GEO. kunst pag Geotechnische innovaties klimaatbestendig. Sterkteparameters voor boezemkeringen. Bouwkuip van project Le Carrefour te Leiden

13 E J A A R G A N G NUMMER 4 OK TOBER 2009

Geotechnische innovaties klimaatbestendig

Sterkteparameters voor boezemkeringen

Bouwkuip van project Le Carrefour te Leiden

0 1 0

23 1

2

Deformatie en sterkte van ophogingen en dijken op slappe Nederlandse grond

inclusief

GEO kunst pag. 57– 61

Bouwkundige verzakking?

Van de redactie

Roerige tijden Het leek gerommel aan de overkant van de zee, in een wereld die los staat van de geotechniek. Begin 2009 heeft de financiële crisis echter ook Europa bereikt. In Nederland daalt met name de activiteit in de woningen utiliteitsbouw sterk, maar de werkvoorraad in de meer op de overheid georiënteerde civiele techniek is nog zeer groot. Mede door de nieuwe projecten die door de spoedwet zijn geïntroduceerd is er in deze sector vooralsnog relatief weinig te merken van de crisis. In de geotechnische wereld geldt dat nog een stuk meer. Geotechneuten zijn nog steeds een schaars goed, zeker wanneer ze enige ervaring hebben. Voorlopig meer dan genoeg werk. Dat lijkt mooi als je het ziet in het perspectief van de (gedwongen) ontslagen die je om je heen hoort, maar kan op termijn toch een lastig probleem worden. Ik denk dat het een belangrijk en blijvend aandachtspunt is om na te denken hoe we ons vakgebied op een positieve manier kunnen promoten.

Inhoudelijke zaken Deze uitgave bevat, als de vorige, louter Nederlandstalige bijdragen. Een kwestie van vraag en aanbod. De hoofdmoot zal altijd Nederlandstalig zijn, want we verloochenen onze roots niet en de meeste auteurs van artikelen houden zich toch bezig met Nederlandse en/of Belgische projecten. Dienen zich interessante internationale c.q. Engelstalige bijdragen aan, zullen we deze zeker plaatsen. Uiteraard onder de garantie van kwalitatief hoogstaande artikelen! Een vast streven is een goede mix theorie–praktijk. In dit nummer nemen we o.m. een kijkje bij het ontwerpproces voor een bouwput in Leiden, werpen we een vernieuwde blik op de deformatie en sterkte van ophogingen van dijken en wordt er een koppeling gelegd tussen klimaat en geotechniek. Ook de vorige keer gestarte reeks met CUR artikelen rondom ‘leren van geotechnisch falen’ vindt zijn vervolg. Dat laatste onderwerp komt uiteraard weer terug in het programma geo-impuls, wat ook in deze uitgave behandeld wordt.

Wat brengt de nabije toekomst Het volgende nummer zal de special rond de Geotechniekdag zijn. Dat belooft een speciale dag te worden, al was het alleen maar vanwege het bijzondere thema van de dag Geotechniek Baanbrekend en het feit dat er 2 jubilarissen zijn: de KIVI/NIRIA afdeling Geotechniek bestaat 60 jaar en het is 75 jaar geleden dat het Laboratorium voor GrondMechanica (LGM) werd opgericht, wat algemeen wordt gezien als de start van geotechniek in Nederland. Maar voor nu: veel leesplezier met deze uitgave toegewenst ! Namens de redactie en uitgever,

Roel Brouwer

R E C T I F I C AT I E In de rubriek Actueel van onze juli-editie is bij het bericht over de Geo-Oscars een fout geslopen. De Geo-Oscars – de publicatieprijs die tot en met 2008 werd uitgereikt voor publicaties die bijdragen aan de ontwikkeling van het vakgebied Geo-engineering: het bouwen met, in en op de grond – worden vanaf 2009 niet de Geo-Awards maar de Keverling Buisman prijs genoemd.

GEOtechniek – oktober 2009

1

Beton- en Waterbouw

Woning- en Utiliteitsbouw

Verankeringen- en Funderingstechnieken

De Vries Titan® verankeringen en funderingstechnieken b.v. Tel. 0183-50 88 88 Fax 0183-50 88 84

Aannemingsbedrijf de Vries Werkendam b.v. Tel. 0183-50 88 88 Fax 0183-50 88 86

Ir. Blankenstraat 9 4251 NR Werkendam Postbus 51 4250 DB Werkendam [email protected] www.vrieswerkendam.nl

Wij zijn op zoek naar een

constructeur/calculator Als constructeur/calculator ben je verantwoordelijk voor het ontwerpen en calculeren van verankerings- en ankerpaalsystemen voor zeer uiteenlopende projecten. Tot je takenpakket behoort: • Het maken van anker- en paalberekeningen, geotechnische constructies, onderwaterbetonvloeren, damwandberekeningen; • Het bepalen van kostprijzen en begrotingen; • Overleg met klanten en ingenieursbureaus gedurende het gehele traject; • Het mede ontwikkelen van nieuwe producten, bijbehorend materieel en onderzoek; • Vanuit constructeursvisie ondersteunen van de uitvoering. Wij vragen: • HBO werken denkniveau; • Affiniteit met grondmechanica en funderingstechnieken; • Enkele jaren ervaring in het vakgebied is een pré, maar geen vereiste;

Ir. Blankenstraat 9 4251 NR Werkendam

Ben je flexibel, zelfstandig, accuraat en stressbestendig, dan ben jij de collega die wij zoeken. Wij bieden je een afwisselende en uitdagende functie met goede primaire en secundaire arbeidsvoorwaarden evenals uitstekende carrièremogelijkheden in een informele en gemotiveerde organisatie. Je mondelinge of schriftelijke reactie kun je richten aan: De Vries Titan® Verankeringen en Funderingstechnieken b.v. Ir. Blankenstraat 9 Postbus 51 4250 DB Werkendam t.a.v. dhr. A. Blokland tel. 0183-508888 [email protected] www.vrieswerkendam.nl

Postbus 51 4250 DB Werkendam [email protected]

www.vrieswerkendam.nl

Ballast Nedam Engineering zoekt een

Senior Adviseur Geotechniek Ballast Nedam Engineering biedt de mogelijkheid te werken aan unieke en uitdagende projecten, zoals fundaties offshore windturbines, kademuren, grote infrastructurele werken en complexe bouwkuipen in binnenstedelijk gebied. Je bent actief betrokken bij projecten in uitvoering en tenders en daarnaast bij innovaties en onderzoek. Ballast Nedam biedt uitstekende ontwikkelings- en opleidingsmogelijkheden. Wij zoeken iemand met minimaal 10 jaar ervaring in de geotechniek.

Interesse? Stuur je motivatie en c.v. via e-mail aan: [email protected]. Voor meer informatie over de functie kun je contact opnemen met: mevrouw A. Kooistra, afdelingshoofd Grond & Water, tel. (030) 285 4038.

www.carriere.ballast-nedam.nl

Adviseren is vooruit zien. Wat is jouw perspectief? Ondernemen in een complexe omgeving maar met overzicht, betrokkenheid en verstand van zaken. Resultaatgericht: iedereen zegt het,

Als medewerker van ARCADIS verlaat je gebaande paden. Je bent onderdeel van een netwerk van zakelijke professionals. Ingericht rondom klanten, zodat deze direct profiteren van onze kennis en ervaring. Wij brengen ideeën tot leven. Maak jij het mee?

Ben jij die professional die een belangrijke rol gaat spelen bij een van onze projecten? Wij zijn op zoek naar enthousiaste collega’s (van junior tot senior) in het vakgebied

Onze professionals binnen de divisie Mobiliteit werken aan het ontwerpen, contracteren en beheersen van projecten op het gebied van infrastructuur. ARCADIS is betrokken bij maatschappelijk relevante projecten zoals de Tweede Coentunnel, overkapping van de A2 bij Utrecht, Amsterdam Zuidas en A2 Maastricht. Deze projecten zijn veelal van multidisciplinaire aard in een complexe omgeving.

Interesse? Kijk voor de volledige vacatureteksten en informatie over ARCADIS op onze internetsite. Of neem contact op met Jan Dalmeijer, hoofd adviesgroep Tunnels, telefoonnummer 06-27062056.

Geotechniek

slechts enkelen maken het waar. ARCADIS: infrastructuur – milieu – gebouwen. Los van elkaar maar ook integraal. We geven de samenleving vorm door creatief te zijn in onze oplossingen en daadkrachtig in de uitvoering.

Imagine the result

Jouw brief en cv ontvangen wij graag via www.werkenbijarcadis.nl

Engineering Een betrokken ingenieur ! Strukton Engineering bv Postbus 1025 3600 BA Maarssen Tel. 030 248 6233 Fax 030 248 6666 E-mail [email protected] Web www.struktonengineering.nl

Ben JIJ de praktijkgerichte geotechnicus? En spreekt onderstaande jou aan? Functie-inhoud:

Functie-eisen:

- het in multidisciplinaire teams bijdragen aan het ontwerp van diverse geotechnische constructies w.o. kerende constructies, funderingen en grondlichamen - het (zelfstandig) uitvoeren van diverse geotechnische berekeningen t.b.v. het aanbiedings- en uitvoeringsproces, o.a. met de M-Serie programmatuur en met Plaxis - bij voldoende ervaring als projectverantwoordelijke leiding geven aan kleine ontwerpteams - standplaats Utrecht en mogelijk ook elders op projectbasis

- HBO Civiele Techniek (constructieve afstudeerrichting met geo- en funderingstechnische vakken) of TU (Masteropleiding Civil Engineering, variant Hydraulic and Geotechnical Engineering)

- enkele jaren ervaring in het vakgebied is een pré. Pas afgestudeerden worden ook uitgenodigd te reageren - naast geotechnisch ook constructief inzicht hebben - kennis van de voor het vakgebied relevante normen en richtlijnen - gevolgde cursussen op het vakgebied is een pré

Dan zien wij graag jouw reactie tegemoet via de post of e-mail!

Hoofd- en Sub-sponsors

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Hoofdsponsor

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

www.deltares.nl

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Sub-sponsors

Kleidijk 35 3161 EK Rhoon Tel. 010 - 503 02 00 www.mosgeo.com Veurse Achterweg 10 2264 SG Leidschendam Tel. 070 - 311 13 33 www.fugro.com

Galvanistraat 15 3029 AD Rotterdam Tel. 010 - 489 69 22 www.gw.rotterdam.nl

Rijksstraatweg 22F 2171 AL Sassenheim Tel. 071-301 92 51 www.geo-explorer.nl

INPIJN-BLOKPOEL Ingenieursbureau Son: 0499 - 47 17 92 Sliedrecht: 0184 - 61 80 10 Hoofddorp: 023 - 565 58 78 www.inpijn-blokpoel.com

IJzerweg 4 8445 PK Heerenveen Tel. 0513 - 63 13 55 www.apvandenberg.com

Klipperweg 14 Tel. 043 - 352 76 09 6222 PC Maastricht www.huesker.com

De Holle Bilt 22 3732 HM De Bilt Tel. 030 - 220 78 02 Fax 030 - 220 50 84 www.grontmij.nl

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

Ringwade 51, 3439 LM Nieuwegein Postbus 1555, 3430 BN Nieuwegein Tel. 030 - 285 40 00 www.ballast-nedam.nl

Vlasweg 9, 4782 PW Moerdijk Tel. 0168 - 38 58 85 www.arcelorprojects.com

Korenmolenlaan 2 3447 GG Woerden Tel. 0348-43 52 54 www.vwsgeotechniek.nl

Dywidag Systems International

Zuidoostbeemster: 0299 - 433 316 Almelo: 0546 - 532 074 Oirschot: 0499 - 578 520 www.lankelma.nl

Industrieweg 25 – B-3190 Boortmeerbeek Tel. 0032 16 60 77 60 Veilingweg 2 - NL-5301 KM Zaltbommel Tel. 0031 418 578922 www.dywidag-systems.com

Westbaan 240 Tel. 0172-427 800 2841 MC Moordrecht Fax 0172-427 801 www.geomil.nl

Uretek Nederland BV Zuiveringweg 93, 8243 PE Lelystad Tel. 0320 - 256 218 www.uretek.nl

6


Postbus 1025, 3600 BA Maarssen Tel. 030-248 6233 Fax 030-248 66 66 [email protected] www.struktonengineering.nl

Mede-ondersteuners

Colofon

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Mede-ondersteuners Arcadis Infra BV Postbus 220 3800 AE Amersfoort Tel. 033 - 477 1000 Fax 033 - 477 2000 www.arcadis.nl

Grontmij Vlaanderen Frans Smoldersstraat 18 B-1932 Zaventem Tel. +32 2 725 01 10 Fax +32 2 725 45 02 www.grontmij.be

Baggermaatschappij Boskalis BV www.boskalis.nl Rosmolenweg 20 3356 LK Papendrecht Tel. 078 - 696 9011 Fax 078 - 696 9555

IFCO Funderingsexpertise BV Limaweg 17 2743 CB Waddinxveen Tel. 0182 - 646 646 Witte Vlinderweg 11 1521 PS Wormerveer www.ifco.nl

Cofra B.V. Kwadrantweg 9, 1042 AG Amsterdam Postbus 20694, 1001 NR Amsterdam Tel. 020 - 693 45 96 Fax 020 - 694 14 57 www.cofra.nl CRUX Engineering BV Asterweg 20 L1 + L2 1031 HN Amsterdam Tel. 020 - 494 3070 Fax 020 - 494 3071 www.cruxbv.nl CUR Bouw & Infra Postbus 420 2800 AK Gouda Tel. 0182 - 540630 Fax 0182 - 54 06 21 www.curbouweninfra.nl Geomet BV Postbus 670 2400 AR Alphen aan den Rijn Tel. 0172 - 44 98 22 Fax 0172 - 44 98 23 www.geomet.nl Gouda Damwand B.V Postbus 493 2800 AL Gouda Tel. 0182 - 51 33 44 Fax 0182 - 52 09 89 www.damwand.nl

Geotechniek jaargang 13 nummer 4 – oktober 2009 Geotechniek is een informatief/promotioneel onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogt kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht te bevorderen en belangstelling voor het gehele

Jetmix BV Oudsas 11 4251 AW Werkendam Postbus 25 4250 DA Werkendam Tel. 0183 - 50 56 66 Fax 0183 - 50 05 25 www.jetmix.nl Plaxis BV Postbus 572 2600 AN Delft Tel. 015 - 251 77 20 Fax 015 - 257 31 07 www.plaxis.nl SBR Postbus 1819 3000 BV Rotterdam Stationsplein 45, A6.016 3013 AK Rotterdam Tel. 010-206 5959 Fax 010-413 0175 www.sbr.nl Vroom Funderingstechnieken BV Postbus 7 1474 ZG Oosthuizen Tel. 0299 - 40 95 00 Fax 0299 - 40 95 55 www.vroom.nl

geotechnische vakgebied te kweken. Uitgever/bladmanager Uitgeverij Educom BV, R.P.H. Diederiks Redactieraad Alboom, ir. G. van

Kant, ing. M. de

Barends, prof. dr. ir. F.B.J.

Kooistra, mw. ir. A

Brinkgreve, dr. ir. R.B.J.

Korff, mw. ir. M.

Brok, ing. C.A.J.M.

Lange, drs. G. de

Brouwer, ir. J.W.R.

Mathijssen, ir. F.A.J.M.

Calster, ir. P. van

Schippers, ing. R.J.

Cools, ir. P.M.C.B.M.

Schouten, ir. C.P.

Dalen, ir. J.H. van

Seters, ir. A.J. van

Deen, dr. J.K. van

Smienk, ing. E.

Diederiks, R.P.H.

Steenbrink, ing. R.

Eijgenraam, ir. A.A.

Thooft, dr. ir. K.

Graaf, ing. H.C. van de

Veenstra, ing. R.

Haasnoot, ir. J.K.

Vos, mw. ir. M. de

Jonker, ing. A.

Wibbens, G.

Redactie Brouwer, ir. J.W.R.

Korff, mw. ir. M.

Diederiks, R.P.H.

Thooft, dr. ir. K.

Kant, ing. M. de Lezersservice Adresmutaties doorgeven via ons e-mailadres: [email protected] Cover TEC: brug-tunnelcombinatie in China: zie pag. 10. © Copyrights Uitgeverij Educom BV - oktober 2009 Niets uit deze uitgave mag worden geproduceerd door middel van boekdruk, foto-offset, fotokopie, microfilm

Geotechniek is een uitgave van Uitgeverij Educom BV Mathenesserlaan 347 3023 GB Rotterdam

Tel. 010 - 425 6544 Fax 010 - 425 7225 E-mail [email protected] www.uitgeverijeducom.nl

of welke andere methode dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. © ISSN 1386 - 2758


7

Precies ontworpen. Precies zo gebouwd.

HUESKER ingenieurs ondersteunen u bij het ontwerp en de realisatie van uw bouwprojecten. Veelomvattende knowhow en jarenlange ervaring zijn de basis voor een betrouwbare uitvoering en zorgen voor een soepel verloop van de werkzaamheden. Uw kunt steunen op de producten en oplossingen van HUESKER.

HUESKER geokunststoffen – betrouwbaar door ervaring. WAPENING STEILE TALUDS Fortrac® geogrids toegepast om steile groene wanden te bouwen bij Ecoduct Bierbeek. Taludhelling

www.huesker.com Agent voor Nederland CECO B.V. [email protected] Tel. 043 - 352 76 09

HUESKER Netherlands [email protected] Tel. 073 - 503 06 53

verloopt van 60° naar 80°.

GEOTECHNIEK

WEGENBOUW

WATERBOUW

MILIEUTECHNIEK

Inhoud Geotechniek 1 10 13 15 16 18 19 21 23 24 26 28 30

Van de Redactie Actueel Ingezonden brieven Agenda Vraag & Antwoord Normen & Waarden Afstudeerders The Magic of Geotechnics SBR-info Technische commissies KIVI NIRIA rubriek Cur Bouw & Infra Info Leren van geotechnisch falen – Case Vlietland Ziekenhuis

36

Geotechnische innovaties klimaatbestendig Niels Eernink / Harry Schelfhout

42

Regionale proevenverzameling

Sterkteparameters voor boezemkeringen L. Golovanova

48

Evaluatie van deformatiemetingen en analyses

Bouwkuip van project Le Carrefour te Leiden M.P. Rooduijn GL GL

52

GL

Deformatie en sterkte van ophogingen en dijken op slappe Nederlandse grond E.J. den Haan / A. Feddema

57

Geokunst

59

Van de redactie / Colofon

60

Eerste Paalmatras onder spoorbaan in Nederland

h

kl i

Overgangsconstructie zonder onderhoud? Piet G. van Duijnen / Ir. Suzanne

Distributie van Geotechniek in België wordt mede mogelijk gemaakt door: ABEF vzw

Belgische Vereniging Aannemers Funderingswerken Priester Cuypersstraat 3, 1040 Brussel Secretariaat: [email protected]


9

Actueel Dijken wereldwijd veiliger dankzij nieuwe Nederlandse technologie

De sterkte van dijken kan binnenkort wereldwijd bijna automatisch worden berekend dankzij nieuwe Nederlandse technologie. Zo kunnen zwakke plekken tot 100 keer sneller worden opgespoord en wordt de kans op overstromingen verkleind. Kennisinstituut Deltares en ingenieursbureau Fugro hebben de werking van REALTM (Rapid Engineering Assessment of Levees) eerder dit jaar bewezen met een pilot-project in de Verenigde Staten. De officiële lancering was op 19 mei jl. met het sluiten van een samenwerkingsovereenkomst. ‘Door complexe data slimmer te verwerken helpen we levens redden en miljarden aan schade voorkomen.’ Wereldwijd bezwijken jaarlijks gemiddeld 25 dijken. Daarbij komen circa 750 mensen om het leven en wordt voor miljarden euro's schade aangericht. Ook de overstromingen in New Orleans in 2005 waren het gevolg van een dijkdoorbraak. De kans op dit soort catastrofes neemt nog altijd toe: de zeespiegel stijgt en in kwetsbare deltagebieden in onder meer Azië en Zuid-Amerika groeit de bevolking explosief. Veel van deze dijken hebben een veel lager veiligheidsniveau dan in Nederland – de kans op dijkdoorbraken en overstromingen is dus groter. ‘Van honderdduizenden kilometers dijk in de wereld is niet precies bekend hoe hoog of hoe sterk ze zijn’, zegt ir. Jos Maccabiani, projectleider Waterkeringen bij Deltares. ‘Daardoor is onduidelijk welke delen versterkt moeten worden en in welke mate. Iedere dijk is zo sterk als zijn zwakste plek. En dus is van elk stukje waterkering een volledige analyse nodig. Maar daarvoor zijn zo veel gegevens nodig dat de

10


Onder redactie van R.P.H. Diederiks

verwerking ervan zeer arbeidsintensief is. Het duurt vaak jaren voordat dijken volledig in kaart zijn gebracht.’ De nieuwe Nederlandse technologie verwerkt die data 60 tot 100 keer sneller dan nu. Dat bleek eerder dit jaar bij de pilot in de Verenigde Staten. Maar REALTM heeft nóg een unieke kwaliteit, zegt ir. Martin van der Meer, Technical Director Fugro Water Services: ‘Tijdens die pilot hebben we een 20 kilometer lange dijk in slechts een week in kaart gebracht. En toen de gegevens eenmaal waren ingevoerd, konden we ook met één druk op de knop het hele systeem opnieuw doorrekenen met andere condities. Met de traditionele manier van werken is dit onmogelijk. Dan moet je weer helemaal opnieuw beginnen.’ Fugro en Deltares combineren met hun innovatie gegevens van het aardoppervlak en de ondergrond, met geavanceerde modellen die deze snel kunnen verwerken en interpreteren. Zo is direct duidelijk waar de zwakke plekken zich bevinden en kunnen deze vervolgens effectief worden aangepakt. Fugro is wereldmarktleider in het verzamelen van gegevens over het

aardoppervlak, en kennisinstituut Deltares is toonaangevend in het modelleren van het gedrag van deltagebieden, water en grond. Met het tekenen van de samenwerkingsovereenkomst op 19 mei is Deltares de ontwikkelpartner van Fugro. De overeenkomst omvat ook andere terreinen waarop zal worden samengewerkt, zoals grondwaterbeheer, nieuwe technieken voor grondonderzoek en het interpreteren van satellietbeelden. De samenwerking is niet-exclusief: alle ontwikkelde kennis komt via Deltares beschikbaar voor andere Nederlandse bedrijven, onder meer via publicaties en software. REALTM zal via het wereldwijde netwerk van Fugro worden verspreid. Het ingenieursbureau heeft kantoren in meer dan 50 landen.

TEC sleept opdracht 35 km lange brug-tunnelcom binatie China in de wacht Het consortium van Royal Haskoning, DHV en Witteveen+Bos (TEC, Tunnel Engineering Consultants) gaat samen met internationale partijen de Chinese overheid adviseren bij het

Actueel ontwerp en de bouw van een 35 km lange brugtunnelcombinatie in het zuiden van China. Daarmee komt er een verbinding tussen de belangrijke Chinese economische centra Hong Kong en Macao, en het Chinese vaste land. Het project, in de delta van de Pearl-river, omvat een serie conventionele bruggen en tuibruggen, een aantal nieuw aan te leggen eilanden en een 6 km lange afgezonken tunnel. Eind 2009 moet met de bouw worden begonnen. Het streven is om de verbinding eind 2015 in gebruik te nemen. Een uitdaging voor een project van deze omvang. TEC zal gedurende de loop van het gehele project de Chinese projectorganisatie van advies voorzien op het gebied van ontwerp, uitvoering, duurzaamheid, kosten, planning, beheer en onderhoud. Deze taak loopt tot na 2015. Op dit moment is TEC samen met de Amerikaanse partner al bij het project betrokken en voert de beoordeling van het conceptuele ontwerp van de bruggen, tunnel en eilanden uit; een ontwerp dat door een Chinese ontwerpbureau is uitgevoerd met ondersteuning van andere internationale partijen. In een ander consortium adviseert TEC ook in het Fehmarnbelt tunnel project, de 19 km lange afgezonken weg/spoortunnel tussen Duitsland en Denemarken

Sponsbeton voor brandveilige tunnels Binnen een programma om de brandveiligheid in tunnels te vergroten heeft TNO het zogenaamde sponsbeton ontwikkeld, waarin brandbare of giftige stoffen snel wegzakken. Het sponsbeton is een combinatie van een zeer poreus wegdek met een zeer poreuze onder-

grond (bijvoorbeeld een grindbed), zodat de inhoud van een hele tankwagen binnen enkele seconden wegzakt. Brandproeven, die TNO samen met Efectis uitvoerde, tonen aan dat er daardoor nauwelijks brand optreedt. Volgens TNO zijn tunnels in Nederland niet onveilig, maar is het risico op gevaarlijke situaties steeds groter door een toename van het vervoer van gevaarlijke stoffen en filevorming. Een lekkende tankwagen kan zorgen voor een plasbrand die zeker in een file veel slachtoffers kan veroorzaken. TNO wil het concept nu doorontwikkelen tot een kant-en-klaar systeem. Ook onderzoekt de organisatie of het mogelijk is sponsbeton te combineren met ventilatie, rookgasafvoer en fijnstofbeheersing.

Royal Haskoning investeert in jong talent Royal Haskoning gaat een intensieve samenwerking aan met Hogeschool Zeeland. Vanaf aankomend collegejaar krijgen studenten civiele techniek de kans om de laatste twee jaar duaal te studeren. Zij doen werkervaring op bij Royal Haskoning in Goes en gaan één of twee dagen naar school. Op deze manier draagt het bedrijf bij aan kwalitatief goed onderwijs en investeert het in jong talent. Op 6 juli jl. heeft Royal Haskoning een samenwerkingsovereenkomst getekend met Hogeschool Zeeland: een leer-werkovereenkomst, een arbeidsovereenkomst en een overeenkomst voor het verzorgen van cursussen aan studenten. Naast Royal Haskoning, bieden ook Grontmij Middelburg, Rijkswaterstaat Zeeland en Waterschap Zeeuwse Eilanden studenten de mogelijkheid bij hen werkervaring op te doen. De bedrijven en overheden verzorgen tevens diverse cursussen in de eerste twee studiejaren van de opleiding. Zij doen dit in samenwerking met docenten civiele techniek. Royal Haskoning vindt deze samenwerking met Hogeschool Zeeland erg waardevol. De opleiding civiele techniek van Hogeschool Zeeland valt onder de Delta Academy: een academie voor opleidingen op het gebied van land, water en het leven in deltagebieden. Ook Royal Haskoning is actief binnen deze werkvelden. Door jong talent de kans te bieden bij Royal Haskoning ervaring op te doen, investeert het bedrijf in potentiële nieuwe medewerkers voor de toekomst.

Dutch Delta Design: ambitie mag weer!

Op 1 juli jl. is het startsein gegeven voor Dutch Delta Design 2012 (DDD2012), een ambitieus project dat Nederland neerzet als hét internationale platform voor water expertise, waar alle mondiale kennis samenkomt. DHV is vanaf de start betrokken bij de vorming van DDD012. Samen met meer dan 30 partijen uit de sector delen we de ambitie om van Nederland Waterland een internationaal aansprekend succes te maken. Zo wordt een netwerk van Water Expertise Centra door een ‘Michelin-route’ met architectuur en evenementen aan elkaar verbonden. Hier gaat Nederland laten zien hoe het omgaat met watervraagstukken. 2021 is het brandpunt. Dan gaat het Nationale Expertise Centrum open, start een serie waterevenementen, is de marketingcampagne op zijn hoogtepunt en wordt de ‘Michelin-route’ langs de Water Expertise Centra officieel opgeleverd. In 2012 willen de partners ruimte en momentum creëren voor ambitie, durf, innovatie en uitvoering. Alleen het beste krijgt een plek in Dutch Delta Design. DHV is binnen DDD2012 ook actief als leading partner van de actielijn ‘de brede basis van DD2012 / partners’. Deze actielijn is erop gericht dat meer top-partners en top-sponsors zich bij DDD2012 aansluiten. Dutch Delta Design 2012: ambitie mag weer!

UfD-Strukton Masterawards Het Universiteitsfonds Delft (UfD) en Strukton hebben samen het UfD-Strukton Masterfonds opgezet. Jaarlijks zullen uit dit fonds drie UfDStrukton Masterawards worden uitgereikt aan drie masterstudenten van de TU Delft. Doel van de prijzen is om studenten te stimu-


11

Actueel leren om verder te denken bij de aanpak van maatschappelijke knelpunten en met toekomstbestendige bouwen infra-oplossingen te komen. Masterstudenten die een project-, afstudeer- of onderzoeksverslag hebben geschreven met duurzame ideeën en innovatieve oplossingen voor het verbeteren van de leefomgeving, komen in aanmerking voor de prijs. Het gaat hierbij om vernieuwende en integrale oplossingen die betrekking hebben op zowel ontwerp en bouw als onderhoud en beheer. Studenten kunnen tot en met 1 oktober hun verslag inzenden via de speciaal opgezette website voor de UfD-Strukton Masterawards.

