan het wegverkeer geen gebruik maken van de brug -het spoor loopt nl. over de wegstroken- met filevorming als gevolg. Een nieuwe brug was dus dringend nodig. Gekozen is voor een extra brug met gelijke vormgeving, speciaal bedoeld voor het treinverkeer. De aanbesteding hiervan is gewonnen door de bouwcombinatie Max Bögl-H.C. Hagemann-Heijmans. De nieuwe brug van totaal 287m lengte wordt ca. 60m ten noorden van de bestaande brug gebouwd. De brug zal in geopende toestand meer dan 50m boven het water worden geheven, gelijk aan de bestaande brug. De pijlers staan 131m uit elkaar en ca. 75m uit de oever. Om simultane en symmetrische beweging tijdens de hefbewegingen van


SAM E N VAT T I N G Pneumatische afzinken is een oude techniek om constructies onder grondwaterpeil te realiseren. Op maaiveldniveau wordt eenvoudig gebouwd, waarna zonder diepe bouwkuipen en bemaling de constructie beheerst op diepte wordt gezet. Het is een veilige, maar arbeidsintensieve methode. Volker Staal en Funderingen heeft

de brug zeker te stellen, is gekozen om voor de bekabeling een microtunnel aan te leggen tussen de 2 pijlers op ca. 24,5m diepte. De pijlers zelf hebben een oppervlak van 29 x 14 m2 en een funderingsniveau op 30,0 m – NN.

het ontgraven in de werkkamer op een inventieve wijze gemechaniseerd en afstand gestuurd gemaakt. Het is dit jaar succesvol toegepast voor de Kattwykbrug in Hamburg, gelijk naar een Europese recorddiepte van 32m onder hoogwaterpeil.

Tabel 1: beschrijving grondopbouw op pijlerlocaties Laag

ZW pijler [m – NN]

NO pijler [m – NN]

Rivierbodem

-9,8 +/- 0,7 m

-12,1 +/- 0,5 m

Aanvulmateriaal

n.v.t.

-13,9 +/- 0,3

Zand met mosselschalen en wisselend met veen, silt en puin. H2S kwam duidelijk vrij uit de monsters.

Rivierzand

-11,2 +/- 0,6

-14,7 +/- 0,6

Wisselend in silt, veen, hout, schelpen, slik.

Smeltwater zand

-19,3 +/- 0,9

n.v.t.

Mogelijk sterk grind- en steenhoudend, met siltlagen. Overwegend dichte pakking.

Bekkensilt

-30,9 +/- 2,2

-19,1 +/- 0,6

Zeer verschillend in dikte. Opgebouwd uit zeer dunne klei- en siltlagen met ook regelmatig zandgehalte. Bevat veel fijn organisch materiaal (ca. 10%). Overwegend stijf gedrag en zeer cohesief.

Bekkenzand

-37,3 +/- 0,1

-36,5 +/- 0,5

Fijn zandig met wisselend silt- en kleigehalte. Ook lagen met bruinkool. Overwegend qc tot 25 MPa.

Geotechnische omstandigheden De bodem is ter plaatse van de pijlerlocaties onderzocht middels boringen en sonderingen. De uitvoering van sonderingen is echter nauwelijks gelukt. De oorzaak hiervan kan liggen in een zeer harde bodem of de aanwezigheid van stenen in de bovenste grondlagen. Het grondonderzoek heeft uitgewezen dat de bodem als volgt kan worden gekarakteriseerd: Uit het grondonderzoek is gebleken dat in dit bekkengebied de grondopbouw onder beide pijlers zeer grote verschillen laat zien. Zo wordt de locatie bij de zuidwestelijke pijler gekenmerkt door een ca. 8m dikke smeltwaterzandlaag, grindig van aard met mogelijk grotere stenen en hieronder een sterk gelaagde klei- en siltformatie. Bij de noordoostelijke pijler is de door gletsjers gevormde zandlaag niet aanwezig, maar wordt de klei-/siltformatie op een hoger niveau aangetroffen met een relatief kleine dikte en hieronder een dikke oudere zandlaag.

Figuur 2 – Impressie Neue Kattwyckbrücke.

Figuur 3 –

Bouwwijze pijlers Bouwen tot grote diepte midden in een druk bevaren zeemonding stelt nogal wat eisen en randvoorwaarden aan het ontwerp en de uitvoering. De gemiddelde waterdiepte bedraagt hier ca. 11m boven normaal peil (NN). Bij normale vloed stijgt dit met ruim 2m, maar bij zware storm en springtij kan dit oplopen tot bijna 6,5m. Geen kinderachtige omstandigheden dus. Door de opdrachtgever is daarom gekozen voor een heel bijzondere bouwwijze. Figuur 3 maakt de bouwwijze inzichtelijk. Per pijler is in de rivier een bouwkuip in HZ-wand gerealiseerd, maar met de kopse kanten nog open. Daar bovenop is een stalen constructieframe gemonteerd met een hoogte boven 10m normaal peil (NN).

Bouwen betonnen pijler hangend aan staven.

Fasering realisatie brugpijlers In de schetsen zijn enkel de montage van waterkanonnen en een pomp weergegeven, zoals traditioneel bij het afzinken wordt gewerkt. De kenmerkende toegangsluizen en luchtdrukinstallatie zijn in de schetsen achterwege gelaten. Het betonnen grondvlak van de bodemplaat inclusief snijranden van de pijler is in die tijd op een ponton nabij de wal gemaakt en vervolgens bij doodtij in de bouwkuip gevaren (1). Ingevaren

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

39

DECEMBER 2018

Bodembeschrijving


1

2

3

4

5

6

7

8

Figuur 4 – Fasering realisatie brugpijlers. Figuur 5 – Afzinksituatie pijler.

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

40

DECEMBER 2018


is de bodemplaat middels 24 zware gewi-staven aan de staalconstructie verbonden en het ponton kon zo bij laagtij weer uit de kuip worden gevaren. Nadat de kuip volledig was gesloten, kon met de bouw van de pijler echt worden begonnen (2). Hangend aan de gewi-staven is betonpijler in slagen van ca. 5m afwisselend gebouwd en naar beneden gevijzeld (3+4). Nadat de constructie op de opgeschoonde bodem was gezet, kon de apparatuur voor het afzinken worden opgebouwd en de ophanging gecontroleerd worden verwijderd (5). Een spectaculaire bouwwijze op het water en dan moest het pneumatisch afzinken nog beginnen!

Afzinkmethode Het afzinken van caissons, zeker pneumatisch, is een niet zo’n bekende techniek in de funderingswereld. Toch bestaat deze techniek al 200 jaar en in Nederland al sinds het einde van de 19e eeuw. Het woord “pneumatisch” verwijst naar de toepassing van verhoogde luchtdruk in de werkkamer onder een caisson, om zo een droge ruimte te creëren en het gecontroleerd verwijderen van grond mogelijk te maken. Tot halverwege de vorige eeuw traden er regelmatig ernstige ongelukken op met de arbeiders die dit moesten uitvoeren. Zo ontstond de term “caissonziekte”, zonder dat er kennis was over de oorzaak, preventie en behandeling. Wel werden in Nederland begin 20e eeuw al wettelijke maatregelen genomen, bekend als het Caissonbesluit vallend onder de Mijnbouwwet. Kennis en inzicht veranderden pas echt met de ontwikkeling van het duiken na de WOII, m.n. bij de marine. En in Nederland zeker ook door professionele inzet op grote waterbouwkundige projecten, zoals de Deltawerken. Tegenwoordig worden gespecialiseerde en gecertificeerde duikmedici opgeleid. Decompressie- en behandelingstabellen zijn ontwikkeld met specifieke procedures voor caissonwerkers. VSF heeft met duizenden “droge duiken” op tal van projecten in Nederland aangetoond dat caissonwerk veilig kan worden uitgevoerd. Toch is het werken onder overdruk verre van ideaal, ondanks dat de gezondheidsrisico’s minimaal zijn. Het werk is arbeidsintensief, m.n. in cohesieve grond en op grotere diepte. Grotere diepte betekent immers hogere waterdruk en dus hogere luchtdruk om de werkkamer droog te houden. De werktijden worden daarmee ernstig beperkt.

Afzinken 2.0 Afzinken in Europa gebeurde tot heden met caissonwerkers in de werkkamer onder het caisson. Na insluizen van atmosferisch tot de ingestelde overdruk wordt dan meestal de grond met waterkanonnen gericht losgespoten. Met behulp van pompen wordt het mengsel van water en grond vervolgens tot buiten het caisson in bakken of een spoelveld gebracht. Soms, m.n. in steenachtige

Figuur 6 – Graafarm in de werkkamer.

Figuur 7 – Afstand gestuurd beheerst ontgraven.

grond, wordt met kleine graafmachines gewerkt. De grond wordt in dat geval in kubels via een materialensluis naar buiten gebracht. Na elke shift klimmen de werkers naar boven naar de personensluis. In stappen en met beademing van zuiver zuurstof wordt er gecontroleerd gedecomprimeerd naar atmosferische druk. Voor een buitenstaander wordt dit vaak gezien als gevaarlijke en vuil werk, maar voor de direct betrokkenen zijn dit de mooiste projectervaringen die je kan hebben. Spelen met zand en water is je hele leven leuk en als geotechneut is het uniek om de grond eens echt te zien en te voelen tot grote diepte! Maar, zoals al geschreven, het werken onder overdruk met ploegen is zeker niet ideaal. Het is op arbeidsintensief en daarmee minder concurrerend geworden dan bouwen in een bouwkuip. Ook is communicatie met de caissonwerkers lastig door de afgesloten ruimte en dat gaat ten koste van efficiency. Een ontwikkeling naar een nieuwe versie

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

41

DECEMBER 2018

afzinken was dus gewenst. Met projecten in portefeuille als de de Neue Kattwykbrücke en ook de sluishoofden van de Nieuwe Zeesluis IJmuiden, kreeg Volker Staal en Funderingen de gelegenheid om hun marktleidersrol in deze techniek een extra boost te geven. Doel was dus om het afzinken afstand gestuurd te maken, zodat caissonwerker enkel nog voor montage en onderhoud onder overdruk hoeven te werken. Het hele proces van grond los maken, grondtransport in de werkkamer, grond verwijderen uit de werkkamer is in het ontwikkelingsproces beschouwd in tal van varianten, maar ook de aansturing: hydraulisch, elektrisch of pneumatisch voor de bewegingen, camera’s en sensoren voor de bewaking. Hierbij is nauw samengewerkt met ingenieursbureau en machinebouwer TMS. Een grote valkuil, bekend uit veel praktijkervaring, om een machine te willen bouwen bijna alles kan en overal geschikt is: Het zogenaamde schaap


deze bleven nog redelijk binnen de perken. Ook had de aanwezigheid van obstakels en puin in de bovenste grondlaag zo nu en dan schade aan de pompen tot gevolg. Maar reële vertraging is ontstaan door de eerder benoemde smeltwaterzandlaag onder de ZW-pijler. De toevoeging zand in de benaming van deze laag bleek behoorlijk misleidend. Bij het plaatsen van de HZ-wanden was er al grote weerstand gemerkt en bij het voorboren waren tal van stenen en keien omhoog gekomen. Gemeld werd dat een laag met stenen als een geul door de locatie liep met een breedte van ca. 6 m. Hoofdzakelijk zand en grind, maar met enige stenen en keien.

Figuur 8 – Stenen en keien – een berg van obstakels.

met de 5 poten. Dit is in de praktijk bijna altijd een mislukking. De kunst was dus een machine te ontwerpen en bouwen die geschikt is voor ca. 80% van het beoogde marktgebied, nieuw in zijn soort, maar wel robuust en betrouwbaar. In oostelijk Azië is men al ruim 20 jaar geleden begonnen met het mechaniseren van het afzinken. Daar is gekozen voor graafmachines opgehangen aan railconstructies. Afstand gestuurd wordt zo grond in kubels gedeponeerd, die via een materialensluis omhoog uit de werkkamer worden gehesen, geleegd en weer worden ingesluisd. Dit systeem werkt in vrijwel alle grondsoorten en wordt grootschalig toegepast door m.n. Japanse bedrijven. Het heeft echter ook een groot nadeel, namelijk dat de productiviteit heel laag ligt. En verhoging van de productiviteit is nu juist het aspect dat verbeterd moest worden. Door VSF is daarom gekeken wat er al bestaat in de techniek van grondverzet en baggeren in Nederlandse en Vlaamse grondomstandigheden. Uiteindelijk heeft dat geleid tot een concept met snijkoppompen gemonteerd op een in 3-richtingen verplaatsbare arm. Gekozen is voor draaiarmen dit tot 14m uitschuifbaar zijn, voor een zo groot mogelijk bereik voor direct opbaggeren van bodemmateriaal. Buiten het bereik is er een combinatie met krachtige op afstand bestuurbare jets, die aan het plafond van de werkkamer worden gemonteerd. Voor de baggerpopen zelf kon worden gekozen uit bestaande producten. Beperking in gewicht, voldoende pompvermogen voor voldoende stroomsnelheid in de lange leidingen, een zo groot mogelijke doorlaatopening voor verpompen van grind, vormden de belangrijkste criteria bij deze keuze. Naast sensoren in de hydrauliek aansturing van de diverse motoren en de leidingen, is er tevens geïnvesteerd in camera’s geschikt voor de bijzondere omstandigheden die in de werkkamer kunnen optreden. Niet alleen de verhoogde luchtdruk is

een factor, maar bij kleine drukverlagingen zal er al mistvorming optreden. Tijdens het jetten regent druppels met grond en door de verlichting bestaat het risico dat schittering of direct licht het beeld eerder zal verstoren dan ondersteunen. Kortom: drukvastheid, reinigingsystemen, hoge lichtgevoeligheid vormden de kernvoorwaarden bij de ontwikkeling van de camera’s in combinatie met een goed lichtplan. Uitgebreid te testen hoort vanzelfsprekend ook bij een dergelijke ontwikkeling. Het ontwerpproces werd gestuurd met uitgebreide reviews met diverse deskundigen. Een testopstelling werd gemaakt om de combinatie van jets, camera en verlichting te ontwikkelen. Toen de eerste machine werd geleverd is er een testlocatie gebouwd om de materieelsluis te plaatsen en daardoorheen de armconstructie op te bouwen. Dit om medewerkers te trainen in de bediening, maar ook in montage en demontage in een afgesloten werkruimte.

Projectervaringen En dan moest het echt gebeuren. De pijlers waren inmiddels op de bodem van de Elbe gezet, dus op ca. 11m – NN. Het opbouwen van de luchtdrukapparatuur in de NO-pijler is gestart in januari 2018. Vervolgens kon de materieelsluis worden gemonteerd. Het materieel werd in delen van maximaal 2 meter lengte in de werkkamer gebracht en gemonteerd. Hiervoor werd een tijdelijke materieelsluis op de vloer gemonteerd. Het afzinken kon zo beginnen in faseringsslagen van maximaal 5 m. Na elke afzinkfase kon de pijler weer verder worden opgebouwd, waarna weer een afzinkfase volgde. Zie afbeelding 3, fase 6 en 7. In totaal is elke pijler zo in 5 stappen afgezonken tot de einddiepte van meer dan 30m -NN. Op deze diepte is in de werkkamer alle apparatuur verwijderd. Daarna is de ruimte gevuld met beton als ballast voor voldoende veiligheid tegen opdrijven in de verdere bouwfase. Natuurlijk waren er enkele opstartproblemen en kinderziektes, maar

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

42

DECEMBER 2018

Er moest toen wel rekening worden gehouden met enige vertraging, al is bewust gekozen voor pompen met een doorlaat van 100mm. De pomp kan dus stenen met een diameter tot 100 mm verwerken, zodat de vertragingshinder beperkt zou blijven. “Zou”, want de praktijk bleek nog zeer weerbarstig. Over nagenoeg het gehele oppervalk bleek een bijna 7m dik pakket van hoofdzakelijk stenen en keien te liggen, zwaar geconsolideerd. Losspuiten was nagenoeg onmogelijk, laat staan verpompen. In totaal moest bijna 750 ton aan keien uit het caisson worden verwijderd door caissonwerkers! Een zeer zware klus, maar Sie haben es geschafft. De NO- en de ZW-pijler zijn respectievelijk op 22-8 en 1-10-2018 op einddiepte geplaatst. Ruim binnen de gestelde toleranties.

