GEOTEXTIEL Ontwerpmethodieken
%
•
Syllabus Studiedag
8-10-1985
INHOUDSOPGAVE
Ontwerp f i l o s o f i e . i r . J . S t u i p , TH D e l f t
R e i n f o r c i n g f a b r i c s under embankments on s o f t s u b - s o i l s - a c a l c u l a t i o n method. i r . P. Risseeuw, Enka I n d u s t r i a l Systems
v o o r l o p i g e r i c h t l i j n e n , e i s e n en keuringsmethoden voor de t o e p a s s i n g van g e o t e x t i e l e n onder s t e e n f u n d e r i n g e n . Rapport werkgroep G2, S t u d i e Centrum Wegenbouw
Ontwerpmethode waterdoor l a t e n d e b o d e m v e r d e d i g i n g s c o n s t r u c t i e s . i r . J. Konter, R i j k s w a t e r s t a a t - D e l t a d i e n s t
Ontwerpen met v e r t i c a l e d r a i n a g e . ir.
W.F.J. de J a g e r , D i e n s t Weg- en Waterbouwkunde
De t o e p a s s i n g van g e o t e x t i e l e n i n o n t w a t e r i n g s s y s t e m e n voor
cultuuronderzoek,
i r . L.C.P.M. S t u i j t , I n s t i t u u t voor C u l t u u r t e c h n i e k en Waterhuishouding
De v e r t a l i n g van ontwerpnormen i n b e s t e k s s p e c i f i c a t i e s , ing.
C D . Neder l o f , R i j k s w a t e r s t a a t - D e l t a d i e n s t
ONTWERP FILOSOFIE
I r . J . Stu TH D e l f t
1. I n l e i d i n g Ondanks dat o f m i s s c h i e n w e l j u i s t omdat de keuze voor t o e p a s s i n g van g e o t e x t i e l e n en zeker de keuze voor h e t type g e o t e x t i e l i n h e t algemeen pas l a a t t i j d e n s de o n t w i k k e l i n g van h e t o n t w e r p gemaakt w o r d t i s h e t n o o d z a k e l i j k i n z i c h t t e hebben i n de gang d i e h e t g e h e l e r e a l i s a t i e proces dat een c o n s t r u c t i e doormaakt. D i t proces kan beschreven worden met een model, een o p v a t t i n g over wat e r z i c h i n w e r k e l i j k h e i d a f s p e e l t . Kennen a l l e b e t r o k k e n e n d i t model dan i s h e t eenvoudiger om over de inhoud van de t e c h n i s c h e problemen t e p r a t e n . Elke f a s e i n h e t model k e n t n.1. z i j n e i g e n k a r a k t e r i s t i e k e n d.w.z. i n een bepaalde f a s e bepaalde d i n g e n komen wèl en andere d i n g e n komen n i e t aan de orde i n een bepaalde fase. De werkzaamheden kunnen daardoor b e t e r worden i n g e d e e l d , men w e r k t naar de b e s t e o p l o s s i n g met de m i n s t e i n s p a n n i n g . D i s c u s s i e s r o n d o n t w e r p problemen kunnen g e r i c h t e r p l a a t s v i n d e n . Het i s ook van belang z i c h t e r e a l i s e r e n d a t de i n v l o e d d i e men h e e f t op het k o s t e n n i v e a u van h e t ^ e i n d p r o d u k t t i j d e n s h e t r e a l i s a t i e p r o c e s afneemt. A l s dus met name i n de b e g i n f a s e geen d u i d e l i j k b e e l d i s waar men naar t o e moet werken i s er s l e c h t s met s t e e d s meer m o e i t e -en k o s t e n - b i j t e s t u r e n .
invloed
ontwerp
Fig.
| uitvoering
|
beheer
1
tijd
1. V e r l o o p van gesommeerde k o s t e n en i n v l o e d daarop realisatie.
tijdens
B i j sommige p r o j e c t e n z i j n de f a s e n d u i d e l i j k herkenbaar, z o a l s b i j v o o r b e e l d b i j p l a n o l o g i s c h e en stedebouwkundige p r o j e c t e n : er kan pas aan een volgende f a s e worden begonnen a l s de voorgaande f a s e i s a f g e r o n d . B i j ( c i v i e l ) t e c h n i s c h e p r o j e c t e n z i j n de f a s e n soms n i e t zo d u i d e l i j k t e o n d e r s c h e i d e n en v i n d e n t e r u g k o p p e l i n g e n p l a a t s naar e e r d e r e f a s e n . De t r e n d i s om zogenaamd " p r o b a b i l i s t i s c h " t e ontwerpen. Het moge i n de l o o p van d i t v e r h a a l d u i d e l i j k worden d a t o n t w e r p e n alléén n i e t voldoende i s ook a l g e b e u r t d i t p r o b a b i l i s t i s c h . Het woord p r o b a b i l i s t i s c h o n t w e r p e n omvat i n de p r a k t i j k ook meer. Een b e t e r e o m s c h r i j v i n g van deze a k t i v i t e i t zou kunnen z i j n : s y s t e m a t i s c h o n t w e r p e n met behulp van s t a t i s t i s c h e t e c h n i e k e n . Maar ook dan w o r d t onder o n t w e r p e n nog meer v e r s t a a n dan a l l e e n maar h e t " t e k e n e n " van een c o n s t r u c t i e . Een g r o o t g e d e e l t e van de r e a l i s a t i e van een p r o j e c t w o r d t i n beschouwing genomen: van de v r a a g s t e l l i n g t o t en met h e t o n t w e r p van de u i t v o e r i n g en v o o r s c h r i f t e n voor beheer, g e b r u i k en onderhoud en c o n t r o l e daarop. De t o e p a s s i n g van de s t a t i s t i e k v i n d t pas l a a t i n h e t o n t w e r p p r o c e s p l a a t s , nadat er reeds één o f nog meerdere s c h e t s o n t w e r p e n b e s c h i k b a a r z i j n , v o o r z i e n van h o o f d m e t i n g e n , m a t e r i a a l k e u z e a l s ook de b e l a s t i n g s t o e s t a n d e n . Pas a l s h e t
2
m o g e l i j k i s om de zgn. g r e n s t o e s t a n d e n goed t e b e s c h r i j v e n kunnen er " p r o b a b i l i s t i s c h e berekeningen" gemaakt worden t e n behoeve van h e t v a s t s t e l l e n van de kans op f a l e n van o n d e r d e l e n o f van een t o t a a l o n t w e r p . 2. Procesmodel Er z i j n v e l e m o d e l l e n denkbaar. Het meest eenvoudige i s h e t f a s e n model. I n h e t r e a l i s a t i e proces kunnen d i v e r s e v e r z a m e l i n g e n van a k t i v i t e i t e n g e c l a s s i f i c e e r d worden. Een v e r z a m e l i n g met g e m e e n s c h a p p e l i j k e k a r a k t e r s t i e k e n w o r d t dan een eenheid o f een f a s e genoemd en men s p r e e k t dan o v e r h e t fasenmodel. Wanneer er v e e l t e r u g k o p p e l i n g e n t u s s e n deze f a s e n voorkomen w o r d t ook w e l h e t s p i r a a l m o d e l g e b r u i k t . Een bekend fasenmodel voor c i v i e l t e c h n i s c h werken i s gegeven i n f i g u u r 2. D i t model g e e f t de f a s e n aan voor wat b e t r e f t de t e c h n i s c h e r e a l i s a t i e . P l a n n i n g s t e c h n i s c h worden ook w e l andere i n d e l i n g e n gemaakt z o a l s : i n d e n t i f i c a t i e — o n t w e r p e n — b e o o r d e l i n g e n , onderhandelingen, c o n t r a c t e n — uitvoering, implementatie, supervisie, c o n t r o l e — m o n i t o r i n g , controle, e v a l u a t i e . I n h e t v e r v o l g z a l a l l e e n ingegaan worden op de f a s e n voor de t e c h n i s c h e r e a l i s a t i e z o a l s gegeven i n f i g u u r 2.
1
probleemdefinierende
LU l/l
<
U-
structurerende
fase
00
QJ LJ O
fase
Q. <X.
vormgevende fase
^ 1
t— O
dimensionerende
fase
gy "ö
uitvoerende beheers
fase OJ
fase
F i g . 2. Fasen i n h e t r e a l i s a t i e
proces.
Het g e b r u i k van h e t woord r e a l i s a t i e i n p l a a t s van a l l e e n maar o n t w e r p , i s w e l l i c h t l n de f i g u u r reeds d u i d e l i j k maar w o r d t h i e r n a nog k o r t t o e g e l i c h t . Met name b i j c i v i e l t e c h n i s c h e p r o j e c t e n h e e f t ook de u i t v o e r i n g en z e l f s h e t beheer een b e l a n g r i j k e i n v l o e d op de k w a l i t e i t van h e t e i n d p r o d u k t . Het r e a l i s a t i e proces b e g i n t m e e s t a l met een vage b e h o e f t e om v e r b e t e r i n g aan t e brengen i n een bepaalde ongewenste s i t u a t i e , b i j v . h e t verhogen van de v e l i g h e i d t e g e n o v e r s t r o m e n van l a g e gebieden. Deze vage b e h o e f t e w o r d t i n de volgende f a s e s t e e d s nader omschreven i n termen d i e de o n t w e r p e r en de u i t v o e r d e r voor h e t i n r i c h t e n van hun s p e c i f i e k e werkzaamheden n o d i g hebben. Zo z a l i n h e t v o o r b e e l d van bescherming tegen o v e r s t r o m i n g de vage b e h o e f t e i n de l a a t s t e f a s e reeds omschreven moeten worden i n termen van b i j v o o r b e e l d een w a t e r k e r i n g met een zodanige hoogte d a t deze een k o m b i n a t i e van g o l v e n en w a t e r s t a n d e n met
3
een bepaalde kans van o v e r s c h r i j d e n kan weerstand. H i e r u i t kan de o n t w e r p e r dan een w a t e r k e r i n g met s p e c i f i e k e maten en b o u w m a t e r i a l e n ontwerpen. Het o n t w e r p e i n d i g t met h e t bestek. Het p r o d u k t van de u i t v o e r i n g i s een bepaalde c o n s t r u c t i e d i e aan de i n v o r i g e f a s e n g e s t e l d e e i s e n moet voldoen. I n de g e b r u i k s f a s e i s h e t de g e b r u i k e r o f beheerder d i e de k w a l i t e i t i n s t a n d houdt met c o n t r o l e op de c o n d i t i e van de c o n s t r u c t i e en een j u i s t g e b r u i k en onderhoud. I n d i e n d i t n i e t h e t g e v a l i s kan de duurzame- k w a l i t e i t i n gevaar komen. De k w a l i t e i t van de o p l o s s i n g voor de b e v r e d i g i n g van de -doorgaans vaag g e f o r m u l e e r d e - b e h o e f t e w o r d t dus door de a k t i v i t e i t e n van a l l e f a s e n bepaald: vandaar d a t over h e t r e a l i s a t i e proces gesproken w o r d t en n i e t a l l e e n over h e t ontwerpen.
chemische
^
reacties
.polymeer
bewerking
.verspinnen .extruderen .verwarmen
>
basis produkt
>
.weven,lassen .klitten
eindprodukt
i .
>
samenstellen
samengesteld
•W functioneel
.wapenen .waterdicht maken . a n t i doorgroei .opbind draden .doeken, vliezen .zakken .worsten .matrassen
produkt
•^<(^ opslag /transport
Fig.
.(voorbeelden)
grondstof
samenstellen
r
>
>
element in constructie
. i n fabriek . p e r as/over water . o p werkplaats .afzinken/leggen
.sdieidingstaag in weg . f i l t e r in oeverbesctierming .enveloppe voor ophoging
3. Stroomschema p r o d u k t i e g e o t e x t i e l e n , c o n t r o l e i n a l l e f a s e n van r e a l i s a t i e " f u n c t i o n e e l element"(=C).
4
Deze algemene beschouwing g e l d t ook voor de t o e p a s s i n g van g e o t e x t i e l e n . Immers h e t g e o t e x t i e l kan nog zo goed volgens de s p e c i f i c a t i e s voor de garens z i j n g e f a b r i c e e r d a l s ook n i e t h e t weven, de s a m e n s t e l l i n g met andere componenten, h e t t r a n s p o r t naar de b o u w p l a a t s , de o p s l a g , i n h e t werk brengen, b e s t o r t e n , e t c . v o l g e n s de v o o r s c h r i f t e n v e r l o o p t en ook geen g r o t e r e o f a n d e r s o o r t i g e b e l a s t i n g e n z u l l e n voorkomen, dan kan h e t g e o t e x t i e l f a l e n a l s één van deze a k t i v i t e i t e n anders i s dan i n de o n t w e r p f a s e randvoorwaarde was o f a l s u i t g a n g s p u n t was aangenomen. C o n t r o l e op een j u i s t e u i t v o e r i n g van de a c t i v i t e i t e n (proces c o n t r o l e ) en/of behaalde r e s u l t a t e n ( p r o d u c t c o n t r o l e ) en een goede v e r s l a g g g e v i n g i s aan h e t e i n d e van e l k e f a s e van g r o o t belang. Vaak nemen anderen h e t werk i n een volgende f a s e over, en b l i j k e n u i t g a n g s p u n t e n o n j u i s t t e z i j n o f kan n i e t o f met v e e l i n s p a n n i n g aan de s p e c i f i c a t i e s worden voldaan. Aanpassing van o n t w e r p o f werkmethode o f g e b r u i k kunnen de dan e e r d e r t e behalen k w a l i t e i t beïnvloeden. V r o e g t i j d i g e s i g n a l e r i n g van a f w i j k i n g e n met een p r o c e s - o f p r o d u c t c o n t r o l e i n a l l e f a s e n kan o n g e c o n t r o l e e r d e i m p r o v i s a t i e (hetgeen vaak k o s t e n verhogend en/of k w a l i t e i t v e r s l e c h t e r e n d w e r k t ) voorkomen. Werkend van f a s e naar fase d i e n e n er s t e e d s keuzen t e worden gemaakt. Het i s van g r o o t b e l a n g d a t de keuze t u s s e n a l t e r n a t i e v e n g e s c h i e d t op grond van h e t z e l f d e i n f o r m a t i e n i v e a u b e t r e f f e n d e deze a l t e r n a t i e v e n . Anders l o o p t men het r i s i c o d a t d a t a l t e r n a t i e f verworpen w o r d t waar h e t meest van bekend i s , dus ook de nadelen. En w e l l i c h t z i j n d i e k l e i n e r dan van de a l t e r n a t i e v e n waarvan men ze nog n i e t k e n t . Naarmate h e t r e a l i s a t i e p r o c e s v e r l o o p t d i e n t de k e n n i s o m t r e n t de a l t e r n a t i e v e n , steeds minder i n a a n t a l , t o e t e nemen. U i t e i n d e l i j k moet a l l e s voor h e t ene a l t e r n a t i e f d a t g e r e a l i s e e r d gaat worden bekend z i j n . F i g u u r 4 g e e f t s c h e m a t i s c h de gang van zaken weer. I n h e t b e g i n van h e t proces: v e e l a l t e r n a t i e v e n met een l a a g -maar voor a l l e a l t e r n a t i e v e n h e t z e l f d e - k e n n i s n i v e a u , en aan h e t e i n d : één a l t e r n a t i e f met h e t hoogste k e n n i s n i v e a u . Eerder i s gesuggereerd d a t de " g e o t e x t i e l o n t w e r p e r " doorgaans pas ( t e ) l a a t b i j h e t t o t a a l o n t w e r p b e t r o k k e n w o r d t . Het b l i j f t e c h t e r t o c h zo d a t h e t f a s e n model g e l d i g b l i j f t . A l l e e n de reeds o n t w i k k e l d e ideeën o f genomen b e s l u i t e n z i j n dan randvoorwaarden geworden voor h e t o n t w e r p van h e t geotextiel.
kennis Fig,
alternatieven
4. Afname a l t e r n a t i e v e n en toename van k e n n i s b i j v o o r t s c h r i j d i n g e n van h e t r e a l i s a t i e proces.
5
3. De
fasen
F i g u u r 2 g e e f t de f a s e r i n g van h e t r e a l i s a t i e proces. I n h e t k o r t h i e r de fasen worden t o e g e l i c h t . I n h e t o n t w e r p p r o c e s worden 4 sub-fasen onderscheiden, t e weten:
1. 2. 3. i).
zullen
probleem definiërende f a s e s t r u k t u r e r e n d e fase vormgevende f a s e dimensionerende f a s e
p r o b l e e m d e f i n i ërende_fase I n deze f a s e w o r d t g e t r a c h t de gewenste v e r a n d e r i n g i n een bestaande t o e s t a n d zo c o n c r e e t m o g e l i j k t e o m s c h r i j v e n . Kenmerken van deze f a s e z i j n : - b e s c h r i j v i n g van de f u n c t i o n e l e e i s e n ( " o b j e c t i v e s " ) - b e s c h r i j v i n g van randvoorwaarden d i e de n a t u u r , de mens, de m a a t s c h a p p i j e t c . opleggen en van de u i t g a n g s p u n t e n d i e worden aangenomen; - b e s c h r i j v i n g van de aard van de c r i t e r i a op grond waarvan de t e o n t w i k k e l e n o n t w e r p c o n c e p t i e s worden beoordeeld. Ook voor de t o e p a s s i n g van een g e o t e x t i e l i n b i j v o o r b e e l d een b o d e m v e r d e d i g i n g z a l h e t n o d i g z i j n om de f u n k t i e s t e s p e c i f i c e r e n , zoals: s t e r k t e t i j d e n s t r a n s p o r t , t i j d e n s a f z i n k e n , c o m p a r t i m e n t e r i n g van b a l l a s t , z a n d d i c h t h i e d , w a t e r d i c h t h i e d , d o o r g r o e i m o g e l i j k h e i d , e.d. C r i t e r i a - o f i n deze f a s e s l e c h t s nog maar de aard e r v a n - worden omschreven om t e kunnen t o e t s e n o f aan de e i s e n d i e g e s t e l d worden t e n e i n d e een bepaalde f u n k t i e t e kunnen v e r v u l l e n , v o l d a a n w o r d t . Voor het g e o t e x t i e l kan de t r e k v a s t h e i d , o f de r e k o f de duurzaamheid éen e i s z i j n . Het " n i v e a u " van de e i s i s h e t c r i t e r i u m , i n deze e e r s t e f a s e doorgaans nog s l e c h t s met hoog en l a a g aan t e geven. I n de volgende l a s e n
Ji. w u r u o
v--"-
- -•
"Ko^-vl
ntju
nxvcau
auouj-uv^
-riry
Tr Q a t - g O Q ^ O
1
H .
Mpt
hfthUlO
Vatt
tBStCn
t^-^^^^ö---
w o r d t g e t o e t s t o f d i t n i v e a u , c r i t e r i u m , gehaald w o r d t . Voor de t o e p a s s i n g van een g e o t e x t i e l z a l h e t dus d u i d e l i j k moeten z i j n wat p r e c i e s de f u n k t i e i s . Moet h e t g e o t e x t i e l a l l e e n maar g r o n d l a g e n met v e r s c h i l l e n d e k a r a k t e r i s t i e k e n s c h e i d e n , d i e n t h e t voor d r a i n a g e o f i s h e t a l l e e n maar een f i l t e r ? H e e f t h e t een dragende f u n k t i e , a l s e n i g element o f i n c o m b i n a t i e met andere elementen met een ander spanningsrekgedrag e t c ? Overigens moet een z i n v o l l e t o e p a s s i n g van h e t g e o t e x t i e l z e l f u i t een a n a l y s e van m o g e l i j k h e d e n voor h e t t o t a l e o n t w e r p c o n c e p t . structurerende_fase I n deze f a s e w o r d t nagegaan op welke w i j z e de f u n k t i e v e r v u l d kan worden. Er s t a a t nog geen c o n c r e t e c o n s t r u c t i e voor ogen maar s l e c h t s een " s t r u k t u u r " . Bekendheid met w e t t e n van de mechanica's z i j n n o d i g om de b e l a s t i n g e n op en de s t e r k t e - i n de meest r u i m e z i n des w o o r d s van de c o n s t r u c t i e o f o n d e r d e l e n ervan zo goed m o g e l i j k op e l k a a r a f t e stemmen. Zo z a l voor een j u i s t e t o e p a s s i n g van een g e o t e x t i e l i n
6
een w e g c o n s t r u c t i e d u i d e l i j k moeten z i j n hoe h e t k r a c h t e n s p e l i s t u s s e n de v e r k e e r s b e l a s t i n g , s t e r k t e en s t i j f h e i d van t o p l a a g van de w e g v e r h a r d i n g , van de w e g f u n d e r i n g en h e t samenspel met h e t g e o t e x t i e l . I n deze f a s e worden dus v e r s c h i l l e n d e m o g e l i j k e s t r u c t u r ^ e n , a l t e r n a t i e v e n , gegenereerd. Aan de hand van bovengenoemde c r i t e r i a en i n z i c h t i n k o s t e n bepalende f a k t o r e n worden aan h e t e i n d van deze f a s e een a a n t a l v e e l belovende a l t e r n a t i e v e n gekozen en i n de volgende f a s e n nader uitgewerkt. vormgevende f a s e I n deze f a s e w o r d t aan de gekozen s t r u k t u r e n , weer met k e n n i s van o.a. de mechanica's maar ook reeds bekendheid met u i t v o e r i n g s m e t h o d e n een vorm met h o o f d m e t i n g e n gegeven en m o g e l i j k b o u w m a t e r i a a l ( - m a t e r i a l e n ) gekozen. Onzekerheden i n de b e l a s t i n g e n , i n de eigenschappen van b o u w m a t e r i a l e n , f u n d e r i n g , k o s t e n , e t c . worden g e k w a n t i f i c e e r d , zo m o g e l i j k i n s t a t i s t i s c h e t e r m e n (gemiddelde waarde en s p r e i d i n g ) . W e l l i c h t b l i j k t dan nu reeds dat men g e z i e n de g r o t e o n z e k e r h e i d ( s p r e i d i n g ) en andere vormgevingen o f andere m a t e r i a l e n moet k i e z e n , m.a.w. d a t h e t b e t e r . i s om de ( t e g r o t e ) o n z e k e r h i e d t e v e r m i j d e n . D i t g e l d t ook voor de c o n t r o l e - van het " e i n d p r o d u k t " . A l s deze s l e c h t s met v e e l moeite (dus hoge k o s t e n ) met een a c c e p t a b e l e b e t r o u w b a a r h e i d u i t g e v o e r d kan worden i s h e t w e l l i c h t b e t e r om een z o d a n i g o n t w e r p en/of u i t v o e r i n g s w i j z e t e k i e z e n , w a a r b i j vóóraf een zekere k w a l i t e i t van h e t p r o d u k t gewaarborgd i s . Een bekend v o o r b e e l d daarvan i s h e t s t r o o i e n van v e e l dunne lagen-om éen g r a n u l a i r f i l t e r met een bepaalde d i k t e op t e bouwen (o.a. t o e g e p a s t b i j de havendam van Hoek van H o l l a n d ) . Door de s t a t i s t i s c h e u i t m i d d e l i n g i s de kans d a t de g e s p e c i f i c e e r d e f i l t e r o p b o u w n i e t gehaald w o r d t a c c e p t a b e l k l e i n geworden. M.b.v. e x p e r i m e n t e n vóóraf, d i e i n f e i t e een s i m u l a t i e van de u i t v o e r i n g s w i j z e z i j n , z i j n de s t a t i s t i s c h e kenmerken van h e t proces t e bepalen. C o n t r o l e t i j d e n s h e t s t o r t e n i s dan nog w e l n o d i g (proces c o n t r o l e ) maar c o n t r o l e van h e t e i n d p r o d u c t ( d i k t e en s a m e n s t e l l i n g f i l t e r ) n i e t meer. Zo b l i j k e n i n deze f a s e -en i n de v o l g e n d e - s t e e d s meer k o p p e l i n g e n voor t e komen naar v o r i g e en volgende f a s e n . Het "gedrag" van de t o t nu t o e o n t w i k k e l d e o n t w e r p concepten d i e n t i n deze vormgevende f a s e meer bekend t e worden. Het "gedrag" van de c o n s t r u c t i e w o r d t beschreven i n de " g r e n s t o e s t a n d " . ' H i e r i n w o r d t met behulp van een mechanisme - i n de r u i m s t e z i n des w o o r d s - de overgang t u s s e n f a l e n en n i e t f a l e n beschreven. Onder f a l e n w o r d t h i e r dan v e r s t a a n ."het n i e t kunnen v e r v u l l e n van de f u n k t i e " . Deze was e e r d e r reeds g e d e f i n i e e r d , er waren e i s e n g e s t e l d om de f u n k t i e t e kunnen v e r v u l l e n en er z i j n c r i t e r i a g e s t e l d om t e kunnen t o e t s t e n o f aan de e i s e n v o l d a a n w o r d t . Er z i j n t a l l o z e g r e n s t o e s t a n d e n voor c o n s t r u c t i e s t e noemen, z o a l s evenwichtsdraagvermogen, v e r m o e i i n g , g r o t e d e f o r m a t i e s (zonder v e r l i e s van s t a b i l i t e i t ) , doorgaande e r o s i e e t c . Grenstoestanden worden doorgaans m twee categorieën i n g e d e e l d a l naar gelang de o v e r s c h r i j d i n g e r v a n l e i d t t o t f a l e n èn b e z w i j k e n o f a l l e e n maar f a l e n . De e e r s t e c a t e g o r i e omvat u i t e r s t e g r e n s t o e s t a n d e n ( u l t i m a t e l i m i t e s t a t e , b i j v o o r b e e l d v e r l i e s van e v e n w i c h t ) . De tweede c a t e g o r i e bevat g r e n s t o e s t a n d e n d i e de grens aangeven t u s s e n h e t g e b i e d w a a r i n de c o n s t r u c t i e nog n e t b r u i k b a a r i s cq. op een a c c e p t a b e l e manier z i j n f u n c t i e nog n e t kan v e r v u l l e n , ( s e r v i c e a b i l i t y l i m i t s t a t e ) . Deze l a a t s t e c a t e g o r i e h e e f t r e l a t i e s met e r o s i e , duurzaamheid, g r o t e r e d o o r b u i g i n g , s c h e u r v o r m i n g ed.
7
I n annex I z i j n een a a n t a l g r e n s t o e s t a n d e n voor g e o t e x t i e l e n - c o n s t r u o t i e s opgesomd. Aan h e t e i n d e van'de vormgevende fase worden de "gegenereerde a l t e r n a t i e v e n " b e o o r d e e l d en worden een o f e n k e l e a l t e r n a t i e v e n i n de volgende fase t o t i n d e t a i l u i t g e w e r k t . dimensionerende f a s e I n de dimensionerende fase w o r d t h e t f u n c t i o n e r e n van de c o n s t r u c t i e u i t p u t t e n d b e s t u d e e r d en g e t o e t s t aan de hand van de g e s t e l d e c r i t e r i a . A l l e g r e n s t o e s t a n d e n d i e n e n i n een g e k w a n t i f i c e e r d e vorm bekend t e z i j n . Het z a l doorgaans b l i j k e n d a t e r een g e c o m p l i c e e r d r e l a t i e p a t r o o n t u s s e n v e e l aspecten b e s t a a t d i e a l l e n de k w a l i t e i t o f de f a a l k a n s kunnen beïnvloeden. Een nog g r o t e r e s y s t e m a t i e k en o r d e n i n g w o r d t n o o d z a k e l i j k . Een h u l p m i d d e l h i e r b i j i s de t e c h n i e k van de foutenboom. D i t i s een schema w a a r i n w o r d t weergegeven welke g e b e u r t e n i s s e n en g e v o l g g e b e u r t e n i s s e n i n hun o n d e r l i n g e r e l a t i e een b i j d r a g e kunnen l e v e r e n i n de g e b e u r t e n i s d a t de c o n s t r u c t i e ( o f een o n d e r d e e l daarvan) z i j n f u n k t i e n i e t kan v e r v u l l e n - ( f a l e n ) . W l l men de kans op deze g e b e u r t e n i s ( f a a l k a n s ) bepalen dan z a l ook de (deèl) f a a l k a n s van a l l e r e l e v a n t e o n d e r d e l e n bekend moeten z i j n . De g r e n s t o e s t a n d e n , dus h e t faalmechanisme èn de k a r a k t e r i s t i e k e n van s t e r k t e en b e l a s t i n g , moeten dan i n termen van w a a r s c h i j n l i j k h e i d omschreven kunnen worden. De b e r e k e n i n g van de ( d e e l ) f a a l k a n s w o r d t de p r o b a b i l i s t i s c h e b e r e k e n i n g genoemd. Het z a l d u i d e l i j k z i j n d a t de b e r e k e n i n g pas goed m o g e l i j k i s i n deze f a s e van o n t w e r p p r o c e s . Het k w a n t i f i c e r e n van ( d e e l ) f a a l k a n s e n g e s c h i e d t ook w e l m.b.v. e x p e r i m e n t e n , op t e s t o n d e r d e l e n o f op grond van andere e r v a r i n g e n . D e r g e l i j k e gegevens worden bewaard i n d a t a banken. Zo z i j n e r statlstisöhe gegeven bekend over f a l e n van e l e k t r i s c h e s c h a k e l a a r s , h y d r a l i s c h e k l e p p e n e.d. Voor c i v i e l t e c h n i s c h e elementen z i j n d e r g e l i j k e d a t a banken (nog) n i e t b e s c h i k b a a r . Een derde m o g e l i j k h e i d voor k w a n t i f i c e r i n g i s " b e s t e n g i n e e r i n g Judgement", dus z e l f een s c h a t t i n g maken. Men kan de foutenboom dan ook doorrekenen met een " p e s t " , " o p t " ' e n " b e s t " guess ( p e s s i m i s t i s c h e , o p t i m i s t i s c h e en b e s t e s c h a t t i n g ) . (Schaal)onderzoek kan een onderbouwing l e v e r e n voor de g e s c h a t t e s t a t i s t i s c h e p a r a m e t e r s en faalmechanisme. Het k a r a k t e r van d i t onderzoek^ z a l daar ook op g e r i c h t moeten z i j n , dus ook de r e a k t i e van de c o n s t r u c t i e op b e l a s t i n g e n g r o t e r en k l e i n e r dan de " o n t w e r p b e l a s t i n g " z a l o n d e r z o c h t moeten worden ( f a a l en/of b e z w i j k g e r i c h t onderzoek). I n f i g u u r 5 i s zeer s c h e m a t i s c h h e t p r i n c i p e van een foutenboom getekend'voor h e t v o o r b e e l d van b e z w i j k e n van een oeverbescherming.
8
falen oeverbescherming
instabiliteit overgangen
instabiliteit toplaag
T jolf en grondwater Delasting te hoog
T Fig.
gewicht toplaag te klein
T 5. Eenvoudige foutenboom
wrijving textiel ondergrond te laag
erosie
/
etc.
vooroever
T
A
T
voor b e z w i j k e n oeverbescherming.
E l k e g e b e u r t e n i s ("hokje") h e e f t een bepaalde kans. De kans op de g e v o l g g e b e u r t e n i s i s h e t p r o d u c t van de deelkansen i n d i e n de deelkansen o n a f h a n k e l i j k hn g e z a m e n l i j k op moeten t r e d e n (EN p o o r t ) . I n h e t g e v a l d a t voldoende i s d a t f a l e n van één e n k e l e g e b e u r t e n i s a l a a n l e i d i n g i s voor f a l e n (OF p o o r t ) -en w o r d t o n a f h a n k e l i j k g e s t e l d - dan i s de f a a l k a n s de som van de d e e l f a a l k a n s e n . I n de o n t w e r p p r a k t i j k w o r d t doorgaans vanwege de eenvoud van rekenen o n a f h a n k e l i j k h e i d v e r o n d e r s t e l d . I n de b e h e e r s p r a k t i j k b l i j k t s t e e d s vaker d a t d i t een o p t i m i s t i s c h u i t g a n g s p u n t (dus er w o r d t een t e l a g e f a a l k a n s berekend). Het z a l d u i d e l i j k z i j n d a t de f a a l k a n s n i e t a l l e e n bepaald w o r d t door de s t e r k t e van de c o n s t r u c t i e maar ook door de b e l a s t i n g . D i t g e e f t i n p r i n c i p e twee wegen aan om de f a a l k a n s t e v e r k l e i n e n : - s t e r k e r e c o n s t r u c t i e , hetgeen doorgaans eenvoudig i s o f l a g e r e b e l a s t i n g e n waarvoor een ander ( t o t a a l ) o n t w e r p n o d i g i s . Zo zou h e t verhang (= b e l a s t i n g ) over een g e o t e x t i e l i n een oeverbescherming k l e i n e r gemaakt kunnen worden door de ( s n e l l e ) w a t e r s p i e g e l v a r i a t i e s i n h e t op open w a t e r t e beperken zou men h e t v e r v a l op een andere p l a a t s i n de o e v e r b e s c h e r m i n g t e c o n c e n t r e r e n , b i j v o o r b e e l d m.b.v. een minder open b e s t o r t i n g . Naast b e l a s t i n g v e r i a g e n en/of s t e r K t e versx ui^cu xo uc uci inv^ip^v^-w methode " c o n t i n u e h e r s t e l " . Een p r a k t i s c h e u i t w e r k i n g i s b i j v o o r b e e l d z a n d s u p p l e t i e voor een k u s t . Men a c c e p t e e r t schade t o t een bepaald n i v e a u en h e r s t e l t daarna weer i n p l a a t s van een "harde" c o n s t r u c t i e aan t e brengen waar geen m a t e r i a a l mag v e r d w i j n e n . De p r o b a b i l i s t i s c h e berekeningen o f f a a l k a n s berekeningen o f betrouwbaarheidsanalyses z i j n gebaseerd op de s t a t i s t i s c h e b e s c h r i j v i n g e n van s t e r k t e en b e l a s t i n g . I n het algemeen o n d e r s c h e i d men v i e r n i v e a u ' s van " i n g e w i k k e l d h e i d " ( s c h e m a t i s a t i e van de w e r k e l i j k h e i d ) b i j de berekeningen: niveau O - een d e t e r m i n i s t i s c h e beschouwing met v a s t s t a a n d e waarden voor een ( g r o t e ) b e l a s t i n g en ( k l e i n e ) d r a a g k r a c h t ; men w e r k t met een overall-veiligheidscoëfficiënt, niveau I - een s e m i - p r o b a b i l i s t i s c h e b e n a d e r i n g , w a a r i n k a r a k t e r i s t i e k e waarden ( g e r e l a t e e r d aan de s t a t i s t i s c h e eigenschappen van s t e r k t e en b e l a s t i n g ) , g e b r u i k t worden, en partiële veiligheidscoëfficiënten, n i v e a u I I - een methode, d i e met s c h e m a t i s a t i e s van v e r d e l i n g e n en andere v e r e e n v o u d i g i n g e n de f a a l k a n s berekend, n i v e a u I I I - een b e r e k e n i n g d i e gebaseerd i s op de e x a c t e b e s c h r i j v i n g van de s t a t i s t i s c h e v e r d e l i n g e n .
9
I n annex I I i s een v o o r b e e l d u i t g e w e r k t voor een wapening van een t a l u d m.b.v. een g e o t e x t i e l . Het b l i j k t d a t m.b.v. de zgn. "prob-sommen" n i e t a l l e e n de f a a l k a n s berekend w o r d t , maar d a t t i j d e n s de b e r e k e n i n g ook i n z i c h t o n t s t a a t w e l k e v a r i a b e l e n de meeste b i j d r a g e l e v e r e n aan de f a a l k a n s . Met deze u i t k o m s t i s e v e n t u e e l nader onderzoek b e t e r t e formuleren. 4. U i t v o e r i n g s f a s e Er kan o n d e r s c h e i d gemaakt worden tussen de v o o r b e r e i d i n g e n , de u i t v o e r i n g z e l f en de c o n t r o l e daarop. Ook voor de v o o r b e r e i d i n g voor de u i t v o e r i n g g e l d t d e z e l f d e f a s e r i n g a l s voor de o n t w e r p f a s e : s t e l l e n van e i s e n , g e n e r a t i e van a l t e r n a t i e v e n , keuze maken en een u i t p u t t e n d e a n a l y s e van de gekozen u i t v o e r i n g s m e t h o d e . Ook de analyse van a l l e r l e i u i t v o e r i n g s h a n d e l i n g e n t o t en met de p l a n n i n g t o e kan i n t e r m e n van w a a r s c h i j n l i j k h e i d worden u i t g e d r u k t . Men h a n t e e r t dan weer de b e g r i p p e n risico-betrouwbaarheid-of gevoeligheidsanalyse. Dergelijke voorbereidingen beperken i m p r o v i s a t i e t i j d e n s de w e r k e l i j k e u i t v o e r i n g en werken kostenbesparend. Ook voor deze a n a l y s e kan men de behandelde f o u t e n b o o m t e c h n i e k g e b r u i k e n . H i e r i n s t a a n dan de ( k r i t i e k e ) o p e r a t i e s en g e b e u r t e n i s s e n en hun o n d e r l i n g e samenhang v e r m e l d met a l s ongewenste t o p g e b e u r t e n i s een bepaalde v e r t r a g i n g i n h e t werk o f een k w a l i t e i t s n i v e a u d a t n i e t gehaald w o r d t . M a t e r i e e l , b o u w m a t e r i a a l , mankracht en m a a t r e g e l e n z i j n van t e v o r e n bekend a l s z i c h i n d e r d a a d een "ongewenste g e b e u r t e n i s voor zou doen: men kan r e k e n i n g houden met d i e g e b e u r t e n i s én de t e v e r w a c h t e consequenties. K w a l i t e i t s b o r g i n g s p e e l t u i t e r a a r d een r o l i n h e t gehele r e a l i s a t i e proces maar i n de u i t v o e r i n g s f a s e w o r d t de k w a l i t e i t van h e t e i n d p r o d u k t i n hoge mate bepaald. C o n t r o l e op h e t g e l e v e r d e p r o d u k t o f c o n t r o l e op h e t p r o d u c t i e p r o c e s z i j n ' e s s e n t i e e l ( z i e ook de opmerking h i e r o v e r m "ontwerpfase"). B e l a n g r i j k e e l e m e n t e n b i j de k w a l i t e i t s b o r g i n g z i j n : - d u i d e l i j k omschreven s p e c i f i c a t i e s van h e t t e l e v e r e n p r o d u c t , z o w e l voor de g r o n d s t o f f e n a l s b e w e r k i n g e n h i e r v a n . - DeKwaam c o n t r o i e per-auncci m c u g u c u c - d u i d e l i j k e r e g e l i n g van de v e r a n t w o o r d e l i j k h e d e n . - betrouwbare en s n e l l e stroom van i n f o r m a t i e r e l e v a n t voor de k e u r i n g . A l t e s t r i n g e n t e k e u r i n g s e i s e n voor n a t u u r l i j k e m a t e r i a l e n kunnen l i j d e n t o t onnodig dure c o n s t r u c t i e s . De o n t w e r p e r moet de b e p e r k i n g e n van de (nog t e l e v e r e n ) n a t u u r l i j k e m a t e r i a l e n kennen en h i e r i n h e t o n t w e r p r e k e n i n g mee houden. De k e u r i n g moet o b j e c t i e f z i j n en o n a f h a n k e l i j k van h e t k e u r - i n s t i t u u t . D i t p l e i t voor een hoge s t a n d a a r d i s a t i e van de k e u r testen. 5. Gebruiks-en b e h e e r f a s e Een goed g e b r u i k en beheer v o r m t een b e l a n g r i j k e s c h a k e l i n een duurzaam f u n c t i o n e r e n van de c o n s t r u c t i e . De mate w a a r i n onderhoud z a l p l a a t s v i n d e n i s i n e e r s t e i n s t a n t i e a f h a n k e l i j k van h e t o n t w e r p en de w i j z e waarop de u i t v o e r i n g p l a a t s vond. Het g e b r u i k zèlf kan ook h e t onderhoud beïnvloeden.