Onder redactie van R.P.H. Diederiks

bestuurslid van het Universiteits-fonds Delft en een vertegenwoordiger van Strukton.

Tauw brengt verzakking Utrechtse werven in beeld Ingenieursbureau Tauw gaat in opdracht van de gemeente Utrecht een bijdrage leveren aan het verder in kaart brengen van de problemen met

De UfD-Strukton Masterawards zullen in eerste instantie drie jaar lang worden uitgereikt. Strukton stort hiervoor € 30.000 in het Universiteitsfonds. Jaarlijks wordt er € 10.000 aan prijzengeld uitgereikt: € 5.000 euro voor de eerste plaats en € 2.500 voor de tweede en derde plaats. Eind oktober vindt de feestelijke uitreiking van de eerste Masterawards plaats. De jury bestaat uit drie hoogleraren van de TU Delft, een

de fundering van de Utrechtse werven. Tauw is gevraagd om te inventariseren of er holle ruimtes onder de werven aanwezig zijn als gevolg van de slechte staat van de fundering. Deze holle ruimtes kunnen tot plotselinge verzakkingen leiden. Tauw voert allereerst samen met het Groningse bedrijf Medusa Explorations een pilot-onderzoek uit. Dit onderzoek wordt uitgevoerd met de grondradar, een non-destructieve geofysische onderzoekstechniek. Groot voordeel van deze techniek is dat tijdens het onderzoek de werven intact blijven. De techniek levert hiermee een flinke kostenbesparing op en zorgt ook nog eens voor minder overlast in het drukke stadscentrum. De onderzoeksresultaten zullen naar verwachting een goed beeld geven van holle ruimtes en andere objecten in de ondergrond waarmee een goede inschatting kan worden gemaakt van de kans op verzakkingen tijdens bijvoorbeeld grote evenementen. Daarnaast kan ook een inschatting worden gemaakt van de risico’s op de langere termijn. Tauw verwacht de resultaten in de loop van dit najaar beschikbaar te hebben.

Creating tools that move your business Sondeerapparatuur 25-300 kN voor on- en offshore Automatisch en continu sonderen Conussen voor geo- en milieutechnisch bodemonderzoek Boorapparatuur icm sondeerapparatuur A pparatuur voor het nemen van ongestoorde bodemmonsters Vane-testers Draadloze gegevensoverdracht Elektrische meetapparatuur Software

Nieuw! Autocoson - Volledig automatisch en continu sonderen - Gebruikersvriendelijk - Kostenbesparend

A.P. van den Berg Machinefabriek Postbus 68, 8440 AB Heerenveen tel. 0513 631355 fax 0513 631212 [email protected]

www.apvandenberg.nl

Ingezonden Reactie op Nieuw Hoog Catharijne Utrecht, ontwerp 5-laags ondergrondse parkeergarage: grondonderzoek en conusbelastingproef van Prof dr. Ir. A.E.C. van der Stoel, ing. H.C. van der Graaf, ir. H. Ali en ir. D. Vink

wagen aan de bovenzijde van de sondeerstreng gemeten. De geregistreerde verplaatsing is dus inclusief de elastische verkorting en vervorming door uitbuiging van de sondeerstreng. Uit de gemeten conusweerstand tijdens de proef en de verplaatsing van de conus (d.w.z. gemeten verplaatsing minus correctie voor verkorting van de streng) resulteert de waarde van de E-modulus E50CLT. De auteurs plaatsen de volgende kanttekeningen bij de conusbelastingproef: a. de proef is in feite een herbelastingproef, b. de onnauwkeurigheid van de bepaling van de verplaatsing en c. weinig validatie van de proefresultaten.

In het artikel in Geotechniek nr. 2 - april 2009 wordt door de auteurs met name ingegaan op de conusbelastingproef. Met de conusbelastingproef kan een waarde voor de Elasticiteitsmodulus van zandmonsters worden bepaald, de zogenaamde E50CLT. Deze E-modulus wordt vergeleken met resultaten van triaxiaalproeven, die op zandmonsters zijn uitgevoerd. Op één locatie zijn in het zand beneden 5 m diepte 9 conusbelasting proeven uitgevoerd, die zijn vergeleken met 7 enkeltraps isotroop geconsolideerde gedraineerde (CD) triaxiaalproeven. De triaxiaalproeven zijn uitgevoerd op zandmonsters, die zijn ingebouwd op een met de methode Baldi bepaalde dichtheid. De resultaten zijn volledig in het artikel opgenomen. De conusbelasingproef wordt tijdens de sondering uitgevoerd, waarbij de sondering wordt gestopt en (vergelijkbaar met een dissipatietest) de afname van de conusweerstand in de tijd wordt gemeten. Vervolgens wordt de conus (inclusief de sondeerstreng) vanaf de bovenzijde langzaam opnieuw belast. Hierbij wordt de verplaatsing van de conuspunt in de sondeer-

Afhankelijk van het niveau van de conusweerstand zal ons inziens de sondeerstreng in min of meerdere mate doorbuigen in verschillende richtingen en daardoor als een spiraal in het sondeergat gaan staan. Het op een betrouwbare en nauwkeurige (orde tienden van millimeters) wijze meten van de verplaatsing van de conuspunt is ons inziens niet haalbaar. De gevonden waarden van E50CLT zijn vergeleken met de gemeten conusweerstand qc uit de sondering en met de E50 - waarden uit de triaxiaal testen. Hierbij wordt gemakshalve (overeenkomstig de benadering van de opstellers van het artikel) voorbij gegaan aan de optredende rekniveau's. In onderstaande tabel zijn de resultaten nogmaals samengevat. Voor diepten minder dan 13 m is op basis van de bepaling van de relatieve dichtheid uit de conusweerstand zeer dicht zand aangetroffen met waarden van de relatieve dichtheid van meer dan 100 %. Hier gaat de correlatie van

Baldi niet op. De opbouw van een monster voor deze dichte zanden kan in het laboratorium inderdaad lastig zijn. De triaxiaalproeven kunnen daarom misleidende resultaten geven. Voor de overige 4 triaxiaalproeven worden verhoudingen E50/qc gevonden in de orde 2,5 tot 4,2, hetgeen overeenkomt met de literatuur (in NEN 6740 wordt bij voorbeeld een factor 3 aangehouden). De verhouding E50CLT/qc varieert tussen hogere waarden, nl. 5,1 en 6,2 met uitschieters naar 3,4 en 10,3. In vergelijking met de literatuur blijkt dus duidelijk sprake van een herbelastingmodulus, die niet vergelijkbaar is met de initiële E50 waarde uit de triaxiaalproef. In hun conclusie claimen de auteurs dat de conusbelastingproef leidt tot ‘(hogere en) realistischer waarden voor rekenparameters’ dan de ‘onrealistische extreem (lage) conservatieve’ waarden uit tabel 1 van NEN 6740. Dit is ons inziens onjuist. De resultaten van de vergelijkende triaxiaalproeven voor normaal geconsolideerde zanden die in het artikel zijn gegeven komen goed overeen met de waarden van tabel 1 uit NEN 6740 en bevestigen die relatie. De conusbelastingsproeven geven afwijkende (hogere) resultaten en het moge duidelijk zijn dat dit wordt veroorzaakt doordat met de conusbelastingproef een herbelastingsmodulus wordt bepaald, die zeker 2 maal hoger is dan de in situ E-modulus. Bovendien is de meting van vervorming als gesteld niet betrouwbaar. De hypothese dat deze proef realistische waarden voor de E-modulus geeft is derhalve niet onderbouwd. Adriaan van Seters en Wim Nohl Fugro Ingenieursbureau BV

Diepte

Dr

qc

E50

E50/qc

E50clt

E50clt/qc

in m

[%]

[MPa]

MPa

[-]

[MPa]

[MPa]

7,2

112

24

15

0.6

147

6.1

8,2

110

25

16

0.6

156

6.2

10,2

113

30

32

1.1

164

5.5

13,2

69

12

33

2.8

123

10.3

15,7

80

17

43

2.5

86

5.1

20,2

76

18

75

4.2

62

3.4

23,2

80

21

89

4.2

136

6.5


13

agenda ’09-’10 = Organisatie s

Internationale Congressen

Cursussen Horizontaal gestuurd boren met MDrill 10 november Deltares Academy

Stabiliteit van grondlichamen berekenen met MStab 6 oktober Deltares Academy Risicobeheersing van gemeentelijke bouwprojecten 7 oktober Deltares Academy Paalfunderingen ontwerpen en toetsen volgens NEN en CUR 7 oktober en 24 november Deltares Academy Eurocode 7: Geotechniek 13 oktober

PAO

17th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering 5 - 9 oktober 2009 Alexandrië – Egypte www.2009icsmge-egypt.org

Gevorderdencursus damwanden ontwerpen met MSheet volgens CUR 166 17 november Deltares Academy Ontwerpregels paalmatrassystemen 17 november PAO

9th International conference on geosynthetics (IX ICG) 23 -27 maart 2010 Brazilië www.9icg-brazil2010.info

Management van Geotechnische risico’s 19 november PAO

Excursies

Trillingsrichtlijnen in de praktijk 15 oktober 2009 SBR

11th GFI International Conference Geotechnical Challanges in Urban Regeneration 26 - 28 mei 2010 Londen – UK www.geotechnicalconference.com

Excursie N210

Basiscursus damwanden ontwerpen met MSheet volgens CUR-166 15 oktober Deltares Academy

Lezingen / Themadagen

Geotextiel in de waterbouw 3 november PAO

Geotechniekdag 5 november KIVI NIRIA / KVIV

Eurocode 8: Earthquake engineering 5 november PAO

2e Kivi/Niria lezingenavond 2009 25 november KIVI NIRIA afd. Geotechniek

2th International Symposium on Service Life Design for Infrastructure 4-6 oktober 2010 Delft – Nederland

+31-(0)78-625 3888

Betonvereniging www.betonvereniging.nl +31-(0)182-539 233

CUR www.cur.nl +31-(0)182-540 600 Deltares Academy www.delftgeoacademy.nl +31-(0)15-269 3752

COB www.cob.nl +31-(0)182-540 660

Deltares www.deltares.nl +31-(0)15-269 3500

KOAC-NPC www.koac-npc.nl +31-(0)55-543 3100 NGO www.ngo.nl +31-(0)30-605 6399

CROW www.crow.nl +31-(0)318-695 300

Elsevier Opleidingen www.elsevieropleidingen.nl

NSTT www.nstt.nl +31-(0)182-567 380

Info & aanmelding

KIVI NIRIA www.kiviniria.nl +31-(0)70-391 9890

PAO www.pao.tudelft.nl +31-(0)15-278 4618 PLAXIS www.plaxis.nl +31-(0)15-251 7720 SBR www.sbr.nl +31 -(0)10 - 206 59 94 TI-KVIV www.ti.kviv.be +32-(0)3-260 0840

Wie bouwt voor de toekomst

kent zijn verleden Download een proefexemplaar op vakbladvitruvius.nl en abonneer u op de fraai verzorgde kwartaaluitgaves. Uitgeverij Educom

Vitruvius vakblad voor archeologie

+

cultuurlandschap

+

telefoon 010 - 425 6544 [email protected]

monumentenzorg

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

Laagnr.

Grondlaag t.o.v. NAP

Bovenkant laag

Volumegewicht droog nat kN/m3 kN/m2

φ‘

1

klei, siltig

+3,5

16

16

27,5

5,0

2

zand met

-1,0

17

18

25,0

0

graden

c’ kN/m2

kleilaagjes 3

veen

-6,0

11

11

17,5

7,5

4

zand

-6,5

18

20

30,0

0

5

klei

-14,0

19,5

19,5

27,5

10,0

6

zand met

-19,0

19

20

30,0

0

kleilagen 7

zand

-21,5

19

20

35,0

0

8

zand

-31

19

20

32,5

0

Deze kracht is horizontaal gericht. De maatgevende situatie is weergegeven in de bijgevoegde doorsnede. Het maaiveld bevindt zich op 3,5 m+ NAP. De (representatieve) grondparameters zijn in bovenstaande tabel weergegeven:

Voor de aanleg van een tunnel worden tunnelelementen afgezonken in een gebaggerde zinksleuf. Ter plaatse van de oever wordt een zogenaamde vleugelwand toegepast. Deze wand beschermt de oever van de rivier en maakt het baggeren van de diepe zinksleuf mogelijk. De vleugelwand is een combiwand die is verankerd door middel van meerdere rijen ankers. De specificatie van de combiwand is als volgt; - buispalen ø1420mm, wanddikte 22 mm, staalkwaliteit X70, h.o.h. 2,67 m, bovenkant buispalen = 4 m + NAP, onderkant buispalen = 32,5 m - NAP, - tussenplanken 2 PU 20, bovenkant = 4 m + NAP, onderkant = 22,5 m - NAP.

Elke buispaal van de combiwand is verankerd met 3 rijen groutankers. De hellingshoek van de verankering t.o.v. de horizontaal bedraagt: - 1e rij ankers 37,5 graden, - 2e rij ankers 40 graden, - 3e rij ankers 42,5 graden. Het snijpunt van de verankering met de buispaal is: - 1e rij ankers 1,3 m+ NAP, - 2e rij ankers 1,0 m+ NAP, - 3e rij ankers 0,7 m+ NAP.

Vraag 1

Vraag 2

Vraag 3

Voor het ankerstaal van de groutankers wordt het type voorspanstrengen toegepast. De specificatie van 1 voorspanstreng is: breukspanning = 1860 N/mm2, 0,1 % rekgrensspanning = 1600 N/mm2, staaldoorsnede = 150 mm2. Bereken het benodigde aantal strengen van de 1e, 2e en 3e rij groutankers.

Het verankeringslichaam van de groutankers wordt geplaatst in de zandlaag 7. Bepaal de minimaal benodigde lengte van het verankeringslichaam van de 1e, 2e en 3e rij groutankers. De bovenkant van het verankeringslichaam wordt genomen op 22,5 m -NAP. Voor de houdkracht (uittrekkracht) kan men uitgaan van de navolgende tabel.

Bepaal de totale ankerlengte van de 1e, 2e en 3e rij groutankers. De benodigde spanlengte is 1,5 m en wordt gerekend vanaf de kop van het groutanker tot het snijpunt van het groutanker met de hartlijn van de buispaal.

Uit het computerprogramma volgt de rekenwaarde van de ankerkracht en bedraagt: Fa;max;d = 760 kN/m.

Conusweerstand qc in MPa

16


Representatieve draagkracht f k;rep in kN/m

5-10

65-100

10-15

100-135

15-20

135-170

De grondwaterstand bedraagt 1,0 m+ NAP. De stijghoogte van zandlaag 4 is 0,50 m+ NAP. De rivierwaterstand is GLW 0,10 m+ NAP en LWS 0,50 m -NAP. Opgemerkt wordt dat de zandlagen met nummer 7 en 8 in verbinding staan met de rivier.

Vraag 4 Controleer het evenwicht van het diepliggende verankeringsmassief. Daarbij kan men uitgaan van; - actieve grondrukcoëfficiënt van de zandlaag nr. 7 = 0,25, - gereduceerde passieve gronddrukcoëfficiënt van de zandlaag nr. 7 = 1, - partiele factor voor de wrijvingshoek = 1,15 - toegepaste lengte van het verankerings lichaam = 8 m voor de 1e, 2e en 3e rij ankers, - bovenkant van het verankeringslichaam = 22,5 m -NAP.

vraag & antwoord Figuur 1

Antwoorden Vraag 1 De rekenwaarde van de belasting op het ankerstaal is: - 1e rij: Fs;st;d = 1/3 x 1,25 x 760 kN/m x 2,67 m / cos 37,5 = 1066 kN - 2e rij: Fs;st;d = 1/3 x 1,25 x 760 kN/m x 2,67 m / cos 40 = 1104 kN - 3e rij: Fs;st;d = 1/3 x 1,25 x 760 kN/m x 2,67 m / cos 42,5 = 1147 kN De rekenwaarde van de draagkracht van 1 voorspanstreng is: Fr;st;d = 150 mm2 x 1860 N/mm2 / 1,4 = 199 kN Aantal benodigde voorspanstrengen is: - 1e rij: 1066 kN / 199 kN = 5,4 ––> 6 - 2e rij: 1104 kN / 199 kN = 5,5 ––> 6 - 3e rij: 1147 kN / 199 kN = 5,8 ––> 6

Vraag 2 Figuur 2

Figuur 3

De rekenwaarde van de belasting op het verankeringslichaam is; - 1e rij: Fs;st;d = 1/3 x 1,1 x 760 kN/m x 2,67 m / cos 37,5 = 938 kN - 2e rij: Fs;st;d = 1/3 x 1,1 x 760 kN/m x 2,67 m / cos 40 = 971 kN - 3e rij: Fs;st;d = 1/3 x 1,1 x 760 kN/m x 2,67 m / cos 42,5 = 1009 kN De gemiddelde conusweerstand in de betreffende zandlaag = 20 MPa. Uit de tabel volgt; fk;rep = 170 kN/m. De benodigde lengte van het verankeringslichaam is; - 1e rij: 1,25 x 938 kN / 170 kN/m = 6,9 m - 2e rij: 1,25 x 971 kN / 170 kN/m = 7,1 m - 3e rij: 1,25 x 1009 kN / 170 kN/m = 7,4 m

Vraag 3 De totale ankerlengte is: 1e rij: 1,5 m + 6,9 m + ( 1,3 + 22,5 ) / sin 37,5 = 47,5 m 2e rij: 1,5 m + 7,1 m + ( 1,0 + 22,5 ) / sin 40 = 45,2 m 3e rij: 1,5 m + 7,4 m + ( 0,7 + 22,5 ) / sin 42,5 = 43,2 m

Vraag 4 = 12 m x 255 kN/m2 = 3060 kN = 12 m x 1 m x 10 kN/m3 = 120 kN 6,7 m x 4,9 m x 10 kN/m3 = 328 kN 1/2 x 5,3 m x 4,9 m x 10 kN/m3 = 130 kN 1/2 x 6,7 m x 0,5 m x 10 kN/m3 = 17 kN = 595 kN = (255 kN/m2 + 314 kN/m2) x 1/2 Fea;1;d x 5,9 m x 0,25 = 420 kN R1 = (255 kN/m2 + 265 kN/m2) x 1/2 x 1 m x 1,0 = 260 kN R2 = onbekend = 760 kN/m / cos 40 = 992 kN Fs;gr;d = 4300 kN Fr;mass;d Veiligheid = 4300 kN / 992 kN = 4,3 Fsur;d Feg;d


17

Normen en Waarden ir. Monika de Vos WTCB

Normalisatie in België

veiligheid ten opzichte van ongunstige afwijkingen van de belastingen, terwijl de tweede combinatie de veiligheid ten opzichte van ongunstige afwijkingen van de weerstand vertegenwoordigt.

Deze rubriek besteedt aandacht aan de nationale en internationale normontwikkeling. Deze rubriek verschijnt onder verantwoordelijkheid van de redactie van Geotechniek en komt tot stand met medewerking van de leden van de normcommissies. In deze bijdrage worden de recentelijk doorgevoerde veranderingen in het Belgische normatieve landschap toegelicht. De meeste normaliserende werkzaamheden vinden tegenwoordig plaats op internationaal en Europees niveau, maar toch of juist daarom is het voor de nationale partijen in zowel Belgie als Nederland erg belangrijk om deel te nemen aan dit normalisatieproces. Zodoende kunnen ze immers waarborgen dat er rekening gehouden wordt met hun standpunten en dat ze niet geconfronteerd worden met normen die totaal verschillend zijn van de nationale realiteit. Eind 2006 werd het Belgische normalisatiesysteem fundamenteel gewijzigd. Naar aanleiding van de wet van 3 april 2003 werd het Belgisch Instituut voor Normalisatie (BIN) immers ontbonden en werd het Bureau voor Normalisatie (NBN) opgericht. De nieuwe Belgische normalisatiefilosofie steunt op de decentralisatie van de normaliserende activiteiten. Het administratieve beheer en de technische ondersteuning van de normcommissies die belast zijn met de ontwikkeling en de opvolging van ontwerpnormen wordt voor een twintigtal normcommissies voortaan waargenomen door het WTCB (Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf). Ter ondersteuning van dit proces werden twee normcommissies opgestart betreffende de grondmechanische/ geotechnische materie. Naast de nationale normaliserende activiteiten worden de commissieleden op de hoogte gehouden van het verloop van de Europese en internationale ontwikkelingen en kunnen ze commentaren formuleren op de ontwerpnormen. Een van de belangrijkste taken van de normcommissies bestaat er dan ook in om een Belgische consensus te bereiken over voornoemde normen. De normcommissie Geotechniek, waarvan het WTCB sectoraal operator is, zal de werkzaamheden van CEN TC 288 Execution of special geotechnical works en CEN TC 341 / ISO TC 182 Geotechnical investigation and testing opvolgen. De normcommissie Eurocode 7, waarvan het WTCB samen met het controlebureau SECO

18


sectoraal operator is, zal de werkzaamheden van CEN TC 250 SC 7 Eurocode 7 - Geotechnical design opvolgen. Deze normcommissie is een subcommissie van de normcommissie Eurocodes. Vermits er in België tot voor het verschijnen van de Eurocode 7 geen normen in het domein van de geotechniek beschikbaar waren, wordt momenteel gewerkt aan een reeks documenten, die richtlijnen geven voor de toepassing van Eurocode 7 in België. Een eerste deel in de reeks, handelend over het grondmechanisch ontwerp in uiterste grenstoestand van axiaal op druk belaste funderingspalen, is reeds verschenen (WTCBrapport nr. 12). Met de publicatie van dit eerste deel zal het ontwerp van axiaal belaste palen een aantal fundamentele wijzigingen ondergaan. Wat betreft het grondonderzoek, wordt voor de statische sondering de electrische conus de standaard. Andere conussen mogen nog toegepast worden, mits een conversiefactor wordt toegepast. Verder speelt de uitgebreidheid van het grondonderzoek (aantal sonderingen per oppervlakte) en de heterogeniteit van het terrein een rol bij de bepaling van de karakteristieke waarde van het draagvermogen. Het puntdraagvermogen van een paal wordt vanaf heden uitsluitend nog berekend met de methode De Beer en de wrijvingsweerstand wordt berekend aan de hand van de gemeten conusweerstand (en niet meer op basis van de gemeten locale of totale kleef). De belangrijkste wijziging is uiteraard de overstap van een deterministische methode naar een semiprobabilistische aanpak. Wat betreft de waarden van de belastings- en weerstandsfactoren, werd beslist om in België Ontwerpbenadering 1 (Design Approach 1) uit de Eurocode 7 aan te houden. Dit betekent dat men twee combinaties van partiële factoren dient na te kijken. De eerste combinatie staat voor de

Verder worden er procedures voorzien voor de optimalisering van het ontwerp en de valorisering van investeringen in een kwaliteitsvolle uitvoering. Daarnaast wordt er een kader geschapen voor de ontwikkeling van nieuwe systemen. Concreet betekent dit dat er een onderscheid gemaakt wordt: tussen paalsystemen die hun performantie bewezen hebben aan de hand van statische paalbelastingsproeven en deze die niet over dergelijke informatie beschikken; dit gebeurt middels invoering van een al dan niet gereduceerde modelfactor in de berekening van het draagvermogen, tussen palen waarvoor een kwaliteitsgarantie geleverd wordt met betrekking tot de uitvoering ervan (monitoring, eisen aan materieel, kwalificaties van het uitvoerend personeel,...) en deze die dergelijke garantie niet kunnen leveren ; palen mét kwaliteitsgarantie krijgen een gereduceerde veiligheidsfactor. Een wettelijk kader voor de toepassing hiervan wordt momenteel uitgewerkt. Het betreffende rapport is te bekomen bij het WTCB ([email protected]). Andere onderwerpen die zullen verschijnen, betreffen het grondmechanisch ontwerp van op trek belaste funderingspalen, micropalen, ankers etc. Personen of organisaties die hun steentje willen bijdragen tot het normalisatieproces en hiertoe in een welbepaald domein over de nodige know-how beschikken, kunnen contact opnemen met de dienst ‘Normalisatie’ van het WTCB ([email protected]).

Nuttige links Actuele informatie over de normalisatiewerkzaamheden op Belgisch, Europees en internationaal vlak: www.nbn.be Bureau voor Normalisatie (NBN) www.cen.eu Europees Comité voor Normalisatie (CEN) www.iso.org International Organization for Standardization (ISO) www.butgb.be Belgische Unie voor de technische goedkeuring in de bouw (BUtgb) www.infopoint.be virtueel perslokaal omtrent vrijwillige collectieve keurmerken voor bouwproducten www.normen.be Normen-Antennes van het WTCB

Afstudeerders Ing. H.J. Everts

Zwelbelasting op onderwaterbetonvloeren en trekpalen

In Nederland is dit onderwerp vooral actueel geworden vanaf het moment dat de grotere infrastructurele werken (deels) ondergronds werden aangelegd. Door het ontgraven wordt de korrelspanning beneden die ontgraving verlaagd, waardoor daar een volumevergroting ontstaat. Hoe groot de daaruit voortvloeiende zwelbelasting op palen en onderwaterbetonvloeren kan zijn en hoe die bepaald kan worden is al door verschillende afstudeerders beschouwd (zie o.a. M. Korff, M.P.M. Keijzers en V.D. Bol). Rogier Schippers heeft zijn onderzoek toegespitst op

de voorspelling van de snelheid, waarmee de zwel optreedt. Die snelheid is vooral van belang als enige tijd verstrijkt tussen het ontgraven van een bouwput en het plaatsen van (trek)palen en een onderwater-betonvloer.

goed grondmodel als correcte grondparameters benodigd. Of de combinatie van grondmodel en parameters bruikbare resultaten oplevert kan alleen worden getoetst aan praktijkmetingen. Het valideren van het Plaxis-model en de input daarvoor vormde daarom een belangrijk onderdeel van het afstudeerwerk. Helaas kon in de literatuur geen geschikte praktijkproef worden gevonden. Daarom is er voor gekozen om de case ‘startschacht van de Sophiaspoortunnel’ na te rekenen, ook al zijn in die case geen trekpalen toegepast en is die case al uitgewerkt in de COB-commissie F210. De conclusies van die commissie zijn overgenomen. Met die conclusies is de case opnieuw doorgerekend met Plaxis 3D Foundation, hetgeen, na aanpassing (vergroting) van de doorlatendheid, tot een resultaat leidde dat goed aansloot bij de metingen. De case Sophiaspoortunnel betreft echter een ontgraven bouwput met een onverankerde onderwaterbetonvloer, zodat daarmee niet de interactie

De zwel wordt tegengegaan door de trekpalen en de onderwaterbetonvloer. De mate waarin die wordt tegengegaan wordt bepaald door de stijfheid van die constructie-elementen ten opzichte van de grond. Het zwelproces wordt dus beïnvloed door de interactie tussen de palen, de vloer en de grond. Een dergelijke interactie kan alleen goed worden beschreven met een elementenpakket dat zowel het gedrag van grond als van constructieve elementen goed kan beschrijven. Dan kom je al snel uit bij Plaxis of Diana. Er is voor gekozen om Plaxis 3D toe te passen. Zwel is te beschouwen als een omgekeerd consolidatieproces. Om een dergelijk proces goed te kunnen beschrijven zijn zowel een

Figuur 1 Overzicht startschacht Sophiatunnel (uit COB F210).

120 Wateronderspanning [kN/m2]

In deze rubriek wordt een samenvatting gegeven van het afstudeerwerk van studenten van de Technische Universiteit Delft die afstuderen bij Geo-engineering. Dit keer bespreekt Bert Everts het werk van Rogier Schippers die afstudeerde bij prof. ir. A.F. van Tol.

100 80 60 40 20 0 0

20

40

60 80 Tijd [dag]

100

120

N.A.P.-30,50m N.A.P.-31,88m N.A.P.-33,25m N.A.P.-36,00m

Figuur 2 Zwelbelasting als functie van de tijd op verschillende diepten.


19

Afstudeerders met palen kon worden gevalideerd. Voor het vervolg van de studie is verondersteld dat in Plaxis het gedrag van palen goed beschreven kan worden en dat daarvoor geen validatie nodig is.

Schippers concludeert dat de zwelbelasting op die palen groter moet zijn geweest dan was voorzien. De zwelbelasting op de onderwaterbetonvloer daarentegen moet kleiner zijn geweest dan waarmee in het ontwerp rekening is gehouden.

De belangrijkste conclusie uit de case is dat diepgelegen cohesieve lagen, zoals de laag van Kedichem bij de startschacht Sophiaspoortunnel, goed in staat zijn om vrijwel geheel te consolideren tijdens het ontgraven van de bouwput. Van aanzienlijke wateronderspanningen en zwel na het voltooien van het ontgravingproces is dan ook geen sprake. Vervolgens is de zwelbelasting berekend die moet zijn opgetreden op de palen in de bouwput voor de Museumparkgarage in Rotterdam.