Tot slot Het afzinken van caissons is een mooie funderingstechniek, bedoeld voor constructies die op grotere diepte gebouwd moeten worden. Normaal wordt op maaiveldniveau gebouwd is dus geen diepe bouwkuip nodig met de daarbij behorende risico’s. Technieken om diepe bouwkuipen te realiseren zijnde afgelopen decennia behoorlijk geëvolueerd. Met de ontwikkeling van een afstand gestuurde afzinkmethode heeft Volker Staal en Funderingen een grote stap voorwaarts gemaakt om een volwaardig alternatief te geven. Een ontwikkeling die alleen mogelijk is in samenwerking met diverse deskundigen, leveranciers en opdrachtgevers. Op dit moment worden de sluisdeurhoofden van de Nieuwe Zeesluis IJmuiden met gebouwd. Dit caissons met mega-afmetingen. Het buitenhoofd van 26x81m2 is nu op diepte geplaatst op 24,3m -/- NAP. Het binnenhoofd met 55x81m2 wordt het grootste caisson ooit gebouwd en zal tegen de zomer volgend jaar op 25,55m -/- NAP worden geplaatst. En dat binnen ongekende toleranties als torsie 50 mm, scheefstanden dwars en langs 0,3%, doch streefwaarde <0,1%. Daar gaan we dus voor met afzinken 2.0! 쎲


GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

43

DECEMBER 2018


Flip Verbeek Directeur De Groene Paal

e Groene Paal is een gewone funderingspaal die primair in draagkracht voorziet. De draagkracht verminderd hierdoor met 1,5 tot 2% en daardoor blijft De Groene Paal in de meeste gevallen ruim binnen de veiligheidsmarge van de berekening van de constructeur. Secundair is de funderingspaal de warmtewisselaar die energie uit de bodem onttrekt. Hierdoor krijgt de funderingspaal dus een dubbele functie!

D

Het systeem werkt als volgt: In de funderingspaal wordt een gesloten leidingsysteem aangebracht waar een warmtepomp op wordt aangesloten. Een warmtepomp kan het beste vergeleken worden met een koelkast. Warmte wordt onttrokken uit datgene wat in de koelkast zit. Aan de achterkant wordt deze warmte afgegeven door een zwarte buizensysteem aan de omgeving. Zie de grond onder een pand als datgene wat in de koelkast ligt, bijvoorbeeld een pak melk en de zwarte buizen aan de achterkant van de koelkast even als de vloerverwarming. De op de funderingspalen aangesloten warmtepomp pompt een water/glycool mengsel van 10 graden door de funderingspaal. Doordat de aarde op deze diepte een temperatuur heeft van ongeveer 14 graden wordt het mengsel van 10 graden door de aarde verwarmt tot 14 graden. De warm-

tepomp, die op elektriciteit werkt onttrekt 4 graden uit het mengsel en zet dit op een zuinige manier om tot de gewenste temperatuur voor de verwarming of warm water in het huishouden. De verhouding van de energie is dat er circa 20% elektriciteit nodig is om 80% gratis energie uit de grond te halen. Daarnaast kan in de zomer zonder gebruik van de warmtepomp gekoeld worden waarbij deze verhouding nog gunstiger wordt. De koude uit de grond hoeft dan namelijk alleen rondgepompt te worden en dat kan al met een eenvoudige circulatiepomp van 35 watt. Wat daarbij wel van belang is dat de meet en regeltechniek is uitgerust met een zogeheten dauwpuntsregeling, deze zorgt er namelijk voor dat de ingaande temperatuur in de vloerverwarming nooit lager wordt dan 18 graden. Bij een temperatuur van 18 graden ontstaat er condensatie op de vloer waardoor deze vochtig wordt en dat moet ten allen tijde voorkomen worden.

Hoe komen we tot het beste ontwerp? Wij volgen de constructeur, immers primair moet het pand gedragen worden. Dus aan de hand van het palenplan kijken we welke palen het beste uitgerust kunnen worden met ons systeem. Als palen heel erg dicht op elkaar staan heeft het geen zin om alle palen met ons buizensysteem uit te

rusten. Er zal dan namelijk sprake zijn van interferentie, onderlinge beïnvloeding van de palen. Door deze beïnvloeding neemt het vermogen tijdelijk wel toe maar zal de capaciteit niet evenredig toenemen. De palen worden dan onderling met elkaar verbonden en geleid naar een punt waar alle slangen van de transportleidingen samen komen. Hier moet natuurlijk ook weer opgelet worden en met de constructeur besproken worden waar deze leidingen uit de vloer mogen komen. Belangrijk is dat de leidingen zo min mogelijk in het krachtenveld van de constructie komen. Verder is het energetisch van belang dat het systeem goed aansluit op de bovengrondse installatie en het energieverbruik nu en in de toekomst gegarandeerd wordt. Het grote verschil met een CV ketel op gas is dat de warmtepomp niet oneindig lang kan draaien. Als dat wel zou gebeuren wordt de grond onder het pand te koud en zal de warmtepomp na een tijd het huis niet meer kunnen verwarmen. Bij het ontwerp van de hele installatie werken wij daarom in nauw overleg met de bovengrondse installateur. Deze installateur moet gecertificeerd zijn conform de BRL 6000-21. Het systeem wordt dan volgens duidelijke richtlijnen ontworpen en getoetst, het ontwerp, de bouw en de garantie achteraf zijn op elkaar afgestemd en de gebruiker weet precies waar die aan toe is en waar hij terecht kan mocht het niet naar wens functioneren. Een mooi voorbeeld om aan te geven waarom het contact tussen ons en de bovengrondse instal-

Foto 1 – Nieuwmarkt 7 te Amsterdam.

Foto 2 – Prinsengracht 800 te Amsterdam.

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

44

DECEMBER 2018

Foto 3 – Bloemgracht 87-91 te Amsterdam.


SAM E N VAT T I N G Het ontwerp van de hele installatie is belangrijk om tot een gebalanceerd systeem te komen. De investering in het systeem is over het algemeen hoger dan bij een conventionele gas gestookte ketel. Wel zijn er overheidssubsidies van kracht. De Groene Paal verlaagt de CO2 uitstoot en de energierekening!

De Groene Paal is een gewone funderingspaal die primair in draagkracht voorziet. Secundair is de funderingspaal de warmtewisselaar die energie uit de bodem onttrekt. Alle gangbare type funderingspalen zijn geschikt voor ons systeem. Het zorgt op duurzame wijze voor tapwater, verwarming en koeling middels een de aansluiting op een wamtepomp.

Foto 4 – Warmtepomp opstelling.

Foto 5 – Avegaar wapeningsnet met De Groene Paal.

lateur zo van belang is het volgende. Mocht het pand meer energie nodig hebben dan dat de grond via de palen kan leveren dan is er bijvoorbeeld de mogelijkheid om middels temperatuur collectoren op het dak de capaciteit te vergroten door op 24-uurs basis De Groene Paal te regenereren. De capaciteit neemt hierdoor flink toe en in veel gevallen is er daardoor geen gasaansluiting meer nodig. Door nauwe samenwerking kunnen we daardoor toch een geheel duurzaam systeem maken.

Investering De investering in het systeem is hoger dan bij een conventionele gas gestookte ketel. Dat is iets waar wij als nederlanders aan moeten wennen. De kost gaat in deze ook voor de baat uit. Terugverdientijd, een veel gebruikt begrip als het gaat over investeren in duurzame energiebronnen varieert. Afhankelijk van de omvang van het pand, het aantal palen, de lengte van de palen en de onderlinge afstand tussen de palen maken dat de terugverdientijd verschilt per project. Bij grotere projecten kan de terugverdientijd al in het eerste jaar zijn. Immers een gasaansluiting en een rookgasafvoeren zijn niet meer nodig wat aanzienlijke besparingen met zich meebrengt. Wat ook helpt is de subsidies die van toepassing zijn bij het gebruik van warmtepompen. Daarnaast is het in Amsterdam zo dat we op de lijst van het ‘duurzaamheidsfonds’ staan. Dit houdt in dat de investering in De Groene Paal gefinancierd wordt door de gemeente. Hierdoor kunnen ook minder draagkrachtige woningeigenaren gebruik maken van het systeem. De rente en de aflossing worden dan als het ware betaald uit de besparing op de energienota.

Foto 6 – Transportleidingen op ondernet wapening bij Artis.

Alle gangbare type palen zijn geschikt voor ons systeem. Ook de schroef-injectie paal die met grout gevuld is kan worden voorzien met De Groene Paal. Verder is het zo dat we aan de hand van de sondering kijken hoe de grond onder het pand is opgebouwd. Deze gegevens in combinatie met onze ervaring zorgen voor de juiste informatie om te bepalen hoeveel vermogen en hoeveel capaciteit de bodem heeft.

Energierekening verlagen Veel panden hebben we inmiddels voorzien van een duurzaam fundament en belangrijke partijen voor het in stand houden van monumenten zoals bijvoorbeeld Vereniging Hendrick de Keijser uit Amsterdam zijn terugkerende klanten. Onlangs hebben we het restaurant De Silveren Spiegel aan het Kattengat 4-6 te Amsterdam voorzien van ons systeem. Het pand dateert uit 1614 is nu voorzien van een fantastische duurzame verwarming en koeling die ook afgelopen zomer met langdurige hitte voor een aangename koeling heeft gezorgd. Al met al een interessante manier dus om de energierekening drastisch te verlagen, CO2 uitstoot te verminderen en van de grond onder het pand een energiebron te maken.

Meer informatie: www.degroenepaal.nl 쎲

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

45

DECEMBER 2018

Foto 7 – Dampdicht geisoleerde collector van De Groene paal.


Martijn van Delft Allnamics

Carel Ostendorf DPA Cauberg-Huygen

DE TRILLINGSMEETMARKT IS IN BEWEGING Wat is er eigenlijk in beweging? Allereerst zijn de trillingsrichtlijnen in beweging. De trillingsproblematiek wordt in Nederland sinds 1972 ondersteund door diverse richtlijnen (CUR, DIN en SBR) en vorig jaar is na 11 jaar de SBR richtlijn A (schade aan bouwwerken) geheel vernieuwd. Voor veel fabrikanten betekent dat een aanpassing van de software in de trillingsmeetapparatuur. Verder is het ontwerp van de meetapparatuur in beweging. De laatste jaren wordt de apparatuur steeds kleiner en lichter en staat de apparatuur steeds vaker in verbinding met een host of net-

werk. Trillingen worden gemeten met MEMS1 sensoren in plaats van geofoons of versnellingssensoren. En dan de uitvoering van de metingen. Nog niet zo lang geleden werden metingen vaak “bemand” uitgevoerd. Dit betekende dat een meetspecialist met meetapparatuur op pad werd gestuurd, de apparatuur plaatste en er gedurende de werkzaamheden bij bleef om de trillingsniveaus te bewaken. Tegenwoordig plaatst bijvoorbeeld een medewerker van de bouwplaats de apparatuur en worden de

trillingsmetingen op afstand uitgevoerd omdat de apparatuur met het internet is verbonden. Bij alarmering kan direct live worden meegekeken zonder dat de meetspecialist zijn comfortabele kantooromgeving hoeft te verlaten.

Geschiedenis richtlijnen In 1972 verscheen een eerste document van de CUR waarin gesproken wordt over dynamische problemen in de bouw. In deze richtlijn werd een eerste aanzet gegeven om trillingen te kwalificeren voor personen in gebouwen en ook voor gebouwen zelf. De richtlijn deelt optredende trillingen in klassen in. Van klasse A, de zwaarste trillingen, tot klasse G, de niet voelbare trillingen. De beoordelingsgrafiek (zie figuur 1) gaat uit van het meten van de topwaarde van de versnellingen en de grensgebieden zijn frequentie afhankelijk. In 1993 komen de eerste richtlijnen van de Stichting Bouw Research (SBR), waarbij voor het eerst onderscheid gemaakt wordt in de beoordeling van trillingen van gebouwen (richtlijn 1, schade), personen (richtlijn 2, hinder) en apparatuur (richtlijn 3). In plaats van versnelling wordt overgegaan naar beoordelingsgrafieken waarbij de trillingssnelheid als maatstaf geldt. De onderverdeling van de gebieden A-G verdwijnt. Zie figuur 2. De afhankelijkheid van de frequentie blijft bestaan maar de grenslijnen hebben een andere vorm. In 2002 brengt de SBR de richtlijnen A, B en C uit als opvolging van de richtlijnen 1, 2 en 3. In richtlijn A doen de partiele veiligheidsfactoren hun intrede. Deze factoren zijn afhankelijk van het type meting en het type trilling. Zo wordt onderscheid gemaakt tussen het meten met 1 meetsysteem of het meten met meerdere systemen en wordt onderscheid gemaakt tussen incidentele trillingen, herhaald kortdurende trillingen en continue trillingen. De basis van de beoordelingsgrafiek blijft hetzelfde. Een frequentie afhankelijke lijn met trillingssnelheden in mm/s. Jarenlang is de SBR-A richtlijn in gebruik voor het beoordelen van trillingen in relatie tot de kans op schade en bij gebrek aan echte wetgeving werd de SBR-A richtlijn de “de facto” standaard. Toch waren er punten die verbeterd konden worden zoals de beoordeling van monumentale betonnen gebouwen in categorie 3 (veel te streng) en de dubbele grenswaarde voor de kans op zettingen van de fundering (onduidelijk resultaat, zie ook (Hölscher, A.J.Snethlage, & Salm, 2012 Juli)).

Figuur 1 – Beoordelingsgrafiek uit CUR-57 (1972).

Figuur 2 – Beoordelingsgrafiek uit de SBR-1 (1993).

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

46

DECEMBER 2018


SAM E N VAT T I N G van de geschiedenis van de trillingsrichtlijnen en de bijbehorende meetapparatuur, worden de resultaten van een vergelijkend onderzoek tussen verschillende type trillingsmeters gepresenteerd en worden de verwachtingen voor de komende jaren op een rij gezet.

Jarenlang waren er in Nederland twee producenten van trillingsmeters voor het meten van trillingen in relatie tot schade aan een bouwwerk. In de afgelopen twee jaar is dat aantal verdubbeld. Daarnaast hebben ook buitenlandse fabrikanten de Nederlandse markt ontdekt waardoor de keuze in trillingsmeters sterk is toegenomen. In dit artikel wordt een overzicht gegeven

Na een eerste aanzet in 2011 werd pas in 2016 een nieuwe SBR-CUR commissie gevormd voor een nieuwe richtlijn. Dit resulteerde in 2017 tot een nieuwe SBR richtlijn A. (Ostendorf & All., Nov. 2017). Hierin is categorie 3 verdwenen waarvoor in de plaats een nieuwe partiele veiligheidsfactor is geïntroduceerd die trillingsgevoelige gebouwen en monumenten extra bescherming geeft. Deze factor kan worden toegepast op zowel categorie 1 als categorie 2 bouwwerken. Inmiddels wordt ervaring opgedaan met het gebruik van de nieuwe richtlijn en dat leidt tot nieuwe publicaties zoals het artikel dat is verschenen in het magazine ‘Geotechniek’. (Hölscher, Lange, Snetlage, & Delft, Sept. 2018). Dit artikel legt uit hoe de beoordeling van trillingsgevoelige funderingen volgens de nieuwe SBR-A moet worden uitgevoerd.