1 O
Wanneer b i j v o o r b e e l d t e n g e v o l g e van de o n t w i k k e l i n g i n de s c h e e p v a a r t g r o t e r e schepen en hogere v a a r s n e l h e d e n dan voor het o n t w e r p van een vaarweg waren aangenomen z u l l e n voorkomen, dan i s meer schade aan o e v e r en bodembescherming t e v e r w a c h t e n , dus meer onderhoud. Voor de k w a l i t e i t s b o r g i n g i n deze f a s e i s van belang: - vakmanschap en bekwaamheid van de beheerder t.a.v. c o n t r o l e en v r o e g t i j d i g e s i g n a l e r i n g van a f w i j k i n g e n van de g e s t e l d e " c o n d i t i e " van de c o n s t r u c t i e ; de beheerder z a l moeten kunnen e x t r a p o l e r e n v a n u i t de s i t u a t i e d i e h i j f r e q u e n t kan waarnemen w a a r b i j h e t n i v e a u van de b e l a s t i n g op de c o n s t r u c t i e doorgaans l a a g i s maar de - m i n d e r f r e q u e n t voorkomende- "ontwerp b e l a s t i n g " met een hoger b e l a s t i n g s n i v e a u . - goede v e r s l a g l e g g i n g van de v o r i g e r e a l i s a t i e f a s e n ; er moet bekend z i j n welk p r o d u c t i n f e i t e a f g e l e v e r d i s ; dus n i e t a l l e e n o n d e r h o u d s f i l i s o f l e en - r e g e l g e v i n g , d i e a l s u i t g a n g s p u n t voor het o n t w e r p g e l d e n , maar ook a f w i j k i n g e n h i e r v a n d i e z i j n o p g e t r e d e n t i j d e n s de u i t v o e r i n g ( r e v i s i e t e k e n i n g e n e.d). - adequate financiële, p e r s o n e l e en materiële m i d d e l e n . De c o n d i t i e ( s t e r k t e ) van een c o n s t r u c t i e z a l i n de t i j d doorgaans afnemen, d.w.z. dat de f a a l k a n s toeneemt. Wanneer men b l i j f t vasthouden aan het eenmaal v a s t g e s t e l d e n i v e a u van de f a a l k a n s z a l p e r i o d i e k de f a a l k a n s v a s t g e s t e l d moeten worden. D i t v e r e i s t een " m o n i t o r i n g " van de c o n s t r u c t i e . Met s t e e k p r o e v e n z a l de s t e r k t e van de c o n s t r u c t i e g e c o n t r o l e e r d moeten worden. D i t kan met d i r e c t e , n i e t d e s t r u c t i e v e methoden b i j v o o r b e e l d men c o n t r o l e e r t het s p a n n l n g s - r e k gedrag van de c o n s t r c u t i e i n s i t u . B i j d e s t r u c t i e v e methoden b e l a s t men i n s i t u o f op monsters van de c o n s t r u c t i e i n een l a b o r a t o r i u m de u i t e r s t e d r a a g k r a c h t o f een andere (kenmerkende) eigenschap. Of men b e p r o e f t "dummy" e l e m e n t e n d i e geen f u n c t i e hebben i n de c o n s t r u c t i e z o a l s d r a a g k r a c h t , w a t e r s c h e i d i n g e.d. maar wèl onder d e z e l f d e omstandigheden v e r k e r e n a l s de t e c o n t r o l e r e n c o n s t r u c t i e en dus d e z e l f d e " h i s t o r i e " meemaken. F i g u u r 6 g e e f t het b e e l d van afname van de c o n d i t i e (=toename f a a l k a n s ) a l s f u n c t i e van de t i j d en de t i j d s t i p p e n van m o n i t o r i n g o f i n s p e c t i e . De i n t e r v a l l e n nemen toe naarmate de grens van de geaccepteerde f a a l k a n s genaderd wordt. Men zou t o t de waarschuwingsgrens kunnen spreken van " m o n i t o r i n g " en van deze grens t o t de geaccepteerde P-k O 1 1^ riMo irart "/^TnQö i n ctn Ar» t". 1 HH " . 1 CiCi J. r v i ^ i i t ^
» ^* *
w
v-f w Ni*
.w
— — - —
—
X t tASptctit
Fig. 6 .
Conditie,
faalkans,
monitoring
en
inspectie.
11
Vanwege de m e e s t a l o n t o e g a n k e l i j k e l i g g i n g van de g e o t e x t i e l e n i s v i s u e l e i n s p e c t i e m o e i l i j k zonder een ( g e d e e l t e l i j k e ) o n t m a n t e l i n g van de c o n s t r u c t i e . M e e s t a l z i j n v e r z a k k i n g e n , aan de o p p e r v l a k t e u i t t r e d e n d zand e.d. a a n w i j z i n g e n d a t h e t g e o t e x t i e l a l s f i l t e r e l e m e n t n i e t meer f u n c t i o n e e r t . D i t w i l nog n i e t zeggen d a t de t o t a l e c o n s t r u c t i e van de oeverbescherming o f z e l f s h e t h e l e d i j k o f k a n a a l o e v e r f a a l t . D i t moet v o l g e n u i t de a n a l y s e van de t o t a l e c o n s t r u c t i e . Deze a n a l y s e g e e f t dan ook aan wanneer een g e d e e l t e l i j k f a l e n ( b i j v . l o k a a l zand u i t ondergrond door g e o t e x t i e l ) n i e t meer a c c e p t a b e l i s . De' i n s p e c t i e , b i j v o o r b e e l d op f i l t e r w e r k i n g , kan ook geschieden met verhangmetingen i n de ( f i l t e r ) c o n s t r u c t i e . Zo z i j n b i j v o o r b e e l d de f i l t e r m a t t e n onder e n k e l e ( s t e e k p r o e f ) p i j l e r s van de S t o r m v l o e d k e r i n g i n de O o s t e r s c h e l d e u i t g e r u s t met w a t e r s a p n n i n g s m e t e r s . De g e v o l g e n van f a l e n van de f i l t e r w e r k i n g z i j n h i e r v e e l g r o t e r dan voor een oeverbescherming dus h e t i s v e e l b e l a n g r i j k e r e e r d e r geïnformeerd t e worden over de c o n d i t i e van h e t f i l t e r . Grote dammen w a a r i n f i l t e r s voorkomen d i e e r z o r g voor moeten dragen d a t de w a t e r s p a n n i n g e n aan de benedenstroomse z i j d e van de dam l a a g b l i j v e n worden daarom ook u i t g e b r e i d . "Gemonitord" f a l e n van een d e r g e l i j k f i l t e r l e i d t t o t f a l e n van de dam met zeer g r o t e c o n s e q u e n t i e s . I n h e t o n t w e r p s t a d i u m z i j n de " s e r v i c e a b i l i t y " g r e n s t o e s t a n d e n beschreven. D.w.z. duurzaamheids aspecten z i j n op een k w a n t i t a t i e v e manier omschreven. Dus n i e t a l l e e n moet van h e t g e o t e x t i e l bekend z i j n wat b i j v o o r b e e l d de b e s t e n d i g h e i d t e g e n U V - s t r a l i n g , tegen m i c r o organisme e.d. i s - < l i t z i j n s t e r k e a s p e c t e n - maar ook moet bekend worden wat de U V - s t r a l i n g f e i t e l i j k i s ( g e w e e s t ) , welke m i c r o organismen er i n d e r d a a d z i j n (geweest) e t c . Dus 66k een m o n i t o r i n g van de " b e l a s t i n g i s n o o d z a k e l i j k om h e t duurzaam f u n c t i o n e r e n van h e t g e o t e x t i e l s t e e d s t e kunnen beoordelen. Chemische a a n t a s t i n g e n van g e o t e x t i e l e n kunnen voorkomen met schepen, tankwagens o f l e i d i n g e n . De beheerder d i e n t op de hoogte t e z i j n van deze g e b e u r t e n i s s e n waarna e v e n t u e e l onderzoek naar de c o n d i t i e weer kan p l a a t s v i n d e n i n s i t u o f met b e h u l p van een " s i m u l a t i e " i n een l a b o r a t o r i u m of t e r u g g e k o p p e l d kan worden naar o n t w e r p u i t g a n g s p u n t e n . uiacuaaie De bovenbeschreven algemene r e a l i s a t i e methode kan de i n d r u k wekken t h e o r e t i s c h o f academisch t e z i j n voor wat b e t r e f t de t o e p a s s i n g van een g e o t e x t i e l . I n de p r a k t i j k b l i j k e n de k o s t e n van een g e o t e x t i e l een f r a c t i e t e ' z i j n van de t o t a l e k o s t e n van een p r o j e c t . B i j v o o r b e e l d voor t o e p a s s i n g i n een oeverbescherming s l e c h t s ca. 1$ van de t o t a a l k o s t e n en voor een v e r s t e r k i n g van de f u n d e r i n g van een w e g c o n s t r u c t i e ca. 5%. Men i s s n e l geneigd om wat over t e d i m e n s i o n e r e n ; maar t.a.v. welk aspect dan. H i e r o v e r i s i n z i c h t n o d i g i n h e t faalmechanisme van de t o t a l e c o n s t r u c t i e en d i e van h e t g e o t e x t i e l d a a r i n . A l s dan bekend i s w a t de c o n s e q u e n t i e van h e t f a l e n van h e t g e o t e x t i e l ' i s kan pas een j u i s t e keuze gemaakt worden. De c o n s e q u e n t i e s kunnen v e r s c h i l l e n d z i j n . Het f a l e n van h e t g e o t e x t i e l a l s o n d e r d e e l van de bescherming van een d i j k r o n d een l a a g gelegen p o l d e r kan t o t v e r l i e s van l e v e n s en goederen l e i d e n en t o t hoge k o s t e n van h e t weer droogmaken en h e r i n r i c h t e n van de p o l d e r . Het f a l e n van een g e o t e x t i e l a l s o n d e r d e e l van een eenvoudige s l o o t k a n t bescherming h e e f t v e e l minder c o n s e q u e n t i e s , er z a l dus een ander g e o t e x t i e l kunnen worden t o e g e p a s t . 12
De c o n s e q u e n t i e s van het f a l e n van een g e o t e x t i e l i n de f u n d e r i n g van een weg z i j n o n p r e t t i g r i j g e d r a g kan a a n l e i d i n g geven t o t o n v e i l i g e s i t u a t i e s . N o o d z a k e l i j k e r e c o n s t r u c t i e van de weg a l s g e v o l g van het f a l e n brengen hoge k o s t e n met z i c h mee. . ^ , Zo kan dus i n het algemeen g e s t e l d worden dat w e l l i c h t m e t a l l e elementen u i t bovenstaand betoog b r u i k b a a r z i j n voor t o e p a s s i n g van g e o t e x t i e l e n maar dat men z i c h op z i j n m i n s t moet r e a l i s e r e n - welke de r o l van h e t g e o t e x t i e l i s , - welke e i s e n men moet s t e l l e n om d i e r o l t e kunnen v e r v u l l e n , - op welke manier men aan de hand van - g e k w a n t i f i c e e r d e - c r i t e r i a v o o r t d u r e n d kan t o e t s e n o f i n d e r d a a d aan de e i s e n v o l d a a n w o r d t (controle, monitoring, inspectie).
1 3
Annex I Enkele g r e n s t o e s t a n d e n voor
geotextielen.
De b e s c h r i j v i n g van de g r e n s t o e s t a n d van een c o n s t r u c t i e g e e f t aan welk "gedrag" van de c o n s t r u c t i e nog n e t n i e t o f n e t w e l a c c e p t a b e l i s i n r e l a t i e met h e t bedoelde f u n c t i o n e r e n ervan. I n de b e s c h r i j v i n g van h e t "gedrag" i s ook h e t mechanisme van f u n c t i o n e r e n o f n i e t - f u n c t i o n e r e n ( = f a l e n ) beschreven. Men o n d e r s c h e i d t u i t e r s t e g r e n s t o e s t a n d e n en g e b r u i k s g r e n s t o e s t a n d e n . Om t o t u i t d r u k k i n g t e brengen d a t i n a l l e r e a l i s a t i e f a s e n de g r e n s t o e s t a n d e n o n d e r z o c h t moeten worden o n d e r s c h e i d t men ook w e l bouwfase-, g e b r u i k s f a s e - , o n d e r h o u d s f a s e - en e v e n t u e e l s l o o p f a s e g r e n s t o e s t a n d e n . De volgende opsomming g e e f t enkele v o o r b e e l d e n van g r e n s t o e s t a n d e n voor g e o t e x t i e l e n t o e g e p a s t i n o e v e r - o f bodembescherming. Het i s zeker geen v o l l e d i g e l i j s t ; voor e l k e c o n s t r u c t i e z a l de l i j s t e r anders u i t z i e n . - zanddichtheid;
- waterdoorlatendheid
-
dichtslaan:
dichtslibben; klapperen;
vervorming grond
onder-
een van de f u n c t i o n e l e e i s e n i s d a t o n d e r l i g g e n d (= "bovenstrooms" van de g r o n d w a t e r s t r o m i n g ) m a t e r i a a l w o r d t tegengehouden; i n welke mate hangt a f van de schade d i e o p t r e e d t a l s i n d e r d a a d m a t e r i a a l door h e t g e o t e x t i e l g e t r a n s p o r t e e r d i s . o v e r d r u k k e n d i e n e n i n een bepaalde mate voorkomen t e worden om o n d e r l i n g e samenhang van de constructie niet te verstoren, k o r r e l s bovenstrooms van h e t g e o t e x t i e l mogen s l e c h t s i n zeer b e p e r k t e mate de porieên verstoppen. het g e o t e x t i e l mag maar i n b e p e r k t e mate v e r v u i l e n , w i s s e l b e l a s t i n g e n en onvoldoende b o v e n b e l a s t i n g kan l e i d e n t o t s n e l l e bewegingen van h e t g e o t e x t i e l met a l s g e v o l g een v e r l a a g d e z a n d d i c h t h e i d . het g e o t e x t i e l kan, a f h a n k e l i j k van h e t t y p e i n b e p e r k t e mate v e r v o r m i n g e n van de ondergrond TaH-iniT vnlffen. • y a U U i n a )
afschuiven bestorting/geotextiel; afschuiven geotextiel/ondergrond ; afschuiven ondergrond/ondergrond ; afschuiven ondergrond/ geotextiel; a l l e a a n s l u i t i n g e n naar andere c o n s t r u c t i e s t a b i l i t e i t over-; o n d e r d e l e n moeten d e z e l f d e k a r a k t e r i s t i e k e n hebben, gangen s l e c h t s i n bepaalde mate o f i n h e t g e h e e l n i e t mag atmosfeer; de s t e r k t e van h e t g e o t e x t i e l a a n g e t a s t worden door U V - s t r a l i n g , temperatuur ( w i s s e l i n g e n ) , wind, i j s , chemische- en b i o l o g i s c h e i n v l o e d e n e.d. - etc.
1 4
Grenstoestanden bouwfase -
bestorten
-
afzinken
~ slepen - verwarmen
s l e c h t s i n b e p e r k t e mate i s schade t.g.v. b e s t o r t i n g toelaatbaar. k r a c h t e n en v e r v o r m i n g e n z i j n s l e c h t s t o t een bepaald niveau toelaatbaar, b i j t r a n s p o r t o v e r w a t e r mag b i j v o o r b e e l d h e t z i n k s t u k maar i n b e p e r k t e mate vervormen, b i j v e r b i n d i n g e n met andere m a t e r i a l e n , a l s a s f a l t , i s s l e c h t s i n b e p e r k t e mate v e r w a r m i n g t o e l a a t b a a r , t e n e i n d e n e g a t i e v e b e l n v o e d i n g van de g e s p e c i f i c e e r d e eigenschappen t e voorkomen.
- etc.
15
Annex I I P r o b a b i l i s t i s c h e b e r e k e n i n g van g e o t e x t i e l a l s wapening van een t a l u d (niveau I I berekening).
h
F i g . I I . 1. Wapening van t a l u d met g e o t e x t i e l . om t e voorkomen d a t h e t t a l u d v o l g e n s h e t bezwi jkmechniasme "^-^^^'J^ h o r i z o n t a a l vlak." a f g l i j d t i s een wapening met g e o t e x t i e l aangebracht. v S o n d e ^ s f e i r w o r d t d a t h e t g e o t e x t i e l de t r e k k r a c h t kan l e v e r e n ( s t e r k genoeg i s ) . Onderzocht w o r d t , i n d i t v o o r b e e l d , wat de i n v l o e d van de w r i j v i n g t u s s e n h e t doek en de grond i s op de kans op f a l e n v o l g e n s geschetst bezwijkmodel. De b e l a s t i n g i s de a c t i e v e g r o n d d r u k E^.
^^'^
S= E = 1/2 pg h^ tan2(ll5-<))/2) waariniS = belasting p = s p e c i f i e k e d i c h t h e i d van de grond g = v e r s n e l l i n g van de z w a a r t e k r a c h t h = hoogte van h e t t a l u d ({,= hoek van i n w e n d i g e w r i j v i n g van de grond „ /_ ^«o^4.
R «= ƒ t dL O -c - 1/2 p g h L t a n (j) waarin: L ^ = lengte g e o t e x t i e l , t a n
16
II.2).
fz(Z)
Fig. I I . 2 .
Faalkans
= o p p e r v l a k l i n k s v a n Z=0.
De v e r h o u d i n g u ( z ) / a ( z ) = B noemt met b e t r o u w b a a r h e i d i n d e x . A f g e l e i d kan worden voor de f a a l k a n s P ( F ) : P(P). p(z
(2=HU))=
Hierin i s de normale v e r d e l i n g met u= O en a= 1; e n k e l e waarden voor ^ ^ i s i n de t a b e l aan h e t e i n d e van deze annex gegeven. De s t a n d a a r d a f w i j k i n g van Z kan berekend worden v o l g e n s
waarin n = a a n t a l (normaal verdeelde) s t o c h a s t i s c h e v a r i a b e l e n . Xj^ = s t o c h a s t i s c h e v a r i a b e l e Wanneer we i n h e t v o o r b e e l d aannemen d a t alléén t a n ^
normaal verdeeld
i s dan i s dZ
„/•4•oK,J,*^ =.
d(tan(t) ) = 1/2 p g h L a ( t a n (j) ) I n onderstaande t a b e l z i j n de waarden opgenomen voor d i v e r s e v a r i a b e l e n i n de b e t r o u w b a a r h e i d s f u n k t i e Z (D= d e t e r m i s c h , N= n o r m a a l ) .
variabele
type
\x
o
pkg/m^ g m/s^ h m L m ^ * t a n (j)
D D D D N D
1600 9,81 5
-
0,58 27
0,10
17
zodat: u(Z) = = a(Z) = 6 =
p(R) - n C S ) 17,3.10^ N 15,7.10=" N y ( Z ) / a ( Z ) = 1,11
I n de t a b e l voor de s t a n d a a r d n o r m a l e v e r d e l i n g ( z i e e i n d e van deze annex) kan dan a f g e l e z e n worden P(F)= 14^. Voor een tweemaal zo g r o t e s p r e i d i n g i n de w r i j v i n g t u s s e n g e o t e x t i e l en grond ( a ( t a n / ) = 0,2) wordt a ( z ) = 31,4 x 10^ N, B = 0,55 en P(F)= 29?. InTe p r a k t i j k z u l i ; n ook de andere v a r i a b e l e een s t o c h a s t i s c h fJl^^^^: hehhen. A l s we i n d i t v o o r b e e l d h i e r m e e r e k e n i n g houden en g e s c h a t t e , reële waarden voor gemiddelde en s t a n d a a r d a f w i j k i n g i n v o e r e n dan z i e n w| de g r o t e i n v l o e d van de b i j d r a g e i n de f a a l k a n s van de s p r e i d i n g van t a n j > en i n tweede i n s t a n t i e d i e van * (onderstaande t a b e l l a a t s t e kolom) W i l l e n we de f a a l k a n s v e r l a g e n dan z u l l e n we dus deze s p r e i d i n g moeten v e r l a g e n door M ^ v o o ^ b e e l d o f een " r u w e r " g e o t e x t i e l o f w e l l i c h t een meer homogene l a a g grond langs h e t s c h e i d i n g s v l a k .
i'-l . a x i y %^
variabele
öz.-
p kg/m' g m/s^ h m L m t a n (j) tan(45-<()/2)
*
(öz
• o(^i))'/
2,86.10'
0,6
30,2 5,2 246 206
10^ 10« ,10^ ,10^
6,2 1,0 50,2 42,0
490
.10«
100,0
150
1600 9,81 5 4 0,58 0,61
0,5 0,1 0,1 0,06
'^'(^^
^
1
De p r o b a b i l i s t i s c h e som i s dus n i e t a l l e e n maar een b e r e k e n i n g t b v. f a a l k a n s b e p a l i n g maar g e e f t ook i n z i c h t i n h e t voorkomen van zwakke s c h a k e l s en kan r i c h t i n g geven aan nader onderzoek.
18
0,0 -0,5 -1 ,0 -1 ,5 -2,0 -2,5 -3.0
0,50 0,31 0,16 0,67x10 ' 0,23 0,62x10"^ 0,13 -
-3,5 -4.0 -4,5 -5,0 -5.5 -6,0
0,23x10"^ 0,32x10 0,34x10"^ 0,29x10 ^ 0,19x10~' 0,99x10~'
T a b e l . V e r d e l i n g s f u n k t i e voor de s t a n d a a r d normale v e r d e l i n g .
19
REINFORCING FABRICS UNDER EMBANKMENTS ON SOFT SUB-SOILS - A CALCULATION METHOD
I r . P. Risseeuw Enka I n d u s t r i a l Systems
fnsiallaiion o/thejirsi layer of/III on top of Stabilenka 200 (test embankment in tndon' isia).
REINFORCING FABRICS UNDER EMBANKMENTS ON SOFT SUB-SOILS A CALCULATION METHOD Since 1975 many efforts have been made using models, test sections and instrumented actual projects to tlnd out how and (o what extent synthetic reinforcing materials can render a contribution towards the stability of embankments on soft sub-soil (a typical cross section is shown in fig.!.).
IVim Voskamp, Paul Rissteuw Enka Industrial Systems, The Netherlands
In general three type,' of failure modes can be specified: a) Internal stability b) Overall stability c) Foundation stabiUt> Figure 2
Figure I, Executed projects with reinforcing fabrics range from breakwaters to embankments under roads. This article gives an overview of the calculation methods used with the design of these type of structures. The calculation of the stability of these embankments can be done in two typical ways: — the limit equilibrium method — the finite element method As the finite element method is very sophisticated and only some engineers have already enough experience with this type of design the simplified limit equilibrium method is mostly used. This article explains the use of this limit equilibrium metiiod.
Normally the slope of the embankment is chosen in such a way that the internal stability of the embankment is assured. Of course the bearing capacity of the subsoil itself must bo sutTicient to carry the load of the fill preventing pressing through of the fill in (he sub soil. A method to determine the bearing capacity of the sub soil is developed by Prandtl in 1921. .A useful table to determine the various parameters of this method has been made by Pilot (figure 3).
Figures. G . Pilot bearing capacity calculation.
Mostly the bearing capacity of the subsoil is enough to carry the load of the ambanlanent. If the bearing capacity is not enough the embankment can only be constructed in steps. The height is then divided in steps to prevent loss of overall stability. The ne.xt step may only be e.xecuted when the soil parameters have been improved in such a way that the next step can be made. Sometimes this is achieved only by the consolidation of the sub-soil itself, sometimes this consolidation is accelerated by vertical drains. The application of a reinforomg fabric does not influence the bearing capacity of the sub-soil. When the bearing capacity of the subsnil is enough, the three types of failure nrodes can be calculated resulting in required strengths in the fabric. The schematic representation of the three primary failure modes for a fill on low bearing soil with a reinforcing fabric at the interface is shown in figure 2. The shear resistance between reinforcing fabric and sub-soil limits the maximum restoring force that can be obtained from the fabric. The failure modes can occur independently but it will be clear that the shear resistance between fabric and soil can only be mobilized once over the same zone. The thickness of the homogeneous low bearing sub-soil determines the circular sliding plane according to figure 6. Internal failure (figure
Breakwaier Port Said, buUt on a Stabilenka 100 reinfomn^
fabric.
r ::
1 -V-.l- -•
k.'at
: Breakwater Port Said Stabilenka reinforcing fabric design.
Placing of reinforcing
fabric
2a)
In this case it is assumed that the undrained shear strength in the lop layer of the sub-soil is unsutTicient to resist the active earth pressure from the till so the embankment tends to deform horizontally, as shown in figure 4.
-.
Figure
"."I*»r • ' —Til
iff
4
The counteracting force provided by the reinforcing fabric ( S O is equal to the active earth pressure (Pa). The formula required safety factor will be discussed later. Pai =
The method of stability calculation is then based on total stresses (Sy - analyses) and is much easier to pertbrm than the calculation with etTeotive soil stresses
:.,\a.7.H= ; \ a = tan-(45-:")
St = Pai Failure due to squeezing out (figure
Pa2 = 2c)
For this case we confine ourselves to the state of equilibrium of the shaded area as shown in figure 5. The shaded area is in length limited by the toe and the top of the embankment. In vertical way several depths must be calculated. If an embankment on cohesive, undrained. unconsolidated sub-soil is constructed in a short time, the undrained
-
Pp = Figure
5
-
:-.-,w.h- -
:.vb.h-.,\a
2.C.h.\ ,\a - q>l . h . \ a h- -
;.vb.h-.\p
2.C.h.\ \ p - q s 2 . h . \ p
If the sub-soil is fully saturated and pore water pressure is maximum, then u? =o, this results in unconsolidated shear-strength of the sub soil (Su) may be used for the calculation of the horizontal equilibrium.
Pa2 = Pp =
:-,-t'h- - Z-Su-h - qsr-h ;-7t-li- - Z'Su-h - q^:•h
To check if the shaded area is not fully squeezed-out the following equation must be cor .piled with Pp - ISu-L > Pa: The "jrce in the fabric is Si = Su. L . The internal stability of the shaded area muit be checked. This is verified in figure 6.
Fi, ure 6 The resulting horizontal force on the shaded area must be withstood by the internal friction in the shaded area. qs, - 4.Su ^ S u J . h
(jgg
Constniction of an embanlcmenl in Hon^ Kons. 1982.
3,
Fa.lure of overall stability (sliding, figure 2b) Th-! calculation of the stability against slit ing along a circular slip circle is based on the method of Bishop (figure 7).
Figure 7 Placing of Stabilenka 200 reinforcing fabric Hong Kong 19S2.
Thf- factor of safety { F ) according to this method is ,
c cos a
(7h - p) tan«) (I
+
tan a
tan
-f/F)
F = .
Basedupon the required safety factors a minimum needed fabric force line can be plotted. This line should be lowerthan the available fabric force (figure 8).
S yh sin ot For the introduction of the geotexiilethe calculation can be modified. Mostly computer programmes are used to execute these calculations. The restoring moment due to the geotextile may be determined assuming that the fabric force acts tangential to the sliding plane at the point of intersection with the geotextile orparallel to the geotextile at this point Mostly the fabric is limited by '.) the ultimate strength of the fabric 2) the minimum force to pull the fabric out ofthesoil(lossofshearresistancealong the fabric). The actual force ( S j ) is depending on the stress/strain characterisucs of the fabric. Combination offerees When we combine these forces in the ••abric and plot them on the places where they exist, we find a line of required forces in the fabric.
Figure 3
Reinforcing fabrics In some cases the time that the fabric force is needed is only limited e.g. in case of temporary structures, but mostly the fabric must keep its reinforcing capacities for a longer period. In case of an embankment on soft sub soil the required force must be available during most of the consolidation process, this means sometimes some years. If the shear resistance of the soil is increased the required force decreases and
after some years the fabric reinforcement is not necessary anymore. When a fabric has a high creep factor, so becomes under a continuous loading, the embankment will become instable after a short time. Therefore when the creepcharaoteristics of the fabric are very important the required force must be available for a longer time. The creep characteristics of the fabrics are determined by the typeof polymerthat is used forthe yams. The creepofpolyester for example is less than 2% in two years compared to that of polypropylene which creeps more than 10% per year. Further the stress/strain behaviour of the fabric is important. When the elongation is too muchorwhen the strength is low, no reinforcing of the soil is achieved because the deformations are too large or the ultimate strength is achieved too fast. Figure 9 gives the lines connecting the points of the ultimate strength of various fabrics with different polymers.
30£1%).
^'pp^ix
r PA.
\\|X^>-Sjp. yam
15--
-PETP" ft
CREEP-
t
Z
ï- t -5 (t <• '"log: tfmtnutesl,
A T 6 0 % . LOAO Figure
10 Typical stress/strain data lor various fabrics
The construction of test embankments for several projects has proved that this calculation method is reliable and that the u >e of reinforcing fabrics forthe increase of ti .e subility of embankments and to speed up the construction of it. is a very interestii.g option. «0111 « 4
Figure 9 Ultimaiestrength/strainpointsof various fabrics made of different polymers. When the creep is introduced in the stress/strain behaviour of the various polymer fabrics, it will be clear that if a reinforcing fabric is needed, which means a high strength(more than 200 kN/m) and a strain less than approx. 10% at break only polyester can be used. The creep of polypropylene is too much so the fabric cannot act as reinforcing fabric, although the strength level is acceptable (figure 10). S T A B I L E N K A - ^ which is high modulus polyester fabric produced by Enka bv is used in many projects all over the world as reinforcing fabric. The stress/strain characteristics of this fabric comply with the necessary requirements (figure 11). Figure
11
Geotextiles and Geomemhranes 1 (1984) 143-160
Comparison of Predicted and Observed Behaviour of Two Test Embankments
R. K . Rowe and K . L. Soderman Faculty of Engineering Science, The University of Western Ontario, London, Ontario N6A 5B9, Canada
ABSTRACT The results of finite element analyses of two test embankments, one geotextile reinforced the other a blank control section, are compared with field observations and the results of a simple limit equilibrium analysis. The results of both types of analyses indicate good agreement between predicted and observed failure heights. The geotextile reinforcement was found to significantly increase embankment stability for this case. The finite element analysis provided useful information concerning the development of plastic failure within the soil and the deformations which occurred as tension developed in the reinforcement. It is suggested that this information, which is not provided by simple limit equilibrium analysis, may be essential to the safe design of reinforced embankments.
1. I N T R O D U C T I O N In October 1979, two test embankments were constructed on a soft 3 to 3-5 m thick clay-peat deposit located in the vicinity of Highway 6 at Almere in The Netherlands. The tests were performed with the objective of assessing the effect of geotextile reinforcement upon the stability of embankments on soft soil.^ Failure of the reinforced sandfill occurred when it had been constructed to a nominal height 2-75 m above original ground whereas the corresponding height for the unreinforced fill was 1-75 m (see Figs 1 and 2). The field observation for these two test sections together with Hmited soils data were reported in 1981.^ 143 Geotextiles and Geomemhranes 0266-1144/84/$03.00 ^ Publishers Ltd, England, 1984. Printed in Great Britain
Elsevier Applied
Science
R. K. /\('u'e, K. L.
144
Rataining bank
Fig. 1.
Soderman
\
Fill
1-75m
Blank section geometry.
Gsotaxtila
Fig. 2.
Reinforced section geometry at reference line I .
In this paper, the results of a detailed finite element analysis of these two test embankments will be compared with both field observation and the results of simplified analyses. The impHcations for design using geotextiles will then be discussed.
2. CONSTRUCTION OF THE TEST SECTIONS The construction and performance of the test sections have been reported in detail in the SCW report^ and will only be briefly summarized here. To ensure that the embankments could be brought to failure, a ditch was constructed as shown in Figs 1 and 2. The excavated material was used to form a boundary bank which would retain the fill material. At one location, the construction of the boundary bank alone caused failure and a second section had to be selected for the unreinforced embankment. Both the unreinforced section and the reinforced section had a length of 60 m. In the reinforced section, Stabilenka 200 polyester reinforcing mat was laid in 25 m lengths in the transverse (load carrying) direction.
Comparison
of predicted
and observed
behaviour
of two ic.s; embankments
145
The fabric was placed prior to construction of the clay retaining bank and extended to the outer toe of this bank. The fabric was instrumented with two rows of 10 strain gauges (referred to as reference lines 1 and 2). After completion of the retaining bank, fill was placed hydraulically until failure occurred. The elapsed time between the beginning of filhng and collapse was 25 and 6 h for the reinforced and blank sections, respectively.
3. M E T H O D OF ANALYSIS The Almere test embankments were analysed using a plane strain nonlinear elasto-plastic soil structure interaction analysis program (EPSSIA) which is based on the general soil structure interaction technique proposed by Rowe et al} The soil was idealized as a nonlinear elasto-plastic material with a Mohr-Coulomb failure criterion and a nonassociated flow rule (see ref. 3 for details). The geotextile was treated as a structural membrane with a linear axial stiff"ness and neghgible flexural rigidity. Provision was made for slip between the geotextile and the soil above and/or below the geotextile. At each point on the interface, the displacement of the soil and geotextile were compatible until the shear stress reached the shear strength defined by a Mohr-Coulomb criterion at the interface. Once the shear strength was reached, slip (i.e., dilTerential tangential displacement between the soil and geotextile) occurred at this location. For each geotextile node, there was a soil node above and a soil node below the 5w<-'tv/y\.i.iiw. x x i u o o i i p » . / w u i u u c w u i i i i u c p c i i u c n L i y iiuuvc cinu/ur DC1ÜW tne inclusion.
4. N U M E R I C A L DETAILS The finite element mesh used to analyse the blank and reinforced sections involved 1208 and 1274 constant strain triangular elements respectively. The boundaries were located as shown in Figs 1 and 2. In both cases, the lateral boundaries were taken to be smooth rigid. The base was assumed to be rough rigid although the interface shear stresses between the clay and the base were not permitted to exceed the shear strength of the soil. The numerical construction sequence simulated, as nearly as possible,
R. K. Rowe.
146
K. L.
Soderman
the field construction sequence, including the ditch excavation and placement of the clay retaining bank. Construction of the reinforced and blank sections was simulated using 8 lifts and a total of 100 load steps, and 6 lifts and a total of 60 load steps respectively.
5. SELECTION OF PARAMETERS 5.1. Soil properties
The embankments were constructed on organic clay which typically extended to a depth of 3-3 m and was underlain by dense sand. The short time to failure, together with the fact that no pore pressure dissipation was observed would suggest that undrained failure occurred withm the clay. On the basis of cone penetration data,^ the undrained shear strength of the organic clay was determined to be 8 kPa. The investigators at Almere did not report any data relating to the Young's modulus of the clay. On the basis of empirical correlations with data for other clays having similar void ratio and shear strengths, the undrained Young's modulus of the Almere clay was estimated to be 1 MPa [E Ic 125 where is the undrained modulus of the soil and c„ is the undrained cohesion of the soil). Poisson's ratio for undrained loading was assumed to be 0-49. ^ ,. . Ja The initial stress state in the organic clay was defined by a saturated unit weight of 13kN/m^ Xo = 0-5 and a watertable at 1-6 m below original ground surface. .tifTness of a eranular material may be approximately represented in terms of Young's^modulus which is a function of stress level. Several investigators have related Young's modulus to the minor prmcipal stress, ( T 3 , by Janbu's equation: E/P, = KicjJPJ"
where K and n are experimentally determined parameters and
is
atmospheric pressure. „ , ^ t , 3 u- u • The reported bulk unit weight of the fill was 18 kN/m^ which is consistent with a loose to medium sand having a friction angle of 30 to 35= Based on empirical correlations with similar sand 4>, K, n were taken to be 33^ 66 and 0-5 respectively. Poisson's ratio was assumed to be 0-35 and a dilatancy angle of zero was adopted.
Comparison
nJ prcdicled
and observed
behaviour
of two test embankments
147
The pore pressure distribution within the fill during hydraulic filhng is uncertain. To bracket the probable situation, two Hmiting cases were considered; namely that of a perched watertable at the level of the fill up to, but not exceeding, the height of the clay retaining bank; and that of no pore pressure at all within the sand. 5.2. Geotextile and soil-geotextile properties
The stress-strain curve for Stabilenka 200 is shown in Fig. 3. Based on these data, the secant modulus of the geotextile over the appropriate stress range is 2000 kN/m. Creep may reduce this value to some extent. Using the data given in Fig. 4, the modulus was adjusted for the creep which would occur over a 25 h period at an average load of 40 kN/m. The adjusted modulus, Ef, used in the analysis was 1900 kN/m. No data were available regarding the interface shear properties of the soil and geotextile used at Almere. Interface shear tests performed on similar geotextiles indicate that the fill-geotextile friction angle is approximately the same as the angle of internal friction for loose to medium sand. Similarly, tests on the interface properties between 300
According
DIN 5 3 8 5 7
200
7 ^ SUbilanka 2 0 0 (450
0
5
g/m2)
10
6, V. Fig. 3. Stress-strain relationship for reinforcing fabric.