Schippers concludeert dat bij ondiepe bouwkuipen, waarbij na paalinstallatie Holocene pakketten worden afgegraven waarna een onderwaterbetonvloer wordt gestort, zich in het algemeen geen noemenswaardige zwelbelasting op een onderwaterbetonvloer manifesteert. Dat uit berekeningen vaak volgt dat die zwelbelasting nog wel aanzienlijk kan zijn wijt hij aan het in rekening brengen van een te geringe ontlaststijfheid van de zwellende grond en het in reken-

ing brengen van een te geringe doorlatendheid daarvan. Hij bepleit om die doorlatendheid in het laboratorium te bepalen bij de relatief lage spanningen die de grond krijgt na het ontgraven. Verder bleek dat het effectieve gewicht van de onderwaterbetonvloer, die aanvankelijk geheel op de ondergrond rust, de nog aanwezige wateronderspanningen in belangrijke mate teniet doet. In tegenstelling tot de vloer, die bijna altijd pas wordt aangelegd als het zwelproces al is voltooid, worden vóór ontgraven geïnstalleerde palen wel aanzienlijk belast door een zwelbelasting. Vooral als zandpakketten aanwezig zijn. De studie is uitgevoerd bij Movares.

Figuur 3 Gemeten verplaatsingen (in mm) ten gevolge van ontgraving en stijghoogten (in m) startschacht Sophiaspoortunnel (COB-F210).

Verplaatsingen, ontgravingsniveau en stijghoogte bouwkuip

20

10

0

-10

-20

-30 28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

62

Tijd [week] Met. ex11 ;-33,45 Met. ex12; -31,44

Met. owb.vloer Ontgraven lineair

Stijghoogte 1e w.v.p. bouwkuip (lineair)

2,5

εyy [%00]

2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0

50 Tijd [dag]

ondiep zandpakket

100

midden laag van Kedichem

Figuur 5 Vervormingen zanden kleilaag als functie van de tijd.

20


Figuur 4 Schematische weergave bouwput Museumpark te Rotterdam.

Ontgraving [M NAP] / Vervorming [mm]

Ontgravingsstijghoogte [m] Verplaatsen

30

35 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 2008 28.1

Buispalen 1

2008 17.5

2008 15.8

2

3

2008 23.11

4

Ontgraving

Figuur 6 Gemeten rijzing van de buispalen (in bruin aangegeven in de doorsnede van de bouwput) als functie van de tijd.

2009 3.3

The Magic of Geotechnics

INSIDE: een dijk van een innovatie

maakt sterk van binnenuit Innovaties komen niet zomaar van de grond. Goede ideeën te over, maar toch zijn er maar enkele die ook de weg naar de praktijktoepassing weten te vinden. Zo ook in de geotechniek. Belemmeringen die vaak een rol spelen bij het in de praktijk brengen van innovatieve ideeën hebben vaak te maken met onzekerheden en risico's die gepaard gaan met de innovatie, gebrek aan lef bij de opdrachtgever, te weinig draagvlak bij omwonenden, conflicten met bestaande regelgeving en vergunningverlening en ga zo maar door. Wat zorgt er dan toch voor dat sommige innovatieve ideeën die barrières wel weten te overwinnen en wel tot praktijktoepassing komen? In deze Magic of the Geotechnics het verhaal van INSIDE , waar nu eindelijk zicht op praktijktoepassing komt…

De aanleiding Traditionele dijkversterkingen kunnen op lange termijn tegen technische en maatschappelijke grenzen aanlopen. Traditionele dijkversterking bestaat naast een dijkverhoging uit een dijkverbreding, waarbij meestal ook nog een steunberm

noodzakelijk is. Dit vraagt extra ruimte, maar die wordt steeds schaarser door bijvoorbeeld aanwezigheid van bijvoorbeeld bebouwing naast of op de dijk. Daarom is in 2001 het project INSIDE (INnovations on Stability Improvements enabling Dike Elevations gestart door Rijkswaterstaat in samenwerking met de CUR en met het toenmalige GeoDelft (nu Deltares) als geotechnisch adviseur. INSIDE heeft Nederlandse kennisaanbieders op het gebied van dijken (ingenieursbureaus, aannemers en kennisinstituten) uitgedaagd om te komen met ideeën voor innovatieve dijkversterking.

Hoe het allemaal begon Op basis van die uitvraag zijn drie innovatieve dijkversterkingstechnieken ontstaan: Dijkvernageling, Mixed-in-Place en Dijkdeuvels. Dijkvernageling bestaat uit het verankeren van het binnendijkse grondmassief door toepassing van trekelementen. Bij Mixed-in-Place wordt met behulp van een mixer bindmiddel (o.a. cement) vermengd met vochtige grond, waardoor na verharding een gestabiliseerde grondkolom ontstaat. Bij Dijkdeuvels (ook wel Expanding Columns genoemd) wordt gebruik gemaakt van

buizen met daaroverheen kousen die volgeperst worden met cement-bentoniet. De drie technieken bieden op verschillende wijzen een versterking van de dijk van binnen uit. Innovatief aan de INSIDE-oplossingen is naast dat ze ruimtebesparend zijn dat ze nagenoeg trillingsvrij zijn en een mooi alternatief zijn voor de dure damof kistwand.

Ontwikkelproces Tijdens het ontwikkelproces vond steeds afstemming plaats met de waterschappen, Rijkswaterstaat en provincie om de technische en financiële haalbaarheid en maatschappelijke acceptatie te waarborgen. Zo heeft het team in nauw overleg met betrokken waterschappen en gemeenten locaties uitgekozen voor de praktijkdemonstraties bij Lekkerkerk en Leerdam. Na 2003 is het INSIDE -project om financiële redenen stopgezet, tijdens een bezuinigingsronde binnen het ministerie van Verkeer en Waterstaat. Daarna werd het ineens stil rondom de technieken. Tot het voorjaar van 2009…

Rivierenland Vorig jaar bleek dat veel waterkeringen in Nederland niet aan de wettelijke veiligheidseisen voldoen. Inmiddels zijn de waterschappen samen met Rijkswaterstaat hard aan het werk om deze waterkeringen zo snel mogelijk te verbeteren. Waterschap Rivierenland staat daardoor de komende tijd voor een complexe opgave: het moet in korte tijd 14km dijk langs de Lek versterken en kampt met ruimtegebrek. In het benedenrivierengebied mag je niet buitendijks versterken, omdat zoveel mogelijk ruimte gegeven moet worden aan de rivieren. Dus heb je extra ruimte aan de polderzijde nodig. Maar deze zijde van de dijk is op sommige plaatsen dichtbebouwd. Een alternatieve dijkversterkingsmethode die minder ruimte vraagt en zorgt voor weinig trillingshinder kan een oplossing zijn voor dat probleem. Bij Waterschap Rivierenland lijkt er daarom persoonlijk commitment te zijn van de dijkgraaf en zijn medewerkers voor het starten van pilots met de INSIDE technieken. Ook bij Hoogheemraadschap Schieland en Krimpenerwaard lijkt interesse te bestaan.


21

Sonja Karstens Deltares Iris Casteren van Cattenburch CvC Ellen Tromp Deltares Ruud Termaat Rijkswaterstaat

Consortium HKR

(Mixed in place) expander schouders onder de dijk

Hakkers Werkendam BV Keller Funderingstechnieken BV Royal Haskoning BV

bovenaanzicht

Consortium-Dike (Dijkheuvels/Expanding Columns)

Arcadis Ruimtelijke Ontwikkeling Bam Grondtechniek HB DHV BV Fugro Ingenieursbureau BV GMB Infra BV Van Oord Nederland BV

klei- en veenlagen shear key

zandlaag

detail facing en geotextiel grout

Consortium Inside Squad

B+G+V+W (Dijkvernageling) Boskalis Nederland Grontmij Nederland BV Witteveen+Bos Raadgevende ingenieurs BV Van Hattum en Blankevoort BV

klei- en veenlagen zandlaag

In Rivierenland ziet het er nu naar uit dat nog dit jaar een pilot zal plaatsvinden, bij Schieland en Krimpenerwaard wordt nu gesproken over een pilot voor begin volgend jaar. Pilots zijn de laatste fase van het innovatieproces. Op basis van de opgedane kennis en ervaringen bij de pilots kunnen de INSIDE -technieken volgend jaar meedoen met de andere dijkversterkingen als volwaardig alternatief voor bijvoorbeeld damwanden.

Stroomversnelling Dit vraagt nog wel wat van het innovatieproces. De doorlooptijd is extreem kort: zeker is dat eind augustus 2009 de schop de grond in gaat. Normaalgesproken vinden ontwikkelingen stapje voor stapje plaats, maar nu komt alles tegelijkertijd; de ontwikkeling is letterlijk in een stroomversnelling gekomen. De levensduur van de techniek is één van de aspecten waar nog veel vraagtekens bij bestonden. En daaraan gekoppeld ook wie het risico draagt als de technieken op lange termijn toch niet blijken te voldoen. Op basis van een uitgebreide risicoanalyse heeft Rijkswaterstaat inmiddels de toezegging gedaan dat als er toch onverhoopt iets mis mocht gaan zij bereid is de kosten op zich te nemen. De verwachting is dat het risico gering is en dat de ervaring met de pilots het risico nog verder minimaliseert. Tevens is de wijze van toetsing en monitoring nader uitgewerkt. Eén van de complexe vraagstukken is of de techniek ook voldoet bij extreme omstandigheden. Het is namelijk één ding om

22


de standzekerheid van de versterkte dijk te bekijken onder dagelijkse omstandigheden, maar het gedrag van de ondergrond onder extreme omstandigheden is niet één op één op basis van dagelijkse monitoring te vertalen naar de extreme situaties. Hiervoor zal fundamenteler onderzoek voor nodig zijn en daarom is het uitvoeren van pilots van wezenlijk belang. Op deze manier kan antwoord worden geboden op de nog gevoelde belemmeringen om deze nieuwe, innovatieve technieken toe te passen in heel Nederland.

potentiële opdrachtgever en hen bij het ontwikkelproces te betrekken zodat zij ambassadeurs van de innovatie worden. Ook vertrouwen in de innovatie is een sleutelwoord. Hierbij kunnen ook de onafhankelijke kennisinstellingen een rol spelen. Mogelijk dat het op het eerste gezicht lijkt alsof hun focus op risico's en onzekerheden een belemmerende factor spelen, maar uiteindelijk vergroot die kennis het vertrouwen in de innovatie. Dat maakt ook het organiseren van het afdekken van de risico's weer gemakkelijker.

Innoveren doe je samen! Randvoorwaarden voor innovatie Doorzettingsvermogen en een lange adem is noodzakelijk, zo blijkt wel weer uit het INSIDE proces dat al acht jaar loopt en nu zicht krijgt op praktijktoepassing. Toch is dat vaak hetgeen waar innovatieve ideeën op stuk lopen: als de implementatie een langdurig proces wordt, is het lastig de energie van mensen vast te houden en zijn ze gauw geneigd een volgend nieuw interessant onderwerp op te pakken. Veiligheid tegen overstromen staat hoog op de politieke agenda. Programma's als Ruimte voor de Rivier en het Hoogwaterbeschermingsprogramma waarbij vaart wordt gezet achter het op orde brengen van de veiligheid kunnen in zo'n geval voor urgentie zorgen en dus een enorme duw in de rug. Daarnaast is inspiratie, visie en lef bij de opdrachtgever, zoals bij de dijkgraaf van Rivierenland en zijn medewerkers, een absolute randvoorwaarde. Het is voor ontwikkelaars dan ook de kunst die mensen te vinden bij een

De uitdaging lijkt samenvattend neer te komen op het signaleren van een noodzaak, nu of in de toekomst verwacht, om dingen anders te gaan aanpakken waaraan de innovatie een bijdrage kan leveren. Dat signaal moet komen van de overheid, en/of van kennisinstellingen, en/of van het bedrijfsleven, maar het moet door allen worden gedragen met een goed verhaal, een goede communicatie, en vertrouwen in elkaars kennis en kunde. Dit alles zorgt ervoor dat innoveren zo'n boeiende bezigheid is: niet alleen voor creatievelingen, maar ook voor onderzoekers die willen aantonen dat een innovatief idee werkt en voor mensen die meer procesmatig geïnteresseerd zijn hoe je zo'n idee naar de praktijk brengt. Daarom is het ook van belang al van het begin af aan mensen met die verschillende invalshoeken te betrekken en samen op te trekken om van de innovatie een succes te maken.

SBR-info Column Jack de Leeuw

Jack de Leeuw

ir. Jack de Leeuw Algemeen directeur SBR

Trillingsrichtlijnen SBR niet altijd goed toegepast Bij heiwerkzaamheden, het inbrengen van damwanden en zwaar verkeer ontstaan trillingen die hinder kunnen veroorzaken. Het komt regelmatig voor dat partijen tegenover elkaar komen te staan. Soms gaat het dan om (vermeende) schade aan een gebouw door de trillingen, maar steeds vaker gaat het om hinder voor personen. Het heiwerk in het stadiongebied in Eindhoven is daar een voorbeeld van. Er zijn schattingen dat een miljoen mensen in Nederland in enige mate last hebben van trillingen vanuit hun omgeving.

Bron: Heitechnisch bureau Brem

Deze pagina gaat over een heel specifiek onderwerp. Dat was u vast wel opgevallen. De deskundigheid die voor zo’n onderwerp nodig is wordt door de buitenwereld meestal sterk onderschat. En dat is òns opgevallen. Met buitenwereld bedoelen we sommige personen die onbewust onbekwaam zijn. Dat is iemand die meent dat hij ergens verstand van heeft, terwijl dat niet zo is. Dat komen we helaas nogal eens tegen. Privé zult u dat ook wel eens waarnemen, in de politiek zien we het regelmatig. Maar zakelijk kan het ons behoorlijk raken. Met sommige publicaties proberen we mensen naar het niveau van bewust onbekwaam te brengen. Dat is een eerste stap om je verder te verdiepen in de materie en een omgeving te zoeken van deskundigheid en ervaring die je verder kan helpen. Uiteindelijk gloort het bewust bekwaam aan de horizon en dan wordt je ook herkend en erkend als een partner die weet waar hij het over weet en die je gerust kunt raadplegen. In het specialisme van trillingen komen we nogal eens onbewust onbekwamen tegen die menen het hoogste niveau al bereikt te hebben. Dat zijn mensen die denken dat een richtlijn een leerboekje is, waarmee je adviesdiensten kunt gaan aanbieden. Met die opvatting tonen ze hun onbekwaamheid al aan, maar erger is dat ze verkeerde adviezen geven en foute conclusies trekken in de praktijk. Trillingen hebben een oorzaak en kunnen verstrekkende gevolgen hebben. Om dat goed in te schatten is meer nodig dan een richtlijn en wat meetapparatuur. Dan moet je echt bewust bekwaam zijn. Bewust bekwamen kunt u herkennen aan hun grondige onderzoek, hun stevige analyse inclusief consultatie van betrokken partijen en een genuanceerd en goed onderbouwd oordeel en advies.

trillingsbron en de opgetreden schade. Dan blijkt dat de trillingsmetingen worden gebruikt om achteraf te beoordelen of de schade het gevolg is van de trillingen. En daar zijn de richtlijnen niet voor bedoeld en eigenlijk ook niet geschikt. De SBR-richtlijnen zijn bedoeld om het proces te bewaken: tijdens de uitvoering meten we en toetsen we de resultaten continu aan de grenswaarden. Overschrijding van de waarden moet leiden tot onderbreken van de werkzaamheden, analyseren van de oorzaak en eventuele aanpassing van de wijze van uitvoeren.

Trillingen kunnen worden gemeten en zo kan objectief de omvang van de hinder worden bepaald. De wijze van meten en interpreteren heeft echter veel invloed op de resultaten. In 1993 publiceerden CUR en SBR drie meet- en beoordelingsrichtlijnen: Schade aan gebouwen, Hinder voor personen in gebouwen en Storing van apparatuur. Dat was destijds een doorbraak in de discussies over trillingshinder. Nog altijd worden deze richtlijnen, inmiddels versie 2006, veel gebruikt. Ook rechters en de Raad van State betrekken de richtlijnen in hun beoordeling.

De grenswaarden geven voldoende veiligheid, omdat hieronder de kans op schade minimaal is. Dat wil dus niet zeggen dat de kans nul is. Evenmin leidt overschrijding van de grenswaarden onherroepelijk tot schade aan gebouwen. Juridisch worden de grenswaarden nog wel eens gebruikt om de bewijslast te bepalen. Als er geen overschrijding is geweest en er is schade dan moet de gedupeerde bewijzen dat er een relatie is. Bij een overschrijding wordt de bewijslast omgedraaid.

Een onbedoeld bijgevolg is wel dat sindsdien een groot aantal bureaus zich heeft gestort op trillingsmetingen. En niet altijd met succes. Het meten van trillingen en het geven van advies aan de hand daarvan vraagt een grote mate van deskundigheid. Het aanschaffen van de SBR-richtlijnen en een koffer meetapparatuur volstaat niet. Uit de vragen die we bij SBR ontvangen blijkt dat ook. In veel gevallen is er geen correcte meting gedaan, zijn er onvoldoende meetpunten of is de meetperiode te kort. Als er dan schade is, ontstaat er een discussie over de relatie tussen de

Op 15 oktober aanstaande organiseert SBR de bijeenkomst Trillingsrichtlijnen in de praktijk. Ook dan zal het thema de juiste toepassing van de richtlijnen zijn. Behalve de inhoud van de richtlijnen komen de juridische implicaties en praktijkcases aan de orde. Iedereen die als bouwer, opdrachtgever, toezichthouder of anderszins betrokkene te maken heeft met trillingen of weleens trillingsmetingen laat uitvoeren wordt van harte uitgenodigd hierbij aanwezig te zijn. Aanmelden kan via www.sbr.nl.


23

Dr. Ir. M. Th. Van Staveren

Technische commissies

ISSMGE-TC32 Risk Assessment & Management: IS-Gifu 2009 De International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering heeft onder andere de Technische Commissie TC32 op het gebied risicomanagement ingesteld. De officiële naam van deze commissie is Risk assessment and management in geotechnical engineering practice. Samen met de TC23, Limit state design in geotechnical engineering practice, heeft TC32 onlangs het 2nd International Symposium on Geotechnical Risk and Safety georganiseerd. Dit symposium is in juni in de Japanse stad Gifu gehouden. Sponsors waren de Japanse Geotechnical Society and het Geotechnical Safety Network GEOSNet. Doel van het symposium was de uitwisseling van kennis en ervaring op het gebied van geotechnische onzekerheid, risicoanalyse, risicomanagement en veiligheid. De volgende thema’s zijn gedurende twee dagen aan bod gekomen:

24


- Beheersing en evaluatie van onzekerheden van geotechnische constructies; - Opstellen van performance-based specificaties; - Rol van onzekerheid in design code ontwikkelingen; - Risicoanalyse en risicomanagement van geohazards; - Risicomanagement van grote geotechnische projecten; - Strategiën voor beheer en onderhoud van geotechnische constructies. Hoewel het grootste deel van de ongeveer 60 deelnemers afkomstig was uit het Verre Oosten, waren er ook specialisten uit de VS en Europa, waaronder de UK, Noorwegen, Duitsland en Italië. Nederland was vertegenwoordigd vanuit Deltares en de TU Delft met een aantal presentaties en een voorzitterschap.

Het eerste congres over dit nog relatief jonge specialisme is twee jaar geleden in Shanghai gehouden. Het is opvallend hoe snel de Aziatische landen als China risicoanalyse en risicomanagement integreren in de geotechniek. Eén van pioniers, prof. Huang van de Tongji Universiteit, heeft bijvoorbeeld zo’n 12 promovendi die zich op dit onderwerp storten. Meer informatie over het symposium is beschikbaar op http://www.cive.gifu-u.ac.jp/ ~is-gifu2009/program.html De proceedings zijn uitgegeven door CRC Press van de Taylor & Francis Group. De Nederlandse leden in TC32 zijn ir. Ed Calle en ir. Paul Cools.

Technische commissies Technische Commissies van de ISSMGE JTC = gemeenschappelijke commissie van de ISSMGE met de International Association for Engineering Geology and the Environment (IAEG) en de International Society for Rock Mechanics (ISRM) JTC 1 JTC 2 JTC 3 JTC 4 JTC 5 JTC 6 JTC 7

Landslides and Engineered Slopes Representation of Geo-Engineering Data Education and Training Professional Practice Sustainable Use of Underground Space Ancient Monuments/Historic Sites Soft Rocks and Indurated Soils

TC 1 TC 2 TC 3 TC 4 TC 5 TC 6 TC 8 TC 16

ERTC = Europese regionale technische commissie ERTC 3 ERTC 7

Piles Numerical Methods in Geotechnical Engineering ERTC10 Evaluation Committee for the Application of EC 7 ERTC12 Evaluation Committee for the Application of EC 8

TC 32

TC = internationale technische commissie van de International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE)

TC 17 TC 18 TC 23 TC 28 TC 29

Coastal Engineering and Dyke Technology Physical Modelling in Geotechnics Geotechnics of Pavements Earthquake Geotechnical Engineering and Associated Problems Environmental Geotechnics Unsaturated Soil Frost Geotechnics Ground Property Characterization from In-Situ Tests Ground Improvement Deep Foundations Limit State Design in Geotechnical Engineering Underground Construction in Soft Ground Laboratory Stress Strain Strength Testing of Geomaterials

TC 33 TC 34 TC 35 TC 36 TC 37 TC 38 TC 39 TC 40 TC 41

Engineering Practice of Risk Assessment and Management Geotechnics of Soil Erosion Prediction and Simulation Methods in Geomechanics Geo-Mechanics from Micro to Macro Foundation Engineering in Difficult Soft Soil Conditions Interactive Geotechnical Design Soil-Structure Interaction Geotechnical Engineering for Coastal Disaster Mitigation and Rehabilitation Forensic Geotechnical Engineering Geotechnical Infrastructure for Mega Cities and New Capitals

Meer informatie over de vertegenwoordigingen: Nederland: http://afdelingen.kiviniria.net/geotechniek België (alleen leden): www.bggg-gbms.be

Reserveer nu uw advertentieruimte in de speciale jubileumeditie van vakblad Geotechniek die begin november dit jaar verschijnt. De uitgave wordt alle relaties van Geotechniek toegezonden

A I R I N / I KIV

jubileum

en wordt uitgereikt aan de bezoekers van de GEOTECHNIEKDAG 2009. Geniet het voordeel van de zeer hoge attentiewaarde van deze uitgave en bereik uw doelgroep(en) op een onderscheidende manier! Breng een felicitatie uit of profileer uw eigen organisatie. Informeer naar de mogelijkheden.

k e i n h c e r t jaa . Geo a c d i n Af a h c r jaa ndme o r G

Neem voor meer informatie contact op met de uitgever via 010-425 6544. Of e-mail naar: [email protected]

Afdeling Geotechniek

KIVI NIRIA

Geotechniekdag ’09 Op 5 november a.s. vindt in de Rotterdamse Citrusveiling de Geotechniekdag 2009 plaats. Het thema van de dag is Geotechniek - Baanbrekend. Deze dag wordt georganiseerd door het KIVI NIRIA, afdeling geotechniek en het KVIV, genootschap grondmechanica en funderingstechniek, in samenwerking met CUR Bouw & Infra.

Overige activiteiten Naast de Geotechniekdag zal dit jaar nog de 2e Kivi/Niria lezingenavond 2009 worden gehouden op 25 november te Gouda, kantoor BAM Infraconsult.

Jubileum afdeling Geotechniek De Geotechniek heeft dit najaar precies zestig jaar een prominente

plaats binnen KIVI/NIRIA. In oktober 1949 is de sectie grondmechanica opgericht, een naam die in 1986 is veranderd in de afdeling voor Geotechniek. Dit zal op gepaste wijze met de leden worden gevierd. Meer informatie hierover volgt.

Geoimpuls (2) In het vorige nummer heeft William van Niekerk op de KN-pagina inzicht gegeven in het ambitieuze programma Geoimpuls wat tot doel heeft om in 2015 het geotechnisch falen in projecten tot de helft terug te brengen. Om Geo-Impuls als programma uitvoerbaar te maken, zijn op strategisch (S), tactisch (T) en operationeel (O)niveau 12 projecten gedefinieerd. Deze zijn: - Geotechnische risicoverdeling in projecten; toepassing van de RV-

Programma 08.45 09.30

09.40 10.10 10.40 11.10 12.00

Lunch en bezoek expositie

13.30

16.15

Geo-ontwikkeling: Leren van geotechnisch falen Prof.ir. Dik-Gert Mans voorzitter CUR-commissie C163 Diepwanden Ir. Jan van Dalen Strukton Engineering secretaris CUR-COB-commissie J0927 Presentatie Geerhard Hannink/Gemeentewerken Rotterdam Belgische presentatie wordt nog ingevuld Pauze en bezoek expositie Baanbrekend funderen in de arabische golf C. van Oosterom BAM Infraconsult Introductie en uitreiking Keverling Buismanprijs Ir. Mandy Korff Afsluiting, aperitief en bezoek expositie

16.45

Einde

14.00 14.30 15.00 15.30 16.00

26

Registratie en ontvangst Opening door de dagvoorzitters Ir. William van Niekerk KIVI NIRIA - afdeling voor Geotechniek Ir. Monika de Vos TI-KVIV - Genootschap Grondmechanica & Funderingstechniek Belgische presentatie Paalmatrassystemen Ir. Suzanne van Eekelen Voorzitter CUR-commissie C159-B. Pauze en bezoek expositie Keverling Buijsman lezing Prof.dr.ir. F.B.J. Barends Deltares


G systematiek om geotechnische risico's te inventariseren en alloceren (T) - Grondonderzoek in de tenderfase; opmars naar een breedgedragen aanbeveling voor grondonderzoek bij specifieke oplossingsrichtingen in de bouw (O) - Kwaliteitscontrole van in de grond gevormde elementen; tekortkomingen aan in de grond gevormde elementen eerder kunnen opsporen (O) - Proceseisen geotechniek in contracten; over afgewogen eisen, het zichtbaar maken van geotechische risico's en contractbeheersing in de bouw (T) - De ondergrond naar de voorgrond in projecten; toepassing van systematiek om vroegtijdig inzicht te krijgen in de geotechnische risico's bij projecten (S/T) - Kwaliteit in ontwerp en uitvoering; de veelal gescheiden werelden ontwerp en uitvoering komen nader tot elkaar bij dit onderwerp (O) - Betrouwbaar ondergrond model; een beter beeld van de onder-

Onder toeziend oog van de voorzitter steken de bestuursleden de eerste schep in de grond voor het programma Geoimpuls (vlnr. Mark Pehlig, Paul Cools, Mandy Korff, Erwin de Jong, William van Niekerk). grond door verbeterde meet- en interpretatietechnieken (O) - Communicatie voor, door en rondom het programma, ter verbetering van het imago en de positionering van de sector (S) - Opleiding; invulling van onderwijs aan en opleiding van goed geschoolde (toekomstige) technici in de geo-engineering (S) - Metingen en modelverbetering; een beter begrip van geotechnische aspecten door koppeling van realtime metingen met voorspellingsmodellen (T/O) - Observational Method; robuuste en betaalbare projecten door sturing op basis van metingen en risicogestuurde scenario's (T/O) - Internationale samenwerking; uitwisselen van kennis met andere landen met de Geo-Impuls als focus (S/T).

KIVI NIRIA is dé Nederlandse beroepsvereniging van en voor ingenieurs, opgeleid aan universiteiten en hogescholen, en vormt een hoogwaardig technisch kennis- en kennissennetwerk. Hiermee maakt KIVI NIRIA , het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs, het belang van techniek zichtbaar in onze samenleving en ondersteunt ingenieurs bij het uitoefenen van hun belangrijke taak. Ingenieurs staan aan de basis van innovatie, doordat zij hun technische kennis weten toe te passen ten behoeve van ontwikkeling in de maatschappij. Waarom een Afdeling Geotechniek? Geotechniek volgens Van Dale: de toegepaste wetenschap, die zich bezighoudt met het gedrag van grond en rots, ten behoeve van het ontwerpen en uitvoeren van grond- en kunstwerken Dit klinkt erg abstract, maar in de praktijk zijn er maar weinig ingenieurs die niet met geotechniek te maken krijgen. Denk maar eens aan de fundering van een weg of gebouw, het aanbrengen van waterdichte schermen bij een bodemsanering of het verplaatsen van grond bij het baggeren of boren van een tunnel. Daarom dus een Afdeling Geotechniek.