Geschiedenis SBR-A trillingsmeetapparatuur In het verleden werden trillingsmetingen uitgevoerd met losse versnellingssensoren die gekoppeld werden aan een ladingsversterker en vervolgens aan een analyzer of een speciale A-D kaart in een computer. Met een software programma kon dan vervolgens gedurende enkele seconden worden gemeten en de meetdata kon

daarna worden opgeslagen en getoond. In 1992 kwam er voor het eerst in Nederland een speciale trillingsmeter op de markt om continu metingen uit te voeren met automatische bepaling van maximale snelheid Vtop en de dominante frequentie. Dit was een enorme stap voorwaarts. Het VM systeem (IFCO) bestond uit een meetkop die 3 geofoons bezat en een logger die met 4 pijltjestoetsen eenvoudig bediend kon worden. Daarnaast bezat het meetsysteem een tekstscherm met 2 regels waar de meetwaarden op afgelezen konden worden. Ook bezat het systeem een uitgang voor een alarmlamp. En er was een nog veel groter voordeel. De apparatuur werkte 3 weken lang op batterijen. Het onbemand meten gedurende langere tijd was vanaf nu mogelijk. In de periode tussen 1995 en 2016 kwamen er meer trillingsmeters op de markt die geschikt waren voor monitoring. In chronologische volgorde: - 1995: de Vibra-Alfa van TNO. Hierop kon een 2e geofoon worden aangesloten waardoor het mogelijk was om 4 kanaals metingen uit te voeren. - 2004: de Axilog I van het Nederlandse Leiderdorp Instruments. Dit was de eerste meter die met behulp van een extern modem op afstand kon worden uitgelezen. - 2004: de eerste buitenlandse trillingsmeter voor de monitoring van trillingen op de Nederlandse

Figuur 3 – Meetopstelling op een al geheide betonpaal, tijdens het heien van andere betonpalen.

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

47

DECEMBER 2018

markt. De Redbox MR2002-CE van Syscom. Hiermee konden zowel het verloop van de totale trillingssnelheid als gedetailleerde tijdsignalen met een lengte van 120 seconden worden opgeslagen. Deze trillingsmeter was inzetbaar voor de SBR richtlijnen A, B en C. - 2005: de Vibra ontwikkeld door Profound en de opvolger van de Vibra Alfa en de VM van IFCO. De Vibra had een ingebouwd modem en was geschikt voor alle SBR richtlijnen. - 2012: De Syscom MR2002 (Redbox) wordt opgevolgd door de MR3000C. De trillingsanalyzer is daarbij ingrijpend veranderd en verbeterd. Pas in 2016 komt er weer beweging in de markt voor trillingsmeetapparatuur. Leiderdorp Instruments komt namelijk met een nieuwe versie van de Axilog, de Axilog II. Belangrijkste innovatie is een geïntegreerd modem en software die life monitoring en automatisch rapporteren mogelijk maakt. In de laatste twee jaren (2017 en 2018) komt er een aantal nieuwe systemen bij. Sommige zijn ontwikkeld in Nederland zoals de Spyder van Jitter en de Swarm van Omnidots. Andere systemen komen uit het buitenland, zoals de Franse Orion van 01dB, de Zweedse Sigicom C22 en de in Canada ontwikkelde ABC Trillingsmeter. Ook het Zwitserse bedrijf Syscom zit niet stil en komt recent met The Rock

Figuur 4 – Vergelijking Vtop waarden.


GEOTECHNICAL EXPERTS

PILE TESTING EXPERTS

GEOTECHNICAL EQUIPMENT

MONITOREN VAN TRILLINGEN PREDICTIES, RISICO’S EN BEWAKING

SB R -A N R IC H TL IJ

G OP B EWA K IN D N TA FS A

C U R SU S SB R -A

S– TR IL LI N G E PR ED IC TI

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

www.allnamics.nl

48

DECEMBER 2018


die maar liefst zes maanden op zijn batterij kan werken en volledig via internet werkt. Veel meetsystemen maken gebruik van geofoons of versnellingsopnemers als trillingssensor maar nieuwe systemen gebruiken ook MEMS als sensor.

Figuur 5 â&#x20AC;&#x201C; Vergelijking fdom waarden.

Meten met MEMS? De markt van trillingsmetingen staat nogal sceptisch tegenover het gebruik van de MEMS meettechniek. De MEMS sensoren hebben echter de laatste jaren sprongen voorwaarts gemaakt in meetnauwkeurigheid. Om dit te testen heeft Allnamics bij diverse projecten gelijktijdig gemeten met meerdere trillingsmeetsystemen die naast elkaar gemonteerd waren. In dit artikel worden de resultaten van de AxilogII, Vibra, Infra C22 en Swarm (met MEMS) met elkaar vergeleken bij metingen aan twee type trillingen: 1. een meting bij herhaald kortdurende trillingen zoals een hele reeks aan heiklappen; 2. een meting bij continue trillingsmetingen als gevolg van het uittrillen van een damwand. Bij alle testen is per instrument de topwaarde van de trillingssnelheid (Vtop) bepaald en de dominante frequentie (fdom).

Figuur 6 â&#x20AC;&#x201C; Situatie trillend trekken van damwandplanken.

Frequentie [Hz]

1. Vergelijking herhaald voorkomende trillingen Bij deze test zijn metingen uitgevoerd met de AxilogII en de Swarm tijdens het inheien van 2 betonpalen in een bouwput waar meerdere heimachines aan het werk waren. De meetopstelling is weergegeven in figuur 3. Er is aan een reeds geheide betonpaal in de bouwput gemeten. De afstand tussen de heimachine en de meetopstelling was bij de 1e paal 6 m en bij de 2e paal 23 m. Figuur 4 toont het verloop van Vtop in mm/s in de tijd. Hiervoor is een interval tijd van 10 seconden gebruikt. Geconcludeerd wordt dat de meetresultaten goed met elkaar overeenkomen. Kleine afwijkingen treden wel op mogelijk als gevolg van de iets verschillende meetpositie. Figuur 5 laat de resultaten zien voor de dominante frequentie. Duidelijk zichtbaar is dat dominante trillingen en frequenties voor beide systemen in dezelfde range liggen. De nieuwe MEMS techniek volgt de traditionele geofoontechniek goed. 2. Vergelijking continue trillingen Hiervoor is een trillingsmeting uitgevoerd bij het trillend trekken van damplanken van een bouwkuip van een nieuw gebouwde betonnen kelderconstructie van een woonhuis. Bij deze meting zijn de Swarm, Vibra, C22 en Axilog II direct naast elkaar gemonteerd op het stijve betonnen dak van de kelderconstructie. De afstand van de trillingsmeters tot de trillingsbron bedroeg 3 meter. Opgemerkt wordt dat de damplank bij deze situatie op slechts 20 cm van de kelderconstructie werd

getrokken. De situatie is weergegeven in figuur 6. Ook bij deze metingen zijn de onderlinge verschillen klein tussen de Vtop waarden. De ordegrootte in afwijking is circa 8% en ligt binnen de eis die de SBR richtlijnen stellen, namelijk 10%. Maar bij de dominante frequenties zijn soms wel grotere verschillen zichtbaar. Figuur 8 en 9 maken dit duidelijk. De C22 laat veel frequenties zien die hoger zijn dan de dominante frequenties van de Vibra. Dit komt door een andere methode in de bepaling van de dominante frequentie. De Vibra gebruikt hiervoor de FFT methode (methode 1 uit de richtlijn) waar de C22 de nuldoorgangen methode (methode 2) gebruikt. Beide systemen gebruiken geofoons. Samenvattend: de vergelijkende metingen tonen aan dat de meetsystemen met de MEMS sensoren in de beproefde meetbereiken niet onder doen

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

49

DECEMBER 2018

voor de meetsystemen met een geofoon. De bepaling van dominante frequenties kan wel afwijken.

Trends Er is een tendens dat de systemen voor het meten van trillingen steeds meer gebruik gaan maken van een abonnementsvorm voor het gebruik van de trillingsmeter, de opslag van de data en de rapportage. De systemen zullen internet connectiviteit krijgen zodat via web browsers en apps de apparatuur kan worden ingesteld en resultaten kunnen worden bekeken. De afhankelijkheid van een goede internetverbinding neemt toe hoewel sommige leveranciers er juist specifiek voor kiezen om ook nog steeds zonder internet te kunnen werken. Het hebben van een goede internetverbinding en werkende website vormt een nieuw soort risico voor de betrouwbaarheid van de trillingsmetingen.


GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

50

DECEMBER 2018


De apparatuur zal naar verwachting nog kleiner en lichter worden. MEMS sensoren zullen geofoons gaan verdrijven. Het zal eenvoudiger worden om een groot aantal sensoren te gaan koppelen zodat bouwwerken op meerdere punten tegelijk bewaakt kunnen worden. Ook de integratie in de monitoring van trillingen met geluid (bouwlawaai) ligt voor de hand. Een aantal systemen is hier al op voorbereid. En als laatste zal de alarmlamp definitief gaan verdwijnen. Een discreet sms’je of e-mail berichtje heeft vaak de voorkeur boven een alarmlamp die iedereen kan zien (ook de buren kijken namelijk mee). Als de smartwatch straks alom aanwezig is, dan zullen de alarmmeldingen gewoon via de pols zichtbaar zijn.

Conclusie In Nederland zijn er inmiddels vele trillingsmeetsystemen beschikbaar. De keuze voor een meetsysteem is helemaal afhankelijk van de gevraagde toepassing en het aanwezige kennisniveau van de gebruikers. Belangrijke keuzen zijn: - Alleen SBR A of ook een bredere toepassing zoals SBR B of zelfs C? - Mogelijkheid tot stand alone meten? - Bedrijfsduur bij gebruik op batterijen? - Automatische alarmeringen en rapportage? - Combinatie met geluid of externe trillingssensoren? - Eigen aanschaf of abonnementsvorm? Duidelijk is dat de moderne meetsystemen in meettechnische prestaties niet veel voor elkaar onderdoen. Er zijn wel verschillen, zowel in de maximale waarden voor Vtop als voor de dominantie frequenties. Ook de systemen met MEMS sensoren kunnen goed presteren bij trillingsmetingen in het kader van de kans op schade aan bouwwerken. Wel is van belang dat er een eenduidige wijze van bepalen van de dominante frequentie gaat worden toegepast. Hiervoor is een aanpassing van de richtlijn nodig want ook in de nieuwe versie zijn verschillende methodes toegestaan. De trillingsmeetmarkt in Nederland zal dus nog wel even in beweging blijven.

Referenties

Figuur 7 – Meetopstelling bij trillend trekken van damwandplanken.

Figuur 8 – Dominante frequenties Vibra.

Figuur 9 – Dominante frequenties Infra C22.

-Hölscher, P., Lange, D., Snethlage, A.J. & Van Delft, M. (Sept. 2018). Beoordeling van trillingsgevoelige funderingen volgens de nieuwe SBR Trillingsrichtlijn A Schade aan gebouwen: 2017. Geotechniek, 6-10. - Hölscher, P., Snethlage, A.J. & Van der Salm, R. (2012 Juli). SBR-A richtlijn niet eenduidig voor trillinggevoelige funderingen. Geotechniek, 8-11. - Ostendorf, C., & All., E. (Nov. 2017). SBR Trillingsrichtlijn A: Schade aan bouwwerken: 2017. SBRCUR (CROW). 1

Micro Electro-Mechanical Systems. 쎲

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

51

DECEMBER 2018


• Trillingsmetingen • Zettingsmetingen • Deformatiemetingen • Geluidmetingen • Inclinometingen • Proefbelastingen • Funderingstoezicht

Binnenstedelijk bouwen? Bel Brem, telefoon 0182 517 550

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

52

DECEMBER 2018

www.brem.nl


GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

53

DECEMBER 2018


Dick de Jong Directeur KCAF

F. van der Kwaak Vice voorzitter KCAF

MONITORING BIJ FUNDERINGSPROBLEMATIEK an de 7,8 miljoen woningen in Nederland, zijn er ca 5 miljoen gebouwd voor 1970. Het overgrote gedeelte van die 5 miljoen woningen is gefundeerd op houten palen of op staal (dus op de grond). Na 1970 zijn vrijwel alle woningen, met name in gebieden met slappe, niet draagkrachtige bodems, op betonnen palen gefundeerd.

V

Gegevens uit de periode van voor 1970 over welke woning waar op welke wijze is gefundeerd, zijn er niet of nauwelijks. Archieven zijn verdwenen, of verbrand ( de 2e Wereldoorlog), of kloppen niet met de werkelijkheid. Funderingen kun je niet zien, ze zitten onder je huis, onder de grond en er is nog weinig funderingsonderzoek verricht. Wat wel steed duidelijker wordt is dat bij een groot aantal woningen de fundering niet meer voldoet. De eerste klachten bij woningen die konden worden gerelateerd aan een funderingsprobleem, dateren al van het midden van de vorige eeuw. In het begin werd het vooral gezien als een incident, echter eind vorige eeuw nam de omvang van klachten toch behoorlijk toe. Een onderzoek uit 2012 van Deltares geeft aan, dat, bij ongewijzigde omstandigheden, er bij minimaal 400.000 woningen een risico is op paalrot: aantasting van houten palen door schimmelaantasting en dat is maar een van de mogelijke oorzaken waardoor een houten paalfundering niet meer voldoet en kan bezwijken. Naast schimmelaantasting (veelal door te lage grondwaterstanden), zijn er oorzaken als bacterieaantasting (vooral bij grenen palen), negatieve kleef, slecht heiwerk destijds, te weinig palen gebruikt, niet diep genoeg

geheid. Vaak is er sprake van een combinatie van deze oorzaken. Ook funderingen op staal vormen een risico: Deltares schat in dat er ca 150.000 woningen op staal een risico vormen en kijkend naar de toekomst met klimaatgevolgen (langere droogteperiodes afgewisseld met heftige wateroverlast) staan meer funderingen steedss meer onder druk. Ook in gebieden waar je het minder snel zou verwachten, zoals Midden en Oost Nederland. Aparte aandacht verdient daarnaast de problematiek van de delfstoffenwinning, die eveneens gevolgen kan hebben voor de funderingen: zoutwinning, voormalige steenkoolwinning en gaswinning. Kortom, we staan voor een immens opgave. Vooral ook omdat tot nu toe de eigenaar van een woning veelal zelf verantwoordelijk is voor zijn/haar fundering. En de kosten van vernieuwing van een fundering zijn aanzienlijk: gemiddeld ca. € 55.000 per woning, met een bandbreedte van € 35.000 tot wel € 100.000! De geschetste problematiek was voor diverse actiegroepen, belangengroepen, enkele gemeentes en de Tweede Kamer in 2012 aanleiding om een kenniscentrum op te richten. Met als doel de kennis rond omvang, wijze van onderzoek, wijze van aanpak, hersteltechnieken, preventie enz. beter te verzamelen, te ontwikkelen en te verspreiden: het KCAF: Kennis Centrum Aanpak Funderingsproblematiek. Inmiddels zijn er enkele gemeentes zijn die de

Figuur 1 – De twee types meest voorkomende paalfunderingen.

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

problematiek serieus nemen en een actief beleid opstellen om eigenaren te helpen. Op initiatief van KCAF en diverse partijen is er sinds kort een Fonds Duurzaam Funderingsherstel, waar eigenaren in deelnemende gemeentes geholpen kunnen worden met benodigde financiering van urgent herstel. Ook zien we dat bij verkopen van woningen, aanvragen van taxaties er meer aandacht komt voor eventuele funderingsproblematiek. Kortom, de aandacht groeit, maar de problematiek is nog steeds onderbelicht!

