GEO. kunst pag Representatieve waarden voor grondparameters in de Geotechniek

12 E J A A R G A N G NUMMER 2 APRIL 2008

Representatieve waarden voor grondparameters in de Geotechniek Berekening van door grond zijdelings belaste palen, conservatief of niet? Off-shore zinktunnel in het project Busan-Geoje Fixed Link in Zuid-Korea Dossier ‘Ondergronds Bouwen’

Alternatieve Multi Functionele Ondergrondse Ruimte Amsterdam ‘De stad onder de stad’

inclusief

GEO kunst pag. 51– 59

E I P G A O H L C O S E D H C N A R G L A R R O U Z U T N L E T U C N E M U N O M

+

De som is meer dan de delen... Dat geldt zéker voor VITRUVIUS. Het nieuwe kwaliteitsvakblad over archeologie, cultuurlandschap en monumentenzorg. Diepgaand maar onderhoudend; hoog niveau maar toegankelijk. Een keur aan gerenommeerde namen uit de vakgebieden dragen bij aan de fraai verzorgde uitgaven. Vitruvius bereikt iedereen die meetelt op de drie werkterreinen. Vitruvius verschijnt niet in de

winkel, maar is uitsluitend via de uitgever verkrijgbaar.

Introductie-aanbieding: 4x per jaar €35,- (normaal € 45,-) België: € 45,- / normaal € 55,Mail voor een (cadeau)abonnement naar: [email protected]

Van de redactieraad Colofon Geotechniek is een informatief/promotioneel onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogt kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht te bevorderen en belangstelling voor het gehele geotechnische vakgebied te kweken. Geotechniek, jaargang 12 Nummer 2 – april 2008 Uitgave Uitgeverij Educom BV Mathenesserlaan 347 3023 GB Rotterdam Tel. 010 - 425 6544 Fax 010 - 425 7225 E-mail [email protected] www.uitgeverijeducom.nl Uitgever/bladmanager Robert Diederiks Redactieraad Alboom, ir. G. van Barends, prof. dr. ir. F.B.J. Berg, dr. ir. P. van den Brinkgreve, dr. ir. R.B.J. Brok, ing. C.A.J.M. Brouwer, ir. J.W.R. Calster, ir. P. van Dalen, ir. J.H. van Deen, dr. J.K. van Diederiks, R.P.H. Eijgenraam, ir. A.A. Graaf, ing. H.C. van de Heeres, dr. ir. O.M. Jonker, ing. A.

Kant, ing. M. de Kooistra, mw. ir. A. Lange, drs. G. de Mathijssen, ir. F.A.J.M. Schippers, ing. R.J. Schouten, ir. C.P. Seters, ir. A.J. van Smienk, ing. E. Stam, ir. J.L. Thooft, dr. ir. K. Tigchelaar, ir. J. Veenstra, ing. R. Vos, mw. ir. M. de Wibbens, ir. H.G.P.

Redactie Berg, dr. ir. P. van den Brouwer, ir. J.W.R. Diederiks, R.P.H.

Heeres, dr. ir. O.M. Kant, ing. M. de Thooft, dr. ir. K.

Lezersservice Adresmutaties doorgeven via ons e-mailadres: [email protected]

Misschien herinnert u zich het volgende reclamespotje dat een paar jaar geleden op de Nederlandse televisie werd uitgezonden. In dit spotje was een jongeman te zien die bij zijn toekomstige schoonvader op de bank zat. De laatste onderwierp de jongeman aan een kruisverhoor om te testen of hij wel de juiste persoon was voor zijn dochter. Na dit kruisverhoor merkte de toekomstige schoonvader het volgende op: ’Je hebt geen dure auto, je bent geen advocaat, je bent zelfs geen ingenieur’. Dit spotje is me altijd bijgebleven omdat pas in de laatste bijzin de ingenieur wordt genoemd, en omdat ik het woordje ’zelfs’ veelzeggend vind. Is dit nu de manier waarop technici, en geotechnici worden bekeken door de buitenwereld? Hebben wij echt zo’n ’seksloze’ uitstraling? Als je dit spotje moet geloven, klaarblijkelijk wel. Natuurlijk, in dit spotje is gebruik gemaakt van de kracht van de overdrijving. Maar toch vind ik het geschetste beeld niet realistisch. Een groot deel van onze activiteiten vindt plaats op, of zelf in, een slappe ondergrond. Zo slap zelfs dat deze in de wandelgangen wel eens wordt gekarakteriseerd met benamingen als ’pap’, of ’dik water’. Ondanks deze randvoorwaarde zijn wij samen met collega’s van andere disciplines in staat gebleken om complexe vraagstukken op te lossen. Denk maar aan het aanleggen van nieuwe metroverbindingen of nieuwe parkeergarages in stedelijk gebied. Of het behouden van een veilige en droge leefomgeving terwijl het water blijft stijgen.

Het uiteindelijke doel van ons werk is het ten dienste van de samenleving oplossen van vaak complexe vraagstukken. Hierbij acteren wij in een multidisciplinaire setting, om bijvoorbeeld tot een civieltechnisch ontwerp te komen. Als we dít uitdragen vind ik dat wij prima techniek ambassadeurs zijn. En dit is nodig. Sowieso omdat je risico’s natuurlijk veel beter kunt reduceren als je voor een integrale zienswijze kiest. Maar ook vanuit een ander oogpunt. Als wij laten zien dat we een dynamisch, aantrekkelijk en maatschappelijk relevant vakgebied vertegenwoordigen, genereren we automatisch een aanzuigende werking op jong en nieuw talent. En dit laatste is essentieel voor onze toekomst. Ik vind dat dit onze missie is. Ik wens u heel veel leesplezier met deze uitgave. Dr. ir. O.M. Heeres Voorzitter van de redactieraad R.P.H. Diederiks Uitgever

Hoe kan het nu dan dat er toch een ander beeld schijnt te leven bij veel mensen? Dit is een onderwerp waar je lang over zou kunnen discussiëren. Soms worden technici, en al helemaal geotechnici, gezien als specialisten die je er alleen bij moet halen ’als het echt nodig is’. Specialisten die het uitvoeren van moeilijke beschouwingen als doel hebben. Natuurlijk, in een aantal gevallen zijn moeilijke en dure sommen nodig. Maar dit is niet het doel!

© Copyrights Uitgeverij Educom BV - april 2008 Niets uit deze uitgave mag worden geproduceerd door middel van boekdruk, foto-offset, fotokopie, microfilm of welke andere methode dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. © ISSN 1386 - 2758

GEOtechniek – april 2008

1

FRANKI GRONDTECHNIEKEN FRANKI GRONDTECHNIEKEN B.V. is de Nederlandse werkmaatschappij van de internationale funderingsgroep Franki Foundations in België. Franki is sinds vele jaren leidend in specialistische funderingstechnieken, met name op het gebied van diepwanden, boorpalen, groutankers, grondverdringende schroefpalen etc. Vestigingen in België, Nederland, Frankrijk, Engeland, Rusland en Congo. Franki Grondtechnieken B.V. te Oosterhout heeft op korte termijn een vacature voor een:

PROJECTINGENIEUR TA AK Voorbereiding en uitvoering (projectleiding) van funderingswerken, met name in diepwanden en aanverwante technieken. Werkzaamheden uit te voeren in klein team met korte lijnen en open verhoudingen. PROFIEL TU of HTS met 3 - 5 jaar ervaring in Geotechniek. Bij uitstek geschikt voor geotechnicus, die theoretische kennis wil verbreden met kennis van uitvoering en projectleiding. Beheersing van talen Engels, Frans en Duits strekt tot aanbeveling. ARBEIDSVOORWA ARDEN Franki Grondtechnieken biedt goede primaire en secundaire voorwaarden. STANDPL A ATS Oosterhout N.Br. Bent u geïnteresseerd stuur dan een brief of e-mail voorzien van uw c.v. t.a.v. de heer Ir. P.J.C.M. de Kort / [email protected] Voor informatie neem contact op met de heer Ir. P.J.C.M. de Kort, 0162-43 33 34

FRANKI GRONDTECHNIEKEN B.V. Postbus 55 4900 AB Oosterhout www.franki-grondtechnieken.com

Tel. 0162-43 33 34 Fax 0162-46 08 90 E-mail:[email protected]

Uitgeverij Educom

Bladen met inhoud

EDUCOM COMMUNICATIE T 010 - 425 65 44 E [email protected]

www.uitgeverijeducom.nl

Geotechniek is een uitgave van

Uitgeverij Educom BV Mathenesserlaan 347 3023 GB Rotterdam Tel. 010 - 425 65 44

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

Postbus 572, 2600 AN Delft Tel. 015 - 251 77 20 Fax 015 - 257 31 07 www.plaxis.nl

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

Kleidijk 35 3161 EK Rhoon Tel. 010 - 503 02 00 www.mosgeo.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

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

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

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

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

IJzerweg 4 8445 PK Heerenveen Tel. 0513 - 63 13 55 www.apvdberg.nl

6


Mede-ondersteuners-------------------------Plaxis BV

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

Veurse Achterweg 10 2264 SG Leidschendam Tel. 070 - 311 13 33 www.fugro.com

Postbus 25296 3001 HG Rotterdam E-mail: [email protected] www.uitgeverijeducom.nl

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

INFRA Consult + Engineering ingenieursbureau van Ballast Nedam Postbus 1555 3430 BN Nieuwegein Tel. 030 - 285 40 00 www.icpluse.nl

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

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

Geomet BV Postbus 670, 2400 AR Alphen aan den Rijn Tel. 0172 - 44 98 22 Fax 0172 - 44 98 23 www.geomet.nl

Arcadis Infra BV Postbus 220, 3800 AE Amersfoort Tel. 033 - 477 10 00 Fax 033 - 477 20 00 www.arcadis.nl

IFCO Funderingsexpertise BV Limaweg 17, 2743 CB Waddinxveen Tel. 0182 - 646 646 E-mail: [email protected] Witte Vlinderweg 11, 1521 PS Wormerveer Tel. 075 - 6476300 www.ifco.nl

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

Vroom Funderingstechnieken B.V. Dywidag Systems International Industrieweg 25 B-3190 Boortmeerbeek Tel. +32 16 60 77 60 Veilingweg 2 NL-5301 KM Zaltbommel Tel. +31 418 578922 www.dywidag-systems.com

Röntgenweg 22 2408 AB Alphen a/d Rijn Tel. 0172 - 427 800 Fax 0172 - 427 801 www.geomil.nl

Postbus 1025 3600 BA Maarssen Tel. 030-248 6233 Fax 030-248 6666 E-mail [email protected] www.teconsult.nl

Postbus 7, 1474 ZG Oosthuizen Tel. 0299 - 40 95 00 Fax 0299 - 40 95 55 www.vroom.nl

Arthe Civil & Structure BV Postbus 291, 3400 AG IJsselstein Tel. 030 - 638 45 54 Fax 030 - 638 04 52 www.arthecs.nl

Boskalis bv Natte en droge infrastructuur ’s-Gravenweg 399-405, 3065 SB Rotterdam Postbus 4234, 3006 AE Rotterdam Tel. 010 - 28 88 777 Fax 010 - 28 88 766 www. boskalis.nl

SBR Postbus 1819, 3000 BV Rotterdam Kruisplein 25Q, 3014 DB Rotterdam Tel. 010-206 59 59 Fax 010-413 01 75 www.sbr.nl

inhoud Geotechniek 1 8 13 14 17 18 20

Van de Redactieraad / Colofon Actueel Agenda The Magic of Geotechnics SBR Info KIVI NIRIA rubriek Afstudeerders

24

Representatieve waarden voor grondparameters in de Geotechniek Ed Calle / Ton Vrouwenvelder / Jaap Lindenberg / Geerhard Hannink / Edward Bruijn

30

Berekening van door grond zijdelings belaste palen, conservatief of niet? ir. M.G.J.M. Peters / ing. R. Steenbrink

38

De off-shore zinktunnel in het project Busan-Geoje Fixed Link in Zuid-Korea ir. G. Meinhardt / ir. R.M.W.G. Heijmans

46

Dossier Ondergronds Bouwen Alternatieve Multi Functionele Ondergrondse Ruimte Amsterdam’De stad onder de stad’ Ir. H. Stefess / ir. A.F. Kooij

51

Geokunst

53

Van de redactie

54

De betekenis van klassieke matrassen in de wegenbouw voor de paalmatras van vandaag Ir. Jan Heemstra

58

Markant: ir. Gert den Hoedt Distributie van Geotechniek in België wordt mede mogelijk gemaakt door: ABEF vzw Belgische Vereniging Aannemers Funderingswerken Priester Cuypersstraat 3, 1040 Brussel Secretariaat: [email protected]


7

actueel SBR-evenement over actuele ontwikkelingen rond funderingen

SBR organiseert 8 april a.s. het evenement SBR Funderingen 2008. Een middag vol discussie over de nieuwste ontwikkelingen in de funderingsbranche. Dagvoorzitter prof. ir. Louis de Quelerij: ’Natuurlijk gaan we in op de laatste stand van zaken rond onder andere de Eurocodes, nieuwe technieken zoals paalplaatfundering en nieuwe digitale hulpmiddelen.’ Plaats van handeling is het Bouwhuis te Zoetermeer (foto).

Onder redactie van R.P.H. Diederiks / O. Heeres

de redactiecommissie. De rest van de middag staat in het teken van een aantal boeiende presentaties over de praktijk. Een unieke constructie op het grensvlak van bouwkunde en civiele techniek is gerealiseerd bij de uitbreiding van jeneverstokerij Nolet in Schiedam. Een letterlijk hoogtepunt wordt de Maastoren, die na realisatie het hoogste woongebouw van Nederland zal zijn. De fundering is al even bijzonder. De Quelerij: ’We willen hier hét jaarlijks terugkerende evenement voor funderingsexperts van maken. Hebt u te maken met funderingen, dan mag u dit evenement niet missen!’ Deze bijeenkomst is bedoeld voor iedereen die te maken heeft met funderingen: leveranciers, bouwbedrijven, advies- en ingenieursbureaus en gemeenten. Kosten: € 195,- (leden afdeling Geotechniek van KIVI NIRIA € 150,-). Het programma van deze middag is te vinden via de agenda op www.sbr.nl

Risico’s overstromingen in kaart gebracht

Funderingen 2008 biedt een dwarsdoorsnede van de nieuwste ontwikkelingen in deze branche, van regelgeving tot en met handige digitale toepassingen. De middag start met de Eurocodes: de Eurocode 7 vervangt binnen twee jaar de huidige rekenregels voor geotechniek. Wat zijn de belangrijkste wijzigingen? Daarna is er aandacht voor de techniek: paalplaatfunderingen zijn in opkomst. Welke voordelen biedt deze techniek en wat zijn de ervaringen tot nu toe? Vervolgens krijgen de deelnemers een demonstratie van de mogelijkheden van GeoBrain. Dit is een database van ervaringen op funderingsgebied, die een beter inzicht biedt in de uitvoeringsrisico’s van een project.

Boeiende praktijkverhalen Tijdens een korte presentatie direct na de pauze maken de deelnemers kennis met de digitale versie van het SBR Handboek Funderingen. ’Nieuwe praktijkprojecten en volledig herziene hoofdstukken maken dit handboek onmisbaar voor de praktijk’, aldus

8


risico’s waaraan Nederland blootstaat, bijvoorbeeld door bedrijven die werken met gevaarlijke stoffen of door kansen op ongevallen op wegen, spoor, water en in de lucht. Ook is af te lezen welke gebieden een verhoogd risico hebben op natuurbranden en aardbevingen. De provincies, de ministeries van Verkeer en Waterstaat, Binnenlandse Zaken en Koninkrijksrelaties en VROM, de Unie van Waterschappen, Veiligheidsregio’s en anderen hebben de zogenoemde overstromingsdieptekaart ontwikkeld. Voor elke dijkring is per gebied van 50 bij 50 meter uitgerekend wat de maximale overstromingsdiepte kan zijn als er ergens een gat in een dijk (de primaire waterkering) ontstaat en water binnenstroomt. De berekeningen zijn uitgevoerd volgens een uniform rekenmodel en gebaseerd op overstromingsgegevens die beschikbaar zijn bij de provincies. Het werk is nog niet klaar, een aantal dijkringen moet nog worden doorgerekend. Op de website www.crisis.nl is informatie beschikbaar over wat de overheid doet, wat burgers zelf kunnen doen als voorbereiding op een overstroming en wat er tijdens een concrete dreiging kan worden ondernomen.

Wie wil weten of hij in de eigen woon- of werkomgeving risico loopt op overstromingen, kan vanaf nu terecht op de speciale website www.risicokaart.nl. Per postcodegebied is te zien hoe hoog het water maximaal komt te staan na een mogelijke dijkdoorbraak. Met het tonen van de waterdiepten op de risicokaart is Nederland op weg te voldoen aan de Europese Richtlijn Overstromingsrisico’s. Op de risicokaart worden de waterdiepten in een aantal klassen aangegeven. Op elke locatie in het gebied met een overstromingsrisico is de berekende waterdiepte opvraagbaar. Het fenomeen risicokaart is niet nieuw, maar vanaf eind maart voor de provincies een wettelijke plicht. Bezoekers kunnen inzoomen op een plattegrond die informatie toont over mogelijke

Ook de eigen gemeente verstrekt gerichte informatie. De Europese richtlijn Overstromingsrisico’s verplicht alle lidstaten, en dus ook Nederland, om goede informatie over overstromingsrisico’s te verstrekken aan burgers en bedrijven. Dat moet gebeuren in de vorm van kaarten. De gelanceerde overstromings-dieptekaart is een eerste stap om te voldoen aan die richtlijn. Volgende stappen zullen worden gezet als resultaten bekend zijn uit het interbestuurlijke, meerjarige studieproject Veiligheid Nederland in Kaart (VNK). Deze uitkomsten worden verwacht in 2009.

actueel

Nederlandse onderzoekers ontvangen onderscheiding Op dinsdag 8 januari jl. heeft Michael Sharp, technisch directeur van het Engineering Research en Development Center (ERDC) van de Amerikaanse Rijkswaterstaat onderscheidingen uitgereikt aan drie onderzoekers van het instituut Deltares. In 2006 hebben de onderzoekers een bijzondere bijdrage geleverd aan een onderzoek dat de oorzaken van de schade na de hurricane Katrina in beeld heeft gebracht. De overstroming in New Orleans was mede het gevolg van dijkdoorbraken en onvoldoende hoge dijken. De onderscheidingen werden uitgereikt aan: Prof. Frans Barends, Adam Bezuijen en Paul Schaminée.

instellingen tot de plaats waar kennisvragen en kennisaanbod elkaar ontmoeten, dat is de uitdaging waar ik voor sta. Een plek waar gezamenlijk waardevolle en breed geaccepteerde kennis wordt ontwikkeld, die zijn doorwerking vindt in de praktijk. Het zou mooi zijn als ik nog meer deuren kan openen en de basis kan verbreden voor het verwezenlijken van die spilfunctie van CURNET voor de vele spelers in het werkveld van de ruimtelijke inrichting en bouw. Zo betrekken we overheid, bedrijfsleven, kennisinstituten en maatschappelijke organisaties bij kennisvragen op het gebied van ruimte, bouw, infrastructuur, bodem, land en water.’ Meijdam heeft een zeer ruime bestuurlijke ervaring en is betrokken bij vele activiteiten in relatie tot de kwaliteit van de gebouwde omgeving. Zo is Meijdam voorzitter van de VROM-Raad, Regieraad Bouw Randstad en SEV Realisatie. Prof.ir. Jan Stuip, werkte sinds 1 april 1991 als directeur van de toenmalige CUR, tegenwoordig CURNET. Dankzij zijn vermogen tot verbinden zijn de technisch georiënteerde activiteiten van CUR gekoppeld aan belangrijke maatschappelijke thema’s, zoals duurzame ruimtelijke inrichting en ondergronds bouwen.

Vliegende start KOAC-NPC in België

Nieuwe directeur CURNET wil spilfunctie Per 1 februari jl. heeft het kennisnetwerk CURNET haar nieuwe algemeen directeur: mr. Henry Meijdam. Het CURNET-bestuur is verheugd dat Meijdam deze functie op zich neemt. De positionering en verankering van de organisatie is daarbij één van zijn voornaamste taken. Hij neemt deze functie over van prof.ir. Jan Stuip, die met pensioen gaat. Tijdens de feestelijke opening van de nieuwe CURNEThuisvesting op 7 februari jl. droeg Stuip officieel het stokje over aan Meijdam. Meijdam: ’De verdere ontwikkeling van het CURNET tot een koepelorganisatie van kennisintermediaire

Ir. Tony De Jonghe. KOAC-NPC, het Nederlandse wegbouwkundig onderzoeksbedrijf, maakt met haar nieuwe vestiging in het Belgische Duffel een vliegende start. Voor de Belgische Fietsersbond en het Nederlandse Fietsberaad gaat zij onderzoek doen naar het vaststellen van vlakheideisen aan fietsverhardingen. België gaat in de komende jaren namelijk veel meer fietsverhardingen aanleggen en om de vlakheid hiervan te kunnen controleren wil de Fietsersbond de eisen hieraan in de bestekken op laten nemen. Voor de per 1 januari 2008 gestarte KOAC-NPC

bvba vormt dit eerste project een goede opstap naar meer bekendheid in België. Op wegbouwkundig gebied wil zij een rol van betekenis gaan spelen. De nadruk legt KOAC-NPC bvba daarbij op kwaliteitszorg in de wegenbouw, wegbouwkundige advisering, wegbeheer, wegmetingen en materiaalonderzoek. De vestiging in Duffel wordt geleid door ir. Tony De Jonghe, tot voor kort als directeur verbonden was aan BeNeLux Bitume en tevens als docent aan de Hogeschool Antwerpen.

Communiceren over geotechnische risico’s

In z’n algemeenheid geldt voor de ontwerpen uitvoeringspraktijk in de GWW en B&U-sector dat communicatie slecht is ontwikkeld. Dat is in diverse publicaties bevestigd, o.m. die van de RegieRaad Bouw. Tegen die achtergrond was het Kennisnetwerk Risicomanagement RISNET al eerder bezig om een praktisch hulpmiddel te ontwikkelen om de communicatie over risico’s te bevorderen. We zijn gewend om geotechnische risicoanalyses op een behoorlijk niveau te maken en vervolgens zenden we de resultaten daarvan naar de betrokken personen. Vervolgens zeggen we ’Ik heb het gecommuniceerd’, terwijl we in werkelijkheid veelal alleen maar iets hebben gestuurd. RISNET heeft een communicatiehulpmiddel ontwikkeld om – simpel, maar doeltreffend – te leren communiceren; hoe doe je dat en vooral, hoe doe je dat dan gezamenlijk. Deze methodiek wordt met succes toegepast in projectorganisaties, maar ook om de interne organisatie binnen bedrijven te verbeteren. Een hulpmiddel dat zeker ook kan worden ingezet om geotechnische risico’s echt met elkaar te kunnen delen. Geïnteresseerd? Mail naar fred.jonker@ curbouweninfra.nl of kijk op www.risnet.nl


9

actueel

Leren van geotechnische schades

Verslag 3e Nationale Heipalendag

Al eerder maakten we melding van het starten van een proces om te leren van geotechnische fouten. Een proces, niet gericht op de schuldvraag en het uitdelen van de bekende ’zwarte piet’, maar een proces dat tot doel heeft te leren. Daarbij wordt zoveel mogelijk aangesloten bij de systematiek die al is ontwikkeld binnen de CUR-commissie ’Leren van instortingen’. Een kleine ’koplopergroep’ is bezig om aan de hand van een geotechnisch schadegeval de eerste lijnen uit te werken. Geïnteresseerd? Mail naar fred.jonker@ curbouweninfra.nl

Op 22 januari 2008 heeft de 3e Nationale Heipalendag plaatsgevonden. Dit jaar was de dag georganiseerd door Fugro Ingenieursbureau B.V. in Leidschendam. Meer dan 80 betrokkenen bij de houten palen problematiek hebben gebruik gemaakt van de uitnodiging om een aantal interessante presentaties bij te wonen. Dit waren niet alleen personen uit het vakgebied, maar ook vertegenwoordigers van de overheid, waterschappen en van belangen verenigingen.

Na een korte introductie door de dagvoorzitter, Piet van Goudoever, gaf Peter Nelemans van Fugro een korte terugblik op het afgelopen jaar over; ’de houten heipaal in het nieuws’. Opvallend is dat de houten palen problematiek zich niet alleen in de probleem Gemeenten voordoet (vooral Dordrecht is veel in het nieuws geweest), maar dat er ook in Echten (Friesland), Weesp, Amstelveen, Rotterdam, Bunschoten, enzovoort. De impact van een slechte fundering is voor de betrokkenen altijd erg groot. Peter Nelemans sloot zijn presentatie af met de stelling; ’de problematiek van slechte funderingen is een groeiend maatschappelijk probleem dat veelal gerelateerd is aan het grondwaterbeheer. Daarbij zitten de Gemeenten in een lastige positie doordat aansprakelijkheid / zorgplicht erkennen kan resulteren in hoge kosten’. René Klaassen van SHR Hout Research gaf vervolgens een presentatie over aantasting van houten palen onder water. Er is altijd waterdynamiek nodig om het proces in gang te houden. Uit de database van SHR zijn gegevens herleid over de bacteriële aantastingsnelheid voor grenen- en vurenhouten palen. Tot verrassing van velen worden ook vurenhouten palen bacterieel aangetast. De aantastingsnelheid is weliswaar lager, maar zeker niet verwaarloosbaar. Ook bij vurenhout blijkt het spinthout gevoeliger te zijn voor aantasting dan het kernhout. In de loop van het jaar zal hierover meer bekend worden gemaakt.

Dordrecht.

10


actueel

Na de pauze heeft André Opstal van het Ingenieursbureau Gemeentewerken Rotterdam een boeiende voordracht gegeven over een proefbelasting van houten palen onder het Stadhuis van Rotterdam. Door een constructieve aanpassing zullen een aantal palen in de toekomst aanzienlijk meer belast worden. Onderzocht is wat het bezwijkdraagvermogen is van deze bestaande palen en wat de effecten in vervormingsgedrag zullen zijn. In een heldere presentatie is verslag gedaan van het onderzoeksprogramma, het krachten- en verplaatsingsspel van deze palen in de grond en hoe de palen weer onder spanning zijn gezet. Ook de volgende spreker, Peter den Nijs van Wareco, ging in op de effecten die grondwaterstandfluctuaties op de kwaliteit van houten palen kunnen hebben. Allereerst werd uitgelegd wat de nieuwe Waterwet, die in 2008 is ingegaan, voor mogelijkheden heeft in geval van waterover- en wateronderlast. Daarnaast schetste hij in een interessante hypothese, wat de effecten kunnen zijn indien door klimaatsverandering palen langer droog staan gedurende de zomer. Volgens De Nijs leidt dit tot een aanzienlijk kortere levensduur van de houten palen en versneld optredende schade aan funderingen. Hierdoor zal funderingsherstel veel eerder moeten worden uitgevoerd. Dit kan worden voorkomen door voldoende aandacht aan grondwaterbeheer te geven en daar kan de nieuwe Grondwaterwet een belangrijke rol bij spelen.