Aanmelden of meer informatie over KIVI NIRIA Geotechniek ? Meer informatie over de Afdeling Geotechniek kunt u vinden op www.kiviniria.nl/geo of bij Marty Herrmann, KIVI NIRIA Kamer TU Eindhoven, Tel. 040-247 29 49 (ma t/m vrij 10 - 14 uur), E-mail [email protected] Meer informatie over KIVI NIRIA: www.kiviniria.nl

Netwerk en Communicatie De Afdeling Geotechniek vormt een netwerk van mensen werkzaam op het vakgebied, mensen die het vak studeren en andere geïnteresseerden. Dit netwerk strekt zich uit over de grenzen van ons land en uit zich in nauwe samenwerking met soortgelijke verenigingen binnen Europa. Jaarlijks organiseert de afdeling tal van activiteiten, waarvan een aantal op Europees niveau in samenwerking met anderen. KIVI NIRIA Geotechniek is tevens founding partner van Geonet, het onafhankelijk platform voor interactief geotechnisch Nederland (www.geonet.nl). Alle leden van KIVI NIRIA Geotechniek kunnen zich gratis abonneren op het vakblad Geotechniek. Geotechniek is een informatief/promotioneel onafhankelijk vakblad dat beoogt kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht te bevorderen en belangstelling voor het gehele geotechnisch vakgebied te kweken. Het vakblad verschijnt vier maal per jaar (excl. specials). Activiteiten De Afdeling Geotechiek geeft steun aan wetenschappelijk onderzoek en helpt mee aan de ontwikkeling van diverse cursussen op het vakgebied. Daarnaast organiseert de afdeling de Funderingsdag en de Geotechniekdag en vele excursies, lezingen en symposia. Ook voor jonge leden is de afdeling actief. Zo levert zij een bijdrage aan de Young Geotechnical Engineers Conference en er is een speciale afstudeerdersmiddag.

CUR Bouw & Infra Info Commissie Ontwerprichtlijn voor niet geheide verankeringssystemen onder onderwaterbetonvloeren De commissie is gestart in het najaar 2006. Inmiddels begint het proces van de vele en intensieve discussies binnen de commissie tot afronding te komen. De meeste onderdelen die de basis vormen voor de ontwerprichtlijn zijn vrijwel gereed. De rapporteur is bezig met de samenstelling van het eindrapport. Verwacht wordt dat de richtlijn in het voorjaar 2010 beschikbaar is. Meer weten: [email protected]

Commissie Diepwanden Deze gezamenlijke COB / CUR Bouw & Infra commissie is in mei jl.

van start gegaan. Voorzitter van de commissie is ing. J.H. Jonker (Movares); rapporteur: ir. J.H. van Dalen (Strukton Engineering). De commissie heeft de inhoudsopgave van het state-of-the-art rapport vastgesteld. De bedoeling is om eind 2009 een concept van dit rapport gereed te hebben. Daarnaast wordt praktijkonderzoek bij de spoortunnel Delft voorbereid. Meer weten: [email protected] of [email protected]

Commissie Toezicht op de uitvoering van funderingswerken op palen In de bouwwereld speelt ‘kwaliteit’, net als in andere disciplines, een belangrijke rol. Een eenduidige en deskundige kwaliteitscontrole bij de realisatie van paalfunderingen wordt steeds belangrijker.

De ontwikkeling van verschillende contractvormen, de verdeling van risico’s over de betrokken partijen en een veranderende tijdgeest (werkdruk, claimcultuur, nieuwe contractvormen... etc.) ondersteunen deze constatering. Met name onduidelijkheid over het belang van toezicht en gebrek aan eenduidigheid op dit gebied, draagt ertoe bij dat toezicht op de realisatie van funderingspalen niet de aandacht krijgt die het verdient. De commissie heeft haar werkzaamheden afgerond met het uitbrengen van een CUR-Aanbeveling “Toezicht op de realisatie van paalfunderingen”. Deze Aanbeveling heeft tot doel om duidelijkheid en uniformiteit te verschaffen over de taken en verantwoordelijkheden van de toezichthouder. Voorts is ernaar gestreefd inhoud te geven aan de benodigde “deskundigheid” van de toezichthouder, alsmede aan het uitdragen van de toegevoegde

waarde bij beheersing van kwaliteit en projectspecifieke geotechnische risico’s . Door het realiseren van deze doelen zal voor de betrokken partijen meer duidelijkheid en begrip worden verschaft omtrent de rol van gedegen toezicht bij de realisatie van paalfunderingen. De CUR-Aanbeveling is bedoeld voor toezichthouders, funderingsbedrijven, aannemers, bestekschrijvers, constructeurs, adviesbureaus, verzekeraars en bevoegd gezag. Naar verwachting (op het moment van het schrijven van deze kopij) zal de Aanbeveling eind september beschikbaar zijn. Meer weten: [email protected]

Nieuw perspectief in Funderingen en Bouwputten In alle vier commissies die deel uitmaken van het kennisprogramma is de afgelopen maanden het vervolgtraject op de commissie agenda’s gezet. De trekkende partijen, Deltares en CUR Bouw & Infra, zien perspectief in continuering van het programma met daarin een sterke focus op kennisdoorwerking en monitoring van toepassing in de praktijk. In het derde kwartaal 2009 wordt het concept programma ‘Bouwputten en funderingen in de praktijk’ in samenspraak met alle betrokken partijen nader uitgewerkt. Het streven is erop gericht het nieuwe programma in het 4e kwartaal 2009 te presenteren Meer weten: [email protected]

Commissie Axiaal belaste palen De final draft van het Delft Cluster rapport is in de commissie besproken. De komende maanden zal het definitieve rapport ter goedkeuring aan de commissie worden voorgelegd. Eind oktober 2009 zal het rapport beschikbaar komen.

28


CUR Bouw & Infra Info Commissie Monitoring Bouwputten

Commissie Paalmatrassystemen

In de commissievergadering van 7 juli 2009 is de final draft besproken. Het drukgereed maken van de richtlijn is inmiddels opgestart. De richtlijn zal eind oktober 2009 beschikbaar komen.

De eindassemblage van de richtlijn is ter hand genomen. In september 2009 is de final draft van de richtlijn in de commissie besproken en is daar (naar verwachting, op het moment van het schrijven van deze kopij) geaccordeerd. Daarna start het drukgereed maken en op de Geotechniekdag 2009 zal de nieuwe richtlijn beschikbaar zijn.

Commissie Snelle Paaltesten In de commissievergadering van september 2009 zal de definitieve Guideline besproken worden. Kort daarna zal het drukgereed maken starten en ook deze richtlijn zal eind oktober 2009 beschikbaar komen.

Commissie Door grond horizontaal belaste palen Voor de vakantieperiode 2009 zijn alle deelrapporten in de commissie behandeld. In september wordt de first draft van de richtlijn in de commissie behandeld en in oktober komt de final draft ter tafel. Een en ander betekent dat de richtlijn eind vierde kwartaal 2009 gereed zal komen.

Blijvend Vlakke Wegen Evenals Nieuw perspectief in Funderingen en Bouwputten loopt het programma Blijvend Vlakke Wegen eind 2009 af. CROW, Deltares en CUR Bouw & Infra zijn gestart met de opbouw van het vervolg programma ‘Blijvend Vlakke Wegen in de Praktijk’. In september 2009 heeft nader overleg plaatsgevonden met alle betrokken partijen over opzet en inhoud van het programma. Gezien het grote raakvlak zal er intensief samengewerkt worden met het Rijkswaterstaat initiatief Geo-impuls. Meer weten: [email protected]

Grondonderzoek (in de tenderfase) In de commissie is consensus bereikt over de nadere uitwerking van de diverse hoofdstukken. Fase 1 van de richtlijn, grondonderzoek bij lijninfrastructuur zal naar verwachting in het vierde kwartaal 2009 gereed komen. De commissie zal in 2010 haar activiteiten in fase 2, grondonderzoek bij haveninfrastructuur, grote kunstwerken, tunnels en bruggen, continueren op basis van het geaccordeerde Geo-impuls programma.

Klimaatdijk Op basis van de, in samenwerking met Kennis voor Klimaat uitgevoerde, kennisinventarisatie vindt er overleg plaats met TU Delft en STOWA over samenwerking op de voor de Klimaatdijk benodigde kennisontwikkeling. Op basis van een tweetal tenderprocessen zal in de tweede helft 2009 gestart worden met het in kaart brengen van de ruimtelijke mogelijkheden van het concept. Meer weten: [email protected]

Postbus 420 2800 AK GOUDA Bezoekadres Groningenweg 10 2803 PV Gouda Tel. 0182-540620 / 0182-540630 Fax 0182-540621 [email protected] www.curbouweninfra.nl


29

Jan de Vos Geomet

Leren van geotechnisch falen

Case Zuidpoort parkeergarage Inleiding In dit artikel wordt in het kader van het project ‘Leren van geotechnisch falen’ verslag gedaan van de case Zuidpoort parkeergarage. Achtergronden van het project zijn gegeven in referentie [1]. Tijdens de ontgravingen van de bouwkuip ten behoeve van parkeergarage Zuidpoort in Delft, zijn op onderdelen van de put grotere vervormingen ontstaan dan waren voorzien. De plaatselijke hoekoplossing met stempels had onvoldoende sterkte en stijfheid, waardoor de hoeken naar binnen kwamen. De gevolgen waren verzakkingen en verplaatsingen van kabels en leidingen in het achterliggende terrein. Daarnaast werd op het trajectdeel met een tijdelijke ondersteuning door een grondberm, al in de eerste fase van ontgraving geconstateerd dat de stabiliteit van de berm onvoldoende zou zijn indien de ontgraving van de put verder werd doorgezet dan het eerste tussenliggende ontgraven niveau. Dit vanwege de aangetroffen sliblaag in de naastliggende diepere ontgraving bij het gesteunde deel. Op basis van nader onderzoek, toepassing van extra groutankers, versterking van het stempelframe en beheersing van het grondwater buiten de put, kon de bouw voortgang vinden, waarbij

Figuur 1

30


de voorziene gefaseerde uitvoering van de vloer verviel. In het overleg van de direct betrokken partijen, aangevuld met kennis van externe adviseurs, werd uiteindelijk de schade onderling geschikt.

Beschrijving project en problemen De projectorganisatie is gebaseerd op traditionele verhoudingen: een opdrachtgever die, mede namens de afnemer van de garage, de architect, bouwmanager en adviseurs (onder andere constructeur en geotechnisch adviseur) heeft aangetrokken en een aannemer heeft geselecteerd en gecontracteerd voor de uitvoering. Het project omvat een 2-laagse parkeergarage met een bovenbouw bestaande uit winkels en appartementen over een oppervlak van ca. 68x190 m2. In het definitieve ontwerp werd voor de benodigde ontgraving van ca 7,5 meter uitgegaan van een keuze voor stalen damwand met een lengte van 19 meter tot in de waterafsluitende laag, met aan 3 zijden groutankers en aan 1 zijde de toepassing van een grondberm met gefaseerde uitvoering van de vloer. Dit vanwege bebouwing op korte afstand van de put waarbij groutankers óf extra steil moesten worden geplaatst óf tussen

Figuur 2

funderingspalen door zouden lopen. De bodemopbouw bestaat hoofdzakelijk uit slappe lagen tot ca 10,0 m- NAP met daarin een silthoudende tussenzandlaag van 2 meter dikte. Vervolgens worden wadafzettingen aangetroffen van zand met siltlaagjes. De samenstelling van deze laag varieert van los tot matig vast zand met sterk ontwikkelde siltlaagjes tot een matig vast zand met een enkele silthoudende laagjes. Dit pakket loopt door tot ca 15,5 m-NAP waarna de afsluitende basislaag van het holoceen volgde. Door plaatselijke geulen in de diepere laag varieert de pleistocene zandlaag in aanvangsniveau van 16,5 tot 19,2 m-NAP. Door de onderaannemer van de damwanden werd voor 2 hoeken van 90º voorgesteld om als alternatief voor de groutankers, hoekstempels met gordingen toe te passen. De berekening van deze damwandopzet werd voorgelegd aan de constructeur en de geotechnisch adviseur. De berekende constructie van stempelraam en gording alleen aan de constructeur. Op verzoek van de aannemer werd voorts een deel van de grondberm alsnog vervangen door groutankers onder steile helling (60º) en verlenging van de damwand voor opname van de verticaal kracht. Tegenover één pand bleef de berm gehandhaafd

Figuur 3

Leren van geotechnisch falen omdat de ankers anders tussen en onder de funderingspalen door zouden gaan. Door de opdrachtgever werd het traject van overleg met eigenaar van het pand voor toepassing van ankers, als te moeizaam ingeschat. De volgorde van werken was eerst het aanbrengen van de damwanden en vervolgens de uitvoering van het heiwerk van vibro-combinatiepalen met omhulling van grout en een afgehangen kopniveau van de prefab betonpaal op 6,5 m-NAP. Een bijzonderheid was dat ter plaatse van de grondberm direct naast het gebied met de hoekstempels, tijdens het inbrengen van de damwanden werd gestuit op resten van een oude gemetselde stadsmuurtoren. Door middel van frezen werd een sleuf ter plaatse van de damwanden gemaakt. Na het installeren van de damwand werden voor het aanbrengen van de funderingspalen de resten van de toren verwijderd door lokaal te ontgraven tot 7 meter zonder toepassing van een ondersteuning. Tijdens de uitvoering is hierover alleen (telefonisch) overleg geweest met constructeur. Na het heiwerk werd de bemaling in de bouwkuip aangebracht en de eerste ontgraving gemaakt tot

2,5 m-NAP conform het ontwerp. Vervolgens vond de installatie en beproeving van de groutankers plaats. In de hoeken werden stempels aangebracht met een verdiepte ontgraving tot 3,2 m-NAP. De 2e fase van de ontgraving liep tot 6,5 m-NAP voor het gefaseerd aanbrengen van de drainagelaag onder de putbodem. Door grote damwandvervorming in de twee gestempelde hoeken van de bouwput (kopdeformatie 250 tot 320 mm, zie figuur 1 t/m 3), trad er lokaal verzakking van het omliggende terrein op met schade aan bestrating en kabels&leidingen. Opvallend was dat in het tussenliggende deel van de damwand met groutankers als verankering, geen bijzondere afwijking van de vervorming werd waargenomen. Vastgesteld werd dat de uitvoering van het stempelraam en het laswerk gebreken vertoonde waardoor de stijfheid afnam. Voorts werd de langskracht uit de stempels niet overgedragen aan de gordingen buiten het gestempelde deel. Een beperkte afwijking van vervormingen werd tevens vastgesteld bij de voorziene steunberm in de bouwkuip. Al tijdens de eerste fase van de ontgraving met een niveau steunberm tot 0,9 m- NAP, ontstonden grotere vervormingen

dan in het ontwerp werd verwacht. In deze fase worden second opinions ingewonnen. Intensief overleg vindt plaats tussen de inmiddels betrokken partijen waarbij overeenstemming wordt bereikt over een te hanteren ondergrens van de sterkteparameters van de grondlagen waarna de stabiliteit van de kering opnieuw wordt beschouwd. Het plan wordt aangepast met versterking van het stempelraam en na overleg met eigenaar belendend pand, vervanging van de grondberm door toepassing van groutankers zodat zekerheid wordt verkregen over voldoende stabiliteit en sterkte van de damwand en het werk kon worden voortgezet.

Nadere beschouwing van de geotechnische aspecten Geconcludeerd werd dat in het deel van de put waar naast de grondberm al tot 2,5 m-NAP was ontgraven, een oude gracht moest hebben gelopen omdat een sliblaag werd geconstateerd. Deze conclusie werd bevestigd door achteraf verkregen gemeentelijke stukken. De verankering bestond uit groutankers h.o.h. 2,5 meter met een enkelvoudige gording HE800B. De voorspankracht in de ankers was 200 kN/m’.

Figuur 4


31

Leren van geotechnisch falen De aanpassing met hoekstempels werd gemaakt over een lengte van 25 meter. Het uiterste buisstempel had hierbij een lengte van 32 meter en een afmeting van Ø 914 mm, wanddikte 16 mm. De gording bestond uit een dubbel profiel HE800B, waardoor er een aansluitprobleem op de enkelvoudige gording van de ankers ontstond. Voorts werd in het berekende alternatief van de onderaannemer de afdracht van de horizontaalkracht niet alleen door schuifspanning tussen grond en wand opgenomen maar ook door veronderstelde passieve weerstand in de damwandkassen zodat de totaalweerstand werd overschat. De controle van gordingen en stempels door de constructeur was gericht op de staalconstructie en niet op grondmechanische aspecten. De geotechnisch adviseur werd niet geconsulteerd over dit onderdeel. In opdracht van de aannemer werd aanvullend grondonderzoek uitgevoerd en werden andere geotechnische bureaus ingeschakeld ter beoordeling van de juistheid van de uitgangspunten ten aanzien van bodemopbouw en opzet berekening. Uit dit onderzoek werd in het schadegedeelte een afwijking van het in de berekeningen gehanteerde en gepresenteerde bodemprofiel gemeld. In het kleipakket onder de eerste zandlaag lag op 8,5 m-NAP een één meter dikke veenlaag. Later bleek dat deze bodemopbouw door de geotechnisch adviseur in principe wel was onderkend en met een supplementaire berekening qua effecten was beschouwd, die niet werd opgenomen in het eindrapport omdat deze

Figuur 5

32


niet maatgevend was voor de sterkte van de damwand. De sonderingen 10 en 37 (figuur 4) geven de profielen weer. Naast de vermeende afwijking in opbouw van de bodem ontstond er discussie over de te hanteren grondparameters. Gedetailleerd onderzoek met boringen en laboratoriumonderzoek zou vertraging in de werkzaamheden opleveren. Om dat te voorkomen werd in overleg tussen de geotechnische adviseurs en de aannemer van de damwand een onderverdeling van grondprofielen gemaakt met een door ieder aanvaarde ondergrens van eigenschappen van de lagen. Extra berekeningen toonden aan dat ook met deze variaties in bodemopbouw en gekozen parameters de damwanden voldoende sterk en stabiel waren bij het handhaven van de grondwaterstand op 1,0 m-NAP aan de buitenzijde van de bouwkuip. De vermeende afwijking in bodemopbouw speelde geen rol . Van nader onderzoek werd ook afgezien omdat overwegend de conclusie werd onderschreven dat de oorzaak van de vervormingen lag in de tekortkomingen van het stempelraam zowel ten aanzien van ontwerp (niet opneembare langskracht door gordingen) als uitvoering (onvolkomenheden in laswerk en aansluiting gording op damwanden). Een tekortkoming die tijdens de uitvoering pas werd vastgesteld nadat fors oplopende vervormingen waren opgetreden. De conclusie werd ondersteund door het feit dat de vervormingen in het deeltraject met de groutankers grotendeels overeen kwamen met

Figuur 6

de resultaten uit de oorspronkelijke berekeningen, zelfs op de plek van de veronderstelde afwijkende bodemopbouw.

Oorzaken van het falen De toename van de damwandvervorming ontstond grotendeels doordat bij het aanbrengen van de hoekstempels werd afgeweken van het ontgravingsniveau in het ontwerp alsmede gebreken in de uitvoering van het laswerk en verbindingen van gordingen en damwanden. Voor de plaatsing van de dubbele gording werd ontgraven tot 3,2 m- NAP in plaats van 2,5 m- NAP. Een actie die zonder terugkoppeling naar de ontwerpende partijen werd uitgevoerd. Indien dan ook rekening wordt gehouden met een verlaagde stijfheid van het stempelraam en vervolgens het deels weglopen van de voorspankracht vanwege de onvolkomenheden in de stempeling (voorspanning 100 kN/m’ in plaats van 200 kN/m’), lopen de rekentechnische vervormingen op naar waarden van 300 tot 360 mm, zie verloop in figuur 5 t/m 7. De conclusie was verder dat het technisch toezicht op de bouw tekort heeft geschoten. Zowel de afwijking in de uitvoering van het stempelraam alsook de diepte van de ontgraving werden niet teruggekoppeld. Daarnaast werden de afwijkingen ten opzichte van het oorspronkelijke ontwerp voorafgaand aan de uitvoering, niet aan alle ontwerpende partijen voorgelegd. Er zijn meerdere oorzaken die een rol hebben

Figuur 7

Leren van geotechnisch falen gespeeld bij het ontstaan van de schade en vertraging in de uitvoering. Op het niveau van de professional: – fouten in beschouwing van afdracht langskracht hoekstempels; – ontbreken beschouwing van consequenties voor aanbrengen dubbele gording met een dieper benodigd niveau van ontgraving; – onvoldoende beschouwing grondopbouw en parameters bij ontwerp alternatief damwand; – fouten bij uitvoering verbindingen stempelraam en laswerk damwanden; – beperkte rapportage van berekeningen van onderzochte bodemprofielen; – effectiviteit werking grondberm. Op het niveau van de projectorganisatie: – onvoldoende kennisoverdracht historische situatie (aanwezigheid gedempte gracht); – onvoldoende controle op detailengineering onderaannemer met alternatief damwandontwerp, geen overleg constructeur en geotechnisch adviseur. Controlerende rol van

bouwtoezicht niet éénduidig (kennisniveau op specialistische aspecten); – onvoldoende communicatie en technische controle op uitvoering grondwerk en aanbrengen damwanden; – afstemming van noodzakelijke uitgangspunten aansluiting stempelramen; – onvoldoende overleg over plaatselijke afwijking met historisch obstakel. Factoren, die meer algemeen voor de gehele sector gelden: – éénduidigheid in te hanteren parameters bij tijdelijke constructies, ondergrens of toepassen gevoeligheidsanalyse met mogelijke variatie van parameters; – overgangen in verantwoordelijkheden van verschillende disciplines in de reeks van ontwerp-bestek-uitvoering; – de cultuur van het kiezen voor de goedkoopste oplossing en niet of nauwelijks inschakelen van deskundigen bij afwijkingen tijdens de bouw (we regelen het zelf wel).

Conclusies Ook in deze case blijkt dat er meerdere oorzaken zijn voor het ontstaan van de schade door te grote deformaties in en buiten de bouwkuip. Zowel op het niveau van de professional als op het niveau van de projectorganisatie is verbetering nodig. Van belang is het beschouwen en presenteren van consequenties van de variatie in bodemopbouw en grondparameters. Daarnaast betreft het de communicatie over gegevens en terugkoppeling naar de van belang zijnde partijen. In de fase van uitvoering geldt de controle op het ontstaan van afwijkingen ten opzichte van de in het ontwerp voorziene uitgangspunten. Wordt er gebouwd zoals bedacht? Technisch toezicht op de bouwplaats dient meer te worden afgestemd met de deskundigen van het ontwerp.

Referentie – Mans D.G., Leren van geotechnisch falen, Geotechniek nummer 3, 2009.

Op zoek naar eerder verschenen publicaties uit het vakblad Geotechniek? Raadpleeg het pdf-archief op www.vakbladgeotechniek.nl

URETEK Nederland

Jos van der Burg

De ingenieuze wereld van expansiehars Het bedrijf Uretek Nederland BV herstelt bouwkundige verzakkingen door middel van een injectietechniek waarbij gebruik wordt gemaakt van expansieharsen. Een verzakte fundering of vloer kan hiermee snel en zonder veel overlast worden hersteld. Directeur ing. Alwin ter Huurne over zijn bedrijf en de vele mogelijkheden van expansiehars. Wat te doen als een betonvloer verzakt? Tot ruim dertig jaar geleden waren er twee mogelijkheden. De ingrijpendste was het slopen van de vloer en het storten van een nieuwe. Iets minder ingrijpend was het aanbrengen van een nieuwe betonlaag over de oude vloer. Bij beide methoden was het nadeel evident, zegt Alwin ter Huurne in het bedrijfspand van Uretek Nederland BV in

Lelystad. ‘Er kon dagen niet worden gewerkt omdat het pand leeg moest zijn. Dit soort ingrepen kost een onderneming veel tijd en dus geld.’ De Fin Veiko Hakkinen ontdekte halverwege de jaren zeventig een simpele, maar effectieve methode voor het herstellen van verzakte vloeren. Het was hem opgevallen dat polyurethaan niet alleen goed isoleerde, maar ook een behoorlijke expansiekracht bezat. Toen in het bedrijfspand van een vriend een vloer verzakte, besloot hij de proef op de som te nemen en zijn inventieve idee uit te proberen. En met succes. Het lukte hem om met behulp van polyuretaanhars injecties de verzakte vloer omhoog te krijgen. Korte tijd later richtte Hakkinen het bedrijf Uretek op. Wat hij met zijn experiment had gedaan, was een in essentie simpel gegeven inventief toepassen, zegt Ter Huurne. ‘Je mengt component A met component B, waardoor er een expansiekracht ontstaat. Bij de juiste keuze van grondstoffen en een goede mengverhouding kan die expansiekracht enorm oplopen. Het door Uretek ontwikkelde materiaal zet tot dertig keer het oorspronkelijke volume uit en kent een expansiekracht van zo’n 100 bar.’ Ter Huurne wijst op het grote voordeel van werken met expansiehars. ‘Vloeren hoeven niet ontruimd te worden en bedrijfsprocessen kunnen tijdens de herstelwerkzaamheden gewoon doorgang blijven vinden. Bij deze methode worden gaten van 12 mm in de vloer geboord waarin dunne hulzen worden geplaatst. Vervolgens wordt met een speciaal ontwikkeld injectiepistool het expansiehars via de injectiehulzen onder de vloer geïnjecteerd. Bij het uitzetten van het materiaal worden eerst de aanwezige holle ruimtes onder de vloer opgevuld waarna uiteindelijk de vloer omhoog komt.’ Ter Huurne ziet nog een voordeel van dit procedé, dat binnen het bedrijf de FloorLift®-methode heet. ‘De korte reactietijd maakt het proces bijzonder goed beheersbaar. Met behulp van lasercontrole is het exact stuurbaar. De man die het hars injecteert, kan op het laserapparaat op de millimeter nauwkeurig aflezen wat de vloer doet. Als deze de gewenste hoogte heeft, stopt hij met injecteren. Het niveau van de vloer verandert daarna niet meer, want er is geen nazwelling van het materiaal.’

Financiële basis Uretek DeepInjection®-methode 34


Ter Huurne verwierf in 1991 het licentierecht van Uretek voor Nederland. Na eerst ervaring te hebben opgedaan

als Nederlandse verkoopagent van Uretek Noorwegen, heeft hij in 1992 FloorLift Holland BV opgericht en kon vanaf toen voor zichzelf beginnen. Hij herinnert zich de begintijd nog goed. ‘Ik begon vanaf nul. Bij de bank kreeg ik een leasecontract waarvan ik mijn eerste equipment kocht. Er kwam een collega bij en met zijn tweeën gingen we op pad. Alles deden we zelf.’ Stap voor stap groeide het bedrijf en drie jaar na de oprichting verwierf Ter Huurne naast de Nederlandse ook de Duitse licentie. ‘Alleen de Nederlandse licentie vond ik een te smalle basis. Ik wilde graag twee benen onder het bedrijf. Omdat mijn Duitse voorganger destijds niet goed functioneerde, heb ik ook de Duitse licentie gekregen.’ Het leverde meteen een grote opdracht op. ‘In Wuppertal had een grote vestiging van Metro – de Duitse Makro – last van een golvende vloer. We werden ingeschakeld op voorwaarde dat de winkel open kon blijven.’ Met de opdracht zette Ter Huurne met zijn bedrijf een grote stap voorwaarts. ‘Het zorgde voor een financiële basis. In de jaren erna groeide het bedrijf stevig door. In 2000 werd de naam veranderd in Uretek Nederland BV. Op dit moment telt de Nederlandse vestiging twaalf en de drie Duitse vestigingen vijfentwintig werknemers’.

Patentbescherming De laatste decennia zijn velen overtuigd geraakt van de voordelen van het werken met expansiehars, maar in de begintijd stuitte Ter Huurne nogal eens op scepsis. ‘Bouwers denken in staal, beton, steen en glas. Dat zijn de elementen waarmee ze construeren. Expansiehars zien ze niet als constructie- maar als isolatiemateriaal. Het vereist een nieuwe manier van denken.’ Uretek is het enige Nederlandse bedrijf dat met expansiehars verzakte vloeren en funderingen herstelt. Naast het herstellen van vloeren – van kleine vloeren in woningen tot grote vloeroppervlakten in bedrijfshallen en magazijnen – houdt Uretek zich bezig met het verstevigen van niet-onderheide funderingen. Deze activiteit zorgt inmiddels voor 65 procent van de opdrachten. Het injecteren onder funderingen vereist een andere techniek dan onder vloeren, zegt Ter Huurne. ‘Dat komt doordat onder vloeren het expansiehars moet uitvloeien, maar onder funderingen juist op één punt moet blijven. We gebruiken daarvoor de speciaal ontwikkelde DeepInjection®-methode, waarop we patentbescherming hebben.’ Bij deze techniek wordt er op verschillende

ADVERTORIAL

URETEK Nederland BV www.uretek.nl

dieptes in de ondergrond onder een verzakte fundering geïnjecteerd. Hiermee wordt het draagvermogen van de grond onder een fundering weer hersteld. Uretek heeft met deze methode wereldwijd vele funderingsproblemen en gebouwverzakkingen verholpen.’