Funderingsonderzoek Eind vorige eeuw kwamen al de eerste signalen van funderingsproblemen en werden er eerste onderzoeken uitgevoerd. Sindsdien is gewerkt aan het verbeteren van de wijze van funderingsonderzoek. Een aparte brancheorganisatie (voorheen f3O, nu ondergebracht bij KCAF als Platform Funderingsonderzoek) heeft daartoe een tweetal richtlijnen opgesteld, één voor onderzoek aan woningen met houten paalfunderingen en één voor woningen op staal (is ondiep gefundeerd). Daarmee worden onder meer de volgende elementen onderzocht: - Archiefonderzoek; - Metingen van lintvoeg, vloervelden en grondwaterstanden; - Inspecties casco/scheuren; - Inspectie putten fundering: hout, kesp, metselwerk; - Houtmonsters; - Draagkrachtberekeningen.

Drie smaken Op basis van een dergelijk funderingsonderzoek kunnen er globaal drie verschillende conclusies

Figuur 2 – Voorbeeld van een bezweken fundering. 54

DECEMBER 2018


SAM E N VAT T I N G is een experiment van het KCAF in samenwerking met diverse partijen, om te biezen of deze monitoring ook via digitale hulpmiddelen plaats kan vinden. Zodat de kwaliteit van een fundering continu gevolgd kan worden. Zie www.kcaf.nl.

De funderingen van vele woningen worden bedreigd door schade. Oorzaken daarvan zijn velerlei: paalrot, palenpest, negatieve kleef, droogstand, bodemdaling, enz. Uit funderingsonderzoek blijkt vaak dat een fundering niet goed meer is, maar ook nog niet slecht en dat monitoring aan de orde is. Code Oranje

worden getrokken: - De fundering is goed (Code Groen); - De fundering is slecht: herstel is vereist tussen nu en ca. 5 jaar (Code Rood); - De fundering is matig c.q. het is onzeker of en hoelang deze nog meegaat (Code Oranje). Deze laatste categorie komt het meest als conclusie naar voren. Voor eigenaren is dan de vraag hoe je dan moet handele n. Het advies is dan altijd: monitoren. In de praktijk gebeurt dit veelal niet of nauwelijks. En als dat gebeurt, dan gebeurt dit door plaatsing van meetbouten in de gevel en het periodiek nameten hiervan. Of de grondwaterstanden worden periodiek gemeten. Een en ander afhankelijk van welke oorzaken van het verval van de fundering zijn geconstateerd. Aangezien een funderingsonderzoek slechts maximaal vijf jaar geldig is, wordt er geregeld een funderingsonderzoek herhaald.

Monitoring: Code Oranje Vandaar het verzoek vanuit diverse partijen aan KCAF om te bezien of er niet een slimmere, snelle, actuele monitoring mogelijk is met behulp van digitale middelen. Een haalbaarheidsonderzoek hiernaar is begin 2017 positief afgerond, waarna gestart is met een experiment bij diverse bouwblokken. Door het plaatsen van sensoren voor enkele variabelen, en deze via netwerken te verbinden, zodat per elke gewenste tijdsperiode (van uur tot week of maand) gegevens beschikbaar komen, wordt digitale monitoring mogelijk. De nu geselecteerde bouwblokken liggen in Rotterdam, drie zijn in eigendom bij een tweetal corporaties, drie zijn particuliere projecten. Een van de

Figuur 3 – Bij geen monitoring ben je soms te laat.

bouwblokken is gefundeerd op staal, de rest met houten palen. De praktijkproeven zijn medio 2017 gestart en medio 2018 zijn er enkele aanpassingen/ verbeteringen in de systemen doorgevoerd. De aldus verzamelde data worden geanalyseerd en gevalideerd door een zogenaamde Wetenschapsraad met daarin vertegenwoordigers van KCAF, gemeente Rotterdam, TU Delft en LH Wageningen en de betrokken marktpartijen Hanselman en White Lioness technologies. De aldus verzamelde gegevens worden vergeleken met gegevens voortkomend uit satellietmetingen (INSAR data) en metingen uit het gemeentelijk grondwaternet. Bij de drie particuliere blokken, welke gelegen zijn in het kleiwegkwartier, worden ook gegevens gebruikt die door de bewonersorganisatie worden verzameld, vooral grondwaterstanden. Met name is dit hier van belang, omdat recent er een aparte toevoerleiding naar het Kleiwegkwartier is aangelegd om de te lage grondwaterstand in dit gebied aan te vullen, zodat funderingen niet meer droog staan. Deze toevoerleiding is het gevolg van een actieve bewonersorganisatie, in samenwerking met gemeente en het waterschap HHSK (Hoog Heemraadschap Schieland en Krimpenerwaard). In het kader van te verrichten analyses is er door een groep studenten van afdeling Geomatics – TU Delft in het voorjaar van 2018 een eerste onderzoek verricht. Dit zal worden opgevolgd door afstudeerders en een wetenschappelijk onderzoekprogramma zo is de bedoeling; dit alles onder de regie van de Wetenschapsraad.

Figuur 4 – Monitoringsplan bouwblok.

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

55

DECEMBER 2018

Sensoren en systeem De nu geselecteerde en toegepaste sensoren zijn van een goede kwaliteit en deze meten: zakkingen, scheuren, verdraaiingen en grondwaterstanden. De signalen van deze sensoren gaan via een basisunit en een netwerk richting een digitaal verzamelpunt. Daar worden de betreffende gegevens vastgelegd in grafieken. Deze kunnen elk moment van de dag door de betrokken partijen worden ingezien en beoordeeld. Ook kan er een alarm c.q. handeling aan het systeem worden gekoppeld. Bijvoorbeeld wanneer de grondwaterstand te laag is, dan zou een signaal een kraan/toevoerleiding open kunnen zetten of een inspecteur kunnen sturen.

Perspectief Het doel is om de sensoren gedurende vier seizoenen , met verschillende ( klimatologische ) omstandigheden te volgen en te relateren aan andere gegevens vanuit satellieten en het grondwaternet. Om op een dergelijke wijze tot een reële waardering te komen en te komen tot een definitieve opstelling van sensoren, infrastructuur c.q. afstemming met satellietgegevens. Daartoe zal er via de Wetenschapsraad worden samengewerkt met het project Sensored City van de gemeente Rotterdam, zodat er uiteindelijk een product komt, waarmee een eigenaar de toestand van zijn fundering goed en snel kan volgen en er bijtijds eventuele maatregelen op kan nemen. Deze maatregelen kunnen zowel preventief als definitief herstel zijn. Uiteindelijk is het streven om ook te komen met een gebruiksvriendelijke app. 쎲


Mark Post Deltares

Joost Breedeveld Deltares

Huub de Bruijn Deltares

Arny Lengkeek Delft University of Technology & Witteveen+Bos

Thomas Naves Witteveen+Bos

BESCHRIJVING EN CONCLUSIES EEMDIJKPROEF n Nederland werken Rijk en waterschappen intensief samen om via o.a. dijkversterkingen het land te beschermen tegen overstromingen. Binnen het huidige dijkversterkingsprogramma betreft het aantal kilometers te versterken dijk vanwege onvoldoende dijkstabiliteit 287 km, waarvan aan 69.5 km een hoge urgentie is toegekend en opgenomen in de programmering 2015-2020.

I

Om deze versterkingen kwalitatief beter, sneller uitvoerbaar en goedkoper te maken is in 2015 de POV Macrostabiliteit (POVM) opgezet. Binnen dit onderzoeksprogramma hebben waterschappen, bedrijfsleven en kennisinstituten gezamenlijk naar innovaties gezocht om de macrostabiliteit bij dijken op slappe grond effectiever te kunnen aanpakken. Een al veelvuldig toegepaste versterkings-maatregel voor een onder hoogwater condities instabiele dijk, die naar verwachting ook in de toekomst relevant blijft, is een stabiliteitverhogende wand in de vorm van een stalen damwand (zie figuur 1). Deze maatregel spaart bebouwing of andere waarden, maar is wel een relatief dure vorm van dijkversterking. Bij dit type versterkingsconstructie kunnen in principe grotere vervormingen worden toegelaten, zonder dat dit direct leidt tot functieverlies. De hoge kosten hangen ten eerste samen met de conservatief ingestoken veiligheidsfilosofie opgenomen in de huidige richtlijn voor het met een EEM-rekenmodel ontwerpen van stabiliteitverhogende stalen damwanden belast door hoogwater. Zo leidt de eis, dat de damwand geen

barrière mag vormen voor het grondwaterregime in de dijk, in het algemeen tot een discontinue wandconstructie opgebouwd uit gekoppelde panelen van meerdere planken in plaats van een doorgaande wand. Hierbij dient in verband met het discontinue karakter van de wand een 10% lagere wandsterkte te worden aangehouden. Een tweede oorzaak voor de hoge kosten zijn strenge eisen in de huidige richtlijn, die veelal een zware (verankerde) damwand noodzakelijk maken welke de waterkerende functie eigenlijk volledig overneemt. Zo gelden strenge vervormingseisen in de te beschouwen grenstoestanden, die bij een niet-constructief versterkte dijk niet van toepassing zijn. Zo dienen in de bruikbaarheidgrenstoestand de kruinzakking en horizontale verplaatsing van de constructie kleiner dan 0,10 m te zijn. Ook mag voor damwandprofielen in de doorsnedeklassen 1 en 2, in tegenstelling tot Eurocode NENEN1993-5, enkel de elastische momentcapaciteit worden benut. Een belangrijke constatering hierbij is dat de conservatief ingestoken veiligheidsfilosofie en de strenge eisen mede ingegeven zijn door het feit, dat het aan betrouwbaar inzicht in het werkelijke gedrag van deze constructief versterkte dijk onder hoogwater- en opdrijfcondities ontbreekt. Deze extreme condities treden immers zelden op. Daarmee ontbreekt ook validatie van het sterkte- en vervormingsgedrag in het EEM-rekenmodel, wat het leggen van de juiste relatie tussen het voor-geschreven en in de analyse gerealiseerde betrouwbaarheidsniveau onmogelijk maakt. Dit heeft tot

Figuur 1 â&#x20AC;&#x201C; Toepassing verankerde damwand als constructieve dijkversterking .

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

56

DECEMBER 2018

nu toe de wenselijk geachte aanscherping van de huidige aanpak bemoeilijkt.

EEMDIJKPROEF Wat betreft stalen damwanden als stabiliteitverhogende constructie heeft het onderzoek binnen de POV|Macrostabiliteit zich gericht op de hypothese, dat meer inzicht in de werkelijke grond-constructie-interactie bij en het resulterende gedrag van de versterkingsmaatregel een lichter (en dus flexibeler) ontwerp mogelijk maakt. Hierdoor wordt het gedrag van de damwand minder bepalend voor dat van de dijk; doordat staal en grond meer samenwerken wordt de constructie substantieel goedkoper. Dit heeft geleid tot de drie doelstellingen voor het onderzoek: - het in kaart brengen van het werkelijke sterkteen stijfheidsgedrag van de constructief versterkte dijk tot na bezwijken. - het vaststellen van de mate waarin de beschikbare rekenmodellen het gedrag kunnen voorspellen. - het verzamelen van een betrouwbare en complete case, zodat huidige en toekomstige ontwerp aanpakken rekentechnisch kunnen worden gevalideerd. Het uiteindelijke programma van de EEMdijkproef bestond uit 4 proeven: - Om de onderzoekshypothese te bewijzen is een onderzoeksprogramma opgetuigd rondom een full-scale bezwijkproef op een dijk versterkt met een onverankerde doorgaande stalen damwand. Met als belangrijk uitgangspunt, dat inzicht in het bezwijkgedrag van de versterkte dijk (i.e. systeemgedrag) alleen is te vergaren als er ook voldoende inzicht wordt verkregen in de grondconstructie-interactie van de damwand met de omringende grond tot aan bezwijken (i.e. elementgedrag). Het onderzoeksprogramma heeft daarom naast de full-scale bezwijkproef op een versterkte dijk (Figuur 2 NO-kant, ook aangeduid als FST blauw) ook uit andere grootschalige onderdelen bestaan. - Wat betreft het systeemgedrag is bij vergelijkbare extreme condities een full-scale bezwijkproef op een niet versterkte gronddijk uitgevoerd (Figuur 2, ZW-kant, ook aangeduid als FST groen). Het gedrag van de niet versterkte dijk heeft in feite als referentie gediend voor dat van de versterkte dijk. De meest prangende onderzoeksvragen over het elementgedrag betroffen: - De interactie tussen een onverankerde damwand-


SAM E N VAT T I N G Bij de EEMdijkproef is een damwand in een aangelegde proefdijk tot bezwijken gebracht. Zo krijgen we meer inzicht in het werkelijke vervormingsgedrag en de sterkte van een dergelijke constructie in een dijk. Daarnaast zijn er nog twee andere proeven uitgevoerd. Ten eerst is een grond dijk tot bezwijken gebracht. Deze gegevens kunnen worden gebruikt om de verschillen te bepalen, maar

leidt ook tot een verbeterde interpretatie van de dijk met damwand. Ten tweede zijn er trekproeven uitgevoerd op damwanden zonder dijk. Deze gegevens leveren informatie over de sterkte van de damwand, maar leidt ook tot een verbeterde interpretatie van de dijk met damwand. Meer informatie op www.povmacrostabiliteit.nl.

plank en de omringende grond, in het bijzonder als deze is opgebouwd uit panelen en er lokaal plastisch bezwijken heeft plaatsgevonden. Dit heeft geleid tot vier pullover testen (Zie figuur 2, W-kant, aangeduid als POT) op verschillende panelen van meerdere damwandplanken. - De reststerkte van de grond na het bezwijken van het binnentalud van de constructief versterkte dijk. Hiertoe is er uitgebreid veld- en laboratoriumonderzoek uitgevoerd waarin naast Triaxiaal en DSS proeven op grote klei- en veenmonsters ook proeven met grote rekken middels een cyclische belasting zijn onderzocht (zie figuur 2, O-kant, aangeduid als DLDS). Met het oog op de onderzoeksdoelstellingen, zijn vooraf onder andere de volgende kennisvragen geformuleerd: - Wat zijn de vervormingen van de beide proefdijken tot aan het bezwijken? De aan deze vraag gerelateerde monitoring heeft zich gericht op het deformatieverloop in de tijd van kruin, binnentalud (inclusief damwandkop) en ontgraving. In het binnentalud en over de damwandlengte is het deformatieverloop ook in de diepte gemeten. Voor en na bezwijken van de proefdijken is de dwarsdoorsnede (met restprofiel tot in de ontgraving) uitgebreid ingemeten. - In hoeverre gedraagt een in grond ingebedde damwandplank na ontstaan van een plastisch scharnier zich volgens de NEN-EN1993-5? De aan deze vraag gerelateerde monitoring heeft zich gericht op het verloop van de deformatiemetingen in de tijd van maaiveld (binnentalud) en damwandkop. Verder is in de grond en over de damwandlengte het deformatieverloop gemeten. Tot slot is over het relevante deel van de planklengte het rekverloop in de tijd in het damwandprofiel gevolgd. - Welke invloed heeft het (dis)continue karakter en de mate van inbedding van de wand op de doorsnedeklasse volgens NEN-EN1993-5? De monitoring gerelateerd aan deze vraag heeft zich gericht op het vastleggen van verschillen qua verloop in de tijd van deformaties op/in de grond en over de wandlengte, en van de rekken in het damwandprofiel.

GRONDONDERZOEK EN MONITORING Het vooraf karakteriseren van de proeflocatie vond met sonderingen en boringen plaats, terwijl het afleiden van verwachtingswaarden voor sterkteen stijfheidsparameters van grondlagen en dam-

Figuur 2 – Bovenaanzicht proefterrein met contour van de dijk en ontgraving en de grondonderzoekslocaties. De damwand versterkte dijk (FST-blauw) ligt aan de NO-kant.