R. K. Rowe,
148
10-2
Fig. 4.
K. L.
^0-'' Months
Soderman
10°
Creep behaviour of Stabilenka 200 under continuous stress at different loads.*
geotextile and soft clay indicate an interface shear strength close to that obtained for the soil alone. This would set an upper limit of approximately 8 kPa for the shear strength of the fabric-clay interface. To bracket the probable field conditions, analyses were performed for values of the clay-fabric interface strength equal to 5 kPa and 8 kPa.
6. DISCUSSION OF T H E OBSERVED A N D PREDICTED BEHAVIOUR 6.1. Unreinforced (blank) section
In finite element analyses, collapse of an embankment is indicated when (i) a small increment in load gives a very large increase in the deformation of the embankment; and (ii) the mode of deformation and the plastic region indicate the presence of a failure mechanism. The mode of deformation is given by a 'velocity field' such as that shown in Fig. 5(a).
Comparison
of predicted
and observed
behaviour
of two test
embankment::
Fig. 5. (a) Velocity field at an embankment height of 1-8 m: perched watertable in the fill; (b) Plastic region at an embankment height of 1-8 m: perched watertable in the fill.
The arrows in the velocity field show the direction and the relative magnitude of the soil displacements caused by a small increment in load. The cross-hatched region in Fig. 5(b) shows where the soil has reached its shear strength and is in a state of plastic failure. Superimposing Fig. 5(a) onto Fig. 5(b) would indicate the presénce of a failure mechanism involving a rotational failure through the toe of the slope and tangent to the base stratum. The results shown in Figs 5(a) and (b) are for the unreinforced section assuming a perched watertable in the fill. The fill height versus toe displacement relationship indicated a dramatic increase in displacement at a height of 1-8 m which, together with the velocity field and plastic regions shown in Figs 5(a) and (b), indicate embankment collapse at a fill height* of 1-8-m. This is very close to the observed failure height of 1-75 m. The displacements and plastic region obtained assuming zero pore pressure in the fill for a fill height of 1-8 m (see Fig. 6) indicated that under these conditions the embankment would be close to, but not at, collapse. For this case the predicted collapse height was 1-92 m. These results would suggest that the field conditions were more likely to correspond to •The height of fill depends upon the position where it is measured (see Fig. 1). The minimum distance between the ground surface and the top of the fill was 1-75 m. The maximum distance was 2 m. The corresponding distances for the reinforced embankment were 2-75 m and 3 m. In this report the minimum height will be adopted as the nominal height.
150
Fig. 6 .
R. K. Rowe.
K. L.
Soderman
Plastic region at an embankment height of 1-8 m: no pore pressure in the fill.
the perched watertable case than to the zero pore pressure case for the sandfill. Depending upon which limit is considered, the difference between the predicted and observed failure height ranges from 3% to 10%. 6.2. Fabric reinforced section
The reinforced embankment experienced a relatively ductile failure at a height of 2-75 m after 25 h of sand fiUing. This is in marked contrast to the rapid failure of the unreinforced section at a corresponding height of 1-75 m. Local variations in soil properties may have been a contributing factor to the different behaviour of the two embankments. However, it seems likely that thé geotextile was the major contributing factor to the differences in observed behaviour. The observed strains at three locations in the geotextile are shown in Figs 7, 8 and 9. Construction of the clay retaining bank, prior to placing the hydraulic fill, appears to have induced initial strains shghtly in excess of 1%. These strains remain relatively constant until the fill reaches a height of 1 m. There is a gradual increase in fabric strain with increasing fill height between 1 and 2 m, and a rapid increase in strain for fill heights in excess of 2 m. At a fill height of 2-75 m, the observed strains reach a peak and then reduce to some extent during failure. The results of analyses performed for the limiting cases of a perched watertable and no pore pressure in the fill, assuming a clay-fabric interface strength of 5 kPa, are summarized in Figs 7 to 13. The theoretically determined strains, given in Figs 7 to 9, exhibit the same general trends as the observed strains except for the fact that the theory consistently underpredicts the strains by an amount approximately equal to the difference between the predicted and observed initial strains in the fabric prior, to placing the sandfill. It would appear that the actual construction procedure adopted in forming the clay bank resulted in an additional prestraining of the fabric by about 1%.
Comparison
of predicted
and observed
behaviour
of two test fmhanknienis
151
5-0 h Fabric
40
r
Observed (ref. 1) + + + Reference line I • • • Reference line E
'3-0
/I
Predicted
in
n m
Perched watertable in fill No pore pressure in fill
2-0
U.
10
1-0
30
20 Fill height, m
Fig. 7.
Comparison of predicted and observed fabric strains at strain gauge location A (fabric-clay interface strength = 5 kPa).
5-01-
Observed (ref. 1) + + + Reference line I • • • Reference line H
4-01-
Predicted Perched watertable In fill No pore pressure in fill
-30 [ c m Ifl
u2'0|
//
'(_
n
oa tl.
+• 1-0
+
10
20
30
Fill height, m
Fig. 8.
Comparison of predicted and observed fabric strains at strain gauge location B (fabric-clay interface strength = 5 kPa).
R. K. Rowe.
152
K. L.
Soderman
Observed (ref. 1) 50
+ •
+ + • •
Reference line I Reference line E
Predicted 40
Perched watertable in fill No pore pressure in fill
30 c u
20 +••+
ll.
10
10
20
30
Fill height , m
Fig. 9.
Comparison of predicted and observed fabric strains at strain gauge location C (fabric-clay interface strength = 5 kPa).
Fig. 10.
Plastic region at an embankment height of 1-8 m: perched (fabric-clay interface strength = 5 kPa).
watertable
Fig, 11,
Plastic region at an embankment height of 2-05 m: perched watertable(fabric-clay interface strength = 5 kPa).
The analysis indicates that for fill heights less than 1 m, the clay is largely elastic and the lateral deformations are small. As the fill is increased from 1 m to 2 m, there is extensive plastic failure within the clay. Growth of the plastic region gives rise to increases in lateral and
Comparison
of predicted
and observed
Pullout section of fabric
Fig. 12.
behaviour
ol r.vc ;es[ embankments
Direct shear
Pullout section of fabric
153
Direction of shear stresses between soil and fabric.
10
>>
Ul
0-5
o u nl U.
Limit equilibrium results: Fabric force acts tangent to slip circle Fabric force acts horizontally ^
Limit imposed by failure of fabric-soii interface
* Finite element results 20 0 Fig. 13.
40 0 60 0 Fabric f o r c e , kN
800
Factor of safety versus mobilized fabric force for perched watertable in fill (fabric-clay interface strength = 5 kPa).
vertical deformations which are reflected by increased strain in the fabric. Ht a given height, the geotextile reduces plasticity within the soil. For example, in the unreinforced case the analysis predicted failure at a fill height of 1-8 m (see Fig. 5). At the same height in the reinforced embankment the displacements are smaller and, as shown in Fig. 10, the plastic region is not contiguous.
154
R. K. Rowe,
K. L.
Soderman
The results of an analysis with a perched watertable indicate a contiguous plastic region in the soil at a fill height of 2-05 m (see Fig. 11). This is approximately 15% higher than the corresponding height for the unreinforced embankment. The development of a contiguous plastic region represents the first stage of collapse for the embankment; the embankment is now completely dependent upon the geotextile for the support of additional fill. Further fill is added until, at a height of 2-66 m, the geotextile-soil interface strength is reached over a significant length of the fabric and the geotextile cannot sustain any additional load. This corresponds to the limiting strain shown in Figs 7, 8 and 9. Continued filling results in very large deformations. The theory predicts collapse at a fill height of 2-66 m. In the analysis, the interface properties which were adopted did not permit strain softening. However, it is suspected that some strain softening did occur in the field and this may explain the observed reduction in strain which occurred during failure. Figure 12 indicates the directions of the shear stresses acting between the soil and fabric. The portion of geotextile beneath the retaining bank is providing anchorage to resist the tensile forces in the fabric being developed at the critical section. Beneath the retaining bank, the shear stresses exerted by the soil onto the fabric are in the same direction on both sides of the fabric. Failure of the embankment occurs when these shear stresses reach the limiting interface shear strength and pullout of the fabric from the soil occurs. The portion of the fabric just inside t}ie retaining bank is experiencing direct shear; the shear stresses imposed by the soil on one side of the fabric are in the opposite direction to the shears imposed by the soil on the other side of the fabric. This position (-•nrrp'cr\r»nrlc t r > t V i a 1/-\/->n+i/->f+1-.^»
f.>;i,,-.-,
J
i _
• w w n w o ^ v y i i u o L\j mv^ iwvu,i,iwii W l L i l t C l i n u a i l a i l U l C Z.U1IC t t l l U I C p i C b C i l L S
4.!
UlC
point of maximum tension within the geotextile. To the right of the critical zone, there is a second region where the soil provides anchorage to the fabric. Again, the fabric is tending to be pulled out of the soil although pullout does not actually occur in this region since the available shear resistance to the right of the critical zone exceeds that available to the left of the critical zone (i.e., beneath the retaining bank, see Fig. 12). Since complete collapse is dependent upon failure of either the fabric or the soil-fabric interface, the parameters defining these two potential modes of failure are of considerable importance. In this particular case, the fabric had a very high modulus and tensile strength, and collapse appears to have been controlled by failure of the clay-fabric interface
Comparison
of predicted
and observed
behaviour
of two test
embankments
beneath the retaining bank. Limiting the available shear strength to a value of 5 kPa in this region results in a slight underprediction of the observed failure height. This value is considered to represent a lower hmit to the interface shear induced by placing the sand fill. Analyses performed assuming a fabric-clay interface strength of 8 kPa considerably overestimated the failure height. Reasonable agreement between observed and predicted behaviour could only be obtained by assuming that the average shear resistance mobilized at the clay-fabric interface was in the range from 5 to 6 kPa. Some actual strength reduction may have occurred at the fabric-clay interface due to disturbance of the clay during construction. However, it is considered that this discrepancy between the in situ clay strength and the interface strength used to obtain good theoretical predictions is largely attributable to unpredicted residual interface shear stresses developed during construction of the clay retaining bank. The strains in the geotextile are an indirect indication of the magnitude of the interface shear stresses. The unpredicted component of the initial fabric strains, of approximately 1%, represents 25% of the failure strain. It may be inferred that approximately 25% of the available interface shear strength was used in resisting these residual interface forces and this implies an actual interface shear strength of between 7 and 8 kPa. An analysis was also performed for the limiting case assuming no pore pressure within the sand. As might be anticipated, the increase in fill shear strength reduces the fabric strains at a given fill height (see Figs. 7, 8, 9), increases the height of fill required to develop contiguous plasticity to 2-25 m and increases the height at which fabric pullout and collapse occurs to 2-73 m. 7. L I M I T E Q U I L I B R I U M ANALYSIS Several investigators^' ^ have modified limit equilibrium techniques to include the effect of geotextiles (although the precise details of the modification differ). For purposes of comparison with the finite element results and the observed behaviour, the authors also modified a conventional simplified Bishop limit equilibrium program. This program (FABISH) includes the following features: (i) the restoring moment due to the geotextile may be determined assuming that the fabric force either act^ parallel to the original
R. K. Rowe,
[56
K. L.
Soderman
geotextile position (i.e. horizontally) or tangential to the slip circle at the point of intersection between the shp circle and the geotextile; (ii) The fabric force is taken to be the minimum of: (a) the force mobilized at a user specified fabric strain, (b) the ultimate strength of the fabric,* (c) the minimum force required to pull the fabric out of the soil on either side of the potential slip circle* (this involves an integration of the available shear strength along the fabric-soil interface). The results of a conventional stability analysis of the unreinforced embankment are compared with the finite element results in Table 1 for the hmiting case of a perched watertable in the sand and zero pore pressure in the sand. In both cases, the finite element and hmit equilibrium results agree to within approximately 5%. Assuming a perched watertable, the limit equilibrium and finite element results straddle the observed failure height and are sufficiently accurate for most practical purposes. TABLE 1 Blank Section Predicted and Observed Results Embankment failure
Assumption Limit equilibrium Perched watertable in fill No pore pressure in fill
1-7 L8
Finite element 1-8 1-9
height Observed*
1-75
The reinforced embankment was analysed for a range of assumed mobilized strains within the fabric as shown in Figs 13 and 14. The stability analysis gives a hnear increase in factor of safety with increasing mobilized fabric force until the hmiting force is reached. The limiting force will depend upon the geotextile-soil interface properties and the location of the shp circle in question, and varies depending upon the method of calculating the factor of safety. In this particular case, the limiting force is controlled by pullout of the geotextile from the soil. The factors of safety deduced assuming this force acts at a tangent to the shp *A factor of safety may be applied to both of these quantities.
Comparison
of preciicicJ
ana nhservcd
behaviour
of two test
embankments
157
1-0
I
0
Fig. 14.
I
\
20-0
I
40-0 60'0 Fabric force , kN
I
J
80-0 ''
Factor of safety versus mobilized fabric force for no pore pressure in the fill (fabric-clay interface strength = 5 kPa).
circle and horizontally are 1-06 and 0-92, respectively, for a perched watertable. The corresponding values for zero pore pressure in the fill are 1T2 and 0-96. The factors of safety determined from the limit equilibrium analysis bracket the corresponding finite element values of 0-97 and 0-98. On the basis of these calculations, it would appear that for this case the hmit equilibrium calculation assuming that the fabric force acts horizontally provides a reasonable, and conservative, prediction of the embankment collapse.
8. DISCUSSION In this particular case, failure appears to have been governed by fabric pullout from the soil at a relatively low level of fabric strain (4-5%). Under these circumstances, both the finite element and limit equilibrium approach provided a good indication of the failure height of the
158
R. K. Rowe,
K. L.
Soderman
embankment. It is likely that these methods would provide good predictions for other geotextile reinforced embankments under similar conditions involving failure of the fabric-soil interface at low strain levels. Other analyses performed by the authors'^ indicate that predictions of embankment stability determined using a limiting force based on failure of the fabric or fabric-soil system may be quite unconservative under different circumstances. Frequently, the modulus of the fabric is sufficiently low that very large fabric strains would be developed (possibly of the order of 25-30%) before the limiting force is attained. In these cases, the embankment may often have failed even though the factor of safety based on hmit equilibrium is greater than unity. Post peak strength loss at these large strains may further reduce the validity of calculations which assumed either an ideal rigid plastic or elasto-plastic material. In addition to checking for failure of the fabric and the fabric-soil interface, it is recommended that the strain in the fabric should also be hmited. The force mobilized in the fabric wiH depend upon the modulus and the ahowable strain. The allowable strain wih also depend upon the type of soil underlying the proposed embankment but on the basis of a limited number of cases studied to date, probably should not exceed 5% if the fabric is expected to play a significant reinforcing role. The choice of allowable fabric strains is particularly troublesome in limit equilibrium calculations since they provide no information regarding the size of the plastic region and the magnitude of the deformation under design conditions. Furthermore, previous experience relating embankment performance with the factor of safety may not be applicable to reinforced embankments on soft foundations. The finite element technique has the advantage of providing an indication of the magnitude of the soil movements, the fabric strain and the plastic region under working conditions and at 'failure'. It is recommended that reinforced embankments should be designed such that there is no contiguous plastic region under working conditions. This may be somewhat conservative but is considered warranted in view of the potential problems associated with the time dependent behaviour of an embankment which is only being held together by the reinforcement. In the Almere case, this approach would limit the reinforced embankment height'to less than 2-05 m and hence would imply a 'factor of safety' in excess of 1-34. For the same 'factor of safety' the maximum design height of an unreinforced embankment would be approximately 1-3 m.
Cnmparison
of predicted
and observed
behaviour
of two ir:-:; ''mhtinkinenis
159
9. CONCLUSION The results of an analysis of both an unreinforced and a geotextile reinforced test embankment have been compared with the observed field behaviour. On the basis of this comparison it is concluded that: (1) both the finite element analysis and a simphfied limit equilibrium analysis provide a good indication of the collapse height of these embankments; (2) both techniques indicate that the geotextile did significantly increase the stabihty of the embankment; (3) considerable caution should be used in applying these techniques to the prediction of collapse height for other reinforced embankments. It is suggested that there are common situations where both techniques may lead to unconservative predictions of collapse height unless consideration is given to both the development of plastic failure within the soil and the soil deformations which occur as the fabric force is mobilized; (4) the fabric force used in stabihty analyses should be limited to the minimum of: the available fabric-soil interface strength, or fabric tensile strength (both divided by an appropriate factor of safety), or the force corresponding to a maximum allowable strain within the fabric.
ACKNOWLEDGEMENT The work described in this paper was funded by the Natural Science and Engineering Research Council of Canada under Grant No. A1007.
REFERENCES 1. Study Centre for Road Construction (SCW), Stability of Slopes with Polyester
Reinforcing
Fabric,
Constructed
Arnhem, The Netherlands (1981).
2. Rowe, R. K., Booker, J. R. and Balaam, N . P., Application of the initial stress method to soil-structure interaction. Int. J. Num. Methods in Eng., 12 (1978) 873-80. 3. Rowe, R. K., Reinforced embankments: analysis and design. J. Geotech. Eng., ASCE, 110 (1984) 231-46.
R. K. Rowe.
160
K. L.
Soderman
4.
Risseeuw, P., Mechanical properties of Stabilenka reinforcing fabrics subjected ^ to long-term loads, Enka Information lEN 9427, Arnhem, The Netherlands (1982). 5. Fowler, J., Theoretical design consideration for fabric reinforced embankments. Proc. Second
Int. Conf
on Geotextiles,
Las Vegas, 2 (1982) 665-70.
6. Jewell, R. A., A limit equilibrium design method for reinforced embankments on soft foundations. Proc.
Second
Int. Conf
on Geotextiles,
Las Vegas,
2
(1982) 671-6. 7. Soderman, K. L., The design of embankments on soft soils, Ph.D. Thesis, University
of Western
Ontario
(in preparation).
VOORLOPIGE RICHTLIJNEN, EISEN EN KEURINGSMETHODEN VOOR DE TOEPASSING VAN GEOTEXTIELEN ONDER STEENFUNDERINGEN
Rapport werkgroep G2 Studie Centrum Wegenbouw
STUDIE CENTRUM ^-JEGENBOUW
VOORLOPIGE RICHTLIJNEN, EISEN EN KEURINGSMETHODEN VOOR DE TOEPASSING VAN GEOTEXTIELEN ONDER STEENFUNDERINGEN
CONCEPT-VERSIE
RAPPORT WERKGROEP G2
SEPTEMBER 1.98 4
blz.
Inhoud;
Inleiding
DEEL I THEORIE
1.1.
Toepassingsgebied
1.2.
Gevolgde werkwijze
1.3.
F u n c t i e s en b i j b e h o r e n d e eigenschappen
1
1
3 3
1.3.1. S c h e i d i n g 5 1.3.2. F i l t e r 7 1.3.3. Membraanwapening 9 1.3.4. Horizxantale wapening 12 1.3.5. Klankbodemfunctie 12 1.3.6. Z i j d e l i n g s e d r a i n a g e 1.4.
Reken- of ontwerpraethodi n, e i s e n en testmethoden
15
1.4.1. S c h e i d i n g
15
1.4.2. F i l t e r
23
1.4.3. Membraanwapening
27
1.4.4. H o r i z o n t a l e wapening
45 46
1.5.
Literatuur
47
Inhoud;
(vervolg)
DEEL I I SELECTIE PROCEDURE
II.
0. Algemene procedure
II.
1. O v e r z i c h t
II,
2. V a s t e parameters
II.
3. V a r i a b e l e parameters
(uitgangspunten)
I I . 4. Ontwerpprocedure
I I . 5. Vervangende a s l a s t
I I . 6. S p r e i d i n g s f a c t o r aggregaat
I I . 7. Ongedraineerde
I I . 8. Wapening
I I . 9. S c h e i d i n g
11.10. F i l t e r
ONTWERPBLAD
schuifsterkte
ondergrond
Inleiding
I n d i t rapport vrordt een a a n t a l v o o r l o p i g e r i c h t l i j n e n gegeven voor de t o e p a s s i n g van g e o t e x t i e l e n onder s t e e n f u n d e r i n g e n met
de
bijbehorende
e i s e n d i e aan de g e o t e x t i e l e n moeten worden g e s t e l d . Tevens vordt een a a n t a l keuringsmethoden gegeven, waarmee kan worden nagegaan of de g e o t e x t i e l e n aan de g e s t e l d e e i s e n
voldoen.
Het rapport i s gebaseerd op de h u i d i g e i n z i c h t e n van de leden van
de
SCW-werkgroep G2. Het r a p p o r t l o o p t i n f e i t e v o o r u i t op h e t e i n d r e s u l t a a t van een g e r i c h t onderzoek dat de werkgroep h e e f t geïnitieerd om t o t meer d e f i n i t i e v e r i c h t l i j n e n t e komen. De dringende
reden voor deze procedure
t i j k a a n g e t r o f f e n verwarrende
wordt gevonden i n de i n de prak-
s i t u a t i e rond b e s t e k s v o o r s c h r i f t e n t e n
aanzien van g e o t e x t i e l e n en i n de behoefte aan meer i n z i c h t d i e e r op d i t gebied b e s t a a t .
Het r a p p o r t b e s t a a t u i t twee g e d e e l t e n : I.
Een meer t h e o r e t i s c h g e r i c h t g e d e e l t e , w a a r i n de v o o r l o p i g e r i c h t l i j n e n , e i s e n en keuringsmethoden vrorden a f g e l e i d en onderbouwd .
II.
Een meer p r a k t i s c h g e r i c h t g e d e e l t e , w a a r i n de g e b r u i k e r roet behulp van een a a n t a l o n t w e r p t a b e l l e n t o t een verantwoord werp kan komen en de m o g e l i j k h e i d wordt geboden om
ont-
bijbehorende
r i c h t l i j n e n , e i s e n en keuringsmethoden v a s t t e s t e l l e n .
-
2 -
Het r a p p o r t i s t o t s t a n d gekomen o n d e r v e r a n t w D o r d e l i j k h e i d v a n Werk g r o e p G2 v a n h e t S t u d i e Centrum Wegenbouw, die a l s v o l g t i s samengesteld:
•
i n g . A.H.
e
i r . J.G.
•
i r . C. van den Berg
• •
Verhagen,
voorzitter
Bakker
i r . J. Brakel i r . M.H.M. Coppens ing^. G.N. de Groot E. J a n s e
9
ir.
«
ir. CJ. i n g . M.A.
Kenter Koldenhof
•
i r . M.A.
«
i r . P. Risseeuw
• •
i r . G.M.
Maagdenberg
Sluimer
i r . J.J.M. van de V r i n g
DEEL I : THEORIE
- 1.1 -
1.1.
Toepassingsgebied
De i n d i t r a p p o r t gegeven r i c h t l i j n e n en s p e c i f i c a t i e s hebben b e t r e k k i n g op de t o e p a s s i n g van een g e o t e x t i e l onder de f u n d e r i n g van een weg zonder t o p l a a g op een w e i n i g d r a a g k r a c h t i g e ondergrond. H i e r i n i s tevens de bouwfase voorafgaande aan h e t aanbrengen van een t o p l a a g begrepen, i n d i e n deze bouwfase maatgevend i s voor de dimensionering van de w e g c o n s t r u c t i e . F i g u u r 1 l a a t een doorsnede van een d e r g e l i j k e weg z i e n .
gaotaxtisl
ondargrond
F i g u u r 1: Doorsnede beschuuwa© wegconswruotie
De b e o o r d e l i n g van de t o t a l e w e g c o n s t r u c t i e , i n c l u s i e f t o p l a a g , i s b u i t e n beschouwing gebleven. D i t i s met name gedaan omdat e n e r z i j d s over een m o g e l i j k e wapenende werking van een g e o t e x t i e l i n wegen met t o p l a a g e r g w e i n i g bekend i s en a n d e r z i j d s verwacht kan worden d a t h e t g e o t e x t i e l b i j een o n v o l t o o i d e t o p l a a g c o n s t r u c t i e h e t s t e r k s t wordt aangesproken. Naast een wapenende werking k a n een g e o t e x t i e l i n bovengenomde w e g c o n s t r u c t i e s ook een scheidende werking hebben. Hetgeen h i e r o v e r wordt opgemerkt i n d i t rapport, kan eveneens gelden voor v e r harde wegen, met name wanneer de aggregaatlaag v r i j grond een geringe d r a a g k r a c h t h e e f t .
dun i s en de onder-
- 1.2 -
1.2.
Gevolgde werkwijze
De gevolgde werkwijze i s weergegeven i n onderstaand
schema.
Toepassingen —
r
~
"
Functies
Eigenschappen
Ontwerpmethode
Specificaties
1 •Keuringsmethoden
Figuur 2: Gevolgde w e r k w i j z e Qua t o e p a s s i n g e n b e p e r k t d i t r a p p o r t z i c h dus t o t de voornoemde t o e p a s s i n g van een g e o t e x t i e l onder de f u n d e r i n g van een weg
zonder t o p l a a g
of een weg i n de bouwfase, wanneer de t o p l a a g nog n i e t aanwezig i s . Binnen deze t o e p a s s i n g kan h e t g e o t e x t i e l een a a n t a l f u n c t i e s hebben, z o a l s s c h e i d i n g , f i l t r a t i e , membraanwapening, h o r i z o n t a l e wapening, klankbodem b i j v e r d i c h t e n en z i j d e l i n g s e drainage. Voor e l k van deze f u n c t i e s i s een a a n t a l eigenschappen
van h e t
geotex-
t i e l van belang. H i e r dienen, a f h a n k e l i j k van de f u n c t i e d i e het geot e x t i e l moet v e r v u l l e n , s p e c i f i c a t i e s voor t e vrorden o p g e s t e l d . D i t i s s l e c h t s m o g e l i j k i n d i e n een ontwerp- c.q. rekenmethode voorhanden i s , w a a r i n de gezamenlijke werking van ondergrond, g e o t e x t i e l en f u n d e r i n g onder i n v l o e d van de heersende b e l a s t i n g e n wordt beschreven. Tot s l o t moet met behulp van een daarvoor g e s c h i k t e keuringsmethode worden onderzocht of een aangeboden g e o t e x t i e l aan de gewenste s p e c i f i c a t i e s v o l d o e t . H i e r t o e z i j n keuringsmethoden g e s e l e c t e e r d en b e s c h r e ven.
- 1.3 -
1.3.
F u n c t i e s en bijbehorende eigenschappen
I n d i t hoofdstuk wordt een o m s c h r i j v i n g gegeven van de f u n c t i e s d i e i n h e t algemeen aan g e o t e x t i e l e n i n een wegfundering worden toegeschreven. Deze z i j n :
scheiding, f i l t r a t i e ,
klankbodem b i j v e r d i c h t e n , menbraan-
wapening, h o r i z o n t a l e wapening en z i j d e l i n g s e
drainage.
Naast de o m s c h r i j v i n g van deze f u n c t i e s wordt ingegaan op de m o g e l i j k e p o s i t i e v e e f f e c t e n ervan op h e t gedrag van de wegfundering, w a a r b i j
in
h e t k o r t een o o r d e e l over de r e l e v a n t i e wordt gegeven. V o o r t s wordt aangegeven, welke eigenschappen van h e t g e o t e x t i e l voor h e t v e r v u l l e n van een bepaalde f u n c t i e van b e l a n g
zijn.
1.3.1. S c h e i d i n g s f u n c t i e Omschrijving: Door de s c h e i d i n g s f u n c t i e wordt voorkomen d a t de f u n d e r i n g s l a a g i n de ondergrond d r i n g t onder i n v l o e d van de b e l a s t i n g , d i e op de f u n d e r i n g s l a a g wordt uitgeoegend ( z i e f i g u u r 3 ) .
f:'^:V;V/:;^•^•'•':'•^•.-y•^••^•^•.•.••-ondergrond
Figuur 3: S c h e i d i n g s f u n c t i e
Relevantie: Dit
i s een z e e r b e l a n g r i j k e f u n c t i e d i e algemeen wordt erkend en ook
aantoonbaar i s .
Effect: Het e f f e c t van de s c h e i d i n g s f u n c t i e moet v o o r a l gezocht worden i n h e t f e i t d a t de o o r s p r o n k e l i j k gedimensioneerde aggregaatlaag
ook w e r k e l i j k
kan worden aangebracht en langer i n de o o r s p r o n k e l i j k e k w a l i t e i t i n stand b l i j f t .
_ 1.4 -
Relevante •
eigenschappen:
Doorponssterkte Het aggregaat wordt onder i n v l o e d van de b e l a s t i n g met
een
be-
paalde k r a c h t i n h e t g e o t e x t i e l gedrukt. Het g e o t e x t i e l moet een dusdanige
s t e r k t e hebben dat h e t aggregaat
n i e t door h e t
geotex-
t i e l heen wordt geponst. •
Uitscheursterkte A l s i n h e t g e o t e x t i e l door een of andere oorzaak ging of s c h e u r t j e i s opgetreden,
een b e s c h a d i -
i s h e t van b e l a n g d a t h e t geo-
t e x t i e l n i e t v e r d e r u i t s c h e u r t , wanneer h e t wordt b e l a s t . •
B r e u k s t e r k t e , breukrek,
kracht-rekgedrag
Om de s c h e i d i n g s f u n c t i e naar behoren t e kunnen b l i j v e n v e r v u l l e n , i s h e t van b e l a n g d a t h e t g e o t e x t i e l i n t a c t b l i j f t b i j vervormingen van ondergrond en aggregaatlaag. Deze vervormingen hebben, v o o r a l b i j een w e i n i g d r a a g k r a c h t i g e ondergrond en een g e o t e x t i e l zonder wapenende werking, vaak een d i s c o n t i n u k a r a k t e r . Dat w i l zeggen, d a t h e t g e d e e l t e van de ondergrond onder de w i e l e n wordt weggeperst, t e r w i j l h e t n a a s t l i g g e n d e d e e l v e e l minder v e r p l a a t s t . E r o n t s t a a n zo g r o t e l o c a l e
zettingsverschil-
len ( z i e figuur 4 ) .
AL
: benodigde
locale
verlenging
Figuur 4: L o c a l e z e t t i n g s v e r s c h i l l e n en v e r l e n g i n g g e o t e x t i e l
- 1.5 -
E n e r z i j d s kan men
d i t benaderen a l s een wapeningsprobleem.
Dat
w i l zeggen men k i e s t een g e o t e x t i e l met dusdanige s t e r k t e - e i g e n schappen dat de spoorvorming en h e t b e z w i j k e n van de ondergrond en de wegfundering wordt beperkt of voorkomen. D i t komt l a t e r aan de orde b i j de membraanwapeningsfunctie. A n d e r z i j d s kan
men
h e t benaderen a l s een vervormingsprobleem. A l s e r wel grote spoorvorming en b e z w i j k e n van de ondergrond en de f m d e r i n g o p t r e e d t met g r o t e l o c a l e z e t t i n g s v e r s c h i l l e n , moet geëist worden d a t h e t g e o t e x t i e l h e t vermogen h e e f t om de benodigde v e r l e n g i n g t e kunnen m o b i l i s e r e n . Dus i n f e i t e moet h e t g e o t e x t i e l b i j kunnen t r e k k e n vanonder h e t aggregaat ómdat geen e n k e l g e o t e x t i e l i n s t a a t i s een d e r g e l i j k g r o t e rek over derg e l i j k k l e i n e a f s t a n d t e l e v e r e n . Aldus kunnen de z e t t i n g s v e r s c h i l l e n door h e t g e o t e x t i e l worden gevolgd zonder dat h e t schexirt. D i t vermogen t o t b i j t r e k k e n neemt t o e met h e t produkt van de ontwikkelde k r a c h t en rek i n h e t g e o t e x t i e l . D i t i s nader t o e g e l i c h t i n hoofdstuk 1.4.1. en i n l i t e r a t u u r 'isj. •
K r u i p - en r e l a x a t i e g e d r a g Daar, waar h e t k r a c h t - r e k g e d r a g yan h e t g e o t e x t i e l van b e l a n g i s ( b i j v o o r b e e l d b i j g r o t e vervormingen van de ondergrond) , i s ook h e t k r u i p - en r e l a x a t i e g e d r a g van h e t g e o t e x t i e l van belang. I n d i e n b i j v o o r b e e l d de spoorvorming b i j i e d e r e l a s t o v e r g a n g e n i g s z i n s toeneemt, wordt een g e o t e x t i e l , dat n i e t k r u i p t en n i e t r e l a x e e r t v o o r t d u r e n d meer opgespannen, hetgeen remmend werkt op v e r d e r e toename van de spoorvorming. I n d i e n e c h t e r de spanning u i t h e t g e o t e x t i e l w e g r e l a x e e r t of h e t g e o t e x t i e l k r u i p v e r t o o n t , dan z a l de spoorvorming b l i j v e n toenemen. Immers, de t o t a l e r e k i s b i j h e t opnieuw b e r e i k e n van de benodigde spanning i n h e t g e o t e x t i e l g r o t e r geworden, hetgeen gevolgen h e e f t voor h e t h i e r b o v e n genoemde " i n t a c t b l i j v e n " van h e t g e o t e x t i e l .
1.3.2. F i l t e r f u n c t i e Omschrijving: De f i l t e r f u n c t i e , d i e nauw verwant i s aan de s c h e i d i n g s f u n c t i e , voorkomt d a t f i j n e d e e l t j e s u i t de ondergrond i n de wegfundering d r i n g e n , t e r w i j l e r wel water i n en u i t de fundering en ondergrond kan stromen ( z i e f i g u u r 5) .
- 1.6 -
Dit
t r a n s p o r t van f i j n e d e e l t j e s wordt meestal v e r o o r z a a k t door hoge
waterspanningen
i n de ondergrond a l s gevolg van de v e r k e e r s b e l a s t i n g
.(zogenaamd "pompeffeet").
wat ar
Figuur 5: F i l t e r w e r k i n g
Relevantie:
De f i l t e r f u n c t i e i s een b e l a n g r i j k e f u n c t i e d i e algemeen wordt erkend.
Effect: Fij-ne gronddeelt j e s
( s l i b en lutum) maken de f u n d e r i n g g e v o e l i g voor
vocht en v o r s t . Door t e voorkomen d a t f i j n e d e e l t j e s i n de f u n d e r i n g kunnen dringen, b l i j f t de fundering, ook op lange t e r m i j n , even onge~ v o e l i g voor vocht en v o r s t a l s d i r e c t na a a n l e g van de Relevante •
weg.
eigenschappen:
Gronddichtheid Om t e voorkomen dat d e e l t j e s u i t de ondergrond door h e t
geotex-
t i e l i n de f u n d e r i n g dringen, moet de g r o o t t e van de openingen i n h e t g e o t e x t i e l afgestemd
z i j n op de diameter van deze d e e l -
tjes. •
ïfeterdoorlatendheid Om t e voorkomen dat e r waterdrukken f i l t e r optreden,
aan de o n d e r z i j d e van h e t
z a l de w a t e r d o o r l a t e n d h e i d van h e t g e o t e x t i e l
g r o t e r moeten z i j n dan of g e l i j k moeten z i j n aan de
waterdoor-
l a t e n d h e i d van de ondergrond. D i t g e l d t zowel op k o r t e a l s op lange t e r m i j n . Daarom moet worden nagegaan of h e t g e o t e x t i e l op lange t e r m i j n n i e t o n t o e l a a t b a a r d i c h t s l a a t .
- 1.7 -
1.3.3. Membraanwapeningsfunctie Omschrijving: De membraanwapeningsfunctie wordt g e m o b i l i s e e r d b i j een zekere
spoor-
vorming en i s daarom v o o r a l van belang b i j wegen op een zeer s l e c h t e ondergrond of na een groot a a n t a l lastovergangen. T i j d e n s de spoorvorming wordt h e t g e o t e x t i e l a l s een membraan u i t g e r e k t . Door de v e r t i c a l e conponenten van de spanningen
die h i e r b i j i n h e t g e o t e x t i e l ontstaan,
wordt de v e r k e e r s b e l a s t i n g over een g r o t e r gebied g e s p r e i d , z i e f i g u u r 6. De spoorvorming en daarmee de b e l a s t i n g s p r e i d i n g door h e t g e o t e x t i e l gaat zolang door t o t d a t evenwicht i s b e r e i k t , d a t w i l zeggen t o t de ondergrond de g e s p r e i d e b e l a s t i n g zonder v e r d e r e p l a s t i s c h e
vervorming
kan opnemen. De membraanwapening i s dus i n f e i t e v o o r a l een w i s s e l w e r k i n g t u s s e n b e l a s t i n g , g e o t e x t i e l en ondergrond. PLASTISCHE
R^SE
b«zwijk«n van d« gpond —• varvormingcn—» spanning in g a o t a x t i « l — • t>«lastlngspr«iding «nz. totdat «vsnwictrt is gavondon — * gr«nsdpaagv«rmogan
FiguTir 6: Membraanwapening
Relevantie: De membraanwapening kan b e l a n g r i j k z i j n voor wegen zonder t o p l a a g op een w e i n i g d r a a g k r a c h t i g e ondergrond of voor de bouwfase van een weg w a a r i n de t o p l a a g n i e t aanwezig ming s t e r k worden verminderd
i s . Door membraanwapening kan spoorvor-
en i s h e t i n bepaalde
een weg aan t e leggen, waar dat anders n i e t kon.
g e v a l l e n m o g e l i j k om
- 1.8 -
De membraanwapening i s i n het b u i t e n l a n d zowel i n de p r a k t i j k a l s i n het
l a b o r a t o r i u m aangetoond ( z i e b i j v o o r b e e l d Webster en W&tkins
webster en A l f o r s [ 2 ] , Kinney
[3]).
I n Nederland
[l],
i s één proefvak - h e t
proefvak t e Moordrecht - s p e c i a a l opgezet om membraanwapening aan t e tonen
( z i e Kenter en S e l l m e i j e r [ 4 ] ) .
De o v e r i g e proefvakken tonen -
meestal door t o e p a s s i n g van t e slappe en t e zwakke g e o t e x t i e l e n - de wapeningsfunctie n i e t erg d u i d e l i j k aan, hoewel een a a n t a l b e e l d h e t SCW
proefvak Nieuwerkerk a/d I J s s e l ,
(bijvoor-
z i e l i t . [sj) wel e n i g s -
zins i n die r i c h t i n g w i j s t .