De laatste presentatie van de middag was een duo presentatie. Eerst presenteerde Han-Peter Boers van Fugro een overzicht welke maatregelen genomen kunnen worden om wateronderlast (droogstand) te voorkomen. Kort samengevat zijn er 2 mogelijkheden: het actief verhogen van de grondwaterstand d.m.v. een pompsysteem en het passief verhogen d.m.v. een waterkerend scherm. Vervolgens zette Bert van Pelt op zeer enthousiaste wijze een pilot project uiteen, waarbij door middel van een injectie scherm op passieve wijze het grondwater is opgehoogd zonder dat dit leidt tot een te hoog niveau. Met de toegepaste methode wordt voorkomen dat de houten palen aan de zijde van de openbare weg een paar weken per jaar droog komen te staan en hierdoor wordt de levensduur van de palen verlengd. Een innovatieve methode waarvan de uitvoering mogelijk was door samenwerking met de Gemeente Dordrecht.

Stadhuis Rotterdam.

Als afsluiting van de dag was een levendige discussie die zich onder andere richtte op de kennis die bewoners geacht worden te hebben omtrent het grondwaterniveau nabij hun pand. De grondwaterwet stelt dat de gemeente slechts een zorgplicht heeft voor het openbaar gebied. Is het realistisch om van de bewoners/ eigenaren te verlangen dat zij kunnen inschatten wat een bepaalde grondwaterstand ten gevolge heeft op de fundering van hun pand? Een andere interessante discussie ging over de levensduur van een houten paal in de situatie dat deze normaal onder water staat. De discussies toonden aan dat het laatste woord nog niet over deze onderwerpen is gezegd. Om die reden is de volgende Nationale Heipalendag alweer gepland: 20 januari 2009 in Rotterdam.

Funderingsherstel noodzakelijk i.v.m. schade door gedaald grondwater.


11

agenda 2008 = Organisatie

Studiedagen

Beurzen / Congressen

Workshop Horizontale vervormingen door ophogingen April Delft Geoacademy

Development of urban areas and geotechnical engineering 16-19 juni / St. Petersburg, Rusland http://content.geoinstitute.org/ files/pdf/BulletinStPetersburg2008.pdf

Funderingsdag 9 oktober (voorlopige datum) Betonvereniging i.s.m. KIVI/NIRIA, afdeling voor geotechniek en CUR

5th International Geotechnical Seminar on Deep Foundations on Bored and Auger Piles 8-10 september / Gent, België www.terzaghi.ugent.be

11th Baltic Sea Geotechnical Conference: Geotechnics in Maritime Engineering 15-18 september / Gdan ´sk, Polen www.11bc.pg.gda.pl 17th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering 5 - 9 oktober / Alexandrië, Egypte www.2009icsmge-egypt.org

2e Geotechniek Lezingenavond ’08 13 november in Utrecht Afd. voor Geotechniek van KIVI NIRIA

Cursussen Application of soil improvements for infrastructure on soft soils (international course) 8-9 april Delft Geoacademy Paalfunderingen ontwerpen en toetsen volgens NEN en CUR 8 april en 6 juni Delft Geoacademy Cursus Beter bouwen woonrijp maken 9, 10 april PAO Cursus Bouwen met klei 17 en 24 april Delft Geoacademy Cursus Folieconstructies in infrastructuur 22 april PAO Cursus Ingenieursgeologie in het buitenland 15, 16, 22 en 29 mei PAO Cursus Geotechniek in het toetsen van dijken voor dijkbeheerders 19 en 20 mei Delft Geoacademy Cursus Isotachen zettingsberekeningen 21, 28 mei en 4 juni , drie middagen Delft Geoacademy

Informatie en aanmelding Cursus Modelleren van bronbemalingen 23 september Delft Geoacademy

Betonvereniging www.betonvereniging.nl +31-(0)182-539233

Cursus Basiscursus damwanden ontwerpen met MSheet volgens CUR-166 30 september Delft Geoacademy

COB www.cob.nl +31-(0)182-540660

Cursus Basiscursus ontwerpen van grondlichamen 7 oktober Delft Geoacademy Cursus Risicobeheersing van gemeentelijke bouwprojecten 7 oktober Delft Geoacademy Cursus Grondonderzoek en parameterkeuze 30 oktober PAO Gevorderdencursus Damwanden ontwerpen met MSheet volgens CUR 166 18 november Delft Geoacademy Cursus Geotechniek in het toetsen van dijken voor dijkbeheerders 20 en 21 november PAO

Cursus Modelleren van moderne consolidatietechnieken bij ophogingen 27 mei Delft Geoacademy

Cursus Paalfunderingen ontwerpen en toetsen volgens NEN en CUR 25 november Delft Geoacademy

Setting up a geotechnical soil investigation program (international course) 10-12 juni Delft Geoacademy

Cursus Grondonderzoek en parameterkeuze 28 november 2008 PAO

CROW www.crow.nl +31-(0)318-695300 CUR www.cur.nl +31-(0)182-540600 Delft GeoAcademy www.delftgeoacademy.nl +31-(0)15-2693752 Elsevier Opleidingen www.elsevieropleidingen.nl +31-(0)78-6253888 GeoDelft www.geodelft.nl +31-(0)15-2693500 KIVI NIRIA www.kiviniria.nl +31-(0)70-3919890 KOAC-NPC www.koac-npc.nl +31-(0)55-5433100 NGO www.ngo.nl +31-(0)30-6056399 NSTT www.nstt.nl +31-(0)182-567380 PAO www.pao.tudelft.nl +31-(0)15-2784618 PLAXIS www.plaxis.nl +31-(0)15-2517720 TI-KVIV www.ti.kviv.be +32-(0)3-2600840


13

The Magic of Geotechnics

Onze Delta: feiten, mythen en mogelijkheden Op de Deltatop op 11 maart presenteerde Deltares een eerste aanzet van wat over enkele jaren de Staat en Toekomst van de Delta moet worden: ’Onze Delta: feiten, mythen en mogelijkheden – een eerste stap’. Wat is de Staat en Toekomst van de Delta en wat voor functie moet deze kennisbasis vervullen? Discussie over keuzes in plaats van over feiten Nederland is volledig ingericht, maar niet af. Regelmatig komen nieuwe plannen in beeld om delen van Nederland aan te passen: opgespoten

eilanden voor de kust, bouwen in diepe polders, meer ruimte voor het water van de rivieren, en nog veel meer. Centraal staat de behoefte aan ruimte: meer ruimte voor woningen en bedrijven, voor energiewinning en transport, voor het water en voor de natuur. Klimaatverandering maakt de roep om ruimte voor het water nog meer manifest. Al die plannen zijn onderdeel van de discussie over de toekomst, waar we in dit land naar toe willen en hoe we dat kunnen bereiken. Die discussie zou bij voorkeur over keuzes moeten gaan, en niet, zoals nu nog te vaak, over de feiten. De Staat en Toekomst van de Delta beoogt aan de hand van feiten, mythen en mogelijkheden een kennisbasis op te bouwen en toegankelijk te maken voor een breed publiek zodat er over de feiten consensus kan zijn vóór de discussie over de keuzes begint.

Het systeem ’delta’

Figuur 1 Zandmotor (Variant).

Figuur 2 Stedelijk landschap als superbrede dijk.

14


Basis van het document is om de delta te beschrijven als een systeem met processen. Het systeem van de delta bestaat niet alleen uit fysiek-ruimtelijke en ecologische componenten maar heeft ook economische en sociaal-maatschappelijke aspecten. In deze eerste uitgave van ’Onze Delta’ is een selectie gemaakt van 12 onderwerpen, deelsystemen van het grotere systeem van ’de delta’. Er wordt uitgelegd hoe het systeem in elkaar steekt en er worden mogelijkheden aangegeven voor de toekomst. Steeds wordt gestart met het formuleren van een gangbare opinie, die verderop een mythe blijkt te zijn. Voorbeelden van mythen zijn ’We moeten ons erbij neerleggen dat Nederland zakt’, ’Op de Noordzee is ruimte genoeg om te doen waar op het land geen plaats meer voor is’, ’Als de dijk maar hoog

genoeg is zijn we veilig’ en ’Door maatregelen in Duitsland kunnen overstromingen van de Rijn in Nederland worden voorkomen’.

Scenario’s De toekomst van de delta wordt in het perspectief gezet van de ontwikkelingen die door de planbureaus worden voorzien. Omdat deze altijd met grote onzekerheden zijn worden omgeven worden toekomstverwachtingen vaak gegeven als scenario’s, om te benadrukken dat er niet één voorspelling is en om meerdere plausibele ontwikkelrichtingen uit te werken – in het besef dat het ook heel anders kan gaan. De samenwerkende Nederlandse planbureaus hebben in 2006 de studie ’Welvaart en leefomgeving’ (WLO) uitgebracht. Deze studie geeft getallen en bandbreedtes voor het jaar 2040 op basis van verschillende sociaal-economische scenario’s. De scenario’s bouwen voort op de in 2004 uitgebrachte CPB-studie Vier vergezichten voor Nederland. Zij zijn geordend rond twee sleutelonzekerheden: de mate waarin landen bereid en in staat zijn internationaal samen te werken, en de verdeling tussen publieke en private verantwoordelijkheden (meer of minder sturing door de overheid).

Drie spelers Uit de 12 artikelen die dit jaar de Staat en Toekomst van de Delta vormen, komt een beeld naar voren van een veranderend perspectief. Sinds de middeleeuwen werd er vooral gehandeld vanuit een dominant waterperspectief. Door het verplaatsen van water werd de ruimte geschikt gemaakt voor allerlei doelen. Een deel van de oplossing zal daar ook blijven liggen, maar die strategie heeft zijn grenzen. Met Ruimte voor de Rivier hebben we ervoor gekozen de rivier meer ruimte te geven; een

Vijf hoofdlijnen

Voorbeeld van een artikel (bekort)

Verkennen van veiligheid – waarin de mogelijkheden voor de beperking van risico’s van overstromen worden beschreven door de overstromingskans van en/of de waarde achter de dijk te beperken; Keuzes voor de kust – waarin de dynamiek van onze kust, de mogelijkheden van zandsuppletie, de druk op de kust en de Noordzee, en de mogelijkheden om met die druk om te gaan, worden beschreven; Rek in het rivierengebied – waarin wordt beschreven hoe de piekafvoeren van de rivieren afhankelijk zijn van onze bovenstroomse buren en hoe we met stijgende piekafvoeren om zouden kunnen gaan; Stellingen over steden – waarin de waterhuishouding van de stad wordt beschreven en hoe we daar slimmer mee om kunnen gaan, en wat de mogelijkheden zijn van ondergronds bouwen en van warmte-koudeopslag in de ondergrond; Beschouwingen over de bodem – waarin wordt aangegeven hoe het zit met de bodemdaling en wat de consequenties en mogelijkheden zijn van het bouwen op slappe grond. Waarin bovendien wordt beschreven wat de gevolgen zijn van grondwaterdruk.

Verkennen van veiligheid: Hoe sterk is mijn dijk

trendbreuk, zij het een kleine. Ook bij het grondwaterbeheer is recent een trendbreuk te zien nu het beleid ’peil volgt functie’ langzaam wordt ingeruild voor ’functie volgt peil’. Nu de goede grond langzamerhand is volgebouwd, wijken we voor nieuwbouwwijken uit naar gebieden met slappe grond. Verder gaan we wonen op de diepste plekken waar de gevolgen bij een overstroming groot zijn. Een deel van de oplossing ligt dan ook in het verplaatsen van mensen. Niet in de zin van verhuizen naar Amersfoort aan Zee, wel in de zin van het beperken van de gevolgen van overstromingen door een verstandige ruimtelijke inrichting. En door gedragsverandering, meer eigen verantwoordelijkheid en risicobewustzijn. Bekijken we tenslotte dit land vanuit de invalshoek van de grond dan is het land te laag en de grond te slap. Het verplaatsen van grond krijgt inmiddels meer aandacht als mogelijke oplos-

Mythe: Als de dijk maar hoog genoeg is, zijn we veilig.

loop te kiezen (te meanderen) kunnen er op korte afstand veel en grote verschillen in de samenstelling van de ondergrond optreden. Ook in de opbouw van het dijklichaam is sprake van een grote mate van variatie die ontstaan is in de soms wel 1000 jaar die de dijk oud is.

Beschrijven en begrijpen Een dijk voldoet niet als er (veel) water overheen stroomt. Dat is duidelijk. Minder bekend is dat de dijk door tal van andere mechanismen kan bezwijken ook al staat het water nog niet tot de kruin. Zo kan het talud van de dijk aan de landzijde (het binnentalud) afschuiven wanneer bij hoog water tegen de dijk het water die dijk binnendringt. De grond wordt daardoor minder sterk en zwaarder, en dan kan een hele schol van het dijklichaam afschuiven. De krant zegt dan dat ’de dijken verweken’. Een ander mechanisme is ’piping’. Door het drukverschil tussen de rivier en de sloot achter de dijk stroomt er kwelwater onder de dijk door. Dat wordt ernstig wanneer de kwelstroom zand mee gaat voeren waardoor de dijk wordt ondermijnd. Als het water in de rivier snel zakt, kan ook de rivierzijde van de dijk instabiel worden omdat de druk van het water wegvalt. Omdat het water dan zakt is er niet direct gevaar voor overstroming maar een tweede hoogwater kort daarna ontmoet een ernstig verzwakte dijk. Waarom is het zo moeilijk om de weerstand van de dijken tegen bezwijken door één van deze bezwijkmechanismen vast te stellen? Dat heeft te maken met het feit dat al deze mechanismen afhangen van de samenstelling van de ondergrond en de samenstelling van de dijk zelf. Die ondergrond en het inwendige van de dijk zijn onzichtbaar. Omdat de rivieren in het verleden vrij waren om steeds een andere

singsrichting. Zandsuppleties om het zandtekort voor de kust te compenseren. Zo ’herstelt’ de mens het natuurlijke proces van sedimentaanvoer. Denkend aan de rivieren zouden we superbrede dijken kunnen aanleggen, geschikt voor multifunctioneel gebruik. Het is de menselijke variant van de natuurlijke oeverwallen.

Een belangrijk punt is dat de dijk overal goed moet zijn: als honderden kilometers dijk voldoen, maar er is ergens 50 meter dijk met een ongunstige combinatie van ondergrond, dijkopbouw en afmetingen dan weet een hoogwater die plek te vinden.

Mogelijkheid: Een bredere dijk is een sterkere dijk Het aantal faalmechanismen waardoor een dijk kan bezwijken, is te verminderen door de dijk te verbreden. En als we de dijk zo breed maken dat er op kan worden gebouwd, hoeft de verbreding geen verlies aan te benutten ruimte te betekenen. Het wordt dan een hoge en brede dijk die als (stads)landschap is vormgegeven. Het is de menselijke variant van de natuurlijke oeverwallen langs de rivieren waar we sinds mensenheugenis op wonen. Een voorbeeld zijn de superbrede dijken in Japan, die zijn gebouwd om onder alle omstandigheden (tsunami’s, aardbevingen, stroming van water over de dijk) overeind te blijven. Verbreding van de dijken kan (en moet) worden uitgevoerd over een lange termijn, stap voor stap. De strategie legt beslag op veel ruimte en is over grote gebieden pas te realiseren als bestaande bebouwing aan vervanging toe. Anders zal er geen maatschappelijk draagvlak voor zijn. In de ruimtelijke ordening moet daarvoor wel de reservering gemaakt worden zodat er niet op dezelfde plek teruggebouwd wordt. Ook moet bewaakt worden dat niet wordt gebouwd op delen van de dijk die later moeten kunnen worden aangepast of waar delen (toelaatbaar) kunnen afschuiven. Superdijken vragen dus niet alleen fysiek, maar vooral ook bestuurlijk een langetermijnvisie.

Ook is het land lokaal of zelfs op grote schaal op te hogen en kan de derde dimensie – onder de grond – bijdragen aan het lenigen van de ruimtedruk. Bestellen of downloaden: www.staatvandedelta.nl


15

16


sbr-info Gratis als u al een abonnement hebt op het digitale SBR Handboek Funderingen!

Column Jack de Leeuw

Richtlijnen voor trillingen nu ook online

Trillingen. Ze kunnen prettig zijn: fysiotherapeuten en masseurs maken er dankbaar gebruik van. Natuurgenezers zweren bij de heilzame werking. Trillingen strelen ons gehoor in de vorm van muziek. Alhoewel dat soms verandert in pijnigen, afhankelijk van het volume dat je om je oren krijgt. Trillingen kunnen dus ook heel hinderlijk zijn. Daar weten wij bij SBR inmiddels alles van. Nog maar net verhuisd naar het Groot Handelsgebouw werden we ’getrakteerd’ op veel lawaai en enige resonantie. Oorzaak: de werkzaamheden in de enorme bouwput voor onze deur, in verband met de bouw van het nieuwe Rotterdam CS. Trillingen kunnen veel schade aanrichten. Bouwwerken kunnen door verschillende omstandigheden in trilling raken. Niet alleen door hei- of bouwwerkzaamheden, maar ook door passerend verkeer. Bij het ontwerp van veel gebouwen is destijds niet of nauwelijks rekening gehouden met de vraag in hoeverre ze bestand zijn tegen trillingen. De kans op schade is dus aanwezig. Dit is uiteraard afhankelijk van de aard en constructiewijze van het bouwwerk en de sterkte en frequentie van de trillingen. Meten is dus weten. Ook in het geval Rotterdam CS. De meetapparatuur kun je dan ook op diverse plaatsen in het Groot Handelsgebouw terugvinden.

De laatste jaren ontstaat er, naast geluid als hoorbare trillingen, steeds meer aandacht voor voelbare trillingen die hinder of schade kunnen veroorzaken. De SBR-Meet- en beoordelingsrichtlijnen voor trillingen helpen om risico’s inzichtelijk te maken. De richtlijnen van SBR zijn enig in hun soort: in het Bouwbesluit staat niets over trillingen en ook de overige wetgeving verwijst er niet of in zeer geringe mate naar. Dit verklaart waarschijnlijk mede de populariteit van deze publicatie in de afgelopen jaren. ’Het is een soort bijbel voor de branche. Een rechter of raad van arbitrage, de jurisprudentie, verwijst er eigenlijk altijd naar. Je moet als het ware je huiswerk overdoen als je de SBR-richtlijnen niet hebt gebruikt’, aldus Jan Keijzer, adviseur bij SIGHT adviseurs voor milieu en landschap.

Wat staat erin? Belangrijk is dat ontwerpers, constructeurs en andere betrokkenen zowel bij het maken van de plannen als tijdens de uitvoering de vinger aan de pols houden. En u raadt het al: ook daar weten wij veel van. Onze Meet- en beoordelingsrichtlijnen zijn al jaren een begrip. Ze bevatten een schat aan kennis. U leest in onze richtlijnen hoe u trillingsmetingen aan bouwwerken kunt uitvoeren. Bovendien laat deze driedelige publicatie u zien hoe u de resultaten van uw berekeningen en metingen kunt beoordelen. Belangrijk! Niet alleen omdat u zo schade kunt voorkomen, maar ook omdat de omgeving hier zeer bij gebaat is. En zo dragen we bij aan een ander thema dat ons na aan het hart ligt: een prettig gebouwde omgeving.

ir. Jack de Leeuw Algemeen directeur SBR

De SBR-Meet- en beoordelingsrichtlijnen voor trillingen bestaan uit drie delen. Deel A gaat over schade aan gebouwen, deel B over hinder voor personen en deel C over storing aan apparatuur door trillingen. De richtlijnen geven objectieve criteria om meetresultaten te interpreteren. Dat gebeurt aan de hand van onderzoek, praktijkvoorbeelden en metingen. Deze drie publicaties zijn gedrukt verkrijgbaar, maar ook online te raadplegen, via SBR-info.nl.

Gratis online toegang Wie al een abonnement heeft op de online uitgave van het SBR Handboek Funderingen, krijgt gratis toegang tot de digitale versie van de richtlijnen voor Trillingen. Een handige aanvulling voor diegenen die te maken hebben met funderingen! Nog geen abonnement? Kijk op www.sbr.nl/funderingen voor informatie of aanmelden.

Kom naar ’SBR Funderingen 2008’ SBR organiseert 8 april SBR Funderingen 2008. Dit evenement biedt een dwarsdoorsnede van de actuele ontwikkelingen in de funderingsbranche, van regelgeving tot interessante projecten. Naast diverse interessante praktijkcases worden onder andere het SBR-Handboek Funderingen en de database voor funderingstechniek van GeoBrain gedemonstreerd. Meer weten over de publicaties en genoemde zaken? www.sbr.nl of neem contact op met de Verkoopafdeling van SBR, [email protected].

Samenwerking met GeoBrain Op korte termijn is het mogelijk om vanuit het digitale SBR Handboek Funderingen door te klikken naar informatie van GeoBrain Funderingstechniek. Dit is een initiatief van het Platform Funderingstechniek (Ballast Nedam Funderingstechnieken, BAM Civiel Grondtechniek, Geka Bouw, Terracon, Volker Staal en Funderingen, Voorbij Funderingstechnieken, Ingenieursbureau MUC en Deltares in samenwerking met de NVAF en haar leden). Met toepassing van GeoBrain Funderingstechniek vindt een check plaats op de uitvoerbaarheid van een ontwerp met een reductie van faalkosten als resultaat. GeoBrain is een ontwikkeling van Deltares waarin het toepasbaar maken van verschillende kennisbronnen in de geotechniek centraal staat. Meer informatie op www.geobrain.nl.


17

Benoeming ir. G. Hannink

Activiteiten

Op voordracht van de Afdeling voor Geotechniek heeft het Hoofdbestuur van KIVI NIRIA ir.G Hannink benoemd tot Lid van Verdienste van de Afdeling voor Geotechniek voor zijn bijzondere verdiensten voor KIVI NIRIA. Geerhard Hannink heeft een lange staat van verdienste voor het KIVI NIRIA in het algemeen en voor de Afdeling voor Geotechniek in het bijzonder. Gestart vanuit het bestuur van de afdeling heeft Geerhard als hoofdredacteur vorm en inhoud gegeven aan het vakblad Geotechniek. In de afgelopen 10 jaar is onder zijn leiding het blad uitgegroeid tot een toonaangevend vakblad met een grote oplage, dat zeer gewaardeerd wordt door leden van de afdeling en daarbuiten. Vanwege het belang van deze inspanning voor de professionalisering van de geotechnische beroepsgroep en zijn grote betrokkenheid bij de afdeling voor Geotechniek zijn wij Geerhard Hannink zeer erkentelijk.

De geotechniekdag en de funderingsdag worden jaarlijks afgewisseld. In 2008 verzorgt KIVI/NIRIA samen met de Betonvereniging en CUR de Funderingsdag. Vorig jaar is gestart met de organisatie van lezingenavonden. De avonden blijken in een behoefte te voorzien en zullen dit jaar worden gecontinueerd. Onderstaand overzicht geeft de activiteiten vanaf het verschijnen van dit blad.

Namens het hoofdbestuur heeft Dhr. Rob Gremmee de oorkonde en het daaraan verbonden cadeau uitgereikt op de geotechniekdag in Breda.

1e Geotechniek lezingenavond 2008 14 mei / VWS Woerden Delft Cluster lezingenmiddag 11 september / Locatie n.t.b. Funderingsdag 8 oktober / Locatie n.t.b. SBR Bijeenkomst Funderingen 8 april / Bouwhuis Zoetermeer 2e Geotechniek lezingenavond 2008 13 november / Grontmij De Bilt

Algemene ledenraad vergadering februari 2008 De algemene ledenraadvergadering werd dit jaar gecombineerd met een excursie naar het project l’Hermitage naast het centraal station van Almere.

Afdeling Geotechniek

KIVI NIRIA

De presentatie over de afdeling werd gehouden door Egbert Teunissen. Een aantal punten uit zijn presentatie worden hier kort belicht. Na een minimum in het jaar 2005 is het aantal afdelingsleden de afgelopen jaren licht gestegen. Ook in 2007 heeft deze trend zich doorgezet. Het aantal leden bedraagt nu circa 730. In 2008 zullen 5 bestuursleden afscheid nemen. Voor alle leden zijn inmiddels vervangers gevonden. (zie tabel). Het aantal CGF cursisten is in 2007 weer toegenomen. De afdeling heeft in 2007 aanzienlijke spanningen verricht in het updaten van CGF-1 en CGF-2. In 2008 zal de afdeling een financiële bijdragen leveren aan: Organiseren van activiteiten; Blad Geotechniek; Ontwikkelingen website Geonet; Introduceren van het EC-7 rapport (achtergronddocument Eurocode) en het ter beschikking stellen aan alle leden; Ontwikkeling en introductie van geotechnische normen (NNI); Uitwisselen van kennis met de internationale society (ISSMFE) en de YGCE (jonge ingenieurs); Geoforum.

project namens de betrokken aannemers (VolkerWessels ondernemingen) toegelicht op hoofdlijnen. Vermeldenswaardig is dat op deze locatie in de Flevopolders zowel het hoogste, de top van de 120 m hoge Carlton toren (circa NAP +117 m), als het laagste punt (de onderzijde van de 4-laags parkeergarage bevindt zich op circa NAP -16 m) wordt bereikt. Dat het realiseren van deze constructies een bijzondere fundering vraagt wordt duidelijk in de presentatie van Niki Loonen van ABT. ABT is als hoofdconstructeur betrokken bij de hoogbouw. Voor de fundatie van Carlton is daarbij in overleg met de gemeente deels afgeweken van de Almeerse rekenregels. Uit de haalbaarheidsstudie van ABT is ook gebleken dat voor het realiseren van parkeerplaatsen voor 1500 auto’s de optie van een 4laags parkeergarage naast de hoogbouw de meest ideale optie is, ondanks de bijkomende interactie uitdagingen. De parkeergarages zijn als D&C uitgewerkt door Visser en Smit Bouw, waarbij VWS Geotechniek de geotechnische advisering heeft verzorgd. Als derde spreker introduceert Franklin Feleus (Fundex-Verstraeten) de Tubex-groutinjectiepaal en dan met name de bijzonderheid dat in dit project de palen circa 12 m onder maaiveld verdiept worden weggezet en de aansluiting met de onderwaterbetonvloer.

Als eerste spreker van het niet officiële gedeelte van de middag heeft Bart van Eijk het l’Hermitage

Voorzitter

William van Niekerk

BAM woningbouw

Secretaris

Erwin de Jong

VWS geotechniek

Penningmeester

Egbert Teunissen

Witteveen + Bos

Programmacommissie

Rene Beurze

BAM DMC

Lid

Ronald Brinkgreve

Plaxis B.V.