Figuur 3 – Meetcampagne aanleg- en proeffase full-scale proeven.

wandplanken in het ontwerp met laboratoriumonderzoek op monsters plaatsvond. Het initiële grondwaterregime op de proeflocatie is in kaart gebracht met voor de aanleg aangebrachte waterspanningsmeters. Zowel tijdens de aanleg van de proefdijken als juist voor, tijdens en juist na de bezwijkproeven vond een uitgebreide monitoringscampagne naar geotechnische en constructieve aspecten in meerdere meetraaien plaats (zie figuur 3), om tot een complete case voor validatie te komen. De ondergrond bestaat uit een 4,5m dik Holoceen pakket van klei- en veenlagen met daaronder Pleistocene zand en kleilagen. In figuur 4 zijn vier sonderingen weergegeven, waarbij sondering 25 en 29 representatief zijn voor het projectgebied. In tabel 1 zijn de geotechnische lagen weergegeven. De ondergrond kan als homogeen worden beschreven, maar met twee belangrijke uitzonderingen. Ten eerste heeft onder de geprojecteerde kruin van de “groene” dijk een oude zomerkade gelegen waardoor de ondergrond is voorbelast. Dit is ook te zien op de AHN en de infrarood kaart aan het kleurverschil (donkergroen in figuur 3). Als gevolg van de voorbelasting is de conusweerstand in sondering 31 ca 0,5 MPa in zowel de klei- als veenlaag. Ten tweede is een tussenlaag aangetroffen aan de teen van de “groene” dijk. Deze slappe siltige kleilaag (3a) kon alleen goed worden onderkend met Klasse 1 sonderingen (Eurocode NEN-EN-ISO 22476-1). De conusweer-

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

57

DECEMBER 2018

Figuur 4 – Representatieve sonderingen.

stand in sondering 33 is ca 0,1 MPa op een diepte van -1,5m NAP. Vervolgens is ook in het laboratoriumonderzoek vastgesteld dat de classificatie parameters van deze laag wezenlijk anders zijn. Het laboratoriumonderzoek bestond verder uit een uitgebreid programma aan Direct Simple Shear (DSS) proeven, anisotroop geconsolideerde ongedraineerde Triaxiaalproeven (ACU) en Constant Rate of Strain proeven (K0-CRS) ter bepaling van de stijfheid en sterkte parameters. Met deze proeven zijn parameters bepaald voor verschillende rekenprogramma’s en verschillende consti-


tutieve modellen, waaronder het nieuwe NGI-ADPSHANSEP model in Plaxis. Het primaire doel van de geotechnische monitoring tijdens de aanleg was het zo snel en zo veilig mogelijk (i.e. zonder stabiliteitsverlies) in 8 lagen van 0,5 m tot 1 m dikte aanbrengen van de proefdijken (zie figuur 5). Het verloop van de resulterende zettingen tijdens de aanleg is gevolgd met zakbakens en zettingsmeetplaatjes, terwijl dat van de horizontale gronddeformaties met inclinometers in kaart is gebracht. De ontwikkeling van de schuifsterkte is uit het verloop van water(over)spanningen en periodieke klasse 1 sonderingen gevolgd. De aanpak in de geest van de Observational Method (i.e. continue vergelijken van gemeten en met rekenmodellen voorspelde zettingen en consolidatie) gaf daarbij verscherpt inzicht in de werkelijke eigenschappen van de ondergrond.

PULLOVER TEST In vier pullover tests (POT, zie figuur 6) zijn verschillende panelen van meerdere damwandplanken aan de kop omver getrokken, om de grondconstructie-interactie na ontstaan van een plastisch scharnier in de damwand te onderzoeken. Hierbij zijn een GU8N triplet in de sterke richting (2 flenzen op druk), een GU8N triplet in de zwakke richting (1 flens op druk), een paneel van drie dubbele AZ13-700 planken en een paneel van drie dubbele AZ26 planken tot bezwijken belast. Het omver trekken vond plaats door het (met een constante snelheid) intrekken van een hydraulische vijzel vanaf een reactieframe. De AZ26 is een doorsnedeklasse 2 profiel conform NEN-EN1993-5, de andere damwanden zijn een doorsnedeklasse 3 profiel. De trekkracht is met een trekkrachtmeter op de

vijzel gemeten, waarbij de vijzelverplaatsing met een optische sensor is vastgelegd. Het deformatieverloop in de tijd is gevolgd via een Total-Station, die prisma’s op het maaiveld voor het paneel en op twee niveaus op het paneel gedurende de proeven heeft ingemeten (zie figuur 6). Het deformatieverloop in de diepte is met SAAF’s (i.e. Shape Accel Array Fields) in de neutrale lijn van de damwand en in de grond juist voor de damwand gemonitord. Tot slot is het rek-verloop in de diepte over een groot deel van de damwandlengte met glasvezelsensoren in de druk- en trekflens gevolgd. Na de vier pullover tests zijn de damwand-planken uitgegraven en zijn 3D laserscans tot juist onder de bezwijkpunten gemaakt. De invloed van de mate van discontinuïteit op de grond-constructie-interactie is onderzocht door de resultaten voor de smalle GU8N-triplets te vergelijken met die voor de ‘doorgaande’ panelen van AZ-profielen. Op basis daarvan is geconcludeerd dat bij panelen die bestaan uit minimaal 3-dubbele damwandprofielen er geen negatief effect is op het constructief gedrag. Er is ook nagegaan wat de invloed van de doorsnedeklasse conform NEN-EN 1993-5 is op het gedrag, door het gedrag van het AZ13-700 paneel (doorsnedeklasse 3) en AZ26 paneel (doorsnedeklasse 2) te vergelijken. De proefresultaten bevestigen het verschil in de doorsnedeklasse 2 en doorsnedeklasse 3 profielen. Tot slot is nog de invloed van de belastingrichting op het gedrag onderzocht, door de proefresultaten voor beide GU8N triplet over elkaar heen te leggen.

FULL-SCALE BEZWIJKPROEVEN In beide full-scale proeven (FST’s) zijn aan de 60 m

Figuur 5 – Aanlegfasering proefdijken.

Figuur 6 – Monitoring instrumentatie horizontale verplaatsingen bij Pullover Test op AZ26 paneel.

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

58

DECEMBER 2018

lange proefdijk hoogwater- en opdrijf-condities opgelegd, zodanig dat er onvoldoende weerstand tegen instabiliteit is ontstaan. Met een uitgebreide monitoringscampagne is de opbouw van de extreme condities beheerst en gefaseerd tot stand gebracht, en is het gedrag tot aan bezwijken nauwkeurig in kaart gebracht. In de versterkte dijk was een continue wand opgebouwd uit afwisselend een lange en een korte GU8N triplet aangebracht. Het aanbrengen van de extreme condities (zie Figuur 7) bestond achtereenvolgens uit een brede ontgraving in de teen van de dijk, het verzadigen (dus verzwakken) van de zandkern, het opvoeren van de bovenbelasting op de kruin en het creëren van opdrijfcondities voor het binnentalud door het waterpeil te verlagen in de ontgraving. In figuur 7 wordt een indruk gegeven van de monitoring tijdens de FST’s. Het tijds-deformatieverloop van het binnentalud en de damwandkop is met een Total-Station gevolgd, die prisma’s op drie niveaus over de volledige dijklengte van 60 m, heeft ingemeten. Het deformatieverloop in de diepte is in drie meetraaien (zie figuur 3) gemeten met behulp van een SAAF. De SAAF’s zijn geplaatst in de binnenteen, halverwege het binnentalud en in de kruin (bij de versterkte dijk juist aan de taludzijde van de damwand). De (verticale) deformatie van de bodem van de ontgraving is gevolgd door geplaatste zakbakens periodiek in te meten. Van vier meetplanken binnen de damwand is het rekverloop in de diepte over een groot deel van de damwandlengte met glasvezelsensoren in de druken trekflens gevolgd. Gedurende de proef op de versterkte dijk is ook nog periodiek een 3D laserscan gemaakt. Van beide proefdijken zijn videoopnamen gemaakt van het volledige proefverloop. Uit het vergelijken van het gedrag van beide proefdijken blijkt, dat deze qua vervorming in de binnenteen een gelijksoortig bezwijkgedrag vertonen (in beide gevallen treedt bezwijken op bij 10 à 20 cm). Ter hoogte van de kruin was dit gedrag anders: tot juist voor bezwijken had de kruin van de niet versterkte dijk een vervorming in de orde van grootte van cm‘s ondergaan, terwijl deze vervorming bij de versterkte dijk (weliswaar bij een hogere belasting) in de orde van grootte van decimeters was. Waar de kruin van de niet-versterkte dijk dus vrijwel geen visuele waarschuwing gaf voorafgaand aan bezwijken deed de kruin van de versterkte dijk dat dus duidelijk wel. Om bij de niet versterkte gronddijk de werkelijk opgetreden vervormingen van het afgeschoven binnentalud qua orde van grootte terug te rekenen, was het nodig om in de berekeningen voor de reststerkte van de grond ongeveer de helft van de pieksterkte aan te houden. Dit was een ruim lagere sterkte dan wat uit het reststerkte onderzoek op basis van de ACU en DSS proeven op grote klei- en veenmonsters is gekomen. Dit verschil tussen de


Figuur 7 – Full-scale proef met monitoring instrumentatie in de dijk en op het talud.

resultaten uit de proef en het laboratoriumonderzoek maakt dat over de reststerkte geen eenduidige conclusie is te trekken.

CONCLUSIES De conclusies in het analyse rapport van de POVM EEMdijkproef zijn gebaseerd op basis van de meetdata en uitgebreide 2D en 3D analyses in Plaxis en Diana. De conclusies met betrekking tot de genoemde kennisvragen zijn de volgende: - De huidige ontwerprichtlijn schrijft EEM-analyses met gedraineerd grondgedrag uitgaande van karakteristieke sterkte- en stijfheidsparameters voor. Eén van de meest wezenlijke wijzigingen in de komende POVM-publicaties, het rekenen met ongedraineerd grondgedrag, is met de proef gevalideerd. - De huidige ontwerprichtlijn (Ontwerp Stabiliteitsschermen in Primaire Waterkeringen) stelt strenge eisen aan de vervormingen in de bruikbaarheidsgrenstoestand en uiterste grenstoestand. In de proeven bleek echter de (ongedraineerde) vervorming van de (constructief versterkte) dijk sterk aan de stabiliteit van de dijk of damwandconstructie te zijn gerelateerd. De vervormingen ten gevolge van hoogwater zijn zeer beperkt bij een stabiele dijk, onafhankelijk of deze constructief versterkt is of niet. Het lijkt dan ook voldoende te zijn om in de uiterste grenstoestand alleen de sterkte en stabiliteit te beoordelen. Vervormingseisen zijn in dat geval alleen voor de aanlegfase relevant. - De werkelijke vervormingen zijn relatief goed te reproduceren op basis van gemiddelde waarden voor zowel de sterkte- als stijfheidsparameters. Door het gecombineerde effect van karakteristieke waarden voor stijfheid en sterkte worden aanzienlijk grotere vervormingen berekend in de geavanceerde modellen, zowel voor gedraineerde als ongedraineerde analyses. Een modelfactor toepassen op een vervormingsberekening lijkt

Figuur 8 – Bezwijken van constructief versterkte proefdijk.

hiermee overbodig. - De huidige ontwerprichtlijn benut, ook bij profielen die conform NEN-EN1993-5 in doorsnedeklasse 1 en 2 vallen, alleen de elastische momentcapaciteit. Op basis van de resultaten uit de pullover tests wordt echter aanbevolen om voor de constructieve toets van de damwand op de Eurocode-aanpak aan te sluiten. Op voorwaarde dat de panelen uit minimaal drie dubbele damwandplanken bestaan lijkt voor relatief zware profielen in doorsnedeklasse 2 met de plastische momentcapaciteit te kunnen worden gerekend. In het onderzoeksprogramma is voor smallere damwandpanelen niet aangetoond dat ook de plastische momentcapaciteit wordt behaald. - De huidige ontwerprichtlijn acht het wenselijk dat de grondwaterstand in de dijk niet wordt beïnvloed. Om deze reden wordt in het algemeen een discontinue wand van gekoppelde panelen in de dijk aangebracht, waarin wel de planken binnen een paneel maar niet de randplanken van de panelen onderling via de damwandsloten zijn gekoppeld. De pullover tests hebben laten zien, dat er bij discontinue wanden (indien er panelen worden toegepast die bestaan uit minimaal drie dubbele planken) geen reductie van het weerstandsmoment nodig is. - Uit de full-scale proef op de versterkte dijk blijkt verder dat een continue wand voordelen biedt. Niet alleen vanwege de herverdeling in de lengteas van de dijk, maar ook omdat de continue wand

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

59

DECEMBER 2018

na bezwijken (zie figuur 8) nog steeds aan het waterkerende vermogen kan bijdragen. - Bij een beoordeling moet men zich ervan bewust zijn dat de geleverde damwandplanken een gegarandeerde minimale staalkwaliteit hebben en dat de dikte binnen bepaalde toleranties valt. De daadwerkelijk staalkwaliteit wordt aangetoond op basis van trekproeven en de dikte met metingen. Er ontstaat een mogelijkheid tot optimalisatie bij een beoordeling op een later tijdstip, door gebruik te maken van resultaten van trekproeven en dikte-metingen. De conclusies en aanbevelingen zijn opgenomen in het analyse rapport van de POVM EEMdijkproef en worden verwerkt in de nieuwe POVM publicatie voor “toepassing van de eindige-elementen methode binnen het ontwerp” en de nieuwe POVM publicatie voor “stabiliteitsverhogende langs-constructies”. Deze publicaties komen eind 2018 beschikbaar op povmacrostabiliteit.nl/rapporten

De auteurs willen hierbij de POVM en Waterschap Vallei en Veluwe bedanken voor het initiatief en de financiering van de proef. Verder worden alle partners bedankt voor de goede samenwerking. Dit onderzoek is tevens onderdeel van het Perspectief research programme All-Risk (P15-21), deels gefinancierd door NWO Domain Applied and Engineering Sciences. 쎲


ECSMGE 1- 6 September 2019 REYKJAVIK

NEEM DEEL AAN DE ECSMGE-2019-SPECIAL!

Deze speciale Engelstalige editie van het vakblad Geotechniek verschijnt rondom de XVII European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 1-6 September 2019 in Reykjavik, IJsland. De special zal, zoals eerdere internationale edities van Geotechniek, gedistribueerd worden via de organisatie van het congres via Conference Bags en/of balies. Daarnaast zal de speciale editie in pdf-format verschijnen op de site van het vakblad Geotechniek. Uw bereik is dus optimaal! Ook als u niet aanwezig bent op het congres kunt u via deze internationale editie uw doelgroep bereiken. Ingediende abstracts die niet in de proceedings worden opgenomen kunnen wél in de Geotechniek-editie gepubliceerd worden!Presenteer u aan een internationaal publiek van beleidsmakers, opdrachtgevers, ontwerpers, aannemers, uitvoerders van werken in de grond-, weg- en waterbouw en milieutechniek.

Geniet nu van de VROEGBOEKKORTING! Informeer naar de plaatsingsmogelijkheden via info@uitgeverijeducom.nl en/of 010 425 65 44.

U wilt toch geen nummer missen van Geotechniek?

techniek O NAF HA NKE LIJK VAKBLAD V A K BL A D VOOR V OO R ONAFHANKELIJK HET GE O TE CHNISCHE W ERK V ELD GEOTECHNISCHE WERKVELD

Maak dan uw bijdrage in deverzendkosten € 23,50 over naar IBAN: NL95 ABNA 0426 4761 31 (BIC: ABNANL2A) t.n.v. Uitgeverij Educom, Rotterdam, Nederland, o.v.v. 'Ontvangst Geotechniek 2019'.

Adverteren in Geotechniek? Ad hoc of op reguliere basis met een aantrekkelijk publiciteitspakket verbonden aan een van de memberships! Informeer vrijblijvend naar de mogelijkheden: Uitgeverij Educom info@uitgeverijeducom.nl 010-425 65 44

iek? Maak dan erzendkoste IBAN: NL95 A (BIC: ABNANL Rott Educom, Rotte Educom, o.v.v.. 2018'.