Kffect: De voordelen van de membraanwapening z i j n voornamelijk b e l a s t i n g s p r e i ding, minder spoorvorming en de m o g e l i j k h e i d t o t r e d u c t i e van de funde¬ r i n g s d i k t e . Daarnaast i s h e t i n een a a n t a l s i t u a t i e s mogelijk om
een
weg aan t e leggen met een g e o t e x t i e l waar d a t zonder g e o t e x t i e l n i e t m o g e l i j k zou
zijn.
R e l e v a n t e eigenschappen: •
Kracht-rekgedrag, s t i j f h e i d s m o d u l u s , b r e u k s t e r k t e Het e f f e c t van de membraanwapening i s g r o t e r naarmate h e t geotextiel stijver
i s , d a t w i l zeggen naarmate b i j g e r i n g e r e v e r -
vormingen hogere k r a c h t e n worden ontwikkeld. De
belastingsprei-
dende werking i s dan g r o t e r , waardoor b i j een k l e i n e r e
spoorvor-
ming een e v e n w i c h t s s i t u a t i e b e r e i k t kan worden. D a a m a a s t i s ook de b r e u k s t e r k t e van b e l a n g , i n d i e z i n d a t de i n h e t g e o t e x t i e l ontwikkelde k r a c h t e n k l e i n e r moeten z i j n
dan
de b r e u k s t e r k t e . •
K r u i p - en r e l a x a t i e g e d r a g Het kruipgedrag i s met name van belang voor doorgaande spoorvorming b i j s t a t i s c h e b e l a s t i n g , b i j v o o r b e e l d een s t i l s t a a n d e v r a c h t a u t o . De r e l a x a t i e s p e e l t meer b i j permanente en spoorvorming een r o l .
vervorming
- 1.9 -
Als
e r geen r e l a x a t i e o p t r e e d t z a l het g e o t e x t i e l onder
b l i j v e n , ook na passage
van de l a s t .
Hierdoor
wordt de
spanning weg
e n i g s z i n s "voorgespannen". A l s e r wel r e l a x a t i e o p t r e e d t ,
zullen
de spanningen i n h e t g e o t e x t i e l wegebben en z a l een even g r o t e l a s t s p r e i d e n d e "membraan"-werking pas weer b i j een e x t r a v e r v o r ming worden g e m o b i l i s e e r d . Overigens ningen u i t h e t g e o t e x t i e l ook
kan h e t wegebben van
span-
worden v e r o o r z a a k t door r e l a x a t i e
van de f u n d e r i n g en de ondergrond.
1.3.4. Horizontale wapeningsfunctie Omschrijving: De h o r i z o n t a l e w a p e n i n g s f u n c t i e , i n de i n t e r n a t i o n a l e l i t e r a t u u r aangeduid met
" l a t e r a l r e s t r a i n t " i s h e t tegengaan van
veelal
zijdelingse
beweging van f u n d e r i n g s m a t e r i a a l en ondergrond over h e t g e o t e x t i e l .
Het
g e o t e x t i e l houdt a l s h e t ware h e t f u n d e r i n g s m a t e r i a a l en de ondergrond bij
e l k a a r door o n t w i k k e l i n g van w r i j v i n ^ k r a c h t e n t u s s e n g e o t e x t i e l en
f u n d e r i n g s m a t e r i a a l e n e r z i j d s en t u s s e n g e o t e x t i e l en ondergrond anderzijds.
Deze twee d e e l e f f e c t e n worden wel aangeduid roet "base r e s t r a i n t "
r e s p e c t i e v e l i j k "subgrade r e s t r a i n t " Er
zijn
( f i g . 7a en 7 b ) .
s l e c h t s geringe vervormingen nodig om de benodigde w r i j v i n g s -
k r a c h t e n t e m o b i l i s e r e n , zodat h e t k r a c h t - r e k g e d r a g van h e t g e o t e x t i e l minder van belang i s . De h o r i z o n t a l e w a p e n i n g s f u n c t i e i s i n de t u u r onder anderen beschreven door H a l i b u r t o n Ingold
[ö], Akinnusuro
litera[22],
[23].
Relevantie; De h o r i z o n t a l e w a p e n i n g s f u n c t i e komt v o o r a l t o t u i t i n g b i j een n i e t t e s l e c h t e grondslag of een n i e t t e zware v e r k e e r s l a s t . De ondergrond z a l dan n i e t bezwijken, maar a l l e e n enige deformatie
vertonen.
Het bovengenoemde v r i j s t e r k e e f f e c t van de membraanwapening i s dan
nog
n i e t t o t o n t w i k k e l i n g gekomen waardoor h e t minder s t e r k e e f f e c t van
de
h o r i z o n t a l e wapening z i c h t b a a r kan vrorden.
-1.10-
Ji tQ Lnt
tg optimale plaats V.geotextiel t.Q.v b a s e r e s t r a i n t fundering
•onder sjrond.
F i g u u r 7 a : Base r e s t r a i n t
Sé O Q> fundering
^=>% l o p t i m o l e p l a a t s v. g e o t e x t i e l [•t.a.v. s u b g r o d e r e s t r a i n t e n '\overige f u n c t i e s
;;b'nd»rgrónd'> T, ,X2
sctiui f s p a n n i n g door g e o t e x t i e l u i t g e o e f e n d op f u n d e r i n g r e s p . o n d e r g r o n d t r e k s p a n n i n g In g e o t e x t i e l ; s i / (
F i g u u r 7b: Subgrade r e s t r a i n t
.Tjldx
- 1.11
-
Verder wordt h e t e f f e c t van h o r i z o n t a l e wapening ook z i c h t b a a r b i j slappe g e o t e x t i e l e n met een geringe s t e r k t e , omdat b i j d e r g e l i j k e geot e x t i e l e n membraanwapening t e verwaarlozen i s . I n de p r a k t i j k en i n l a b o r a t o r i u m o p s t e l l i n g e n
i s h e t e f f e c t van h o r i -
z o n t a l e wapening inderdaad ook gemeten, w a a r b i j bleek dat h e t n i e t o n b e l a n g r i j k kan z i j n e t a l [s] en ^ r e n b e r g
( z i e onder andere P o t t e r en C u r r e r
[? ] , Robnett
[9].
Overigens i s h e t h i e r b o v e n beschreven mechanisme van h o r i z o n t a l e wapen i n g a l l e e n nog maar een v e r o n d e r s t e l l i n g , d i e nog n i e t i n ^ d e t a i l door metingen i s g e v e r i f i e e r d . Ook h e e f t men h e t phenomeen " h o r i z o n t a l e wapening" n i e t k w a n t i t a t i e f kunnen onderbouwen met een
rekenmethode.
Effect: Het e f f e c t van h o r i z o n t a l e wapening i s , dat de ondergrond b i j e e n z e l f d e v e r k e e r s l a s t minder zwaar wordt b e l a s t , omdat h e t f u n d e r i n g s m a t e r i a a l de l a s t b e t e r s p r e i d t . Bovendien vervormt de ondergrond b i j e e n z e l f d e b e l a s t i n g i e t s minder omdat h e t e n i g s z i n s wordt vastgehouden door h e t g e o t e x t i e l . Het gevolg i s minder spoorvorming of een hogere t o e l a a t b a r e v e r k e e r s l a s t , en v o o r t s een s t i j v e r weggedrag. Dat kan ook z i c h t b a a r worden na een groot a a n t a l
lastovergangen.
Het e f f e c t van base r e s t r a i n t wordt g r o t e r naarmate h e t g e o t e x t i e l d i c h t e r b i j de o p t i m a l e d i e p t e van ^9^^^^^^*
bandbreedte (~ 0,2
m)
wordt aangebracht [22, 2 3 ] . D i t kan i m p l i c e r e n d a t of een zeer dunne f\inderingslaag moet worden toegepast of d a t een g e o t e x t i e l i n de fund e r i n g s l a a g wordt g e l e g d ( z i e f i g . 7 a . ) . I n dé p r a k t i j k vrordt h e t geot e x t i e l e c h t e r m e e s t a l t u s s e n de ondergrond en f u n d e r i n g b i j de f u n d e r i n g s d i k t e
gelegd, waar-
g r o t e r i s dan de voor b a s e r e s t r a i n t optimale
d i k t e ( f i g . 7 b ) . Base r e s t r a i n t i s i n h e t algemeen, e c h t e r t e n o p z i c h t e van de o v e r i g e f u n c t i e s van minder belang.
Relevante
eigenschappen:
H o r i z o n t a l e wapening l i j k t weinig
g e v o e l i g t e z i j n voor m a t e r i a a l e i g e n -
schappen van h e t g e o t e x t i e l . W e l l i c h t i s de ruwheid e n i g s z i n s van belang. Ook wordt door sommige auteurs kins
[ l ] . Webster en A l f o r d
( z i e b i j v o o r b e e l d Webster en Wat-
[ 2 ] , Robnett e t a l [s]) een wat g r o t e r
e f f e c t gevonden b i j s t i j v e r e i n l a g e n , maar v o o r a l s n o g i s d i t n i e t kwantificeerbaar.
-1.12-
1.3.5. Klankboderafunctie Omschrijving: Deze f u n c t i e b e t r e f t h e t l e v e r e n van een b e t e r e v e r d i c h t i n g van h e t aggregaat b i j t o e p a s s i n g
"klankbodem" b i j de
van een g e o t e x t i e l .
Relevantie: E r i s h i e r i n wezen geen sprake van een e c h t e f u n c t i e , maar eerder
van
een a f g e l e i d e van de s c h e i d i n g s f u n c t i e en w e l l i c h t de h o r i z o n t a l e wape¬ n i n g s f u n c t i e . Een e c h t klankbodemeffect i s t o t op heden n i e t goed aangetoond en wordt ook dat met
wel b e t w i j f e l d . Wel
vrordt i n de p r a k t i j k gevonden,
een g e o t e x t i e l b e t e r kan worden v e r d i c h t , doch d i t i s het
ge-
v o l g van bovengenoemde twee andere f u n c t i e s .
Effect: Een g u n s t i g e f f e c t i s , dat, evenals b i j s c h e i d i n g en f i l t r a t i e ,
de
ondergrond z i c h n i e t met h e t aggregaat vermengt t i j d e n s h e t
verdich-
t i n g s p r o c e s . De aangebrachte laagdiktie f u n c t i o n e e r t dan ook
volledig. ,
I t o g e l i j k i s ook
de v e r d i c h t i n g van h e t aggregaat i e t s
beter.
Relevante eigenschappen: Hiervoor wordt verwezen naar de s c h e i d i n g s f u n c t i e , de f i l t e r f u n c t i e
en
de h o r i z o n t a l e wapenings f u n c t i e .
1.3.6. Z i 2 d e l i n g s e _ d r a i n a 2 e f u n c t i e Omschrijving: De z i j d e l i n g s e drainage, i n i n t e r n a t i o n a l e l i t e r a t u u r v e e l a l aangeduid met
" l a t e r a l d r a i n a g e " i s h e t vermogen van h e t g e o t e x t i e l om
water u i t
de ondergrond en/of h a t weglichaam z i j d e l i n g s a f t e voeren t o t b u i t e n h e t weglichaam ( z i e f i g u u r 8 ) . Het water stroomt h i e r b i j i n h e t v l a k van h e t g e o t e x t i e l . Omdat de wegfundering een v e e l groter a f v o e r e n d vermogen h e e f t dan
het
g e o t e x t i e l i s deze f u n c t i e a l l e e n van b e l a n g i n d i e n de wegfundering i s opgesloten door ondoorlatende lagen en h e t g e o t e x t i e l wordt doorgezet t o t b u i t e n deze ondoorlatende lagen; h e t o v e r t o l l i g e water i n de wegfundering
kan door h e t g e o t e x t i e l z i j d e l i n g s worden afgevoerd.
- 1 . 1 3 "
Ook
kan i n sommige g e v a l l e n een z e k e r e h e v e l - of siphonwerking
belang z i j n om b i j v o o r b e e l d weg
water u i t de w i e l s p o r e n over de
van
opbollingen
t e zuigen en a f t e voeren.
Zijdelingse drainage
van
water
Figuur 8: Z i j d e l i n g s e d r a i n a g e
Relevantie; De z i j d e l i n g s e drainage i s een w e i n i g u i t g e s p r o k e n en b e t r e k k e l i j k o n d u i d e l i j k e f u n c t i e van h e t g e o t e x t i e l .
Effect: Het gunstige gevolg van d e , z i j d e l i n g s e drainage zou een g e r i n g e r e p i a s vorming, een i e t s verhoogde d r a a g k r a c h t van ondergrond en f u n d e r i n g kunnen z i j n . V e e l e f f e c t moet e r z e k e r n i e t van worden verwacht.
Relevante •
eigenschappen:
Waterdoorlatendheid i n h e t v l a k onder b o v e n b e l a s t i n g B i j a f v o e r van water i n h e t vlaik van h e t g e o t e x t i e l s p e e l t de w a t e r d o o r l a t e n d h e i d een g r o t e r o l . Aangezien
de
waterdoorlatend-
h e i d soms s t e r k a f h a n k e l i j k i s van de b o v e n b e l a s t i n g d i e i n de praüctijk aanwezig i s , d i e n t deze ook i n beschouwing genomen t e worden. •
Siphonwerking
of h e v e l w e r k i n g
De siphonwerking
i s v o o r a l van belang a l s van h e t g e o t e x t i e l een
w a t e r a f v o e r i n h e t v l a k verwacht
wordt, t e r w i j l h e t n i e t h o r i -
z o n t a a l of z e l f s p l a a t s e l i j k onder tegenschot
ligt.
-1.14-
®
Dichtslaan Door d i c h t s l a a n van h e t g e o t e x t i e l i n de t i j d met g r o n d d e e l t j e s kan een afname van de w a t e r d o o r l a t e n d h e i d optreden. D i t i s v o o r a l b i j doorstroming i n h e t v l a k een zeer b e l a n g r i j k v e r s c h i j n sel.
-
1.4.
1.15 -
Reken- of ontwerrinethoden, e i s e n en testmethoden
I n hoofdstuk 1.3. i s een meer k w a l i t a t i e v e o m s c h r i j v i n g gegeven van d i v e r s e f u n c t i e s met l e n onder een
de d a a r b i j behorende eigenschappen van
de
geotextie-
wegfundering.
I n d i t hoofdstuk wordt de r e l a t i e t u s s e n de r e l e v a n t e f u n c t i e s en e i genschappen meer g e d e t a i l l e e r d samengevat i n een r e k e n - of ontwerpmethode, w a a r b i j aangegeven wordt op welke w i j z e een k w a n t i t a t i e v e e i s a f g e l e i d kan Om
worden voor de v e r s c h i l l e n d e
geotextieleigenschappen.
naar behoren t e kunnen beproeven of de g e o t e x t i e l e n aan de
gestelde
e i s e n voldoen, wordt t e v e n s i n h e t k o r t aangegeven welke testmethoden dienen t e worden g e b r u i k t .
1.4.1.
Scheiding
1.4.1.1. üitscheursterkte Rekenmethode: De meest ongunstige s i t u a t i e met
b e t r e k k i n g t o t doorponsen gevolgd door
u i t s c h e u r e n o n t s t a a t a l s z i c h op de ondergrond onder h e t g e o t e x t i e l een s c h e r p u i t s t e e k s e l b e v i n d t . Een en dan aanwezig z i j n ,
d e r g e l i j k e u i t s t e e k s e l z a l z e k e r zo
z e l f s a l wordt geëist d a t h e t t e r r e i n van
voren wordt opgeschoond. De kans dat h i e r b i j inderdaad
nu
te
doorponsen
op-
t r e e d t i s zeer groot. Het g e o t e x t i e l kan e r s l e c h t op worden gedimensioneerd. Op
z i c h kan h e t w e i n i g
doorboord i s . Het
gevaar a l s h e t g e o t e x t i e l op een e n k e l e
wordt pas o n t o e l a a t b a a r
plek
a l s d i t gat h e t b e g i n i s van
een grote scheur. I n d i t o p z i c h t i s de s c h e u r s t e r k t e b e l a n g r i j k . De
s c h e u r s t e r k t e a l s zodanig wordt i n h e t algemeen g e d e f i n i e e r d a l s een
k r a c h t , nodig om een van t e voren a l dan n i e t o p z e t t e l i j k geïnitieerde s c h e u r i n omvang t e doen toenemen. De s c h e u r s t e r k t e a l s h i e r g e b r u i k t , kan h e t b e s t geïnterpreteerd worden a l s de s c h e u r s t e r k t e d i e gevonden wordt u i t de t r a p e z i u m - s c h e u r t e s t .
- 1.16 -
Om
deze k r a c h t W (kN), d i e aan beide z i j d e n van de scheur o p t r e e d t , t e
r e l a t e r e n aan een spanning S (kN/m) i n h e t g e o t e x t i e l d i e n t de k r a c h t omgerekend t e vrorden over een zekere breedte b (m) van h e t g e o t e x t i e l , W waardoor een rekenspanning r (IcN/m') bepaald i s ( z i e f i g u u r 9 ) . Deze breedte b hangt af van de g r o o t t e van de s c h e u r / b e s c h a d i g i n g , r e s p e c t i e v e l i j k h e t a a n t a l scheuren/beschadigingen per l e n g t e - e e n h e i d l o o d r e c h t op de s p a n n i n g s - ( w a p e n i n g s ) r i c h t i n g van h e t g e o t e x t i e l . B i j de h i e r beschouwde t o e p a s s i n g i s de spanning h e t g r o o t s t i n de t i n g van de
dwarsrich-
weg.
Over h e t a a n t a l scheuren/beschadigingen per l e n g t e - e e n h e i d i s n i e t v e e l op voorhand bekend. Een aanname van eén s c h e u r / b e s c h a d i g i n g per meter i s s t e r k overtrokken en kan a l s een bovengrens beschouwd worden. De afmetingen van de scheur c.q. b e s c h a d i g i n g z a l per d e f i n i t i e
klein
z i j n . Immers, e r moet geëist worden d a t een o n t s t a n e b e s c h a d i g i n g n i e t g r o t e r wordt, u i t s c h e u r t , onder een opgelegde spanning. De breedte b van de b e s c h a d i g i n g wordt aangehouden op 2 cm, hetgeen a l s een bovengrens beschouwd moet worden. D i t betekent dat de aan h e t g e o t e x t i e l * opgelegde spanning S
(}cN/m) over deze 2 cm opgenomen moet worden door
de s c h e u r s t e r k t e W (kN) optredend aan één of twee z i j d e n van de b e s c h a d i g i n g van 2 cm, a f h a n k e l i j k van een p l a a t s i n h e t raidden of aan de rand van h e t g e o t e x t i e l . D i t b e t e k e n t d a t W = 0 , 0 1 = 0,02
S , W (kN) en S
S
respectievelijk W
()cN/m). Het e e r s t e g e v a l wordt maatgevend v e r -
o n d e r s t e l d , omdat, a l s e r een b e s c h a d i g i n g o n t s t a a t aan de r a n d van h e t g e o t e x t i e l deze z i c h of aan de rand van, r e s p e c t i e v e l i j k b u i t e n de
weg
b e v i n d t , of onder de wegfundering z e l f , maar dan t e r p l a a t s e van een o v e r l a p d i e groot i s i n r e l a t i e t o t de initiële b e s c h a d i g i n g . Eisen: Geëist moet worden dat h e t g e o t e x t i e l , waarin een gat i s aangebracht, n i e t v e r d e r u i t s c h e u r t a l s h e t onder spanning wordt g e b r a c h t . De g r o o t t e van de v e r e i s t e breukspanning
S ()cN/m) van het g e o t e x t i e l i s door de
wapeningsfunctie, en i n mindere mate door de s c h e i d i n g s f u n c t i e , bep a a l d . De s c h e u r s t e r k t e W (kN) moet g r o t e r dan of g e l i j k z i j n aan maal deze breukspanning
S (kN/m).
0,01
- 1.17 -
S I kN/m)
S 1 kN/m) b
lm)
S l kN/m)
S I kN/m
S(khVm)
J i M
f (m)
: 1 S(kN/m)
|lm)
1 . S( kN)
Ws
w S!kN/m)
'
S t kN/m )
S ( B - b/2 ) • W = S. B
F i g u u r 9: üitscheursterkte
-1.18-
1.4.1.2. Doorponssterkte Rekenmethode: Een tweede s i t u a t i e w a a r b i j doorponsen kan optreden i s h i e r o n d e r aangegeven:
g r o t e s t e n e n u i t aggregaat geotextiel
ondargrond
Grote en scherpe s t e n e n u i t h e t aggregaat kunnen z i c h door h e t geotext i e l heen i n de ondergrond ponsen. De druk p.^ v a n u i t h e t aggregaat i s g e l i j k aan de g e s p r e i d e v e r k e e r s l a s t en h e t funderingsgewicht, dus:
^1 • (na+2eh)(a+2eh) * ^'^
waarin: F
=« a s l a s t
a
= bandbreedte
n
=« a a n t a l banden per a s h e l f t
e
= b e l a s t i n g s s p r e i d i n g s f a c t o r van h e t aggregaat
H
= aggregaathoogte
De druk p^ v a n u i t de ondergrond i s g e l i j k aan de druk p.^, verminderd met de b e l a s t i n g s p r e i d i n g door h e t g e o t e x t i e l .
De s i t u a t i e kan a l s v o l g t s c h e m a t i s c h worden weergegeven voor h e t g e v a l e r geen wapeningswerking i s en p^ = p^ = P«
F = p.
ÏÏ .D -J-
- I.19 -
T e r p l a a t s e van h e t contactpunt k o r r e l - g e o t e x t i e l g e l d t :
11
,d.S = p . V d.S
V
S ^v S
= £ 4
4d
TT d
p.
TT d
4 (D^ - d^)
(D^ - d^)
:S=dw:v'(dw
2
2 +dr)
V S V
= S. / ( r ) = S. 2 2' (dw) + (dr)
^ 2 WQ |dr) w7j (dw)^
De v e r e i s t e g e o t e x t i e l s p a n n i n g o v e r de omtrek van de punt van de
korrel
d i e door w i l ponsen kan dus berekend worden en hangt a f van de tangens van de r a a k l i j n van h e t g e o t e x t i e l dw/dr, de diameter d van de punt
van
de k o r r e l , de g r o o t s t e diameter D van de k o r r e l en de heersende bovenbelasting.
Deze spanning S (N/m) (N) met
kan omgerekend worden n a a r een d o o r p o n s s t e r k t e P
S.ïï.d = P.
I n h e t algemeen kan van g e v a l t o t g e v a l met a f s t e n m i n g yan u i t b u i g i n g en voorspanning een e i s a f g e l e i d worden. Voor de o n t w e r p r i c h t l i j n i s een a a n t a l v e i l i g e waarden gegeven d i e a a n s l u i t e n b i j gangbare geotext i e l e n . De minimale z a k k i n g van h e t sten?>el b i j de CBR-potproef
dient
0,025 t e bedragen.
Eisen: Het g e o t e x t i e l moet de bovengenoemde spanningstoestand zonder scheuren kunnen verdragen. Een geringe mate van doorboring, w a a r b i j de s t e e n h e t o n t s t a n e gat v u l t , i s toegestaan, m i t s h e t g e o t e x t i e l h i e r b i j verder u i t s c h e u r t .
niet
- 1.20 -
Testmethode: Voor de b e p a l i n g van de d o o r p o n s s t e r k t e wordt g e b m i k gemaakt van een CBR-potproef. De voor v e r s c h i l l e n d e k o r r e I p u n t e n berekende doordrukk r a c h t e n z i j n naar de g r o t e r e diameter van h e t CBR-stempel omgerekend met behulp van de i n de b e r e k e n i n g g e b r u i k t e spanning.
1.4.1.3. Ener gi e-abs Orpt i e Rekenmethode: De i n d e e l I I van deze r i c h t l i j n e n
gegeven d i m e n s i o n e r i n g b e v a t d i e
c o m b i n a t i e s van aggregaathoogte H en van s t e r k t e S en s t i j f h e i d E van het
g e o t e x t i e l , w a a r b i j de ondergrond n e t n i e t b e z w i j k t of s t e r k
defor-
meert. Het g e o t e x t i e l h e e f t d a a r b i j , i n d i e n nodig, een wapeningsfunct i e . I n de p r a k t i j k worden e c h t e r nogal eens c o m b i n a t i e s van aggregaathoogten en g e o t e x t i e l e n t o e g e p a s t w a a r b i j de e v e n w i c h t s s i t u a t i e van de ondergrond minder d u i d e l i j k g e d e f i n i e e r d i s . D i t komt v o o r a l voor b i j z e e r s l e c h t e ondergrond
( c ^ < 20 kN/m^). Het gevolg i s d a t p a s b i j
g r o t e spoorvorming een evenwicht o n t s t a a t , hetgeen m o g e l i j k i s door een zekere v e r s t e v i g i n g van de ondergrond, door de g u n s t i g e r geometrie na spoorvorming en door de g r o t e r e a g g r e g a a t d i k t e d i e t e r p l a a t s e van h e t spoor wordt gecreëerd door h e t r e g e l m a t i g u i t v r i L l e n van deze s p o r e n .
I n d i t s o o r t c o n s t r u c t i e s h e e f t h e t g e o t e x t i e l i n h e t algemeen
geen
w a p e n i n g s f u n c t i e . Het h e e f t h e t "bezwijken" van de ondergrond n i e t tegen kunnen gaan. Vfel wordt h e t g e o t e x t i e l geacht een s c h e i d i n ^ f u n c t i e t e hebben. Deze s c h e i d i n g s f u n c t i e h e e f t h e t g e o t e x t i e l e c h t e r a l l e e n , i n d i e n h e t h e e l b l i j f t , d a t w i l zeggen i n d i e n h e t de g r o t e spoorvorming zonder scheuren kan v o l g e n . De c o h e s i e v e ondergrond b e z w i j k t v e e l a l v i a b r e u k l i j n e n : een wig grond wordt onder de w i e l e n weggeperst, t e r w i j l de n a a s t l i g g e n d e grond een v e e l g e r i n g e r e vervorming ondergaat. D i t l e i d t t o t g r o t e z e t t i n g s v e r s c h i l l e n . Deze k\mnen a l l e e n door een g e o t e x t i e l worden gevolgd, i n d i e n de grote v e r l e n g i n g d i e t e r p l a a t s e van h e t b r e u k v l a k van de ondergrond nodig i s , kan worden g e m o b i l i s e e r d door " b i j t r e k k e n " van m a t e r i a a l u i t h e t g e o t e x t i e l aan w e e r s z i j d e n van het breukvlak.
- 1.21 -
Deze m o g e l i j k h e i d t o t b i j t r e k k e n i s a f h a n k e l i j k van:
•
de spanning i n h e t g e o t e x t i e l
•
de b i j deze spanning horende rek, ofwel de e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s van h e t g e o t e x t i e l
•
de l e n g t e L t e r z i j d e van h e t b r e u k v l a k , waarover de spanning i n h e t g e o t e x t i e l wordt afgebouwd. Deze a f s t a n d
i s voornaime-
l i j k a f h a n k e l i j k van de s c h u i f s p a n n i n g t u s s e n g e o t e x t i e l en de funderingslaag
en dus van de hoogte en h e t volumegewicht
b
van de f m d e r i n g s l a a g . I n onderstaande f i g u u r i s d i t nader t o e g e l i c h t .
gaotcxticl ondargrond
^
breuklijnen
v e r l o o p V. spanning s in g e o t « t i e l
AL
= benodigde
over
L
O
^
verlenging
F i g u u r 10: " B i j t r e k k e n "
De v e r l e n g i n g
AL
=
geotextiel
A L i s g e l i j k aan de geïntegreerde r e k :
ƒ O
e { x ) dx -
ƒ O
dx ^
-
1.22
U i t narekenen van p u l l - o u t t e s t s
-
( z i e v.d. Berg en Kenter [18 ]) b l i j k t
dat de s c h u i f s p a n n i n g T b i j benadering c o n s t a n t i s over L. Daarmee i s S(x)
te schrijven a l s :
S(x)
= S ( 1 - | ) = S(1
^
X ( T
+T
)
^
^ — ^ =
A
S-x(T^+Tj^)
=
S-x
HY(tg*^+tg
waarin:
H
= hoogte aggregaat
Y
= s o o r t e l i j k gewicht aggregaat = w r i j v i n g s h o e k t u s s e n aggregaat en g e o t e x t i e l
fji^ * w r i j v i n g s h o e k t u s s e n ondergrond S
en g e o t e x t i e l
= breukspanning a l s x = O
Hiermee wordt:
L AL
S+x Hï(tg<|>.,+tgij>2)dx _
= ƒ
X Hï(tg<|).,+t^(j)2) _
S/HÏ(tg
O
/> A 2EHY(tg<|).|+tgi^2) ~ ^
s HT( etgc^^+tgij)^)
A ' HY( tg
^+tg<|)2)
H i e r i n i s A b i j b e n a d e r i n g h e t oppervlak ( e n e r g i e ) d a t onder de spann i n g - r e k c u r v e i s geborgen b i j een spanning S (of b i j b e h o r e n d e r e k e ) . I n v u l l e n van een a a n t a l p r a k t i j k w a a r d e n , z o a l s :
H
= 0,4 m
Y
=15
kN/m
tg^+tg4.2 = 1 AL
= spoordiepte = 0,3 m
- 1.23 -
geeft:
S . e = 4 of
breuk,
*
breuk^ " ""O ( W m ^ )
^v,
I n een proefvak t e Nieuwerkerk aan de I J s s e l waar een v l i e s werd toegep a s t roet S * £ - 2 a 3 of S^^^^^ *
^rexxk
' ^ ^^^^"^ s t r a i n - w a a r d e n )
b l e e k h e t v l i e s i n d e r d a a d t e scheuren.
Eisen: I n d i e n een g e o t e x t i e l wordt t o e g e p a s t i n een w e g c o n s t r u c t i e w a a r b i j de s t a b i l i t e i t van de ondergrond n i e t gewaarborgd i s ,
z a l het geotextiel
de - doorgaa,ns d i s c o n t i n u e - vervorming van de ondergrond moeten kunnen v o l g e n . H i e r t o e moet een e i s aan h e t produkt van de breukspanning S
breuk
en de breukrek s, , vrorden g e s t e l d , breuk
Keuringsmethode: Striptest.
1.4.2.
ÜÜ^er
1.4.1.1. Z a n d d i c h t h e i d Rekenmethode: Het g e o t e x t i e l moet voorkomen, dat f i j n e d e e l t j e s u i t de ondergrond i n de f u n d e r i n g s l a a g worden g e p e r s t . D i t p r o c e s wordt b e h e e r s t door een aantal factoren:
a.
de optredende gradiënten op de grens van ondergrond en geotextiel
b.
de c o n s i s t e n t i e en de c o h e s i e van de ondergrond
c.
de k o r r e l v e r d e l i n g van de ondergrond
d.
de z a n d d i c h t h e i d van h e t g e o t e x t i e l , d i e bepaald wordt door de g r o o t t e van de openingen i n h e t g e o t e x t i e l , alsmede de v e r d e ling hierin.
-
1.24
-
De gradiënten op de grens van ondergrond en g e o t e x t i e l worden voornamel i j k b e p a a l d door de v e r k e e r s b e l a s t i n g . Door de v e r k e e r s b e l a s t i n g vrorden de f i j n e d e e l t j e s u i t de ondergrond a l s h e t ware i n de f u n d e r i n g s l a a g geponpt. De h i e r b i j optredende gradiënten z i j n i n h e t algemeen b i j z o n d e r hoog, maar van k o r t e duur. De gradiënt i s i n i e d e r g e v a l voldoende hoog om l o s s e f i j n e
deeltjes
ook inderdaad t e t r a n s p o r t e r e n . Een van de f a c t o r e n d i e d i t t r a n s p o r t tegengaat i s de c o n s i s t e n t i e en c o h e s i e van h e t o n d e r g r o n d m a t e r i a a l . Een
voldoende parameter om d i t t e b e s c h r i j v e n i s de ongedraineerde
s c h u i f s t e r k l t e c ^ b i j h e t maximale v o c h t g e h a l t e z o a l s d i t t e r p l a a t s e van
de overgang g e o t e x t i e l / o n d e r g r o n d o p t r e e d t .
• P r a k t i j k e r v a r i n g h e e f t g e l e e r d d a t b i j c ^ > 100 kN/m^ geen d e e l t j e s meer u i t de ondergrond worden losgemaakt en i n de f u n d e r i n g s l a a g vrorden gepon^jt. D i t b e t e k e n t dat h e t b i j c^-waarden > 100 kN/m^ n i e t meer z i n v o l i s om een g e o t e x t i e l a l s s c h e i d i n g s - of f i l t e r l a a g t o e t e p a s s e n ( o v e r i g e n s ook n i e t a l s w a p e n i n g s l a a g ) . B i j een ondergrond met o^ < 100 kN/m^ kan wel t r a n s p o r t van d e e l t j e s optreden en i s t o e p a s s i n g van een g e o t e x t i e l om d i t tegen t e gaan wel z i n v o l . De g r o o t t e van de openingen i n h e t g e o t e x t i e l moet d a a r b i j worden afgestemd op de diameter van de d e e l t j e s u i t de ondergrond.
Eisen: Bij
een ondergrond bestaande u i t n a t u \ i r l i j k a f g e z e t m a t e r i a a l i s h e t
voldoende om t e e i s e n d a t de g r o o t s t e k o r r e l u i t de ondergrond (d ) max n i e t door de g r o o t s t e opening (O
) i n h e t g e o t e x t i e l heen kan. I n
e e r s t e i n s t a n t i e z u l l e n f i j n e r e d e e l t j e s wel door h e t g e o t e x t i e l migreren,
maar na v e r l o o p van t i j d vormt z i c h i n de ondergrond een n a t u u r -
l i j k f i l t e r dat v e r d e r t r a n s p o r t tegengaat. A l s p r a k t i s c h e e i s wordt bij
oeverbeschermingen vrel g e s t e l d : < dgQ voor w e e f s e l s o f °90 ^ ^'^ *^0
niet-geweven g e o t e x t i e l e n
w a a r i n 0^^ wordt b e p a a l d met behulp van de testmethode van h e t Waterloopkundig Laboratorium.
- 1.25 -
I n de wegenbouw waar de waterdebieten door h e t g e o t e x t i e l v e e l g e r i n g e r en minder l a n g d u r i g z i j n ,
z a l o n g e t w i j f e l d een a a n z i e n l i j k minder zware
e i s kunnen worden gehanteerd. I n f e i t e i s n o o i t b i j t o e p a s s i n g van een voor de wegenbouw gangbare g e o t e x t i e l een e r n s t i g e v e r v u i l i n g van h e t aggregaat g e c o n s t a t e e r d . V o o r l o p i g kan e r daarom, zonder nadere
eisen
t e s t e l l e n , van worden u i t g e g a a n , d a t a l l e gangbare geweven en n i e t geweven g e o t e x t i e l e n voldoen op h e t punt van z a n d d i c h t h e i d . Netvormige g e o t e x t i e l e n , w a a r b i j de mazen a a n z i e n l i j k g r o t e r z i j n , l i j k e n minder g e s c h i k t i n d i t o p z i c h t . Een t a m e l i j k a r b i t r a i r e e i s voor de z a n d d i c h t heid
voor h e t t e x t i e l d i e h e t bovenstaande
- 1000
i n een getalwaarde vangt
u.
Keuringsmethode: Z a n d d i c h t h e i d s b e p a l i n g volgens h e t NEN
ontwerp.
•
1.4.2.1. Waterdoorlatendheid Rekenmethode: De w a t e r d o o r l a t e n d h e i d van een g e o t e x t i e l wordt v e e l a l gegeven v i a de formule:
Ah « a v"^ waarin: a
= weerstandcoëfficiënt van h e t g e o t e x t i e l
Ah = p o t e n t i a a l v a l over h e t g e o t e x t i e l (m) V
« filtersnelheid
(m/s)
m
= e:q)onent, d i e afhangt van h e t type stroming: m = 1 laminair m = 2 turbulent 1 < m < 2 overgang
A l s maat voor de door l a t e n d h e i d wordt dan wel genomen: Ah.^, d a t i s de p o t e n t i a a l v a l over h e t g e o t e x t i e l b i j een f i l t e r s n e l h e i d van 0,0 1 m/s.
- 1.26 -
Op deze w i j z e wordt het probleem omzeild om h e t verhang over h e t geot e x t i e l t e meten. Een andere w i j z e waarop d i t i s gedaan, i s door de stroming t e s c h r i j v e n volgens
V = k i = k
— e
Darcy:
= -Ah e
(1)
waarin:
e = d i k t e van h e t g e o t e x t i e l k = ' p e r m e a b i l i t e i t van h e t g e o t e x t i e l
— wordt g e d e f i n i e e r d a l s de p e r m i t i v i t e i t van h e t g e o t e x t i e ] . Deze e grootheid i s v e e l eenduidiger en g e m a k k e l i j k e r t e meten dan de permeabiliteit. Eisen:
•
Geëist moet worden, dat e r z i c h over h e t g e o t e x t i e l geen grote
poten-
t i a a l v a l kan opbouwen. Een wat c o n s e r v a t i e v e u i t w e r k i n g h i e r v a n i s , d a t de d o o r l a t e n d h e i d van h e t g e o t e x t i e l g r o t e r of g e l i j k
moet z i j n aan d i e
van de ondergrond. B i j de t o e p a s s i n g waar h e t h i e r om gaat - de t o e p a s s i n g onder s t e e n f u n d e r i n g e n van wegen - z a l de ondergrond i n h e t a l g e meen b e s t a a n u i t b e h o o r l i j k ondoorlatende
k l e i - en veengronden. De
initiële d o o r l a t e n d h e i d van de gangbare g e o t e x t i e l e n i s i n a l l e g e v a l len
zeer v e e l groter» Na v e r l o o p van t i j d z u l l e n - z o a l s aangetoond b i j
onderzoek naar h e t verloop van de d o o r l a t e n d h e i d van g e o t e x t i e l e n i n oeverbeschermingen - de g e o t e x t i e l e n min o f meer d i c h t s l a a n met
fijne
d e e l t j e s u i t de ondergrond en z a l de d o o r l a t e n d h e i d s t e r k afnemen. D i t d i c h t s l a a n z a l b i j g e o t e x t i e l e n i n de wegenbouw n i e t zo s t e r k
optreden
omdat de v e r v u i l i n g v a n u i t de grond komt en z i c h h i e r een n a t u u r l i j k f i l t e r z a l opbouwen. I n oeverbeschermingen komt een groot d e e l van v e r v u i l i n g van h e t g e o t e x t i e l u i t h e t water.
de
- 1.27 -
Niettemin werd b i j bovengenoemd onderzoek naar g e o t e x t i e l e n i n oeverbeschermingen aangetoond, dat z i c h ondanks h e t " d i c h t s l a a n " geen noemenswaardige druk opbouwde onder h e t g e o t e x t i e l .