• Uretek FloorLift®-methode

Nieuwe applicaties Voor de verschillende doeleinden worden verschillende harssystemen gebruikt. Ter Huurne wil er niet veel meer over kwijt. ‘Het is het geheim van de smid, maar in algemene zin betreft het een verschil in reactietijden en samenstellingen. Ook zijn er harsen voor droge en vochtige omgevingen.’ Een nieuwe ontwikkeling is het preventief injecteren. Hierbij wordt er geïnjecteerd tijdens het slaan en verwijderen van damwanden in bouwputten. Ter Huurne: ‘Het slaan en trekken van damwanden leidt vaak tot verzakkingsschade aan naastgelegen panden. Dat kan worden voorkomen door compenserend te injecteren onder de naastgelegen funderingen. De zettingen die optreden bij het in de grond vibreren of trekken van de wanden wordt hierdoor gecompenseerd.’ Ter Huurne verwacht nog meer toepassingsmogelijkheden in de nabije toekomst. ‘We zijn continue bezig met het vinden van nieuwe applicaties. Daarbij reageren we op vragen uit de markt, want we zijn niet produkt- maar marktgericht. Zo zoeken we naar een mogelijkheid om dieper dan twaalf meter te kunnen injecteren, want daaraan is behoefte. En met behulp van de nieuwste ontwikkeling, de PowerPile®-methode, kunnen we in de toekomst misschien ook iets betekenen bij funderingen die last hebben van paalrot.’ Het is duidelijk: de expansie van het innovatieve Uretek is net als het materiaal waarmee het bedrijf werkt nog lang niet ten einde. Uretek's nieuwe slogan – Geopolymeric Innovations – omschrijft exact, kort en bondig het bedrijfsprofiel.

Uretek FloorLift®-methode

Zuiveringweg 93 8243 PE Lelystad

In vloeren, betonplaten, verharde binnen- of buitenterreinen en (asfalt)wegen worden, volgens een aan de hand van niveaumetingen vastgesteld patroon, gaten geboord met een diameter van ø12 mm. Daarin wordt een injectiehuls aangebracht waardoor de twee componenten, die samen het expansiehars vormen, onder de vloer geïnjecteerd worden. Gemiddeld wordt elke 2 tot 4m2 een gat geboord. Daarna worden injectiepistolen aangesloten op de ingebrachte hulzen. De twee componenten worden in het pistool intensief gemengd en dit mengsel wordt vloeibaar en met gecontroleerde druk onder de vloer geïnjecteerd. Daar verspreidt het zich met een radius van één tot twee meter rond het injectiepunt. Direct na het injecteren beginnen de twee componenten met elkaar te reageren waarbij een expansie optreed. Alle aanwezige holle ruimtes onder de vloer worden opgevuld en de ondergrond wordt verdicht. Door zorgvuldig gedoseerd te blijven injecteren komt de verzakte vloer millimeter voor millimeter omhoog. De verzakking wordt opgeheven en de vloer trekt weer recht. De bij dit proces vrij-komende expansiekrachten kunnen, afhankelijk van de ondervonden weerstand, oplopen tot 100 Bar. Door de extreem korte reactietijden van het hars en de permanente lasercontrole kan binnen zeer nauwe toleranties gewerkt worden.

T. 0320 256 218 [email protected]

injectiepunt aanwezige grond + de eveneens veroorzaakte dynamische lasten samen; • waarmee duidelijk is dat de weerstand van de ondergrond ter hoogte van het injectiepunt die van alle neerwaarts drukkende lasten te boven gaat; en • ondubbelzinnig is aangetoond dat het probleem is aangepakt èn opgelost waar het is ontstaan.

• Uretek PowerPile®-methode De nieuwste ontwikkeling binnen Uretek is de toepassing van geotextiele polymeer kolommen, de PowerPile®-methode. Daarmee worden in de grond gevormde palen achteraf onder een instabiele fundering geplaatst. Deze techniek vindt vooral zijn toepassing daar waar de DeepInjection®-methode stopt, namelijk bij zeer slappe grondlagen, zoals veen. Nog in 2009 zal Uretek enige proefobjecten – de aanvragen liggen al op de plank – met deze nieuwe techniek uitvoeren, waarna waarschijnlijk in 2010 de PowerPile®-methode breed in de Nederlandse markt geïntroduceerd zal worden.

• Uretek DeepInjection®-methode Deze methode is bedoeld om de draagkracht van de fundatieondergrond zodanig te vergroten, dat op elk willekeurig punt van de behandelde ondergrond het draagvermogen daarvan aanzienlijk hoger is dan de statische belasting door het gebouw. Daarvoor wordt gebruikgemaakt van het model van de geomechanicus Boussinesq. Dit model leert dat de spanningsverhogingen in de ondergrond, veroorzaakt door een bouwlast, met toenemende diepte snel afnemen. Door doelgericht in de zwaarst belaste lagen te injecteren met het krachtig expanderende Uretek hars, worden uitgerekend deze ‘ zwakke’ lagen sterk verdicht, waarmee de draagkracht navenant wordt vergroot. Het effect van de injecties wordt gecontroleerd d.m.v. laserapparatuur. Deze is in staat om elke beweging in de constructie tot op een halve millimeter nauwkeurig te registreren. Een geringe beweging van de bovenliggende constructie impliceert een voldoende toename van de ondergronddraagkracht, want: • uit de componenten die zich onder de grond vermengen, ontstaat een sterk expanderend materiaal dat zich ontwikkelt in die richting waar het de minste weerstand ondervindt. Exact daar dus waar verdichting het dringendst nodig is; • zodra de ondergrond zij- en benedenwaarts voldoende weerstand weet te bieden, is er alleen nog verdringingsbeweging naar boven mogelijk. Die wordt geregistreerd door de laserontvanger doordat de fundering omhoog komt; • de optredende expansiekrachten oefenen op dat moment meer druk uit dan de statische gebouwlast + het gewicht van de boven het

Er wordt een gat geboord waarin een injecteerlans wordt geslagen.

Injectie van de gemengde 2 componenten door de lans in de ondergrond.

Het mengsel reageert en expandeert daarbij sterk.

Uretek DeepInjection®-methode

Er wordt een gat geboord waarin korte injectiehulzen worden geplaatst.

injectie van de vloeibare component.

De componenten vormen een expansief mengsel dat tot 30 x het oorspronkelijke volume uitzet.

Uretek FloorLift®-methode


35

Niels Eernink Deltares

Harry Schelfhout Deltares

Samenvatting Door het integreren van waterbeheervraagstukken in het bredere kader van de Ruimtelijke Ordening met al haar ruimte-lijke opgaven is er grotere kans op het verkrijgen van breed maatschappelijk draagvlak voor nieuwe veiligheidsmaatregelen. Geotechnische innovaties als woonterpen, superdijken en eilanden voor de kust zijn hiervan voorbeelden. Door het benutten van de kennis van

Geotechnische innovaties klimaatbestendig

waterbeheer, water- en geotechniek en ruimtelijke ontwikkelingen in een integrerende benadering staan de mogelijke adaptatiemaatregelen in verband met klimaatverandering in een bredere maatschappelijke context. Door geotechnische innovaties een bredere context te plaatsen kunnen win-win- situaties in de ruimtelijke ordening worden verkregen. Naast het nemen van maatregelen tegen

Figuur 1 Bouwen met de natuur.

overstroming biedt dit in het kader van integrale gebiedsontwikkeling

Inleiding De zeespiegelstijging en toename van de rivierafvoeren worden in verband gebracht met de klimaatverandering. Ze zorgen voor ruimtedruk op de gebruiksfuncties en investeringen in gebieden met een overstromingsrisico. In deze gebieden is er een breed draagvlak om te investeren in aanpassingsmaatregelen tegen de gevolgen klimaatverandering en zeespiegelstijging. Het is lange tijd gebruikelijk geweest om technische maatregelen af te stemmen op het overstromingsrisico dat men wil beheersen. Deze traditionele besluiten over de te nemen maatregelen worden vooral getoetst aan de technische haalbaarheid en kosten-baten. Deze afwegingen kunnen soms beperkend werken voor andere ontwikkelingen die in de te beschermen gebieden een rol spelen, zoals economische of ecologische ontwikkelingen. In een vernieuwende kijk op het veiligheidsdenken, waarbij waterbeheer en ruimtelijke ordeningsvraagstukken in beginsel als gelijken worden gezien, zijn er verschillende technische maatregelen mogelijk om het risico tegen overstroming te reduceren en tevens ruimte te geven aan andere ontwikkelingen. Door deze manier van ruimtegebruik en innovatieve technische maatregelen te combineren kan beter op flexibiliteit en duurzaamheid worden geanticipeerd. Nieuwe, niet eerder toegepaste adaptatiemaatregelen met

36


eenzelfde of beter resultaat dan conventionele maatregelen kunnen hierdoor aan het licht komen1. Klimaatverandering geeft in de eerste plaats aanleiding tot het nemen van maatregelen, maar geeft in tweede instantie ook de gelegenheid om te kijken hoe we deze maatregelen nemen. Dit artikel poogt een overzicht te geven van het kader waarin geotechnische innovaties succesvol kunnen zijn. Hierbij schetsen wij een beeld van de kenmerken van de werelden van overstromingsveiligheid en Ruimtelijke Ordening. De mogelijkheid bestaat om klimaatverandering geleidelijk op te vangen kan men herkennen hierin gezamenlijk kansen en geven hiermee een nieuwe zienswijze. Als laatst geven van enkele geotechnische innovaties aan wat het potentieel binnen deze nieuwe zienswijze zou kunnen zijn.

Lange tijdschaal De lange tijdschaal van klimaatverandering stelt ons in staat om op de langere termijn een robuuste strategie tegen overstromingsrisico toe te passen. Deze lange termijnstrategie vereist robuuste oplossingen, die een bepaalde invloed hebben op de ruimtelijke ontwikkeling van gebieden. In het geval dat een maatregel grote invloed op de ruimtelijke ontwikkelingen van een gebied kan hebben is het zinvol ook flexibe-

extra mogelijkheden voor toepassing van technologische innovaties.

le korte termijnoplossingen (no regret maatregelen) uit te voeren om deze robuustheid geleidelijk te kunnen bereiken. Dit kan een belangrijke randvoorwaarde zijn voor de implementatie van technische innovaties. Door de mogelijkheden van ruimtelijk grondgebruik en innovatieve technische concepten te combineren kan beter op flexibiliteit en duurzaamheid worden geanticipeerd. Het nemen van maatregelen die in dit opzicht het accommoderen van meerdere functies toestaan, heeft in het algemeen een positieve uitwerking op het maatschappelijk en politiek draagvlak voor deze maatregel. Het betekent namelijk dat meerdere belanghebbenden in een gebied in hun behoefte voorzien worden.

Overstromingsrisico en Ruimtelijke Ordening Bij de oorspronkelijke veiligheidsbenadering vlak na de stormramp van 1953 was er een koppeling tussen het overstromingrisico en de inrichting van het te beschermen gebied. Op basis daarvan is voor Centraal-Holland een economisch optimale overstromingskans afgeleid, zie figuur 2. Vervolgens is daaruit de veiligheidsnorm van

1/10.000 per jaar afgeleid. Op basis daarvan zijn in de loop van de 20e eeuw veel waterkeringen versterkt. In veel gevallen hield men daarbij in mindere mate dan nu rekening met de leefomgeving, wat veel maatschappelijke weerstand veroorzaakte. Veiligheid tegen overstroming werd vaak geplaatst boven de andere gebruiksfuncties, zodat daar bij de planvorming de grootste prioriteit aan werd gegeven. Nieuwe werken zoals de Oosterscheldekering, de rivierdijkversterkingen en de aanleg van de Markerwaard ondervonden steeds meer maatschappelijke weerstand. Geleidelijk groeide het besef dat een proces van integratie, participatie en samenwerking met belanghebbenden beter in de maatschappelijke behoefte kan voorzien. Deze tendens is nog steeds gaande, maar is nog niet overal gemeengoed. Een belangrijk inzicht, dat bij deze bredere ruimtelijke aanpak ontstaat, is de ervaring dat alle belanghebbenden bij waterveiligheid en ruimtelijke ordening beter vanaf het begin van besluitvormingsprocessen moeten samenwerken. Alleen op die manier kan men komen tot breedgedragen oplossingen met wederzijdse winst en ontstaat er vertrouwen in de oplossingen en groeit de bereidheid om samen uitdagingen aan te gaan. Het natuurontwikkelingsplan Ooievaar en het project Ruimte voor Rivier zijn voorbeelden in het rivierengebied van een bredere ruimtelijke aanpak waarbij waterbeheer, natuurbeheer, recreatie, scheepvaart, industrie en bewoning hun plaats krijgen. Innovaties op het gebied van veiligheid tegen overstroming bieden veel mogelijkheden om gebruiksfuncties en daarmee de behoeften van belanghebbenden, te combineren.

Gemeenschappelijke mogelijkheden

Kosten

Bij het aanpassen van de openbare ruimte aan de nieuwe omstandigheden, die klimaatverandering kan veroorzaken, kan een benadering, die de

gelen maatre schade

aspecten van de Ruimtelijke Ordening combineert met een benadering op basis van overstromingsrisico een positieve bijdrage leveren aan duurzaam grondgebruik. Het vinden van meervoudig ruimtegebruik in combinatie met het bieden van een bepaald veiligheidsniveau voor de gebruiksfuncties is een voorbeeld hiervan. Een meer structurele toepassing van zo'n benadering kan leiden tot het met succes herkennen en benutten van de potenties, die in gebieden aanwezig zijn. Op deze manier kunnen technische innovaties in combinatie met andere gebiedsfuncties naast het bieden van veiligheid ook de ruimtelijke kwaliteit verbeteren. (Geo)technische innovaties kunnen in deze gecombineerde aanpak een stimulans zijn om deze benadering breder en vaker te hanteren.

regel te accepteren. Aan de veiligheid tegen overstroming en de economische, ecologische en sociaal-culturele functies kan een gelijkwaardige rol worden toebedeeld. Zodoende kunnen de verschillende visies van alle belanghebbenden in beeld worden gebracht. Op basis van het completere gebiedsbeeld dat hierdoor ontstaat kan een beter afgewogen beslissing worden genomen over de binnen een bepaald gebied te maken keuzes.

Gelijkheidsprincipe

Deze functies zijn belangrijk voor de besluitvormingsprocessen bij de ruimtelijke planvorming. Een overzicht van de verschillende bestaande en potentiële functies in het gebied geeft buiten het technische veiligheidsdomein inzicht in de uitbreidingsmogelijkheden van andere functies en de mogelijkheden om deze te beïnvloeden. In de overwegingen bij het stellen van prioriteiten voor bepaalde functies zijn er verschillende mogelijkheden.

Bij een integrale aanpak ligt de nadruk op de ontwikkelingsmogelijkheden in het gebied. Alle gebruiksfuncties, die in het gebied kunnen voorkomen, zijn in beginsel gelijkwaardig. Om een veilig, aantrekkelijk en duurzaam gebied te verkrijgen is het mogelijk om bepaalde functies een hogere prioriteit te geven dan andere functies en tegemoet te komen aan specifieke behoeften en wensen voor ontwikkelingen in het gebied. Voor het nemen van maatregelen, die invloed hebben op het landschap, is maatschappelijk en politiek draagvlak nodig. Er zijn veel verschillende visies (of percepties), die de mate van draagvlak voor deze maatregelen bepalen. Naast het onderzoeken van technische haalbaarheid zijn ook de verschillende visies van alle belanghebbenden in het gebied belangrijk en is het nodig om deze visies te identificeren. Wanneer al in de planfase rekening wordt gehouden met de gebiedskennis en ontwikkelwensen en ook alternatieven worden bekeken, die daaraan (in een zekere mate) tegemoet komen, zullen belanghebbenden sneller geneigd zijn om een maat-

Figuur 2 Hiernaast is weergegeven hoe op basis van een kosten-baten-analyse de keuze is gemaakt voor een economisch optimum voor het veiligheidsniveau van een te beschermen gebied. In de afweging heeft men het optimum van de overstromingskans bepaald aan de hand van de kosten van maatregelen en de bij een overstroming te verwachten economische schade.

Economische, ecologische en sociaal-culturele functies en waterveiligheid leggen een bepaalde druk op de mogelijkheden voor ruimtegebruik, waarvoor ook ruimtelijke investeringen nodig zijn. Dit is schematisch weergegeven in figuur 3.

Het kan aantrekkelijk zijn om bepaalde functies met elkaar te combineren dan wel de toedeling van ruimte en investeringen af te stemmen op bepaalde functies. In dat verband is technologie niet een doel maar een middel. Deze integrale benadering maakt het mogelijk om verschillende ruimtelijke visies en oplossingen vanuit de optiek van ruimtedruk, potenties en investeringen voor alle functies in beeld te brengen. In figuur 4 wordt getoond hoe het mogelijk is om nieuwe technische ideeën samen te voegen met een duurzame visie op gebiedsontwikkeling voor de toekomst.

Sociaal/ Cultureel

Economie

Ecologie

Veiligheid

Economisch optimum

Overstromingskans

Integrale aanpak

Figuur 3 Ruimtedruk door de verschillende functies.


37

2007

Risico Kans

Gevolg

Belasting

Sterkte

Schade

Slachtoffer

2010

Figuur 4 Flexibele brede dijken.

Figuur 5 Risicobenadering.

2100

Kans

2150

Sterkte

Belasting

Geotechniek

Watersysteem

Diepere ondergrond

Figuur 6 ‘Kansenkant’ van de risicobenadering en de verbonden vakgebieden.

In het geschetste tijdsbeeld van de oplossingsstrategie is zowel waterbeheer opgenomen als woningbouw en mobiliteit. De mogelijkheid om te kunnen reageren op bijvoorbeeld een waterstandverhoging maakt deze strategie flexibel. Om in de praktijk tot een integrale benadering te komen, zullen de vertegenwoordigers uit de verschillende sectoren de integrale denkwijze in hun beleid, gezamenlijk bestuur, procesmanagement en andere dagelijkse praktijk moeten inbedden.

weergegeven. De draaiknoppen die onder de verschillende onderdelen staan, geven aan dat er verschillende mogelijkheden zijn om het risico te beïnvloeden.

een integrale benadering is het combineren van kansen en gevolgen en technische expertise nodig. De dominante vakgebieden in het 'kans' gedeelte van de risicobenadering zijn weergegeven in figuur 6.

Wat voor mogelijkheden?

Overstromingsrisico

In de meeste risicobenaderingen worden de in een gebied aanwezige waarden en de kosten van de maatregelen om deze te beschermen beoordeeld op basis van een kosten-baten-analyse. Dit is een belangrijk onderdeel van de integrale aanpak en leidt vanuit de optiek van kosten voor veiligheid tot economisch optimale oplossingen.

Expertise op het gebied van watersystemen, geotechniek en diepe ondergrond worden op dit moment ontwikkeld volgens een integrale aanpak, waarbij belasting en sterkte complementair zijn. Deze werkwijze maakt het mogelijk dat technische expertise en innovatie breder geaccepteerd en toegepast worden.

Overstromingsrisico kan worden beschouwd als een onderdeel van een integrale veiligheidsfunctie en kan worden gekwantificeerd op basis van een risicobenadering. Daarbij wordt het risico bepaald door de kans en het effect van een overstroming. De kans wordt beïnvloed door de sterkte (van een technische constructie) en de belasting (waterstand en golfaanval) bij het falen van de waterkering. Het effect is het gevolg van een overstroming in termen van schade en slachtoffers. In figuur 5 is de opbouw van de traditionele risicobenadering schematisch

Maatregelen voor het beperken van het overstromingsrisico zijn van oudsher vooral gericht op technische oplossingen met als hoofddoel het verlagen van de kans op overstroming door het vergroten van de sterkte en/of het verlagen van de belasting. De traditionele dijkversterkingen en het nemen van rivierverruimende maatregelen zijn daar een voorbeeld van. In de risicobenadering liggen zowel in de 'kans' als in het 'gevolg' mogelijkheden om maatregelen te introduceren. Vooropgesteld dat dit moet functioneren binnen

Autonome ontwikkelingen

38


Door de klimaatverandering stijgt de zeespiegel en nemen de stormintensiteit en de rivierafvoeren toe. Daardoor wordt de kans op de belasting van de waterkering door waterstanden en golven groter en neemt het overstromingsrisico toe. Bijkomende problemen zijn de waterhuishouding, verzilting en het opbarstrisico, waardoor een integrale aanpak van alle problemen vanuit een gebiedsbenadering nodig is.

Geotechnische Innovaties Klimaatbestendig

Andere functies

Waterkerende functie Bestaande dijk

Figuur 7 Traditionele terp. Tegelijkertijd vinden in te beschermen gebieden veranderingen plaats als gevolg van economische investeringen, wijziging van het grondgebruik en bevolkingsgroei. Daardoor neemt de gevolgschade en het aantal potentiële slachtoffers bij een overstroming toe. Dit wordt versterkt door de bodemdaling, die op sommige plaatsen net zo snel gaat als de zeespiegelstijging. Dit betekent dat een integrale aanpak ten bate van toekomstige ontwikkelingen moet worden gebaseerd op een driedimensionale benadering van de grond- en watersystemen, inclusief de huidige en toekomstige inrichting van de gebieden.

Strategieën Bij de risicobenadering zijn verschillende strategieën mogelijk. In de veiligheidsketen worden de begrippen pro-actie, preventie, preparatie, repressie en nazorg gehanteerd. Traditioneel wordt de 'strijd tegen water' door middel van dijkversterkingen gekenmerkt door een preventieve strategie. Deze strategie begint echter langzamerhand steeds meer plaats te maken voor 'leven met water', een meer adaptieve en pro-actieve strategie. Naar aanleiding van de klimaatdiscussie dienen zich nieuwe kansrijke strategieën aan, die niet alleen zijn gebaseerd op een watervisie maar ook op het oplossingsrichtingen vanuit een visie op basis van het verplaatsen van grond of mensen. Het principe van compartimentering van de te beschermen gebieden sluit daar goed bij aan. Daarbij kan tevens door middel van risico- en normdifferentiatie recht worden gedaan aan de kwetsbaarheid van functies en potentiële slachtoffers in de verschillende gebieden.

Brede concepten Bouwen met de Natuur en Ruimte voor de Rivier zijn voorbeelden van brede concepten. Dit soort concepten zijn de bouwstenen voor de integrale benadering, waarbij strategische ruimtelijke functies elkaar kunnen overlappen. Door ze in

Figuur 8 Superbrede dijk. een ruimtelijke context te plaatsen kan de interactie tussen verschillende functies worden versterkt. Brede concepten zijn de verbindende schakel tussen de integrale benadering en technologische innovaties. Bouwen met de natuur met zand als grondstof begint bij baggeren, zie figuur 1. De integratie van kennis over overstromingsrisico en ruimtelijke ordening opent de weg voor toepassing van deze bredere concepten. ‘Bouwen met de Natuur’ maakt bij veiligheidsmaatregelen gebruik van de dynamiek van het natuurlijke systeem. Voor dergelijke initiatieven is bij de huidige discussies over klimaatverandering vaak al een breed maatschappelijk draagvlak aanwezig.

Geotechnische innovaties Voor elke innovatie in een brede ruimtelijke context is draagvlak nodig. De brede concepten openen de weg voor toepassing van technische innovaties. Deze innovaties leveren een bijdrage in de beperking van het overstromingsrisico vanuit de kansenkant en/of de gevolgenkant. Enkele actuele voorbeelden zijn hieronder beschreven.

Terpen

Figuur 9 Smart Soils: bacteriën maken grond sterker.

de dijk is een primaire waterkering, waarop vanwege de forse afmetingen andere functies op basis van het restbreedteprincipe mogelijk zijn. Dit houdt in dat de andere functies zodanig in het grondmassief worden geprojecteerd dat de waterkerende functie niet in het geding is. Een impressie van een superbrede dijk is te zien in figuur 8. Ze leveren een dubbele bijdrage in de beperking van het overstromingsrisico, namelijk verlaging van de kans op overstroming en beperking van de gevolgschade van de functies op de superdijk.

Terpen zijn grote grondlichamen met een verhoogde aanleghoogte ten opzichte van het omringende maaiveld. Ze kunnen worden ingericht voor verschillende (meestal kwetsbare) functies. Een traditioneel voorbeeld is te zien in figuur 7. Terpen leveren een bijdrage in de beperking van het overstromingsrisico aan de gevolgenkant omdat de schade bij een overstroming kleiner is. Bovendien kunnen de terpen bij een calamiteit worden gebruikt als veilige vluchthaven.

SmartSoils®2 is een kosteneffectieve manier om bestaande grond te gebruiken. Door de aanwezigheid van micro-organismen in grond is het mogelijk om de grondeigenschappen, zoals de sterkte of de doorlatendheid te veranderen, zie figuur 9. Een voorbeeld daarvan is het gebruik van biogrout in zogenoemde bioduinen.

Superbrede dijken

Geotextielen

Superbrede dijken zijn een voorbeeld van het integreren van meerdere functies. Een superbre-

Geogrids, geotubes, geobags en geocontainers zijn verschillende toepassingsvormen van

Smart Soils


39

geotextielen. Het zijn maatregelen die de erosiebestendigheid van klei of zand vergroten. Ze kunnen bijdragen aan de realisatie van innovatieve ruimtelijke maatregelen (Bezuijen, 2004). In figuur 10 zijn Geotubes toegepast in het kader van zogenoemde 'hangende stranden', een concept dat erosie op een gedeelte van een strand toelaat.

Stormvloedpeil GHW GLW Hangend strand

Zandworsten

Implementatie van innovaties Innovatie bewijst vaak zijn meerwaarde wanneer dat wordt gehanteerd als een middel om de gebiedskwaliteit te verbeteren. Het creëren van bewustwording en draagvlak bij beleidsmakers, politici en andere belanghebbenden, middels het aantonen van deze kwaliteitstoename (en het kader waarin dit gebeurt), vergroot het inzicht in de toepasbaarheid en winstkansen van innovatie. De oplossingsrichting heeft bij voorbaat een positieve invloed op de leefomgeving van de belanghebbenden en tegelijkertijd vormt de oplossingsrichting in het kader van de integrale benadering een duurzame oplossing. Wanneer deze innovaties en de bijbehorende kwaliteitstoename in de verschillende perspectieven van belanghebbenden worden geplaatst, kan het vertrouwen in de oplossingsrichtingen

Vooroever

Strand

Duin

Figuur 10 Geotubes in dienst van hangende stranden.

worden opgebouwd. Dit kan onder andere worden gerealiseerd aan de hand van haalbaarheidstudies in samenwerking met alle belanghebbenden over de toepasbaarheid van de innovaties. Een belangrijke randvoorwaarde daarbij is dat de innovaties worden gekoppeld aan huidige knelpunten, kansen en ontwikkelingen. De kans op slagen is mede afhankelijk van de manier waarop de innovaties worden geïntroduceerd. Dit kan worden bevorderd door daarbij

de nadruk te leggen op win-win-situaties, die tot stand kunnen komen vanuit een integrale benadering. 1

In dit kader kunnen ook (geo)technische

innovaties een breder maatschappelijk draagvlak verkrijgen. 2

Smartsoils is een product van Deltares.

Reageren op dit artikel? Stuur dan uw reactie vóór 31 oktober a.s. naar [email protected]

L. Golovanova MSc Senior Adviseur Geotechniek - WATERNET

Samenvatting In opdracht van het Hoogheemraadschap Amstel, Gooi en Vecht (AGV) is Waternet bezig om de kades in het beheergebied voor 2012 te toetsen en voor 2015 te versterken. Onderdeel van de toetsing is het uitvoeren van stabiliteitsberekeningen, waarin de sterkteparameters een belangrijke rol spelen. De tot voor kort gehanteerde sterkteparameters zijn bepaald middels celproeven en voldoen niet aan de huidige veiligheidsfilosofie. Waternet stelt daarom een nieuwe, op triaxiaalproeven gebaseerde, proevenverzameling op. In dit artikel worden de tussentijdse resultaten van de triaxiaalproeven en de problemen, die zich bij het uitvoeren van de proeven voordeden, beschreven.

Figuur 1 AGV-gebied.

Regionale proevenverzameling

Sterkteparameters voor boezemkeringen Inleiding Waternet onderhoudt en beheert namens het Hoogheemraadschap Amstel, Gooi en Vecht (AGV) de waterkeringen binnen het beheergebied (figuur 1). Een belangrijk deel bestaat uit (tussen)boezemwaterkeringen, met een lengte van in totaal 826 km, die de lager gelegen poldergebieden beschermen tegen het water uit de boezem. In het AGV gebied komen zowel kunst-

matige dijken voor, die in de loop der jaren zijn opgehoogd met verschillende materialen (van klei tot puin en huisvuil), als natuurlijke dijken die bestaan uit oorspronkelijk materiaal. De meeste natuurlijke dijken zijn veendijken (ca. 70 km). Al een aantal jaren is er discussie over welk type proeven het beste inzicht geeft in de ‘sterkte’ van de grond. De triaxiaalproef naast de Direct

Rekenwaarden schuifspanning onder de dijk

Simple Shear test (internationaal) is de meest toepasbare proef voor de bepaling van de schuifsterkte. De tot voor kort gehanteerde sterkteparameters voor de stabiliteitsbeoordeling zijn afkomstig uit een spanningsafhankelijke proevenverzameling binnen het AGV-gebied (figuur 2 en figuur 3). Deze werd in 2001 door GeoDelft opgesteld [1].