GEOTECHNIEK FUNDERINGSSPECIAL

60

DECEMBER 2018

'On 'Ontva


JAARGANG 22

NUMMER 4

DECEMBER 2018

kunst O NAF HA NKE LIJK V ONAFHANKELIJK VAKBLAD A K BL A D VO O R GEBRUIKERS VAN VA N VOOR GE OK UNSTST OFFEN GEOKUNSTSTOFFEN

11TH ICG CONFERENTIE: GEOKUNSTSTOFFEN IN SEOUL, ZUID-KOREA TOEPASSING VAN LICHTE OPHOOGMATERIALEN VOOR DE RECONSTRUCTIE VAN HET VOORHUIS TE KAMERIK 61 GEOKUNST

DECEMBER 2018


GEOKUNST WORDT MEDE MOGELIJK GEMA AK T DOOR:

Sub-Sponsors

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

De collectieve leden van de NGO zijn:

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

CDR International BV, Rijssen Cofra B.V., Amsterdam Deltares, Delft Enviro Quality Control BV, Maarssen Fugro NL Land B.V., Leidschendam Genap BV, ‘s Heerenberg Geopex Products (Europe) BV, Gouderak GeoTec Solutions BV, Den Dungen. GID Milieutechniek, Velddriel Huesker Synthetic BV, Den Dungen InfraDelft BV, Delft

Mede-ondersteuners

TenCate Geosynthetics Netherlands BV Europalaan 206 7559 SC HENGELO service.nl@tencategeo.com www.tencategeo.eu

Enviro Quality Control B.V. Daalseweg 1-B 3611 AA Oud-Zuilen Tel. +31 (0)30 244 1404 mail@enviro-quality-control.nl www.eqc.nu

Ooms Construction / Strukton Civiel Scharwoude 9 1634 EA Scharwoude Tel. +31 (0)229 54 77 00 info@ooms.nl www.ooms.nl

Intercodam Infra BV, Almere Juta Holland BV, Oldenmarkt Kiwa NV, Rijswijk Kwast Consult, Houten Low & Bonar, Arnhem Movares Nederland BV, Utrecht Naue GmbH & Co. KG, Espelkamp-Fiestel Ooms Civiel BV, Avenhorn Prosé Geotechniek BV, Leeuwarden Quality Services BV, Bennekom Robusta BV, Genemuiden S&P Clever Reinforcement Company Benelux, Aalsmeer T&F Handelsonderneming BV, Oosteind Ten Cate Geosynthetics Netherlands BV, Nijverdal Tensar International, ’s-Hertogenbosch Terre Armee BV, Waddinxveen Vulkan-Europe BV, Gouda Witteveen + Bos, Deventer

Enkagrid ® voor stabilisering van funderingslagen en grondlichamen Enkagrid kent een breed assortiment van stijve en flexibele geogrids tot zeer hoge treksterkte en staat voor efficiëntie en betrouwbaarheid voor elk project waar grondstabilisering een vereiste is.

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

GEOKUNST

62

DECEMBER 2018


VA N D E R E D A C T I E

BESTE GEOKUNST LEZERS, In een eerder voorwoord van GeoKunst meldden we al dat de activiteiten van SBRCURnet per 1 januari 2018 zijn gestopt en dat CROW een deel van de activiteiten heeft overgenomen. Inmiddels is duidelijk dat de CROW de portfolio Waterbouw, Geotechniek en Beton verder gaat ontwikkelen. Daarvoor is steun en inbreng van de gehele sector onontbeerlijk. Om aan die inbreng invulling te geven is de Programma Advies Raad Waterbouw+Geotechniek (PAR-W+G) opgericht waar de sector breed in vertegenwoordigd is. Ook de voorzitter van NGO heeft zitting in deze adviesraad en kan de gewenste ontwikkelingen op het gebied van geokunststoffen inbrengen. Belangrijke taak van de PAR-W+G is het bepalen van de noodzaak en de prioritering van publicaties, zowel de actualisering van bestaande als het opstellen van nieuwe. Mogelijk zal daar ook een nieuwe digitale omgeving voor ontwikkeld worden. Vanuit het NGO-bestuur zullen we eenmaal per jaar onder onze leden inventariseren welke publicaties op het gebied v an geokunststoffen aan actualisering toe zijn en welke nieuwe publicaties gewenst zijn. De GeoKunst die voor u ligt bevat weer twee interessante artikelen: een verslag van de 11e Internationale Geokunststoffen Conferentie in Seoul en een projectbeschrijving van de reconstructie Voorhuis te Kamerik met toepassing van lichte ophoogmaterialen. Om de vier jaar is er een internationale conferentie over geokunststoffen. De 11e in de reeks was in Seoul, Zuid-Korea, in september van dit jaar met ruim 1200 deelnemers. In het artikel van Suzanne van Eekelen, Adam Bezuijen en Max Nods worden de hoogtepunten van het congres belicht. In het tweede artikel beschrijven Erik Kwast, Ed Pollemans en Ed Rodewijk de toepassing van lichte ophoogmaterialen voor de reconstructie van het Voorhuis te Kamerik. Het veelvuldig terugkerende onderhoud van wegen, openbare ruimte, riolering en kabels & leidingen is aanleiding geweest voor een nieuwe aanpak binnen de gemeente Woerden. Zowel bij nieuwbouw als bij reconstructie wordt in de voorfase een variantenstudie uitgevoerd, inclusief de bepaling van de levenscycluskosten, teneinde een onderbouwde keuze te maken voor het type ophoging. Voor de reconstructie van de straat Voorhuis te Kamerik leidde dit tot de keuze van een combinatie van de lichtgewicht ophoogmaterialen Bims en EPS voor de wegconstructie.

Veel leesplezier met deze GeoKunst,

Erik Kwast Eindredacteur GeoKunst

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

Eindredactie Tekstredactie Redactieraad

Productie

GEOKUNST

E. Kwast J. van Deen A. Bezuijen P. van Duijnen M. DusĚ&#x2020;kov S. van Eekelen P. ter Horst Uitgeverij Educom

63

DECEMBER 2018

Een abonnement kan worden aangevraagd bij: Nederlandse Geotextielorganisatie (NGO) info@ngo.nl www.ngo.nl


prof. dr. ir. Adam Bezuijen Universiteit Gent en Deltares

dr. ir. Suzanne van Eekelen Deltares

ir. Max Nods Gesyso, GE Systems & Solutions bv

11TH ICG CONFERENTIE: GEOKUNSTSTOFFEN IN SEOUL, ZUID-KOREA m de vier jaar is er de internationale conferentie over geokunststoffen. De 11e in de reeks was in Seoul, Zuid-Korea, in september van dit jaar. Ruim 1200 deelnemers kwamen naar het immense COEX-gebouw in Seoul, waar je eindeloos kan (ver)dwalen. Voor ons is Seoul ver weg, dus waren er dit keer wat minder Europeanen, en meer Aziaten. Net als altijd presenteerden verschillende Aziatische landen mooi onderzoek: grote proefopstellingen en geavanceerde berekeningstechnieken.

O

Het Nederlandse Chapter van de International Geosynthetics Society heeft zich goed geprofileerd. Op de eerste dag gaf Suzanne van Eekelen een hele dag cursus over het ontwerpen van paalmatrassen. Lars Vollmert van NAUE Duitsland

verzorgde daarbij een presentatie met praktijkvoorbeelden en tips & tricks. De cursus was goed volgeboekt: 87 deelnemers uit 32 landen. Daarnaast gaf Adam Bezuijen twee presentaties: eentje over vallende stenen op geotextiel, binnenkort volgt daarover een artikel in de Geokunst. Een tweede over nat-en-droog cycli bij een bentonietmat (GCL, Geosynthetic Clay Liner). Adam liet een vergelijking zien tussen de prestaties van een normale bentonietmat en één die is gemaakt van met polymeer verbeterde bentoniet. De klei is daarbij met een polymeer versterkt volgens het zogenaamde HYPER Clay-procedé. De bentonietmat met deze versterkte klei blijkt tijdens vijf nat- en droog-cycli met zeewater, een orde lagere doorlatendheid te hebben dan

Figuur 1 – Suzanne in actie (foto: Lars Vollmert)

een bentonietmat met gewoon bentoniet. De versterkte klei presteert dus beter. Na de vierde cyclus was de doorlatendheid voor de niet behandelde bentoniet orde 10-8 m/s en voor met polymeer versterkte bentoniet lager dan 10-9 m/s.

Key notes Na de eerste dag met short courses, volgden de tweede dag alle key notes op een rij. Dat was heel overzichtelijk. Voor de key notes waren vooral oude bekenden gevraagd. Veel mensen kenden hen, en vaak ook hun verhaal al wel. Toch waren er ook wat nieuwe geluiden. Zo ging de Franse Nathalie Touze-Foltz in haar Giroud-lezing in op de millennium doelen van de VN, waarbij ze vooral inging op de vraag: ‘Welk onderzoek aan geokunststoffen levert winst voor deze doelen?’ Touze-Foltz analyseerde recente lezingen en papers over geokunststoffen om te zien waar geokunststoffen kunnen bijdragen aan voldoende water en voedsel van goede kwaliteit voor iedereen, het beschermen van het milieu, het mitigeren van de gevolgen van natuurrampen en economische oplossingen. In de wandelgangen heeft Adam nog wat met haar nagepraat over de vraag in hoeverre geosynthetica zelf een onderdeel van het milieuprobleem kunnen worden, met de verhalen over plastic-soep in het achterhoofd. Volgens Touze-Foltz zou dat kunnen, maar kon ze daar nog niets over melden omdat er nog nauwelijks onderzoek naar is gedaan. Misschien is er over 4 jaar meer over te zeggen bij het volgende congres.

Figuur 2 – Dit gaat mis: een dijk bekleed met beton. Het beton ’drijft’ weg bij een tsunami (Bron: Kuwano et al., 2018).

GEOKUNST

64

DECEMBER 2018


SAM E N VAT T I N G wel een aanmoediging om de proceedings eens door te bladeren. Helaas niet open source beschikbaar maar u weet vast iemand te vinden die ze heeft. Een aantal papers wordt gepubliceerd in speciale uitgaven van de tijdschriften Geotextiles and Geomembranes, Geosynthetics International, en Soil & Foundation.

De 11e Internationale Geokunstoffen Conferentie in Seoul had 1200 deelnemers, 600 presentaties, honderden posters en een beurs met meer dan 100 bedrijven. Zo’n groot congres is onmogelijk samen te vatten in één Geokunst artikel en als je aan deelnemers vraagt wat zij vermeldenswaardig vinden, zal dat verschillende antwoorden opleveren. Hieronder de subjectieve keuze van de auteurs wat zij interessant vonden. Het is dus niet echt een verslag, maar

Vanuit Japan kwamen twee grote verhalen. Prof. Jiro Kuwano van de Saitama Universiteit begon met een overzicht van de rampen die Japan hebben getroffen de afgelopen jaren. Je krijgt tranen in je ogen van zoveel aardbevingen, tsunami’s en andere overstromingen en dijkdoorbraken door extreme regenval (tot 1,8 meter regen in een paar dagen tijd!). ’Tsunami’ is niet voor niets een Japans woord dat in iedere andere taal is overgenomen. Bijna altijd zijn er veel doden te betreuren bij deze rampen. Alleen al bij de tsunami van 2011 kwamen rond de 20.000 mensen om. Japan heeft enorm geïnvesteerd in onderzoek en ontwikkeling om de gevolgen van deze rampen te bestrijden. Maar hoe maak je 30.000 km zeekust tsunami-bestendig? Japan onderzoekt en leert veel van de veelvuldige rampen en de bijbehorende schadegevallen of juist de constructies die heel blijven. Zo ondervonden ze dat een zeedijk die is bekleed met beton niet heel blijft bij een tsunami, en al helemaal niet in combinatie met een zware aardbeving (figuur 2). Een alternatieve constructie waarbij geokunststof de betonplaten op een flexible manier vasthoudt (figuur 3) werkt wel goed. Zelfs bij een zware aardbeving en/of een tsunami blijft deze constructie intact. Nog een les: de voet van een gewapende wand moet minimaal 1,5 meter onder maaiveld liggen, en alle aansluitingen van de gewapende wand moeten goed dicht zijn gemaakt. Anders worden dit de plekken waar erosie leidt tot ontgronding, wat alsnog snel kan leiden tot een dijkdoorbraak. Helpt zo’n erosiebestendige dijk? Zeker wel: de energie van de tsunami wordt gereduceerd. Maar het is niet genoeg. Achter de zeedijk van gewapende grond volgt idealiter nog een weg of een spoorbaan op een hoge, tsunami-bestendige aardebaan. Ook deze grondlichamen worden overspoeld bij een tsunami, dat kan ook moeilijk anders met een 15 meter hoge vloedgolf. Maar ze moeten wel heel blijven en de energie van de tsunami zo goed mogelijk breken. In het ideale plaatje volgt dan nog een stuk landbouwgrond, om de energie van de tsunami verder te breken. Maar Japan is te dicht bevolkt om overal dat ideale plaatje waar te kunnen maken. Prof. Fumio Tatsuoka uit Tokyo verzorgde de tweede Japanse key note. Tatsuoka heeft heel veel ervaring in het aardbevings- en tsunami-bestendig bouwen van spoorwegen. Al een poosje mag

Figuur 3 – Dit gaat wel goed: de betonnen platen worden verankerd met geokunststof (Bron: Kuwano et al., 2018).

in Japan een steilwand voor het spoor alleen worden gebouwd met gewapende grond. Betonnen L-muren bezwijken bij een aardbeving, waar met geokunststof gewapende grond heel blijft. Nu heeft Tatsuoka ook een integraalbrug ontwikkeld. Daarbij wordt het brugdek geïntegreerd met steilwanden van gewapende grond met daaraan verankerd een meedragende betonwand over de volle hoogte. Deze constructie is aardbevings- en tsunami-bestendig. Daarmee gebouwd zullen de bruggen en viaducten niet meer massaal wegspoelen bij een tsunami, wat tot nu toe wel gebeurde. De constructie is niet toepasbaar voor heel grote overspanningen, omdat dan de thermische spanningen te hoog

GEOKUNST

65

DECEMBER 2018

zouden worden. Volgens Tatsuoka voldoet de constructie heel goed bij overspanningen tot 60 m en hij denkt dat ook 100 m haalbaar is. Prof. Kerry Rowe van Queens University in Canada gaf een mooi overzicht over het onderzoek dat is uitgevoerd aan bentonietmatten (Geosynthetic Clay Liner, GCL). Een interessant aspect was hoe hij de vochtuitwisseling tussen de GCL en de ondergrond uitwerkte. Een GCL moet vochtig worden om een afdichtende werking te hebben. Omdat bentoniet heel hygroscopisch (wateraantrekkend) is, wordt over het algemeen aangenomen dat vocht uit het onderliggende zand naar de bentoniet wordt getrokken. Hierbij zijn


Figuur 4 – Deformatie van de geotube na de eerste en tweede keer vullen met baggerslib. (Chew et al., 2018)

echter volgens Rowe twee kanttekeningen te maken: - Wanneer de ondergrond uit grof zand bestaat is de capillaire werking gering. Als de freatische lijn dan onder de GCL ligt wordt het vochtgehalte in het grove zand zo laag dat het bentoniet heel weinig vocht op zal nemen en dus niet goed zal werken als afdichting. - Als het water in het zand veel ionen bevat, zal de doorlatendheid juist toenemen als dit water door de bentoniet wordt opgezogen, omdat de eigenschappen van de bentoniet door de ionen worden aangetast. De key notes uit Europa werden verzorgd door prof. Martin Ziegler van de Universiteit van Aken (Duitsland) en prof. Neil Dixon van de Loughborough Universiteit (Verenigd Koninkrijk). Ziegler ging in op wapeningsfunctie van geokunststoffen. Hij wees op de vele jaren ervaring (al 50 jaar!) in de toepassing van vliezen (non-wovens) en weefsels in funderingslagen van wegen, en de toepassing in eerste instantie in kleinere steile taluds en keerwanden gewapend met geokunststoffen. Door de ontwikkeling van hogesterkte-weefsels en geogrids is de toepassing ervan de laatste jaren enorm toegenomen. Ziegler memoreerde de belangrijkste voordelen van geokunststoffen als wapening: minder kosten, minder moeite bij de bouw, minder energievraag, en minder gebruik van primaire grondstoffen. Daarnaast gedragen gewapende-grondconstructies zich zeer ductiel, ze hebben meer capaciteit om (ongelijkmatige) zettingen op te nemen dan starre constructies. Vaak blijkt in de praktijk dat gewapende-grondconstructies veel ‘reserve’capaciteit (meer sterkte en minder vervorming) hebben, meer dan op grond van het ontwerp verwacht mag worden. Ziegler heeft zich met zijn

onderzoeksteam op deze extra capaciteit gestort en zich verdiept in de interactie op micro- en macroschaal van geogrids en grond. Modellen voor beide schalen worden voorgesteld. Ziegler sprak de hoop uit dat hun onderzoek zal leiden tot beter begrip van de interactie tussen geogrid en grond, en uiteindelijk tot verbeterde efficiëntie van bestaande rekenmodellen. Meer onderzoek is daarvoor nodig.

naar wegenbouwtoepassingen, en benadrukte de voordelen van geokunststoffen aan de hand van zes concrete toepassingen. Zornberg besprak de belangrijkste voordelen van de geokunststofoplossingen, en legde daarbij nadruk op de duurzaamheidsvoordelen (sustainability). Zornberg vond dat er nog enorm veel te winnen is omdat er wereldwijd nog maar relatief weinig geokunststoffen in de wegenbouw worden ingezet.