I n d i e n wordt geëist, dat h e t g e o t e x t i e l een f a c t o r 10 d o o r l a t e n d e r i s dan de meest doorlatende slappe ondergrond ( i . e . veen met k = 10"^ m/s),
dan z a l zeker geen overdruk onder h e t g e o t e x t i e l o n t s t a a n .
k
>
10-'* m/s
V e e l a l wordt i n p l a a t s van de d o o r l a t e n d h e i d k de druïcval AH'bepaald b i j een doorstroomsnelheid van 0,01 m/s. U i t formule (1) v o l g t dan b i j aanname van een g e o t e x t i e l d i k t e e - 0,001 m, d a t :
AH
< 0,1 icwk
e
Keuringsraethode: Waterdoorlatendheidsproef volgens NEN ontwerp.
1.4.3.
Membraanwapening
Literatuur De l a a t s t e j a r e n i s een a a n t a l methoden g e p u b l i c e e r d waarmee g e t r a c h t wordt h e t e f f e c t van membraanwapening t e berekenen. Een
e e r s t e poging h i e r t o e i s ondernomen door Nieuwenhuis
[10]. H i j
s t e l d e de e v e n w i o h t s v e r g e l i j k i n g voor h e t g e o t e x t i e l op. De zogenaamde merabraanvergelijking l o s t e h i j op voor een a a n t a l b e l a s t i n g s v e r d e l i n gen. De r e a c t i e k r a c h t e n v a n u i t de ondergrond werden h i e r b i j met behulp van
een b e d d i n g s c o n s t a n t e berekend. D i t i s t e v e n s h e t zwakke punt van
de rekenmethode van Nieuwenhuis. Het p l a s t i s c h e grondgedrag, d a t een w e i n i g d r a a g k r a c h t i g e grondslag onder een f l i n k e a s l a s t a l gauw v e r toont i s m o e i l i j k t e b e s c h r i j v e n met een beddingsconstante. Bovendien wordt geen r e k e n i n g gehouden met h e t bezwijkdraagvermogen van de grond. Bakker [ l l ] h e e f t deze twee nadelen van de methode Nieuwenhuis i n z i j n rekenmethode ondervangen. H i j gaat u i t van h e t bezwijkdraagvermogen van de grond. E c h t e r i n z i j n methode i s n i e t v o l d a a n aan de evenwichtsvoorwaarde voor h e t g e o t e x t i e l omdat de u i t b u i g i n g van h e t g e o t e x t i e l v r i j w i l l e k e u r i g a l s een geknikte l i j n i s aangenomen.
- I.28 -
Ludwig [ 1 2 ] h e e f t een s o o r t g e l i j k e rekenmethode a l s Bakker o p g e s t e l d . H i j neemt a l l e e n aan d a t g e o t e x t i e l s i n u s v o r m i g u i t b u i g t . Giroud en Noiray [ l 3
gaan eveneens van een s o o r t g e l i j k e methode a l s
Bakker u i t , a l l e e n nemen z i j een p a r a b o o l aan voor de u i t b u i g i n g s l i j n van h e t g e o t e x t i e l . Zoals h i e r n a z a l b l i j k e n , i s d i t een goede keuze, omdat hiermee i n een a a n t a l g e v a l l e n t o e v a l l i g wordt v o l d a a n aan de evenwichtsvoorwaarde voor h e t g e o t e x t i e l . Verder houden Giroud en Noir a y v i a een e i t p i r i s c h e formiole r e k e n i n g met h e t a a n t a l l a s t o v e r g a n g e n . Bakker, Ludwig, Giroud en Noiray gaan u i t van h e t bezwijkdraagvermogen van de ondergrond, hetgeen op z i c h een goede aanname i s .
Z i j passen
e c h t e r a l l e e n de p l a s t i c i t e i t s t h e o r i e v e r k e e r d toe. Z i j nemen n a m e l i j k aan d a t de grond a l l e e n onder h e t w i e l weggeperst wardt en d a t de f u n d e r i n g s l a a g bovenop de n a a s t l i g g e n d e zone a l s een s t a b i l i s e r e n d e bovenb e l a s t i n g werkt. E c h t e r , b i j s t e r k e b e l a s t i n ' g s s p r e i d i n g door h e t geot e x t i e l wordt deze weggeperste, p l a s t i s c h e wig grond v e e l breder. gewicht van de f u n d e r i n g s l a a g n a a s t h e t w i e l werkt dan n i e t
Het
stabilise-
rend, maar eerder d e s t a b i l i s e r e n d . D i t houdt i n , d a t de bovengenoemde rekenmethoden o n v e i l i g z i j n en wel met name b i j een zeer s l e c h t e gronds l a g , a l s v e e l b e l a s t i n g s p r e i d i n g van een g e o t e x t i e l wordt geëist. V r i j r e c e n t i s nog een nieuwe rekenmethode g e p u b l i c e e r d door P e r r i e r 1 4 ] . P e r r i e r gaat e v e n a l s nieuwenhuis u i t van de membraanvergelijking. Voor de ondergrond neemt h i j e c h t e r een b e t r e k k e l i j k w i l l e k e u r i g e e n p i r i s c h e r e l a t i e aan.
De e n i g e rekenmethode, w a a r b i j aan h e t evenwicht van zowel h e t geotext i e l a l s van de ondergrond wordt voldaan, i s de rekenmethode door m e i j e r e t a l [ 1 5 ] , v.d. Berg e t a l [ i a ] en K e n t e r en S e l l m e i j e r
Sell-
[4].
Deze methode brengt bovendien h e t p l a s t i s c h grondgedrag op de j u i s t e w i j z e i n r e k e n i n g . Ook kan met deze methode h e t c u m u l a t i e f e f f e c t van een groot a a n t a l lastovergangen worden berekend. De methode i s g e t o e t s t met behulp van een d r i e t a l proefvaJcken, w a a r b i j een goede overeenkomst t u s s e n r e k e n r e s u l t a t e n en m e e t r e s u l t a t e n werd gevonden. De methode S e l l m e i j e r z a l daarom worden g e b r u i k t om o n t w e r p r i c h t l i j n e n en s p e c i f i c a t i e s voor de h i e r beschouwde
t o e p a s s i n g van g e o t e x t i e l e n onder een
wegfundering op t e s t e l l e n . Omdat deze methode i n f e i t e de k e r n van d i t r a p p o r t i s , z a l deze i n de volgende hoofdstukken u i t v o e r i g worden beschreven.
-
1.29
-
Rekenmethode v a n _ S e l l m e i j e r ; Uitgangspunten en a f l e i d i n g De h i e r beschreven rekenmethode berekent h e t e f f e c t van de zogenaamde membraanwapening door een k u n s t s t o f i n l a g e t u s s e n een w e i n i g draagk r a c h t i g e ondergrond en de aggregaatlaag van een onverharde weg o f e e n nog t e verharden weg i n de bouwfase. I n f i g . van
11a i s een d w a r s p r o f i e l
een d e r g e l i j k e weg weergegeven.
PLASTISCHE
Fft.SE
b«zwijkan van d« gfX)nd —»• vcrvopmingan sponning in gaotaxtiol —»• batastingspraiding «nz. totdat « v e n w i c h t is gavondan — * 'gpansd roagvernr^oga n
F i g u u r 11: P r i n c i p e van manbraanwapening
De v r a c h t a u t o wordt v e r o n d e r s t e l d midden op de weg t e r i j d e n . E c h t e r met een geringe a a n p a s s i n g van de rekenmethode kan ook een e x c e n t r i s c h e b e l a s t i n g s i t u a t i e worden doorgerekend. Verder i s de rekenmethode 2dimensionaal, hetgeen overeenkomt met de t a m e l i j k extreme s i t u a t i e , waarin een lange r i j a u t o ' s de weg b e r i j d t . Het s l u i t e c h t e r goed a a n b i j h e t 2-dimensionale k a r a k t e r van de b l i j v e n d e spoorvorming. De bel a n g r i j k s t e v e r g e l i j k i n g e n voor een d e r g e l i j k systeem z i j n de evenw i c h t s v e r g e l i j k i n g voor h e t g e o t e x t i e l en d i e voor de ondergrond.
- 1.30 -
Verondersteld
wordt, dat h e t g e o t e x t i e l z i c h a l s een b u i g i n g s s l a p mem-
braan gedraagt, d a t e n e r z i j d s wordt b e l a s t door de v e r k e e r s l a s t
en
h e t gewicht van h e t aggregaat TH en a n d e r z i j d s door de r e a c t i e s v a n u i t de ondergrond q^. De ondergond en h e t g e o t e x t i e l z u l l e n onder van
de w i e l l a s t vervormen ( z i e f i g .
u i t g e r e k t en komt onder spanning.
invloed
11b). Het g e o t e x t i e l wordt h i e r b i j
Hierdoor o n t l a s t h e t g e o t e x t i e l de
zone onder de w i e l l a s t en b e l a s t de zone n a a s t de w i e l l a s t . Met andere woorden: Het g e o t e x t i e l s p r e i d t de spanning op de ondergrond. De e v e n w i o h t s v e r g e l i j k i n g
i s i n dat geval:
(1)
vaarin:
S
• trekspanning i n h e t geotextiel
S
= horizontale
conponent van S
O
w
= v e r t i c a l e v e r p l a a t s i n g van h e t g e o t e x t i e l
X
- h o r i z x j n t a l e a f s t a n d t o t de a s van de v r a c h t a u t o
Y
« volumegewicht aggregaat
H
= hoogte aggregaat.
Voorts wordt v e r o n d e r s t e l d , d a t de ondergrond z i c h b i - l i n e a i r e l a s t o p l a s t i s c h gedraagt. Dat w i l zeggen: een f a s e van l i n e a i r
elastisch
gedrag, gevolgd door een f a s e van s t a r p l a s t i s c h gedrag ( z i e f i g . 1 2 ) .
- 1.31 -
belasting
A
Nc M Cu
plastiscl^<2
zakking
w
Figuur 12: S^annings-zakking gedrag van ondergrond.
I n de l i n e a i r e l a s t i s c h e f a s e wordt h e t grondgedrag b e s c h r e v e n v i a e e n beddingsconstante k:
= k . w (elastische fase)
(2)
I n de s t a r p l a s t i s c h e f a s e vrordt h e t grondgedrag a l s v o l g t . b e s c h r e v e n raet behulp van de d r a a g k r a c h t - f o r m u l e s van B r i n c h Hansen:
q
= N 1
( c + T B T t g ~ $) ( p l a s t i s c h e f a s e ) C
4
vaarin:
c
= c o h e s i e van de ondergrond
*
= hoek van inwendige w r i j v i n g van de ondergrond
Y
= e f f e c t i e f volumegewicht van de ondergrond
N B
c
= draagkrachtfactor = b r e e d t e van de weg
(3)
De
gespreide v e r k e e r s l a s t
te
z i j n ; met
wordt v e r o n d e r s t e l d
constant
van
grootte
andere woorden een r e c h t h o e k i g e b e l a s t i n g s v e r d e l i n g
volgens: F 2(na + 2eH) waarin ( z i e ook F =
(a +
(4)
2eH)
f i g . 11):
aslast
a = breedte van
de band
n = a a n t a l banden H = aggregaathoogte e = b e l a s t i n g s p r e i d i n g s f a c t o r van h e t aggregaat.
Zoals r e e d s e e r d e r vermeld, wordt deze b e l s t i n g
verondersteld
over
de gehele l e n g t e van de weg
aanwezig t e
De
voor h e t g e o t e x t i e l en de ondergrond worde
evenwichtsvergelijkingen
simultaan
opgelost
z i j k a n t van de weg
met
zijn.
de randvoorwaarde dat h e t g e o t e x t i e l aan
de
voldoende v e r a n k e r d i s . Voor de e l a s t i s c h e f a s e
v o l g t dan u i t (1) en ( 2 ) :
kW
met:
2 ch
( 0 - a ) ch
5 sh
Vsh
3
(5.1)
2 ch
( 3 - a ) ch
C sh
n/sh
0 + 1 - h (C-a+ïï)
(5.2)
2 c h a ch ( 5 - 3 ) sh n/gh 3
(5.3)
- 1.33 -
n =
2
(na + 2eH) / k/S
; O
5 = X / k/S
; O
A = spoorbreedte.
De e e r s t e v e r g e l i j k i n g g e l d t i n O < C < a-H, d a t w i l zeggen t u s s e n de as van de weg en de door h e t aggregaat
g e s p r e i d e w i e l l a s t . De tweede
v e r g e l i j k i n g g e l d t i n O,-T\ < C < a+n, d a t w i l zeggen onder de door h e t aggregaat gespreide w i e l l a s t . De derde v e r g e l i j k i n g g e l d t i n ct+n < 5 < 3, d a t w i l zeggen t u s s e n de door h e t agggregaat g e s p r e i d e w i e l l a s t en de rand van de weg. U i t - d e o p l o s s i n g (5) b l i j k t d u i d e l i j k dat de waarde van de parameter k/S
een grote i n v l o e d h e e f t . B i j i n v u l l e n van reële waarden voor k en O
S
b l i j k t dat de waarde van k/S O
z e l f s voor s t e r k e g e o t e x t i e l e n en een
O
b i j z o n d e r zachte ondergrond r e l a t i e f groot i s . I n dat g e v a l z i j n
de
v e r p l a a t s i n g e n b u i t e n h e t gebied a-n < C < QH-n v e r w a a r l o o s b a a r . D i t betekent dat de s p a n n i n g s t o e s t a n d van de ondergrond n a u w e l i j k s beïnv l o e d wordt door h e t g e o t e x t i e l . Met andere woorden: zolang de ondergrond z i c h nog e l a s t i s c h gedraagt i s h e t e f f e c t van membraanwapening door h e t g e o t e x t i e l v r i j w e l n i h i l . V e r g e l i j k t men e c h t e r de waarde van de door h e t aggregaat g e s p r e i d e verkeersbelasting
voor e n k e l e reële g e v a l l e n met h e t draagvermogen
van de ondergrond, dan b l i j k t d a t b i j een wat s l e c h t e r e ondergrond a l bij
z e e r k l e i n e v e r k e e r s l a s t e n h e t grensdraagvermogen wordt o v e r s c h r e -
den. De ondergrond z a l dan n i e t meer e l a s t i s c h reageren, maar p l a s tisch. De breedte van deze p l a s t i s c h e zone - de zogenaamde b e z w i j k b r e e d t e b v o l g t u i t de g e l i j k s t e l l i n g van de t o t a l e o n d e r g r o n d r e a c t i e s som van de w i e l l a s t F/2 en h e t gewicht van h e t aggregaat
TH:
a a n de
1.34
-
b * q
1
2(a+2eH)
+
-
THb (6)
F Of b = 2(q.|-YH) (a+2eH)
waarin: Y = volumegewicht aggregaat.
Voor de p l a a t s van de p l a s t i s c h e zone b e s t a a n e r d r i e mogelijkheden, z i e f i g u u r 13.
(a)
^ ^
^ t f t » f t i
(b)
t t t-' t 1 1
t t.
f
f-
1
i 1
f
1
t rand van dc weg
as van de weg
Figuur 13: P o s i t i e p l a s t i s c h e zone.
I n g e v a l a l i g t de p l a s t i s c h e zone c e n t r i s c h onder de w i e l l a s t . D i t i s de meest voorkomende s i t u a t i e .
- 1.35 -
I n geval b raken de r e s p e c t i e v e l i j k e p l a s t i s c h e zones van de twee wiel e n t e r w e e r s z i j d e n van de a s e l k a a r midden onder de auto. Verdere u i t b r e i d i n g van h e t p l a s t i s c h e gebied kan dan a l l e e n nog maar p l a a t s vinden i n de r i c h t i n g van de kant van de weg. c e n t r i s c h t e n o p z i c h t e van de p l a s t i s c h e
De w i e l l a s t l i g t dan
ex-
zone.
I n g e v a l c i s een u i t b r e i d i n g van h e t p l a s t i s c h e gebied b u i t e n de r a n d van de weg o n w a a r s c h i j n l i j k en z a l d i t p l a s t i s c h e gebied een g r o t e r e u i t b r e i d i n g k r i j g e n n a a r de as van de weg t o e . . V e r g e l i j k i n g (1) wordt nu, gecombineerd met v e r g e l i j k i n g (3) en ( 6 ) , opgelost voor e l k van de d r i e g e v a l l e n . De o p l o s s i n g b e v a t e c h t e r nog de onbekende spanningsparameter
S^. Deze kan worden bepaald u i t de
c o n ^ j t a b i l i t e i t s v o o r w a a r d e . Deze houdt i n dat de v e r l e n g i n g t e n gevolge van de rekken i n h e t g e o t e x t i e l g e l i j k moet z i j n aan de v e r l e n g i n g z o a l s d i e kan worden bepaald u i t de u i t b u i g i n g s l i j n van h e t g e o t e x t i e l . D i t i s a l l e e n waar, a l s h e t g e o t e x t i e l aan de r a n d van de weg
plaats-
v a s t i s , dat w i l zeggen n i e t naar binnen wordt getrokken. I n d i e n de k r a c h t e n i n h e t g e o t e x t i e l groot z i j n , z a l e r i n d i t o p z i c h t aandacht moeten worden b e s t e e d aan de v e r a n k e r i n g . U i t e i n d e l i j k wordt de o p l o s s i n g dan:
As =
± (b-na-2eH±d) ^ ± 4 b-na-2Eh X ffi
1
(b-na-2eH)^ +
/(b-na-2eH.
3d^
[d]^,,^
waarin: As = s p o o r d i e p t e ( t o p - d a l ) , e l a s t i s c h en p l a s t i s c h gecombineerd E S d
= e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s van h e t m
= maximum t r e k s p a n n i n g i n h e t parameter, t i s c h e zone
die afhankelijk
geotextiel geotextiel
i s van de p l a a t s van de p l a s -
-
d
Als
d
1.36
-
= O
a l s b < A; b < B-A
( g e v a l a)
d = B-A
a l s b > A; b < B-A
( g e v a l b)
d » B-A-b
a l s b < A; b > B-A
( g e v a l c)
O, dus i n de g e v a l l e n waarin de p l a s t i s c h e zone z i c h
uit-
s t r e k t t o t de wegas of wegrand en de w i e l l a s t e x c e n t r i s c h s t a a t t e n o p z i c h t e van deze zone, g e e f t de o p l o s s i n g twee waarden voor As en S . m F y s i s c h betekent d i t d a t de z e t t i n g e n t e r w e e r z i j d e n van h e t w i e l n i e t g e l i j k z i j n . D i t wordt i n de p r a k t i j k ook
inderdaad waargenomen.
De u i t e i n d e l i j k e o p l o s s i n g g e e f t de spoorvorming a l s f u n c t i e van invoerparameters.
A n d e r z i j d s kan men
een zekere, nog
alle
aanvaardbare,
spoordiepte i n v o e r e n en met behulp van de gegeven o p l o s s i n g de v e r e i s t e e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s en s t e r k t e van h e t g e o t e x t i e l u i t r e k e n e n . Door d i t voor een a a n t a l aggregaathoogten t e doen, kan men mum
h e t economisch o p t i -
bepalen t u s s e n de b e s p a r i n g op h e t aggregaat e n e r z i j d s en de
kosten
van h e t g e o t e x t i e l a n d e r z i j d s .
De methode S e l l m e i j e r kan zonder meer worden g e b r u i k t i n d i e n s l e c h t s e n k e l e zware lastovergangen
maatgevend z i j n voor de dimensionering
van
de w e g c o n s t r u c t i e . D i t kan b i j v o o r b e e l d h e t g e v a l z i j n b i j een weg i n de bouwfase. H i e r i n wordt de weg v e e l a l door zwaar bouwverkeer b e l a s t terwijl
de f u n d e r i n g s l a a g nog o n v e r d i c h t i s en de t o p l a a g met
zijn
b e l a s t i n g s p r e i d e n d e werking nog n i e t aêinwezig i s , I n dat g e v a l kan gedimensioneerd worden op h e t bezwi jkdraagvermogen, dat w i l zeggen op een draagkrachtcoëfficiënt N^, d i e t h e o r e t i s c h g e l i j k i s aan 5,14. I n v e e l g e v a l l e n z a l e c h t e r de weg groot a a n t a l lastovergangen, weg
b e l a s t i n een
w a a r b i j e l k e l a s t h e t draagvermogen van
maar g e d e e l t e l i j k aanspreekt.
samen een spoorvorming veroorzaken werp.
wDrden
ï*iar a l deze l a s t o v e r g a n g e n kunnen d i e maatgevend i s voor h e t wegont-
de
-
1.37
-
I n dat g e v a l d i e n t men t e dimensioneren op h e t vormveranderingsdraagvermogen van de weg, dat w i l zeggen op d i e b e l a s t i n g , w a a r b i j de v e r vorming p r o g r e s s i e f toe gaat nemen. Voor wegfundaties zonder g e o t e x t i e l bedraagt de draagkrachtcoëfficiënt N* voor d i t punt c i r c a 2/3 van de coëfficiënt voor h e t bezwijkdraagvermogen, das N* " 3. A l s een geotext i e l wordt t o e g e p a s t , mag men e c h t e r ook voor h e t vormveranderinge¬ draagvermogen een d r a a g k r a c h t f a c t o r van • 5 h a n t e r e n i n verband met h e t gunstige e f f e c t van de h o r i z o n t a l e wapening. I n hoofdstuk 1.4.4. wordt h i e r o p nader ingegaan. D i t betekent, dat ook i n dat g e v a l de methode S e l l m e i j e r , waarin een N
= 5,14 i s opgenomen, kan vrorden g e b r u i k t . c
Wel z a l i n h e t g e v a l van een groot a a n t a l l a s t o v e r g a n g e n , een vervangende a s l a s t moeten worden g e i n t r o d u c e e r d . Een vervangende a s l a s t i s g e d e f i n i e e r d a l s de a s l a s t d i e i n eén
last-
overgang h e t z e l f d e e f f e c t r e s s o r t e e r t a l s de w e r k e l i j k e a s l a s t i n h e t w e r k e l i j k e a a n t a l lastovergangen. Uit
de r e s u l t a t e n van een proefvak i n Moordrecht, dat s p e c i a a l was
opgezet om de methode S e l l m e i j e r t e t o e t s e n , i s door K e n t e r en m e i j e r [ 4 ] de volgende formule voor de vervangende a s l a s t
Sell-
afgeleid:
6.2
F
e
- F
s
/
N
waarin: F
s
= werkelijke aslast •= vervangende
N
aslast
= acuital l a s t o v e r g a n g e n i n f a s e zonder t o p l a a g .
De formule i s v e r d e r g e t o e t s t aan de r e s u l t a t e n van de proefvakken van Webster en Watkins [ 1 ]
( z i e b l z . 1.37) en b l e e k daar b i j v e r s c h i l l e n d e
maten van spoorvorming en v e r s c h i l l e n d e a a n t a l l e n l a s t o v e r g a n g e n goed t e voldoen.
-
1.38
-
P r a c t i s c h e u i t w e r k i n g van de_inethode_Sellineijer De methode S e l l m e i j e r i s geprogrammeerd op de Hewlett P a c k a r d p o c k e t c a l c u l a t o r HP 4 l e v . De naam van h e t programma i s GEOL.
Met behulp van h e t programma GEOL kan v r i j w e l e l k e weggeometrie en b e l a s t i n g s i t u a t i e worden doorgerekend. Invoerparameters z i j n : breedte weg
B
m
b r e e d t e band
a [m
wielafstand
A
m
(h.o.h. a f s t a n d t u s s e n de
wielen) a f s t a n d a a n t a l banden
: n (n=2 b i j d u b b e l l u c h t , n=1 b i j enkellucht)
a a n t a l auto's
: 1 of 2 n a a s t e l k a a r op de
aslast
: F [kN'
weg
s p r e i d i n g w i e l l a s t i n f u n d e r i n g s l a a g : e (tangens van de.hoek waarover de w i e l l a s t i n h e t aggregaat wordt g e s p r e i d ) voliime gewicht f u n d e r i n g s m a t e r i a a l
T [kN/m3'
e f f e c t i e f volumegewicht ondergrond
Y [kN/m^'
c o h e s i e ondergrond
c [kH/m^'
w r i j v i n g s h o e k grond
* [graden]
aanvaardbare spoordiepte
s [m] Standaard wordt een p l a s t i sche s p o o r d i e p t e = 3 x e l a s t i s c h e spoordiepte v o o r g e s t e l d , e c h t e r i e d e r e andere p l a s t i s c h e spoord i e p t e kan worden i n g e v o e r d .
V e r d e r d i e n t t e worden opgegeven voor welke r e e k s van aggregaathoogten een b e r e k e n i n g wordt gewenst. D i t gaat v i a H-min [m
: minimxm funderingshoogte, waarvoor een b e r e k e n i n g wordt gewenst
H-max [m
: maximum funderingshoogte, waarvoor een b e r e k e n i n g wordt gewenst
H-step [m : v e r s c h i l t u s s e n twee opeenvolgende funderingshoogten, ^«.arvoor een b e r e k e n i n g wordt gewenst.
- 1.39 -
Uitgevoerd worden:
benodigde funderingshoogte
: H [m
breedte p l a s t i s c h e zone
: b [m
benodigde s t i j f h e i d
: E [kN/m*
weefsel
maximaal optredende spanning i n w e e f s e l : S [kN/m'
Een v o o r b e e l d van een GEOL b e r e k e n i n g i s gegeven i n f i g u u r 14.
GEOLOH «EEFSELS IN BE HEGEHBOUH BREEDTE HEG B R E E D T E BfiHB HIELflFSTflND fiflHTBL B H N D
4,98ftC B ) 8,28ft( i 1;78 « (fi: 2 (r.;-
VOL GEH fiGGR lö,e
ONGED SCH ST 15.8 KH/ftt2 HOEK IHW H R V 8.8 GRfiDEH
öflNTfiL fiüTD 1 fiSLfiST 198 KH ( F SPR I N fiGGP 8.58 (€) HOOGTE flGGR : H [ft] E-MOD KEEFSEL : E [KN/ft3 m WEEFSEL SP: S CKN/ft] konditie
: s <= b/4
SPOORDIEPTE
: 3 [ft]
e l a s t <el>
P l a s t
B E Z ' H I J K B K E E D T E : b L A ] 2*
KN/flt3 4.9 KN/fl13
VOL GEN E F F
£<el) S s
= 9.94é ft = 8.138 ft = 8.134 ft
H
b
E
S
ö,26 9,39 9.49 9.59 6.60 8,88
181 1,69 3478 1,33 1421 53 1,18 559 2ê 1.63 ELfiST yCODI fl! 1 C C l ' ELflST VERPL RLLEEH
F i g u u r 14: Voorbeeld van een GEOL b e r e k e n i n g .
Met behulp van h e t programma GEOL i s i n d e e l I I van d i t r a p p o r t e e n a a n t a l p r a k t i s c h e o n t w e r p t a b e l l e n gemaakt, waarmee s p e c i f i c a t i e s
voor
de t r e k s t e r k t e en de s t i j f h e i d a n o d u l u s van h e t t e gebruiken g e o t e x t i e l z i j n af t e leiden.
1.40
I n t e voeren grondgarameters De grondparameters d i e i n h e t i n hoofdstuk 3 b e s c h r e v e n rekenmodel ingevoerd dienen t e worden z i j n : - h e t e f f e c t i e v e volumegewicht Y van de ondergrond
töï/m^
- de c o h e s i e c van de ondergrond
^kN/m2^
- de hoek van inwendige w r i j v i n g •t van de ondergrond
[graden
Een d e r g e l i j k e o n d e r v e r d e l i n g i n * en c i s e c h t e r a l l e e n van b e l a n g voor meer s t a t i s c h e b e l a s t i n g e n . B i j s n e l l e b e l a s t i n g e n , z o a l s v e r k e e r s l a s t e n , op een c o h e s i e v e ondergrond kan de d r a a g k r a c h t van de ondergrond met behulp van één par£uiveter warden b e s c h r e v e n , n a m e l i j k de ongedraineerde s c h u i f s t e r k t e c ^ . Voor de *-waarde kan i n dat g e v a l O» worden ingevoerd.
I n t a b e l 1 wordt h e t verband t u s s e n de c^-waarde en een a a n t a l andere v e e l g e b r u i k t e grondparameters gegeven. Deze
zijn:
- de sondeerwaarde - de beddingsconstante volgens Westergaard k - de CBR-waarde - de dynamische e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s E . Het verband t u s s e n E en c '19].
i s a f g e l e i d u i t de form\iLe van K v a l s t a d
Het verband t u s s e n k en E i s a f g e l e i d u i t de formules van B o u s s i -
nesq [ 2 0 ] . Het verband t u s s e n c^, CBR en q^ i s a f g e l e i d u i t de g r a f i e ken van Barenberg [ 2 2 ] . U i t deze g r a f i e k e n v o l g t voor h e t verband t u s sen
invoerparameter c
Uit
de formules van K v a l s t a d kan voor d i t verband warden a f g e l e i d :
q = 15 c ^c u
en de b e l a n g r i j k s t e i n s i t u meetwaarde q^:
- 1.41 -
Een d e r g e l i j k e s p r e i d i n g wordt meer algemeen i n de l i t e r a t u u r gevonden. Ook h e t verband t u s s e n
en de andere grootheden o n d e r l i n g i s
n i e t e x a c t , doch moet g e z i e n worden a l s een v u i s t r e g e l .
Tabel 1 moet a l s v o l g t worden g e l e z e n : parameter i n l i n k e r kolom = A * parameter i n b o v e n r i j , w a a r b i j A de bet r e f f e n d e tabelwaarde i s . Voorbeeld: c
u
=30
CBR
CBR
"=U [kN/m^]
[*] CBR
1
[%]
33x10-3
5,5x10-5
8,5x10-5
0,1
1,5x10-3
2,5x10-3
1,6x10-2
2,5x10-2
3,5x10-3
c ^ [kN/m2]
30
1
[kN/m2]
280
10
1
'^stat Vfestergaaxd [kN/m3]
^dyn i^/"^^]
. ^dyn ^stat Westergaard [kN/m3] [kN/m^]
18
X
10^
600
60
1
1/6
12
X
103
400
40
0,65
1
Tabel 1
T o e t s i n g van de methode S e l l m e i j e r aan groefvakken__ De laethode S e l l m e i j e r c.q. h e t programma GEOL i s g e t o e t s t aan een d r i e t a l proefvakken. D i t i s u i t g e b r e i d beschreven door K e n t e r en S e l l m e i j e r [4].
I n d i t hoofdstuk z u l l e n de b e l a n g r i j k s t e r e s x i l t a t e n van de t o e t -
s i n g worden samengevat.
Het e e r s t e proefvak was s p e c i a a l opgezet om de rekenmethode t e t o e t s e n . Het proefvak was gelegen i n h e t w e i n i g d r a a g k r a c h t i g e veengebied van de gemeente
Moordrecht.
- 1.42 -
Er waren twee gewapende s e c t i e s aanwezig met r e s p e c t i e v e
funderingsla-
gen van 0,34 m en 0,44 m en v e r d e r een ongewapende s e c t i e . p a s t e g e o t e x t i e l was e r g s t e r k en s t i j f
Het toege-
( t r e k s t e r k t e 200 kN/m'), zodat
b i j een merkbare spoorvorming zeker een wapenende werking moet worden verwacht. Gezien de draagkracht van de ondergrond t r a d deze spoorvorming n i e t meteen op, maar pas na een g r o t e r a a n t a l l a s t o v e r g a n g e n . B i j de proeven werd dus h e t vormveranderingsdraagvermogen van de weg aangesproken. I n t a b e l 2 z i j n de gemeten waarden van spoorvorming en aggregaathoogte v e r g e l e k e n met de berekende waarden.
gemeten sectienr.
=u [kN/m^]
1 2 3
aggregaathoogte . [mf
36 28 31
0,34 0,44 0,45
berekend spoorvorming [m] 0,13 0,12 0 ,20
aggregaathoogte [mf
spoorvorming [m]
0,33 0,13 0,45 0 ,12 ongewt ipend
T a b e l 2: Proefvak t e Moordrecht.
Het tweede proefvak was gelegen op een zeer s l e c h t e ondergrond ( c ^ = 1 5 k 20 kN/m^) t e Nieuwerkerk a/d I J s s e l . Het p r o e f v a k was opgezet onder auspiciën van h e t S t u d i e Centrum Wegenbouw en i s g e d e t a i l l e e r d b e s c h r e ven i n een SCW-publicatie [ 5 ] . De t o e g e p a s t e f u n d e r i n g s l a a g van 0,40 m dik
en de toegepaste g e o t e x t i e l e n waren n i e t s t e r k en s t i j f
genoeg om
een w e z e n l i j k membraanwapeningseffeet t e geven; Dat b l e e k ook b i j de s e c t i e met de s l e c h t s t e ondergrond ( s e c t i e 1 ) , waar de w e g c o n s t r u c t i e b i j de e e r s t e l a s t o v e r g a n g op een a a n t a l p l a a t s e n bezweek. Het geotext i e l scheurde h i e r b i j . Het bezwijkdaagvermogen van de weg werd dus k e n n e l i j k overschreden.
- 1.43 -
Na a a n v u l l e n van de f u n d e r i n g s l a a g t o t 0,50
m S 0,55 m d i k t e bleek de
wegconstructie j u i s t s t a b i e l . T i j d e n s de proeven werd met behulp van e l e c t r i s c h e r e k s t r o o k j e s de rek i n het g e o t e x t i e l gemeten. Hoewel de proefvakken n i e t bepaald geëigend waren voor h e t aantonen
van
een membraanwapeningseffeet, kon toch h e t b e z w i j k e n b i j 0,4 m aggregaat en h e t j u i s t n i e t b e z w i j k e n b i j 0,50 berekeningen worden v e r k l a a r d . Ook
k 0,55 m aggregaat goed met de
de gemeten rek bleek met de bereken-
de r e k overeen t e komen. I n de SCW-publicatie over d i t proefvak eveneens een t o e t s i n g van de methode S e l l m e i j e r opgenomen. Men
[5] i s komt
h i e r b i j tot soortgelijke conclusies.
Het derde proefvak waaraan h e t programma GEOL en de rekenmethode
zijn
g e t o e t s t , i s h e t u i t de l i t e r a t u u r bekende proefvak van Webster en WÈitkins
H i e r b i j werd een a a n t a l s e c t i e s , d i e e l k een andere i n l a g e
bevatten, b e l a s t door een heen en weer r i j d e n d e v r a c h t a u t o . De
spoor-
voirming werd gemeten a l s f u n c t i e van h e t a a n t a l l a s t o v e r g a n g e n . Voor de t o e t s i n g i s gekeken n a a r de s e c t i e met h e t Tl 6 membraan, hetgeen een v r i j s t e r k w e e f s e l b e v a t t e . E r mocht dus b i j e n i g e spoorvorming
zeker
een membraanwapeningseffeet worden verwacht. T a b e l 3 g e e f t een o v e r z i c h t van de meet- en r e k e n r e s t i l t a t e n . De gemeten spoorvorming i s i n g e voerd i n GEOL en de voor evenwicht benodigde funderingshoogte i s b e r e kend. H i e r b i j i s g e b r u i k gemaakt van de formule voor de e q u i v a l e n t e a s l a s t , d i e met behulp van h e t proefvak t e Moordrecht blz.
was a f g e l e i d ( z i e
1.29 en [ 2 4 ] ) .
aantal l a s t overgangen met 80 kN a s l a s t
9600 20000 37000
equivalente aslast
toegepaste aggregaathoogte
M
[m]
346 390 430
0,35 0 ,35 0,35
T a b e l 3: T16 proefvak van Webster en Watkins
gemeten aggregaathoogte
gemeten spoordiepte
0,38-0,39 0,40 0,38
0,075 0,15 0,28
[l].
[ml
-
1.44
-
Samenvatting rekenmethode voor membraanwagening K o r t samengevat h e e f t de ontwikkelde rekenmethode de volgende k a r a k t e ristieken: - Het grondgedrag i s b i - l i n e a i r e l a s t o - p l a s t i s c h v e r o n d e r s t e l d , dat w i l zeggen een l i n e a i r e beddingsconstante t o t aan b e z w i j k e n en s t a r - p l a s t i s c h gedrag na bezwijken. - Aan evenwicht van de ondergrond wordt voldaan v i a een beddingscons t a n t e beschouwing i n de e l a s t i s c h e f a s e en v i a een k a r a k t e r i s t i e k e n methode (Brinch-Hansen) i n de p l a s t i s c h e f a s e ; t e g e l i j k e r t i j d wordt aan
evenwicht van h e t g e o t e x t i e l v o l d a a n v i a de m e n b r a a n v e r g e l i j -
king. - I n h e t algemeen i s de e l a s t i s c h e f a s e van geen b e t e k e n i s en i s de i n l a g e h i e r i n s l a p t e n o p z i c h t e van de grond. - I n v r i j w e l a l l e p r a k t i s c h e g e v a l l e n b e z w i j k t de ondergrond aanvankel i j k onder de v e r k e e r s l a s t en h e t gewicht van de f u n d e r i n g . Door de h i e r b i j optredende vervormingen o n t s t a a t een spanning i n h e t geotext i e l waardoor de w i e l l a s t over een g r o t e r e b r e e d t e wardt g e s p r e i d . Dit
p r o c e s van vervorming c.q. s p r e i d i n g z e t door t o t de v e r k e e r s l a s t
over een zo groot oppervlak i s g e s p r e i d , d a t de ondergrond n e t n i e t meer b e z w i j k t . - De s p r e i d i n g i n de f u n d e r i n g v i n d t p l a a t s volgens een op t e geven . s p r e i d i n g s f a c t o r , d i e kan worden b e p a a l d met behulp van de CBR-vearden. - De s p r e i d i n g i n de f u n d e r i n g i s i n l e n g t e r i c h t i n g van de weg even groot a l s i n d w a r s r i c h t i n g . - De s p r e i d i n g door h e t g e o t e x t i e l i n l e n g t e r i c h t i n g van de weg i s verwaarloosd. De b e r e k e n i n g i s dus 2-dijnensionaal en v e r g e l i j k b a a r met de t a m e l i j k extreme s i t u a t i e w a a r b i j een lange r i j
vrachtauto's
achter elkaar r i j d t . - Het g e o t e x t i e l i s aan de z i j k a n t van de weg v e r a n k e r d v e r o n d e r s t e l d . - B i j een op t e geven spoorvorming ( b i j v o o r b e e l d 3 x de e l a s t i s c h e ) kan voor een bepaalde weggeometrie en b e l a s t i n g worden u i t g e r e k e n d hoe groot de benodigde funderingshoogte i s b i j t o e p a s s i n g van een b e p a a l d g e o t e x t i e l . Het g e o t e x t i e l wordt h i e r b i j g e k a r a k t e r i s e e r d door de s t i j f h e i d E en de maximaal optredende spanning S.