Lid

Paul Cools

Rijkswaterstaat

Lid

Sander Jonker

KB Ingenieurs

Lid

Martin de Kant

Grontmij

Lid

Sonja Karstens

Deltares

Lid

Ivo van Kempen

TUD Ondergrondse

Lid

Mandy Korff

Deltares

vervangt Peter van den Berg

Lid

Mark Phelig

Fugro

vervangt Daan de Clippelaar

18


vervangt Henkjan Beukema

vervangt Henk Nelissen vervangt Roelof Schiphouwer

Tijdens de excursie op het werk was één van de drie ingezette machines voor de Tubex palen nog actief en kon het installatieproces worden aanschouwd. Deze werkzaamheden vonden plaats in de grote parkeergarage, waar ook zichtbaar was dat met het installeren van de strengankers voor de verankering van de stalen damwanden was aangevangen.

dé Ne Nederlandse e beroepsvereniging g van n en n voor KIVI NIRIA is dé ingen ingenieurs,, op opgeleid d aa aan n universiteiten n en n hogescholen,, en n vormtt h aardi dig g technisch h kennis-- en n kennissennetwerk.. Hiermee een hoogwaa hoogwaardig maakt maa aaktt KIVI NIRIA , het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs, het belang van v n techniek technie iek k zichtbaa zichtbaar aarr in n onze e samenleving g en n ondersteuntt ingenieurs taak. ingenie s bijj hett uitoefenen n van n hun n belangrijke belang ngrij ijke e taa aak.. Ingenieurs staan aan de e basiss van n innovatie,, doord rdatt zijj hun n technische e kenniss weten n aan doordat toe e te e passen pas assen n ten n behoeve e van n ontwikkeli ontwikkeling ling g in n de e maat maatschappij. atschappij.

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.

Afstudeerders

ir. W. Karreman ir. S.F. Frankenmolen

The PCC-piling method Effecten van beïnvloeding van de Holocene laag op het zettingsgedrag van vooroorlogse panden in Amsterdam In deze rubriek wordt een samenvatting

The PCC-piling method

gegeven van het afstudeerwerk van die studenten Civiele Techniek aan de Technische Universiteit van Delft die afstudeerden in de studierichting Geo-engineering. Dit keer wordt het werk besproken van

Wouter Karreman is in september 2006 bij GeoDelft afgestudeerd op een onderzoek naar de toepasbaarheid in Nederland van de grondverbeteringstechniek ’The PCC-piling method’. De PCC-pile wordt gemaakt door twee terugwinbare concentrische buizen met een diameter van 1 tot 1,5 m gezamenlijk in de grond te trillen. De ruimte tussen beide buizen bedraagt 0,1 m tot 0,15 m en is aan de onderzijde afgesloten. Het binnendringen van grond of grondwater wordt daarmee voorkomen. Nadat de buizen op diepte zijn gebracht wordt de ruimte tussen beide buizen gevuld met beton en wordt de verbinding tussen de buizen verbroken. Tijdens het trekken van de buizen kan de plastische beton aan de onderzijde van de buizen uit de tussenruimte vloeien en ontstaat een ongewapende cilindervormige, holle betonnen paal.

Figuur 1 Vignet GeoHohai Research Institute.

Het systeem lijkt sterk op het vibro-systeem, waarbij geen massieve maar holle palen worden gemaakt. Het systeem is ontwikkeld bij GeoHohai Research Institute van de Hohai University in Nanjing in China. Om alle aspecten van het paalsysteem goed te kunnen beoordelen is Wouter enkele maanden in Nanjing geweest. Hij is daar niet alleen direct betrokken geweest bij het ontwerpen van toepassingen van het systeem, maar ook bij het installeren van de palen. In China wordt het systeem gebruikt voor het reduceren van zettingen van ophogingen. Om dat te bereiken worden de palen in een stramien van ongeveer 3 x 3 m tot 3,5 x 3,5 m geplaatst, met de punt van de palen in een draagkrachtige laag. Over de palen worden 3 geogrids geplaatst, met een steenslagvulling

ir. W. Karreman en ir. S. F. Frankenmolen, die beiden afstudeerden bij prof. ir. A.F. van Tol.

tussen de grids. Op deze fundering rust dan de ophoging. De Nederlandse equivalente grondverbeteringstechnieken passen meestal palen toe met een kleine diameter, een geringe draagkracht en dus een kleine afstand tussen de palen. Het PCC-systeem is, vanwege de grote afstand tussen de palen, in Nederland kansrijk in gebieden met een grote slappe laagdikte. Uit het onderzoek is ook gebleken dat de palen toegepast kunnen worden als funderingselement, waarbij in sommige toepassingen ook een wapening van de schacht nodig kan zijn. Daarbij is het toepassen van staalvezelbeton een goede mogelijkheid.

Figuur 3 Afsluiting van de ruimte tussen de buizen.

Figuur 5 Proefbelasting op een enkele PCC-paal.

Figuur 4 Een gereedgekomen paal.

Figuur 5 Resultaat proefbelasting PCC-paal.

GeoHoHai Figuur 2 Afsluiting van de ruimte tussen beide buizen met ’kleppen’, die door een stalen draad tegen de binnenbuis worden gedrukt (figuur 3). Tijdens het rekken van de buizen breekt de draad.

20


Effecten van beïnvloeding van de Holocene laag op het zettingsgedrag van vooroorlogse panden in Amsterdam Sebastiaan Frankemolen is in september van 2006 bij Witteveen en Bos afgestudeerd op het onderwerp ’De effecten van beïnvloeding van de Holocene laag op het zettingsgedrag van vooroorlogse panden in Amsterdam’. Vanwege de aanleg van de Noord-Zuidlijn in Amsterdam zijn vele panden voorzien van hoogteboutjes. De hoogte van deze boutjes wordt al sinds enkele jaren zeer frequent gemeten. Uit die metingen is gebleken dat sommige van de op palen gefundeerde vooroorlogse panden een relatief grote zakking vertoonden, terwijl nabij die panden nog geen Noord-Zuidlijn

Figuur 1 Zetting veroorzakende zandaanvulling t.b.v. de aanleg van diepwanden.

activiteiten hadden plaatsgevonden. Uit een nadere analyse bleek dat in de omgeving van die panden een funderingsherstel dan wel een ophoging en of ondiepe bemaling had plaatsgevonden. Op voorhand was een dergelijke relatief grote invloed op de zakking van de panden (een zakking van meerdere mm’s) niet voorzien. Het onderzoek van Sebastiaan bestond uit het verklaren van de gemeten zakkingen. Daartoe is een interaktiemodel opgesteld, waarin als uitgangspunt is gehanteerd dat de totale belasting op de paal (belasting uit bovenbouw en negatieve kleef over de gehele dikte van de

Figuur 2 Ontwikkeling negatieve kleef.

slappe lagen) groter is dan de draagkracht van de palen in de zandlaag. Als dan de paalbelasting toeneemt als gevolg van ophogingen of waterstandsdalingen zal de extra draagkracht moeten worden geleverd door extra kleef in de slappe lagen. Om die draagkracht te mobiliseren is een extra paalzakking nodig. Die zakking leidt ertoe dat de negatieve kleef afneemt, zodat zich opnieuw een evenwichtssituatie kan instellen. Uit het onderzoek bleek dat de extra zakking van de palen circa 50% bedroeg van de grondzakking die optreedt beneden het omslagpunt.

Figuur 4 Grafische bepaling ligging omslagpunt. Op de horizontale as is de grondzakking uitgezet t.o.v. de paalzakking; op de verticale as de diepte in m t.o.v. NAP. Bij een negatieve grondzakking zakt de grond meer dan de paal. Als de paalzakking toeneemt met in dit geval 3 mm (rode lijn) stijgt het omslagpunt van NAP -4,5 m naar ongeveer NAP -4 m.

Figuur 3 Calibratie model aan metingen.


21

Ed Calle Ton Vrouwenvelder Jaap Lindenberg Geerhard Hannink Edward Bruijn

Deltares TNO Bouw en Ondergrond Deltares Ingenieursbureau Gemeentewerken Rotterdam Witteveen+Bos

Representatieve waarden voor grondparameters in de Geotechniek Inleiding De afgelopen jaren heeft de CUR commissie C 135 zich gebogen over de vraag hoe om te gaan met onzekerheden bij het geotechnisch schematiseren, hoe dit de (berekende) veiligheid van grondconstructies kan beïnvloeden en wat de NEN-normen hierover zeggen. Het motto van de commissie was: ’van onzekerheid naar betrouwbaarheid’. Een enquête onder een beperkt maar representatief deel van de geotechnische sector in Nederland leerde dat er behoefte bestond aan handreikingen waarin de achtergronden van de geotechnische normen uiteengezet worden. Bovendien bleek er behoefte te zijn aan praktische aanwijzingen en voorbeelden hoe, binnen het gedachtenkader van de norm, bij het ontwerpen of toetsen van grondconstructies kan worden geoptimaliseerd. Het resultaat is de onlangs uitgebrachte CUR handreiking voor geotechnisch ontwerpen [5]. Een belangrijk onderdeel in deze handreiking betreft de wijze waarop representatieve (of karakteristieke) grondparameters voor geotechnische analyses kunnen worden geschat. In de geotechnische norm NEN 6740 [8] is een tabel opgenomen (Tabel 1) waarin veilige indicaties voor aan te houden representatieve grondparameters worden gegeven. In de praktijk zal men doorgaans, naast deze indicaties, ook beschikken over lokaal grondonderzoek met, in omvang overigens beperkte aantallen, waarnemingen van grondparameters uit in situ- of laboratoriumproeven. Door de beperkte aantallen waarnemingen blijkt dat statistisch bepaalde karakteristieke schattingen van grondparameters vaak niet leiden tot gunstiger schattingen dan in de norm aangegeven indicaties. Met andere woorden, het vergaren van informatie door lokaal grondonderzoek, wat aannemelijk leidt tot beter inzicht in de actuele ondergrondgesteldheid, wordt vaak niet ’beloond’ met optimaler ontwerpuitgangspunten. Met de handreiking beoogt de commissie handvatten te geven hoe hiermee om te gaan.

24


In dit artikel kijken we naar het bepalen van karakteristieke grondparameters voor grondmechanische analyses. Gaandeweg zullen we toespitsen op een discussie over het combineren van informatie uit Tabel 1 van de norm met additionele steekproefinformatie uit lokaal grondonderzoek.

Het veiligheidsconcept voor ontwerpen volgens de Eurocode In de nationale bijlage bij Eurocode 7, ’Geotechnisch Ontwerp; deel 1- Algemene Regels’ [10], is, net als in de NEN 6740 (zie [11] voor de relatie Eurocode 7 en NEN 6740), gekozen voor een veiligheidsbenadering bij het ontwerpen van grondconstructies, die gebaseerd is op partiële belastingen sterktefactoren, het zogenaamde LRFD concept (Load and Resistance Factor Design). Hierbij worden eerst zogenaamde karakteristieke waarden voor de ontwerpparameters afgeleid, dit zijn 5% onder- of 95% bovengrensschattingen voor respectievelijk sterkte en belastingparameters. In plaats van met karakteristieke waarden wordt ook wel met zogenoemde representatieve waarden gewerkt. Dit zijn op andere dan statistische wijze geschatte veilige waarden, waarvan aangenomen mag worden dat die tot minstens eenzelfde veiligheidsniveau van een ontwerp leiden als karakteristieke waarden. De karakteristieke sterkteparameters worden vervolgens gedeeld door partiële veiligheidsfactoren op de sterkte (de materiaalfactoren). De karakteristieke belastingparameters worden vermenigvuldigd met belastingfactoren. Op die manier worden ontwerpwaarden (ook wel rekenwaarden genoemd) van sterkte- en belasting gevonden. Het criterium voor veiligheid van een ontwerp, vervolgens, is dat de met de rekenwaarden voor sterkteparameters berekende sterkte van de constructie groter moet zijn dan of gelijk aan de met de rekenwaarden voor belastingen berekende belastingeffecten. Het vaststellen van karakteristieke waarden van grondsterkteparameters is een essentiële stap,

Allen zijn lid van de CURcommissie C135

Samenvatting Het vergaren van lokaal grondonderzoek, leidend tot een beter inzicht in de ondergrond, wordt vaak niet ’beloond’ met optimalere ontwerp uitgangspunten. In dit artikel wordt ingegaan op het werk van de CUR commissie C135, die zich over deze vraag heeft gebogen. Deze commissie hanteerde als motto ’van onzekerheid naar betrouwbaarheid’. Dit artikel concentreert zich op het combineren van informatie uit Tabel 1 van NEN6740 met additionele steekproefinformatie uit lokaal grondonderzoek. Tabel 1 in de geotechnische norm NEN 6740 geeft indicaties voor representatieve waarden van lokale laaggemiddelden van grondparameters voor geotechnische analyses. Voor het (voor)ontwerpen van constructies zijn deze indicatie goed bruikbaar. Bij de wat grotere werken zal doorgaans bij het maken van een definitief ontwerp lokaal additionele informatie worden ingewonnen over de grondeigenschappen. In dit artikel zijn twee methoden besproken voor het combineren van additionele lokale waarnemingen van grondparameters met(voor)informatie uit de tabel. De in de NEN 6740 gegeven procedure is effectief v.w.b. ’voordelig’ combineren, maar de theoretische onderbouwing roept wel vragen op. Een theoretisch betere en internationaal geaccepteerde methode is het Bayesian Updating concept. Een getallenvoorbeeld laat zien dat de Bayesiaanse methode doorgaans tot gunstiger schattingen van karakteristieke waarden voor laaggemiddelden van grondparameters zal leiden.

maar de wijze waarop dit moet is niet zo evident als het lijkt. Dit hangt immers af van wat de grondparameters in de geotechnische analyse feitelijk representeren: gemiddelden langs een glijvlak of in een door belastingacties beïnvloed groot volume, of echte ’puntwaarden’ van de grondparameter (dit zijn feitelijk tóch gemiddelde waarden voor een klein volume, zoals een grondmonster voor laboratoriumtesten). Hierbij zijn twee typen ruimtelijke afmetingen van belang, namelijk de probleemschaal en de fluctuatieschaal.

Probleemschaal en Fluctuatieschaal De probleemschaal karakteriseert de ruimtelijke afmetingen van een potentieel (bezwijk)mechanisme in de grond. Bijvoorbeeld, de afmetingen van een glijvlak bij het afschuiven van een talud liggen in de orde van enkele meters in verticale richting en in de orde van enkele tientallen meters in horizontale richting. De fluctuatieschaal karakteriseert ruimtelijke variabiliteit van

Figuur 1 De probleemschaal van mechanisme I is klein ten opzichte van de fluctuatieschaal. Hier is de lokale waarde van belang en daarom moet gerekend worden met de karakteristieke schatting van ’puntwaarden’. Bij mechanisme II is de gemiddelde waarde over de afmeting van het mechanisme van belang. Hier moet gerekend worden met de karakteristieke schatting van dit gemiddelde.

een grondparameter, met name de snelheid waarmee lokale ’puntwaarden’ rond het gemiddelde kunnen fluctueren. In figuur 1 is de variatie van een grondparameter rond de gemiddelde waarde heel schematisch weergegeven. De fluctuatieschaal is in deze figuur aangegeven met ’∆L’. Er zijn ook twee hypothetische mechanismen aangegeven, namelijk mechanisme I en mechanisme II, met verschillende afmetingen (probleemschaal), die met ’a’ worden aangeduid. De probleemschaal van mechanisme I is klein ten opzichte van de fluctuatieschaal (a<∆L), daarom is dit mechanisme gevoelig voor de lokale waarde van de grondparameter. Bij het bepalen van de karakteristieke waarde van de grondparameter voor de analyse van dit mechanisme I moeten we dus rekening houden met mogelijke lokale waarden. De probleemschaal van mechanisme II is groot ten opzichte van de fluctuatieschaal (a>>∆L). De invloed van lokale fluctuaties van de grondparameter wordt hierbij als het ware uitgemiddeld. Bij het bepalen van de karakteristieke waarde voor dit mechanisme moeten we dus rekenen met ’gemiddelden binnen de afmeting van het mechanisme’.

Figuur 2: Stochastisch model voor het ruimtelijke variatiepatroon van grondeigenschap C.

Stochastisch model voor ruimtelijke variabiliteit van een grondeigenschap Ruimtelijke variabiliteit van een grondeigenschap binnen een grondlaag kan bestaan uit een systematische component en een willekeurige, onvoorspelbare, component. Met systematische ruimtelijke variatie van een grondeigenschap bedoelen we variatie als functie van de plaats binnen een grondlaag, die op grond van de fysica of de geologie verklaarbaar is, of die aan de hand van een trendanalyse op waarnemingen uit een groot gebied wordt gevonden. Bijvoorbeeld, de toename van (ongedraineerde) schuifsterkte met de diepte is voor grondsoorten met een inwendige wrijvingshoek fysisch verklaarbaar. Naast systematische ruimtelijke variatie hebben we te maken met onvoorspelbare ruimtelijke variatie. In dit artikel ligt de nadruk op de effecten van de onvoorspelbare ruimtelijke variatie in geotechnische analyses. Voor de

beschrijving ervan gebruiken we het ruimtelijk stochastisch model, dat in het Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies van de TAW is beschreven (TRWG) [1]. Dit is een conceptueel model, dat bij het opstellen van de TAW-Leidraad Rivierdijken (LOR2) [2] is ontwikkeld om een recept af te leiden voor het bepalen van karakteristieke waarden op basis van regionale proevenverzamelingen. Recent is een statistische onderbouwing van dit model, op basis van een geschikte regionale proevenverzameling, gepubliceerd [3], [4].

In figuur 2 varieert de grondparameter C continu als functie van ruimtelijke coördinaten x (horizontaal) en z (verticaal). C(x,z) wordt opgevat als zogenaamde regionale stochastische functie. Dat wil zeggen dat in elk punt (x,z) binnen de grondlaag C een stochastische variabele is. De waarde C(x,z) in een willekeurig punt (x,z) wordt opgebouwd gedacht uit een lokaal gemiddelde Cav(x), die in horizontale richting fluctueert rond het regionale gemiddelde µc en een fluctuatie f=C(x,z)-Cav(x), die in verticale richting varieert rond Cav(x). De fluctuaties in


25

verticale richting zijn normaal verdeeld en hebben een standaardafwijking σf. De fluctuaties van het lokale laaggemiddelde Cav(x) rond het regionale gemiddelde µc zijn normaal verdeeld en hebben een standaardafwijking σCav. De totale variantie van de fluctuaties van C(x,z) ten opzichte van het regionale gemiddelde µC is gelijk aan de som van de twee afzonderlijke varianties (dit zijn de kwadraten van de standaardafwijkingen): σC2 = σCav2 + σf2. Dit noemen we de regionale variantie. De snelheid van fluctueren is afhankelijk van de zogenaamde correlatielengten, ook wel fluctuatieschalen genoemd. In verticale richting (zie bovenste grafieken in figuur 2) hebben we te maken met kleine correlatielengtes van, doorgaans enkele decimeters. In horizontale richting (zie onderste grafiek in figuur 2) hebben we te maken met grote correlatielengtes, in de orde van tientallen meters. Zoals al betoogd is de grootte van de correlatielengte van belang bij het schatten van de karakteristieke waarde van grondeigenschappen. De parameter α in figuur 2 is de verhouding tussen de lokale variantie (σf2) en de totale regionale variantie (σ2c). Dit is een erg belangrijke parameter bij het bepalen van karakteristieke waarden van lokale laaggemiddelden van een grondeigenschap. In het TRWG [1] wordt in navolging van de LOR2 [2] de waarde van α =0.75 aangehouden. In [3] en [4] wordt nader ingegaan op deze verhouding.

Karakteristieke waarden voor grondeigenschappen Voor, bijvoorbeeld, een stabiliteitsanalyse van een talud met behulp van een glijcirkelberekening, is de schuifsterkte die in de berekening moet worden ingevoerd een gemiddelde langs een glijvlak. De afmetingen van een potentieel glijvlak zijn uiteraard variabel, maar doorgaans gaat het om enige meters in verticale richting en enkele tientallen meters in horizontale richting. De karakteristieke waarde die geschat moet worden is in dit geval dus de 5% ondergrenswaarde van het gemiddelde langs het glijvlak. Kijken we naar figuur 2, dan zien we dat de afmeting van een potentieel glijvlak in verticale richting veel groter is dan de verticale correlatielengte. Dat wil zeggen dat voor een analyse van de taludstabiliteit de schuifsterktevariaties in verticale richting gerekend moet worden met gemiddelden van de schuifsterkte. In horizontale richting zien we dat de afmetingen van een potentieel glijvlak qua orde van grootte ongeveer gelijk zijn aan de horizontale correlatielengte. In horizontale richting vindt dus niet of

26


nauwelijks uitmiddeling plaats. In termen van het model voor ruimtelijke variabiliteit, dat in figuur 2 is geschetst, is voor de glijvlakanalyse een schatting van de karakteristieke waarde van het lokale laaggemiddelde Cav (x) nodig. Dit is voor veel grondmechanische analyses, uiteenlopend van de berekening van zettingen tot het schatten van een paaldraagvermogen, het geval. In figuur 2 lijkt het alsof ’lokaal’ wordt geassocieerd met ’één verticaal’. We bedoelen met lokaal echter een gebied met in horizontale richting afmetingen van de orde van grootte gelijk aan de horizontale fluctuatieschaal (dus tientallen meters). Wanneer de afmeting van een mechanisme (en het daardoor beïnvloede volume grond in verticale richting) kleiner zou zijn dan de verticale correlatielengte dan zou een karakteristieke schatting van de ’puntwaarde’, C(x,y), nodig zijn. Wanneer, als ander extreem, de afmeting van het mechanisme in horizontale richting veel groter zou zijn dan de horizontale correlatielengte, dan treedt ook in horizontale zin uitmiddeling op en zou de te zoeken karakteristieke waarde de 5% onder of bovengrenswaarde van het regionale gemiddelde µc moeten zijn. Doorgaans, echter, zijn deze situaties voor grondeigenschappen in grondmechanische mechanismen niet van toepassing.

(2)

Het steekproefgemiddelde Cgem is dan een schatter voor het lokale laaggemiddelde Cav op de betreffende locatie en de standaardafwijking van de steekproef is een schatter voor de standaardafwijking van de lokale afwijkingen ten opzichte van dit gemiddelde σf. Uitgaande van een normale kansverdeling van de grondparameter luidt de formule voor het berekenen van de karakteristieke 5% onder- en bovengrenswaarden van het lokale laaggemiddelde: (3)

Hierin is t de Student factor, die voor grote n nadert tot 1.645, zoals bij de normale verdeling. Deze term verdisconteert de statistische fout in de schatting van de standaardafwijking van de populatie uit een steekproef met een beperkt aantal waarnemingen. De tweede term in het rechterlid dient om statistische onzekerheid, dat wil zeggen het mogelijke verschil tussen het berekende gemiddelde, Cgem en het werkelijke laaggemiddelde, Cav, te verdisconteren. Indien we om wat voor reden niet geïnteresseerd zouden zijn in laaggemiddelden, maar in karakteristieke schattingen van de ’puntwaarden’ zelf dan luidt de formule: (4)

Lokale en Regionale Proevenverzamelingen Met het regionale model in gedachten kijken we nu naar verschillende wijzen om karakteristieke grondparameters te schatten. Wanneer dit op basis van grondonderzoek gebeurt kunnen we qua de opzet ervan onderscheid maken tussen lokaal grondonderzoek en regionaal grondonderzoek.

Lokale Proevenverzamelingen Bij lokaal grondonderzoek worden op één locatie (waarvoor een ontwerp- of toetsanalyse wordt uitgevoerd) waarnemingen van de grondparameter ingewonnen, hetzij door insitu proeven, of door het steken van grondmonsters die in het laboratorium worden beproefd. Stel dat we een steekproef van n waarnemingen hebben, die we aanduiden als {Ci} (i=1…n), dan kunnen we het gemiddelde en de variantie van deze steekproef berekenen volgens: (1) en

Zoals gezegd zal bij grondeigenschappen binnen een grondlaag doorgaans het laaggemiddelde relevant zijn voor grondmechanische analyses (formule 3). Bij vaststellen van laagdikten, bijvoorbeeld voor een opbarst analyse, zoeken we doorgaans de karakteristieke schatting van de ’puntwaarde’; in dat geval is formule (4) het aangewezen recept.

Regionale proevenverzamelingen Bij regionaal grondonderzoek worden waarnemingen van de grondparameter ingewonnen over een groot gebied. Deze worden verzameld in een regionale proevenverzameling. Bij het schatten van karakteristieke waarden van het lokale gemiddelde van een grondparameter voor een grondmechanische analyse moet rekening gehouden worden met de ruimtelijke variatie van lokale gemiddelden (in figuur 2 gerepresenteerd door de standaardafwijking σCav). In de LOR2 [2] wordt hiervoor de volgende formule gegeven:

Representatieve waarden voor grondparameters in de Geotechniek

(5)

Hierin wordt, naast de statistische onzekerheid over het regionale laaggemiddelde (het mogelijke verschil tussen Cgem en µC), de ruimtelijke variatie van lokale laaggemiddelden ten opzichte van het regionale gemiddelde (het mogelijke verschil tussen Cav en µC) verdisconteerd. In de LOR2 [2] wordt aanbevolen voor Γ 2 de waarde 0,25 aan te houden. In de terminologie van figuur 2 is Γ 2 = (1- α). Voor een gedetailleerder beschouwing over de statistiek bij proevenverzamelingen, en het schatten van karakteristieke waarden van laaggemiddelden van grondeigenschappen op basis van die verzamelingen, wordt verwezen naar [3] en [4]. In de laatste is ook aangegeven hoe de formules veranderen als we uitgaan van een lognormale kansverdeling van de grondeigenschap. Het blijkt namelijk dat een normale kansverdeling bij grondeigenschappen met een grote relatieve spreiding gemakkelijk leidt tot fysisch inconsistente schattingen van karakteristieke waarden. Bij een lognormale kansverdeling treedt dit probleem niet op. In dit artikel blijven we overigens bij de normale verdeling. Vaak zijn bestaande regionale proevenverzamelingen de eerst geraadpleegde informatiebronnen bij het ontwerpen of toetsen van grondconstructies. Aan de hand van uitkomsten van analyses met deze informatie wordt nagegaan of verdere optimalisering mogelijk is door deze regionale (statistische) informatie aan te vullen met additioneel lokaal grondonderzoek. Verderop in dit artikel gaan we hier nader op in.