Dixon ging nader in op de grote uitdagingen waar de wereld zich snel op moet focussen: de verandering van het klimaat en het tekort aan grondstoffen, en op de bijdrage die geokunststoffen aan de oplossing kunnen leveren. De vraag is daarbij hoe de bijdrage van geokunststoffen kan worden gekwantificeerd. Bekend zijn inmiddels de methodes voor het vaststellen van de CO2-voetafdruk (foot print) van infra-projecten. Hierbij wordt naar alle fasen gekeken, van grondstofwinning via logistiek en productie naar de bouwfasen en hergebruik na de gebruiksduur. Dixon ging een stap verder. Vele uitgevoerde constructies hebben een ontwerplevensduur van 100 of 120 jaar. Dixon vroeg zich af wat de gevolgen van de klimaatverandering over de resterende levensduur kunnen zijn, nu de uitgangspunten mogelijk anders zijn. Denk aan de rijzende zeespiegel, de kans op overstromingen, stormen en dergelijke. Dixon stelde dat de klimaatverandering al in de uitgangspunten voor het ontwerp van infrastructurele werken meegenomen zou moeten worden. Hier ligt nog een serieuze uitdaging, en Dixon nodigde ontwerpers uit om geokunststof-specialisten op een pro-actieve manier te betrekken.

Prof. Eun Chul Shin van de Incheon National University in Korea ging in een speciale voordracht in op de Koreaanse ervaringen met geokunststoffen. Korea blijkt al decennia een grootverbruiker te zijn, bijna 100 miljoen m2 per jaar. Meer dan 40% zijn non-wovens en weefsels, maar ook geogrids en andere geokunststoffen worden veel gebruikt. Dit is mede gevolg van het feit dat Zuid-Korea voor meer dan 70% uit bergen bestaat, en aan drie zijden omringd wordt door zee. Dat betekent dat minder goede gronden door grondverbeteringstechnieken bruikbaar gemaakt moeten worden, en dat er veel aan landaanwinning wordt gedaan. Geokunststoffen zijn daarbij noodzakelijk, denk aan gewapende grond, verticale drains, wapening van aardebanen op slappe grond en kustverdediging. Zuid-Korea heeft ook een sterk ontwikkelde eigen geokunststoffen-industrie, die prominent vertegenwoordigd was op de beurs.

Prof. Jorge Zornberg van de Universiteit van Austin (Texas) verzorgde de key note als afvaardiging van Noord- en Zuid-Amerika. Hij keek voornamelijk

GEOKUNST

66

DECEMBER 2018

Technische sessies Ook tijdens de technische sessies vielen ons een aantal interessante ontwikkelingen op. Traditioneel worden geotubes voor toepassingen in de kustwaterbouw gevuld met zand. Omdat in Singapore zand schaars is wordt daar geëxperimenteerd met geotextiele tubes die gevuld zijn met baggerslib met een watergehalte van 140 tot


165% en een dichtheid van 12,5 tot 13,5 kN/m3 met daarin 5% cement (gewichtsprocent gebaseerd op het droge-stof gehalte). Vullen met baggerslib geeft een zeer weinig vormvaste tube. Door de toevoeging van 5% cement wordt dit op den duur beter. In eerste instantie heeft de cement echter nog niet veel invloed en is de tube dus nog steeds niet echt vormvast. Bij de experimenten bleek dit doordat de tube ging rollen (figuur 4). Het is dus wel zaak om de tube degelijk te verankeren. Er waren nog verschillende andere toepassingen van geotextiele tubes en zandzakken. Bij één sessie was de voorzitter, een man met decennia ervaring op dit gebied, van mening dat er duidelijk vooruitgang wordt geboekt. Adam was minder onder de indruk en sprak hier de voorzitter na afloop van de sessie op aan. Met de microfoon uit schetste deze een minder rooskleurig beeld. Inderdaad, aan teenconstructies wordt bij veel constructies nog te weinig aandacht besteed. Ernstiger was volgens hem dat dit soort constructies nog te vaak ‘ad hoc’ constructies zijn: in een delta ontstaat ergens te veel erosie, er worden wat zandzakken of een tube neergelegd, met als gevolg dat de erosie zich verplaatst. Er is volgens hem geen overall-visie op erosie-beperking in een hele delta.

Figuur 5 – Meetpunten (rode stippen) en extrapolatie naar levensduur in de praktijk. (Martin & Zanzinger, Op het gebied van verouderingsonderzoek presenteerde het Duitse SKZ – German Plastic Center een studie over de autoclaafproef en een vergelijking met de oventest. Deze experimenten worden gebruikt om de gevoeligheid van kunststoffen voor oxidatie vast te stellen. Bij een oventest wordt alleen de temperatuur verhoogd. Een hogere temperatuur leidt tot een snellere veroudering. Bij de autoclaafproef is het mogelijk om ook de zuurstofdruk te verhogen en agressieve vloeistoffen toe te voegen. Een hogere zuurstofdruk levert een snellere veroudering. De resultaten kunnen worden omgerekend tot wat te verwachten is bij kamertemperatuur en normale zuurstofspanning met behulp van de uit de chemie bekende Arrhenius-relatie voor reactiesnelheden. Met de autoclaafproeven bepaalden de onderzoekers de temperatuur- en zuurstofconcentratieafhankelijkheid van de tijd tot falen (de veroudering). In figuur 5 is de relatie weergegeven tussen de logaritme van de concentratie, de inverse van de temperatuur 1/T (T in K) en de logaritme van de verouderingstijd (in seconden). Verder bleek dat de veroudering in een autoclaaf met een monster in water met een pH van 10 veel sneller gaat dan in een oventest, waarbij het monster aan lucht is blootgesteld. De tests zijn dus niet 1-op-1 vergelijkbaar. Het was voor ons uit Europa deze keer een verre reis, de vorige Internationale Geokunststoffen Conferentie was in Berlijn. Door de vele contacten

2018). Bij het zwarte bolletje is de levensduur 280 jaar.

en het overzicht dat werd geboden over de nieuwste ontwikkelingen in de geokunststoffenwereld, was het zeker de moeite waard. De auteurs hopen dat deze impressie een aanmoediging is om de proceedings eens door te bladeren. Helaas zijn deze niet open source beschikbaar maar een aantal papers wordt gepubliceerd in speciale uitgaven van de tijdschriften Geotextiles and Geomembranes, Geosynthetics International, en Soil & Foundation.

Bronnen Alle bronnen komen uit de Proceedings of the 11th International Conference on Geosynthetics (Proc. 11ICG, Korea, september 2018). -Bezuijen, A., Izadi, E., Damage of geotextile due to impact of stones, S18-02. - Chew S.H., Yim H.M.A., Koh J.W., Eng Z.X., Chua K.E., Tan S.E.D. Performance of pilot test of geotextile tube filled with lightly cemented clay, S24-01. - De Camillis, m., Di Emidio, G., Bezuijen, A., Verastegui-Flores, R.D. Impact of wet-dry cycles on the swelling ability and hydraulic conductivity of a polymer modified bentonite. S04-04. - Dixon, N., Postill, H., Fowmes, G., Global challenges, geosynthetic solutions, counting carbon and climate change impacts, Keynote 5. - Kuwano, J., Mohri, Y., Kikuchi, Y., Nihei, Y., Koseki, J., Watanabe, K., 2018. Geosynthetics for

GEOKUNST

67

DECEMBER 2018

natural disaster prevention and mitigation – Japan’s challenge. Keynote Lecture 3. - Martin A. & Zanzinger H. Comparative study: Oven tests and high-pressure autoclave tests (HPAT) on one commercially available PE-HD material. S30-04. - Rowe, R.K., 2018. Geosynthetic clay liners: Perceptions and misconceptions. Keynote 1. Shin, E.C., Lee, I.H., Kim, D.B., Practical applications of various geosynthetics in Korea. Welcome lecture. - Tatsuoka, Fumio, 2018. Geosynthetic-reinforced soil technology in railway applications - from walls to bridges. Prestigious Lecture. Touze-Folz, Nathalie, 2018. Healing the world: A geosynthics solution. Giroud lecture. - Van Eekelen, S.J.M., Vollmert, L. The design guideline basal reinforced piled embankments; The Dutch CUR226:2016 and the German EBGEO:2010; A comparison of design models and safety approaches. S34-03 - Ziegler , M., 2018. Reinforcement with geosynthetics – how they work in soil, Keynote 2. - Zornberg, J.G., Roodi, G.H., Sankaranarayanan, S., Hernandez-Uribe, L.A. Geosynthetics in roadways: Impact in sustainable development. Keynote 4. 쎲


Ing. E. Kwast Kwast Consult

E. Pollemans Gemeente Woerden

Ing. E. Rodewijk Ingenieursbureau Rodewijk

TOEPASSING VAN LICHTE OPHOOGMATERIALEN VOOR DE RECONSTRUCTIE VAN HET VOORHUIS TE KAMERIK et dorp Kamerik is gelegen in de gemeente Woerden in het veenweidegebied van het Groene Hart. Kenmerkend voor de bodem in het veenweidegebied is het dikke pakket sterk samendrukbare veenlagen, in combinatie met een hoge grondwaterstand. De bebouwing en kunstwerken in deze omgeving worden op palen gefundeerd. De wegen, riolering en kabels en leidingen (K&L) worden normaliter niet onderheid en zullen onderhevig zijn aan zettingen ten gevolge van de aangebrachte belasting door ophogingen en de autonome bodemdaling die optreedt in het gehele gebied. Op basis van historische gegevens bedraagt de autonome bodemdaling in dit stedelijk gebied circa 10 mm per jaar

H

De zettingen van de wegen, riolering, K&L en openbare ruimte leiden tot ongewenste gevolgen, waarvan de belangrijkste zijn: - De drooglegging van de weg is onvoldoende, waardoor het draagvermogen afneemt, spoorvorming optreedt en vorstschade kan optreden. - de drooglegging van de openbare ruimte is onvoldoende, waardoor de vegetatie onvoldoende kan groeien en de begaanbaarheid afneemt. -De drooglegging van K&L is onvoldoende, waardoor onderhoud aan K&L lastiger uitvoerbaar

wordt omdat bemaling nodig is. - Het optreden van zettingsverschillen in dwars- en langsrichting van de weg leidt tot onvlakheid, wat het rijcomfort vermindert en de waterafvoer kan belemmeren. - De zetting van de riolering kan leiden tot het breken van de huisaansluitingen; zettingsverschillen in de riolering kunnen leiden tot verminderde prestaties van de riolering en tot lekkage van het riool waardoor de kans op funderingspaalproblemen toeneemt. - het optreden van zettingsverschillen ter plaatse van overgangen naar onderheide kunstwerken leidt tot verminderd rijcomfort, plasvorming en scheurvorming in de wegverharding. - Het optreden van zettingsverschillen tussen de weg en op palen gefundeerde bebouwing veroorzaakt beperkingen in het gebruik en leidt tot een rommelig straat- en tuinbeeld (zie figuur 1).

Nieuwe aanpak gemeente Woerden De gemeente Woerden heeft de afgelopen jaren de aanpak van aanleg en beheer van infrastructuur op slappe bodem gewijzigd. Het veelvuldig terugkerende onderhoud voor de wegen, openbare ruimte, riolering en K&L was aanleiding voor deze andere aanpak. Zowel bij nieuwbouw als

bij reconstructie wordt in de voorfase met behulp van een variantenstudie een onderbouwde technische keuze gemaakt voor het soort ophoogmateriaal, mede op basis van de levenscycluskosten. In de variantenstudie worden lichtgewicht materialen als Bims (vulkanisch gesteente), EPS (geëxpandeerd polystyreen) en Argex (geëxpandeerde kleikorrels) maar soms ook alternatieven als een zettingsvrije betonplaat, Schuimglas (gerecycled glas), grondvervanging (veen vervangen door klei of zand) of Massastabilisatie (veen mengen met cement) vergeleken. Door het berekenen van de levenscycluskosten in LocationCalC (softwaretool van Sweco) kunnen verschillende levensduurverlengende technieken met elkaar vergeleken worden. Hierdoor ontstaat er inzicht in de economische effectiviteit van verschillende technieken inclusief onderhoudsscenarioís (Kwast et. al., 2018). Binnen de gemeente Woerden wordt regelmatig gekozen voor een bredere afweging op basis van een Multi Criteria Analyse, waarbij de levenscycluskosten dan één criterium vormt naast bijvoorbeeld de MKI-score (Milieu Kosten Indicator) uit DuBoCalc of de uitvoerbaarheid van de maatregel. Aan de verschillende criteria worden dan wegingsfactoren

Figuur 2 – Locatie Voorhuis te Kamerik (gemeente Woerden).

Figuur 1 – Verzakt trottoir naast op een palen gefundeerde woning.

Figuur 3 – Bestaande situatie Voorhuis.

GEOKUNST

68

DECEMBER 2018


SAM E N VAT T I N G inclusief bepaling van de levenscycluskosten, teneinde een onderbouwde keuze te maken voor het type ophoging. Voor de reconstructie van de straat Voorhuis te Kamerik leidde dit tot de keuze van een combinatie van Bims en EPS voor de wegconstructie.

De gemeente Woerden heeft de afgelopen jaren de aanpak van aanleg en beheer van infrastructuur op slappe bodem gewijzigd. Het veelvuldig terugkerende onderhoud van wegen, openbare ruimte, riolering en kabels & leidingen is aanleiding geweest voor de nieuwe aanpak. Zowel bij nieuwbouw als bij reconstructie wordt in de voorfase een variantenstudie uitgevoerd

Figuur 4 – Inrichting bovengrond reconstructie Voorhuis.

toegekend op basis van lokale omstandigheden en de ambities. De ambitie kan verder worden geanalyseerd met het ambitieweb uit de aanpak Duurzaam GWW. In dit artikel wordt niet verder ingegaan op de levenscycluskosten en de Multi Criteria Analyse. Na de keuze van het type lichte ophoogmateriaal in de voorfase wordt de voorkeursoplossing nader uitgewerkt in een Definitief Ontwerp en vervolgens gespecificeerd in een RAW-bestek. Tijdens de uitvoering is een technisch toezichthouder vanuit de gemeente regelmatig op het werk aanwezig om de werkzaamheden te controleren en af te stemmen met de aannemer bij afwijkingen. Een traditionele werkwijze die voor de gemeente Woerden nog steeds prima functioneert. De gemeente Woerden is opdrachtgever voor de voorbereiding en uitvoering van de werkzaamheden. Het geotechnisch advies en de geotechnische uitvoeringsbegeleiding zijn verricht door Kwast Consult te Houten. Ingenieursbureau Rodewijk te Lisse verzorgt de planuitwerking, het opstellen van het bestek en het technisch toezicht. De aannemer Van Leeuwen GWW uit Harmelen realiseert het project.