Rekenwaarden schuifspanning naast de dijk

50

45

Schuifspanning [kN/m2]

Schuifspanning [kN/m2]

40 40

30

20

10

35 30 25 20 15 10 5

0

0 0

20

40

60

80

100

120

140

0

20

Effectieve spanning [kN/m2] Calais licht (6)

Tiel< 14,6 (30)

Tiel>17,2 (11)

Duinkerken (5)

Tiel 14,6
Hollandveen (51)


60

80

100

120

140

Effectieve spanning [kN/m2] Calais zwaar (22)

Figuur 2 Rekenwaarde schuifspanning onder de dijk bepaald met celproeven.De getallen achter de geologische benaming geven aan hoeveel celproeven er per afzetting uitgevoerd zijn. Het sterktegedrag van de meeste grondsoorten is niet te onderscheiden.

42

40

Calais licht (24)

Tiel< 14,6 (23)

Tiel>17,2 (16)

Duinkerken (11)

Tiel 14,6
Hollandveen (125)

Calais zwaar (22)

Figuur 3 Rekenwaarde schuifspanning naast de dijk bepaald met celproeven.De getallen achter de geologische benaming geven aan hoeveel celproeven er per afzetting uitgevoerd zijn. Het sterktegedrag van de meeste grondsoorten is niet te onderscheiden.

250

35

70 60

t [kPa]

50 40 30 20 10 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

s’ [kPa]

Figuur 4 Mohrcirkels bij 2% rek van proefstuk ‘Klei, matig siltig’ en raaklijn c' = 3,8 kPa, ϕ' = 28,9 o

200 25

175 150

20 125 15

100 75

10

50 5 25 0

0 11,0

Figuur 5 Resultaten van triaxiale proeven en trendlijnen afhankelijk van volumegewicht (voor klei).

De wrijving- en sterkteparameters zijn in de jaren zeventig, tachtig en negentig door het Centrum Onderzoek Waterkeringen (COW) bepaald middels celproeven. Aangezien de celproef al meer dan 10 jaar niet meer wordt uitgevoerd en is vervangen door de triaxiaalproef, is de celproevenverzameling niet meer uit te breiden. De huidige veiligheidsfilosofie bij stabiliteitsberekeningen ten behoeve van toetsing en versterking van de keringen is gebaseerd op multistage triaxiaalproeven. De Leidraad Rivieren [13], het Addendum bij het TRWG [12] en ‘Materiaalfactoren boezemkeringen’ [14] erkennen alleen materiaalfactoren voor deze proef. Daarom is het besluit genomen om voor het AGV-gebied geleidelijk de overstap te maken naar een nieuwe verzameling, gebaseerd op triaxiaalproeven. Tijdens het overstappen zijn al lang bekende problemen geconstateerd met triaxiaalproeven op veen.

De nieuwe proevenverzameling Voor de nieuwe verzameling zijn tot nu toe 71 triaxiaalproeven op veen en 127 triaxiaalproeven voor klei uitgevoerd. De monsters zijn genomen met ackermannboringen. De triaxiaalproeven zijn uitgevoerd op ongeroerde monsters met een hoogte van 76 mm en doorsnede van 38 mm. De sterkteparameters zijn met de multistage CU triaxiaalproeven voor klei en veen bepaald. Op veen zijn tevens de singlestage proeven uitgevoerd. De sterkte is bij 2% rek geanalyseerd zowel voor klei als voor veen (de 5% rek bij multistage proeven op veen was in weinig gevallen te bereiken). Het laagste spannings-

watergehalte [%]

Cohesie [kPa], hoek van inwendige wrijving

225 30

12,0

13,0

14,0

15,0

16,0

17,0

18,0

19,0

20,0

Volume gewicht [kN/m3] C‘ 2% [kPa]

Phi‘ 2% [kPa]

niveau bij de proeven is op ca. 1 à 1,5 maal de grensspanning aangenomen. De proeven zijn volgens de Leidraad voor het Ontwerp van Rivierdijken [5], uitgaande van een normale kansverdeling (Gausse), statistisch verwerkt. Bij de bepaling van de karakteristieke waarden (5% ondergrenswaarden) is de spreidingsreductiefactor (Γ) voor de regionale verzamelingen van 0,5 verwerkt [9,10].

watergehalte[kN/m3]

Range [kN/m3]

11,7 13,5

13,5 15,0

15,0 17,0

Aantal proeven

24

18

35

γgem . [kN/m3]

12,5

14,3

16,1

c'gem. [kPa]

5,8

6,2

5,3

s (cohesie)

1,8

1,9

1,8

c' kar [kPa]

4,1

4,4

3,7

17,5

20,9

24,2

2,7

2,9

2,7

15,1

18,1

21,7

97

65

Klei

ϕ'gem

In eerste instantie is voor klei zowel een spanningsafhankelijke als een lineaire benadering (rechtlijnfunctie τ'-σ' wet van Coulomb) gehanteerd. Uit de analyse van de resultaten van de beide benaderingen is gebleken dat het verschil tussen deze twee benaderingen nauwelijks waarneembaar is. Dit is te verwachten aangezien een raaklijn langs de drie cirkels (effectieve spanning) goed te bepalen is (figuur 4). In het onderhavige artikel is alleen de lineaire benadering uitgewerkt. Op basis van alle uitgevoerde proeven is geprobeerd de relatie tussen het volumegewicht en de eigenschappen van klei vast te leggen (figuur 5). In deze grafiek zijn duidelijke verbanden te zien tussen de volumieke massa, de hoek van de inwendige wrijving en het watergehalte. Het verband tussen de cohesie en het volumegewicht is moeilijker waar te nemen. De cohesie is meer afhankelijk van de samenstelling van het beproefde monster. Bijvoorbeeld bij het volumegewicht tussen 12 en 13 kN/m3 ligt cohesie van monsters met houtresten en plantenresten boven het gemiddelde en van humeus en/of veenhoudende monsters – onder het gemiddelde.

s (ϕ')

. [o]

ϕ' kar [o] watergehalte [%]

166

ϕ = volume gewicht; c = cohesie; s = standaard afwijking; ϕ = hoek van inwendige wrijving Tabel 1 Gemiddelde en karakteristieke waarde afhankelijk van volumegewicht (voor klei).

Op basis van de proevenverzameling wordt de rekenwaarde van de parameters vastgelegd voor de volgende ranges van de volumegwicht: 11,7 13,5 kN/m3; 13,5 - 15,0 kN/m3; 15,0 - 17,0 kN/m3 en > 17,0 kN/m3. Deze indeling is indicatief voor de samenstelling (verhouding tussen zandgehalte, organischstofgehalte en siltgehalte) van de klei (tabel 1). In figuur 6 is het verband tussen het volumegewicht en de eigenschappen van de klei samengevat. De c- en tan ϕ-waarden zijn afzonderlijk statistisch behandeld. Op basis van de uitgevoerde proeven kan wel


43

30

Figuur 6 Gemiddelde en karakteristieke (5% ondergrens waarden) waarde afhankelijk van volumegewicht (voor klei).

180 160 140

20

120 100

15 80 60

10

watergehalte [%]

Cohesie [kPa], hoek van in wendige wrijving

25

40 5 20

Figuur 7 Veen (mineraalarm), plantenresten (zegge/riet)

0

0 0

10

20

30

40

50

60

70

Volume gewicht [kN/m3] gem cohesie [kPa] kar cohesie [kPa]

gem hoek van inwrijving karhoek van inwrijving

geconcludeerd worden dat een relatie tussen het volumegewicht en de eigenschappen van klei goed zichtbaar is (tabel 1 en figuur 6). Uit de resultaten (standaard afwijking) blijkt dat multistage triaxiaalproeven (CU) een statistisch onderbouwd theoretisch betrouwbare beschrijving van kleigedrag geven. De modelberekening (MStab) met deze parameters lijkt op werkelijkheid in situ die onder andere is gebaseerd op de lange historie van de dijken en de oude Keuren uit het gebied. De nieuwe proevenverzameling is op een beperkt aantal triaxiaalproeven gebaseerd en bevindt zich nog in de ontwikkelingsfase. De verzameling wordt nog aangevuld met nieuwe resultaten.

Veen Veen is organische stof met water, bestaande uit onder andere vezels (figuur 6). Voor de proevenverzameling voor veen is getracht verbanden te

gem watergehalte [%]

Foto Wiertsema & Partners

vinden tussen de elementaire parameters (volumegewicht, watergehalte) en visueel bepaalde classificatieparameters (hoofdbenaming, botanische samenstelling [8]) enerzijds, en de sterkteparameters anderzijds (zie ook [2]). De sterkte van het veen is grotendeels afhankelijk van het watergehalte en van de vezelsamenstelling (de onstaansgeschiedenis) van het veen. De sterkte, grofheid en ruimtelijke oriëntatie van de vezels spelen een belangrijke rol. De verweringsgraad van de vezels is ook van belang. In deze fase van de proevenverzameling zijn deze belangrijke aspecten buiten beschouwing gelaten. Reden hiervoor is de afwezigheid van foto's van het monstermateriaal en de summiere beschrijvingen (slechts voor 9 grondmonsters is uitgebreide analyse volgens [8] uitgevoerd en zijn foto's genomen). Uit de huidige verzameling op basis van een botanische samenstelling en/of de wordingsgeschiedenis van het veen kan vanwege het geringe aantal grondmonsters nog geen conclusie

30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

De huidige studie is nog een grove algemene benadering. Tot nu toe zijn 55 multistage en 16 singlestage triaxiaalproeven op veen uitgevoerd die in de verzameling gebruikt kunnen worden. In eerste instantie is geprobeerd een trend te vinden op basis van een lineaire benadering om met de proevenverzameling op klei in één lijn te blijven (figuur 8, figuur 10). Het veen laat bij een lineaire benadering in vergelijking met klei (figuur 5) over het algemeen geen functionele trend zien, die zowel afhankelijk is van de volumieke massa als van het watergehalte. De verzameling met de lineaire benadering is

45

Schuifspannoing [kPa]

40 35 30 25 20 15 10 5 0

9,0

9,5

10,0

10,5

11,0

11,5

12,0

12,5

13,0

0

10

taugem

Figuur 8 Resultaten van triaxiale proeven afhankelijk van volumegewicht (voor veen) alle monsters.


20

30

40

50

60

70

80

Effectieve normaalspanning [kPa]

Volume gewicht [kN/m3]

44

worden getrokken. Het watergehalte van het veen kan variëren van 200 % tot 1000 % van het droge–stofgehalte, uitgedrukt in massa/massa percentages. Door het gewicht van de dijk verschilt de consolidatiegraad van de veenlaag ‘onder’ en ‘naast’ de dijk.

taugem, kar

Figuur 9 Spanningsafhankelijke relatie tussen schuifspanning en effectieve normaalspanning van alle multistage triaxiaalproeven voor veen.

Sterkteparameters voor boezemkeringen

Cohesie [kPa], Hoek van inwendige wrijving [o]

24 22

12,5

20 18

12,0

16 14

11,5

12

11,0

10 8 6 4

10,5 10,0

ϕ' [o]

c' [kPa] AGV NEN verzameling 6740

AGV verz.

Xgem

7,7

15,7

Xgem, kar

3,5

standaard afwijking (s)

5,5

13,0

volume gewicht [kN/m3]

Figuur 10 Resultaten van triaxialeproeven afhankelijk van het watergehalte voor alle veenmonsters.

1-5

NEN 6740

11,1

15

5,2

variatie coëfficiënten (V) 0,6

0,20

0,33

0,10

9,5

2 0 0

100

200

300

400

500

600

700

800

Tabel 2 Resultaten statistische bewerking (normaal kansverdeling) multistage proeven voor alle veenmonsters.

9,0 900 1000

Waterspanning [%] C‘ 2% [kPa]

Phi‘ 2% [kPa]

volumegewicht [kN/m3]

c' [kPa] 7,1

20

Xgem, kar

4,2

8

18

standaard afwijking (s) van getransformeerde parameter log(c)

0,3

standaard afwijking (s) van cohesie

1,8

variatiecoëfficiënten (V) van coheise

0,25

16

7 Cohesie [kPa]

Xgem 9

14

6

12

5

10 4

8

3

6

2

4

1

hoek van inwendige wrijving

Figuur 11 Gemiddelde karakteristieke waarden van cohesie en hoek van inwendige wrijving (veen) als functie van de effectieve normaalspanning. Uit de lijn van gemiddelde karakteristieke waarden (figuur 9) zijn gemiddelde karakteristieke waarden van cohesie en hoek van inwendige wrijving voor elke spanningsniveau afgeleid.

Tabel 3 Resultaten statistische bewerking (lognormaal kansverdeling) multistage proeven voor alle veenmonsters.

2

0

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

c' [kPa] AGV NEN verzameling 6740

Effectieve normaalspanning [kPa] cohesie (gem, kar) [kPa]

hoek van inwendige wrijving (gem. kar)

ϕ' [o] AGV verz.

NEN 6740

Xgem, kar tot 40 kPa echter statistisch verwerkt (tabel 2) om met de waarden uit tabel 1 van de NEN 6740 [6] te vergelijken. De sterkteparameters, afkomstig uit proevenverzameling, zijn vergelijkbaar met de parameters uit de NEN 6740. De verzameling toont ten opzichte van de NEN een gemiddelde c' en een lagere ϕ'. De hoge standaardafwijking geeft aan dat lineaire benadering in dit geval niet betrouwbaar is. Dit wordt mede veroorzaakt door de heterogeniteit van het veen. Voor de cohesie is tevens een lognormale kansverdeling beschouwd (tabel 3). Op dit moment waren de resultaten hiervan nog onvoldoende betrouwbaar om mee te gaan rekenen. In de tweede instantie is de proevenverzameling op veen gebaseerd op het spanningsafhankelijke gedrag. Het wapeningseffect van de vezels heeft tot gevolg dat bij lage spanningen een grote effectieve hoek van inwendige wrijving wordt gevonden. Deze neemt af naarmate de spanning toeneemt (de toename van de schuif-

sterkte neemt af bij toename van de effectieve spanning). Dit effect komt zowel in extreme vorm als in minder extreme vorm voor. Deze methode geeft een beter inzicht in het gedrag van veen. De relatie tussen schuifspanning en effectieve spanning (zie figuur 9) is verder statistisch verwerkt. Zoals verwacht is een grote spreiding bij triaxiaalproeven aanwezig (standaard afwijking van (τ -σ ') varieert van 4,43 tot 5,84 erg grote bandbreedte). De cgem, kar en ϕgem, kar zijn afgeleid uit grafiek ( τ - σ ') gem, kar (figuur 10; tabel 4). Bij lage spanningen toont de spanningsafhankelijke benadering ten opzichte van de NEN een gemiddelde c' en een hogere ϕ'. Bij lagere spanningen is cohesie aanzienlijk hoger en is de hoek van inwendige wrijving lager in vergelijking met de NEN-waarden. Zoals verwacht zijn de cohesie en de hoek van de inwendige wrijving sterk afhankelijk van de effectieve spanning. De relatie (figuur 11) tussen de effectieve normaalspan-

2,1

1 - 2,5

17,5

15

5,6

2,5 - 5

12,5

15

Xgem, kar na 40 kpa

Tot 40 kPa - gemiddelde karakteristieke waarde van c' en ϕ' bij effectieve normaalspanning tot 40 kPa. Na 40 kPa - gemiddelde karakteristieke waarde van c' en ϕ' bij effectieve normaalspanning na 40 kPa. Voor de verdeling van de effectieve normaalspanning voor NEN 6740 is aanname gedaan, Tabel 4 Indicatie c' en ϕ' bij spanningsafhankelijke benadering.

watergehalte

tot 250 %

standaard afwijking (s)

2,5

aantal proeven

7

250 600 %

600 1000 %

5 34

3,5 11

Tabel 5 Indeling op basis van watergehalte.


45

ning en cgem, kar; ϕgem, kar laat zien hoe belangrijk de spanningsafhankelijke benadering voor veen is. Vanwege de grote bandbreedte is het echter nog te vroeg de proevenverzameling voor veen alleen op spanningsafhankelijk gedrag van veen te baseren.

proeven laten kleinere spreiding zien. Omdat de proeven van één locatie afkomstig zijn, kunnen ze niet als representatief voor het gehele gebied beschouwd worden. Op een tweede locatie zijn pogingen om drie gelijkwaardige monsters uit een bus te krijgen mislukt. Op basis van deze proeven kan daarom nog geen uitspraak gedaan worden of singlestage proeven geschikter zijn voor veen. Voor de singlestage proef zijn drie identieke veenmonsters nodig. Deze monsters kunnen worden verkregen uit een boring met een grote diameter. Voor de uitvoering van deze boring is zwaar materiaal nodig, dat niet altijd makkelijk is toe te passen bij groene dijken of bij dijken met smalle wegen op de kruin. Als alternatief kan een boring met een standaard diameter worden toegepast en kunnen monsters in opvolgende diepte worden genomen. Hier komt echter een ander probleem naar voren. Gezien de opbouwgeschiedenis van veen is het moeilijk drie identieke monsters te kiezen. Nog één ander, duurder alternatief is het uitvoeren van drie boringen naast elkaar.

In de derde instantie is er getracht een verband te leggen tussen het watergehalte en de sterkteparameters (figuur 12, tabel 5). Vanwege de grote spreiding en het verschillende aantal proeven per verdeling op basis van watergehalte, heeft de statistische verwerking een grote invloed op de karakteristieke waarden. Bij een groter aantal proeven kan deze invloed verminderd worden. De proevenverzameling bestaat nog uit een te beperkt aantal proeven. De proeven kunnen op verschillende manieren worden verwerkt. Nadere studie is gewenst naar de uitkomsten van de proeven door de samenstelling van het veen. Echter, er kan verwacht worden dat met de verdere uitbreiding van de proevenverzameling een verband gelegd kan worden tussen de watergehalte, vezels en de sterkteparameters om een betere inschatting te maken van de sterkte en een stap te zetten tussen theorie en praktijk.

Uit het eerder uitgevoerde onderzoek [3; 4] blijkt dat de multistageproeven ten opzichte van de singlestage proeven in het algemeen een hogere c' en een lagere ϕ' laten zien. Voor de adviespraktijk met singlestage proeven dienen de materiaalfactoren nog te worden bepaald. Mogelijk is de Direct Simple Shear test (DSSproef) een goede oplossing voor de veenbeproeving. Echter voor deze proef is nog geen veiligheidsfilosofie ontwikkeld en is deze proef nog niet uitgebreid voor veen onderzocht en nog niet verwerkt in officiële richtlijnen en normen.

De nadelen van verschillende sterktebepalingen

Schuifspanning [kPa]

NEN 5117 (tabel 5) [7] schrijft de stopcriteria voor de multistageprocedure voor. Daardoor zijn de CU multistage triaxiaalproeven niet zo makkelijk uitvoerbaar voor veen bij lage spanningen. Bij de multistage procedure kan, door de verstoring van het monster, een onwerkelijke cohesie en lage hoek van inwendige wrijving worden verkregen [11]. In het kader van de proevenverzameling zijn tevens 16 singlestage proeven uitgevoerd. Deze

Conclusie Uit het onderzoek blijkt dat multistage triaxiaal-

Figuur 12 Veensterkte indeling op basis van watergehalte.

24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

proeven (CU) een statistisch onderbouwd theoretisch betrouwbare beschrijving van kleigedrag geven. Voor veen is dit echter niet het geval. Het is daarom van groot belang de discussie over de beste proef voor het veen, nieuw leven in te blazen, mede vanwege de gevolgen van het onterechte afkeuren van boezemkeringen. De resultaten van multistage triaxiaalproeven voor veen kunnen niet zomaar worden vertaald naar de proevenverzameling voor stabiliteitsberekeningen. Bij het opstellen van de proevenverzameling dient het spanningsafhankelijke gedrag van veen, de invloed van vezels en het watergehalte in acht te worden genomen. Voor de toepassing van een andere manier van veenbeproeving dient een veiligheidfilosofie te worden ontwikkeld.

Literatuur [1] Versterkingsronde Boezemkade AGV Proevenverzameling van wrijvingsparameters GeoDelft kenmerk 389490/30, concept, augustus 2001. [2] Standaard proevensessie op veen Correlatiestudie (concept), GeoDelft kenmerk CO-341820/23, juni 1994. [3] Overgang cel naar triaxiaal proef, vergelijking OCR en vergelijking singel/multistege, GeoDelft kenmerk SE-704129/2, augustus 1994. [4] Vergelijking Multistage en Singelstage CU triaxiaal proeven, GeoDelft kenmerk SE-50074 november 1994. [5] Leidraad voor het Ontwerp van Rivierdijken, deel 2, Benedenrivierengebied, TAW, sept. 1989. [6] NEN 6740 Geotechniek - TGB 1990 Basiseisen en belastingen, september 2006. [7] NEN 5117 Geotechniek - Bepaling van de schuifweerstands- en vervormingsparameters van grond - Triaxiaalproef, mei 1997. [8] Technisch Rapport Geotechnische Classificatie van Veen, TAW, juni 1996. [9] Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies, TAW, juni 2001. [10] Probabilisme in de Geotechniek Onderdeel Ruimtelijke Variabiliteit (Fase A.III), GeoDelft kenmerk CI-361410.95, december 1997. [11] Ongedraineerde Stabiliteitsanalyse, E.J. den Haan, Geotechniek, 2006-3, 32-37. [12] bij TRWG, ENW, juli 2007. [13] Leidraad Rivieren, ENW, juli 2007. [14] Materiaalfactoren voor boezemkaden, STOWA, 2009-5.

Effectieve normaalspanning [kPa] Gem. kar.:

46

> 250% 250 - 600% 600 - 1000%


Gemiddelden:

> 250% 250 - 600% 600 - 1000%

Reageren op dit artikel? Stuur dan uw reactie vóór 31 oktober 2009 naar [email protected]

Ing. M-P. Rooduijn Senior Adviseur Geotechniek Fugro Ingenieursbureau BV

Evaluatie van deformatiemetingen en analyses

Samenvatting Voor de bouw van een 2-laags parkeergarage onder het gebouw ‘Le Carrefour’ naast het NS-station te Leiden is door Visser & Smit Bouw bv een bouwkuip ontworpen en gemaakt. Deformatie- en trillingsanalyses wezen uit dat door de korte afstand van de werkzaamheden tot de sporen een verhoogde kans op schade en zakking te verwachten was. Teneinde deze risico's beter beheersbaar te houden, is een intensief monitoringsplan opgezet en zijn beheersmaatregelen voor de uitvoering getroffen. Uit toetsing van de trillingsniveaus bleek dat door het heien van de palen en het trillen van de damwanden nauwelijks overschrijdingen van de grenswaarden zijn opgetreden. Ook de gemeten deformaties van de keerconstructie en de sporen waren kleiner waren dan voorspeld. Teneinde een verklaring te vinden voor de verschillen tussen de prognoses en de metingen, zijn de analyses nader beschouwd.Geconcludeerd kan worden dat de verwachtingswaarden van de maaiveldzakkingen uit de trillingsprognoses beter aansluiten bij de gemeten zakkingen


Figuur 1a Artist impression gebouw ‘Le Carrefour’ zicht vanaf Schipholweg (bron: VVKH Architecten).

Inleiding In het eerste deel van het artikel worden de belangrijkste kenmerken van het project beschreven en wordt nader ingegaan op het ontwerp van de bouwput, de uitwerking van de trillings- en deformatiesanalyses en de beheersmaatregelen voor de uitvoering.

en dat de deformatieanalyses met Small Strain parameters beter stroken met de gemeten deformaties.

In het tweede deel van het artikel worden de trillings- en deformatiemetingen behandeld en vergeleken met de prognoses. Aan de hand van deze evaluatie zijn nadere deformatieanalyses met Small Strain parameters uitgevoerd en kunnen voor dit project conclusies worden getrokken.

Projectbeschrijving Figuur 1b Artist impression gebouw Le Carrefour zicht vanaf spoor-zijde Bron: VVKH Architecten

De projectlocatie is gelegen ter plaatse van de Dellaertweg / Schipholweg aan de zuidoostzijde van het NS-station Leiden Centraal. Het project ‘Le Carrefour’ betreft de bouw van een kantoorgebouw met een 2-laags ondergrondse parkeergarage voor 340 auto's. Het kantoorgebouw telt 10 bouwlagen boven maaiveld en bestaat uit vijf stabiliteitskernen die met een glijbekisting worden gebouwd. De kernen verzorgen de stabiliteit in samenwerking met de dragende constructie in staal. Uiteindelijke zal de Dellaertweg deels onder de nieuwbouw doorlopen. Het gebouw boven de Dellaertweg wordt ondersteund door 12 boomvormige kolommen. Deze ‘bomen’ dragen de tweede verdieping. Op de tweede verdieping

48


Figuur 2 Hooggelegen perron en sporen (Bron: Fugro Ingenieurs-bureau BV).

lopen de takken van de ‘bomen’ over in de vakwerkconstructie die de 3e tot en met de 8e verdieping draagt. Figuur 1 geeft een indruk van het zicht vanaf de spoorzijde en de Schipholweg. De beperkte werkruimte maakt de logistiek en de uitvoering complex. De bouwlocatie is ingeklemd tussen de verlegde Dellaertweg aan de zuidzijde en de verhoogde perron's en sporen aan de noordzijde. Het hoogteverschil van ca. 5 m tot de sporen wordt overbrugd door een onderheide keerconstructie op een afstand van minimaal ca. 2,5 à 3,0 m van de bouwactiviteiten. Zie figuur 2. De afstand van de nieuwbouw tot het dichtstbijzijnde spoor is ca. 8 m. Het volgende spoor ligt op ca. 13 m afstand. De nieuwbouw is gefundeerd op Vibro combinatiepalen Ø 600/670 mm met een paalpuntniveau op ca. 22 m beneden maaiveld. Voor de bouw van de parkeergarage is een

Figuur 3 Principe doorsnede westelijke compartiment bouwkuip (bron: Visser & Smit Bouw bv).

gecompartimenteerde bouwkuip gemaakt. De gehele bouwkuip heeft de afmetingen van ca. 30 m x 180 m en is opgebouwd uit verankerde stalen damwanden. De ontgravingsdiepte is ca. 7,5 m beneden maaiveld. De verankering is uitgevoerd met groutankers. De bouwkuip is in de periode december 2007 - april 2008 gerealiseerd. In figuur 3 is de dwarsdoorsnede over het westelijke compartiment weergegeven.

Bodemopbouw op de bouwlocatie Over het algemeen bestaat de bodemopbouw uit een vaste zandlaag met hierop het basisveen en een kleiig zandpakket gevolg door zandige kleilagen, doorsneden met een veenlaag. Het baanlichaam onder de sporen bestaat uit matig vast gepakt zand.

Bouwputontwerp De ontwerpberekeningen voor de damwanden zijn uitgevoerd met het verenmodel MSheet en

getoetst conform CUR publicatie 166. Op basis van de ontwerpberekeningen zijn aan de spoorzijde damwandprofielen AZ26twostep met een inbeddingdiepte van NAP 14,0 m toegepast. Aan de overige zijden van de bouwput zijn AZ18 profielen toegepast. De twostep configuratie is alternatief ontwerp van de aannemer en bestaat uit AZ26 profielen. Met de AZ26twostep configuratie wordt een buigstijfheid bereikt die vergelijkbaar is met een ‘normale’ opbouw uit AZ48 profielen. Op figuur 4 is de damwandconfiguratie AZ26twostep weergegeven.

Trillingen en maaiveldzakking Om inzicht te krijgen in de risico's op schade en zakking door het heien van de palen en het intrillen van damwanden, zijn aan de hand van methode Hergarden [1] en Barkan [2] trillingsprognoses en zakkinganalyses uitgevoerd. De predictiemethode is opgenomen in CUR-publicatie 166 [3].

Figuur 4 Hoekverbinding damwandprofiel AZ26 twostep spoorzijde met AZ18 overige zijden. Bron: Fugro Ingenieursbureau BV


49

Heien, freq. = 25 Hz 0,80

0,40

0,70

0,35

Versnellingenniveau [-]

Versnellingenniveau [-]

Intrillen, freg. = 40 Hz. 0,45

0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05

0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10

0,00

0,00 0 1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Afstand tot trillingbron

F= 1150 kN, 50% waarde

0 1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Afstand tot trillingbron

F= 1150 kN, 99% waarde

drempelwaarde: 0,14 [-]

Figuur 5 Schatting invloedgebied voor de kans op maaiveldzakking door trillingen.