- 1.45 -
- Het a a n t a l lastovergangen kan i n r e k e n i n g worden gebracht v i a i n v o e r i n g van een e q u i v a l e n t e a s l a s t . - T o e t s i n g van de rekenmethode aan enkele proefvakken h e e f t g e l e e r d , dat de rekenmethode de p r a k t i j k goed benadert en e n i g s z i n s aan
de
v e i l i g e kant i s . - Het e f f e c t van h o r i z o n t a l e wapening ( z i e vervangende a s l a s t , b l z . 1 . 3 7 en hoofdstuk
1.4.4.) i s v e r d i s c o n t e e r d i n de methode.
Eisen: Geëist moet worden, d a t h e t g e o t e x t i e l b i j een bepaalde
verkeerslast,
wegfxmdering en ondergrond een dusdanig hoge e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s
en
breuk.sterkte b e z i t , d a t de w e g c o n s t r u c t i e n i e t b e z w i j k t en de t o e l a a t b a r e spoorvorming
n i e t wordt o v e r s c h r e d e n . Met behulp van d e e l I I van
d i t rapport z i j n hiervoor s p e c i f i c a t i e s af t e leiden.
Keuringsmethode: De e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s en b r e u k s t e r k t e kunnen b i j worden b e p a a l d behulp van de wide width s t r i p t e s t en met behulp van een 10 cm t e s t (NEN
met
strip-
948).
1.4.4. Horizontale^wageninj Over h e t e f f e c t van h o r i z o n t a l e wapening i s meermalen g e p u b l i c e e r d , b i j v o o r b e e l d door H a l i b u r t o n [ö] en P o t t e r en C u r r e r [ 7 ] . Ook v e e l a r t i k e l e n melding
wordt i n
gemaakt van wapeningseffecten, d i e aan h o r i z o n -
t a l e wapening moeten worden toegeschreven, aangezien de t o e g e p a s t e g e o t e x t i e l e n t e w e i n i g s t i j f h e i d of s t e r k t e hadden voor een merkbaar membraanwapeningseffect ( b i j v o o r b e e l d Robnett e t a l [ 8 ] , Barenberg en een d e e l van de proefvakken van Webster en Watkins
[9
[ 1 ] ) . E r i s ech-
t e r t o t op heden geen rekenmethode o n t w i k k e l d om h e t h o r i z o n t a l e wapen i n g s e f f e c t t e k w a n t i f i c e r e n . Daarom moet voor de k w a n t i t a t i e v e bepal i n g van d i t e f f e c t u i t s l u i t e n d van e m p i r i s c h e gegevens worden u i t g e gaan.
- 1.46 -
E n ^ i r i s c h e gegevens d i e h i e r v o o r kunnen worden g e b r u i k t , z i j n de p r o e f r e s u l t a t e n van Barenberg [ 9 ] . Deze r e s u l t a t e n z i j n v e r k r e g e n u i t schaalproeven inet een v r i j
licht vlies.
Barenberg v i n d t , d a t coëffi-
ciënt N* voor h e t vormveranderingsdraagvermogen g e l i j k i s a a n 3 , 3 zonc der
g e o t e x t i e l en g e l i j k aan 6 met g e o t e x t i e l . B l i j k b a a r gedraagt de
w e g c o n s t r u c t i e z i c h b i j t o e p a s s i n g van een g e o t e x t i e l t o t v e e l hogere v e r k e e r s l a s t e n min of meer e l a s t i s c h . Omdat h e t door Barenberg gebruikte geotextiel niet e r g s t i j f van
d i t e f f e c t aan h o r i z o n t a l e wapening worden t o e g e s c h r e v e n .
Steward van
en s t e r k i s , moet h e t g r o o t s t e g e d e e l t e
18
h e e f t de r e s u l t a t e n van Barenberg wat g e w i j z i g d op grond
p r a k t i j k e r v a r i n g . H i j h a n t e e r t i n z i j n r i c h t l i j n e n een N* = 2,8,
wanneer geen g e o t e x t i e l wordt t o e g e p a s t en een N* = 5,0, wanneer wel c een g e o t e x t i e l wordt t o e g e p a s t . A l s c o n c l u s i e voor de Nederlandse r i c h t l i j n e n mag gelden, d a t de coëfficiënt N*, d i e h e t vormveranderingsdraagvermogen b e p a a l t , ongeveer c g e l i j k aan 3 i s zonder g e o t e x t i e l en ongeveer g e l i j k aan 5 met geotext i e l . Deze toename i s h e t g e v o l g van h o r i z o n t a l e wapening. Deze b e v i n dingen z i j n verwerkt i n de methode S e l l m e i j e r , zodat daarmee dus ook het
e f f e c t van h o r i z o n t a l e wapening kan worden berekend.
Omdat h o r i z o n t a l e wapening b e t r e k k e l i j k w e i n i g a f h a n g t van de e i g e n schappen van h e t g e o t e x t i e l , ZTillen geen nadere s p e c i f i c a t i e s voor h e t g e o t e x t i e l worden gegeven i n verband met deze f u n c t i e .
1.4.5. Klankbodem Omdat de klankboderafunctie - zo d i e a l b e s t a a t - een a f g e l e i d e f f e c t van
de s c h e i d i n g s f u n c t i e en de h o r i z o n t a l e wapeningsfunctie i s , wordt
h i e r v e r d e r n i e t a p a r t ingegaan op k w a n t i f i c e r i n g van deze f u n c t i e . Verwezen wordt naar hetgeen onder hoofdstuk 1.4.1. " S c h e i d i n g " en hoofdstuk 1.4.4. " H o r i z o n t a l e wapening" wordt
opgemerkt.
. 1.47 -
1.5.
1
Literatuur
Vfebster, S.L., Watkins, J.E. , " I n v e s t i g a t i o n of c o n s t r u c t i o n techniques f o r t a c t i c a l
bridge
approach roads a c r o s s s o f t ground". T e c h n i c a l Report
S-77-1, O.S. Army E n g i n e e r Waterways
Experiment
S t a t i o n , V i c k s b u r g , M i s s i s s i p p i , 1977.
2
Webster, S.L., A l f o r d , S.J. , " I n v e s t i g a t i o n of c o n s t r u c t i o n concepts f o r pavement a c r o s s s o f t groxmd". T e c h n i c a l Report S~78-6, U.S. Army E n g i n e e r Waterways Ejqjeriment S t a t i o n , V i c k s b u r g , M i s s i s s i p p i , 1978.
3
Kinney, T.C., "Small s c a l e l o a d t e s t s on S o i l - G e o t e x t i l e - A g g r e g a t e Systems" S.I.C.G., 1982, L a s Vegas.
4
Kenter, C . J . , S e l l m e i j e r , J.B. " D r a a i ^ r a c h t v e r b e t e r i n g b i j de t o e p a s s i n g van Geolon k u n s t s t o f w e e f s e l s onder s t e e n f u n d e r i n g e n van wegen". Rapport van Laboratorium
voor Grondmechanica aan N i c o l o n B.V., LGM
CO-254920/20, decanber 1983.
5
S t u d i e Ceiitrum Wegenbouw, "Pr«iktijkonderzoek k u n s t s t o f v l i e z e n , E r v a r i n g e n met proefvakken i n Nieuwerkerk a/d I J s s e l " , SCW publ.
6
H a l i b r u t o n , T.A., Lawmaster, J.D., King, J.K., " P o t e n t i a l u s e o f g e o t e c h n i c a l f a b r i c i n a i r f i e l d runway d e s i g n " , School o f C i v i l E n g i n e e r i n g , Oklahoma S t a t e U n i v e r s i t y , October 1980.
- 1.48 -
7
P o t t e r , J . F . , C u r r e r , E.W.H., "The e f f e c t of a f a b r i c membrane on t h e s t r u c t u r a l behaviour of a g r a n u l a r road pavement". T r a n s p o r t and Road Research L a b o r a t o r y , TRRL r e p o r t 996, 1981.
8
Robnett, Q.L. , L a i , J.S., L a v i n , J.G. , Murch, L.E. , Murray, C D . , "Use of g e o t e x t i l e s i n road c o n s t r u c t i o n : An experimental study", F i r s t Canadian syn?xDsium on G e o t e x t i l e s , 1980.
9
Barenberg, E . J . , "Design procedures f o r s o i l - a g g r e g a t e systems w i t h M i r a f i 500 x fabric". U n i v e r s i t y of I l l i n o i s , Urbana Champaign, October 1980.
10
Nieuwenhuis, J.D., "Membrane and t h e b e a r i n g c a p a c i t y of r o a d b a s e s " , C . I . S . T . , P a r i s , A p r i l 1977.
11
Bakker, J.G. , "Mechanical behaviour of membrane i n r o a d foundations", C.I.S.T., P a r i s , 1977.
12
Ludwig, W. , "Die kostensparende Anwendung von K u n s t s t o f f v l i e s im S t r a s s e n - und Wegenbau", Amt d e r K a r t n e r Landesregierung, K l a g e n f u r t .
13
Giroud, J.P., N o i r a y , L. , "Design of g e o t e x t i l e r e i n f o r c e d unpaved roads", Woodward Clyde C o n s u l t a n t s , Qiicago.
14
Perrier,
H.,
" S o l bichouche r e n f o r c e p a r g e o t e x t i l e " . Rapport de Recherche LPC no. 125, P a r i s , October 1983.
- 1.49 -
15
S e l l m e i j e r , J.B., Kenter, C.J. , v.d. Berg,
C,
" C a l c u l a t i o n method f o r f a b r i c r e i n f o r c e d r o a d " , S.I.C.G., L a s Vegas, 1982.
16
v.d. Berg, C., S e l l m e i j e r , J.B., K e n t e r , C.J. , " G e o t e x t i e l i n de wegenbouw". Ingenieursblad,
17
Kon. Vlaamse I n g e n i e x i r s v e r e n i g i n g , a p r i l 1983.
Steward, J . , Williamson, R. , Mohney, J . , "Guidelines
f o r use of f a b r i c s on c o n s t r u c t i o n and maintenance of
low-volume roads". Report no. FHWA-TS-205, USDA, F o r e s t S e r v i c e , P o r t l a n d ,
Oregon,
June 1977
18
v.d. Berg, C., K e n t e r , C . J . , " S t e r k t e en r e k van een s c h e i d i n g s i n l a g e i n een wegfundering". Wegen, f e b r u a r i 1983.
19
Kvalstad,
T.J.,
" S o i l r e a c t i o n s t r e s s e s on t h e base s t r u c t u r e of g r a v i t y during
platforms
installation".
Design parameters i n g e o t e c h n i c a l
engineering,
BGS, London, 1979,
V o l . 3.
20
Boussinesq, J . , " A p p l i c a t i o n s des p o t e n t i e l s a 1'etude de 1 ' e q u i l i b r i q u e e t du mouvement des s o l i d e s élastique". Paris,
21
1885.
S t u d i e Centrum Wegenbouw, "Ontwerp f l e x i b e l e verhardingen; Algemene Beschouwingen", Mededeling 28, november 1971.
- 1.50 -
22
Akinmusuro,
J . 0 . , Akinbolade, J.A., Odigie,
"Bearing C a p a c i t y T e s t s on F i b e r R e i n f o r c e d
23
S.I.C.G., L a s Vegas,
1982.
I n g o l d , T.S., M i l l e r ,
K.S,
" A n a l y t i c a l and L a b o r a t o r y
D.0., Soil",
I n v e s t i g a t i o n s of R e i n f o r c e d C l a y " ,
S.I.C.G., L a s Vegas, 1982.
24
v.d. Berg, C., "Geolon k u n s t s t o f w e e f s e l g e t o e t s t aan de p r a k t i j k " . Wegen, j u l i / a u g u s t u s 1984.
DEEL I I :
SELECTIEPROCEDURE
- II. 1 -
SELECTIEPROCEDURE VOOR GEOTEXTIELEN IN WEGFUNDERINGEN
II.0.
Algemene procedure
B i j h e t s e l e c t e r e n van een g e o t e x t i e l voor een bepaalde t o e p a s s i n g z a l i n e e r s t e i n s t a n t i e deze t o e p a s s i n g z e l f nader i n beschouwing moeten worden genomen. Daaraan gekoppeld, moet worden omschreven welke f u n c t i e s h e t g e o t e x t i e l i n d i e bepaalde t o e p a s s i n g moet v e r v u l l e n . Deze f u n c t i e s gevpn een i n z i c h t i n de eigenschappen van h e t g e o t e x t i e l d i e r e l e v a n t z i j n voor deze s p e c i f i e k e t o e p a s s i n g . A l s deze f u n c t i e s en b i j b e h o r e n d e eigenschappen bekend z i j n , dan moet met behulp van ontwerpmethodieken
de r e l a t i e t u s s e n c o n s t r u c t i e ,
func-
t i e s en eigenschappen aodanig worden u i t g e w e r k t d a t k w a n t i f i c e r i n g van de eigenschappen m o g e l i j k i s . A l s deze s p e c i f i c a t i e s voor de e i g e n schappen bekend z i j n , waaraan h e t g e o t e x t i e l voor deze t o e p a s s i n g Axs moet voldoen, kan aan de hand h i e r v a n een adequaat g e o t e x t i e l worden geselecteerd. Schematisch weergegeven v e r l o o p t de s e l e c t i e p r o c e d u r e
van
geotextielen
voor een bepaalde t o e p a s s i n g a l s v o l g t : 1. Beschouwing van de c o n s t r u c t i e a l s zodanig volgens gangbare
techni-
sche normen. 2. O m s c h r i j v i n g van de gewenste f \ i n c t i e s van h e t g e o t e x t i e l met de d a a r b i j behorende eigenschappen. 3. K w a n t i f i c e r i n g van de eigenschappen waaraan h e t g e o t e x t i e l moet voldoen met behulp van
ontwerpmethodieken.
4. S p e c i f i c a t i e van h e t g e o t e x t i e l . 5. S e l e c t i e van h e t g e o t e x t i e l .
B i j de v a s t s t e l l i n g van de h i e r n a beschreven s e l e c t i e p r o c e d t i r e voor geotextielen
i n wegfunderingen i s i n p r i n c i p e de bovengenoemde procedu-
r e gevolgd. Voor een b e t e r b e g r i p v e r d i e n t h e t a a n b e v e l i n g d e e l I van deze h a n d l e i d i n g , de t h e o r e t i s c h e beschouwing, door t e nemen.
• r
- II.2 -
II.1.
Overzicht
De s e l e c t i e p r o c e d u r e i s gebaseerd op de 3 voornaanste f u n c t i e s van geotextielen
i n een wegfundering:
- W&peningsfunctie - Scheidingsfunctie -
Filterfunctie.
Aan de hand van deze 3 f u n c t i e s wordt b e p a a l d welke eigenschappen van h e t g e o t e x t i e l van b e l a n g z i j n en welke e i s e n h i e r a a n moet worden ges t e l d voor bepaalde omstandigheden en randvoorwaarden. Deze randvoorwaarden bestaan u i t : - B e l a s t i n g op de
weg
- Wegfundering -
Ondergrond.
B i j b e p a l i n g van de e i s e n en s p e c i f i c a t i e s wordt g e b r u i k gemaakt van de ontwerp- en rekenmethoden
z o a l s d i e i n d e e l I beschreven z i j n . I n h e t
k o r t i s de sauaenhang t u s s e n f u n c t i e s , eigenschappen, ontwerpmethoden
en
eisen a l s volgt:
Wapeningsfunctie Het b e t r e f t h i e r de "membraanwapeningsfunctie". H i e r b i j v i n d t s p r e i d i n g p l a a t s door u i t b u i g i n g
last-
en b i j b e h o r e n d e opspanning van h e t
g e o t e x t i e l . De l a s t s p r e i d i n g i s d i r e c t gekoppeld aan de E-modulus van h e t g e o t e x t i e l en de spoorvorming. B i j een bepaalde b e l a s t i n g , d e r i n g en ondergrond, wordt de E-modulus van h e t g e o t e x t i e l
wegfun-
gegeven,
w a a r b i j geen bezwijken van de wegfundering meer op 2 a l t r e d e n . Deze Emodulus, E (kN/m), en de d a a r b i j berekende spanning, S (kN/m), worden als
e i s e n aan h e t g e o t e x t i e l g e s t e l d . Voorts wordt om t e voorkomen dat
een g e o t e x t i e l onder de berekende opgelegde spanning een doorgaande scheurvorming gaat v e r t o n e n b i j een k l e i n e b e s c h a d i g i n g , een e i s aan de doorscheursterkte
gesteld.
- II.3 -
Scheidingsfunctie Uitgangspunt i s dat h e t g e o t e x t i e l geen gaten of scheuren mag Gaten zouden v e r o o r z a a k t kunnen vrorden door doorponsen van
vertonen.
aggregaat-
k o r r e l s door h e t g e o t e x t i e l . Om d i t t e voorkomen wordt een e i s g e s t e l d aan de d o o r d r u k s t e r k t e P (K) van het g e o t e x t i e l . Scheuren kunnen v e r o o r z a a k t worden door t e g r o t e spoorvorming het
g e o t e x t i e l n i e t kan vrorden gevolgd. Om
d i e door
d i t t e voorkomen wordt een
e i s g e s t e l d aan de v e r l e n g i n g d i e h e t g e o t e x t i e l moet kunnen l e v e r e n . Deze e i s wordt u i t g e d r u k t a l s t r d c s t e r k t e x breukrek, S . e (kN/m) . Voorts wordt om t e voorkomen dat een g e o t e x t i e l b i j een k l e i n e beschad i g i n g een doorgaande scheurvorming gaat v e r t o n e n , een e i s g e s t e l d aan de d o o r s c h e u r s t e r k t e .
Het g e o t e x t i e l moet voorkomen dat e r g r o n d d e e l t j e s u i t de ondergrond
in
de f u n d e r i n g dringen, t e r w i j l h e t wel water moet d o o r l a t e n . Hiervoor worden e r e i s e n g e s t e l d aan de g r o n d d i c h t h e i d , OgQ (pm) en de waterdoorlatendheid. A H (mwk).
I n hoofdstuk I I . 4 . van d i t d e e l wordt de s e l e c t i e - o f ontwerpprocedure s t a p s g e w i j s beschreven. H i e r b i j wordt verwezen naar de o v e r i g e hoofdstukken, v a a r de benodigde i n f o r m a t i e i s t e vinden. Hoofdstuk I I . 4 doet daarmee tevens d i e n s t a l s "wegwijzer" voor d i t d e e l .
I n d e e l I I i s een a a n t a l o n t w e r p t a b e l l e n opgenomen, waarmee men
ener-
z i j d s t o t een verantwoord ontwerp kan komen en waarmee a n d e r z i j d s spec i f i c a t i e s voor h e t t o e té poassen g e o t e x t i e l kunnen vrorden a f g e l e i d . Deze o n t w e r p t a b e l l e n z i j n gebaseerd op de ontwerp- en rekenmethoden d i e i n d e e l I u i t g e b r e i d z i j n beschreven, onder andere op h e t programma GEOL. B i j deze berekeningen i s voor een a a n t a l parameters een v a s t e waarde aangenomen. Hierop wordt i n hoofstuk I I . 2 . nader
ingegaan.
- II.4
De overige parameters z i j n
-
i n de t a b e l l e n g e v a r i e e r d .
I n p r i n c i p e kun-
nen de t a b e l l e n daarom a l l e e n worden g e b r u i k t i n d i e n de
betreffende
w e g c o n s t r u c t i e n i e t t e v e e l a f w i j k t van de h i e r beschouwde wegconstruct i e op h e t punt van deze v a s t aangenomen parameters. B i j t w i j f e l
ver-
d i e n t het a a n b e v e l i n g een aparte berekening t e ( l a t e n ) maken. D i t g e l d t i n h e t b i j a o n d e r a l s de gekozen o p l o s s i n g op de grens van de heden l i g t ,
mogelijk-
dus b i j zeer s l e c h t e grondslag of z e e r dunne f u n d e r i n g s l a -
gen.
Tot s l o t d i e n t nog t e worden opgemerkt, d a t i n de h i e r gegeven ontwerpprocedure s l e c h t s voor enkele parameters een veiligheidscoëfficiënt i s opgenomen. S l e c h t s i n de t r e k s t e r k t e S en s c h e u r s t e r k t e W z i t een ligheid 3 verdisconteerd
i n verband met
vei-
mogelijke kruip.
De h i e r beschouwde v r i j l i c h t e wegconstructies
worden i n h e t algemeen
zonder a l t e v e e l v e i l i g h e i d ontworpen. Het a l dan n i e t toepassen een veili^eidscoëfficiënt wordt daarom aan de ontwerper
van
overgelaten.
- II.5 -
II.2.
Vaste parameters (uitgangspunten)
B i j de v e r v a a r d i g i n g van de ontwerptabellen
i s i n de ontwerpmethoden
voor een a a n t a l parameters d i e b e t r e k k i n g hebben op de v e r k e e r s b e l a s t i n g , de wegfundering en de ondergrond een v a s t e waarde ingevoerd. Deze zijn:
Verkeersbelasting: Wielconfiguratie
2 w i e l e n aan e l k u i t e i n d e as
Bandbreedte
O ,2 m
Bandenspanning
ca. 625 kN/m^
Spoorbreedte
1,70
A a n t a l auto's n a a s t e l k a a r -
1
m
Wegfundering: Wegbreedte
4 m
Volumegewicht aggregaat
18 kN/m^
Maxiraasle k o r r e l d i a m e t e r
aggregaat
O ,04 m
Ondergrond: E f f e c t i e f volumegewicht
: .. kN/m^
Hoek van inwendige w r i j v i n g op
: O» (ongedraineerde b e l a s t i n g )
II.3.
V a r i a b e l e parameters
De v a r i a b e l e p a r a i t e t e r s i n de h i e r gegeven s e l e c t i e p r o c e d u r e
Verkeersbelasting: Aslast
: F [kN_
Wegfundering: S p r e i d i n g s f a c t o r aggregaat
: e
Aggregaathoogte
: H [m
Ondergrond: Ongedraineerde s c h u i f s t e r k t e
: c
[kN/m^
zijn:
- II.6 -
De waarden van deze parameters kunnen worden bepaald met de b e t r e f f e n d e formxales en t a b e l l e n , volgens de i n s t r u c t i e s van hoofdstuk
II.4.
II.4.
Ontwerpprocedure
Aan de hand van de h i e r o n d e r gegeven i n s t r u c t i e s kunnen waarden warden bepaald voor de v a r i a b e l e parameters, genoemd i n hoofdstuk I I . 3 .
Verder
worden s p e c i f i c a t i e s a f g e l e i d voor h e t t o e t e p a s s e n g e o t e x t i e l . De gevonden waarden kunnen worden verzameld op h e t "Ontwerpblad Geotechn i e k e n onder Wegfunderingen", waarvan een v o o r b e e l d i s opgenomen a l s uitklapblad achterin d i t rapport. De ontwerpprocedure i s v e r d e r a l s v o l g t : 0. Bepaal de a s l a s t i n g e v a l van e n k e l e maatgevende l a s t o v e r g a n g e n of b e p a a l de e q u i v a l e n t e a s l a s t i n g e v a l van een groot a a n t a l gangen volgens hoofdstuk
lastover-
II.5.
1. Bepaal s p r e i d i n g s f a c t o r van de f u n d e r i n g met behulp van hoofdstuk I I . 6 . , t a b e l 1. 2. Bepaal c
ondergrond
met behulp van hoofdstuk I I . 7 . , t2Üïel 2.
3. K i e s een f u n d e r i n g s d i k t e of een a a n t a l f u n d e r i n g s d i k t e n , w a a r t u s s e n men een optimum w i l bepalen. 4. Bepaal met behulp van hoofdstuk I I . 8 . v i a t a b e l l e n 3 t/m 29, "Wapeningsfunctie", welke e i s e n a a n h e t g e o t e x t i e l g e s t e l d
vorden
t e n a a n z i e n van de e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s E (kN/m) , en de s c h e u r s t e r k t e W (N) . 5. Bepaal of maximale k o r r e l d i a m e t e r van h e t f u n d e r i n g s m a t e r i a a l groter
o f k l e i n e r dan 0,0 2 m i s .
6. Bepaal korrelvorm van h e t f u n d e r i n g s m a t e r i a a l (puntig of a f g e r o n d ) , 7. Bepaal met behulp van hoofdstuk I I . 9 v i a de t a b e l l e n 3 0 en 31, "Scheidingsfunctie",
de v e r e i s t e doordrukkracht P (N) van h e t geo-
textiel, 8. Bepaal met behtüp van hoofdstuk 11,9 v i a de t a b e l l e n 32 en 33, " S c h e i d i n g s f u n c t i e " , h e t v e r e i s t e produkt van t r e k s t e r k t e x breukr e k , S . e (kN/m) van h e t g e o t e x t i e l .
- II.7 "
9. Bepaal met
beholp van hoofdstuk I I . 9 v i a t a b e l 34,
"Scheidingsfunc-
t i e " , de v e r e i s t e s c h e u r s t e r k t e W (N) van h e t g e o t e i c t i e l . I s deze s c h e u r s t e r k t e k l e i n e r dan dan
de s c h e u r s t e r k t e d i e b i j 4 gevonden i s ,
i s de s c h e u r s t e r k t e d i e b i j 4 gevonden i s maatgevend. I s deze
s c h e u r s t e r k t e g r o t e r dan
de s c h e u r s t e r k t e d i e b i j punt 4 gevonden
i s , dan i s deze s c h e u r s t e r k t e maatgevend. 10. Bepaal met
behup van hoofdstuk 11.10 de v e r e i s t e g r o n d d i c h t h e i d ,
°90 ^""^"^ ™^ '
w a t e r d o o r l a t e n d h e i d van h e t g e o t e x t i e l u i t g e -
drukt i n de d r u k v a l
AH
0,01
(mwk)
b i j een doorstroomsnelheid
van
m/s.
11. Geef aan of e r b i j z o n d e r e
e i s e n aan de duurzaëunheid g e s t e l d dienen
t e worden. I n h e t al-gemeen b e z i t t e n de g e o t e x t i e l e n , opgebouwd u i t polyamide, p o l y e s t e r , polypropeen en polyetheen een voldoende duurzaanheid t e n a a n z i e n den.
van de chemische en b a c t e r i o l o g i s c h e i n v l o e -
- II.8 -
II.5.
Vervangende a s l a s t
I n d i e n s l e c h t s één of e n k e l e lastovergangen nvaatgevend z i j n voor de dimensionering van de c o n s t r u c t i e kan men
u i t g a a n van de w e r k e l i j k e
a s l a s t . D i t kan b i j v o o r b e e l d h e t g e v a l z i j n i n de bouwfase van een weg,
waar zwaar bouwverkeer de nog o n v e r d i c h t e f u n d e r i n g s l a a g b e r i j d t
en de b e l a s t i n g s p r e i d e n d e werking van de t o p l a a g nog n i e t aanwezig i s . I n d i e n een g r o t e r a a n t a l lastovergangen maatgevend i s voor de u i t e i n d e l i j k e spoorvorming, d i e n t t e worden uitgegaan van de vervangende a s l a s t . Als voorlopige i n d i c a t i e kan de formule worden g e b r u i k t d i e b i j proefvakken t e Moordrecht i s gevonden 6.2 / N
F
F e
s
met: F
= vervangende a s l a s t
[kN
F
" werkelijke aslast
[kN
N
= a a n t a l l a s t o v e r g a n g e n i n f a s e zonder v e r h a r d i n g
e
- II.9 -
II.6.
S p r e i d i n g s f a c t o r aggregaat
De s p r e d i n g s f a c t o r
e van h e t aggregaat i s g e d e f i n i e e r d a l s de tangens
van de hoek waaronder
de b e l a s t i n g i n h e t aggregaat wordt
gespreid.
Deze s p r e i d i n g s f a c t o r i s a f h a n k e l i j k van de s t i j f h e i d van de
verschil-
lende lagen. Voor een slappe ondergrond met een lage CBR-waarde (< 2%) kunnen v o o r l o p i g de volgende r i c h t w a a r d e n
i n de f u n d e r i n g s l a a g worden
aangehouden:
R i c h t g e t a l l e n z i j n gegeven i n t a b e l 1.
s o o r t aggregaat o n v e r d i c h t zand onverdichte l a v a , s i l e x , s l a k k e n opgespoten zand na v e r d i c h t i n g f i j n e dekzanden na v e r d i c h t i n g grindhoudend zand na v e r d i c h t i n g zand g e s t a b i l i s e e r d met cement + asfalt-emulsie l a v a en s i l e x na v e r d i c h t i n g hoogovenslakken na v e r d i c h t i n g
Tabel
1.
CBR
[%]
e-waarde
< 5 10 8-12 12-18 15-20
0,25 0 ,30 0,30 0,35 0,35
25-50 30-60 40-70
0,40 0,45 0,50
" II.10 -
II.7.
Ongedraineerde s c h u i f s t e r k t e ondergrond
Voor de b e p a l i n g van de c^-waarde van de ondergrond kan gebruik vrorden gemaakt van de conusweerstand q
met behulp van de r e l a t i e q c
c^.
= 15 . c
De conusweerstand moet worden bepaald op 0,5 m,
1,0 m
en 1,5 m
onder de conutbodem. I n d i e n e r w e i n i g b e l a s t i n g s p r e i d i n g wordt gewenst, kunnen de op 0,5 ;n gevonden vaarden worden aangehouden.
Indien e r enige
b e l a s t i n g s p r e i d i n g wordt gewenst, kan met h e t gemiddelde van de op 0,5 m en 1,0 m gevonden waarden worden v o l s t a a n , en a l s de b e l a s t i n g s p r e i ding groot moet z i j n , moet h e t gemiddelde van de op 0,5 m,
1,0 m en 1,5
m gevonden vaarden genomen worden. Voor een goede i n t e r p r e t a t i e i s h e t n u t t i g de weersonstandigheden gedurende de sondering t e n o t e r e n . A l s e r s l e c h t s een i n d i c a t i e van de CBR-waarde van de ondergrond aanwez i g i s kan de c^-waarde bepaald worden met de r e l a t i e :
c ^ (kN/m^) - 20 a 30 . CBR
(%) .
E v e n t u e e l kan de c^-waarde vrorden b e p a a l d v i a v i s u e l e b e o o r d e l i n g , w a a r b i j gebruik kan worden gemaakt van onderstaand o v e r z i c h t .
algemene bencuning
hard stijf s t i j f tot vast vast zacht t o t vast zacht zeer zacht
Tabel 2
ongedraineerde schiiif spanning (kN/m^) c : > 150 c ^ : 100-150 c^: 75-100 c ^ : 50- 75 c^: 40- 50 c ^ : 20- 30 c ^ : < 20
t e r r e i n a a n duiding
b r o s of z e e r t a a i n i e t met de hand kneedbaar n i e t met de hand kneedbaar met moeite met de hand kneedbaar met moeite met de hand kneedbaar gemakkelijk met de hand kneedbaar scpieezed t u s s e n de v i n g e r s b i j h e t kneden met de hand
- II.11 -
II.8.
Met
Wapenincr
behulp van
de t a b e l l e n 3 t/m 29 kan
t r e k s t e r k t e S en de s c h e u r s t e r k t e
de e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s E,
de
W van het toe t e pasen g e o t e x t i e l
worden bepaald a l s f u n c t i e van de a s l a s t en van de s p r e i d i n g s f a c t o r e van De
de
funderingslaag.
navolgende t a b e l l e n 3 t/m
t e n F van en
100
kN,
200
kN,
29 geven waarden van E, S en W van
300
kN en s p r e i d i n g s f a c t o r e n e van
aslas-
0,5,
0,4
0,3.
I n d i e n de volgens I I . 5 berekende a s l a s t n i e t p r e c i e s g e l i j k i s aan
één
van de a s l a s t e n m a r o p de t a b e l l e n z i j n gebaseerd kan tussen.de t a b e l l e n worden geïnterpoleerd. B i j t w i j f e l v e r d i e n t h e t a a n b e v e l i n g a p a r t e berekening t e
( l a t e n ) maken.
I n de gegeven waarden voor de t r e k s t e r k t e S en s c h e u r s t e r k t e v e i l i g h e i d s f a c t o r 3 verdisconteerd het
een
i n verband met
W z i t een
mogelijk k r u i p
van
geotextiel.
V e r d e r wordt met
X i n de t a b e l aangegeven, dat de omstandigheden
(met
name t e n a a n z i e n van ondergrond) d e r m a t e • k r i t i s c h geworden z i j n dat a p a r t e meer op de s p e c i f i e k e s i t u a t i e t o e g e s p i t s t e
een
berekening aanbeve-
l e n s w a a r d i g i s . Een b l a n c o i n de t a b e l b e t e k e n t , d a t de onstandigheden dermate g u n s t i g een
z i j n , dat geen g e o t e x t i e l h o e f t t e worden t o e g e p a s t
met
wapeningsftmctie.
De e l a s t i c i t e i t a n o d u l u s E (kN/m),. de breukspanning S (kN/m) en scheursterkte
w (kN)
i n de t a b e l l e n 3 t/m
t a l e spoorvorming As = 0,15
de
29 z i j n bepaald b i j een
to-
m i n de ondergrond.
I n d i e n een andere spoorvorming As^ (m) van t o e p a s s i n g i s , kunnen de d a a r b i j behorende e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s E ^ (kN/m), de breukspanning s ^ A (kN/m) en de s c h e u r s t e r k t e (kN/m) met behulp van de volgende r e l a ^ t i e s vrorden bepaald:
A e
^0,15^ A ~ '•As A
^A=
ffe^)
• 2
(Wm)
• W (kN)
- II.12 -
Vervangende) a s l a s t + F = 100 kN = 0,5
E l a s t i c i t e i t s m o d u l u s E'(kN/m)
(kN/m^)
5
10
15
20
H = 0,3 m
X
X
2700 1000
H = 0,4 m
X
X
1100
H = 0,5 m
X
2600
H = 0,6 m
X
1400
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
40
45
50
55
60
65
70
75
80
40
45
50
55
60
65
70
75
80
250
150
300
abel 3
- O,5
T r e k s t e r k t e S (kN/m)
(kN/m2)
5
10
15
20
H « 0,3 m
X
X
190
100
H « 0,4 m
X
X
90
20
H » 0,5 m
X
150
30
H » 0,6 m
X
90
25
30
35
40
abel 4
* 0,5
c
u
S c h e u r s t e r k t e W (kN)
(kN/m2)
5
10
15
20
25
0,4
H = 0,3 m
X
X
1/9
1/0
H = 0,4 m
X
X
0,9
0,2
H = 0,5 m
X
1,5
0,3
H = 0,6 m
X
0,9
'abel 5
30
35
- II.13 -
Vervangende) a s l a s t F . = 0,4
100 kN E l a s t i c i t e i t s m o d u l u s E (kN/m)
5
(kN/m^)
10
15
20
25
30
300
H « 0,3 m
X
X
5000 2000
800
H = 0,4 m
X
X
2400
800
150
H
0,5 m
X
X
1200
180
H - 0,6 m
X
7000
500
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
40
45
50
55
60
65
70
75
80
40
45
50
55
60
65
70
75
80
30
['abel 6
i = O,4
c
u •
Treksterkte
(Wm^)
5
10
15
20
25
H " 0,3 m
X
X
290
120
100
H = 0,4 m
X
X
170
80
20
H «= 0,5 m
X
X
100
30
H = 0,6 m
X
230
S (kN/m)
30
35
50
5
50
Cabel 7
s = O,4
Scheursterkte
G (kN/m2) u
5
10
15
20.