Ontwerp lichtgewicht funderingswijze in Kamerik Projectbeschrijving De gemeente Woerden is voornemens om de straat Voorhuis te Kamerik te reconstrueren (zie figuur 2). De bebouwing en infrastructuur zijn rond 1970

Figuur 5 – Representatieve boring ter

Figuur 6 – Representatieve boring

plaatse van de rijbaan.

ter plaatse van het trottoir.

gerealiseerd. De bebouwing is grotendeels gefundeerd op houten palen met betonnen oplangers. Sinds de aanleg is een zetting van 0,4 tot 0,6 m opgetreden zodat reconstructie noodzakelijk is. De bestaande situatie is weergegeven in figuur 3. Voor de wijk is reconstructie voorzien van de wegen, K&L-strook, riolering HWA (hemelwaterafvoer) en DWA (afvalwaterafvoer), en openbaar groen (zie figuur 4).

-1,25 tot -1,5 m. De gemiddelde grondwaterstand bedraagt NAP -2,2 m, zodat de minimale drooglegging in de nieuwe situatie gelijk is aan 0,7 m. Het huidige maaiveld is op circa NAP -1,8 m gelegen, zodat de gemiddelde netto ophoging gelijk is aan circa 0,5 m.

Geotechnisch advies lichtgewicht funderingswijze De restzettingseis voor dit project bedraagt maximaal 0,05 m na 10 jaar en 0,10 m na 30 jaar, exclusief autonome bodemdaling. De restzettingseis is bepaald aan de hand van de vastgestelde onderhoudsniveaus openbare ruimte van de gemeente Woerden. Voor de bouwtijd is 3 maanden beschikbaar. De bovenkant van de bestrating is voorzien op NAP

GEOKUNST

69

DECEMBER 2018

De rijbaan, de parkeervakken en het voetpad zullen worden voorzien van een zettingsarme funderingswijze tot aan de erfgrens. Onder de parkeervakken en het voetpad zijn bestaande K&L gelegen welke (voorlopig) niet worden verlegd. De bestaande K&L zijn gelegen op een diepte van 0,2 tot 0,8 m minus maaiveld. Een voor de toekomst geplande K&L-strook wordt opgehoogd met Granulight (een lichtgewicht restproduct uit verbrandingsinstallaties, vroegere benaming E-bodemas of ketelzand) in verband met voorwaarden van de kabel- en leidingbeheerders. De particuliere voor-


tuinen en bermen worden enigszins opgehoogd met vrijkomende veengrond en nieuwe teelaarde, maar niet voorzien van een zettingsarme fundering. De riolering wordt in het midden van de rijbaan aangelegd met de onderzijde op circa 1,5 m (hemelwater) en circa 2,5 m (vuilwater) onder het toekomstig maaiveld. De sleuven rondom de riolering worden opgevuld met Bims, een lichtgewicht vulkanisch aanvulmateriaal (zie figuur 8). De bestaande verhardings- en bodemopbouw is geschematiseerd op basis van in het verleden verrichte sonderingen en recent uitgevoerde handboringen (zie figuur 5 en 6). De bestaande wegconstructie van de rijbaan bestaat uit een verhardingslaag (asfalt) en slakkenfundering met een dikte van 0,6 m tot soms 1,0 m. Het trottoir bestaat uit tegels op een zandlaag van circa 0,5 m. Opgemerkt wordt dat er wel erg veel variatie is in bodemopbouw in de toplagen (tot 1,5 m onder maaiveld) sterk varieert. Onder de wegconstructie en het trottoir wordt een circa 6,0 m dikke veenlaag aangetroffen tot aan de pleistocene zandlaag. Voor de wegconstructie is een zettingsarme duur-

zame oplossing gewenst, met gunstige levenscycluskosten. In de variantenstudie zijn vier varianten afgewogen, die in principe geschikt zijn voor toepassing in een bebouwde omgeving: ophoging met Bims, met Argex, met EPS of met Schuimglas. Op basis van de bodemopbouw, de grondwaterstand, de bestaande en nieuwe wegconstructie (aanlegniveau circa 0,5 m hoger dan bestaande wegniveau) is met de verschillende lichtgewicht ophoogmaterialen een evenwichtsconstructie globaal gedimensioneerd voor de rijbaan, de parkeervakken en het voetpad. Op basis van de resultaten van de variantenstudie heeft de gemeente gekozen voor toepassing van een EPSconstructie voor de rijweg, de parkeervakken en het trottoir. De toekomstige K&L-strook wordt opgehoogd met Granulight en rondom de riolering vindt aanvulling met Bims plaats. De dimensionering van de EPS-constructie is uitgevoerd volgens NEN 9997-1 en CROW-publicatie 325 voor de mechanismen: - Zettingen en zettingsverschillen in de bouw- en gebruiksfase.

- Opdrijven in de bouw- en gebruiksfase. - Bezwijken (permanente belasting in combinatie met kortdurende verkeersbelasting) voor de bouwfase en gebruiksfase (incidentele en reguliere belasting). - Kruipvervorming (langdurige permanente belasting) voor de reguliere gebruiksfase. - Cyclische verkeersbelasting (langdurige verkeersbelasting) voor de reguliere gebruiksfase. Voor de EPS-ophoging is een detailontwerp voor een evenwichtsconstructie uitgewerkt waarmee voldaan wordt aan de gestelde restzettingseisen en is beoordeeld of de grondaanvulling (tuinen en groenstrook) aan weerszijde van de EPS-constructie niet leidt tot te grote zettingsverschillen. Op het EPS wordt een laag Bims aangebracht als spreidingslaag in plaats van zand om het gewicht van de constructie te beperken. Zodoende kan de benodigde ontgravingsdiepte en de omgevingsbeÏnvloeding ten gevolge van de bemaling worden geminimaliseerd. De dimensies van de evenwichtsconstructie ter plaatse van de rijbaan en parkeervakken zijn in tabel 1 gepresenteerd. Hierbij is uitgegaan van de standaardopbouw voor elementenverharding in de gemeente Woerden. In figuur 7 is een dwarsprofiel van de EPS-constructie met Bims-aanvulling weergegeven. De opdrijfveiligheid in de bouw- en gebruiksfase is voldoende, indien een minimale constructieopbouw van 0,60 m boven het EPS is aangebracht. Tijdens de ontgraving en de aanleg van het EPS is een tijdelijke bemaling nodig, met een grondwaterstandsverlaging van 0,5 m ter plaatse van het wegcunet. Voor de aanleg van de riolering, met rondom aanvulling met Bims, is een grondwaterstandsverlaging van circa 2,0 m nodig is. Omdat deze grondwaterstandsverlaging maximaal 1 week aanhoudt is deze naar verwachting niet kritisch voor de bestaande bebouwing die gefundeerd is op houten palen met betonnen oplangers. Wel is de verlaging van de grondwaterstand gemonitord met peilbuizen om de werkelijke verlagingen nabij de bebouwing waar te nemen en eventueel tijdens uitvoering te kunnen bijsturen.

Figuur 7 – Dwarsprofiel met EPS-constructie en Bims-aanvulling.

Voor de toetsing van de materiaalspanningen bij het ontwerp van de EPS-constructie zijn drie

Ophoogmateriaal

Dikte [m]

Bestrating en straatzand

0,13

Menggranulaat

0,30

Yali Bims o.g.

0,27

EPS 150

0,30

Tabel 1: Opbouw wegconstructie rijbaan/ parkeervakken met EPS-ophoging. Figuur 8 – Aanleg riolering met kunststof putten en aanvullen met Bims.

GEOKUNST

70

DECEMBER 2018


Figuur 9 – Aanleg LPDE-folie (rondom het EPS) en EPS-platen (EPS-type 150).

Figuur 10 – Ggefaseerde aanleg van de wegconstructie.

statische belastingsituaties beschouwd: - Bouwfase: bouwverkeer op het menggranulaat, maximale representatieve aslast 100 kN (10 ton). - Gebruiksfase regulier: wegconstructie als permanente belasting, regulier wegverkeer met een maximale representatieve aslast van 100 kN (10 ton). - Gebruiksfase incidenteel: wegconstructie als permanente belasting, incidentele extreme verkeersbelasting (overbelading) met een maximale representatieve aslast van 200 kN (20 ton). De aslast wordt vertaald naar een wiellast met een contactoppervlak. Vervolgens kan de spanning aan de bovenzijde van het EPS worden berekend op basis van spanningsspreiding in de wegconstructie.

is een overgangsconstructie uitgewerkt, met trapsgewijs afbouwen van het EPS.

Zoals gebruikelijk voor wegconstructies is veiligheidsklasse RC1 aangehouden. De belastingfactor voor permanente belasting (eigengewicht wegconstructie) bedraagt 1,20 en voor de variabele verkeersbelasting 1,35. Bij toepassing van EPS-type 150 wordt voldaan aan de eisen voor de materiaalsterkte op bezwijken (korte duur), kruipvervorming (lange duur) en cyclische verkeersbelasting in de bouwfase en gebruiksfase (twee belastinggevallen).

De geoptimaliseerde EPS-dikte bedraagt slechts 0,30 m. De EPS-platen met een dikte van 0,15 m worden kruislings gelegd, zodat de voegen van de twee lagen niet boven elkaar liggen (zie figuur 9). Om onderling verschuiven van de losse platen te voorkomen, zijn kunststof kramplaten toegepast. Voor de aanleg van de EPS-platen is een legplan uitgewerkt.

Onder het EPS is een zandlaag van 0,10 m nodig voor het uitvlakken van de ondergrond en drainage van het wegcunet. Op verzoek van de gemeente wordt het EPS rondom voorzien van een vloeistofdicht folie (LDPE-folie van 0,5 mm) ter bescherming tegen chemische aantasting, vegetatieschade en graafschade; gewoonlijk wordt alleen de boven- en zijkant afgedekt met een vloeistofdicht folie. Voor de aansluiting van de nieuwe wegconstructie op de bestaande wegen

Uitvoering De uitvoering is gestart in mei 2018. Aangevangen is met het graven van de rioolsleuven, de aanleg van de riolering met kunststof putten en het aanvullen met Bims onder de wegconstructie (zie figuur 8). Onder in de sleuf en het wegcunet wordt een horizontale drain aangebracht om met een open bemaling de ontgraving droog te houden. Door de droge zomer kon het onttrekkingsdebiet beperkt blijven en heeft de bemaling slechts een beperkt effect gehad op de grondwaterstand in de omgeving. Aanvullende maatregelen (infiltratie nabij de woningen) zijn niet nodig gebleken.

De werkzaamheden worden gefaseerd verricht om de bereikbaarheid van de woningen zoveel mogelijk te behouden. De volgorde van de werkzaamheden (zie figuur 10) voor de wegconstructie is: - uitvlakken van de ondergrond met 0,10 m zand; - aanbrengen van de LPDE-folie; - aanleg van de EPS-platen in twee lagen; - terugslaan van de folie met overlap van 0,5 m; - aanbrengen Bimslaag en verdichten met licht materieel; - aanbrengen en verdichten van de wegfundering (menggranulaat).

GEOKUNST

71

DECEMBER 2018

Voordat de definitieve verhardingsconstructie, bestaande uit een laag straatzand van 0,05 m en klinkerverharding, wordt aangebracht, is een periode van 3 maanden voorzien om tijdens de bouwfase reeds enige verdichting (inklinken) en zetting te laten optreden. De controle van het volumegewicht (verdicht, vochtig gewicht) en de verdichtingsgraad van de Bimslaag is uitgevoerd conform de Standaard RAW-bepalingen 2015. De gerealiseerde verdichtingsgraad in-situ van 96 tot 102% voldeed ruim aan de gestelde minimale eis van 90%. Het vastgestelde vochtig verdichte volumegewicht van 10,4 tot 11,5 kN/m3 in het werk lag enigszins hoger dan de gestelde eis van circa 9,0 kN/m3 (circa 20% afwijking). De gevolgen van deze afwijking zijn onderzocht met een gevoeligheidsberekening voor de zettingen, waaruit bleek dat ook nu wordt voldaan aan de gestelde restzettingseisen. De werkzaamheden zijn redelijk voorspoedig verlopen en de oplevering van het werk is in januari 2019 voorzien. Met de nieuwe inrichting krijgt de omgeving van het Voorhuis weer een goede uitstraling en is naar verwachting voor de komende 40 jaar geen groot onderhoud benodigd.

Bronnen - Kwast, E., Van Woerden, A., Visser, W., Vos, K., Keuze type ophoogmateriaal op basis van LCCberekeningen, CROW Infradagen, juni 2018 - NEN 9997-1+C2, Geotechnisch ontwerp van constructies - Deel 1: Algemene regels (Eurocode 7), juni 2016/november 2017. - CROW-publicatie 325, Lichte ophoogmaterialen in de wegenbouw, d.d. mei 2013. 쎲


OOMS-VOEG

Kwaliteit met zeker zekerheid heid

Toepassing To T oepassing van de o Ooms-voeg bij bruggen, viaducten en tunnels heeft voordelen voordelen voor beheerder, beheerder, gebruiker en omwonende. De eerste voeg is toegepast in 2003 op de A50 en de techniek heeft zich bebewezen op tal van andere andere plaatsen in Nederland.

editatie Geaccr editeerd sinds 2005 door de Raad voor Accr Geaccrediteerd Accreditatie als type A onafhankelijke inspectie-instelling op basis van de egistratie I188 voor het uitvoer en 7020, RvA A rregistratie NEN-ISO/IEC 17020, uitvoeren van inspecties bij: ‡Aanleg ‡

van onder onder-- en bovenafdichtingen van stortplaatsen

‡Aanleg ‡

van een werk waarin IBC-bouwstof wor dt toegepast wordt

protocol AS6901 voor protocol ijdens ‡T ‡ Tijdens

de gebr uiksfase van een IBC-werk voor pr otocol gebruiksfase protocol

AS6902 ‡/HYHQVGXXURQGHU]RHNRSNXQVWVWRͿ ‡ /HYHQVGXXURQGHU]RHNRSNXQVWVWRͿROLHHQODVYHUELQGLQJHQ ROLHHQODVYHUELQGLQJHQ

Inspectie in het werk

+31 30 244 1404

T Testen esten e op het werk

• Reductie van geluid en trillin trillin-gen geeft comfort en minder omgevingshinder • Geen spoorvorming maakt het wegdek veilig kosteneffectiviteit • Hoge kostenef fectiviteit doordat door dat onderhoud niet nodig is

Beproeven in het laboratorium

Meer informatie: www.ooms.nl/specialismen www .ooms.nl/specialismen www.struktonciviel.nl www .struktonciviel.nl

www.eqc.nl www.eqc.nl

GEOTECHNIEK

72

DECEMBER 2018


GEOTECHNIEK

73

DECEMBER 2018


GEOTECHNIEK

74

DECEMBER 2018


NVAF: BOUWEN AAN BETROUWBAARHEID Uw partner in de funderingsbranche www.nvaf.nl www.nvaf. www .nvaf.nl

GEOTECHNIEK

75

DECEMBER 2018


® 19

78 -

2018

free

Profile for Uitgeverij Educom

Geotechniek December 2018 - Funderingsspecial  

Onafhankelijk vakblad voor het geotechnische werkveld

Geotechniek December 2018 - Funderingsspecial  

Onafhankelijk vakblad voor het geotechnische werkveld

Advertisement