Interpretatie van Tabel 1 in NEN 6740 In Tabel 1 van NEN 6740 worden representatieve waarden voor grondeigenschappen van een groot aantal grondsoorten gegeven. Het gaat hierbij om de onder- en bovengrenswaarden voor laaggemiddelden van die eigenschappen. De tabel is samengesteld op basis van gedeelde inzichten en praktijkervaring van geotechnische specialisten in Nederland, bij het opstellen van de norm, begin negentiger jaren van de vorige eeuw. In de herziene druk [8] zijn een aantal waarden gewijzigd. Hoe moeten de representatieve waarden in Tabel 1 worden opgevat ? De representatieve waarden in de tabel mogen worden gebruikt voor geotechnische ontwerpberekeningen als men niet de beschikking heeft over proefresultaten uit lokaal of regionaal grondonderzoek. De tabel mag landdekkend

worden toegepast. De waarden in tabel 1 kunnen derhalve worden opgevat als veilige schattingen van karakteristieke onder- en bovengrenzen van lokale laaggemiddelden van de grondparameters. Hoewel niet gekoppeld aan concrete statistische informatie kan tabel 1 wel beschouwd worden te zijn voortgekomen uit een landelijke ’proevenverzameling’. Namelijk de verzameling van inzichten van specialisten. Vaak zal men bij het ontwerpen van grondconstructies ook beschikken over aanvullend lokaal grondonderzoek, waaronder uitkomsten van insitu of laboratoriumproeven. De omvang van zulk lokaal onderzoek is doorgaans beperkt. De norm geeft wel aan hoe hier mee omgegaan moet worden, maar dit komt er op neer dat óf de tabelwaarden worden gebruikt óf het lokale grondonderzoek. Een veel voorkomende vraag is dan ook hoe de praktijkervaring in tabel 1 kan worden gecombineerd met lokaal ingewonnen informatie. Een bekende statistische aanpak om informatie uit verschillende bronnen te combineren is de Bayesian updating methode. Daarbij worden à priori bekende statistische kengetallen gecombineerd met nieuwe waarnemingen. Dit leidt tot nieuwe, aangepaste, zogenaamde à posteriori statistische kengetallen. Bij het combineren van de laaggemiddelde informate uit tabel 1 met nieuwe waarnemingen kunnen we de à priori verwachtingswaarde berekenen aan de hand van de in tabel 1 gegeven representatieve onder- en bovengrens (door deze op te vatten als 5% onder- respectievelijk 95% bovengrens). Hoe kunnen de variatiecoëfficiënten in Tabel 1 worden opgevat? Bij toepassing van Bayesian Updating voor het schatten van een lokaal laaggemiddelde op basis van tabel 1 en additioneel lokaal grondonderzoek hebben we, naast de verwachtingswaarde, ook de standaardafwijking van het laaggemiddelde in tabel 1 nodig. In tabel 1 worden wel relatieve spreidingen (variatiecoëfficiënten) genoemd, maar er wordt niet expliciet bij aangegeven wat de betekenis hiervan is. Er zijn verschillende mogelijkheden denkbaar. De variatiecoëfficiënten kunnen betrekking hebben op de spreiding van ’puntwaarden’ binnen een locatie ten opzichte van het laaggemiddelde op die locatie. In de norm wordt van deze interpretatie uitgegaan bij het combineren van informatie in tabel 1 met additionele informatie uit lokaal grondonderzoek. De in de norm gegeven methode wordt verderop in dit artikel besproken. In de terminologie van figuur 2

worden de variatiecoëfficiënten in tabel 1 hierbij dus opgevat als σ f / Cav. Denkbaar is ook dat deze variatiecoëfficiënten betrekking hebben op de (ruimtelijke) spreiding van de laaggemiddelden van de grondeigenschappen waarvoor in de tabel representatieve waarden zijn gegeven. Strikt genomen is het vaststellen van veilige onder- en bovengrenzen van laaggemiddelden van de grondparameters niet mogelijk zonder indicaties van de ruimtelijke (regionale of zelfs landelijke) variatie van die lokale laaggemiddelden. De opstellers van tabel 1 moeten in principe dus zo’n spreiding voor ogen hebben gehad. Daarom valt er wat te zeggen voor deze interpretatie. In de terminologie van figuur 2 gaat het daarbij om de regionale spreiding van het lokale laaggemiddelde Cav en kan de variatiecoëfficiënt worden opgevat als σCav/µC. Met deze interpretatie ligt de weg open voor het toepassen van de Bayesiaanse methode voor het combineren van de tabelinformatie met lokale gegevens. Discussies in de commissie C135 hebben ertoe geleid dat de commissie beide interpretaties ondersteunt. Het één sluit het ander niet uit, ook het ruimtelijke model in figuur 2 wordt gekenmerkt door twee spreidingen. Dit betekent wel dat hiermee, in de terminologie van figuur 2, verondersteld wordt dat σf ≈ σCav, en bijgevolg, omdat σC2= σCav2 + σf2, tot de veronderstelling dat de regionale standaardafwijking σC ≈ 1,4 σCav. De regionale standaardafwijking is overigens de standaardafwijking van ’puntwaarden’ die we vinden bij het opzetten van een regionale proevenverzameling, zie bijvoorbeeld [3]. Deze veronderstelling wordt ondersteund door de ervaring dat men in regionale proevenverzamelingen van grondparameters doorgaans een grotere variatiecoëfficiënt aantreft dan in tabel 1 van de norm wordt gegeven [6]. Voorts leidt de veronderstelling dat σf ≈ σCav tot een variantieverhouding α ≈1/2 (zie figuur 2). Dit is in redelijke overeenstemming met de in [3] en [4] gerapporteerde analyse van proevenverzamelingen. Een denkbaar alternatief voor het schatten van de spreiding van lokale laaggemiddelden van een grondeigenschap is als volgt. In tabel 1 worden onder- en bovengrenzen van laaggemiddelden van de grondeigenschap gegeven. Uit het verschil tussen boven- en ondergrens zouden we ook de gezochte spreidingsmaat kunnen afleiden. Immers dit verschil kan worden geïnterpreteerd als ca. 3,3 keer de standaardafwijking van het lokale laaggemiddelde. Voor een aantal van de in de tabel genoemde grond-


27

soorten en grondeigenschappen vinden we op die manier relatieve spreidingen die inderdaad overeenkomen met de variatiecoëfficiënten in tabel 1. Echter, voor bijvoorbeeld laaggemiddelden van de hoek van inwendige wrijving gaat dit niet op. Het verschil tussen de representatieve boven- en ondergrenzen hierbij is vaak klein, en in een aantal gevallen nul. In dit geval zullen zelfs sterk afwijkende gemiddelden uit lokaal grondonderzoek weinig of geen invloed hebben op de à posteriori verwachting en spreiding van het laaggemiddelde. Immers, als boven- en ondergrens ongeveer gelijk zijn is er theoretisch geen onzekerheidsmarge, dus zouden ook de indicaties in tabel 1 niet verbeterd kùnnen worden door lokale informatie. Hiermee zou wel een erg grote wissel getrokken worden op de onfeilbaarheid van tabel 1. Om die reden wordt voorgesteld het in de voorgaande alinea’s beschreven spreidingsmodel te gebruiken bij het Bayesiaans combineren.

Combineren lokaal grondonderzoek en tabelinformatie in NEN 6740 Combineren van lokale waarnemingen van een grondparameter met informatie uit tabel 1 kan op verschillende manieren. De in de NEN 6740 voorgestelde methode In de norm wordt in paragraaf 8.7.1 aangegeven dat voor het berekenen van karakteristieke laaggemiddelden het gemiddelde van lokale steekproef gecombineerd mag worden met de variatiecoëfficiënt uit tabel 1. Het karakteristieke laaggemiddelde wordt berekend als het product van het steekproefgemiddelde en een vermenigvuldigingsfactor Rn,V, die gegeven is

in tabel 2 van de norm. Rn,V is een functie van het aantal waarnemingen van de steekproef, n, en de variatiecoëfficiënt, V. Voor n ≥ 3 zijn de waarden van Rn,V in tabel 2 gebaseerd op formule (3): (6) Hierin is V=sC /Cgem de variatiecoëfficiënt van de steekproef. Indien de variatiecoëfficiënt van de steekproef groter is dan de overeenkomstige variatiecoëfficiënt die in tabel 1 is gegeven mag de laatste worden gebruikt. Voor n ≤ 2 worden in tabel 2 Rn;V -waarden gegeven, die pragmatisch zijn vastgesteld [9]. Hierbij moet, volgens de norm, met een variatiecoëfficiënt gerekend worden die minimaal gelijk is aan de overeenkomstige waarde in tabel 1. In het kader wordt een getallenvoorbeeld gegeven waarbij n=4. De gedachte achter de methode is, blijkbaar, dat de empirische relatieve spreidingen in tabel 1 betrouwbaarder zijn dan relatieve spreidingen die uit lokale steekproeven volgen. Voor kleine steekproeven is dat aannemelijk, maar voor wat grotere steekproeven ligt dat minder voor de hand. Opmerkelijk is dat (voor n>3) alleen steekproefspreidingen die groter zijn dan in tabel 1 mogen worden vervangen door de indicaties in tabel 1. Hoewel steekproefspreidingen die kleiner zijn dan in tabel 1 net zo (on)betrouwbaar zijn hoeven die niet vervangen te worden door de indicaties in tabel 1. Voor n<3 is het overigens net andersom. De consistentie van deze procedure lijkt daarom matig; een gedegen (wiskundige) onderbouwing is niet terug te vinden in de literatuur.

Rekenvoorbeeld combinatie tabel 1 en proefresultaten uit lokaal grondonderzoek volgens NEN6740 Als voorbeeld een bodemlaag die gekarakteriseerd is als zwak zandige klei met matige consistentie. Stel dat hiervoor 4 triaxiaalproeven zijn uitgevoerd ter bepaling van ϕ en c. De 4 gemeten ϕ waarden zijn 22, 26, 29 en 31º. Het gemiddelde ϕgem en de standaardafwijking sϕ zijn respectievelijk 27º en 3,9º (Vϕ = 0.145). De 5% karakteristieke ondergrensschatting ϕav, kar voor het laaggemiddelde bedraagt 22,4º op basis van formule (3). Tabel 1 geeft een variatiecoëfficiënt Vϕ = 0,1. Wordt deze waarde gebruikt samen met de factor Rn;V = 0,88 (Tabel 2 uit NEN6740) dan resulteert een karakteristieke ondergrens voor het laaggemiddelde van 23,8º. Voor de cohesie hebben de proeven de waarden 8, 12, 15 en 17 kPa opgeleverd met gemiddelde Cgem =13 kPa, standaardafwijking sC = 3,9 en variatiecoëfficiënt VC = 0,3. Hiermee volgt 8,4 kPa als karakteristieke ondergrens voor het laaggemiddelde. Met VC = 0,2 (Tabel 1) en Rn;V =0,76 (Tabel 2) wordt 9,8 kPa als karakteristieke ondergrens gevonden.

Combineren door Bayesian Updating Een internationaal geaccepteerde methode om waarnemingen uit lokaal grondonderzoek met ’data base’ informatie (de informatie uit tabel 1) te combineren is Bayesian Updating. De hierboven beschreven interpretatie van tabel 1 van de norm, in termen van een ruimtelijk statistisch model opent de weg voor toepassing van deze methode. Hieronder demonstreren we de aanpak aan de hand van een getallenvoorbeeld. Daarbij wordt tabel 1 van de norm als voorinformatie (de database informatie) gebruikt. De aanpak is uiteraard ook toepasbaar bij voorinformatie uit een regionale proevenverzameling. Aan de hand van het karakteristieke laaggemiddelde en de variatiecoëfficiënt in de tabel kunnen de verwachtingswaarde en de standaardafwijking van het laaggemiddelde van een grondeigenschap berekend worden. Deze kengetallen geven we hier aan als µ1 en σ1; het subscript 1 gebruiken we om aan te geven dat het à priori informatie is. Als voorbeeld nemen we de ongedraineerde schuifsterkte, cu, van slappe klei. Volgens tabel 1 in de norm is de lage representatieve waarde 25 kPa en de hoge representatieve waarde 50 kPa. Het gemiddelde van de twee geeft de à priori bekende verwachtingswaarde µ1=37,5 kPa. De à priori bekende standaardafwijking wordt berekend met de variatiecoëfficiënt uit de tabel: σ1= V x µ1 = 0,2 x 37,5 = 7,5 kPa. We veronderstellen een normale kansverdeling. Veronderstel nu verder dat er een steekproef van lokale waarnemingen is. De steekproefgrootte is n=4, het gemiddelde van de steekproef is cu,av=37 kPa en de standaardafwijking van de steekproef sCu =10 kPa. Ook voor deze waarnemingen wordt een normale verdeling verondersteld. De 5% karakteristieke ondergrens op basis van alleen de steekproef is, volgens formule (3): cu,av,kar= 37-2,35x10/√4=25,2 kPa. Dit is nauwelijks hoger dan lage representatieve waarde volgens de norm. Het gemiddelde en de standaardafwijking van de steekproef gebruiken we als de nieuwe informatie. We gaan nu de à priori informatie en de nieuwe informatie Bayesiaans combineren. De formules daarvoor zijn [7]: (7)

Hierin is µ2 het gemiddelde van de steekproef, σ2 de standaardafwijking van de steekproef, n het aantal waarnemingen in de steekproef.

28


Representatieve waarden voor grondparameters in de Geotechniek

De nieuwe verwachtingswaarde µ1+2 en standaardafwijking σ1+2 noemen we de à posteriori schattingen. We nemen dus µ2 = 37 kPa en σ2 = 10 kPa. Hiermee vinden we µ1+2= 37.15 kPa en σ1+2= 4,16 kPa en daarmee een karakteristieke ondergrens, volgens formule (3) waarin de Student t wordt vervangen door 1,645, die gelijk is aan cu,av,kar=30,3 kPa. De Bayesiaanse procedure levert in dit geval een karakteristieke waarde die circa 20 % groter is dan de karakteristieke waarde die berekend is op basis van alleen de steekproef (dus zonder gebruik te maken van de voorinformatie uit tabel 1). Dit verschil is sterk afhankelijk van de verhouding σ2/σ1 en het aantal waarnemingen in de steekproef. Indien in het rekenvoorbeeld n=3 zou zijn geweest, dan zou de karakteristieke waarde volgens de Bayesiaanse procedure ongeveer 40 % (i.p.v. 20%) hoger zijn uitgekomen dan met toepassing van formule (3) op de steekproef, maar bij n=6 neemt dit echter af tot minder dan 10%. In het rekenvoorbeeld is de verhouding σ2/σ1=1,33. Indien σ2/σ1 =1 en n=4, dan neemt het verschil tussen de Bayesiaans en de op basis van alleen de steekproef bepaalde karakteristieke waarden af tot 12% en bij σ2/σ1 =0,5 tot 4%. We concluderen daarom dat het combineren van lokale steekproefinformatie met de voorinformatie op basis van tabel 1 via Bayesian Updating vooral veel effect heeft als het aantal waarnemingen in de steekproef klein is. In de geotechnische adviespraktijk zal dit doorgaans het geval zijn. Bij grote aantallen waarnemingen in de steekproef benadert de karakteristieke waarde op basis van combinatie van steekproef- en voorinformatie de karakteristieke waarde op basis van alleen de steekproef. Grotere steekproeven geven uiteraard altijd betrouwbaarder informatie over laaggemiddelden, alleen het combineren van de steekproefinformatie met de voorinformatie heeft in dat geval weinig effect. Dit is ook het geval wanneer de spreiding in de steekproef klein is ten opzichte van de à priori bekende spreiding in de norm.

Conclusies Bij het bepalen van karakteristieke waarden van grondparameters uit een proevenverzameling spelen verschillende aspecten een rol. Enerzijds speelt de vraag wat de betekenis is van de grondparameter in de beoogde grondmechanische analyse: een ’puntwaarde’ of een gemiddelde langs een vlak of over een volume. Anderzijds moet onderscheid gemaakt worden naar de opzet van grondonderzoek: lokaal of regionaal. De toe te passen statistische procedure voor het schatten van karakteristieke waarden is hiervan afhankelijk. Tabel 1 in de geotechnische norm NEN 6740 geeft indicaties voor representatieve waarden van lokale laaggemiddelden van grondparameters voor geotechnische analyses. Voor het (voor)ontwerpen van constructies zijn deze indicaties goed bruikbaar. Zeker bij de wat grotere werken zal doorgaans bij het maken van een definitief ontwerp lokaal additionele informatie worden ingewonnen over de grondeigenschappen. In dit artikel zijn twee methoden besproken voor het combineren van additionele lokale waarnemingen van grondparameters met (voor)informatie uit de tabel. De in de NEN 6740 gegeven procedure is effectief v.w.b. ’voordelig’ combineren, maar de theoretische onderbouwing roept wel vragen op. Een theoretisch betere en internationaal geaccepteerde methode is het Bayesian Updating concept. Hiervoor is het wel nodig om de tabelinformatie te ’vertalen’ in een ruimtelijk stochastisch variatiemodel, dat ook voor de beschrijving van regionale proevenverzamelingen wordt gebruikt. In dit artikel is hiervoor een voorstel gedaan. Deze methode van combineren is uiteraard ook toepasbaar bij combineren van lokale steekproefinformatie met een regionale proevenverzameling. Het getallenvoorbeeld laat zien dat de Bayesiaanse methode doorgaans tot gunstiger schattingen van karakteristieke waarden voor laaggemiddelden van grondparameters zal leiden, zowel in vergelijking met de karakteristieke laaggemiddelden in tabel 1 van NEN 6740 (aangenomen dat die inderdaad conservatief zijn), als in vergelijking met karakteristieke laaggemiddelden die op basis van alleen de additionele lokale waarnemingen worden berekend. De mate waarin is uiteraard afhankelijk van de feitelijke waarnemingen en de grootte van de lokale steekproef.

Referenties [1] TAW Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies. 2002 [2] TAW Leidraad voor het Ontwerpen van Rivierdijken, deel 2. 1989 [3] Calle E.O.F. Statistiek van Regionale Proevenverzamelingen; Ruimtelijk model voor Grondeigenschappen, Geotechniek Juli 2007 [4] Calle E.O.F. Statistiek van Regionale Proevenverzamelingen; Toepassingen. Geotechniek Jan 2008 [5] CUR, Van Onzekerheid naar Betrouwbaarheid, Handreiking Geotechnisch Ontwerpen. Rapportage CUR commissie C 135, verwacht medio 2008 [6] Hannink, G., Van Onzekerheid naar Betrouwbaarheid: Tussen Norm en Praktijk. Presentatie Geotechniekdag 2005 [7] Tang, W.H., A Bayesian Evaluation of Information for Foundation Engineering Design. Int. Conf. on Applications of Statistics and Probability to Soil and Structural Engineering. Hong Kong 1971 [8] NEN 6740 Geotechniek - TGB 1990 Basiseisen en belastingen. Nederlands Normalisatie-instituut, September 2006 [9] Heijnen, W.J. Discussiestuk t.b.v. de normcommissie NEN 6740, m.b.t. onderbouwing van de aanpassing van paragraaf 8.7.1. Augustus 9, 2004 [10] Eurocode 7: Geotechnisch Ontwerp (deel 1) en Nationale Bijlage. NEN-EN 1997-1:2005 en NB:2006 Ontw. En. Uitgave NEN. ICS codes 91.080.01 en 93.020 [11] Seters A. van, Eurocode 7.1-Geotechniek komt er aan. www.fugronederland.nl/info/2007_03/april_7.pdf

Reacties op dit artikel kunnen tot 15 mei 2008 naar de uitgever worden gestuurd.


29

ir. M.G.J.M. Peters, ing. R. Steenbrink Grontmij Infrastructuur & Milieu

Samenvatting

Berekening van door grond zijdelings belaste palen, conservatief of niet?

In dit artikel wordt ingegaan op het ontwerpen van door grond zijdelings belaste funderingspalen. Eén van de aspecten daarbij is de berekening van zijdelingse grondverplaatsing als gevolg van een bovenbelasting in de tijd. Aangezien er weinig meetresultaten beschikbaar zijn van de ontwikkeling van het zijdelingse verplaatsingsgedrag in de tijd, wordt dit gedrag in berekeningen vaak conservatief benaderd door de ontwikkeling van zijdelingse grondverplaatsingen lineair te veronderstellen met het tijd-zettingsverloop (methode Betuweroute). Na een literatuurstudie wordt aan de

Zijdelings belaste palen bij landhoofden

Bij het bepalen van de benodigde consolidatie-

Het ontwerpen van door grond zijdelings of late-

tijd tot aanvang heiwerkzaamheden wordt in de

raal belaste funderingspalen onder landhoofden

praktijk veelal uitgegaan van een tijdsafhankelijk

aan de rand van een grondlichaam wordt over

vervormingsgedrag van de ondergrond dat even-

het algemeen weinig als risicodragend ervaren.

redig is met het verloop van de zettingen. Deze,

Er zijn niet veel gevallen bekend, waarbij land-

als conservatief geachte benaderingswijze, leidt

hoofden zijn bezweken en waarbij mogelijk de

tot een (te) lange wachttijd en daarmee wellicht

optredende paalmomenten zijn overschreden

tot overbodige kosten. In CUR 162 wordt dit ook

(overigens is een bezweken paal hierbij ook

opgemerkt. Aangezien er niet veel metingen

lastig te ontdekken). De indruk bestaat dan ook,

beschikbaar zijn en er nog veel onzekerheden

dat er in Nederland voldoende conservatief

bestaan in de predictie van de horizontale

(viaducten) van de Betuweroute.

wordt gerekend met door grond zijdelings

grondverplaatsingen, wordt deze als voldoende

In dit artikel worden een aantal resultaten

belaste palen onder landhoofden en dat er

conservatief beschouwde aanpak in de praktijk

besproken, die afkomstig zijn van metingen van

mogelijk ’verborgen veiligheden’ in de

nog steeds veelvuldig toegepast. Een voorbeeld

zijdelingse grondverplaatsingen, uitgevoerd in

constructie en ondergrond aanwezig zijn.

hiervan vormen de middelgrote kunstwerken

het kader van de aanleg van de landhoofden

hand van meetresultaten afkomstig van de aanleg van de Oosterheemlijn te Zoetermeer en het proefveld Thorbeckerveld te Gouda, een aantal aspecten genoemd op basis waarvan het ontwerp en de uitvoeringstijd van de paalfundering kunnen worden geoptimaliseerd.

Figuur 1 Zijdelingse grondverplaatsingen y(z) op afstand t uit maximale zetting stot midden onder grondlichaam volgens Loof (links, met rekstijve bovenlaag) en IJsseldijk (rechts, zonder rekstijve bovenlaag) [10].

30


voor de Oosterheemlijn te Zoetermeer. Samen

kende horizontale gronddrukken [6]. De hori-

benadering al onderkend door vergelijking van

met andere onderzoeksresultaten worden deze

zontale grondverplaatsing kan hierbij over de

voorspelde en gemeten verticale en horizontale

tegen het licht gehouden en vergeleken met de

hoogte van de slappe laag worden bepaald

verplaatsingen in een aantal gevallen.

huidige berekeningswijze.

voor een situatie met strook- of terrasbelasting,

Gebleken is dat tussen gemeten en voorspelde

Uit de resultaten van een uitvoerige monitoring

in combinatie met een situatie met (Loof) of

zettingen een zeer grote overeenkomst bestaat,

middels zakbaken, inclinometers en waterspan-

zonder (IJsseldijk) rekstijve bovenlaag.

echter tussen gemeten en voorspelde horizontale verplaatsingen blijkt vaak een factor 10 à 20 te

ningsmeters bleek het verloop van de zijdelingse grondverplaatsingen gunstiger dan was bere-

In figuur 1 zijn de nomogrammen van Loof (links)

zitten, waarbij dit verschil groter blijkt te zijn

kend, waardoor eerder kon worden begonnen

en IJsseldijk (rechts) weergegeven. Voor elk

naarmate de ondergrond relatief stijver wordt.

met heien. Deze werkwijze, waarbij ontwerp en

willekeurig punt op afstand t en diepte z kan

Belangrijkste invloedsfactoren bij het modelleren

uitvoering door actieve monitoring kan worden

daarbij de waarde y-tabel worden bepaald op

van de zijdelingse grondverplaatsingen blijken

bijgestuurd, ligt in de lijn van de Observational

basis van een slappe laagdikte h. Uit de waarde

daarbij te zijn:

Method benadering. Deze methode wordt in het

y-tabel en de berekende maximale zetting stot

dwarscontractie (ν < 0,5);

buitenland, en ook steeds meer in Nederland,

kan vervolgens met behulp van de in figuur 1

anisotropie van de ondergrond (νν ≠ νh );

toegepast, waarbij getracht wordt een optimali-

weergegeven formules de zijdelingse grond-

inhomogeniteit van de ondergrond;

satieslag te maken in het ontwerp en de uitvoe-

verplaatsing y(z) worden berekend.

niet-lineair spanningsafhankelijk elastisch

ring van een geotechnische constructie.

gedrag van de ondergrond. De methode Loof-IJsseldijk is gebaseerd op een

Ongehinderde zijdelingse grondverplaatsingen

eenvoudig lineair-elastisch volumevast materiaal-

Op basis van een groot aantal veldobservaties

gedrag en vormt daarmee veelal een conserva-

hebben Poulos en Bourges een onderscheid

Bij de berekening van door grond zijdelings

tieve benaderingswijze voor het werkelijke

gemaakt in drie verschillende verdelingen van

belaste palen vormt de ongehinderde zijdelingse

gedrag in de ondergrond. Door de eenvoudige

grondverplaatsingen waaronder de situatie met

grondverplaatsing veelal het uitgangspunt. Voor

modellering kan de methode worden gebruikt

(rood) en zonder (groen) bovenlaag en een

de berekening hiervan bestaan verschillende

voor een eerste indicatie van de ongehinderde

’gemiddelde’ daaruit (geel). In figuur 2 is het

methoden, waarbij de methode Loof-IJsseldijk

grondverplaatsingen, waarbij Loof de onder-

verloop van de zijdelingse grondverplaatsingen

(tabellen van De Leeuw) in Nederland één van de

grens en IJsseldijk de bovengrens vormen.

y(z)/ymax over de diepte z voor deze drie curven

bekendste is. Deze methode is gebaseerd op een

links weergegeven. De maximale verplaatsing in

volumebestendig (ν = 0,5) lineair elastisch model

Door Poulos, 1972 en Bourges et.al., 1979 [8] is

de slappe laag ymax kan worden bepaald uit de

gebaseerd op de door Jürgenson in 1934 bere-

het probleem van een dergelijke analytische

grafiek rechts, afhankelijk van de afstand x,

Figuur 2 Zijdelingse grondverplaatsingen y(z) op afstand x op basis van de afmetingen van het grondlichaam en schuifsterkte van de ondergrond volgens Poulos, Bourges & Mieussens [8].


31

taludlengte L, slappe laagdikte h, berekende

goede predictie te maken van het zijdelingse ver-

zetting stot - sini , en de factor λ afhankelijk van de

vormingsgedrag van grond gedurende de uitvoe-

berekende stabiliteitveiligheid van het talud F.

ring van een grondconstructie. Hierbij speelt het

Leroueil, Magnan en Tavenas [7] hebben voor de

Poulos & Davis, 1980 [8, 9] beschrijven vervol-

tijdsafhankelijke deformatiegedrag van de grond

eerste drie stadia op basis van vele proefresul-

gens een op het bovengenoemde verplaatsings-

een onmiskenbare rol, terwijl deze in de bereke-

taten het tijdsafhankelijke gedrag van zijdeling-

verloop gebaseerd praktisch model, waar voor

ning van zijdelingse grondverplaatsingen vaak

se grondverplaatsingen tijdens de zetting van

een aantal standaard gevallen de paalreacties

niet direct wordt meegenomen, maar pas op

de ondergrond in beeld gebracht. Het door hen

kunnen worden berekend waarbij onder andere

het eind wordt toegepast als een soort reductie-

beschreven spannings- en deformatiegedrag

bovenbelasting, laagdikte, stijfheid, sterkte en

factor op de berekende eindwaarde uy;eind van

gedurende deze drie fasen is hieronder kort

paaldiameter variabelen zijn. Het door Poulos &

de laterale verplaatsingen.

samengevat. Langs de middenas van de ophoging blijven de hoofdspanningen te allen tijde

Davis uitgewerkte model laat een beter verloop van grondverplaatsingen en paalreacties zien ten

In formulevorm:

(1)

verticaal en horizontaal gericht. Hierdoor kan het effectieve spanningspad gedurende de

opzichte van het analytische model, aangezien ze grotendeels op empirie zijn gebaseerd.