25
30
0,5 0,05
H = 0,3 m
X
X
2,9
1,2
1/0
H = 0 ,4 m
X
X
1,7
0,8
0/2
H = 0,5 m
X
X
1/0
0/3
H = 0,5 m
X
2,3
0,5
rabel 8
W (kN)
35
- II.14 -
Vervangende) a s l a s t
F = 100 kN
= 0,3
E l a s t i c i t e i t s m o d u l u s E (kN/m) 10
15
20
25
0,3 m
X
X
O ,4 m
X
X
5100 2100
900
0,5 m
X
X
3100 1100
300
0,6 m
X
X
2000
X
30
35
3800 1900 1000
500
300
40
50
55
60
65
70
75
80
180
40
500
bel 9
= 0,3
T r e k s t e r k t e S (kN/m)
(kN/m2)
10
15
20
25
30
35
0,3 m
X
X
X
280
190
120
80
0,4 m
X
X
300
180
100
50
5
0,5 m
X
X
200
100
40
0,6 m
X
X
150
60
0,3
40
45
50
55
60
65
70
75
80
40
S c h e u r s t e r k t e W (kN)
10
15
20
25
X
X
X
X
X
0,3
1,8
1,0
X
X
0,2
1,0
0,4
X
X
0,15! 0,6
30
35
2,81 1,9| 1,2| 0,8 0,5 0,05j
40
0,4
45
50
55
60
65
70
75
80
» II.15
-
Vervangende) a s l a s t + F = 200 kN
=0,5
E l a s t i c i t e i t s m o d u l u s E (kN/m)
35
40
10
15
20
H = 0,3 m
X
X
X
X
8300 4800 2800 1700
H = 0,4 m
X
X
X
X
3600 1800
H = 0,5 m
X
X
X
3800 1400
H = 0,5 m
X
X
X
1700
u
(kN/m^)
25
30
5
c
800
45
50
900
400
50
55
1
60
65
70
75
80 j 'j
60
65
70
75
80
70
75
80 ^
80
160
330
230
'abel 12
= 0,5
c
(kN/m^)
T r e k s t e r k t e 5 (kN/m)
25
30
35
40
45
X
500
360
250
180
120
X
X
260
160
80
20
X
X
240
120
40
X
X
120
20
5
10
15
20
H « 0,3 m
X
X
X
H - 0,4 m
X
X
H « 0,5 m
X
H = 0,6 m
X
u
60
55
•
20
?abel 13
i = 0,5
c
(kN/m^)
S c h e u r s t e r k t e W (kN)
25
30
35
40
45
50
55
X
5,0
3,6
2,5
1,8
1,2
0,6
0,2
X
X
2,6
1,6
0,8
0,2
X
X
2,4
1,2
0,4
X
X
1,2
0,2
5
10
15
20
H = 0,3 m
X
X
X
H = 0,4 m
X
X
H = 0,5 m
X
H = 0,6 m
X
u
.'abel 14
60
65
- II.16 -
Vervangende) a s l a s t + F = 200 kN =0,4
E l a s t i c i t e i t s m o d u l u s E (kN/m)
30
35
40
5
10
15
20
25
H = 0,3 m
X
X
X
X
X
H = 0,4 m
X
X
X
X
7300 4100 1500 1300
H = 0,5 m
X
X
X
X
3800 1900
H = 0,6 m
X
X
X
(kN/m^)
4700 1900
45
50
8600 5900 3500 2300 1500
800
600
55
60
65
900
500
230
70
75
80 ;
200
190
600 i
•abel 15
. = 0,4
(kN/m^)
T r e k s t e r k t e S (kN/m)
30
35
40
45
50
55
X
540
420
320
250
180
130
X
450
310
220
150
' 80
80
X
X
270
170
90
30
X
280
150
6
5
10
15
20
25
H - 0,3 m
X
X
X
X
H = 0,4 m
X
X
X
H - 0,5 m
X
X
H = 0,6 m
X
X
60
80
65
70
. 75
80 i
70
75
80 i
40
Cabel 16
I -= 0,4
S c h e u r s t e r k t e W (kN)
30
35
40
45
50
55
60
65
X
5,4
4,2
3,2
2,5
1,8
1,3
0,8
0,4
X
4,5
3,1
2,2
1,5
0,8
0,2
X
X
2,7
1,7
0,9
0,3
X
2,8
1,5
0,6
5
10
15
20
25
H = 0,3 m
X
X
X
X
H = 0,4 m
X
X
X
H = 0 ,5 m '
X
X
H = 0,6 m
X
X
c
u
(kN/m2)
r a b e l 17
- II.17 -
Vervangende) a s l a s t + F = 200 kN O ,3
E l a s t i c i t e i t s m o d u l u s E (kN/m)
5
10
15
20
25
30
35
H « 0,3 m
X
X
X
X
X
X
X
H « 0,4 m
X
X
X
X
X
H » 0,5 m
X
X
X
X
9000 5200 3100 1800 1000
H = 0,6 m
X
X
X
X
5700 300
c
u
(kN/m^)
40
45
50
55
65
7100 5000 3600 2600 1300 1300
8800 5600 3700 2400 1600 1000
1600
60
470
120
600
240
70
75
80
900
570
330
80
20
700
200
40
45
50
55
60
65
70
75
100
abel-18
= O ,3
(kN/m^)
T r e k s t e r k t e S (kN/m)
5
10
15
20
25
30
35
H « 0,3 m
X
X
X
X
X
X
X
530
440
360
290
240
190
150
H « 0,4 m
X
X
X
X
X
550
420
330
250
180
130
90
40
5
H - 0,5 m
X
X
X
X
520
370
270
190
120
70
20
H = 0,6 m
X
X
X
X
360
240
150
90
30
60
^ b e l 19
« O ,3
-Scheursterkte W (kN)
c ^ (kN/m2)
5
10
15
20
25
30
35
H = 0,3 m
X
X
X
X
X
X
H » 0,4 m
X
X
X
X
X
H - 0,5 m
X
X
X
X
H = 0,6 m
X
X
X
X
a b e l 20
40
45
50
55
60
65
X
5,3
4,4
3,6
2,9
2,4
1,9 1,5
5,5
4,2
3,3
2,5
1,8
1,3
0,9
0,4 0 ,0S
5,2
3,7
2,7
1,9
1,2
0,7
0,2
3,6
2,4
1,5
0,9
0,3
70
75
80
1,0
0,6
-
11.18
-
Vervangende) a s l a s t + F = 300 kN ^ 0,5
(kN/m^)
E l a s t i c i t e i t s m o d u l u s E (kN/m)
5
10
15
20
25
30
35
40
X
X
B
= 0,3 m
X
X
X
X
X
X
H
- 0 ,4 m
X
X
X
X
X
X
H
= 0,5 m
X
X
X
X
X
B
= 0,6 m
X
X
X
X
50
55
60
65
70
7000 4900 3400 2400 1600 1000
6500 4000 2400 1400
5000 2600 1200
4900 2100
45
75
80
600
230
80
700
170
50
55
60
65
70
75
55
440
350
270
210
150
100
160
90
25
400
600
a b e l 21
- 0,5
=
(kN/m2)
. T r e k s t e r k t e S (kN/m)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
u. H
= 0,3 m
X
X
X
X
X
X
X
X
H
- 0,4 m •
X
X
X
X
X
X
430
340
240
B
« 0,5 m
X
X
X
X
X
350
220
130
45
H « 0,6 m
X
X
X
X
310
170
60
50
a b e l 22
« 0,5
(kN/m^)
S c h e u r s t e r k t e W (kN)
5
10
15
20
25
30
35
40
B = 0,3 m
X
X
X
X
X
X
X
H = 0,4 m
X
X
X
X
X
X
H « 0,5 m
X
X
X
X
X
H = 0,6 m
X
X
X
X
3,1
a b e l 23
45
50
55
60
65
70
75
80
X
5,5
4,4
3,5
2,7
2,1
1,5
1,0
0,5
4,3
3,4
2,4
1,6
0,9 . 0,3
3,5
2,2
1,3
0,5
1,7
0,6
- • 1 1 . 1 9
-
Vervangende) a s l a s t + F = 300 kN E O,4
E l a s t i c i t e i t s m o d u l u s E (kN/m)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
H = 0,3 m
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
H «= 0 ,4 m
X
X
X
X
X
X
X
H s 0,5 m
X
X
X
X
X
X
H = 0,6 m
X
X
X
X
X
c
u
(kN/m^)
55
60
65
6100 340 0 1800
75
80
6900 5100 3900 2900 2100 1600
8600 5800 4000 2700 1800 1100
6800 4200 2500 1500
70
600
260
700
200
55
60
65
70
75
80
240
700
"abel 24
Treksterkte
! = 0,4
S (kN/m)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
H " 0,3 m
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
600
500
420
350
290
H - 0,4 m
X
X
X
X
X
X
X
600
470
380
300
220
.160
100
45
H « 0,5 m
X
X
X
X
X
X
470
340
250
170
90
30
H « 0,5 m
X
X
X
X
X
400
270
170
90
c
u
(kN/m^)
r a b e l 25
e = 0,4
S c h e u r s t e r k t e W (kN)
55
60
65
70
75
1 1 80 f •f
X
6,0
5,0
4,2
3,5
2,9
2,4
4,7
3,8
3,0
1,2
1,6
1,0
0,5
3,4
2,5
1,7
0,9
0,3
1,7
0,9
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
H = 0,3 m
X
X
X
X
X
X
X
X
X
H = 0,4 m
X
X
X
X
X
X
X
6,0
H « 0,5 m
X
X
X
X
X
X
4,7
H = 0,6 m
X
X
X
X
X
4,0
2,7
c
u
(kN/m2)
T a b e l 26
-
1 1 . 2 0
-
Vervangende) a s l a s t + F « 300 kN =•0,3
E l a s t i c i t e i t s m o d u l u s E (kN/m)
c ^ (kN/m^)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
H
« 0,3 m
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
H
» 0,4 m
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
H
= 0,5 m
X
X
X
X
X
X
X
X
H
» 0,6 m
X
X
X
X
X
X
X
65
70
75
80
8200 6500 5200 4100
7000 5200 3900 3000 2200 1600
7300 5100 3600 2500 1700 1100
6200 4100 2600 1600
600
300
900
400
65
70
75
80
3.bel 27
- 0,3
(kN/m^)
Treksterkte
S (kN/m)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
H
- 0,3 m
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
730
640
560
500
a
» 0,4 m
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
600
500
430
360
300
240
H
« 0,5 m
X
X
X
X
X
X
X
X
560
450
360
290
220
160
100
50
H
« 0,6 m
X
X
X
X
X
X
X
470
360
270
190
130
60
65
70
75
80
xbel 28
^ 0,3
(kN/m2)
S c h e u r s t e r k t e W (kN)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
3
« 0,3 m
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
7,3
6,4
5,6
5,0
a a a
« 0,4 m
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
6,0
3,0
4,3
3,6
3,0
2,4
« 0,5 m
X
X
X
X
X
X
X
X
5,6
4,5
3,6
2,9
2,2
1,6
1,0
0,5
» 0,6 m
X
X
X
X
X
X
X
4,7
3,6
2,7
1,9
1,3
0,6
i b e l 29
- 11.21 -
I I . 9 Scheiding
I n de navolgende
t a b e l l e n 3 0 en 3 1 wordt de v e r e i s t e doordrukkracht P,
t e bepalen volgens de CBR p o t p r o e f , gegeven a l s f u n c t i e van
de
aggr egaa tvo rm. I n de t a b e l l e n 32 en 33 wordt h e t v e r e i s t e product van t r e k s t e r k t e en breukrek gegeven a l s f u n c t i e van de b e l a s t i n g s p r e i d i n g s f a c t o r en van het
aggregaat.
A l deze t a b e l l e n gaan u i t van een w e r k e l i j k e a s l a s t Van
100 kN.
De
e q u i v a l e n t e a s l a s t i s i n d i t g e v a l n i e t van b e l a n g . I n d i e n de
*
w e r k e l i j k e a s l a s t v e e l a f w i j k t van 100 kN i s een a p a r t e berekening gewenst.
I n t a b e l 34 i s de s c h e u r s t e r k t e
vermeld,
d i e h e t g e o t e x t i e l moet
hebben om v e r d e r e schexirvorming tegen t e gaan, wanneer een scherpe s t e e n u i t de f u n d e r i n g door h e t doek ponst. Deze waarde d i e n t t e worden v e r g e l e k e n met de waarde gevonden onder punt 4 of hoofdstuk 11.8. De g r o o t s t e van de twee waarden i s maatgevend en d i e n t op de ontwerptabel t e worden i n g e v u l d .
-
=0,5
^ (kN/m^)
1 1 . 2 2
-
Doordrukkracht ? (N)
5
10
15
20
25
30
35
D = 0,04 m max aggregaatvorm p u n t i g
40
45
50
55
60
65
70
75
80
= 0,3 m
2300 2300 2300 2300 2300 2300 2300 2300 2300 2300 2300 2300 2300 2300 2300 2300
= 0 ,4 m
1700 1700 1700 1700 1700 1700 1700 1700 1700 1700 1700 1700 1700 1700 1700 1700
: = 0,5 m
1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400 1400
» 0,6 m
1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 •
.bel 30
=0,5
^ (kN/m2)
! » 0,3 m
Doordrukkracht P ( N )
5
10
15
20
25
30
35
D
=0,04m max aggregaatvorm afgerond
40
45
50
55
60
65
70
75
80
1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100
[ • 0,4 m
800
800
800
800
800
800
800
800
800
800
800
800
800
800
800
800
[ « 0,5 m
700
700
700
700
700
70 0
700
700
700
700
700
700
700
700
700
700
[ " 0,6 m
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
500
ibel 31
» 0,5
T r e k s t e r k t e x Breukrek S . e (kN/m)
^ (KN/m2)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
« 0,3 m
X
X
10
10
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
: =0,4 m
X
X
10
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
«0,5 m
X
X
10
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
I - '0,6 m
X
X
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
.bel 3 2
-
= 0/5
1 1 . 2 3
-
E l a s t i c l t e i t s m o d i i l u s E (kN/m)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
! = 0,3 m
X
X
10
10
10
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
i s 0,4 m
X
X
10
10
2
, 2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1 = 0,5 m
X
X
10
10
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
i = 0,6 m
X
X
10
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
: u
(kN/m^)
i b e l 33
~ 0,4
: u
Scheurs-berk-fce W (kN)
(kN/m^)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
1 - 0,3 m
X
X
0,2
0,2
0,1
0,1
0,1
0, 1
0,1
0, 1
0,1
0, 1
0,1
0, 1
0/ 1
0, 1
2 - 0,4 m
X
X
0,2
0,2
0,1
0,1
0,1
0, 1
0,1
0, 1
0,1
0/ 1
0/1
0, 1
0, 1
0, 1
I «s 0,5 m
X
X
0,2
0,2
0,1
0,1
0,1
0, 1
0,1
0, 1
0,1
0, 1
0/1
0, 1
0, 1
0, 1
3 = 0,6 m
X
X
0,2
0/1
0,1
0,1
0,1
0, 1
0,1
0, 1
0,1
0, 1
0,1
0, 1
0, 1
0, 1
I b e l 34
-
11.10
11.24
-
Filter
Waterdoorlatendheid De w a t e r d o o r l a t e n d h e i d , u i t g e d r u k i n de d r u k v a l AH over h e t g e o t e x t i e l b i j een doorstroomsnelheid 0,01 m/s,
moet voldoen aan:
Ah = 0,1 nwk
Gronddichtheid Aan de g r o n d d i c h t h e i d wordt a l l e e n b i j een ondergrond met c ^ > 10 0 kN/m^ een e i s g e s t e l d . Deze i s :
OgQ < 1000
m
B i j een c o h e s i e v e ondergrond met c ^ < 100 kN/m^ h o e f t geen e i s t e worden g e s t e l d .
- 11.25 -
ONTWERPBLAD
GEOTEXTIELEN
ingevoerde waarden
werkelijke
IN
WEGFUNDERINGEN
v e r k e e r s b e l a s t i n g , wefundering en ondergrond
aslast
equivalente
!
s
aslast
:
[kN]
F
e : e
s p r e i d i n g s f a c t o r aggregaat korrelvorm
[kN]
F
[-]
aggregaat
pxin t i g / a f ger ond
maximale k o r r e l d i a m e t e r
: d max
M
funderingsdikte
:
[m]
H
ongedraineerde s c h u i f s t e r k t e : c u ondergrond
VEREISTE
[kN/m 2]
keuringsmethode
EIGENSCHAPPEN GEOTEXTIEL
elasticiteitsmodulus:. E
breuksterkte
(kN/m' )
; S (kN/m')
scheursterkte
:
doordrukkracht
: P (N)
(N)
W
fl
-
,
"90 waterdoorlatendheid
weefsel
20*10 cm s t r i p t e s t
vliezen
10 cm s t r i p t e s t
weefsel
2 0 cm s t r i p t e s t
vliezen
trapezixmscheurtest CBR-potproef
t l n~ V
10*20 cm s t r i p t e s t
'
Sm ^
droge z e e f p r o e f
"
; A H (nwk)
0,1
Keuringsmethoden. V o o r h e t t o e t s e n v a n de i n h o o f d s t u j c 1.4 g e s t e l d e gedacht a.
aan de v o l g e n d e
criteria
wordt
testmethoden;''^
t e r b e p a l i n g v a n de e l a s t i c i t e i t s m o d u l u s , b r e u k s t e r k t e en energie
absorptie:
- v o o r w e e f s e l s een u r r i - a x i a l e t r e k p r o e f op een 1 0 0
mm
brede
s t r i p met een t r e k l e n g t e v a n 2 0 0 mm, ~ v o o r v l i e z e n een u n i - a x i a l e
trekproef
op een 2 0 0 mm "brede
s t r i p met e e n t r e k l e n g t e v a n 1 0 0 mm. b . t e r b e p a l i n g v a n de s c h e u r s t e r k t e de t r a p e z i u m - s c h e u r t e s t O. t e r b e p a l i n g v a n de d o o r p o n s s t B r k t e de CBR-plujnöerproef d . t e r b e p a l i n g v a n de g r o n d d i c h t h e i d de d r o g e
zeefproef volgens
de O n t w e r p NEW e. t e r b e p a l i n g v a n de w e e r s t a n d
t e g e n d o o r s t r o m i n g v a n w a t e r de
methode v o l g e n s de O n t w e r p NEN ad a u n i - a r i a l e t r e k p r o e d monstername overeenkomstig
ISO
1 8 6 , 1 9 7 7
afmeting van het proefstuk weefsels
•vliezen
$
s
breed
1 0 0 ' mm + 1 mm
lang
4 0 0 mm
breed
2 0 0 mm + 1 mra
lang
3 0 0 mm + 1 mm
+ 1 mm
klimaat overeenkomstig
ISO 1 3 9 - natte
condities
trekbank een v e r v o r m i n g s g e s t u u r d e t r e k b a n k : £. i s c o n s t a n t u i t v o e r i n g v a n de p r o e f Het
t r e k s t u k wordt
z o d a n i g i n de t r e k b a n k i n g e s p a n n e n d a t
t u s s e n de klemmen de v o l g e n d e - weefsels
: 2 0 0 mm + 2 mm
- vliezen
: 1 0 0 mm + 1 mm
treklengten
resteren;
V e r v o l g e n s w o r d t h e t t r e k s t u k met een c o n s t a n t e t r e k s n e l h e i d v a n & =
2 ^ / m i n ( w e e f s e l s 4 ram/min en v l i e z e n 2 mm/min) t o t b e z w i j k e n
getrokken. 1 ) I n een u i t g e b r e i d e r r a p p o r t wordt nader
ingegaan
op a l l e
voor-en
n a d e l e n v a n de v e r s c h i l l e n d e
p r o e f m e t h o d e n . Tevens z a l i n d i t r a p p o r t
een g e f u n d e e r d e
v a n de d e f i n i t i e v e k e u z e v a n de v e r -
onderbouwing
s c h i l l e n d e p r o e f m e t h o d e n en - p r o c e d u r e s w o r d e n g e g e v e n .
- 2 ~ ad "b t r a p e z i u m s c h e u r t e s t monstername ISO
overeenkomstig
1 8 6 . 1 9 7 7
afmeting van het proefstuk 75
breed
s
lang
: 150
+ 1 mm mm
+ 1
mm
klimaat ISO 1 3 9 - natte
overeenkomstig
condities
trekbank een
vervormingsgestuurde
uitvoering Eet
v a n de p r o e f
t r e k s t u k wordt
bank, waarvan dat
1 0 0 ram + 1 mm over
overeenkomstig
de k l e m m e n 2 5
de t r e k l e n g t e
zijde
verloopt
een l e n g t e
figuur
1 zodanig
mra + 1 mra u i t e l k a a r van 2 5
a a n de a n d e r e
wordt h e t t r e k s t u k (0,5
trekbank:£ i s c o n s t a n t
mm
zijde.
van I 5
mm
+ 1 mm
staan,
trek-
geplaatst
a a n de e n e z i j d e t o t
Het t r e k s t u k
+ 1 mm
i n de
a a n de k o r t e
inknippen.
met e e n c o n s - t a n t e t r e k s n e l h e i d
Vervolgens van £ =
2^/min
mm/min) t o t b e z w i j k e n t o e g e t r o k k e n .
15 mm
ad
c
CBR-plunjertest monstername overeenkomstig
ISO
afmeting proefstuk4 o v e r e e n k o m s y i g DIN"
1 8 6 . 1 9 7 7
proefopstelling
en u i t v o e r i n g
5 4 3 0 7
klimaat overeenkomstig ad
d karakteristieke volledig
ad
ISO 1 3 9 - natte
p o r i e g r o o t t e i n droge t o e s t a n d
overeenkomstig
de O n t w e r p NEN
e weerstand tegen doorstroming volledig
condities
overeenkomstig
5168
van water
de O n t w e r p NEN
5167
proef
ONTWERPMETHODE WATERDOORLATENDE BODEMVERDIGINGSCONSTRUCTIES
i r . J . Kontet Rij kswaterstaatDeltadienst
OiroiERPMETHODEN SiATERDOORLATENDE BODEMVERDEDIGINGSCONSTRTCTIES
i r . J.L.M. Konter
1. I n l e i d i n g B i j het ontwerp van een boderaverdedigingsconstructie b i j Waterbouwkundige c o n s t r u c t i e s z i j n twee aspecten van belang: 1 . de h o r i z o n t a l e dimensionering, met andere woorden over welk gebied moet de bodem verdedigd worden; 2. de v e r t i c a l e dimensionering, met andere woorden hoe z i e t de
(filter)opbouw
van beneden naar boven e r u i t . Welke f i l t e r e i s e n moeten er g e s t e l d worden aan bodemverdedigingsconstructies
i n het algemeen en aan g e o t e x t i e l e n i n
het b i j zonder. Ook de s t a b i l i t e i t van de toplaag i s h i e r b i j van e s s e n t i e e l
belang.
Na een korte i n l e i d i n g over de h o r i z o n t a l e dimensionering z a l voornamelijk aandacht worden besteed aan de f i l t e r e i s e n en methoden om de s t a b i l i t e i t van de toplaag (matranden) te bepalen.
2. Bodembescherming b i j waterbouwkundige c o n s t r u c t i e s De bodem i n de n a b i j h e i d van een waterbouwkundige c o n s t r u c t i e d i e n t t e worden verdedigd tegen de aanval van stroom en golven.
Konstnjkti*
z«ziid«
schuif binncntijd*
ontqrqndInqsKuil
itroming
Figuur 1: Bodemverdediging b i j waterbouwkundige c o n s t r u c t i e s
In d i t geval wordt het zandbed verdedigd door de drempel t e r p l a a t s e van de c o n s t r u c t i e en de bodemverdediging t e r w e e r s z i j d e n daarvan. De drempel beschermt het zandbed tegen u i t s p o e l i n g onder invloed van het t e r p l a a t s e geconcentreerde v e r v a l . De bodemverdediging verdedigt het zandbed tegen de eroderende werking van stroom en golven waarbij het d i r e c t tegen de drempel a a n s l u i t e n d e g e d e e l t e (stortebed) het onderliggende zandbed tevens beschermt tegen u i t s p o e l e n onder invloed van het p l a a t s e l i j k u i t t r e d e n d e grondwater. Ora 'de beschermende f u n c t i e u i t t e kunnen oefenen, dienen zowel drempel a l s bodemverdediging onder a l l e ontwerp-omstandigheden s t a b i e l te z i j n . Naast het onderzoek op zanddichtheid, moet dan ook onderzoek worden v e r r i c h t naar de s t a b i l i t e i t van samenstellende lagen van de drempel en van de bodemverdediging
(filterlaag
en t o p l a a g ) .
Benedenstrooms van de bodemverdediging o n t s t a a t een o n t g r o n d i n g s k u i l . De d i e p t e van de o n t g r o n d i n g s k u i l neemt a f b i j toenemende lengte van de bodemv e r d e d i g i n g . De maximaal t o e l a a t b a r e d i e p t e van de o n t g r o n d i n g s k u i l wordt i n hoofdzaak bepaald door grondmechanische aspecten ( a f s c h u i v i n g en z e t t i n g s vloeiing) . De b e l a n g r i j k s t e randvoorwaarden d i e onderzocht moeten worden voor een goed ontwerp van de bodemverdediging, z i j n : ~
grondmechanische randvoorwaarden: bodemgesteldheid, zeefkromme p o r o s i t e i t ( z e t t i n g s v l o e i i n g s g e v o e l i g h e i d ) , hoek inwendige w r i j v i n g ;
-
h y d r a u l i s c h e randvoorwaarden: waterstanden, debieten en/of stroomsnelheden, stroombeeld, t u r b u l e n t i e . De h y d r a u l i s c h e randvoorwaarden worden voornamelijk bepaald door de geometrie van de c o n s t r u c t i e .
3. bodembeschermingsconstructie rondom kunstwerken Wanneer een kunstwerk ( b i j v . b r u g p i j l e r s , poten van boorplatforms) aan beide z i j d e n door water wordt omstroomd t r e e d t een b i j z o n d e r
complexwer-
velsysteem op. Het water d u i k t aan de v o o r z i j d e van de p i j l e r naar beneden, r o l t
z i c h v l a k boven de bodem op en " g l i j d t "
de bodem langs beide z i j k a n t e n van de p i j l e r
Figuur 2: Stroombeeld rondom een p i j l e r
a l roterend v l a k boven
verder.
- 3 -
Een d e r g e l i j k e structie
r o t e r e n d e waterbeweging
kan zonder
bodemverdedigingscon-
a a n z i e n l i j k e o n t g r o n d i n g e n v e r o o r z a k e n . De g r o o t t e v a n h e t t e
v e r d e d i g e n g e b i e d kan worden a f g e l e i d
u i t de vorm v a n de o n t g r o n d i n g s k u i l
z o a l s d i e zonder b o d e m v e r d e d i g i n g
zou o n t s t a a n .
De d i e p t e v a n de o n t g r o n d i n g s k u i l
i n de e v e n w i c h t s s i t u a t i e v o l g t u i t :
dg — = fl b
u do 1 { _ ) * ( 1 . 5 t a n h — ) * f 2 (vorm) x f 3 (o<^_) UQ b b
>
waar i n : d s = maximum d i e p t e
ontgrondingskuil
b
= b r e e d t e van h e t kunstwerk
u
= gemiddelde o n g e s t o o r d e s t r o o m s n e l h e i d
UQ = c r i t i e k e tuatie
s t r o o m s n e l h e i d voor b o d e m m a t e r i a a l o f b e s t o r t i n g
zonder
i n de s i -
kunstwerk
do = o o r s p r o n k e l i j k e w a t e r d i e p t e o( = 1
aanstroomhoek
= l e n g t e van h e t kunstwerk
1,5=
f a c t o r d i e m.b.v. e x p e r i m e n t e n i s b e p a a l d , maar wel
op 2 , 0 w o r d t
Voor de f u n c t i e
fl
"veiligheidshalve"
gesteld.
w o r d t de v o l g e n d e b e t r e k k i n g
fl
(u/Uo) = O
voor
fl
( u / u c ) = (2 u / U c - 1 )
voor
fl
(u/uo) = 1
voor
0,5 ^
u/uo ^
0,5
U/UQ ^
1,0
u/uc
aangehouden:
:>1r0
v o o r de f u n c t i e f 2 g e l d t :
f2
(vorm) = 1 , 0
v o o r c i r k e l v o r m i g e p i j l e r s o f p i j l e r s met e e n ronde kant
f2
(vorm) = 0 , 7 5 v o o r g e s t r o o m l i j n d e
f2
(vorm)
f3
(«, 1/b) v o l g t u i t o n d e r s t a a n d e f i g u u r .
= 1,3
pijlers
voor r e c h t h o e k i g e p i j l e r s
voor-
- 4 -
Figuur
Uit
3: F a c t o r e n f 3
voor de
proeven i s gebleken
bodemverdediging
Figuur
4: Vorm
i n de
d a t de
a a n s t r o o m r i c h t i n g van
de
pijler
h e l l i n g e n v a n de o n t g r o n d i n g s k u i l
e v e n w i c h t s s i t u a t i e c a . 1 op
1,5
zonder
bedragen.
ontgrondingskuil
B u i t e n de o n t g r o n d i n g s k u i l e r o s i e . A l l e e n het gebied
i s er een dynamisch evenwicht van
van
de o n t g r o n d i n g s k u i l moet dus
aanzanding
worden
verde-
digd.
v o o r een
B De
= 1,5
cirkelvormige p i j l e r
ds = 1,5
diameter
van
. 1,5
b tanh
(fl
= f 2 = f 3 = 1,0)
do/b
het t e beschermen gebied
voor s l a n k e p i j l e r s
do/b
2,0
volgt: B
woorden voor s l a n k e c i r k e l v o r m i g e p i j l e r digen
oppervlak
5,5
geldt bijvoorbeeld
D bedraagt
D = b +
= 2,25b en D = 5,5b bedraagt
m a a l de p i j l e r d i a m e t e r .
2B. met
andere
het minimaal t e
verde-
en
- 5 -
De bodemverdedigingsconstructie d i e n t zanddicht l e r , b i j v o o r b e e l d met
aan te s l u i t e n op de
een zanddicht g e o t e x t i e l . Om de s t a b i l i t e i t
zekeren d i e n t het g e o t e x t i e l te worden verzwaard met steen met
pij-
te v e r -
bijvoorbeeld
stort-
een l a a g d i k t e van c i r c a 3 x de nominale s t o r t s t e e n d i a m e t e r , zo-
nodig op een t u s s e n l a a g van grind of f i j n e
s t o r t s t e e n om
beschadigingen
van het g e o t e x t i e l te voorkomen.
De bovenkant van de v e r d e d i g i n g s c o n s t r u c t i e d i e n t even beneden het bodem¬ >
niveau te worden aangebracht om
te voorkomen dat de verdediging t e v e e l aan
de doorgaande stroom wordt b l o o t g e s t e l d . 4. E i s e n f i l t e r c o n s t r u c t i e s Aan
waterdoorlatende bodem- en o e v e r v e r d e d i g i n g s c o n s t r u c t i e s worden de
vol-
gende e i s e n g e s t e l d : - De c o n s t r u c t i e moet het vermogen b e z i t t e n weerstand t e bieden aan
de
krachten veroorzaakt door golven en stroom. - De c o n s t r u c t i e moet een goede f i l t e r w e r k i n g b l i j v e n garanderen. D i t houdt in dat de zanddichtheid
van de v e r d e d i g i n g s c o n s t r u c t i e wordt gewaarborgd,
zodat er b i j de heersende belastingomstandigheden geen zand u i t de ondergrond wordt u i t g e s p o e l d . Daarnaast
d i e n t de waterdoorlatendheid
van de con-
s t r u c t i e voldoende groote te z i j n en te b l i j v e n om de waterafvoer
u i t de
ondergrond zonder overdrukken te l a t e n p l a a t s v i n d e n . De overdrukken verminderen het e f f e c t i e v e gewicht van de c o n s t r u c t i e , waardoor de
stabiliteit
van de c o n s t r u c t i e i n gevaar kan komen. H i e r b i j kan onder andere gedacht worden aan het a f g l i j d e n van een o e v e r v e r d e d i g i n g s c o n s t r u c t i e
Een goede v e r d e d i g i n g s c o n s t r u c t i e wordt verkregen
van de oever.
door toepassing van
f i l t e r bestaande u i t een a a n t a l opeenvolgende lagen van
zand g r i n d en
een stenen.
De lagen worden van beneden naar boven steeds grover, waardoor de c o n s t r u c t i e naar boven toe s t e e d s waterdoorlatender wordt. De k o r r e l g r o o t t e n van de eenvolgende lagen moeten aan bepaalde e i s e n voldoen teneinde ook de d i c h t h e i d te kunnen garanderen.
op-
zand-
„ 6 -
Als
e e r s t e benadering
kan worden g e s t e l d dat de gemiddelde diameter van de
( b o v e n ) f i l t e r l a a g 4 è 5 maal zo groot mag
z i j n dan de onderliggende
laag.
Deze c o n s t r u c t i e i s " i n den droge" goed te v e r w e z e n l i j k e n , " i n den n a t t e " i s z i j u i t v o e r i n g s t e c h n i s c h m o e i l i j k e r t e r e a l i s e r e n en l e i d t , ook
i n verband
met ongelijkmatigheden van de ondergrond t o t g r o t e r e l a a g d i k t e s dan theoretisch noodzakelijk z i j n .
Een .economischere o p l o s s i n g kan v e e l a l worden verkregen door de
filterfunctie
i n de bodemverdedigingsconstructie over t e l a t e n nemen door een g e o t e x t i e l . Het g e o t e x t i e l vervangt dan één of meerdere lagen van het g r a n u l a i r e
filter.
Op d i t g e o t e x t i e l wordt soms een r o o s t e r van wiepen aangebracht dat d i e n s t doet b i j het a f z i n k e n van de c o n s t r u c t i e t e r w i j l het bovendien van de s t o r t s t e n e n op h e l l i n g e n
de
stabiliteit
verhoogt.
A f h a n k e l i j k van de zwaarte van de toplaag i s soms een t u s s e n l a a g van g r i n d of een r i e t m a t n o o d z a k e l i j k om beschadigingen van het g e o t e x t i e l t i j d e n s het s t o r t e n van de grove stenen te voorkomen. V e e l a l i s het economisch gebleken de b a l l a s t d i r e c t op het g e o t e x t i e l t e bev e s t i g e n , voorbeelden h i e r v a n z i j n de betonblokkenm.at, de steenasfaltm.at en de grindwiepenmat. De funderingsmatten van de stormvloedkering i n de Oosterschelde geven een voorbeeld hoe met behulp van g e o t e x t i e l e n i n een f a b r i e k een complete granulaire
f i l t e r c o n s t r u c t i e kan worden v e r v a a r d i g d , d i e daarna i n z i j n geheel
zeer nauwkeurig kan worden afgezonken. Het d i r e c t bevestigen van de b a l l a s t op het g e o t e x t i e l , of het vervaardigen van een complete f i l t e r m a t s t e l t
grote
e i s e n aan de s t e r k t e van het g e o t e x t i e l .
5. F i l t e r e i s e n g e o t e x t i e l e n Om
te kunnen beoordelen of een g e o t e x t i e l aan de g e s t e l d e e i s e n b e t r e f f e n d e
zanddichtheid en waterdoorlatendheid voldoet worden door het Waterloopkundig Laboratorium
kenmerkende grootheden voor de openingsgrootte en de
latendheid opgesteld.
waterdoor-
™7
-
Waterdoorlatendheid De mate w a a r i n een g e o t e x t i e l w a t e r d o o r l a t e n d moet z i j n , wordt b e p a a l d de
t e r p l a a t s e optredende
schil
i n waterdruk
schillen
verhangen.
t u s s e n twee p u n t e n
in stijghoogten
wordt v e r s t a a n h e t v e r -
en de a f s t a n d t u s s e n d i e p u n t e n , v e r -
i n e e n b o d e m v e r d e d i g i n g s c o n s t r u c t i e kunnen o n t s t a a n
door u i t t r e d e n d g r o n d w a t e r zoals p e i l v a r i a t i e s
Onder v e r h a n g
door
( k w e l ) , of e x t e r n e h y d r a u l i s c h e omstandigheden
i n r i v i e r e n o f k a n a l e n en g e t i j b e w e g i n g o f g o l v e n b i j
d i j ken. Verschillen i
i n waterdruk
en de d o o r l a t e n d h e i d
grondpakket
g e v e n s t r o m i n g v a n w a t e r . De g r o o t t e v a n h e t
k van de g r o n d
b e p a l e n de
stroomsnelheid Uf
in
verhang het
volgens
Uf = k . i
De
k-waarde i s a f h a n k e l i j k v a n de g r o n d s o o r t , v o o r
grondsoorten
voorkomende
geldt.
grondsoort
k-waarde
klei veen fijnzand rivierzand
1 0 - 9 ^ 10-''1 10-7 ^ 10-9 10-4 ^ 10-5 10-4
De
enkele veel
(m/s)
w a t e r d o o r l a t e n d h e i d v a n h e t g e o t e x t i e l w o r d t g e k a r a k t e r i s e e r d door
verhang stroom
ii, met
z i j n d e het verhang
d a t o p t r e e d t wanneer door h e t g e o t e x t i e l
een g e s t a n d a r i s e e r d e s t r o o m s n e l h e i d van
waarde van i i Het verhang k-waarde v a n
het
0,01
m/s
een
wordt gevoerd.
De
w o r d t met een eenvoudige l a b o r a t o r i u m t e s t b e p a a l d .
ii
i n een
zandpakket
10-4 m/s b e d r a a g t
derhalve lager
z i j n dan
b i j een
100. De
filtersnelheid
waarde v a n
ii
van
0,01
m/s
en
van het g e o t e x t i e l
een moet
100.
_zandd^i£ht^h£id^ De
f i l t e r w e r k i n g v a n h e t g e o t e x t i e l w o r d t b e h a l v e door de
b e p a a l d door de
z a n d d i c h t h e i d . Een b e l a n g r i j k e parameter
z a n d d i c h t h e i d s g e t a l . D i t i s de v e r h o u d i n g
waterdoorlatendheid i s het
t u s s e n een b e p a a l d e
p o r i e g r o o t t e Ogo o f Ogs van h e t g e o t e x t i e l en e e n b e p a a l d e korreldiameter
(D15 o f 0 3 5 )
van
zogenaamde
karakteristieke
karakteristieke
het t e beschermen bodemmateriaal.
- 8 -
Welke poriegehalte
en diameter a l s k a r a k t e r i s t i e k gekozen moeten worden i s
a f h a n k e l i j k van de s t r o m i n g s c o n d i t i e s . kan
B i j een s t a t i s c h e
belastingtoestand
z i c h onder het g e o t e x t i e l een n a t u u r l i j k f i l t e r opbouwen. Dat w i l zeggen
de k l e i n e r e k o r r e l s worden door de g r o t e r e Voor de zanddichtheid
k o r r e l s tegengehouden.
van het g e o t e x t i e l moet i n dat g e v a l een k l e i n d e e l van
de k o r r e l s de ondergrond z i j n dan de g r o o t s t e
openingen i n het f i l t e r . A l s
e i s wordt g e s t e l d :
^1,0
Bij
zeer extreme (dynamische) omstandigheden i s het g e o t e x t i e l zanddicht a l s
de grootste
openingen i n het f i l t e r
(Ogg) k l e i n e r z i j n dan de k l e i n s t e zand-
korrels (D15) .
<
1,0
Dl5
De waarden van Ogg en O93 worden met een zeefmethode bepaald. Het g e o t e x t i e l vormt dan een zeef voor een a a n t a l nauwbegrensde
f r a c t i e s . De waarden van D15
en D90 volgen u i t een z e e f a n a l y s e van de ondergrond.
^i£h_ts]^a£n£d_ichtsl ibben De waterdoorlatendheid van het k u n s t s t o f f i l t e r kan afnemen door d i c h t s l a a n of dichtslibben. D i c h t s l a a n o n t s t a a t doordat de k o r r e l s u i t de t e beschermen laag de openingen i n het g e o t e x t i e l gaan a f s l u i t e n . D i t t r e e d t a l l e e n b i j een s t a t i s c h e b e l a s tingstoestand
en v o o r a l wanneer de openingen i n het g e o t e x t i e l g e l i j k m a t i g
z i j n verdeeld
( b i j v o o r b e e l d gazen) en de k o r r e l v e r d e l i n g van de ondergrond
uniform i s . D i c h t s l i b b e n van het g e o t e x t i e l o n t s t a a n door v e r v u i l i n g door n e e r s l a g
van
s l i b op het g e o t e x t i e l , opeenhoping van s l i b onder het g e o t e x t i e l en door aankoeken van chemische verbindingen. U i t p r a k t i j k o n d e r z o e k van de fen i n Kust en Oeverwerken i s gebleken d a t v o o r a l
kunststof-
ijzerverbindingen dicht-
s l i b b e n kunnen veroorzaken. De andere vormen van d i c h t s l i b b e n en d i c h t s l a a n bleken geen noemenswaardige nadelige
gevolgen t e hebben. De indruk
bestaat
dat d i c h t s l i b b e n een e i n d i g proces i s met a l s ondergrens de w a t e r d o o r l a t e n d heid van de ondergrond.