Intrillen, freq. = 25 Hz

Intrillen, freq. = 40 Hz 0 1

2 3

4 5

6 7

8

0 1

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0,00

4 5

6 7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0,00 -0,05

Maaiveld zakking [m]

-0,05

Maaiveld zakking [m]

2 3

-0,10 -0,15 -0,20 -0,25

-0,10 -0,15 -0,20 -0,25 -0,30 -0,35

-0,30

-0,40

-0,35

-0,45 Afstand tot trillingbron

Afstand tot trillingbron Verwachtingswaarde

Bovengrenswaarde

Figuur 6 Schatting van maaiveldzakking v.s. afstand tot trillingbron.

Aan de hand van een schatting voor de 50% (verwachtingswaarden) en 1% overschrijdingskans (bovengrenswaarde) voor de trillingsversnelling is het invloedsgebied bepaald, waarbinnen een kans op maaiveldzakking door verdichting aanwezig is. Hierbij is het principe aangehouden dat los gepakte zandpakketten alleen verdichten als de trillingsintensiteiten groter zijn dan de voor dat pakket geldende drempelwaarde. Voor dit project is een drempelwaarde voor het versnellingsniveau van 0,14g bepaald. De drempelwaarde heeft, volgens de methode van Hergarden en Barkan, een relatie met de initiële dichtheid, het korrelspanningsniveau en de conusweerstand, alsmede met de schuifsterkte en de relatieve dichtheid van het zandpakket. Deze parameters zijn ingeschat aan de hand van een sondering in het baanlichaam. Uit de prognoses blijkt dat het invloedsgebied bij het intrillen van damwanden varieert van 2,5 m

50


tot 8,0 m en bij het heien van palen varieert van 4,0 m tot 16,0 m. Zie figuur 5. In figuur 6 is de prognose weergegeven van de maaiveldzakking als functie van de afstand tot de trillingsbron. De sporen vallen buiten het invloedsgebied van het intrillen van damwanden, maar binnen het invloedsgebied van het heien. Door het heien van de eerste palenrij op een afstand van ca. 8 m en 13 m tot de sporen, worden maximale maaiveldzakkingen (bovengrenswaarden van het versnellingsniveau) verwacht van respectievelijk ca. 120 mm en 30 mm. Dit is een conservatieve benadering. Uitgaande van de verwachtingswaarden van het versnellingsniveau zijn de maaiveldzakkingen op deze afstanden nihil. De keerconstructie valt binnen het invloeds-

gebied voor trillen en heien. Voor de keerconstructie is een toetsing op schade uitgevoerd. Uit de voorspellingen van trillingsnelheden en toetsing hiervan aan de grenswaarden voor uit SBR-A blijkt, dat de kans op schade aan de keerconstructie (categorie 1) aanvaardbaar klein is (overschrijdingskans <1%). Voor meer informatie over de berekeningswijze en toetsing wordt verwezen naar [4] en [5].

Deformatieanalyses Naast schade en maaiveldzakking door trillingen zijn ook deformaties te verwachten door het ontgraven en leegpompen van de bouwkuip. Teneinde inzicht te krijgen in de te verwachten deformaties van de damwand, de keerconstructie en de sporen, zijn berekeningen met PLAXIS uitgevoerd. Als grondmodel is het HardeningSoil model [6] gebruikt.


De bouwfasering voor de PLAXIS berekeningen bestaat uit: A. Bouwen van de keerconstructie naast het bestaande baanlichaam (spanningsgeschiedenis); B. Maken van de bouwkuip, bestaande uit: bouwfase 1: installeren damwand, aanbrengen en voorspannen ankers, waterstand in bouwput opzetten. Berekeningsstap 157 t/m 195; bouwfase 2: nat ontgraven. Berekeningsstap 196 t/m 203; bouwfase 3: grind aanbrengen en onderwater beton storten. Berekeningsstap 204 t/m 207; bouwfase 4: bouwkuip leegpompen. Berekeningsstap 204 t/m 207; De berekende deformaties (dx en dz) voor de damwand, de keerconstructie en de sporen zijn weergegeven in figuur 7 t/m 9. De totaal berekende deformaties van de sporen in horizontale en verticale richting zijn gegeven in Tabel 1. Teneinde de voorspelingen te kunnen vergelijken met de metingen zijn de berekende maai-

veldzakkingen (w) als gevolg van het trillen van de damwanden en het heien van de palen opgeteld bij de berekende verticale deformaties (dz) door ontgraven en leegpompen van de bouwkuip. De berekende maaiveldzakkingen (w) is een schatting op basis van de risicoanalyses.

Bij het ontwerp is al rekening gehouden met de volgende maatregelen: ontgraven in ‘den natte’ en toepassing van een onderwater betonvloer; het waterpeil in de bouwkuip een 0,5 m op zetten.

Aanvullende beheersmaatregelen

Literatuur

Uit de prognoses is gebleken dat een verhoogd risico op onacceptabele deformaties bestaat. Teneinde het risico tijdens de uitvoering van de bouwkuip te beperken, is in overleg met Prorail besloten om de volgende maatregelen te treffen: de damwand aan de spoorzijde uit te voeren als een permanente damwand; de bouwkuip te splitsen in 2 compartimenten (west en oost); de vibro combinatiepalen binnen een zone van 20 m vanaf het spoor voor te boren; het trillingsniveau en de deformatie van de damwand aan de spoorzijde, de keerconstructie en de spoorzone op verschillende locaties te monitoren aan de hand van een uitgebreid monitoringsplan.

[1] Hergarden, van Tol, 2001, Hergarden, H.R, van Tol, A.F, Zakkingen tijdens het trillend trekken van damwanden, Geotechniek juli 2001. [2] Barkan D, Dynamics of bases and foundations, New York McGraw-Hill book Cy Inc., 1962. [3] CUR 166, Damwandconstructies, 4e druk deel 1 en 2, CUR Gouda, 2005. [4] T.K. Muller, Meten, Beoordelen en voorspellen van trillingen in de bouw, Geotechniek, okt. 2007. [5] Meet- en beoordelingrichtlijnen SBR deel A Schade aan gebouwen. [6] Material Models Manual, Plaxis 2D version 8, Plaxis b.v., 2006.

Horizontale vervorming (dx) in mm


Horizontale vervorming damwandkop vs. las. steps (ontwerp) 70 60 50 40 30 20 10 0 160

170

180

190

200

Calc. steps in Plaxis (HS-basis)

210

Reageren op dit artikel? Stuur dan uw reactie vóór 31 oktober 2009 naar [email protected].

Horizontale vervorming b.k. keermuur vs. calc. steps (ontwerp)

0 -5 -10 -15 -20 -25

220

160

H (DW1-2)

170

180

190

Calc. steps in Plaxis (HS-basis)

Figuur 7 Deformaties bovenzijde damwand horizontaal vs. berekeningsstappen. (+dx = in de richting van het spoor/ -dx =richting de bouwput).

-5 -10 -15 -20 160

170

180

190

200

210

220


Maaiveldzakking (dz) in mm

Maaiveldzetting bij sporen vs. steps (ontwerp)

Horizontale vervorming bij sporen vs. steps (ontwerp) 0 -5 -10 -15 -20

Calc. steps in Plaxis (HS-basis) A (S8-S12)

160

170

180

190

200

Calc. steps in Plaxis (HS-basis) C (S7-S11)

D (S6-S10)

210

220

G (KM 1-2)

Figuur 8 Deformaties bovenzijde keermuur horizontaal vs. berekeningsstappen.

Bouwfase 0

200

F (S5-S9)

Figuur 9 Deformaties sporen horizontaal en verticaal vs berekeningsstappen. (A en C = 1e spoor / D en F = 2e spoor).

210

220

dx

cum. dx

w + dz

cum. w + dz

Installeren damwanden (trillingsanalyse)

-

-

5

5

Heien palen (trillingsanalyse)

-

-

55

60

Nat ontgraven (PLAXIS)

10

10

9

69

Storten grind + o.w. beton (PLAXIS)

3

13

2

71

Leeg pompen bouwput (PLAXIS)

3

16

2

73

Tabel 1 Berekende deformaties van de sporen.


51

E.J. den Haan Deltares GeoEngineering

Deformatie en sterkte van ophogingen en dijken op slappe Nederlandse grond Inleiding

neerde sterkte in triaxiaal- en simple shear proeven, en toepassing daarvan in sterkteberekeningen kan zo’n aanpak zijn (Den Haan, 2006). In de eindige elementenmethode is de ongedraineerde aanpak echter niet gemakkelijk. Gedraineerde sterkte- en stijfheidsparameters in combinatie met ongedraineerde- en consolidatiefasen werkt beter, al is de uitkomst dan sterk afhankelijk van het samenspel tussen constitutief model, geometrie, veronderstelde doorlatendheden en belastingen.

Van lieverlee is de acceptatie gegroeid van het feit dat veen en humeuze klei een zeer hoge relatieve schuifsterkte hebben (Den Haan, 1995, Den Haan en Kruse, 2007). Figuur 1 laat de hoge inwendige wrijvingshoek ϕ’ zien van Nederlandse slappe grond, zoals die bepaald wordt met de triaxiaalproef. De waarden komen ver boven de 30° uit en zijn hoger naarmate de grond slapper is. Zo heeft veen ϕ’-waarden tot 90°, en humeuze klei 40° - 60°. Toepassing van 90° in Bishop sommen leidt onherroepelijk tot oneindig hoge FS, wat in tegenspraak is met intuïtie én werkelijkheid. In het verleden zijn daarom kunstgrepen toegepast om tot bruikbare sterkteparameters te komen. In de celproef bijvoorbeeld werd de zijdelingse deformatie beperkt om het monster ver van bezwijken te houden. Het was feitelijk een oedometerproef met (povere) meting van de horizontale spanning. In de multi-stage triaxiaalproef werd de verticale deformatie beperkt, en werden rekafhankelijke waarden van c’ en ϕ’ bepaald. De resulterende lage sterkteparameters werden (en worden) niet alleen in Bishop sommen, maar ook in eindige elementen berekeningen gebruikt.

Soft Soil Creep model Het Soft Soil Creep model is een geavanceerd constitutief model dat Nederlandse slappe grond goed beschrijft. Het combineert het isotachenprincipe met het CamClay model, en gaat daarom goed om met o.a. kruip, kruipversteviging, en critical state schuifvervorming. De parameters ervan kunnen aan de K0-C.R.S. oedometerproef worden ontleend (Den Haan en Kamao, 2003). Het gaat daarbij om zowel de compressibiliteitsparameters κ*, λ*, µ*, νur en K0,nc als de critical state sterkteparameter M. In een advanced optie in Plaxis kan M worden bepaald met de formule

Het is nodig om te komen tot een fysisch beter onderbouwde aanpak. Bepaling van de ongedrai-

200 veen γ = 10.5 kN/m3

ϕ ′ = 90°

n.c. 150

q [kPa]

trekgrens M = 3 ϕ ′ = 90° σ ′ rad iaal = 0 100

dijkmateriaal γ = 16.5 kN/m3 ϕ ′ = 46° diep

ondiep

50 o.c. o.c.

gorcum licht γ = 12.8 kN/m3 ϕ ′ = 55° n.c.

vast zand ϕ ′ = 35°

los zand ϕ ′ = 32°

0 0

10

20

30

40

50 p' [kPa]

52


60

70

80

90

100

Figuur 1 De hoge inwendige wrijvingshoek van Nederlandse slappe grond. Ongedraineerde afschuiffase, triaxiale compressieproef, herconsolidatie bij terreinspanning. q=σ ’ax-σ ’rad ; p’=σ ’ax /3+2σ ’rad /3 M=q/p’ n.c.= normaalgeconsolideerd (onder dijkkruin) o.c.= overgeconsolideerd (naast de dijk).

A. Feddema Deltares GeoEngineering

Samenvatting De hoge schuifsterkte en lage stijfheid van slappe Nederlandse grond heeft het nodig gemaakt allerlei kunstgrepen toe te passen in stabiliteits- en deformatieberekeningen. Daarmee wordt de inwendige wrijvingshoek ϕ’ binnen acceptabel geachte proporties gebracht. Het lijkt echter mogelijk om met het Plaxis Soft Soil Creep model recht te doen aan dit bijzondere spannings-rek gedrag, als de bijbehorende parameters uit de K0-C.R.S. oedometerproef worden afgeleid. Dit wordt aan de hand van twee praktijkvoorbeelden toegelicht. Het succes van deze aanpak maakt toepassing ervan mogelijk voor de toetsing van dijken kadeveiligheid. De huidige configuratie van een dijk wordt vanuit het verleden opgebouwd, waardoor de kruipversteviging en 'pre-shearing' van de slappe lagen vanzelf optreedt. Deze bepalen dan mede de te berekenen stabiliteitsfactor FS.

De vergelijking is geldig voor één-dimensionale vervorming onder constante reksnelheid in het normaal-geconsolideerde gebied. Dat zijn precies de condities in het laatste deel van de K0-C.R.S. proef, en omdat K0,nc, νur en λ*/κ* in de proef worden bepaald, kan ook M berekend worden. In figuur 2 wordt een fit getoond van een K0C.R.S. proef met het Soft Soil Creep model. De overeenstemming is goed. De proef bevat een ontlast/herbelastfase en een relaxatiefase. De eerste is nuttig voor de bepaling van de elastische parameters κ* en νur; met de tweede kan de kruipparameter µ* worden bepaald. Voor het project 'Grensverleggend toetsen in opdrijfsituaties' dat door Deltares GeoEngineering is uitgevoerd in het kader van het project 'Sterkte en Belasting van Waterkeringen' is uitgebreid onderzoek verricht aan drie dijk-raaien (één raai in de Markermeerdijk bij Warder, en twee raaien in de zuidelijke Lekdijk tussen Nieuw Lekkerland en Streefkerk). Van de uitgevoerde triaxiale compressieproeven en K0-C.R.S. oedometerproeven is gebruik gemaakt om de M-waarden te vergelijken, zie figuur 3. De figuur beperkt zich tot triaxiaalproeven op materiaal dat ónder de dijk gestoken is, en dat hergeconsolideerd is tot de terreinspanning. Het gaat dus om min of meer normaalgeconsolideerde proeven. De resultaten zijn

De overeenstemming wordt voldoende goed geacht om de K0-C.R.S. parameters inclusief M toe te passen in het Soft Soil Creep model. K0C.R.S. parametersets zijn bepaald voor twee projecten en toegepast in Plaxis. De ϕ’-waarde die in Plaxis als afkapping kan worden gebruikt (om een relatief steilere vloeioppervlak te krijgen), wordt 0.1° lager genomen dan de hoek van de M-lijn, overeenkomstig de default-instelling in Plaxis. M en ϕ’ zijn veel hoger dan gebruikelijk is in slappe grond. Anderzijds is c’ = 0 genomen. Het CamClay model verwacht geen cohesie in normaalgeconsolideerde omstandigheden, en in triaxiaalproeven wordt ook weinig cohesie gemeten.

10

100

1000

0.0 400 300 0.2

'v, 'h

lineair

[-]

0.1

0.3

De metingen aan de aardebaan van de Betuwelijn ter hoogte van km. 16.7 bij Sliedrecht, zijn geanalyseerd in het kader van het CUR project ‘door grond horizontaal belaste palen’. De in Plaxis gebruikte dwarsdoorsnede was als in figuur 4. Per slappe laag is een K0-C.R.S. oedometerproef uitgevoerd. De proef levert hoge M-waarden, die negatief correleren met het volumieke gewicht. De volumieke gewichten variëren tussen 10 en 15 kN/m3; de M-waarden tussen 2.2 en 1.6. Deze zijn gebruikt in berekeningsvariant 14, waarbij de cohesie op nul werd gesteld. Deze variant leverde goede postdicties op van de horizontale en verticale deformaties. Figuur 5 geeft de horizontale deformaties ter plaatse van de hellingmeter in de teen van de

v

100

0.4

h

0

0.5 SSC large strain simulation

test

0

1

2

0

1

2

3

4

5

3

4

5

1.0

280 230

0.8

180

0.6

130

0.4

80 0.2

30

0.0

-20 0

50

100

150

200

250

300

tijd in dagen

p [kPa]

Figuur 2 Fit en meting, K0-C.R.S. proef op Oostvaardersplassenklei (γnat = 12.5 kN/m3, κ*= 0.033, λ*= 0.24, µ*= 0.022, M=2.1, νur = 0.18, pc0=32kPa, K0,nc=0.36).

3 GL GL

GL

2.5

61.9°

M 2

48.6°

1.5

36.9°

1

25.4°

0.5

K0,nc

veen

0 1.0

humeuze klei

1.2

1.4

dichtheid

Aardebaan Betuwelijn

200

K0

De hoge waarden van M en ϕ’ vallen op, en bevestigen de hoge ϕ’ waarden in figuur 1 (de relatie tussen ϕ’ en M is sin ϕ’ = 3M/(6+M); zie ook de ϕ’- as in figuur 3). De overeenstemming tussen triaxiaal-M en M uit de K0-C.R.S. proef is niet exact. Met name het veen en de zeer humeuze Gorcum klei benadert in triaxiale compressie al gauw de waarde M = 3, hetgeen overeenkomt met de ϕ’=90° conditie. Exacte overeenstemming mag ook niet verwacht worden in deze indirecte vergelijking. Duidelijk is verder dat Jáky veel lager uitpakt, en er kan worden geconcludeerd dat Jáky niet opgaat in Nederlands’ slappe grond. Dat is weer eens een bevestiging van het afwijkende gedrag van onze slappe humeuze grond.

'v [kPa] 1

q [kPa]

uitgezet tegen de volumieke massa en bestrijken een scala aan slappe Nederlandse grondsoorten. Uitgezet zijn M verkregen uit de K0-C.R.S. proef en de triaxiaalproef, en de gemeten K0,nc waarde in de K0-C.R.S. proef. Verder is met de Jáky vergelijking ook een M-waarde bepaald, nl. via K0,nc = 1 – sin ϕ’cv.

M triaxiale compressie

M, fit K0-CRS

Figuur 3 Mnc en K0,nc uit triaxiale compressieproeven en K0C.R.S. proeven, Markermeerdijk en Lekdijk, en M zoals bepaald met het Soft Soil Creep model en met Jáky's formule.

dijkmateriaal

1.6

1.8

2.0

[t/m3] M Jáky

K0,nc meting K0-CRS

Figuur 4 Dwarsdoorsnede aardebaan Betuwelijn, km. 16.7 nabij Sliedrecht


53

Figuur 6 Dijkdoorsnede, IJkdijk Macrostabiliteitsexperiment 2008.

Figuur 5 Horizontale deformaties in de teen, aardebaan Betuwelijn, km. 16.7.

ophoging. De metingen (zwarte lijn) en variant 14 (blauwe lijn) liggen dicht bij elkaar.

IJkdijk Het project ‘Macrostabiliteitsexperiment’ van Stichting IJkdijk is opgezet om innovatieve dijkmonitoringstechnieken te beproeven. Er is een 6m hoge en 100m lange dijk gebouwd te Booneschans, op een ondergrond met een dunne toplaag van klei, gevolgd door 1 - 3m veen, een dunne Allerød zandlaag (humeus zand) en Pleistoceen zand. De dijk is tot bezwijken gebracht door eerst een teensloot te graven, die vervolgens te verdiepen en verbreden, en daarna de zandkern met water te vullen. De dijk bezweek enkele uren na het begin van het vullen van de kern. Extra bezwijkstappen werden achter de hand gehouden: legen van de sloot, en vullen met water van een rij containers die op de kruin waren geplaatst. Bij de IJkdijk is vooral de veenlaag bepalend voor de deformaties en de stabiliteit. Het veen is met Soft Soil Creep gemodelleerd. Gemiddelde parameters zijn genomen van een aantal van 6 K0C.R.S. proeven op het veen. De M-waarde is 2.6 en is dus zeer hoog. De OCR in het veen is bepaald door ijking van de berekening aan de oedometerproeven: de eerste slag is aangebracht, berekende verticale effectieve spanning en rek in het veen zijn bepaald en vergeleken met de oedometerproef, en OCR is aangepast tot overeenstemming werd bereikt.

54


Plaxis levert een goede simulatie van de gemeten verticale deformaties en waterspanningen tijdens de bouw – zie figuur 7. De afwijking ten aanzien van de waterspanningen in de topklei onder de kruin is een gevolg van de aangenomen freatische lijn, die dicht bij het niveau van de opnemer ligt. De freatische conditie brengt de berekende wateroverspanning daarom na elke slag onmiddellijk terug naar nul. Kennelijk is er sprake van een hogere of hoger wordende freatisch niveau in de top klei. De horizontale deformaties in de teen tijdens de bezwijkfasen worden onderschat. Met ongedraineerde c’-ϕ’ reductie wordt voor het geconstateerde moment van bezwijken FS=1.17 berekend. Hier moet nog 10 - 15% extra bijkomen voor het 3D effect van de zijkanten van de afschuiving. Gedacht wordt dat het bezwijken ontstaan is door hydraulische grondbreuk, ergens verticaal onder de kruin. Dat is vermoedelijk gebeurd door de hoge infiltratiedrukken rondom de horizontale drains tijdens het vullen van de zandkern. Kernzand zal in de breuk zijn gevloeid en zal eveneens een hoge horizontale druk op de slappe lagen hebben uitgeoefend. Grondbreuk is echter nog niet door veldonderzoek bevestigd en het modelleren van de latere fasen tijdens het bezwijken is dus ongewis en daarom achterwege gelaten.

Dijkveiligheid Beide cases zijn berekend met Soft Soil Creep en met parameters afgeleid uit de K0-C.R.S. oedo-

meterproef. Kenmerkend zijn de hoge M-waarden en de afwezigheid van cohesie. Er zijn hierbij geen ondoorzichtige keuzes gemaakt. De sommen verlopen snel: de IJkdijk som vergde slechts enkele minuten rekentijd. De overeenstemming met betrekking tot deformaties en wateroverspanningen is goed. Slappe Nederlandse grond, de K0-C.R.S. proef en het Soft Soil Creep model verdragen elkaar kennelijk goed. Voor de toetsing van dijkveiligheid mag de sterkte bij grote vervorming worden gebruikt, omdat immers niet de gebruikstoestand in het geding is, maar het overleven van extreme belastingen (Van Duinen en Calle, 2007). De K0-C.R.S. proef levert feitelijk een hoge, bij grote rek behorende waarde van de sterkte, en voldoet daarmee aan deze conditie. Het Soft Soil Creep model heeft nog het voordeel dat het netjes omgaat met het verschijnsel van kruipversteviging (‘ageing’) en pre-shearing. De ondergrond van een dijk bouwt door visceuze processen over de tijd een extra weerstand op tegen vervorming (kruipversteviging), en als de nieuwe belasting dezelfde richting heeft als de oude, is de kruipversteviging des te effectiever (pre-shearing). Een logische aanpak is daarom een dijk vanuit het verleden op te bouwen om zo de huidige toestand te reconstrueren, die te onderwerpen aan de maatgevende belastingen, en tenslotte met ongedraineerde reductie van ϕ‘ de FS te bepalen.

Deformatie en sterkte van ophogingen en dijken op slappe Nederlandse grond

Pore pressures Pore pressures

Settlement Settlement

- 0.4

- 0.2

- 0.3

- 0.4

- 0.5

- 0.5 - 0.6

8

6

4

2

0

-2

pla x i s

pla x i s

6

peat layer, peat crest layer, crest gauge

gauge

4

2

top clay, crest top clay, crest 0

-2

peat layer, toe peat layer, toe

-4

0 - 0.6

5

0

10 5

15 10

20 15

25 20

30 25

35 30

40 35

45 40

50 45

days from start of construction (13-08-2008 06:00) of construction (13-08-2008 06:00) settlemstart ent plate nr14 beneath crest plaxis calc5days from

Plaxis calc5 PeatPlaxis SSC calc5 Peat SSC parameters: parameters: κ ∗ = 0.02 ∗ = 0.02 λ ∗ =κ0.22 λ ∗ = 0.22 µ ∗ = 0.02 M =µ2.6 ∗ = 0.02 = 2.6 ν ur =M0.21 ν 0.21 = =0.25 K 0,nc ur OCR = 3.3 = 0.25 K 0,nc OCR = 3.3

10

-4

20

30

40

50

0 20 30 40 days from start10of construction (13-08-2008 6:00h) days from start of construction (13-08-2008 6:00h)

settlem ent plate nr14 beneath crest

0 12

23 0 1 1 0

01

23 2

3A 2

1

3B

3A

3B

0

filling digging 2: endbasin, of phase 2: ditch-2 ditch deeper 2: end of phase 2: 3: end of phase 3: deeper-3 ditch infiltration in3:sand core end of phase 3: -4

3A: during pause infiltration in sand core -5 in infiltration 3A: during pause 3B: infiltration ends; in infiltration-6 failure imminent 3B: infiltration ends; failure imminent

50

Lateral deformation Lateral deformation

2 full line: measurement full line: measurement1 full line + symbol: calculation full line + symbol: calculation 0: start of phase 1 0 start of1:phase 1 1: end 0: of phase filling basin, digging 1: endditch of phase 1:-1

depth [mNAP]

plaxis calc5

0

50

depth [mNAP]

- 0.3

potential head gauges nrs 50, 51, 54 [kPa]

- 0.1

-settlement in m

-settlement in m

- 0.1

- 0.2

8

0.0

potential head gauges nrs 50, 51, 54 [kPa]

0.0

top c lay

-1

peat

-2

top c lay peat

Allerø d

-3

Allerø d -4 -5 0

0.05

-6

0.1

hori zontal 0

0.15

0.2

d0.05 isp lacem en t, 0.1 inclin ometer 0.15 nr.53 [m ]

0.25

0.2

0.25

hori zontal d isp lacem en t, inclin ometer nr.53 [m ]

Figuur 7 Resultaten Plaxis berekening, IJkdijk. Macrostabiliteitsexperiment 2008.

De eindige elementenmethode heeft moeite om de bezwijktoestand van een dijk goed te modelleren, en dat blijft een zwak aspect van de verkregen FS. Verbetering van de (c’)-ϕ’-reductie methode is zeker aan te bevelen, maar valt buiten het bestek van dit artikel. Van belang hier is de constatering dat het Soft Soil Creep model in combinatie met de K0-C.R.S. oedometerproef, in staat lijkt om de deformatie van constructies op slappe Nederlandse grond getrouw én snel te simuleren, en dat dit een handvat geeft voor het verrekenen van de effecten van de sterkte bij grote vervorming, kruipversteviging en preshearing op de veiligheid van dijken. Tijdens de bouw van dijken en ophogingen kan deze aanpak worden toegepast voor bewaking van wateroverspanningen en uitvoeringsbegeleiding. Het is een merkwaardige kronkel dat de celproef, die inmiddels is afgeschreven, in principe overeenkomt met de K0-C.R.S. proef, die wij hier

propageren. In beide wordt zowel de horizontale als de verticale spanning en verticale deformatie gemeten en wordt de K0 conditie (nagenoeg) opgelegd. En in beide wordt de belasting langzaam opgevoerd. De interpretatie van de celproef kwam er echter op neer dat de veronderstelde bezwijklijn nauwelijks boven de K0-lijn uitkwam, en er was geen theorie beschikbaar om de link te leggen met de sterkte. Die link is de sleutel van de hier geschetste aanpak en wordt gegeven door het Soft Soil Creep model.

Anisotropic Creep Model Plaxis ontwikkelt momenteel een anisotrope versie van het Soft Soil Creep model. Hierbij bepalen de optredende spanningen en rekken en de richtingen daarvan, de grootte en oriëntatie van het vloei-oppervlak. Verwacht mag worden dat hierdoor het effect van pre-shearing beter wordt gemodelleerd. Er hoeft echter niet op deze ontwikkeling gewacht te worden: het Soft Soil Creep model is voldoende toegesneden op Nederlandse slappe grond.