4. ’Seculaire’ zetting als gevolg van kruip.

waarbij de functie f(t) evenredig is aan het tijd-

ophoging en de consolidatie worden beschreven

zettingsverloop:

als O’P’A’B’D’ zoals weergegeven in figuur 3.

Naast de bovengenoemde analytische en empiriDe periode gedurende de ophoging O’P’A’ kan in

sche voorbeelden kunnen zijdelingse grondver(2)

plaatsingen ook direct worden berekend met dergelijke modellen kan het zijdelingse verplaatsingsverloop direct worden bepaald uit de berekende horizontale en verticale deformaties in elk willekeurig punt als gevolg van een bovenbelasting. Mits de juiste grondparameters worden gebruikt kan een nauwkeurige benadering worden verkregen door toepassing van steeds geavan-

Een soortgelijke methode is de werkwijze, waarbij op basis van de eindzetting en eindwaarde van de laterale grondverplaatsing de paalmomenten worden berekend, waarna vervolgens het gereduceerde moment wordt bepaald vanaf tijdstip t volgens:

ceerdere modellen met bijvoorbeeld spannings-

(3)

afhankelijk gedrag, overconsolidatie, vervormingsgedrag gedurende consolidatie, kruip, inhomogeniteiten (gelaagdheid), anisotropie enz. Verderop in dit artikel wordt hierop terug gekomen.

twee fasen worden verdeeld. In de eerste, initiële fase vindt consolidatie zeer snel plaats vanwege

behulp van Eindige Elementen modellen. Met

de staat van overconsolidatie waarin de samendrukbare ondergrond zich nog bevindt. Er is nauwelijks sprake van wateroverspanningen, waardoor het spanningspad een min of meer gedraineerd quasi-elastisch verloop O’P’ laat zien. Wanneer bij verder ophogen de grensspanning wordt overschreden en de effectieve spanning

Een dergelijke benaderingswijze is toegepast tijdens het ontwerp van de middelgrote kunstwerken voor de Betuweroute in de jaren ’90 [2, 3]. Ook hier is eerst de eindwaarde van de

het vloeioppervlak in P’ bereikt, bevindt de grond zich in normaal geconsolideerde situatie en reageert daardoor minder stijf. De grond gedraagt zich ongedraineerd en volgt het effectieve spanningspad P’A’ langs het vloeiopper-

Lineaire benadering van laterale grondverplaatsingen in de tijd

laterale verplaatsing op basis van de eindzetting bepaald, waarna vervolgens de benodigde

bezwijkomhullende worden bereikt en zal

Er is veel onderzoek verricht naar het verticale

wachttijd t is berekend uit het tijd-zettings-

lokaal bezwijken optreden, totdat na deformatie

vervormingsgedrag van slappe grondsoorten.

verloop, zodanig dat aan de sterkte-eisen van

een nieuw evenwicht wordt bereikt in C’.

Door de ontwikkeling van vele materiaalmodel-

de maximum opneembare momenten in de

len kunnen steeds betere predicties worden

paalkop en paalschacht (veldmoment) kan

Nadat de ophoging gereed is (A’), vindt er over

gemaakt. Toch is het nog steeds lastig om een

worden voldaan.

een langere periode consolidatie plaats, wat

vlak. Bij verdere belasting zal in punt F’ de

leidt tot een toename van de effectieve spanning

Niet-lineair gedrag tijdens ophogen en consolidatie

langs A’B’D’. Dit verloop van de effectieve

Het tijd-zettingsgedrag van de ondergrond als

ondergrond, dus ook onder de teen van de

gevolg van het aanbrengen van een ophoging

ophoging. De horizontale grondverplaatsingen

kan worden onderverdeeld in vier stadia:

laten een zelfde fasering zien. zoals is weer-

spanningen geldt in feite voor elk punt in de

gegeven in figuur 4. 1. Initiële zetting als gevolg van het aanbrengen van de belasting;

In de initiële fase ontwikkelen de zijdelingse verplaatsingen aan de rand van de ophoging

2. Zetting tijdens het aanbrengen van de belas-

zich nauwelijks ten opzichte van de zettingen,

ting waarbij de grensspanning in het beschouw-

aangezien het spanningspad zich dicht bij de

de punt in de ondergrond is gepasseerd;

K0-lijn bevindt (horizontale verplaatsing nul). In de voorbeelden van Leroueil et.al. volgt voor

3. Zetting als gevolg van consolidatie nadat de Figuur 3 Effectieve spanningspad tijdens ophogen.

32


totale ophoging is gerealiseerd;

deze fase (r = reconsolidation):


Figuur 4 Typisch verloop van ophoging en zetting in de tijd (links) en typische relatie tussen maximum horizontale verplaatsing ymax en de zetting s (rechts) volgens Leroueil, Magnan en Tavenas [7].

(4) Aan het eind van de ophoging, wanneer de grond zich in een normaal geconsolideerde situatie bevindt, nemen de zijdelingse verplaatsingen vrijwel net zo snel toe als de zettingen (ongedraineerd gedrag). Er geldt (u = undrained shearing): (5) Gedurende de consolidatiefase verlopen de zijdelingse verplaatsingen minder snel ten opzichte van de zettingen, waarbij de verhouding ymax /s afhankelijk is van de geometrie en de mate van stabiliteit waarin het grondlichaam en de onder-

Figuur 5 Zijdelingse verplaatsingen Oosterheemlijn, hellingmeetbuis 7 bij KW12.

Figuur 6 Gemeten zijdelingse grondver-

plaatsingen versus zetting Oosterheemlijn.

grond zich bevinden:

Figuur 7 Aanleg aardebanen Oosterheemlijn, situatietekening aardebanen bij kunstwerk 12.


33

(6)

Bovenstaande formule kan als algemene formule voor het gehele proces worden aangehouden. De factor ξ is een functie van de horizontale afstand van het meetpunt tot de belasting, de taludhelling, de dikte van de slappe laag onder het grondlichaam en de stabiliteit ervan. Voor de consolidatiefase kan de waarde van ξ worden geschat op basis van de taludhelling β (mits deze stabiel is): (7) De genoemde waarden in bovenstaande formules gelden voor de maximale verplaatsingen in de door Leroueil et.al. beschreven situatie [7]. In dit artikel wordt echter niet zozeer op de absolute waarden gefocust, maar meer op de relatieve verschillen in de verhouding

∆ y m /∆ s

gedurende de uitvoeringsfase. Dit komt aan de orde in een tweetal voorbeelden uit de praktijk, die in de volgende paragrafen worden beschouwd.

Analyse meetresultaten Oosterheemlijn Aansluitend op het geotechnisch ontwerp van de onderbouw van de Oosterheemlijn te Zoetermeer heeft Grontmij de uitvoeringsbegeleiding uitgevoerd. Deze heeft plaatsgevonden gedurende een periode van april 2004 tot en met halverwege 2006. In figuur 7 staat de aardebaan met de onderbrekingen voor de viaducten links afgebeeld. Eén van de onderdelen betrof de prognose van de eindzetting van de aardebanen en de vrijgave van de op palen gefundeerde landhoofden. Gedurende de uitvoerings-periode zijn daartoe onder andere zakbaken (4 per 50 strekkende meter aardebaan) en hellingmeetbuizen, bij de 7 viaducten, gemonitoord. Rechts in figuur 7 is een situatietekening weergegeven waarin de locaties van een aantal onderzoekspunten en monitoringspunten zijn weergegeven. Als voorbeeld zijn de zijdelingse grondverplaatsingen uit één van de hellingmeetbuizen tijdens de uitvoering hieronder weergegeven in figuur 5. De desbetreffende hellingmeetbuis HB7 bevindt zich op 2 m uit de teen van het talud, ter hoogte van kilometer 2.740, zie ook de situatietekening rechts in figuur 7. Vanaf maaiveldniveau op NAP -4,3 m bestaat de Figuur 8 Meetresultaten en analyses HM7.

34


ondergrond uit klei tot NAP -9 m, vervolgens


kleiig veen tot NAP -10,8 m, daaronder klei tot

Op basis van de metingen tijdens de uitvoering

Soil Creep model (SSC) [1]. In figuur 8 zijn de

NAP -12,7 m gevolgd door circa 0,5 m basisveen

is het moment bepaald waarop de landhoofden

resultaten van de berekende en gemeten zettingen,

op het pleistocene zand.

konden worden vrijgegeven en de palen konden

zijdelingse verplaatsingen en de daaruit bepaalde

worden geheid. Doordat uit de metingen bleek

verhouding ∆ y m /∆ s weergegeven.

Wat uit figuur 5 opvalt is dat gedurende de

dat na circa 300 dagen belasten de zijdelingse

initiële fase nauwelijks zijdelingse verplaatsingen

verplaatsingen al voor zeker 85% waren opgetreden

Uit figuur 8 blijkt, dat de berekening volgens

optreden, wat ook wordt beschreven met het

terwijl de zettingen pas voor circa 75% van de

IJsseldijk erg conservatief is ten opzichte van de

spanningspad O’P’ uit figuur 3 en 4.

eindzetting waren opgetreden, konden de land-

meetresultaten. De analyseresultaten uit PLAXIS

Op basis van de resultaten uit de hellingmeet-

hoofden eerder dan verwacht worden vrijgegeven.

laten ook een lichte overschatting zien van de

buizen en de zakbaakmetingen is de verhouding

zijdelingse grondverplaatsingen. Wel blijkt, dat

∆ y m /∆ s uit de veldmetingen weergegeven in

Het gemeten gedrag van de zijdelingse grond-

de hellingen uit de gemeten verhouding ∆ y m /∆ s

figuur 7. De tijdzettingslijn uit de zakbaak-

verplaatsingen is naast de berekende zijdelingse

gedurende de initiële fase en de consolidatie-

metingen en tijdverplaatsingslijn uit de

grondverplaatsingen, waarbij is gerekend op

fase redelijk overeen komen met die van het SSC

hellingmetingen zijn daarbij samen met het

basis van de gefitte zetting met MSETTLE en de

model. Belangrijk verschil is de beginverplaat-

tijd-ophoogschema weergegeven in figuur 8.

bovengrens volgens IJsseldijk, ook vergeleken

sing die het SSC model laat zien. Mogelijk speelt

met een eindige elementenberekening met

daarbij de ontwikkeling van schuifspanningen

PLAXIS. Hierbij is gebruik gemaakt van het Soft

langs het glijvlak in de EEM berekening ook een belangrijke rol. Materiaalmodellen waarbij rekening wordt gehouden met stijfheidsgedrag voor kleine rekken en anisotropie, kunnen wellicht een nauwkeuriger beeld laten zien van de werkelijkheid. Door Whittle et.al. [13,14] zijn met het MIT-E3 model bevredigende numerieke simulaties uitgevoerd van het zijdelingse grondverplaatsingsgedrag.

Proefveld Thorbeckerveld Gouda Als onderdeel van het project ’Zakkende Bodem’ van de gemeente Gouda is in 2004 een proefmeting uitgevoerd van de zettingsgevoeligheid en de invloed van zettingen op zijdelingse grondverplaatsingen op het Thorbeckerveld. Hierbij is een zandophoging toegepast van 2,0 m. Vanaf maaiveldniveau op circa NAP -2,0 m bestaat de ondergrond uit veen tot circa NAP -9 m, daaronder tot circa NAP -12 m klei en daaronder tot verkende diepte zand.

Figuur 9 Resultaten zijdelingse grondverplaatsingen en ratio met verticale grondverplaatsingen Thorbeckerveld Gouda.

Figuur 10 Langetermijngedrag uit centrifugetest, Stewart, Jewel & Randolph, 1996 [11, 12].


35

De ontwikkeling van de maximale zijdelingse

termijngedrag door Stewart, Jewel & Randolph,

einde hiervoor een adequaat verplaatsingsmodel

verplaatsing uitgezet tegen de zetting gedurende

1996 [11,12] en door Holtz & Lindskog, 1972 [4]

op te kunnen zetten, dat wellicht tot verdere

de gefaseerde ophoging is weergegeven in

zijn weergegeven in figuur 10 en 11. Deze meet-

optimalisatie van zowel materiaal als uitvoe-

figuur 9. Ook hier blijkt het verloop een overeen-

resultaten laten een afnemende zijdelingse

ringstijd kan leiden.

komstige vorm te hebben met het hierboven

grondverplaatsings-ontwikkeling zien ten

beschreven verloop van ∆ y m /∆ s. Interessant is

opzichte van het tijd-zettingsverloop voor de

Gunstige effecten door paaldeformaties

ook het verloop van de vorm van de zijdelingse

lange termijn. Hierbij dient uiteraard te worden

Mogelijk zijn nog meer optimalisaties te behalen

verplaatsingslijn gedurende de ophoging en

vermeld dat dit slechts enkele resultaten betreft

in het langeduurgedrag van zijdelingse grond-

consolidatie.

die niet als algemeen representatief kunnen

verplaatsingen bij het meenemen van paaleigen-

worden beschouwd, maar wel een tendens

schappen. Bij betonpalen wordt daarbij gedacht

De bovenste grafiek in figuur 9 laat zien, dat de

geven dat in het langetermijngedrag wellicht

aan langeduureffecten als kruip en relaxatie van

diepte van het maximum (ymax) niet constant is

verdere optimalisaties te behalen zijn.

het materiaal beton. Daarnaast kan het meerekenen van het last-zakkingsgedrag bij paalfunderingen

in de tijd. Dit is ook door Poulos et.al. weergegeven in figuur 2. Verplaatsing van het maximum is een

Het moge duidelijk zijn dat ten opzichte van

onder landhoofden tot significante reducties

gevolg van de ontwikkeling van de effectieve

ervaringen met verticale grondverplaatsingen er

leiden in de inklemmingsmomenten en paal-

spanningen en het overschrijden van de grens-

weinig ervaring is om een nauwkeurig verloop

spanningen.

spanning in steeds diepere lagen gedurende de

van zijdelingse grondverplaatsingen en hun

ophoging en de consolidatie. Daarnaast blijkt uit

interactie op palen over de lange termijn te

Onder kruip (van beton) verstaat men de toena-

de onderste grafiek, dat de grensspanning in de

kunnen beschrijven.

me van de vervorming in de tijd bij een constant gehouden spanning. Voor zijdelings belaste

slappe veenlaag vrijwel direct aan het begin van de ophoogwerkzaamheden wordt overschreden,

Als gevolg van leemte aan kennis en metingen

palen houdt het kruipeffect van beton in, dat

waardoor het initiële vlakke verloop van de

wordt tot op heden de volledige horizontale

de stijfheid van het beton afneemt, waardoor de

∆ y m /∆ s-lijn in de onderste grafiek ontbreekt.

grondverplaatsing tijdens de ontwerplevensduur

paal voor een deel met de grond zijdelings mee

in de kruipfase nog in rekening gebracht bij

kan vervormen, onder een aangenomen constante

Zijdelingse verplaatsingen tijdens de kruipfase

het dimensioneren van de wapening in de palen

spanningstoestand in de grond. Hierdoor kunnen

en het bepalen van de benodigde wachttijd

de uiteindelijke paalspanningen en optredende

Van het hierboven genoemde vierde stadium,

alvorens de palen worden geplaatst. Het

momenten afnemen. Aan de andere kant kan bij

waarbij zijdelingse grondverplaatsingen optre-

voortzetten van metingen, niet alleen gedurende

voorgespannen palen hierdoor ook de voorspan-

den als gevolg van kruip, zijn zeer weinig gege-

de uitvoeringsfase maar ook gedurende de

ning reduceren met als gevolg een afname in

vens bekend. Enkele proefresultaten van lange-

gebruiksfase, is dan ook aan te bevelen ten

momentencapaciteit. Of er dus sprake is van een gunstig werkend effect door kruip van de palen is nog maar de vraag. Een ander aspect dat bij interactie tussen grond en paal nadere aandacht verdient, is de inklemming van de paalkop in relatie tot het last-zak-

0,20

kingsgedrag van de paal. In conservatieve berekeningen wordt veelal uitgegaan van een volledig ingeklemde, translatievrije verbinding met het

0,16

landhoofd. Door het last-zakkingsgedrag mee te

⎯ξ = ∆ymax / ∆s [-]

beschouwen, wordt verondersteld dat de op druk belaste palen naar beneden en de op trek

0,12

belaste palen naar boven verplaatsen. De paalkop- en paalpuntverplaatsingen kunnen vervolgens middels Williot-berekeningen worden

0,08

betrokken op het M-N-κ diagram van de palen. Uiteindelijk zullen hierdoor de translatie- en rotatieveerstijfheden ter plaatse van de inklemming van de paalkop kunnen reduceren met als

0,04

gevolg een reductie van de optredende paalmomenten. Het is zinvol om dit effect in nader

0,00 0,1

1,0 tijd [jaar]

36


10,0

Figuur 11 Analyse ξ uit veldmetingen bij Skå-Edeby, Holtz & Lindskog, 1972 [4].

onderzoek mee te beschouwen.


Conclusies

zijn vier duidelijke fasen te onderscheiden, te

worden bevestigd aan de hand van actieve

In dit artikel is ingegaan op de problematiek

weten de initiële fase, de ophoogfase, de conso-

monitoring middels zakbaken en inclinometers,

omtrent door grond zijdelings belaste funde-

lidatiefase en de kruipfase. De winst zit hem

eveneens aansluitend op de Observational

ringspalen, als gevolg van zettingen door het

voornamelijk in het verschil tussen de verticale

Method benadering. Het voortzetten van

aanbrengen van een bovenbelasting. Naast een

en horizontale ontwikkeling van deze deforma-

metingen in het kruipstadium is daarbij aan

theoretische onderbouwing is aan de hand van

ties. Op basis daarvan zou het mogelijk moeten

te bevelen, niet in eerste instantie voor de

metingen bij de uitvoering van de landhoofden

zijn een ontwerpmethode te ontwikkelen die het

projecten zelf, maar ook om de kennisleemte

voor de kunstwerken van de Oosterheemlijn en

eerder heien van palen toestaat. Hiervoor is nog

op dit gebied te kunnen opvullen teneinde voor

proefmetingen in Gouda het verloop van zijde-

wel veel onderzoek nodig waarbij meer meet-

toekomstige projecten verdere optimalisaties

lingse grondverplaatsingen gedurende de uit-

resultaten vereist zijn, vooral over lage termijn.

te kunnen maken.

meetresultaten een gunstiger verloop te vertonen

Met de bovengenoemde aanpak vermoeden

Reacties op dit artikel kunnen tot 15 mei 2008

dan zou zijn ingeschat op basis van klassieke

we momenteel vooral voor het begintraject

naar de uitgever worden gestuurd.

berekeningen op basis van lineair elastische

van belasten en consolidatie een optimalisatie

materiaalmodellen. Tijdens het zettingsproces

te kunnen behalen. Dit vermoeden kan alleen

voering nader beschouwd. Daarbij blijken de

Referenties

[5] Jeong, S., Seo, D., Lee, J., Park, J.,

[11] Stewart, D.P., Lateral loading of piled

Time-dependent behavior of pile groups by

bridge abutments due to embankment

[1] Brinkgreve, R.B.J., Time-dependent behaviour

staged construction of an adjacent embankment

construction, PhD thesis, University of

of soft soils during embankment construction –

on soft clay, Canadian Geotechnical Journal 41

Western Australia,1992

A numerical study, NUMOG IX, 2005 pag.

pp 644-656 [12] Stewart, D.P., Jewell, R.J. and Randolph,

6310637 [6] Jürgenson, L., The application of theories of

M.F., Design of piled bridge abutments on soft

[2] Brok, C.J.A.M., Van den Elzen, M.G.A.,

elasticity and plasticity to foundation problems,

clay for loading from lateral soil movements,

Uitgangspuntenrapport Grondmechanisch advies

Contributions to Soil Mechanics 1925-1940,

Géotechnique, 46:1, pp 171-173, 1996

Betuweroute, DO middelgrote kunstwerken,

Boston [13] Whittle, A.J., Ladd, C.C., Legaspi, D.E.,

Grontmij - De Weger VoF, De Bilt, juni 1996 [3] Everts, H.J., Havinga, H.R., Door grond

[7] Leroueil, S. Mognan, J.P, Tavenas, F., Em-

Stress-deformant behavoiur of an embankment

bankments on soft clays, Ellis Horwood Ltd., 1990

on Boston Blue Clay, Geotechnical special publication no. 40, volume 1, Proceedings

zijdelings belaste palen, rapporten CO346870/98 en 360760/39/185,

[8] Poulos, H.G., Difficulties in prediction of

Grondmechanica Delft, Delft, 1994 -1996

horizontal deformations of foundations Journal Soil Mechanics Found. Divn. ASCE98 1972

of settlements, ASCE 1994 [14] Wittle, A.J., Kavvadas, M.J., Formulation of MIT-E3 model for overconsolidated clays,

[4] Holtz, R.D., Lindskog, G., Soil movements below a test embankment, Proc. ASCE,

[9] Poulos, H.G., Davis, E.H., Pile foundation

Purdue University, La Fayette, 1972.

analysis and design, John Wiley, New York, 1980

Journal of Geotechnical Engineering 120:1

[10] Projectgroep CIAD, Door grond horizontaal belaste palen, Eindrapport, Zoetermeer, mei 1979


37

ir. G. Meinhardt en ir. R.M.W.G. Heijmans ARCADIS Mobiliteit

Samenvatting

De off-shore zinktunnel in het project Busan-Geoje Fixed Link in Zuid-Korea Het project De Busan-Geoje Fixed Link met een lengte van 8,2 kilometer vormt een verbinding tussen Busan Newport, het havenuitbreidingsproject van Busan en Geoje eiland (figuur 1). De verbinding is noodzakelijk om de bereikbaarheid van de archipel in het zuiden van Korea te verbeteren. Veel werven en industrie zijn op de eilanden van de archipel aanwezig; de bevolking woont echter in het invloedsgebied van Busan. De hoofdonderdelen van de verbinding zijn een afgezonken tunnel van 3.240 meter, een 300 meter lange rotstunnel, een kunstmatig eiland en twee tuibruggen, waarvan één met een hoofdoverspanning van 475 meter en één met twee overspanningen van elk 230 meter. De hele verbinding heeft twee rijstroken per rijrichting voor autoverkeer.

De zinktunnel wordt gebouwd met 18 betonnen elementen van 180 meter lengte en 26 meter breedte. Circa tweederde van de zinktunnel (16 elementen) ligt in een circa 15 meter diepe sleuf onder de zeebodem (figuur 2). De maximale diepte van de zeebodem is circa 40 meter onder de zeespiegel. Aan het uiteinde bij Daejuk eiland is de ligging van de tunnel boven de zeebodem en de tunnel elementen komen daar in een dam te

Figuur 2 Ligging van de tunnel in de zeebodem en bodemopbouw.

Figuur 1 Overzicht van de Busan-Geoje Fixed Link.

38


Dit artikel geeft een voorbeeld van een project waarin Nederlandse expertise op het gebied van zinktunnels en offshore vraagstukken een wezenlijke bijdrage aan een internationaal project levert: de Busan-Geoje Fixed Link in het zuiden van Korea. Dit is een groot infrastructuurproject waarin twee tuibruggen en een offshore zinktunnel worden gerealiseerd. Samen met het Franse Ingérop en het Koreaanse SeoYeong heeft Arcadis de rol van Independent Design Checker (IDC) vervuld. Tijdens het uitwerken van het definitieve ontwerp van de zinktunnel zijn een aantal kritieke punten geconstateerd, als gevolg van de offshore ligging van de tunnel. Deze hebben geleid tot wijzigingen ten opzichte van het referentieontwerp. Zo hebben drukverschillen op de tunnel als gevolg van de offshore ligging geleid tot de noodzaak van zwaar aanvulmateriaal. Op hun beurt hebben deze in de toepassing van grondverbeteringen geresulteerd. Tot slot hebben aardbevingsanalyses geleid tot de toepassing van zandkolommen en cement-deep mixing kolommen. Naar verwachting wordt de Busan-Geoje Fixed Link in 2010 opgeleverd.

liggen. Daarmee is sprake van een diepen ondiepe ligging van de tunnel. Het project wordt ontwikkeld door de ’Special Purpose Company’ GK Fixed Link. Hierin participeren verschillende banken en de aannemer Daewoo Engineering & Construction met een zevental kleinere aannemers. Ontwerpende partij is de combinatie Cowi Daewoo Engineering. Opdrachtgever is Busan Metropolitan City met de Provincie Gyeongnam, waarmee een 40-jarig concessiecontract is afgesloten voor de bouw en exploitatie van de verbinding.

Independent Design Checker ARCADIS treedt met het Franse Ingérop en het Koreaanse SeoYeong in het project op als Independent Design Checker (IDC) voor het maken van een onafhankelijke analyse van het ontwerp en het leveren van zogenaamde ’design certificates’. De IDC moet ontwerpfouten voorkomen en de gevraagde technische kwaliteit voor de opdrachtgever garanderen. De IDC heeft een operationele relatie met de ontwerpende partijen en een contractuele relatie met de vergunningsverlenende instanties dan wel de concessiehouder. Voor het project Busan Geoje Fixed Link zijn alle ontwerpen van de zinktunnel, de twee bruggen, maar ook het ontwerp van het bouwdok (foto pagina 38), de tijdelijke haven en de hulpconstructies onafhankelijk door de IDC gecontroleerd. Hierbij zijn enkel de ontwerptekeningen en de ruwe data - zoals geotechnische en hydraulische gegevens, functionele en ontwerpeisen – door de opdrachtgever aan

de design checker ter beschikking gesteld. Voor alle relevante onderdelen in het ontwerp zijn op basis van de data en de tekeningen onafhankelijke beoordelingen en controleberekeningen uitgevoerd.

Golfbelastingen en hun effecten op de tunnel De zinktunnel in Busan wordt opgebouwd uit 18 betonnen elementen, die aan de uiteinden van tijdelijke stalen kopschotten voorzien zijn. De elementen worden in een droog bouwdok geprefabriceerd, in een geschikte tijdsperiode van het jaar door sleepboten naar de gewenste locatie gesleept en in een circa 15 m diepe sleuf in de zeebodem afgezonken. De tunnel ligt in een gebied waar Typhoons en steile golven ten gevolge van de nabij gelegen kust mogelijk zijn. De significante golfhoogte op de tunnellocatie kan oplopen tot 9,2 m. De tot heden gedocumenteerde significante grootste golfhoogte voor een off-shore zinktunnel is 5,3 m bij het project ’Naha immersed tunnel’ [1]. De volgende twee kritieke scenario’s voor de stabiliteit van de zinktunnel in Busan zijn onderkend: Opdrijven tunnel Opdrijven van de constructie wordt in dit project voor de ondergrens van het tunnelgewicht inclusief ballastbeton met een veiligheid van 1,060 à 1,075 gecontroleerd. In het algemeen zijn waterstandsverschillen niet significant voor de controle van opdrijven van een zinktunnel. In modelproeven en numerieke berekeningen is echter aangetoond dat de tunnel gevoelig is voor opdrijven ten gevolge van verschillen in door-

latendheid van het aanvulmateriaal bijvoorbeeld door dichtslibben van de aanvulling aan één zijde van de tunnel en waterstandsverschillen over de tunnel. Tijdens een passage van een golfdal kan er sprake van onvoldoende gewicht zijn om een minimale spanning op het funderingsvlak te garanderen. Horizontale belastingen op de tunnelbuis Een hoge gradiënt van de waterhoogte over de tunnel heen ten gevolge van de steile golven in combinatie met het mogelijke verschil in doorlatendheid tussen de instroom en uitstroomgebieden resulteert in een horizontale kracht op de tunnel (figuur 3). De horizontale kracht op de tunnel was hierbij gekoppeld aan een corresponderende verticale kracht omhoog. Zwaar aanvulmateriaal naast en op de tunnel is noodzakelijk om voldoende stabiliteit van de tunnel te garanderen (figuur 4). De desbetreffende analyses worden in het vervolg toegelicht. De hydraulische randvoorwaarden zijn berekend met het numerieke programma MIKE 21. Met het programma is voor de maatgevende snede een significante golfhoogte van 9,2 m met een overschrijdingsfrequentie van 1x per 10.000 jaar bepaald. De maximale golfhoogte is beperkt door de waterdiepte en is berekend op circa 15 m. De vorm van golven aan het wateroppervlak is afhankelijk van de waterdiepte in relatie tot de golfhoogte. In diep water kan de vorm van de golf met een eenvoudige sinusfunctie worden beschreven. Eveneens kan de druk op de zeebodem met een eenvoudige functie worden bepaald. Relatief ondiep water maakt de golf

Figuur 3 Effect van het verschil in doorlatendheid op waterdrukverdeling rond de tunnel.

Figuur 4 Dwarsdoorsnede zinktunnel diepgelegen ligging.


39

steiler tot het punt waarop de golf wil breken. Een beschrijving van de vorm van de golven op basis van een sinusfunctie is niet meer mogelijk. Hier is een beschrijving op basis van de ’stream function theory’ mogelijk [2]. Op de zeebodem resulteren de golven in drukvariaties en een orbitaalbeweging. Dit is een cirkel-/ellipsvormige beweging van waterdeeltjes tijdens het passeren van een golf. Voor de specifieke projectsituatie was het effect van de orbitaalbeweging op de drukvariaties verwaarloosbaar. De drukvariaties van de golven op de zeebodem resulteren in een grondwaterstroming en verschillende waterspanningen rond de tunnel en in het aanvulmateriaal. Om het effect op de tunnel van de geconstateerde drukvariaties op de zeebodem en rond de tunnel te bepalen zijn omvangrijke Plaxflow- en Plaxisberekeningen uitgevoerd. Het voordeel van Plaxis gecombineerd met Plaxflow is dat de juiste geotechnische en geohydraulische randvoorwaarden in een model geïmplementeerd kunnen worden. Hierbij zijn eerst met Plaxflow de waterspanningen in het aanvulmateriaal en de bodem respectievelijk de drukken rond de tunnel bepaald. Uitgangspunt in PlaxFlow was de drukverdeling van de golven op de zeebodem (figuur 5). In de stromingsberekening is een ’steady state groundwater flow’ aangenomen.

Dit is realistisch omdat de drukgolven met een veel hogere snelheid lopen dan de golven zelf. Traagheidseffecten van met name de tunnel (inertia) zijn verwaarloosd. Dit gezien het feit dat de golf voldoende lang boven de tunnel aanwezig is om het hele massasysteem van grond, tunnel en water te versnellen. Met variatie van de locatie van de golven boven de tunnel zijn met PlaxFlow de drukken rond de tunnel berekend. Het effect van verschillende doorlatendheden op de berekende drukverdeling, respectievelijk de resulterende belastingen op de tunnel zijn daarmee eveneens onderzocht. De doorlatendheid is hierbij binnen de mogelijke grenzen gevarieerd. Het resultaat voor de 10.000 jaar golf en voor een verschil in doorlatendheid van een factor 10 (doorlatendheid uitstroomgebied factor 10 lager dan instroomgebied) is weergegeven in figuur 6. De berekende maximale verticale kracht per strekkende meter tunnel omhoog is circa 380 kN. De maximale horizontale kracht is circa 450 kN. Hierdoor wordt duidelijk dat de reactiekrachten horizontaal en verticaal omhoog niet in fase zijn. De grootste opwaartse kracht treedt op als een golfdal boven de tunnel aanwezig is. De grootste horizontale kracht treedt op als het grootste drukverschil over de tunnel heen optreedt. Op basis hiervan is de meest ongunstige situatie berekend, waar de tunnel de grootste horizontale

Figuur 5 Verloop waterdruk op zeebodem in Plaxflow.

Figuur 8 Spanningen vervorminggedrag klei en ’structured clay’.


Om de deformaties van de tunnel te kunnen bepalen en om de stabiliteit van de gehele constructie te beoordelen, zijn numerieke berekeningen met Plaxis uitgevoerd. De waterspanningssituatie is vooraf met PlaxFlow berekend en als randvoorwaarde in Plaxis overgenomen. De bodemparameters voor Plaxis zijn op basis van oedemeterproeven bepaald, die voor het project in voldoende hoeveelheid beschikbaar geweest zijn om een statistische analyse uit te voeren. Triaxiaalproeven stonden in mindere mate ter beschikking en zijn gebruikt ter verificatie. Gezien de ontlasten herbelastingssituatie is voor de zeeklei gebruik gemaakt van het Hardening Soil model. Het aanvulmateriaal, het zand en de verweerde rots zijn gemodelleerd met Mohr-Coulomb. Gezien de kortdurende belasting van de golven op de tunnel is de klei ongedraineerd en met een verhoogde dynamische stijfheid gerekend. De berekende maximale horizontale deformatie ten gevolge een golfpassage was in de orde van grootte van 40 mm. Ten slotte is op basis van het Plaxis-model inzicht in mogelijke bezwijkmechanismen verkregen (figuur 7).

Figuur 6 Resulterende krachten op de tunnel door waterdrukken.

Figuur 7 Mogelijk bezwijkmechanisme rond de tunnel.

40

vervorming ondergaat. Verder is de minimale dekking bepaald om een minimale oplegdruk van 5 kPa te waarborgen.

De off-shore zinktunnel in het project Busan-Geoje Fixed Link in Zuid-Korea

Grondsoort

Gewicht

Marine clay ’stuctured clay’

Samendrukparameter

Sterkteparameter

eo

Cc

C rc

Cα

∅’

c’

[kN/m3] [-]

[-]

[-]

[-]

[°]

[kPa]

cu [kPa]

Gemiddeld

14,7

2,44

1,25

0,091

0,044

25

3

Variabel*

Bandbreedte

n.b.

1,99-3,24

0,83-1,82

0,041-0,133

0,029-0,064

n.b.

n.b.

n.b.

γ nat

n.b. = Niet bepaald

* is een functie of OCR en vertikale effectieve spanning, indicatie cu = 20 à 50 kPa

Tabel 1 Bodemparameters zeeklei.

Fundering De grondslag van de tunnel wordt gevormd door een dikke laag zeeklei tot circa 30 meter onder de zeebodem (figuur 2). Hieronder bevindt zich een laag zand en grind, met daaronder verweerde rots. De eigenschappen van de zeeklei eisten de nodige aandacht. Normaal gesproken is er door veroudering van een kleiafzetting, ’ageing’ genoemd, sprake van een zekere overconsolidatie van dit soort afzettingen. Op basis van het ter beschikking staande onderzoek was dit voor deze zeeklei niet te constateren. Opvallend was dat de klei zich bij lage spanningsniveaus behoorlijk stijf gedroeg, terwijl bij grotere spanningen de vervormingen sterk toenamen (tabel 1). Verder was het soortelijke gewicht laag in relatie tot de stijfheid bij herbelasting. De klei is uiteindelijk geclassificeerd als een ’structured clay’. Dat wil zeggen er zijn chemische kalkverbindingen in de klei, die bij relatief kleine spanningen voor een relatief hoge stijfheid zorgen [3], [4]. In figuur 8 is dit schematisch weergegeven voor een ’gewone’ klei en een ’structured clay’. Worden de kalkverbindingen verbroken door toename van het spannings-

Grondverbetering SCP-procédé westzijde tunnel.

niveau tot boven de zogenoemde ’grensspanning’, dan vallen deze als een kaartenhuis in elkaar en gedraagt de klei zich uiterst slap (figuur 9). Ook kunnen kruipeffecten gereactiveerd worden. Doorgaans is het gewicht van de tunnel onder water en de aanvulling naast de tunnel lager dan het gewicht van de ontgraven grond. Per definitie wordt dan het spanningsniveau onder de tunnel niet hoger dan de van origine aanwezige spanning. Bij deze tunnel is echter als gevolg van de offshore condities, zoals boven uitgelegd, een zware aanvulling op en naast de tunnel noodzakelijk om voldoende weerstand te kunnen bieden aan golfdrukken. De grondspanning onder de tunnel loopt daarmee tot voorbij de grensspanning op, waarmee de zettingen van de tunnel sterk toenemen. Gepaard hiermee zijn grote zettingverschillen te verwachten. Deze kunnen op hun beurt tot voegopeningen leiden, mogelijk tot voorbij de capaciteit van de dichtingsprofielen. Om de genoemde onzekerheden ten aanzien van zettingen op te lossen, zijn verschillende grondverbeteringstechnieken toegepast. Aan de uiteinden van de tunnel is de kleilaag onder de tunnel relatief dun. Hier wordt de klei vervangen door breuksteen. Over het grootste deel van het traject wordt de tunnel gefundeerd op een raster van in de grond gevormde kolommen, volgens het Cement Deep Mixing (CDM) procédé. Vanaf een ponton wordt hierbij een schoep aan een boorstang de grond ingedraaid die de klei vermengt met cement. Het betreft kolommen met 90 centimeter diameter per kolom die hier als doorlopende wanden in langsrichting onder de tunnel zijn aangebracht (figuur 5). De stijfheid en sterkte van de klei wordt door de CDMkolommen voldoende verhoogd om ongewenste zettingen te voorkomen. Aan de westzijde komt de tunnel in een damconstructie, die op de zeebodem wordt aangelegd, te liggen. De CDM-methode wordt hier minder geschikt geacht. Dit omdat ten gevolge van de uitvoeringsmethode schijven kunnen ontstaan,

Figuur 9 Bezwijkmechanisme ’structured clay’.

die tijdens een aardbeving een potentieel glijvlak kunnen vormen. Als oplossing is hier gekozen voor het toepassen van zandkolommen volgens het Sand Compaction Pile (SCP) procédé. Deze zandkolommen met een diameter van 1,2 à 1,8 meter worden tot een recorddiepte van circa 60 meter aangebracht (foto hiernaast). Op het kolommenraster wordt de dam aangebracht met een zekere overhoogte, waardoor na het plaatsen van de tunnelelementen de restzetting zeer gering zal zijn. Voor het ontwerp van de fundering met grondverbetering is eveneens gebruik gemaakt van een groot aantal Plaxis-modellen voor zowel de diepe ligging in de sleuf alsook de hoge ligging van de tunnel in de dam. Hierbij is rekening gehouden met alle mogelijke belastingssituaties, zoals bij voorbeeld een gezonken schip op de tunnel. De lengte en de locatie van de kolommen zijn vervolgens geoptimaliseerd. In verband met de CDM en SCP methode wordt opgemerkt dat de independent design checker naast het ontwerp ook uitvoeringsaspecten heeft beoordeeld. Voor de twee genoemde technieken zijn technische specificaties opgesteld. Bij de CDM-methode is bijvoorbeeld de juiste sterkte een belangrijk aspect. Enerzijds moeten de kolommen voldoende sterk en stijf zijn. Aan de andere kant dienen de kolommen


41

Aardbeving

Jaar

M

Dam

Santa Barbara

1925 6.3

Sheffield dam

Santa Fernando

1971 6.6

Santa Fernando Dam

Versnelling

Veiligheid

kh

SF

Gevolgen aardbeving

0,10*g

1,2

Totaal bezweken

beneden

0,15*g

1,3

Waterzijde talud bezweken

boven

0,15*g

2-2,5

Landzijde afkalven grond

Tabel 2 Geconstateerde bezwijktoestanden van aarden dammen tijdens aardbevingen (Bron: Seed 1979). Figuur 10 Schematisatie hydrodynamische effecten op het glijvlak van een dam tijdens een aardbeving.

Figuur 11 Plaxis model aardbevingsanalyse.

niet te sterk zijn om de kolommen tijdens het afkappen en ontgraven op de juiste diepte niet te beschadigen.

Aardbevinganalyse dam Aan de westzijde lopen de laatste twee elementen van de tunnel in een verhoogde ligging door een dam. In het voorontwerp was de dam voorzien van 1 op 1,5 taluds zonder steunberm. Het voorontwerp was echter gebaseerd op de uitgevoerde modelproeven ten behoeve van de afmetingen van de tetrapodes van de waterkering. Hierbij is geen rekening gehouden met de totale stabiliteit van het gehele grondmassief onder de dam. Bovendien hebben aardbevingen en de steilheid van de golven boven het talud een negatief effect op de taludstabiliteit die eveneens geen onderdeel vormen van de modelproeven. Ten gevolge van een aardbeving wordt de gradiënt van golf boven het talud van de dam hoger (figuur 10). Verder ontstaan er wateroverspanningen in de grond onder de tunnel tijdens een aardbeving. Dat de genoemde effecten tot instabiliteit van aarden dammen kunnen leiden, wordt duidelijk in tabel 2 die aan artikel [5] is ontleend. Voor de ’Sheffield dam’ was in 1925 voor een berekende veiligheid van SF = 1,2 bij een aardbeving van

42


Figuur 12 Schematistatie met MStab.

M = 6,3 op de schaal van Richter met effectieve horizontale aardbevingsversnelling van 0,1*g (gravitatieversnelling) een totaal bezwijken van de dam geconstateerd. Een analyse van de stabiliteit van de dam met de ingebedde tunnel was noodzakelijk. Ten behoeve van de aardbevinganalyses voor de zinktunnel zijn accelogrammen gehanteerd, passend bij de seismische zone. Het betreft echter de versnellingen van de diepe rots. Om representatieve versnellingniveaus van de aarden dam te verkrijgen zijn dynamische Plaxis-berekeningen uitgevoerd. Hierbij is middels het programma NERA [6] het uitgangssignaal op de rots bepaald, het zogenoemde ’rock outcrop signal’. Dit is als randvoorwaarde in Plaxis opgegeven (figuur 11). Op basis van de in het Plaxis handboek beschreven methodiek zijn mogelijke versnellingen van de dam met de tunnel berekend [7]. Ter plaatse van de tunnel kunnen aardbevingen optreden die maximale versnellingen van circa 0,15g opwekken. Het betreft een aardbeving in de orde grootte van 6 à 6,5 op de schaal van Richter. In de huidige versie van Plaxis wordt de opwekking van wateroverspanningen ten gevolge van een aardbeving niet betrouwbaar berekend.

Daarom is gekozen om de stabiliteitsberekeningen met een glijcirkel programma te berekenen. Hierbij is gebruik gemaakt van het programma MStab van DelftGeoSystems [8]. Om de juiste spanningssituatie in de modellering met MStab mogelijk te maken, zijn een aantal schematisatiestappen nodig geweest. Onder andere treedt door boogwerking een spanningsverhoging op de kolommen ten gevolge van de belasting uit de dam op (figuur 12). De spanningsverdeling op de kolommen is hierbij gebaseerd op de resultaten uit de statische Plaxis-berekening. Op basis van het MStab-model kon de gevoeligheid van mogelijke wateroverspanningen in de kolommen tijdens een aardbeving en de invloed van de sterkteparameter (inwendige wrijvingshoek) van de kolommen met een groter aantal berekeningen geanalyseerd worden dan met meer omvangrijke numerieke berekeningen. In eerste instantie is voor de stabiliteitsberekening de klassieke aanpak volgens een pseudostatische benadering zoals beschreven in het handboek van MStab gekozen, waarbij een horizontale aardbevingsversnelling bij de verticale zwaartekrachtversnelling wordt opgeteld [8]. De resultaten toonden echter dat er ook bij relatief flauwe hellingen van het talud van groter

De off-shore zinktunnel in het project Busan-Geoje Fixed Link in Zuid-Korea

dan 1 op 2 en relatief grote steunbermen van meer dan 20 m breedte onvoldoende veiligheid (SF < 1,0) aanwezig was. Dit heeft geleid tot een aanpak waarbij plastische vervormingen in de dam naast de tunnel aanvaardbaar worden geacht. In de literatuur is deze aanpak bekend als de methode Newmark [9]. Gebaseerd daarop is in 1978 door Makdisi & Seed een grafiek gepresenteerd (zie figuur 13). In deze grafiek wordt op basis van de verhouding tussen de ’nog toelaatbare horizontale versnelling om bezwijken te voorkomen ky’ en de ’maximaal mogelijke versnelling ter plaatse kmax’ een inschatting van de mogelijke plastische deformaties van een dam berekend [9]. De nog ’toelaatbare horizontale versnelling ky’ om bezwijken te voorkomen, wordt met het glijcirkelprogramma berekend. De te verwachten ’maximale versnelling kmax’ wordt met Plaxis en op basis van NERA bepaald zoals boven beschreven. Op basis van de hier gekozen uitgangspunten ten aanzien van de bodemparameter, de hydraulische randvoorwaarden, een talud van 1 op 2 en een berm van 20 m breedte zijn voor het project verhoudingen van ky/kmax tussen 0,2 à 0,3 berekend. Dit resulteert volgens de grafiek van Makdisi & Seed in mogelijke plastische deformaties van 10 à 20 cm, die voor het grondmassief naast de tunnel aanvaardbaar worden geacht.

Samenvatting Tijdens het uitwerken van het definitief ontwerp van de zinktunnel in de Busan-Geoje Fixed Link zijn uit hydraulisch en geotechnisch oogpunt de navolgend genoemde drie kritieke punten als gevolg van de off-shore ligging van de tunnel geconstateerd. Deze hebben geleid tot de volgende wijzigingen ten opzichte van het referentieontwerp: Drukverschillen over de tunnel in verticale en horizontale richting ten gevolge van golven hebben geresulteerd in de noodzaak van zwaar aanvul materiaal op en naast de tunnel. Het zware aanvulmateriaal in combinatie met de mechanische eigenschappen van de zeeklei, een zogenaamde ’structured clay’, maken een grondverbetering voor de fundering van de zinktunnel noodzakelijk om vervormingen te beperken en stabiliteit te garanderen. Aardbevingstechnische en uitvoeringstechnische overwegingen hebben geleid tot het toepassen van zandkolommen als grondverbetering in gebieden waar de tunnel in een dam is ingebed. In gedeeltes waar de tunnel onder de zeebodem loopt, is gebruik gemaakt van cement-deep-mixing kolommen. Aardbevingsanalyses van de dam hebben geresulteerd in het toepassen van een flauwere taludhelling en een steunberm. Hierbij worden beperkte plastische deformaties van de dam conform de theorie Makdisi & Seed tijdens een aardbeving aanvaardbaar geacht.

Tot slot

Figuur 13 Inschatting plastische deformatie grond, Makdisi & Seed (1978).

De stabiliteit van een zinktunnel onder off-shore condities vraagt een multidisciplinaire aanpak tussen hydraulische, geotechnische en constructieve specialisten binnen een ontwerpteam. Dit project is een goed voorbeeld van hoe de Nederlandse expertise op het gebied van zinktunnels en offshore vraagstukken een wezenlijke bijdrage in een internationaal project levert. Bij de realisatie van het project zijn verder de volgende Nederlandse partijen betrokken: de zinksleuf is vorig jaar gebag-

gerd door Van Oord, TEC is technisch adviseur van de concessionair, Trelleborg-Bakker is leverancier van de voegprofielen en bij MARIN in Wageningen is een serie schaalmodelproeven uitgevoerd van het afzinkproces. Op dit moment is Strukton bezig om de eerste tunnelelementen af te zinken op hun definitieve positie. Bij de laatste audit van de IDC in Busan was de uitvoering in volle gang en naar verwachting wordt de Busan-Geoje Fixed Link in 2010 opgeleverd. Reacties op dit artikel kunnen tot 15 mei 2008 naar de uitgever worden gestuurd.

Literatuur [1] Aono T., Sumida K., Fujiwara R., Ukai A., Yamamura K. and Nakaya Y.; 2003; Rapid stabilization of the immersed tunnel element; Proceedings of the Coastal Structures 2003 Conference Portland, Oregon, August 26-30, 2003, 394-404; American Society of Civil Engineers. [2] Heijmans R., Jackson P., Kasper T., Meinhardt G., Schmitt J., Voortman H.; 2007; The effect of wave passage on immersed tube tunnels - Busan Geoje Fixed Link in South Korea; IABSE 2007 Weimar. [3] D. Masín, S. E. Stallebrass and J. H. Atkinson; 2003; Laboratory modelling of natural structured clays; Int. Workshop on Geotechnics of Soft Soils - Theory and Practice. [4] J.-C. Chai, N. Miura, H.-H. Zhu, and Yudhbir; 2004; Compression and consolidation characteristics of structured natural clay; Can. Geotech. J. 41: 1250-1258. [5] G. Biondi & M. Maugeri; jaar onbekend; A modified Newmark type-analysis according to EC-8 requirements for seismic stability analysis of natural slopes; University of Catania, Italy [6] University of Southern California, Department of Civil Engineering, NERA, A computer program for nonlinear earthquake site response analyses of layered soil deposits by J. P. BARDET and T. TOBITA, April 2001 [7] PLAXIS, 2D - Version 8, Manual [8] Geo Delft, MStab User Manual, Release 9.8, February 2004 [9] Steven L. Kramer, Geotechnical earthquake engineering, Prentice Hall, 1996, ISBN 0-13-374943-6


43

Dossier Ondergronds Bouwen Alternatieve Multi Functionele Ondergrondse Ruimte Amsterdam

’De stad onder de stad’

Aanleiding Amsterdam is een mooie stad. Wel is een deel van de oude glorie verloren geraakt door het intensieve ruimtegebruik en de eisen die een goede bereikbaarheid daaraan stelt. AMFORA biedt de kans om de zo gewenste verbetering van de leefomgeving te realiseren, zonder dat dit ten koste gaat van de bereikbaarheid van de stad. En die bereikbaarheid wordt steeds nijpender. Het Gemeentebestuur worstelt dagelijks met het dilemma tussen de sociale en ecologische ontwikkelingen enerzijds, en de economische ontwikkelingen anderzijds. Hoe kunnen milieuzones worden geïntroduceerd zonder dat deze ten koste gaan van de bedrijvigheid in de binnenstad? Hoe kan het aanzien van de stad het hoofd boven water houden en aantrekkelijk blijven voor toeristen, een belangrijke inkomstenbron voor de stad? Hoe kan worden voorkomen dat Amsterdammers de hoofdstad verlaten ten gevolge van het verslechterende leefklimaat?

46


Het primaire doel van AMFORA is de ruimtelijke- en beeldkwaliteit van Amsterdam een sterke impuls te geven. AMFORA was in de klassieke oudheid een grote vaas voor het bewaren van olie en wijn. Onze AMFORA wil de klassieke waarden van Amsterdam terugbrengen door bepaalde functies in de ondergrondse ruimte onder te brengen. Door het verplaatsen van functies boven de grond naar de ondergrond, zal door herinrichting van de ruimtelijke structuur een opwaardering van de kwaliteit mogelijk zijn. Een goede centrumkwaliteit waarin rustpunten, groene plekken te vinden zijn met een internationale uitstraling maakt dat mensen meer dan nu al het geval is in het centrum willen wonen, werken en uitgaan. Tevens kunnen hier functies worden ondergebracht waar op dit moment geen mogelijkheden voor zijn. Hierdoor wordt de aantrekkingskracht voor toeristen vergroot, de lucht schoner, de stad veiliger en toegankelijker voor haar inwoners, winkels en bedrijven. AMFORA is daarbij een mooi voorbeeld van multifunctioneel ruimtegebruik.

AMFORA is een oplossing met vergaande potenties, zeer innovatief, een duurzame oplossing voor de verbetering van de leefomgeving in Amsterdam, en niet in de laatste plaats technisch en economisch haalbaar. Het brengt een stukje oude glorie terug in de beleving van de stad Amsterdam zonder tekort te doen aan de behoeftes van dit tijdperk.

Innovatieve aanpak AMFORA is een Multi Functionele Ondergrondse Ruimte en vereist ook een multidisciplinaire aanpak. Strukton is de bedenker van het concept en verantwoordelijk voor algehele coördinatie, het ontwerp, de uitvoeringsmethoden en de business case. Er wordt gebruik gemaakt van de nieuwste technologische ontwikkelingen op het gebied een Bouw Informatie Model (BIM) en 3D modelering, veiligheids-systemen, verkeersbegeleiding, verlichtingsen projectiesystemen en energieen klimaatconcepten. AMFORA richt zich vooral op de bovengrondse stedelijke herindeling die mogelijk wordt door het gebruik van de ondergrondse ruimte. Het

landschap zal aangepast moeten worden aan de nieuwe verbeterde situatie. Zwarts en Jansma Architecten en OKRA Landschapsarchitecten hebben de bovengrondse stedelijke ontwikkelingsmogelijkheden voor een duurzame Amsterdamse binnenstad in kaart gebracht en gevisualiseerd. Door DelftTech wordt gewerkt met 3D-laserscan technieken. Voor deze studie zijn scans uitgevoerd van de Amstel richting de Blauwe Brug, Stopera en een gedeelte van de Herengracht tot aan de Vijzelstraat. Door het geheel te koppelen aan het coördinatenstelsel kan worden gewerkt met een nauwkeurige maatvoering, essentieel voor het werken met prefab onderdelen. De TU Delft, afdeling Verkeerskunde Transport & Planning, onderzoekt de verkeersstromen om Amsterdam in het bijzonder de Ringweg A10, verkeerstromen van en naar de binnenstad, het lokale verkeer in Amsterdam, de optimalisering van de open afritten vanaf de Ringweg en de geometrie van AMFORA voor een optimale verkeersafhandeling. Tevens onderzoeken zij automatische transportsystemen van mensen en goederen in AMFORA.