Literatuur – E.J. den Haan. Theme report on Special Problem Soils, Part I Peats and Organic Soils. XI Eur. Conf. SMFE, Kopenhagen, 9:139-156, 1995. – E.J. den Haan & S. Kamao. Obtaining isotache parameters from a C.R.S. K0-Oedometer. Soils And Foundations, 43:4:203-214, aug. 2003. – E.J. den Haan. Ongedraineerde stabiliteitsanalyse. Geotechniek, 58-63, juli 2006. – E.J. den Haan & G.A.M. Kruse. Characterisation and Engineering Properties of Dutch Peats. In: Characterisation and Engineering Properties of Natural Soils - Tan, Phoon, Hight & Leroueil (eds). Taylor & Francis, London, 2007, 2101-2133. – T.A. van Duinen & E.O.F. Calle. Bezwijksterkte van grond in stabiliteitsanalyses voor waterkeringen. Geotechniek, 28-31, juli 2007. Reageren op dit artikel? Stuur dan uw reactie vóór 31 oktober 2009 naar [email protected]


55

11 E J A A R G A N G NUMMER 4 OK TOBER 2009

paalmatrassystemen: state of the art engineering

Geokunst wordt mede mogelijk gemaakt door: Subsponsors Colbond BV Postbus 9600 6800 TC Arnhem Tel. 026 - 366 4600 Fax 026 - 366 5812 E-mail [email protected] www.colbond-geosynthetics.com NAUE Benelux Gewerbestrasse 2 32339 Espelkamp-Fiestel Duitsland Tel. +49 5743 41-0 Fax +49 5743 41-240 E-mail [email protected] www.naue.com TEXION Geokunststoffen NV Admiraal de Boisotstraat 13 B-2000 Antwerpen – Belgium Tel. + 32 (0)3 210 91 91 Fax + 32 (0)3 210 91 92 www.texion.be www.geogrid.be

De collectieve leden van de NGO zijn:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Bonar Technical Fabrics NV, Zele Bouwdienst Rijkswaterstaat, Utrecht Cofra B.V. Amsterdam Colbond BV, Arnhem CURNET CUR Bouw & Infra, Gouda Enviro Advice BV, Nieuwegein Fugro Ingenieursbureau BV, Leidschendam 8. Deltares, Delft 9. DVS (Dienst Verkeer en Scheepvaart), Delft 10. Geopex Product (Europe) BV, Gouderak 11. Movares Nederland BV, Utrecht 12. Intercodam Infra BV, Amsterdam 13. InfraDelft BV, Delft 14. Joosten Kunststoffen, Gendt 15. Kem Products NV, Heist op den Berg (B) 16. Kiwa NV, Rijswijk 17. NAUE Benelux, Espelkamp-Fiestel 18. Ooms Nederland Holding, Scharwoude 19. Pelt & Hooykaas BV, Rotterdam 20. Prosé Kunststoffen BV, Britsum 21. Quality Services BV, Bennekom

22. Robusta BV, Genemuiden 23. Schmitz Foam Products BV, Roermond 24. Stybenex, Zaltbommel 25. Ten Cate Geosynthetics Netherlands BV, Almelo 26. Tensar International BV, Oostvoorne 27. Terre Armee BV, Waddinxveen 28. TNO Ind. Div. Prod Onderzoek, Eindhoven 29. T&F Handelsonderneming BV, Oosteinde 30. Trisoplast Mineral Liners, Velddriel 31. Van Oord Dredging and Marine Contractors, Rotterdam 32. Van Oord Nederland BV, Gorinchem 33. Voorbij Funderingstechniek BV, Amsterdam 34. Zinkcon Boskalis Baggermij., Papendrecht 35. Ceco BV, Maastricht

Grip op grond Met sterke producten van een ervaren partner in geotechniek • Stabiele (bouw)wegen ➞ Enkagrid® MAX voor grondstabilisatie • Steile grondlichamen ➞ Enkagrid® PRO voor grondwapening • Erosievrije oevers en taluds ➞ Enkamat® voor erosiepreventie • Waterafvoer op maat ➞ Enkadrain® voor drainage • Bouwrijpe grond ➞ Colbonddrain® voor grondconsolidatie

Colbond bv • tel. 026 366 4600 • fax 026 366 5812 • [email protected] • www.colbond.com • www.colbond-geosynthetics.nl

Van de redactie Beste Geokunst lezers,

van het kunstwerk) verloopt naar een berekende 0,15 m zetting

Spoorwegen werden al in de 19e eeuw op grote schaal aangelegd

bij de overgangsplaat naar de zachte aardebaan 70 m verderop.

en zijn altijd een bron van inspiratie en innovatie geweest. Grootheden als Brunel ontwierpen constructies voor de eeuwig-

Piet van Duijnen en Suzanne van Eekelen doen verslag van het

heid. Zij hadden de tijd, de vrijheid en de ruimte om dit te doen.

ontwerp en de uitvoering en presenteren de eerste resultaten van

Tegenwoordig moeten tracés in moordend tempo worden opgele-

het monitoringsprogramma, dat sinds de ingebruikname continu

verd en zitten we met ruimtegebrek, strakke planningen en – met

loopt en de theorie lijkt te bevestigen. De monitoring gaat door

de Nederlandse bodemgesteldheid – vaak ook met ingewikkelde

en wij zullen u op de hoogte houden van de ontwikkelingen.

grondmechanische problemen. We moeten blijven innoveren om aan de moderne eisen te voldoen. Constructies worden verfijnd en

Ik wens u veel leesplezier met deze Geokunst.

nieuwe materialen en ontwerpmethoden worden doorontwikkeld. Het paalmatrassysteem is een product van state of the art

Shaun O’Hagan

engineering, dat zijn weg heeft gevonden naar de Nederlandse

Eindredacteur Geokunst

civiele markt. Deze uitgave van Geokunst is geheel gewijd aan een extra lang artikel over een paalmatrassysteem, dat als overgangsconstructie is gebouwd tussen een aardebaan en een spoorviaduct, die onderdeel uitmaken van een spoorverbreding in het centrum van Houten. Met deze constructie is een geleidelijke overgang gerealiseerd tussen een star kunstwerk en een zachte aardebaan. Dit is de eerste toepassing van een paalmatras onder een Nederlandse spoorweg. Dat is op zich al niet alledaags, maar wat dit project extra bijzonder maakt, is de enorme hoeveelheid monitoring, die nu al een schat aan gegevens heeft opgeleverd. Het onderzoeksbudget bedraagt maar liefst 50 % van de kosten van de aanleg van de paalmatras. Deze kosten zijn gesponsord door de Bataafse Alliantie, (ProRail, Mobili, CFE en KWS Infra), Deltares, Voorbij Funderingstechniek en Huesker. Movares en CRUX Engineering sponsoren de verwerking en interpretatie van de meetresultaten. De intensieve monitoring was nodig in verband met het experimentele karakter van de constructie. Bij de Kyotoweg is veel ervaring opgedaan met (het ontwerp van) paalmatrassen. In deze constructie wordt de theorie nog een stap verder genomen. Het ontwerp is erop gebaseerd dat de overgang tussen het kunstwerk en de minder draagkrachtige ondergrond geleidelijk via 5 zones van nagenoeg zettingsvrij (ter plaatse van de overgang

Colofon

Geokunst wordt uitgegeven door de

Een abonnement kan

Nederlandse Geotextiel-organisatie.

worden aangevraagd bij:

Het is bedoeld voor beleidsmakers,

Nederlandse Geotextielorganisatie (NGO)

opdrachtgevers, ontwerpers, aannemers

Postbus 7053

en uitvoerders van werken in de grond-,

3430 JB Nieuwegein

wegen waterbouw en de milieutechniek.

Tel. 030 - 605 6399

Geokunst verschijnt vier maal per jaar

Fax 030 - 605 5249

en wordt op aanvraag toegezonden.

www.ngo.nl

Tekstredactie

C. Sloots

Eindredactie

S. O’Hagan

Redactieraad

C. Brok, A. Bezuijen, M. Dus ˘kov, J. van Dijk, W. Kragten

Productie

Uitgeverij Educom BV Rotterdam

GEOkunst – oktober 2009

59

Ing. Piet G. van Duijnen Movares, lid CUR159B

Ir. Suzanne J.M. van Eekelen Deltares, TU Delft, voorzitter CUR159B

Samenvatting

Eerste Paalmatras onder spoorbaan in Nederland

Bij de spoorverbreding in Houten was er weinig tijd voor de aanleg van de aansluiting

Overgangsconstructie zonder onderhoud?

van de nieuwe spoorbanen op het nieuwe spoorwegviaduct. Na een zorgvuldige afweging werd ervoor gekozen om hier een paalmatras te bouwen. Het werd de eerste paalmatras onder een Nederlandse spoorlijn. De paalmatras zorgt voor een geleidelijke overgang van het ‘harde viaduct’ naar de ‘zachte’ aardebaan.

Inleiding Wie kent het niet, de schokbrekertest bij het passeren van een kunstwerk in het westen van Nederland. Ook veel wegbeheerders zijn niet blij met de problemen rondom overgangen tussen 'zachte' aardebanen en 'harde' kunstwerken. Deze overgangen vergen veel onderhoud. Hierdoor heeft de infrastructuur een lagere beschikbaarheid. Voor de aanleg van overgangen tussen aardebanen en viaducten is vaak te weinig tijd beschikbaar. Bij de studiefase wordt al weinig zettingstijd voor baanlichamen gereserveerd. Tegen de tijd dat er gebouwd moet worden, is de beschikbare zettingstijd vaak nog verder ingekort. En juist ter plaatse van de overgang is de beschikbare zettingstijd nóg korter vanwege de aanleg van het landhoofd. In de gemeente Houten wordt het spoor verbreed van 2 naar 4 sporen. Voor het centrum van Houten betekent dat een nieuw spoorwegviaduct. En helaas, ook bij dit project liep de Bataafse Alliantie1 tegen dit tijdsprobleem aan. Door vertraging tijdens de bouw was de voorbelastingstijd bij één van de overgangen tot één maand gereduceerd.

Voor deze overgang is voor een paalmatrassysteem gekozen. Deze 70 m lange, robuuste overgangsconstructie zal een minimum aan verschilzettingen, en dus onderhoud geven. De paalmatras kwam op basis van een lifecycle-kosten-analyse als gunstigst uit de bus. Met de paalmatras is een overgang gerealiseerd waarbij de restzettingen geleidelijk verlopen van 0,15 m aan de zijde van de 'zachte aardebaan', tot enkele millimeters aan de zijde van het 'harde' viaduct. De geleidelijke overgang is ontworpen door creatief om te gaan met paalafstanden en paalpuntniveaus.

Ontwerp Tabellen 1 en 2 geven de details van het ontwerp van de paalmatrasconstructie. De geokunststof wapening (geogrid) is gedimensioneerd volgens de rekenregels uit de EBGEO, versie 2004.

Geleidelijke overgang Het ontwerp van deze paalmatras zorgt voor een geleidelijke overgang van het ‘harde’ kunstwerk naar de 'zachte' aardebaan. Dit gebeurt door het geleidelijk vergroten van de paalafstanden en het verkorten van de paallengten. In de

Paalmatrasovergangsconstructie

Dubbel sporig baanvak, B = 11 m 70 meter lang

Opbouw ondergrond

1 m zand 3 m klei 20 m zand

Paalfundering

Aardebaan met gewapend granulaatmatras


en sinds november 2008 in bedrijf. Om de ontwerpregels te valideren is een groot monitoringsproject opgezet. Dit artikel beschrijft ervaringen tijdens het ontwerp en de aanleg, en geeft de eerste meetresultaten. De paalmatras voldoet tot nu toe uitstekend.

langdoorsnede (figuur 1) zijn vijf zones onderscheiden. Elke zone heeft zijn eigen functie. Op het viaduct (rechts in figuur 1) liggen ingegoten spoorstaven. Het spoor op het kunstwerk zal daardoor niet zakken, en heeft een hoge dynamische stijfheid. Zone 1 is de overgang van deze ingegoten sporen naar spoor in ballast. Direct onder het ballastbed is een gewapende betonnen overgangsplaat gestort. Deze is scharnierend opgelegd op het landhoofd, en rust op de granulaatmatras op palen. In zone 1 zal geen zetting optreden. De dynamische stijfheid is er echter wel lager dan die van de viaduct. Doel hiervan is de overgang viaduct-paalmatras geleidelijk te laten verlopen.

Zone 1-2

Zone 3A

Zone 3B

Bedding tussen de Palen k [kN/m3]

0

100

300

Lengte [m]

45

9,6

9,5

5

300 HSP-palen Paalschacht ø 0,22 m Paalkop ø 0,40 m

Paalafstanden [m x m]

1,25x1,4

1,45x1,6

1,45x1,9

geen palen

Wapening: Fortrac dwarsrichting

M450-50*

M450-50

M450-50

M450-50

Spoor in ballast 0,7 m ballast 0,1 m sub ballast 1,0 m zand 1,0 m granulaat Geokunststof wapening volgens Tabel 2 Totale dikte aardebaan 2,8 m

langsrichting

M450-50

T600-50

T600-50

T600-50

Tabel 1 Globale gegevens matras Houten.

60

De paalmatras is in augustus 2008 gebouwd

Zone 4

*Codering wapening: Bijvoorbeeld ‘Fortrac M450-50’ betekent Fortrac type M, treksterkte in sterkterichting is 450 kN/m', en treksterke in de richting loodrecht daarop is 50kN/m'. De stijfheid EA van het geokunststof is afhankelijk van de rek en de belastingsduur, en te bepalen uit de isochrone curven van Fortrac M.

Tabel 2 Geokunststof wapening (geogrids) van de matras.

Figuur 1 Langsdoorsnede van de palenmatras

Ingegoten spoor Baanlichaam

300 HSP piles ø0,22/0 ,40m

Ballast

Zand

Granulaat

Overgangsplaat

Overgangsplaat

2.8m Zand Klei

Zand Zone 4

Zone 3A

Figuur 2 Locatie paalmatras bij station Houten.

Zone 3B

Zone 1

Zone 2

Figuur 3 Installatie van de HSP-palen langs het oude in bedrijf zijnde spoor.

Voor zone 2 is de paalfundering zettingsvrij ontworpen. De palen staan op stuit en zijn in staat om zonder te zakken de totale belasting te dragen (inclusief de maximale treinbelasting). Toch zal in zone 2 al een beetje zetting optreden (enkele centimeters). Dit komt doordat het geogrid geleidelijk zal gaan kruipen. Door op het granulaat 1 m zand aan te brengen is de dynamische stijfheid lager dan ter plaatse van zone 1. Dit garandeert een geleidelijke overgang. In zone 3A en 3B worden de zettingen weer iets groter. De paalafstanden worden geleidelijk groter, zoals gegeven in tabel 2. In zone 3B is bovendien het paalpuntniveau 0,5 m hoger gekozen, zodat de palen onder maximale belasting iets zullen zakken. In zone 3A en 3B wordt

Figuur 4 De zandlaag tussen de paalkoppen is hier nog niet aangebracht. De rij palen langs het spoor is iets hoger geplaatst om het bestaande talud niet te hoeven afgraven. Hier en daar is een extra paal geplaatst vanwege obstakels in de ondergrond.


61

62

Figuur 5 Uitrollen van de langs- en dwarswapening.

Figuur 6 Aanbrengen van het granulaat.

Figuur 7 De overgangsplaat.

Figuur 8 Inbouwen van de rekopnemers.


Eerste Paalmatras onder een spoorbaan in Nederland

een matras een noodstop van een trein erg vervelend. De volle horizontale belasting wordt dan via de palen overgebracht naar de ondergrond. Hierom zijn de wapeningskorven in de palen beduidend langer dan destijds de gewoonte was met HSP palen. Het aanbrengen van lange wapeningskorven in het natte beton van slanke HSP palen bleek niet eenvoudig, maar is na wat experimenteren met de betonsamenstelling toch gelukt. Maar: moet een paal wel over de hele hoogte gewapend worden, of mag er een plastisch schanier ontstaan? De ervaringen in Houten hebben ertoe geleid dat de CUR commissie 'Ontwerprichtlijn Paalmatrassen' onderzoek deed naar de noodzaak om de palen volledig te wapenen. In overleg met de TU-Delft is vastgesteld dat de gebruikelijke rekenregels voor paalwapening erg pessimistisch zijn voor in de grond gevormde palen onder een grondmatras.

erop gerekend dat de grond tussen de palen een deel van de belasting opneemt. In zone 4 is een 'overgangsplaat' gerealiseerd. Deze overgangsplaat is weer een granulaat matras, maar nu zonder palen. In de zones 3A, 3B en 4 is de geleidelijke overgang gerealiseerd van enkele centimeters zetting naar 0.15 m zetting van de conventionele aarden baan. Opgemerkt wordt dat de bodem in Houten in verhouding tot het westen van Nederland erg goed is. De samendrukbare laag heeft slechts een dikte van 3 m. Zonder matras was de te verwachten zetting circa 0.7 m.

Uitvoering De uitvoering is begonnen in augustus 2008. In deze periode is een werkvloer gerealiseerd, zijn 300 HSP-palen ingetrild en is een 1 m dikke gewapende granulaatlaag aangebracht, met daarbovenop 1 m zand. Omdat er geen ruimte was voor natuurlijk talud is ook de zandlaag met geogrids gewapend. Bovenop het zand is de gebruikelijke ballastconstructie aangebracht. De betonnen overgangsplaat ter plaatse van het kunstwerk is in situ gestort. In de figuren 3 tot en met 8 is een korte impressie gegeven van de diverse uitvoeringstappen.

Overlap In een paalmatras wordt bijna altijd een uni-axiale geokunststof wapening toegepast. Uni-axiale geogrids hebben een sterkte richting en een zwakke richting. Het is gebruikelijk om de wapeningsstroken met een bepaalde overlap te leggen.

Sterkterichting

paal configuratie en ligt tusssen de 0,3 tot 0,8 m. In Houten betekende dit dat 20% van het materiaal 'verloren' ging aan overlap in de zwakke richting. Het argument voor overlap in de zwakke richting is dat de wapening niet 'lek' mag worden, door bijvoorbeeld legonnauwkeurigheid of insnoering van de wapening. Als de wapening lek is kan er granulaat weglekken. Maar: Waarom zou een zo grote overlap in de zwakke richting noodzakelijk zijn? Binnen de CUR werkgroep wordt hierover nog discussie gevoerd. Door een goede kwaliteitsbewaking zou de vereiste overlap in zwakke richting misschien verkleind kunnen worden tot 0,1 à 0,2 m.

Stijfheid van de geokunststof wapening Welk geogrid voldoet het beste aan de gewenste sterkte en stijfheid? Een ontwerpeis was dat de kruiprek van de geogrids tijdens de exploitatiefase klein is. Gekozen is voor een stijf geogrid (Fotrac M). Een alternatief kunststof, Fotrac T, met dezelfde sterkte maar een hogere breukrek is echter beduidend goedkoper. Maar: Wellicht was het beter geweest om voor goedkoper materiaal te kiezen met een in verhouding lagere stijfheid. Door een zwaarder geogrid te kiezen (hogere breuksterkte) kan met dat goedkopere kunststof dezelfde axiale stijfheid worden verkregen. Het grote voordeel van een hogere breuksterkte en breukrek is een grotere betrouwbaarheid.

In het ontwerp en de uitvoering van dit project zijn kansen gesignaleerd om de paalmatras in de toekomst economischer te kunnen maken. We geven vier voorbeelden.

In de sterkterichting is het duidelijk dat dit nodig is: de krachten moeten immers worden overgebracht van de ene naar de volgende wapeningsstrook. Deze situatie komt echter vaak niet voor, omdat de wapening in sterkterichting een grote lengte heeft.

Wapening palen

Zwakke richting

Locatie

Remmende en optrekkende treinen zijn altijd lastig. Naast reizigers vinden ook de palen onder

Ook in de zwakke richting wordt een overlap toegepast. De overlap wordt afgestemd op de

Zone

Mogelijke optimalisaties

Drukdoos

1

2

3B

2

1,45 x 1,90

1,25 x1,40

Drukdozen A

2

2

Drukdozen A+B

2

2

Rekopnemers // spooras

2

2

Rekopnemers dwars op spoor

2

2

Paalafstand hart op hart (mxm)

A Tabel 3 Monitoringsprogramma.

A

A

A

B B

C

A

B B

C

Drukdoos

C

A+B

Figuur 9 Monitoren krachtsverdeling in de matras.

B B

C

C

C

Periode

Meet frequentie

November 2008 maart 2009

1 maal per 10 minuten

Maart 2009 - nu

1 maal per minuut

Voor zeer korte periodes

25 Hz

Tabel 4 Meetfrequentie.


63

Treinverkeer

Bouwfase

225

Verticale paalbelasting [kN]

200 175

Passage spoorkraan Kirow (zie figuur 12)

150

Treinbelasting (EbGeo)

125

Opslag bouwmateriaal

100 75 50

Kracht via grid (B)

25 0 7-08

4-09

2-10

30-10

27-11

Totale kracht op paal (A+B) EbGeo totaal (A+B)

25-12

22-01

19-02

19-03

Kracht via boogwerking (A) EbGeo via grid (B)

16-04

14-05

11-06

Kracht via geogrid (B)

Figuur 11 Passage Kirow over het centrum viaduct.

Figuur 10 Gemeten paalkrachten locatie 1 (zone 3B, hart op hart afstand palen 1,45x1,90 m2).

0,04

Locatie 1 Locatie 2

04-11-2008

19-12-2008

20-02-2009

0,02

80

0,00

Totale toename paalbelasting (A+B)

∆F paal [kN]

60 50 40

Paalbelasting via geogrid (B)

30 20

Zetting [m]

70

-0,02 -0,04 -0,06 -0,08 -0,10

10

-0,12

0

0 - 20

- 15

- 10

-5

0

5

5

10

10

15

20

25

30

35

40

45

Afstand [m]

Afstand tussen aslasten tot paal [m]

Figuur 12 Gemeten paalkrachten tijdens passage Kirow.

Monitoren Inleiding Innovatieve oplossingen zijn niet zonder risico's. Het ontwerp is gemaakt door verschillende partijen. Movares bedacht de zone indeling. CRUX Engineering B.V., Movares, Voorbij Funderingstechniek en Huesker hebben het ontwerp uitgewerkt. Deltares heeft het ontwerp gereviewd. Toch blijft het de vraag of de matras zich gedraagt volgens de ontwerpregels. Om de ontwerpregels te valideren is een uitgebreid monitoring programma opgezet.

64


Figuur 13 Gemeten zettingen in zone 3A, 3B en zone 4, direct onder het matras, tussen de palen.

Voor het interpreteren van de metingen aan de krachtsverdeling in de matras definiëren we A, B (en C), zie figuur 9. Bij het ontwerp van de geokunststof wapening van een paalmatras wordt uitgegaan van boogwerking. De belasting in het systeem verdeelt zich in drie delen: A. het belastingsdeel dat rechtstreeks naar de palen gaat; B. het belastingsdeel dat via trekkracht in de geokunststof wapening alsnog naar de palen gaat; C. het deel van de belasting dat door de slappe ondergrond tussen de palen wordt gedragen.

Op twee meetlocaties, zone 3B en zone 2, zijn op 4 palen 8 drukdozen recht boven palen geplaatst. Vier daarvan staan bovenop het geogrid. Die meten alleen het belastingsdeel A. De vier anderen staan onder het geogrid. Die meten A+B. Verder zijn op beide locaties rondom 1 paal 4 rekmeters aangebracht, in totaal 8 stuks. Per locatie meten 2 rekmeters de rekken van het geogrid in dwarsrichting en 2 rekmeters meten in langsrichting.

Eerste Paalmatras onder een spoorbaan in Nederland

Resultaat paalkrachten Figuur 10 laat zien dat de EBGEO de gemeten paalkrachten goed heeft voorspeld. De 'pieken' in de metingen zijn passerende treinen. In de EBGEO-berekening neemt de beddingsconstante k langzaam af, zodat de groene lijn langzaam toeneemt. Dit is niet standaard in een EBGEO berekening. Hiermee wordt het effect van consolidatie in rekening gebracht. De grootste piek in figuur 10 is de passage van de spoorkraan Kirow. De Kirow is veel zwaarder dan 'normale' treinen. Hij heeft voor en achter een onderstel met ieder vier assen. Het totaal van aslasten van het voorste onderstel is 130 ton, die van de achterste onderstel 60 ton. Tijdens de passage van de Kirow is hoogfrequent (25 HZ) gemeten. Hierdoor kan een perfecte relatie gelegd worden tussen de positie van de kraan en de gemeten paalreacties, zie figuur 12. Deze figuur laat zien hoe de aslasten van de Kirow zich spreiden in de aardebaan. Op locatie 1 voelt iedere paal maximaal 7% van de last van een onderstel, op locatie 2 is dat 5%. Op locatie 1 zien we enige blijvende invloed van de passage van de zware Kirow. Dit is ook te zien in figuur 10. Dit is in overeenstemming met de theorie van de 'boogwerkingscyclus', die in een

latere publicatie zal worden beschreven. We zien dat de aardebaan zich langzaam herstelt.

Resultaten zettingsmetingen Om de zettingen te monitoren is in de matras verspreid over de beide meetvelden circa 300 m zettingsmeetslang uitgerold. De zettingsslangen liggen op 3 verschillende niveau's en lopen tussen en over de paaldeksels. Met regelmaat worden de zettingen bepaald. De gemeten zettingen liggen in de orde van 0 tot 0,15 m. Niet iedere meting is echter evengoed gelukt. Figuur 13 geeft de gemeten zettingen. De resultaten van de monitoring zullen in een volgende publicatie uitgebreider worden besproken.

Werkt het? In november 2008 is het eerste spoor in dienst gegaan en in maart 2009 het tweede spoor. Buiten een zeer locale stopbeurt in de eerste week na indienstname zijn er tot op de dag van dit schrijven geen spoorcorrecties nodig geweest. Dus ja: de praktijk toont aan dat deze overgangconstructie werkt!

inbouwen van meetapparatuur, maar ook met de registratie en interpretatie zijn enorme kosten gemoeid. Het monitoringsprogramma is voor Houten circa 50% van de aanlegkosten van het matras. Het geheel was dan ook niet mogelijk geweest zonder onze sponsors, te weten: de Bataafse Alliantie, (ProRail, Mobilis, CFE en KWS Infra), Deltares, Voorbij Funderingstechniek en Huesker. Movares en CRUX Engineering B.V. sponsoren de verwerking en interpretatie van de meetresultaten. De CUR commissie ‘Paalmatrassystemen’ presenteert de Eerste Nederlandse ontwerprichtlijn 'Paalmatrassystemen' tijdens de Geotechniekdag 2009. De ontwerprichtlijn gaat in op het ontwerp van en eisen aan de palen en de gewapende granulaatmatras. In grote lijnen volgt het ontwerp van de gewapende matras de Duitse EBGEO. De regels zijn echter aangepast aan de Nederlandse bouwpraktijk en veiligheidsfilosofie.

1

Bataafse Alliantie: ProRail en de bouwcombinatie

CH4, die bestaat uit Mobilis, CFE en KWS infra werken intensief samen om binnen de gemeente

Dankwoord

Houten4 sporen te realiseren.

Monitoren is duur, peperduur. Niet alleen het

Ontwat ate at er eren van an slib sl Wapene pene en ne en van ng grond

BetonBeto n nwap pe pe eni ning

Erosiecont c nttrole role van an g gro rond en n rotse o sen n

Sportveld v eld e en e pa en p arkings par

OeverOev ererverde ded ded e iging

Weten en do doo oor oo o o meten

Optimale inzet van kennis en ervaring met geokunststoffen:

A ich Afd cht htitingen hti ht tin

G uidsw Gel dsw swanden sw w

ontdek de ‘TEXION-touch’.

Drainage ai ge en en inff i ltrat rat atie ie

Weg Wegen We eg e gen

Asfalt alttalt altwap wapening ap pen g Besc e rmi Besche rrm m i ng mi zee e b od em

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

U kent Educom ...als uitgever van en participant in Geotechniek. Educom initieert, investeert in, en realiseert kwaliteits-publicaties met bijbehorende websites. En dat al meer dan 20 jaar.

U kent Educom nog niet...

Wij ontwikkelen voor u personeelsen relatiemagazines: hét succesalternatief voor e-mailings. Als bureau verzorgen wij uw mediacommunicatie. Ons werkterrein omvat ook beurzen en evenementen. Wij adviseren op marketing-, huisstijl- en identiteitsgebied. Wij verzorgen websites (concept/bouw/beheer). Wij verzorgen uw drukwerkorders (van concept tot druk tot distributie). Uw communicatie-uitingen zijn veelzijdig. Ga in zee met een veelzijdige partner als Educom. Bel 010-425 65 44.

Uitgeverij Educom BV Mathenesserlaan 347 Rotterdam T 010-425 6544 [email protected] www.uitgeverijeducom.nl

Cofra B.V.

www.cofra.nl

de e specialistische aannemer m grondverbeteringstechnieken ek & folieconstructies

Cofra De beschikbare ruimte voor infrastructuur wordt steeds beperkter en de uitvoeringstijd korter. Hierdoor groeit de behoefte aan innovatieve oplossingen voor het bouwrijp maken van zettingsgevoelige gebieden. Cofra voorziet in deze behoefte en heeft zich gespecialiseerd in innovatieve grondverbeteringstechnieken die wereldwijd worden toepast. Met de aanwezige kennis en ervaring biedt Cofra oplossingen op maat en bestaat de mogelijkheid om het gehele proces van ontwerp tot uitvoering voor u te verzorgen.

building worldwide on our strength

Kwadrantweg 9 - 1042 AG Amsterdam Postbus 20694 - 1001 NR Amsterdam Tel. 020-693 4596 - Fax 020-694 1457

GEO. kunst pag Geotechnische innovaties klimaatbestendig. Sterkteparameters voor boezemkeringen. Bouwkuip van project Le Carrefour te Leiden

Recommend Documents