Planuitleg Amsterdam wordt ingesloten door de Ringweg A10. Het zuidelijke gedeelte begrensd door het Noordzeekanaal, het IJ, de zuidelijke Ringweg A10 kent vele grachten. In dit gedeelte is het mogelijk om een ondergronds gangenstelsel te creëren onder de grachten dat uit verschillende lagen is opgebouwd. De bovenste begrenzing van AMFORA is de bodem van de gracht ca. -3.50 meter N.A.P. en de onderste begrenzing is de kleilaag die zich op ca. -32 meter N.A.P. bevindt. Bij een constructiehoogte van ca. 5 meter kan AMFORA uit ca. 6 lagen bestaan. Omdat AMFORA een multifunctionele ondergrondse ruimte is, is gekozen voor een kolomloze ruimte met een maximale overspanning van ca. 30 meter, zodat de ondergrondse ruimte flexibel ingedeeld kan worden t.b.v. diverse functies.

B. Obladen Senior adviseur Strukton

Vanaf ca. -32 meter N.A.P. tot ca. -60 meter N.A.P. is een afsluitende kleilaag aanwezig die het mogelijk maakt om AMFORA als polderprincipe uit te voeren. Uitvoeren als polder heeft een groot voordeel dat er niet geheid hoeft te worden en dat de ruimte dus trillingsarm/vrij gebouwd kan worden, wat voor de bewoners ook minder overlast met zich mee zal brengen. Per laag van ca. 1 miljoen m2 kunnen ca. 50.000 auto’s. Aangezien er ca. 100.000 auto’s in de binnenstad aanwezig zijn, zal het parkeergedeelte uit minimaal 2 lagen moeten bestaan. Om extra verkeer van buitenaf te kunnen bergen zouden er totaal 3 lagen nodig zijn. Er zijn naast de 2-3 lagen voor

vervoer en parkeren, nog 3-4 extra lagen ter beschikking om allerlei functies in onder te brengen. Te denken valt aan winkels, parkeergelegenheden, sportzalen, bioscopen, bevoorrading, archiefopslag, schuilkelder, kabels en leidingen, personentransport, de mogelijkheden zijn legio. Het verplaatsen van functies ondergronds, biedt tevens allerlei mogelijkheden voor ruimtelijke ontwikkelingen bovengronds! Eén van de belangrijkste aspecten bij ondergronds ruimte gebruik is de beleving. Beleving van ruimte, van veiligheid en een goede oriëntatie. Een beleving van een prettige ’stad onder de stad’. Deze aspecten vormen het belangrijkste uitgangspunt bij het ontwerp van de ondergrondse ruimte en worden onder andere mogelijk gemaakt door de inzet van state-ofthe-art technieken.

Bovengrondse potentie Het beeld van de huidige openbare ruimte vertoont een forse discrepantie met het beeld dat mensen verwachten van een vitale en aantrekkelijke binnenstad. De binnenstad verrommelt en de

openbare ruimte voldoet niet meer aan het beeld van een gelaagde, dynamische en duurzame stad. Kern van de opgave is om een aantrekkelijke openbare ruimte te maken, waarbij het gaat om meer dan een cosmetische operatie. De openbare ruimte moet het stadscentrum tot een publiek domein maken. Dat kan door het stelsel van openbare ruimtes tussen de verschillende brandpunten en plekken te versterken en door in te zetten op karakteristieke Amsterdamse plekken. De focus van de openbare ruimte verandert, waarbij de openbare ruimte een beloopbare en beleefbare stad oplevert. Er wordt ingezet op meer differentiatie in openbare ruimtes.

stemde OV-, fiets- en voetgangersroutes [1]. Dit wordt mogelijk door de ruimte die ontstaat bij het ondergronds brengen van het autoverkeer.

Door meer groene plekken ontstaat een continue groenstructuur in de stadsstraten. De stad wordt verrijkt door het toevoegen van een scala aan groene hoven bij de woonomgeving, maken van groene plekken en het versterken van de groenstructuur. Door het verder ondergronds brengen van riool en het kabels en leidingenpakket ontstaat ruimte in het profiel van de straat voor de groenstructuur. De combinatie met sport en leisure kan gemaakt worden door bovengrondse faciliteiten op kleine schaal in een parkje te koppelen aan ondergrondse activiteiten, zoals indoor squash en tennis.

Gezondheid, Milieu en energie

Ingezet wordt op het maken van een verbonden stad, met meer openbare ruimte voor de voetganger en fietser. De binnenstad wordt gericht bereikbaar via het ondergronds stelsel, gericht op een ’park and walk’ systeem. Het ’park and walk’ systeem zorgt voor een optimale bereikbaarheid, door de koppeling van goede looproutes in de boven- en ondergrond. Op maaiveld vormen de radialen lange lijnen in de stad, die veel beter bruikbaar zijn voor op elkaar afge-

Amsterdam kent fraaie waterpleinen, maar ze zijn vanuit de binnenstad moeilijk bereikbaar. Op een aantal plekken kan het water daadwerkelijk weer meer betekenis krijgen in de stad. Naast de fysieke aanwezigheid van dit stedelijke grote water is er de beleving van het water. Het water presenteert zich veel meer in de stad, wanneer de kades autovrij zijn aan de waterrand. Passages over het water en onder het spoor door worden ontlast. De bruggen veranderen van verkeersroute in verblijfsplek.

Een van de grootste voordelen van AMFORA is, door het ondergronds brengen van een groot deel van het verkeer, de mogelijkheid om de ondergrondse ventilatielucht te reinigen van uitlaatgassen, waaronder fijn stof [2]. Tevens zullen hierdoor toekomstige bouwactiviteiten niet belemmerd worden door overschrijding van de fijn stof norm. Het betekent een enorme winst op het gebied van luchtkwaliteit in de binnenstad, zonder dat dit ten koste gaat van de bereikbaarheid van de stad. Milieuzones zijn daarmee overbodig geworden. Bij het aanleggen van AMFORA zullen de grachten een nieuwe impuls krijgen. Ze zullen worden ontdoen van het vuile water, alle objecten die zich op de bodem bevinden en van het slib. Door de profilering van het betonnen dak van AMFORA, zullen de grachten makkelijker schoon te houden zijn. Er kan dan weer veilig worden gezwommen in de Amsterdamse grachten! CO2 neutraal is het uitgangspunt voor het energieconcept. Dit kan worden bereikt door het toepassen van warmte-

koude opslag onder de grachten. De (diep)wanden van AMFORA worden voorzien van buizen, gekoppeld aan het wapeningsnet. De buizen nemen de bodemtemperatuur van Amsterdam aan, zo’n 10-12o. Door deze temperatuur via een warmtewiel met de buitenluchttemperatuur te combineren, kan de ondergrondse ruimte gedurende het gehele jaar op een stabiele 18oC worden gehouden. Additionele temperatuurbehoeftes kunnen door lokale klimaatsystemen worden vervuld. Bij dit concept zal een overschot van koude optreden, aangezien de ondergrondse ruimte nauwelijks gekoeld hoeft te worden. Hierdoor kan in de zomer stadskoeling worden aangeboden, ter vervanging van lokale airco’s.

De elektriciteit die hiermee wordt bespaard kan worden ingezet voor de elektriciteitsbehoefte (groene stroom) van de ondergrondse ruimte. In de ondergrondse ruimte zal het elektriciteitsgebruik tot een minimum worden beperkt, onder andere door de inzet van LED verlichting.

Technische haalbaarheid Bouwwijze Bij het ontwerp van AMFORA is uitgegaan van een constructie die zo min mogelijke hinder/overlast geeft voor de bewoonde omgeving, zo’n groot mogelijke vrijheid geeft voor de indeling en het gebruik van AMFORA, tegen lage kosten. Om deze redenen wordt gebruik gemaakt van een kolomloze ruimte met een maximale overspanning van 30 meter, die tevens als maximale standaard doorsnede wordt aangehouden. Bij bredere grachten zoals de Amstel bestaat deze uit 3 gedeelten van 30 meter. Indien de breedte van de gracht minder is dan 30 meter wordt de overspanning afgestemd op deze breedte. Omdat AMFORA volgens het polderprincipe ontworpen is, zijn heiwerkzaamheden niet nodig.


47

Dossier Ondergrond Bouwen Allereerst moeten alle woonboten verplaatst worden naar een andere locatie. Hierna kan de gracht opgeschoond worden. Om de bewoonde omgeving zoveel mogelijk te ontlasten worden twee grachten tussen de bruggen tijdelijk met zand tot de bovenzijde van de wallenkant gedempt. Het hierdoor ontstane plateau wordt als werkterrein gebruikt waarop tevens een werkweg wordt aangelegd voor de aan/afvoer van materialen. Nadat het werkterrein is ingericht, worden de diepwanden langs de bestaande wallenkant aangelegd. Ter optimalisatie gaat ca. 1 op de 3 diepwandpanelen tot in de 3e zandlaag. De tussenliggende diepwandpanelen eindigen in de waterafsluitende kleilaag (Eemklei).

voor hergebruik/aanvulling gebruikt kan worden, wordt in een tijdelijk depot, gevormd door damwanden, in de Amstel gestort.

Om de bouwput waterdicht te maken wordt aan de koppen onder de bruggen in dwarsrichting een bentonietcementscherm aangebracht. Hierna wordt er ontgraven tot de onderkant van de eerste randbalk en het zand via pijpleidingen hydraulisch afgevoerd. Wanneer de randbalk gereed is, worden de prefab balken van ca. 30 meter, op de randbalk gelegd, wapening uitgerold en de druklaag gestort.

Door het geheel in het GIS op te nemen en dit aan het 3D model te koppelen, ligt de maatvoering exact vast. Hierdoor is het mogelijk om de ondergrondse ruimte geheel prefab te bouwen waardoor de bouwtijd enorm versneld wordt. Het is dan als het ware een doos in een doos. Door deze prefab oplossing is het ook mogelijk om de ondergrondse ruimte later aan te passen. Als de doos dicht is kan de bouw ondergronds doorgaan zodat ze boven de grond geen last van ons hebben. De onderliggende verdiepingen kunnen dan volgens de ’Cut en Cover’ methode afgebouwd worden. De bovengrondse overlast moet tot een minimum beperkt blijven. Door toepassing van prefab wordt veel transport door de stad vermeden, ook omdat dit kan plaatsvinden via de reeds uitgevoerde ondergrondse ruimte.

De grond onder het dak wordt ontgraven tot de onderkant van de volgende randbalk. Hierna wordt de randbalk gestort en de prefab balken van ca. 30 meter op de randbalk gelegd, wapening uitgerold, druklaag gestort waarna de cyclus zich herhaalt tot de onderste laag gereed is. De grond wordt in den droge ontgraven en dan via pijpleidingen hydraulisch afgevoerd. Omdat de grond op deze wijze visueel beoordeeld kan worden, wordt de grond die niet voor hergebruik in aanmerking komt via pijpleidingen in een depot buiten Amsterdam gestort. Het zand dat

48


Bij het kruisen van bruggen moet AMFORA over dezelfde doorsnede blijven beschikken als in de gracht dus moet AMFORA onder de brug door aangelegd worden. De aansluiting onder de bruggen wordt uitgevoerd m.b.v. vriestechnieken. In deze aansluiting worden de definitieve compartimenteringsvoorzieningen opgenomen. De fundering van de bruggen wordt dan overgenomen door AMFORA zodat de doorsnede hetzelfde blijft. De cyclus herhaalt zich net zo lang tot alle grachten van een AMFORA voorzien zijn.

Veiligheid Doordat personen in AMFORA ook van een RFID chip voorzien zijn, kunnen deze ook door het detectie systeem waargenomen worden waardoor de locatie waar men zich bevindt, vastligt. Hierdoor kunnen bij calamiteiten gerichte maatregelen genomen worden. De computer kan snel een overzicht geven hoeveel mensen in een bepaalde ruimte aanwezig zijn. Het probleem gebied kan direct in kaart gebracht worden door het doorgeven van coördinaten. De problemen worden door sensoren vastgelegd zodat er adequaat gereageerd kan worden zonder verlies van kostbare tijd.

Omdat de locatie bekend is kunnen de hulpdiensten snel ter plaatse zijn. De overige gebruikers die zich op een ander locatie bevinden merken niets van deze calamiteit waardoor er geen paniek uitbreekt en de veiligheid gewaarborgd is. Omdat AMFORA onder de bruggen op een andere manier gebouwd wordt, de constructie wordt in ter plaatse gestort beton uitgevoerd, is het mogelijk om compartimenteringsvoorzieningen op te nemen. Hierdoor kan bijvoorbeeld bij een calamiteit AMFORA tussen twee bruggen afgesloten worden. Voor de veiligheid wordt AMFORA in principe gecompartimenteerd in gedeelten van ca. 200300 meter. Hierdoor is het mogelijk om bij brand de ruimte vol te pompen met bijvoorbeeld CO2.

Transport begeleiding Door gebruik te maken van het uitgebreide stelsel van grachten in het centrum van Amsterdam, ontstaat een complete ondergrondse infrastruc-

tuur, opgebouwd uit meerdere lagen waarin diverse functies ondergebracht kunnen worden. De Ringweg A10 wordt gebruikt als aan- en afvoerweg voor het verkeer door AMFORA. Op een aantal strategische plaatsen van de Ringweg zullen open afritten worden aangelegd om radiaal in AMFORA te kunnen komen. Al het lokale verkeer gaat vanaf de Ringweg ondergronds via de grachten naar alle delen van Amsterdam. Al het verkeer blijft hierbij te allen tijde onder de grond. Eén van de aanvoerwegen loopt via de Amstel naar het Centrum van de stad. Hierdoor heeft het verkeer de mogelijkheid om links- en rechtsaf te slaan naar bijvoorbeeld, de Achtergracht, Prinsengracht, Keizersgracht, Herengracht, Singel, etc. AMFORA in de Amstel bestaat uit drie aparte delen van ongeveer 30 meter breed. Het middelste gedeelte wordt gebruikt als aan/afvoerweg en de twee gedeelten aan de buitenkant kunnen onder andere gebruikt worden als parkeer-

gelegenheid voor de kantoorcomplexen langs de Amstel en ter hoogte van het Amstelstation, de Amsteldijk, omgeving Amstelhotel, Carré, Stopera en de bewoners die aan AMFORA grenzen. AMFORA is echter niet alleen beperkt tot de grachtengordel maar wordt ook uitgebreid naar Oud-West, de Rivierenbuurt, Kattenburg en de nieuwe gebieden langs het IJ. Plaatsen waar veel mensen op afkomen zijn ook in het plan opgenomen zoals rondom de RAI (via de Boerenwetering), Artis, Scheepvaartmuseum, Universiteiten, Centraal Station en de woon- en kantoorcomplexen langs het IJ. De grachten in dwarsrichting kunnen ook aansluiten op AMFORA door met korte boogstralen een verbinding te maken tussen deze twee AMFORA’s. Zo ontstaat een gangenstelsel van parkeergelegenheden. In de Amstel kunnen bredere ondergrondse ruimten aangelegd worden waar alle andere ondergrondse ruimten in dwarsrichting op uit komen. Als dit op verschillende niveaus gebeurt, dan heeft men ook geen last van kruisend verkeer. Bij grotere waterpartijen zoals bij de Amstelkade kunnen er knooppunten gemaakt worden. Van nature lopen alle grachten rond de stad en gaan er enkele grote wateren van noord naar zuid door de stad. De natuur had al een noordzuidlijn. Hiervan kan gebruik gemaakt worden voor de zogenaamde parkeer infrastructuur. Om voertuigen (met name de auto’s van bewoners en forenzen) uit de straten of van de grachten te krijgen, moet voor een goede parkeervoorziening worden gezorgd. Om vanuit AMFORA naar de bovengrond te komen is een fijnmazige structuur van opgangen gepland waarbij via liftschachten de verbinding met de bovengrond wordt verzorgd met een maximale loopafstand van ca. 100 meter.

Voertuig Identificatie systemen Om de verkeersstromen in goede banen te leiden, zullen er verschillende detectie systemen geïnstalleerd worden. Door gebruik te maken van RFID kunnen vervoersstromen in kaart gebracht worden. De toegang tot AMFORA vanaf de Ringweg moet zodanig uitgevoerd

worden dat dit niet tot congestie leidt bij de inrit van AMFORA. Daarom wordt er onderscheid gemaakt tussen de verschillende gebruikers en zullen de verkeersstromen gescheiden worden in abonnementhouders en bezoekers. De voertuigen van vergunninghouders zijn voorzien van een RFID chip. Bij het binnenkomen wordt het voertuig door de detectie systemen herkend en de computer controleert of het voertuig geautoriseerd is om AMFORA binnen te rijden. Omdat de verkeersstromen reeds gescheiden zijn, zal er incidenteel een voertuig tussen zitten dat niet geautoriseerd is. Dit voertuig wordt dan onmiddellijk naar een ander baan geleid om te voorkomen dat er opstoppingen ontstaan. Bij de bezoekersingang moet de bestuurder op een conventionele wijze een kaartje trekken uit de automaat. Dit kaartje is ook van een RFID chip voorzien zodat het detectie systeem het voertuig herkend heeft. Alle voertuigen zitten nu in het computersysteem zodat de verkeersstromen in AMFORA in kaart gebracht kunnen worden. Door gebruik te maken van kunstmatige intelligentie kunnen deze verkeersstromen geoptimaliseerd worden zodat verkeersvoorspellingen gegenereerd kunnen worden. Deze gegevens kunnen dan weer in dynamische verkeersbegeleidingssystemen verwerkt worden. Aangezien AMFORA uitgerust is met detectie antennes kunnen de voertuigen gevolgd worden. Door gebruik te maken van intelligentie sensoren kan elke parkeerplek gemonitoord worden door bijvoorbeeld gebruik te maken van US detectie of m.b.v. een camerasysteem ontwikkeld binnen Strukton. Dit camerasysteem kan tevens gebruikt worden voor de beveiliging van AMFORA. Alle deze gegevens worden opgeslagen in een computer zodat het parkeersysteem weet waar een vrije plek is. Op deze wijze kan men tot een optimale vulling van AMFORA komen. Het is mogelijk om een signaal in AMFORA te genereren dat herkend wordt door een navigatiesysteem waardoor het mogelijk is om de voertuigen naar een optimale parkeerplek te begeleiden. Dit heeft vele voor-

BEWONERS

AUTO’S

PLAATSEN

OPP./ LAAG m 2

Rondom Artis 60.000 24.000 5.200 104.000 Amstel 62.000 24.800 17.000 340.000 Grachtengordel 80.000 32.000 16.500 330.000 Ring 30.000 12.000 9.000 180.000 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Totaal 232.000 92.800 47.700 954.000

delen, het voertuig is in een minimale tijd op zijn bestemming. Men hoeft niet te zoeken waardoor het milieu gespaard wordt, minder uitlaatgassen, minder brandstof gebruikt, tijdwinst, etc. Door gebruik te maken van RFID technieken kan de toegang tot AMFORA gegarandeerd worden. Poorten gaan automatisch open zodat er geen opstoppingen ontstaan. De RFID chip kan ook voor toegang van liften gebruikt worden.

Economische haalbaarheid Om een idee te hebben van de economische haalbaarheid is een model gemaakt waarin alle kosten zijn opgenomen voor het maken van AMFORA. Hierbij is uitgegaan van de reeds eerder genoemde hoeveelheden waarbij voorlopig alleen naar de grachtengordel en de omgeving rondom Artis is gekeken. Het totale oppervlak dat per laag ter beschikking komt, is ongeveer 1 miljoen m2. Omdat niet alle gegevens ter beschikking zijn, is een schatting gemaakt van het aantal inwoners en het aantal voertuigen dat zich in de grachtengordel bevindt. De hoeveelheden zijn in afgebeelde tabel weergegeven. Als we uitgaan dat er per voertuig ca. 20 m2 benodigd is dan zijn er twee parkeerlagen nodig om de voertuigen van de bewoners te bergen. Om de voertuigen van forenzen of bezoekers aan Amsterdam te bergen zal er nog een parkeerlaag nodig zijn. De andere lagen kunnen dan voor andere doeleinden gebruikt worden. Bedrijven die in Amsterdam gevestigd zijn kunnen parkeerplaatsen of andere ruimten huren of kopen. AMFORA bestaat uit 6 lagen, per parkeerplaats komt dit neer op een bedrag van ca. € 25.000,- tot € 30.000,-. Door het multi-functionele karakter kunnen baten uit andere opbrengsten eventueel in mindering

gebracht worden op de kosten van een parkeerplaats. Als we deze bedragen vergelijken met bovengrondse bedragen dan kunnen we concluderen dat AMFORA economisch haalbaar is. Bovengenoemde bedragen zijn exclusief rente verlies, BTW, exploitatiekosten, omleggen kabels & leidingen en het verplaatsen van de woonboten.

Referenties [1] Ars-advies voor het discussiedocument, Voorrang voor een gezonde stad 2008-2014 [2] Actieplan, Voorrang voor een gezonde stad 2008-2014 [3] Grondprijzenbrief 2007, gemeente Amsterdam Ontwikkelingsbedrijf [4] Programma akkoord Stadsdeel Oud-West 2002-2006 [5] Moties Raad dd. 21 november 2006 [6] Verslag Themabijeenkomst van de werkgroep WORO (Woonomgeving en Ruimtelijke Ordening) over ondergronds parkeren. [7] Amsterdam Centraal, diverse artikelen [8] OKRA Beeldmateriaal: Strukton en Zwarts & Jansma Architecten Betrokken partijen:

D E L F T T E C H


49

10 E J A A R G A N G NUMMER 2 APRIL 2008

De betekenis van klassieke matrassen in de wegenbouw voor de paalmatras van vandaag

Interview Gert den Hoedt: sociale wetenschapper

De collectieve leden van de NGO zijn:

Geokunst wordt mede mogelijk gemaakt door:

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

Subsponsors Colbond BV Postbus 9600 6800 TC Arnhem Tel. 026 - 366 46 00 Fax 026 - 366 58 12 E-mail: [email protected] www.colbond-geosynthetics.com Ten Cate Geosynthetics Netherlands BV Postbus 236 7600 AE Almelo Tel. 0546 - 54 48 11 Fax 0546 - 54 44 90 www.tencate.com Trisoplast® Mineral Liners Postbus 18 5330 AA Kerkdriel Tel. +31 (0)418 - 63 60 30 Fax +31 (0)418 - 63 37 90 www.trisoplast.nl

Bonar Technical Fabrics NV, Zele Bouwdienst Rijkswaterstaat, Utrecht Colbond BV, Arnhem CUR, Stichting, Gouda Enviro Advice BV, Nieuwegein Fugro Ingenieursbureau BV, Leischendam 7. Genap BV, ’s-Heerenberg 8. Deltares, Delft 9. Geotechnics Holland BV, Amsterdam 10. GeoTipptex Kft, Koudekerk a/d Rijn 11. Geopex Product (Europe) BV, Gouderak 12. Holcim Grondstoffen BV, Krimpen a/d IJssel 13. Movares Nederland BV, Utrecht 14. Intercodam Infra BV, Amsterdam 15. InfraDelft BV, Delft 16. Joosten Kunststoffen, Gendt 17. Kem Products NV, Heist op den Berg (B) 18. Kiwa NV, Rijswijk 19. Naue Benelux BV, Dongen 20. Ooms Nederland Holding, Scharwoude 21. Pelt & Hooykaas BV, Rotterdam 22. Prosé Kunststoffen BV, Britsum

23. Quality Services BV, Bennekom 24. Robusta BV, Genemuiden 25. Rijkswaterstaat DWW, Delft 26. Schmitz Foam Products BV, Roermond 27. Stybenex, Zaltbommel 28. Ten Cate Geosynthetics Netherlands BV, Almelo 29. Tensar International BV, Oostvoorne 30. Terre Armee BV, Waddinxveen 31. TNO Ind. Div. Prod Onderzoek, Eindhoven 32. T&F Handelsonderneming BV, Oosteinde 33. Trisoplast® Mineral Liners, Kerkdriel 34. Unidek BV, Gemert 35. Van Oord Dredging and Marine Contractors, Rotterdam 36. Van Oord Nederland BV, Gorinchem 37. Voorbij Groep BV, Amsterdam 38. Zinkcon Boskalis Baggermij., Papendrecht 39. Ceco BV, Maastricht

Enkagrid ®

Steil talud, Noorder Dierenpark Emmen,

Enkagrid PRO, Enkagrid MAX en Enkagrid TRC

gewapend met Enkagrid PRO

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

52

GEOkunst – april 2008

Big Spotters’ Hill op de Floriade, gewapend met Enkagrid PRO

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

Ruim 30 jaar ervaring in onderzoek, ontwikkeling, productie en levering van producten voor grondwapening en stabilisatie maakt Colbond uw juiste partner voor ontwerp, levering en begeleiding. Colbond bv Postbus 9600 6800 TC Arnhem Tel.: 026 366 4600 Fax: 026 366 5812 [email protected] www.colbond.com

Colofon

Van de redactie

Geokunst wordt uitgegeven door de

In de rijke 25-jarige geschiedenis van de NGO is het gebruik van geokunst-

Nederlandse Geotextielorganisatie. Het is bedoeld voor beleidsmakers, opdrachtgevers, ontwerpers, aannemers

stoffen in Nederland geëvolueerd van een onbekend fenomeen op basis van trial and error tot een vertrouwde toepassing, op basis van geaccepteerde

en uitvoerders van werken in de grond-,

rekenen ontwerpmethoden. In Nederland is de basis voor grootschalige

wegen waterbouw en de milieutechniek.

toepassing van geokunstoffen gelegd met de uitvoering van de Deltawerken.

Geokunst verschijnt vier maal per jaar en

Wist u dat de naam ’geotextiel’ pas dateert van 1977?

wordt op aanvraag toegezonden.

In deze uitgave van Geokunst sluiten wij onze serie over markante personen Tekstredactie C. Sloots Eindredactie S. O’Hagan Redactieraad

in de Nederlandse geokunststoffenwereld af met Gert den Hoedt. Zoals al zijn illustere voorgangers uit deze reeks, spelen de Deltawerken ook een belangrijke rol in de richting van zijn carrière. De Deltawerken fungeerden als een katalysator voor opkomst van de geokunststoffen in Nederland in de

C. Brok, M. Broens, A. Bezuijen,

jaren 70. Gelukkig waren pioniers zoals: Gert den Hoedt, Krystian Pilarczyk,

M. Duskov, J. van Dijk,

Wim Voskamp, Koos Mouw en vele anderen, die in die jaren ’outside of the

W. Kragten, R. de Niet

box’ durfden te denken en met nieuwe oplossingen kwamen voor oude

Productie

problemen. Op het erfgoed, dat zij hebben achtergelaten wordt voort-

Uitgeverij Educom BV, Rotterdam

geborduurd door een nieuwe generatie.

Een abonnement kan worden aangevraagd bij: Nederlandse Geotextielorganisatie (NGO) Postbus 7053

De jonge garde van de NGO kent Gert den Hoedt vooral van zijn befaamde ’after dinner speeches’, bij de NGO bijeenkomsten. Zijn gave om op een

3430 JB Nieuwegein

ontspannen manier, met enige kritiek allerlei zorgen samen te vatten wordt

Tel. 030 - 605 63 99

zeer gewaardeerd. Ik denk dat ik hiermee voor alle leden spreek. In het

Fax 030 - 605 52 49

interview met hem gaat hij daar nader op in. Verder geeft hij een openhartig

www.ngo.nl

beeld van hoe hij nu in het leven staat, hoe hij zijn lange carrière heeft ervaren en hoe zijn leven is geweest. In ons tweede artikel kijken we nog veel verder terug in de tijd. Jan Heemstra slaat in een, in meerdere opzichten, historisch artikel een mooie brug tussen de leer van de vader van de Nederlandse geotechniek, Prof. A.S. Keverling Buisman (1890 - 1944) en de moderne paalmatrassystemen. Keverling Buisman heeft de basis gelegd en ook daar hoor je op verder te bouwen. De tijden veranderen. De bouwstoffen en de behoefte in de markt zowel qua kwaliteit als kwantiteit ook. Klassieke zinkstukken hebben een lange levensduur, mits ze onder water blijven. De geokunststoffen uit de paalmatrassystemen gaan ook lang mee, alleen die kunnen ook boven de grondwaterspiegel worden toegepast. In zijn artikel haalt Jan Heemstra historische teksten, tekeningen en schema’s uit de Delftse archieven. Keverling Buisman had geen computer, maar hij kon wel op basis van zijn prachtige potloodfiguren, zettingen voorspellen en in klassieke teksten zijn mening gevraagd of ongevraagd geven. Vermoedelijk zullen de oudere lezers onder u, de bijbehorende foto’s en afbeeldingen met enige nostalgie bekijken... Mede namens de redactie van Geokunst wens ik u veel leesplezier. Shaun O’Hagan Eindredacteur Geokunst


53

Ir. Jan Heemstra Deltares

Samenvatting

Wat wij nu nog van Keverling Buisman kunnen leren:

Ongeveer 70 jaar geleden begon het ontsluiten van de Krimpenerwaard voor


het moderne wegverkeer met de aanleg van Provinciale Wegen. De ondergrond van de Krimpenerwaard heeft veel overeenkomsten met een moeras en het bouwen van een weg is er geen sinecure. De Provincie schakelde prof. A.S. Keverling Buisman in, de grondlegger van de grondmechanica in Nederland, om oplossingen en argumenten voor de keus daartussen zichtbaar te maken. De argumenten zijn nog steeds actueel, maar voor ons is de keus wel wat eenvoudiger.

Keverling Buisman Keverling Buisman was de stichter van het Laboratorium voor Grondmechanica, één van de voorlopers van de bedrijven die zijn opgegaan in het nieuwe Deltares. Hij leefde van 1890 tot 1944, een tijd waarin het verkeer over de weg aan betekenis won. Overal werden ontsluitingswegen aangelegd, vaak in slappe terreinen. De Provincie Zuid-Holland is in dat opzicht rijk bedeeld, maar zo slap als in de omgeving van Gouda is het nergens. Hoe slecht de ondergrond daar is blijkt uit een

Figuur 1 Stabiliteitsanalyse toegangsweg Gouda.

54


van Keverling Buisman afkomstige brief uit 1936 van de Dienst Weg en Werken aan de Provincie met betrekking tot pogingen een tramlijn aan te leggen van Schoonhoven naar Gouda: ’Zooals U bekend zal zijn werd de aanleg als trambaan stopgezet toen de zandstorting, te Schoonhoven begonnen, Gouda juist bereikt had. Even benoorden den IJssel werd nog een klein baangedeelte gestort, dat geweldig zakte. Het geld was toen op en het gemaakte gedeelte bleef liggen (eigenlijk zakken) totdat de tramweg in 1911 door het rijk werd genaast en de maatschappij tot

exploitatie van Staatspoorwegen verzocht werd deze als normaalspoorbaan af te bouwen en te exploiteeren. Totaal waren ruim 200.000m3 zand verwerkt. Wij hebben toen nog ruim 600.000 m3 verwerkt, waarvan een zeer groot gedeelte in de reeds door de tramweg Mij opgeworpen baan.’ Voor de Provincie, die van plan was een weg van Schoonhoven naar Gouda aan te leggen, had Keverling Buisman in februari 1934 een proefvak bij Stolwijk gebouwd. Vermeld is dat de arbeiders er tot hun knieën in de grond zakten. Het proefvak werd aangelegd op een rijzenbed, een zinkstuk met wiepen van rijshout. De functie van het zinkstuk is het spreiden van de belasting. Het krachtenspel is wat vreemd, het staat ook wel bekend als het probleem van de waslijn. Een waslijn kan de was alleen dragen als de lijn een beetje doorknikt. Een zinkstuk mag niet knikken, maar het buigt wel. Om de krachten goed te kunnen spreiden, is het daarom erg belangrijk dat de zandvulling op het zinkstuk goed wordt verdicht. In de tijd van Keverling Buisman rekende men nog niet aan de sterkte van het rijzenbed zelf: men maakte, afhankelijk van de betekenis van de weg, alleen een keus tussen een lichte constructie, een zware constructie en een zeer zware constructie.

Foto’s 1 Rijzenbed bij Stolwijk 1950 (1).

Een zinkstuk gaat de horizontale vervorming van de grond tegen, maar een traditioneel zinkstuk moet wel onder de grondwaterstand zakken, anders zouden de wiepen verrotten. Keverling Buisman deed metingen aan de verticale vervorming die op de langere duur optrad bij gelijkblijvende belasting. Hier ontdekte hij het seculair effect (naar het woord saecula, eeuw). Hij vergeleek het zettingsgedrag met samendrukkingsproeven in een stijve ring waarin geen horizontale vervorming optreedt en kwam zo tot zijn samendrukkingstheorie. Pas de laatste tijd laten we enkele van zijn grondbegrippen los: de Rijk toonde aan dat het door Buisman veronderstelde superpositiebeginsel niet zo’n goed idee was en verder is de natuurlijke rek bij grote vervormingen een beter uitgangspunt dan de lineaire rek. Voor de rest is de huidige aanpak van samendrukking nog steeds gefundeerd op wat Buisman destijds ontdekte.

Hij schrijft: ’Het wel toegepaste doorpersen van zandlichamen is zeer kostbaar, doch geeft niet eens een eerste rangs oplossing, daar onder en vooral naast het weglichaam de samenpersingen blijven voortduren, waardoor de wegschouders blijven zetten.’ Voor de Centrale Ontsluitingsweg van de Krimpenerwaard, de weg van Bergambacht naar Krimpen, had Buisman, nadat er daar enkele boringen waren uitgevoerd, een constructie op een rijzen bed op het oog. Daarover zegt hij, in een zin waarvoor je even moet gaan zitten:

’Ingeval geen onderheide weg wordt toegepast geven we als draagconstructie de voorkeur aan een rijzen mat, uitgevoerd als zinkstuk; een houten roosterwerk geeft minder gewichtsbesparing en heeft een minder wapenende werking. De dikte van de mat hebben wij op 0,80 m vastgesteld, terwijl voor de breedte ons inziens het beste 18,5 à 25 m is aan te houden, al naar gelang de ondergrond minder of meer slecht is. Deze maten stellen de berekende basislengten der trapeziumvormige zandlichamen voor, welke dan bij taluds onder 45º na 25 jaar een bovenbreedte krijgen van 25 m.

Jammer genoeg gaan de beschikbare waarnemingen slechts tot 1947. Toen was de ophoging zo ver gezakt dat verder ophogen en herstraten noodzakelijk was. Een voorspelling tot 1997 is er wel, maar latere metingen zijn er niet. Van de ophogingen voor het Amstelstation, dat iets later is gebouwd, zijn lange duur zettingsmetingen er wel: zij zijn in 1957 gepubliceerd door Geuze. Bij die metingen bleek dat het seculair effect ook op de langere duur evenredig met de logaritme van de tijd is. Opvallend daar was wel het grote seculaire effect. Keverling Buisman moest in de Krimpenerwaard een keus maken: een weg aanleggen met een doorpersing, op een zinkstuk of op een constructie op palen. Van doorpersen moest Buisman niet veel hebben.

Figuur 2 Proefvak Stolwijk, zettingsverloop 1934-1947 en extrapolatie naar 1997.


55

Foto 2 Rijzenbed bij Stolwijk 1950 (1).

De samenstelling van de mat zal zoodanig dienen te zijn dat trekspanningen, zoowel in langs- als in dwarsrichting als gevolg van onregelmatigheden in samendrukbaarheid en draagvermogen van de ondergrond en verder als gevolg van de niet gelijkmatige belasting van de mat kunnen worden opgenomen.’ Het Laboratorium voor Grondmechanica staat in de kinderschoenen. Keverling Buisman heeft net een kostbaar verrijdbaar diepsondeerapparaat met handpomp en slangen aangeschaft nadat hij zich ervan verzekerd heeft dat de Provincie hem daarvoor wel voldoende werk wil leveren. In een

Figuur 3 Rijzenbed.

56


tempo van drie in de week laat hij dan zo’n 140 diepsonderingen maken en wordt ’getroffen door de omstandigheid, dat eenige van het zestal der vroeger over het tracé verdeeld uitgevoerde boringen ten dienste van het mechanisch onderzoek, thans achteraf beschouwd, blijken te zijn uitgevoerd op plaatsen die in vergelijking met hunne verdere omgeving ten aanzien van de bodemhoedanigheid gunstig afsteken.’ De gevolgen laten zich raden: de grond is nog beroerder dan hij gedacht had en het zal een weg op palen moeten worden. Van restvlakheid en restzakkingen heeft dan nog nooit iemand

gehoord, maar waar het om gaat weet hij in prachtige volzinnen te omschrijven. ’De omstandigheid dat, terwijl het grootste deel der uit te geven bedragen in alle gevallen onmiddellijk moeten worden uitgegeven en slechts een kleiner deel op lateren termijn, de voldoening die de weg aan de weggebruikers zal schenken bij de onderheide weg onmiddellijk aanwezig zal zijn, doch daarentegen bij den weg-op-zinkstuk juist in de eerste gebruiksperiode klachten en ongunstige commentaren zullen worden vernomen en eerst in latere perioden waarin minder gelden voor het verkrijgen van een bevredigend geheel zou worden vereischt,de niet onderheide weg meerdere waardering deelachtig zou worden.’ Keverling Buisman zou nog vaak voor de keus komen te staan. Nauwelijks bekend is dat voor de oorlog niet alleen de Centrale weg in de Krimpenerwaard, maar nog minstens zes andere wegen op houten palen zijn gebouwd. Verschillende daarvan functioneren nog zonder enig probleem. Ook zijn er verscheidene wegen op zinkstukken aangelegd. In 1951 schreef van der Wal als rapporteur over de ’Vorderingen sedert het 8e Internationale Wegen Congres te ’s Gravenhage in 1938 in de bestudering van de ondergrond der wegen’ over de vergelijking tussen de verschillende systemen het volgende: ’In onderhoud, daarop zij hier met nadruk gewezen, is de weg op palen zeer bepaald de voordeligste. Het is toch duidelijk dat bij deze constructie geen


verdere zakkingen of verschuivingen meer zijn te verwachten, hetgeen bij de andere systemen nog wel het geval zal zijn. Wanneer men staat voor de keuze tussen enige systemen zal alzo hiermede terdege rekening zijn te houden. Voor een juiste vergelijking zal het aanbeveling verdienen de geraamde gemiddelde onderhoudskosten van ieder systeem te kapitaliseren en bij de geraamde aanlegkosten op te tellen.’ Wij maken vandaag de dag een zinkstuk hier niet meer van rijshout maar van kunststof. Het hoeft niet meer onder water te blijven want het kan niet verrotten. Daarom mag het ook gerust op palen staan. Anders dan toen hoeven wij nu de keuze tussen een zinkstuk of palen niet meer te maken. Het krachtenspel bij een paalmatras is wel anders. Er is geen sprake van buiging, met druk in de vulling en trek aan de onderkant, zoals in een zinkstuk. In een paalmatras worden de krachten naar de palen afgedragen via drukbogen. De bijdrage van een simpel, niet op palen gefundeerd geotextiel aan het draagvermogen van slappe grond wordt echter wel bekeken aan de hand van de doorbuiging van een verend ondersteunde, niet geheel vlakke plaat. Toepassingen daarvan zijn bijvoorbeeld een werkweg op heel slappe ondergrond of een kortstondig, extreem zwaar transport op een ondergrond met beperkte draagkracht. De drukkracht van de doorbuigende ’plaat’ moet dan bovenin door de vulling of het zandbed worden opgebracht. Zelfs de door Keverling Buisman voor de Centrale Ontsluitingsweg in de Krimpenerwaard ontworpen, met zand gevulde betonbakken op – inmiddels overbelaste – houten palen blijken bij een dreigende calamiteit effectief te kunnen worden ondersteund door het samenspel van nieuw geheide palen langs de randen van de ’plaat’, trek in de diepgelegen betonvloer van de bakken en druk in de hoger gelegen zandvulling. Het mechanisme dat er dan in de bakken optreedt en dat ertoe leidt dat buigen dan geen breken wordt heeft grote overeenkomsten met dat in de klassieke matras.

Foto 4 Aanvullen rijzenbed met zand, Stolwijk 1950.

Samengevat Keverling Buisman leerde ons: bij het aanleggen van een zandlichaam op een extreem slappe ondergrond zonder verdere maatregelen moet rekening gehouden worden met een groot risico voor doorpersen. Een weg op een doorpersing is uit oogpunt van onderhoud een onaantrekkelijke optie. Een weg op een klassiek zinkstuk vraagt minder onderhoud. Het moet onder water zakken, anders verrot het, maar het zakt eeuwig door, al neemt het tempo van zakken af met de logarithme van de tijd. Een weg op palen is uit oogpunt van onderhoud niet zo’n vreemde keus, ondanks de hoge aanvangskosten. Ook al kunnen we nu matrassen maken die niet rotten en die we bijgevolg op palen kunnen zetten, de beweegredenen van Keverling Buisman zijn ook nu nog van betekenis.

Literatuur – Keverling Buisman, prof. A.S.Grondmechanica, heruitgave Balkema 1996 – Keverling Buisman, prof. A.S.correspondentie archief Deltares, Unit Geo Engineering – Royer, J.A. Aanleg van wegen in slappe terreinen, Wegen, april 1950 – Wal, L.T. van der Bijzondere methoden voor wegaanleg in terreinen met slappe ondergrond, Wegen, 25e jaargang nr. 10, pag 251, oktober 1951 – Geuze, E.C.W.A. Terreinzakkingen onder invloed van een bovenbelasting, LGM mededelingen nr. 4, april 1958 – Rijk, L. de The calculation of secondary Settlement in One-Dimensional Compression, Delft Prog. Rep. 3, 1978 – Sellmeijer, J.B. Design of geotextile reinforced paved roads and parking areas, Balkema 1990 – Gilijamse, W. Mensen in een Waard vol Wind en Water, de geschiedenis van de waterhuishouding in de Krimpenerwaard, hoofdstuk Wegbeheer, Uitgave Stichting Cultuur-Historisch Overleg Krimpenerwaard SCHOK, 2004


57

markant In deze Geokunst het vierde en laatste deel in de serie interviews met markante personen uit de Geokunststoffenwereld. Hekkensluiter ir. Gert den Hoedt, erelid van IGS, oud-bestuurslid en erelid van NGO opereerde wat meer op de achtergrond dan zijn illustere voorgangers. Als onderzoeker bij ENKA is hij nauw betrokken geweest bij een veelheid aan oplossingen op het gebied van geokunststoffen. Hoewel hij al veertien jaar niet meer actief is, weet hij nog aardig wat herinneringen op te diepen. We blikken samen met hem terug.

Sociale wetenschapper Fysicus Bij binnenkomst in de lichte Oosterbeekse woning overstemt de hond met luid geblaf de kennismaking met de 72 jarige Gert den Hoedt en zijn vrouw Alice. Nadat de rust is wedergekeerd begint Gert weloverwogen en bedachtzaam sprekend zijn relaas. ’Ik studeerde in 1962 af aan de TU Delft. Dat is wel een apart gegeven; ik studeerde af als fysicus, op akoestiek zelfs, maar leuk akoestiek bedrijven kon je toen alleen aan de TU, dus ik ben andere dingen gaan doen want ik had absoluut geen zin om in Delft te blijven. Na wat oriëntatie en sollicitatiegesprekken vond ik het erg leuk bij AKU, de voorganger van de latere garen- en vezeltak van AKZO, nu Colbond. De omgeving beviel me ook prima. Toen wij net getrouwd waren hebben we nog eens rondgekeken vanaf de Euromast. Sindsdien is het alleen maar erger en vuiler geworden. Wij zijn met veel plezier van het westen naar het oosten gegaan en altijd gebleven.’

Adoptie Met zijn vrouw Alice kreeg Gert twee dochters, Ellen en Stella. Nadat zij geïnspireerd raakten door een interview met Jan de Hartog, die twee uit Korea geadopteerde kinderen had, besloten Gert en Alice zelf ook een lang en ingewikkeld traject in te gaan, en hun derde kind te adopteren. De adoptie had heel wat voeten in de aarde, uitvoerige onderzoeken van de Raad voor de

58


kinderbescherming en zelfs het ’meeduwen’ voor verandering van wetten waren nodig om het zover te laten komen. Een aanzienlijk moeilijker proces dan het krijgen van eigen kinderen. Zoon Kim, inmiddels al bijna 40, werd, toen hij anderhalf was, vanuit Korea in het gezin Den Hoedt opgenomen. Volgens Gert wel een speciaal geval. Kim bleek verstandelijk beperkt en woont nu zelfstandig in een beschermde omgeving. Hij werkt gelukkig ook min of meer beschermd. Het gezin Den Hoedt heeft in de loop der jaren een flink ander stuk van de maatschappij leren kennen. Gert relativeert de roerige jaren: ’Het heeft ons allemaal anders gemaakt dan we geweest zouden zijn. Als wij Kim niet geadopteerd hadden waren wij een ’standaard academisch gezin met twee kinderen en een carrière’ geweest. Druk met geld verdienen en dat weer uit te geven. Voor ons zijn de zeventiger jaren moeilijke tijden geweest. Maar achteraf zijn we erg gelukkig dat we het hebben gedaan en hebben meegemaakt.’

Angst Zijn persoonlijke gezondheid kende rond 1980 een keerpunt, door zijn diabetes die al vijfentwintig jaar voor veel onzekerheden zorgde, kreeg Gert oogproblemen. Een geplande laserbehandeling kwam twee weken te laat, één oog

functioneerde van de ene op de andere dag nauwelijks meer. Na een moeilijk jaar accepteerde Gert, door onder andere steun van een psycholoog, dat hij toch niets aan de situatie kon veranderen. Gert: ’Het klinkt gek maar sindsdien is angst voor wat dan ook uit mijn leven verdwenen. Ik weet dat ik over een kwartier een suikertekort kan hebben, als ik dan in de auto zou zitten kunnen er vervelende dingen gebeuren. Ik heb dat nooit volledig in de hand. Het enige wat ik kan doen is mijn uiterste best om zo goed mogelijk op de situatie te reageren. Sindsdien kan en durf ik veel meer ontspannen allerlei nieuwe en onverwachte dingen doen.’

Leuke probleempjes In de zeventiger jaren nam het werk van Gert als onderzoeker een vlucht. Daarvoor was hij ook wel bezig geweest met geotextielen, maar dat waren kleine verbeteringen van lang bekende toepassingen, zoals zandzakken. De naam geotextiel dateert overigens pas uit 1977, het congres in Parijs. Vanaf die tijd begon de toepassing van geotextiel wereldwijd aan te slaan, en werden er eindeloos veel vragen en problemen op Gert en zijn collega’s afgevuurd. Gert: ’Wij waren ook wel pioniers. Samen met Nicolon, nu Ten Cate, hebben we veel nieuwe dingen uitgeprobeerd’. De zeventiger jaren waren een aaneenschakeling van nieuwe ontwikkelingen waaraan ik meedeed of er soms een

Colette Sloots CS Advies & Ondersteuning

hoofdrol in speelde. Ik had echt het gevoel dat we technisch gezien iedere keer een geweldige vooruitgang boekten. Die jaren kenmerkten zich voor mij vooral door een voortdurende bemoeienis met de Oosterschelde. Wij hebben tussen 1973 en 1980 drie achtereenvolgende plannen voor de kering onder handen gehad en daarvoor adequate geotextielen ontwikkeld. Uiteindelijk is de derde uitgevoerd. De mat die onder de kering ligt is voor een flink deel ons ontwerp geweest. Het laatste Oosterschelde-probleempje, 1983 of zo, vond ik erg leuk: Men wilde voorkomen dat het storten van betonblokken op de drempel schade aan de pijlers zou berokkenen. Kan 25 ton warm asfalt van 150 graden Celsius in een stevige zak worden afgestort? Wij hadden drie maanden de tijd om een oplossing te vinden. Met modelproeven hebben wij een optimale zak ontwikkeld, en ik geloof dat er van de 2500 zakken die Nicolon heeft geleverd maar één kapot is gegaan, dus…’ Gert heeft nooit een andere functie gehad binnen Colbond: ’Ik ben geen manager.

Wenkbrauwen Een persoonlijk hoogtepunt beleefde Gert in zijn functie als ’secretary general’ van het vierde internationale congres van IGS dat 1990 plaatsvond in Den Haag. Gert: ’De voorbereiding ervan en het congres zelf was een hele fijne tijd. We hadden een leuke club mensen die het organiseerde. Ik zeg dit bevooroordeeld natuurlijk, maar het congres was een trendsetter in die zin dat de kwaliteit van de gemiddelde ’paper’ hoog was. Anderen beoordeelden het congres achteraf ook goed. Op de laatste dag liep ik op mijn wenkbrauwen, maar het congres was geslaagd: leerzaam, leuk en ontspannen voor iedereen. Met uitzondering helaas voor onze voorzitter, Koos van Harten, die halverwege het congres ziek werd. Aan de organisatie van dit congres, en nog een paar dingetjes, heb ik mijn erelidmaatschap te danken. Daar moet je je niet zoveel bij voorstellen hoor. Je hebt die titel voor het leven, je hoeft geen contributie meer te betalen en af en toe komt het voor dat ze je advies ergens over vragen.’ Toen Gert eind 1994 met VUT ging vond hij

’Ik ben en blijf

de aanloop naar het vierde IGS congres geweldig geholpen. Hij maakte er een gewoonte van om bij de verschillende ISO en CEN vergaderingen ’after dinner speeches’ te houden, later ook bij IGS bijeenkomsten. Gert: Ik was op een gegeven moment berucht of beroemd, hoe je het ook noemen wil om mijn speeches. Bij CEN en ISO ging het maar om een club van ongeveer 60 mensen, die toonaangevend waren op geokunststoffengebied in hun landen. Ik vertaalde onze vergaderzorgen, met enige kritiek, op zo’n manier dat het aansloeg bij mijn toehoorders en dat gaf mij bekendheid’. Zijn vrouw beaamt dit enthousiast: ’Jazeker, was hij daar befaamd om’. Mijmerend over die goede oude tijd spreken Gert en Alice uit dat zij hopen dat met het vijfentwintigjarig jubileum van NGO het er ook van komt dat ze bij de feestelijkheden worden betrokken. Alice: ’Met de club die het congres in Den Haag organiseerde hebben wij nog steeds contacten, het zou ook leuk zijn wat van de oude garde van NGO te ontmoeten’. Gert geeft te kennen zeer zeker aanwezig te zullen zijn als er een uitnodiging op de mat valt. Hij bewaart goede herinneringen aan de begintijd van NGO.

Diaken

Ik heb het altijd enig gevonden om technische problemen op te lossen en ik moet zeggen: dat is redelijk vaak, redelijk goed gelukt.

zichzelf veel te jong om op te houden met werken.

Gert is al vanaf 1985, met tweemaal een jaar onderbreking, lid van het college van Diakenen in Arnhem. Zijn zelfgestelde laatste termijn van vier jaar zit er aankomende zomer op. Gert legt uit: ’Ik zit als diaken bijvoorbeeld in het Vluchtelingenplatform Arnhem, en 15 jaar geleden heb ik dak- en thuislozen projecten van de grond getrokken. Het komt er op neer dat ik me

Hij heeft zich toen nog twee jaar uitvoerig bezig-

probeer op sociaal diaconaal terrein nuttig te

gehouden met de organisatie van het eerste

maken. Het college van Diakenen in Arnhem

Het gebeurde natuurlijk ook dat heel goed bruik-

Europese congres dat in 1996 in Maastricht werd

behoort bij de protestantse gemeente in

bare toepassingen nooit werden uitgevoerd.

gehouden. Daarna is hij nog vier jaar voorzitter

Arnhem. Zelf zijn wij vanuit de ’gewoon’ her-

Maar, het kan maar zo zijn dat ik oplossingen

geweest van CEN TC 189, de organisatie die zich

vormden naar de vrijzinnige hervormden, nu

die toen zijn bedacht in de toekomst in een

bezighoudt met de Europese normalisatie op het

vrijzinnige protestanten, gegaan en dat bevalt

iets gewijzigde variant tegenkom in Geokunst.

gebied van geokunststoffen. Gert: ’In 1985 al

uitermate goed. Dat komt omdat ik een gloeiende

Zo kwamen indertijd de Geotubes van Ten

begon ik als deelnemer in ISO en CEN. Ik kende

hekel heb aan dogma’s. Alles is veranderlijk,

Cate mij ook heel bekend voor.’

een heleboel mensen uit verschillende Europese

afhankelijk van de tijdsituatie en de bril

De technische vooruitgang zwakte in de tachtiger

landen en de Verenigde Staten en had technische

waardoor je kijkt. Mogelijk verandert dat je

jaren wat af. Maar door de groeiende markt

inbreng, vooral over meetmethoden. Toen ik

mening en dat moet kunnen.’

gingen de omzetten en winsten toch goed

65 werd, vond ik het tijd worden de rol van

omhoog. Gert: ’Mijn frustratie als onderzoeker

voorzitter over te dragen. Ik was niet meer

Met tussenpozen heeft Gert zich de afgelopen

was dat er op een gegeven moment geen geld

actief in de business en dan groei je overal uit.

zes jaar ook beziggehouden met natuurkunde.

meer beschikbaar was om op lange termijn te

Je kunt de ontwikkelingen als vrijwilliger niet

Gert: ’Ik heb daar indertijd toch te weinig aan

werken. We konden alleen werken aan oplossingen

goed bijhouden, het gaat zo snel.’

gedaan. In ieder geval was de fysica minder

wetenschapper en dat probeer ik niet los te laten.’

waar we op dat moment geld mee konden

ver dan nu, maar heb me inmiddels ook wat

verdienen, niet aan leuke projecten die over een

Speech

bijgelezen over kwantummechanica en alle

decennium pas geld op zouden leveren. Het was

Gert gaf al eerder aan geen last meer te hebben van angst. Daar waar een ander ontzettend nerveus zou zijn, kon hij op een ontspannen manier een zaal toespreken. Het heeft hem in

mogelijke dingen waarover ik nauwelijks wat

niet mogelijk om continu bezig te blijven met echt nieuwe dingen, er zijn natuurlijk grenzen. Maar waar die liggen, dat weet ik niet hoor.’

wist. Ik ben en blijf wetenschapper en dat probeer ik niet los te laten.’.


59

GEO. kunst pag Representatieve waarden voor grondparameters in de Geotechniek

Recommend Documents