_ 9 "
5. Bepaling van de s t a b i l i t e i t van matranden Bodemverdedigingen d i e i n den n a t t e worden uitgevoerd bestaan v e e l a l u i t mata c h t i g e elementen van beperkte afmetingen. B i j het samenvoegen
van deze
elementen t o t een aaneengesloten bodemverdediging o n t s t a a n overlappen, d i e een
l o c a l e discontinuïteit vormen b i j het loodrecht aanstromen. Onder extreme
omstandigheden kunnen hoge stroorasnelheden en t u r b u l e n t i e de s t a b i l i t e i t van de matrand i n gevaar brengen ( z i e figuur 5 ) .
Figuur 5: I n s t a b i l i t e i t van een matrand
De s t a b i l i t e i t van de matrand hangt e n e r z i j d s a f van de h y d r a u l i s c h e b e l a s t i n g op de matrand en aan de andere kant van de s t e r k t e parameters van de raat (gewicht, s t i j f h e i d ) . voor het v o o r s p e l l e n van de s t a b i l i t e i t kunnen 2 strategiën worden onders c h e i d e n . Op de e e r s t e p l a a t s een s t r a t e g i e waarin de b e l a s t i n g e n en s t e r k t e apart worden bepaald. De i n t e n s i t e i t van v e r d e l i n g van de b e l a s t i n g e n wordt bepaald door de randvoorwaarden ( z o a l s het g e t i j en de golfhoogte) en de geometrieparameters ( z o a l s de vorm van de c o n s t r u c t i e en de bodem) . Deze geometrieparameters veranderen de randvoorwaarden i n een stromingspatroon, die
de b e l a s t i n g op de bodemverdediging veroorzaakt (stroomsnelheid en t u r b u -
l e n t i e ) . De b e l a s t i n g e n kunnen worden gevonden met een schaalmodel of een mathematisch model. De s t e r k t e van de matrand, u i t g e d r u k t i n k r i t i e k e strooms n e l h e i d i s een f u n c t i e van de f a c t o r e n d i e de s t a b i l i t e i t bepalen z o a l s gew i c h t , waterdoorlatendheid, s t i j f h e i d enz.
De r e l a t i e t u s s e n k r i t i e k e stroomsnelheid en s t a b i l i t e i t s p a r a m e t e r s kan worden gevonden met behulp van een 2-dimensionaal s t a b i l i t e i t s m o d e l , b i j v o o r beeld met gootproeven. De e e r s t e s t r a t e g i e i s geïllustreerd i n figuur
6.
GEOMETRY PARAMETERS
BOUNDARY CONDITIONS STRENGTH PARAMETERS ( W E I G H T ETC.)
Figuur 6: S t r a t e g i e I
Het verband t u s s e n beide modellen i s vaak gecompliceerd en vermindert de nauwkeurigheid van het h e l e voorspelsysteem. Deze problemen kunnen worden vermeden i n de tweede s t r a t e g i e : één
3-dimensio-
n a a l model waarin de b e l a s t i n g e n en de s t a b i l i t e i t s k e n m e r k e n op d e z e l f d e s c h a a l worden gereproduceerd geven d i r e c t u i t s l u i t s e l over de s t a b i l i t e i t van de matrand ( z i e figuur 7 ) .
GEOMETRY PARAMETERS
BOUNDARY CONDITIONS
STRENGTH PARAMETERS
Figuur 7: S t r a t e g i e I I
- 11 -
Zowel b i j een 3-dimensionaal a l s b i j een 2-dimensionaal s t a b i l i t e i t s m o d e l moeten de krachten van de waterbeweging d i e op de matrand werken en de k r a c h ten
d i e het omhoogkomen van de matrand tegenwerken op d e z e l f d e s c h a a l g e r e -
produceerd worden. D i t i s goed mogelijk a l s de zwaartekracht de voornaamste tegenwerkende kracht i s , ( z o a l s b i j de s t a b i l i t e i t van i n d i v i d u e l e s t e n e n ) . B i j matranden s p e e l t echter ook de waterdoorlatendheid en de s t i j f h e i d van de mat een b e l a n g r i j k e r o l . i n z i c h t op de invloed van waterdoorlatendheid en s t e r k t e i s dus een v e r e i s t e .
Invloed waterdoorlatendheid en l o c a l e geometrie De invloed van de l o c a l e geometrie op de s t a b i l i t e i t van de matrand i s onderzocht met drukmetingen. Er o n t s t a a t een drukverdeling z o a l s i n figuur 8 i s weergegeven.
u
•
Z
X
p
p _ pressure hydrostatic
relative to pressure
*14
^
^^K-^
\
- . —
1
1
-V
^ 1
- 5 d
\ -• — 1
1
1 — —i
>
* l d _ _
- 1 -
Figuur 8: Drukverdeling rond de matrand
Ter
p l a a t s e van de matrand z i j n gekromde s t r o o m l i j n e n aanwezig d i e a f w i j -
kingen van de h y d r o s t a t i s c h e d r u k v e r d e l i n g t o t gevolg hebben. B i j een boven de bodem gelegen krommingsmiddelpunt neemt de druk toe en b i j een onder de bodem liggend krommingsmiddelpunt neemt de druk a f ten o p z i c h t e van de hydros t a t i s c h e druk.
-
Niet a l l e e n de geometrie maar ook g e o t e x t i e l i s van De de
f i g u r e n 9 en
12
-
de waterdoorlatendheid van ondergrond
en
belang.
10 geven een
indruk van deze invloed op het d r u k v e r s c h i l over
mat.
De druk aan de bovenzijde wordt n a u w e l i j k s
beïnvloed door de waterdoorlatend-
heid maar de druk tussen ondergrond en g e o t e x t i e l i s s t e r k a f h a n k e l i j k van
de
waterdoorlatendhied van de m a t c o n s t r u c t i e . Proeven w i j z e n u i t dat de k r i t i e k e stroomsnelheid voor een c o n s t r u c t i e figuur 9 c i r c a 2 k 3 maal zo hoog i s , a l s van een c o n s t r u c t i e z o a l s
zoals
figuur
10.
Figuur 9 :
Invloed waterdoorlatendheid i n geval van een gabion boven op andere gabion
een
_ 13 -
Z
Figuur
10: I n v l o e d v a n w a t e r d o o r l a t e n d h e i d
b i j m a t t e n met
een g e o t e x t i e l a l s
basis.
E e n goede r e p r o d u c t i e van de w a t e r d o o r l a t e n d h e i d
i n het schaalmodel
lijk.
K l e i n e a f w i j k i n g e n i n de w a t e r d o o r l a t e n d h e i d
op de
stabiliteit.
üf/i
i s moei-
hebben e c h t e r geen i n v l o e d
De g e l i n e a r i s e e r d e waterdoorlatendheidscoëfficiënten K
=
zijn K
zand geotextiel stenen of blokken net kanaal
Uit
D
0,1
10-4 10-3 IQ-I 1 10
m
m/s m/s m/s m/s m/s
d e z e t a b e l v o l g t d a t een g e o t e x t i e l h y d r a u l i s c h w a t e r d i c h t i s t e n
z i c h t e van de b l o k k e n schil
v a n de b l o k k e n m a t . Ook
i n waterdoorlatendheid
i n een
schaalmodel
t u s s e n g e o t e x t i e l en b l o k k e n g r o o t
op-
i s het v e r z o d a t ook
in
model goede d r u k v e r d e l i n g o n t s t a a t . Een
s o o r t g e l i j k e b e s c h o u w i n g g e l d t voor
mat
b i j v o o r b e e l d kan worden o p g e v a t a l s een
(de b l o k k e n ) langrijkste blokken De
v e r b o n d e n door f l e x i b e l e f u n c t i e van h e t g e o t e x t i e l
stijfheid
v a n m a t t e n . De
r i j van v o l l e d i g
stijve
blokkenelementen
s c h a r n i e r e n ( h e t g e o t e x t i e l ) . De i s het verbinden
van de
be-
inviduele
in horizontale richting.
stijfheid
van
het g e o t e x t i e l
betekent dat a l l e e n het gewicht gen
de
o p l i c h t e n b e p a a l t . De
langrijk.
in verticale v a n de
richting
blokken
l e n g t e van de b l o k k e n
i s te verwaarlozen. D i t
de w e e r s t a n d
van h e t blok
te-
i n s t r o o m r i c h t i n g i s ook
be-
_ 14 -
De d r u k v e r s c h i l l e n c o n c e n t r e r e n z i c h rondom de b o v e n s t r o o m s e r a n d v a n h e t blok
( z i e f i g u u r 8 ) . Daarom z i j n
van
5 maal de b l o k h o o g t e
de
blokhoogte.
blokken
stabieler
a a n de m a t r a n d met e e n l e n g t e
d a n b l o k k e n met e e n l e n g t e v a n 2 m a a l
jCr_i t_iej< e_s_t r 2pra s ne lhe^id[ Met
de d r u k v e r d e l i n g v a n f i g u u r 8 kan de k r i t i e k e
stroomsnelheid
worden
afgeleid. r
Aan
de b o v e n z i j d e v a n de o v e r l a p i s e e n o n d e r d r u k a a n w e z i g ,
w a a r v a n de
g r o o t t e b e n a d e r d kan worden d o o r : A f = 1/2 C L P W U 2
A p = drukverschil
(7.1)
(lift)
(N/m2)
C L = liftcoëfficiënt
(-)
p„ = d i c h t h e i d w a t e r
(kg/m^)
U = l o c a l e stroomsnelheid
(m/s)
Als
h e t d r u k v e r s c h i l g r o t e r i s dan h e t g e w i c h t o n d e r w a t e r , d a n wordt de
mat
o p g e l i c h t . De v e r s t o r i n g wordt h i e r d o o r g r o t e r , h e t d r u k v e r s c h i l
toe,
de mat k a n o m k l a p p e n , h e t g e e n
kan
inhouden.
Een
kritieke
neemt
e e n b e z w i j k e n v a n de b o d e m v e r d e d i g i n g
toestand ontstaat derhalve a l s :
1/2 C L P „ Ü 2 = (pn, - p „ )
g d = p„Agd
(7.2)
waar i n : pn, = d i c h t h e i d van de mat
(!
d
= d i k t e van de mat
(m)
Na
enige h e r l e i d i n g
k a n ( 7 . 2 ) worden g e s c h r e v e n a l s : (7.3)
voor
de v e e l b i j de S t o r m v l o e d k e r i n g t o e g e p a s t e b l o k k e n m a t b l i j k t
bij
e e n w a t e r d i e p t e v a n 2 m.
Uit
proeven
figuur
met e e n g r o t e r e w a t e r d i e p t e b l i j k t
^ t o e t e nemen
e = 2,0
volgens
11, a l s i n p l a a t s v a n de l o c a l e s t r o o m s n e l h e i d op 5d boven de mat
w o r d t u i t g e g a a n v a n de g e m i d d e l d e s t r o o m s n e l h e i d
i n de v e r t i c a a l .
- 15 -
—
X— 0
—
9 e
related related
to waterdepth averaged velocity to v e l o c i t y at 5d above the bed
31
1
J
1_
50
100
waterdepth mattress thickness d
Figuur 11: I n v l o e d waterdiepte op 8
De 8 b l i j k t
z o a l s vermeld b i j de blokkenmat ook
af t e hangen van de
s t r o o m r i c h t i n g ten o p z i c h t e van de aangevallen b l o k l e n g t e . A l s de l e n g t e k l e i n e r i s , dan stroomsnelheid
i s ook de kantelingsarm k l e i n e r en d e r h a l v e de
kritieke
kleiner.
In de onderstaande t a b e l z i j n van enige bodemverdigingen de O-waarden verzameld ontleend aan onderzoek i n c a . 2 m d i e p
e
type z i n k s t u k
overlap
blokkenmat ( 2 0 0 kg/m2) zooistuk ( 2 0 0 kg/m2) steenasfaltmat gr indworstenmat
Bij
stroming
u i t één
water. » rand kuil
2
1.4
2 2 1.4
1.4 1.4 1.1
r i c h t i n g kan met
ontgrondings-
het v e r s c h i j n s e l omklappen rekening
worden gehouden door tegen de stroom i n te werken. B i j zinkwerk
in r i -
v i e r e n wordt d i t s t e e d s gedaan. Voor werken i n g e t i j g e b i e d e n kan deze methode i n ieder g e v a l worden toegepast voor de r i c h t i n g met de g r o o t s t e stroomsnelheden. Een andere o p l o s s i n g i s het toepassen van een randbalk
i n een gestroom-
l i j n d e vorm en van voldoende breedte loodrecht op de stroom om een tegenwerkend kantelmoment te kunnen m o b i l i s e r e n . Het v o l l e d i g de o v e r l a p door een b e s t o r t i n g kan ook een o p l o s s i n g
zijn.
groot
inpakken
van
ONTWERPEN MET VERTICALE DRAINAGE
I r . W.F.J. de Jager Dienst Weg- en Waterbouwkunde
Ontwerpen met 1.
vertikale
drainage
Inleiding
2. Wat
is vertikale
drainage
2.1.
Toepassingsgebied
2.2.
De g e p r e f a b r i c e e r d e d r a i n s met
3. Het ontwerp van een v e r t i k a a l
t o e p a s s i n g van
geotextiel
drainagesysteem
3.1. Algemeen 3.2.
De c o n s o l i d a t i e b e r e k e n i n g
3.3.
De
ontwerpberekening
4. F u n c t i e - a n a l y s e
van de d r a i n
4.1. Algemeen 4.2.
Mechanische
invloeden
4.3.
F i l t e r t e c h n i s c h e invloeden
4.4.
B i o l o g i s c h e en chemische i n v l o e d e n
5. K w a l i t e i t s b e h e e r s i n g 5.1. Algemeen
6.
5.2.
Het
classificatiesysteem
5.3.
K w a l i t e i t s c r i t e r i a v o o r de d r a i n s
Uitvoeringsaspecten 6.1.
I n s t a l l a t i e , o p s l a g en t r a n s p o r t
6.2.
Meetsystemen i n de
6.3.
Besteksbepalingen
praktijk
7. A a n d a c h t s p u n t e n
D e l f t , 3 oktober W.F.J. de J a g e r
1985
- 1 -
1. I n l e i d i n g
1.1,
Voor g r o n d c o n s t r u c t i e s wordt ten behoeve van een v e r s n e l d c o n s o l i d a t i e proces d i k w i j l s gebruik gemaakt van v e r t i c a l e d r a i n a g e . I n h e t werden daartoe
LA de meeste g e v a l l e n z a n d d r a i n s o f "zandpalen" i n de grond
gemaakt. I n de z e v e n t i g e r j a r e n z i j n , ontwikkelde
verleden
i n a a n s l u i t i n g op de door K j e i l m a n
kartonnen d r a i n , een g r o o t a a n t a l s t r i p v o n n i g e k u a s t s t o f d r a i n s
op de markt gebracht.
H i e r v a n wordt beweerd dat z i j n e t zo goed o f
b e t e r f u n c t i o n e r e n dan zanddrains..
De k w a l i t e i t s c o n t r o l e van deze
moet p r i m a i r g e r i c h t z i j n op de w i j z e van u i t v o e r i n g en de
zelfs laatste
zorgvuldigheid
daarvan. Voor p r e f a b d r a i n s i s h e t e c h t e r n o o d z a k e l i j k en d o e l m a t i g
kwaliteits-
e i s e n aan h e t produkt z e l f te s t e l l e n . D i t i s des t e meer van belang omdat men
de b e s c h i k b a r e
c o n s o l i d a t i e t i j d s t e e d s v e r d e r w i l verminderen, waartoe
een d i c h t s t r a m i e n van p r e f a b d r a i n s j u i s t goede p e r s p e c t i e v e n b i e d t . B i j het s t e l l e n van e i s e n aan de p r e f a b k u n s t s t o f d r a i n moet i n h e t oog worden gehouden, dat de e i s e n z i j n afgestemd op de t o e p a s s i n g i n h e t t e r r e i n en
op
de f u n c t i e d i e de d r a i n s d a a r i n v e r v u l l e n . De d o e l s t e l l i n g van v e r t i c a l e d r a i n a g e
is:
" een s n e l l e r v e r l o c p van h e t z e t t i n g s p r o c e s en een v e r s n e l d e toename van de s c h u i f w e e r s t a n d i n de s l e c h t d o o r l a t e n d e
ondergrond t e b e w e r k s t e l l i g e n ".
De p r i m a i r e f u n c t i e van de d r a i n s i s :^ h e t met
geringe
r e l a t i e v e weerstand
ten o p z i c h t e van de omringende grond opnemen en h e t v e r t i c a a l
transporteren
van weggeperst grondwater.
1.2.
I n Nederland i s t c t 1974
voor h e t b e r e i k e n van d i t doei v r i j w e l
gebruik gemaakt van zandpalen. de achtergrond
Jarenlange
uitsluitend
e r v a r i n g i n de u i t v o e r i n g , met
op
een a a n t a l t h e o r e t i s c h e beschouwingen, hebben g e l e i d t o t een
a a n t a l p r a k t i j k r e g e l s t e n a a n z i e n van h e t aanbrengen van d e r g e l i j k e d r a i n s en h e t dimensioneren van h e t drainageontwerp van een p r o j e c t . De
intCTSductie van
dc g e p r e f a b r i c e e r d e k u n s t s t o f d r a i n s h e e f t h e t denken
over v e r t i c a l e drainage
weer i n b e l a n g r i j k e mate g e s t i m u l e e r d .
drainagowereld i s g e c o n f r o n t e e r d lu I Z T ^ '
met
verticale
een p l a t t e s t r i o van - ten o p z i c h t e
' '"'"'^
K 3 i
4
a l a.. „ie. op.e.„„„.
Het ontstaan van enige t w i i f p l Q i'r,
De
-
Sro„d„..a.ic5 ,...„de
1.3. Tot nu coe i s h e t onder meer i n Nederland g e b r u i k e l i j k , d a t e^n nieuw type d r a i n pas voor een werk wordt t o e g e l a t e n , nadat de producent c.q. l e v e r a n c i e r het f u n c t i o n e r e n van z i j n d r a i n h e e f t aangetoond aan de hand van metingen i n een
langdurige
t e r r e l n p r o e f . Deze voorwaarde i s weliswaar b e g r i j p e l i j k , maar
b i e d t h e l a a s geen g a r a n t i e voor goed f u n c t i o n e r e n van het d r a i n t y o e i n een w i l l e k e u r i g e c o n s t r a c t i e . N i e t a l l e e n i s , net a l s b i j z a n d d r a i n s , de v u l d i g h e i d van de u i t v o e r i n g van belang,
zorg-
ook de m a t e r i a a l k w a l i t e i t d i e n t
h e t z e l f d e en bovendien c o n s t a n t t e z i j n Van grote i n v l o e d z i j n ook
de omstandigheden waaronder de d r a i n moet f u n c t i o -
neren, z o a l s de a a r d van de grond, het a l of n i e t aanwezig z i j n van
een
h o r i z o n t a a l gelaagde s t r u c t u u r , de aard van de c o n s t r u c t i e , v e e l of w e i n i g ophoging en daardoor g r o t e of k l e i n e drukken i n de ondergrond, en g r o t e k l e i n e v e r t i c a l e en h o r i z o n t a l e d e f o n a a t i e s enz. Dat hierdoor
Van grote
enz.
i n de p r a k t i j k b e l a n g r i j k e a f w i j k i n g e n ten o p z i c h t e van
ontwerpverv^ting^^^^
of
^
de
^ a n t a l _ m a l e n .gebleken.
waarde i s de u i t v o e r i n g van v e r g e l i j k b a r e t e r r e i n o r o e v e n op
aantal d r a m t y p e n z o a l s die i n u i t v o e r i n g z i j n ^ ^ n zuidoosten Een bezwaar van a l l e
van Ains-oerdain',
t e r r e i n p r o e v e n i s e c h t e r d a t deze geen g e r i c h t e u i t -
komsten geven over het f u n c t i o n e r e n van de c o n s t r u c t i e v e elementen van drains i n r e l a t i e
een
de
met de omringende grond.
Het i s daarom n o o d z a k e l i j k tevens laboratoriumproeven goed mogelijk de uitkomsten
u i t te voeren en
daarvan te r e l a t e r e n aan metingen i n h e t
D e r g e l i j k e laboratoriumproeven
z i j n ook
omdat z i j uniform en reproduceerbaar
zo
terrein.
v e e l g e s c h i k t e r a l s testmethode,
kunnen z i j n , v e e l minder t i j d en g e l d
vergen, waardoor de o p t i m a l i s e r i n g van bestaande d r a i n t y p e n en de
ontwikkeling
van nieuwe bevorderd wordt,
1.4. Het ontbreken van g e s t a n d a a r d i s e e r d e
k w a l i t e i t s e i s e n i n combinatie
met
bekendheid met bepaalde drainmerken_ b i j enkele opdrachtrrevende overheden, heeft g e l e i d t o t het opnemen i n bestekken
van met merknaam qenoemde d r a i n s .
Tevens dienen voor d e r g e l i j k e werken dan d r a i n s geaccepteerd
te v;orden d i e
al£ a c i i j k w a a r d i g produkt kunnen worden beschouwd. I n d i e n e c h t o r geen standa.-ird p r o d u k t e i s e n
bestaan
de p r a k t i j k m o e i l i j k en r e l a t i e f tot
i s de beoordeling
van geiljkwaardigru-.id i n
s u b j e c t i e f . D i t vormt een potentiële bron
c o n f l i c t e n t u s s e n opdrachtgevers
en aannemers, hetgeen des
te s t o r e n d e r
i.s naarmate de s a m e n s t e l l i n g van do ondargrond en de aard van de aan leggen g r o n d c o n s t r u c t i e het eenvoudig en eenduidig f u n c t i o n e r e n van de gemaakte d r a i n a g e Uit
het vorenstaande mag
drains weliswaar
bepalen
van h e f goed
bemoeilijken.
b l i j k e n dat de o n t w i k k e l i n g van v e r - i c a l e
een b e l a n g r i j k e s t a p voorwaarts
c o n s o l i d a t i e , maar dat ordening
te
prefab-
kan betekenen voor v e r s n e l d e
door k w a l i t e i t s e i s e n n o o d z a k e l i j k i s om
tegenv.-iilers en c o n f l i c t e n t a voorkomen.
- 3 2
Uat
.Onder in
de
ia
vertikale
grond
tikale
aangebracht.e
op
(klei
lagen
een
deze
veen)
de
grond
een
uater in
schil
optredende
de
het
uaterspanning
gevolg
het
overspannen
dat
richting
een
spanning
porienuatar
van
da
heerst.
het
uagstromen
len
de
uorden
of Dit
van
zelfs
het
vertikaal
uezenlijk
-
vertikaal
dan
grond-
zullen
toenemen.
Het
de
ver-
en
de
uateroverspanning
van
ge-
zal
d^'uaterspanning
ontstaat,
uaardaor
grondlagen
grondlagen de
stroomt
uaar
lagere
hydrostatische
uater-
consolidatie uater
uorden kan
de
uit
genoemd. de
periode
poriën
zul-
grondlagen
Afhankelijk
uaaraver
van
Daar
geleidelijk
opgenomen.
variëren
in
een
bovenbelasting
drainage
in te
systeem
samendrukbare doen
enige
dit
jaren
cantot
is
en
het
slecht
nu
mogelijk
het
uaterdoorlaten-
versnellen,
drainagesysteem
uel
het
hiertoe en
grotendeels
spoarbouu,
uaterbauu,
verzuaring.
binnen
gebruiken
verbreding
van b.v,
het bij
uardt
toegepast
stabiliteitsproblemen
zettingsproces
vakgebieden
Oe u e g -
De
deze
in-
Toepassingsgebied
constructie
een
zoals
jaren,
bij o p h o o g u e r k z a a m h e d e n
-
grond-
eerste
van
uaterdoorlatende
de
plaatsvindt
tientallen
Een
thode
slecht
uaterdoorlatandheid
2.1
De
de
overspannen
korrelstruktuur
consolidatieproces
de
èn
uaterspanningen
deze
uordt
uaarbij
grond
uit
proces
samengedrukt,
net-een
ten,
zal
Hierdoor
sterk
toename
alleen
en
solidatieproces
de
ver-
aangebracht,
poriën
opgenomen.
aangrenzende
samendrukbare
de
enige
het
verbeterd.
ueg,
gronduaterstroming
uateraverspanning
de
uaarmee
uordt
de
uardt
vertikaal
^
tot
van
in
van
uaterdoorlatende
een
verhoogde
Jde
door
slecht
grondlagen
noemd,
de
uardt
voor
uorden
deze
systeem
belasting
door
uaterspanningen
hydrostatische
en
grondlichaam
ingesloten
een
drains .verstaan,
in
belasting
tussen
uardt
samendrukbare
en/of
bijvoorbeeld stantie
drainage,
drainage
uatertransport
Uanneer lagen
vertikale
dient
de
voor ta
de
te
veruach-
ingebruikname
zijn
Civiele
zijn
uanneer
van
voltooid.
Techniek'die
deze
me-
zijn: b.v,
bij
de
aanleg
van
een
een
dijk,
aardebaan,
ueglichaam. het
aanleggen
van
een
dijk-
•
-
Oe w o n i n g -
en
utiliteitsbouw,
bij
het
bouwrijp
maken
van
e
terreinen. Hiernaast
zijn
nog
zoals
bij i n f i l t r a t i e
hoeve
van
2.'2.-
De
-
van
speciale
toepassingen
r i v i e r w a t e r in
de
mogelijk,
duinen
ten
be-
drinkwaterwinning. geprefabriceerde
Momenteel globaal
enkele
in
zijn
de
vele
drains
merken
volgende
en
met
toepassing
typen
hoofdgroepen
drains
zijn
in
van
geotextiel
verkrijgbaar,
te
die
delen.
Uliesdrains Deze
drains
prikt
bestaan
vlies.
Dit
kan
gebonden
vezel vlies
De
wordt
strip
uit
zowel zijn,
direct
(zie- hoofdstuk
een
4) i n
circa een
ais
na
5 mm d i k k e
genaaldprikt
een
continu
fabricage
strips
van
van
de
strip en
genaald-
chemisch,
filamentvlies.
een
breed
vlies
g e w e n s t e b r e e d t e (meest gang-
baar 100 mm) gesneden en o p g e w i k k e l d . -
Samengestelde De
samengestelde
omhuld
met
een
het
algemeen
van
een
kan
mm)
of
bestaan
als
een
een
die
een
samenstel
de
buitenwanden
van
type
in
een
ronde
kunnen
wordt
om
drie
bestaat
strip
mogelijk
buisjes zijn.
van
het
maakt.
^
filterEvenzo
buis
vlak
tegen
(0
a
2
30 elkaar
3 mm),
Bij de
verschillende
in
voorzien
ronde
plat
geperforeerd
drain
De k e r n
geperforeerde
van of
.• k e r n
afstandhouder
waterafvoer
uit
een
synthetische
als
rechthoekige
waarvan
uit
filtermantai,
platte
vertikale bestaan
aanliggende
dit
vlies
uit
de
de'kern
50
drains
profilering,
materiaal
a
drains
'
assemblage
methoden
warden
toegepast: -
Het in
filter
lengterichting
kern
gevouwen,
vastgelijmd
of
Het
filter
wordt
aan
de
profilering
-
Het
filter
wardt
aan
de
zijranden van
de
van
de
samengestelde
mantel
op
de
drain
speciaal
zogenaamde is
gebracht
ook
van als
ap
de
overlap
de
van de
de
kern
kern
vastgelijmd.
vastgelast.
perforatie-openingen
monolietdrain
zonder
is
f i l t e r -
markt.
Sandwichdrains •Een
grootte
en
-gelast.
-
Afhankelijk
-
de
_
type
-
•:
geprefabriceerde
sandwichdrain, met
filtermantai,
een
een
waarbij
geotextiel.
kous
van
de De
vertikale zanddrain drain
geotextiel,
drain in
bestaat
gevuld
met
is
de
combinatie uit
een
graf
zand.
-.3 . : H e t Oe van
ontuerp
naadzaak
de
van
van
valgende
een
een
verticaal
drainagesysts'etn
drainagesysteem
hangt
af
factoren':
-
De
grandgesteldheid
-
Het
ontuerp
-
De
bovenbouu
tijdplanning
Op
basis
fende
de
getoetst Deze
van
uit
grondondarzoek
relevante
bovenbouu
°
verticaal
en
grondparameters
tijdplanning
uorden
toetsing
of
is
het
verkregen
gegevens
en
het
de
voortkomende
ontuerp
r a n d v o o r u a a r d e n , , kan
d r a i n a g e s y s teem
gebaseerd
uit
betref
uerkelijk
nodig
is.
op:
statailiteitsberekeninq
^g"
aiijkt
uit
een
stabiliteitsberekening
grondparameters
dat
de
grond
dan
zal
groot
gepast
is,
moeten
kans
op
een
met
ongedraineerde
instabiliteit
verticaal
van
de
onder-
drainagesysteem
toe-
uorden.
Qmdat
gevaar
van
van
een
ophoging
dit
criterium
instabiliteit
plaats
vindt,
alleen
zal
be
langs
de
randen
drainage'voor
uat
b e t r e f t i n i e d e r g e v a l b i j deze r a n d e n moeten worden
aangebracht. -
_£en_cdnsalidatieberekening aiijkt
uit
(Tgg) dan
In randen , datie
consolidatieberekening
zonder
binnen
aspect
een
de
gebruik
tijdplanning
betreft
een
tegenstelling van
de
midden
van
tot
Het. grondonderzoek
de
dan
is
instabiliteit,
de
ophoging
zal
gericht
zal
die
de
groter
voor
drainagesysteem'
optreedt,
consalidatiE
drainage
beschikbaar,
verticaal
ophoging onder
verticale
dat
is
uat
dit
nooig.
vooral
traagste
aan
de
consoli-
plaatsvinden, ' moeten
zijn
op
de
bepaling
an
-
De
horizontale
ondergrond. met
behulp
en
Deze van
kleefmantel,
verticale variatie
over
het
variaties
kan
uerk
in
met
de
terrein
verspreide
.eyentusel ,^anoevuld
d e r i n g e n en met b o r i n g e n t . b . v .
het
in
opbauu uorden
sonderingen
van
bepaald met,
uaterspanningsson-
laboratoriumonderzoek.
de
-
— Oe - - de -
Oe • (en\ g e d r a i n e e r d e
-
De
De
De
Nederland
uaarin:
meestal
de
gecombineerde
lagen.
=
druk
C
=
samendrukkingsconstanta
de
nadat
het
het
laag
de
i
(m)
treedt
als
informatie
een
die
van te
uordt
uordt
soort
tijdens
vorm
drainagesysteem
(-)
zetting
drainagesyste'em
Deze
grondmechanica
(m)
in
consolidatieproces,
porieuatar
afgevloeid. een
zetting
van
het
zetting
i
samendrukbare
primaire
van
laag
(N/m^)
gevolg
behulp
formule
toegepast^.'
p
gebreide
het
tijd
op-
uelke De
se-
k r u i p v e r s chijns e l
op,
is
versnellen, veruezen
en
versneld.
primaire
zetting
de
niet Uoor
naar
zettingsproces
één
met
behulp
verdere, van
de
uitvele
handboeken,
zettingverloop Indien
te
uordt
dikte
als
Het
draineren
=
treedt
culaire
-
en ^ j « '
te
samendrukking
is
van
de
=
Hierbij
ook
van
, c
zetting
Terzaghi-Koppejan
mst
, C' e n C' . P 3 P. e n c^, u a a r b i j :
consolidatieberekening
totale
van
C
schuif sterkte
arosiegevoeligheid
In
is
-
samendrukk ing scons tan ten C , •• ^ c o n s o l i d a t i e c o ë f f i c i ë n t e n c^
3,2-
6
ueten
formule tage
een hoe
grote de
zetting/in
uaarmee
uordt ^
_
zetting
de
tijd^
bereiktjkan (0,5
uordt
de
tijd
T ^ e n . uorden
veruacht
is
verloopt.
bepaald
Een
het
nuttig
eenvoudige
consolidatiepercen-
berekend
is
ueer
te
geven
als
H.f,T
V ~
c V uaarin:
t^
=
tijd
dat
uordt
een
bepaald
bereikt
consolidatiepercentage
(s)
H^
= dikte
samendrukbare
T
=
c^
= consolidatiecoëfficiënt
tijdparameter
met
k
laag
i
(m)
(-) (m'^/s)
=
k/m^j.^
= daorlatendheidscoëfficiënt
m^ = s a m e n d r u k k i n g s c o ë f f i c i ë n t =
volumegeuicht
uater
(m/s) (m^/kN)
(kN/m"^)
De het
dimensieloze
parameter
c o n s a l i d a t i e p er een t a g e .
veer het
90^
van
de
praktisch
Zo
eindzetting
einde
van
T staat is
bij
bereikt
de
in
direkt
een
T van
(Tgg
consolidatie
verband 0,848
= 0,848). uordt
vaak
met
onge-
Voor Tgg
. =
2,0
aangehouden. Oe
- 3.3.-
De
ontuerpberekening
theorie
cylinder
grond
Afhankelijk zal
de
1,13
gaat
keer
van
de
het
blijven,
met
.matig
ondanks
de
de
de
drain
deze
drain
een
verticale
lengte
als
de
drain.
drains
geplaatst
grondcylinder
zijn
1,05
of
zijn, is
dat
de
uoorden,
Ten
bron
voor
het in
maaiveld
doorsneden
zakt
gelijk-
consoiidatiegraad
slotte
uerkt,
de
horizontale
uordt
zonder
als
verondersteld
ueerstand
gronduaterstroming
de
tegen
uet
van
geldt.
In
het
kening van
de
verschillen
ideale dat
zelfde
van
drainafstand.
en
elke
uaarin
diameter
andere
dat
de
patroon
grote
als
doorstroming, Darcy
met
uitgangspunt
gelijk
van
uit
drainafstand
tweede
functie
van
bedient
equivalente
Een
dat
er
algemeen. uordt
uitgegaan
van
de
bij
de
eenvoudige
formules
voor
consolidatiebere-
radiale
afstroming
Sarron-Kjellman: Uj^ = -
de
-
2 - T - n -1
1
-
exp(-aTj^/^)
gemiddelde ilnin)
.
0,75
t
= consolidatietijd
(-)
'
(^Vs)
(-)
geldt:
2(b+d)/rt
breedte
resp.
kan
op
uorden
afgelezen,
gestelde
een
van
de
drain.
van
van
de
drainstrip
deze
formules
eenvoudige
uijze
indien
gegeven
termijn moet
Uoor
een
platte
strip
(m)
dikte
uituerk^ing
fig.
een
c^t/D^
(s)
diameter
de
uaarin:
(-)
tijdparameter
"^eq" e q u i v a l e n t e
Door
ln y - L -
(-)
^ ^
consolidatiecoëfficiënt
= D/d^^
b,d=
= f--
4n^
= dimensieloze
n
t
consoiidatiegraad
T^
=
ofuel
een
uorden
de
in
(m)
de
vereiste
grafiek
drainafstand
consoiidatiegraad
gerealiseerd.
van
binnen
(1)
neer geavanceerde c o n s o l i d a t i e b e r e k e n i n g e n kunnen u i t a s w a s r r i met hehnlri = n n. .m=— ^ «i^,. j.t .
uorden,
4. F u n c t i e a n a l y s e van 4'. 1
de
drain
Algemeen
Het
v e r t i k a l e drainagesysteem heeft
het
v e r s n e l l e n van
f u n c t i e van teren tief Het
van
de
het
drain
consolidatieproces.
is hierin
g r o n d w a t e r u i t de
lage
intreeweerstand
kunnen v e r v u l l e n
van
verschillende
het
relatief
deze
-
hoge
doel
primaire
opnemen en
transporeen
rela-
afvoercapaciteit.
f u n c t i e o v e r de
grondgesteldheid
gewenste
a f van
invloeden
aard: -
mechanische
-
filtertechnische
- biologische
4.2
De
tot
o m r i n g e n d e l a g e n met
en
p e r i o d e h a n g t behoudens de van
voornamelijk
Mechanische
en
chemische
invloeden
Installatie De
drain
van
de
wordt
zowel voor a l s t i j d e n s het
d r a i n e r e n d e f u n c t i e o n d e r w o r p e n aan
krachten,
w e l k e b i j o v e r s c h r i j d i n g van
m a t e r i a a l s p a n n i n g e n de
w e r k i n g van
o n g e d a a n kunnen maken. T i j d e n s de
drain
van
toestand
een
( i n de
op
trek
De
g r o o t t e van
van
de
de
huidige
waarbij
juist
uitvoeren
dan
het
z a l de
hoog z i j n ,
natte drain
stallatielans relatief
een
spuiten)
waarmee e . e . a . p l a a t s v i n d t .
drain
a a n b r e n g e n met betreffende
drain op
een
e v e n w e l op geringere
het
v e e l a l omsloten
diepte
trekkracht
weerstand
t e worden. I n d i e n punt s t a a t een
t e doen b e z w i j k e n ,
i s een
of
h e t g e e n i n de
een
de
laag
van inmet
zal- p l o t s e l i n g
s t e r k toenemen. Op
extra versnellingskracht,
uitgeoefend, welke i n s t a a t
gebracht
vermoedelijk
weerstand te passeren,
relatief
Bij
gelijkmatige
d a a r p r a k t i s c h a l l e e n de
inbreng snelheid
afhankelijk
(drukken, t r i l l e n of
a f r o l l e n overwonnen d i e n t
w o r d t nu
i s o n d e r meer
s t a l e n l a n s , waarmee de
snelheid,
delen
volledig
installeren,
a a n b r e n g t e c h n i e k w o r d t de
wordt. Geschiedt
de
drain
( b o v e n g r o n d s ) i n een
deze t r e k k r a c h t
zorgvuldigheid
d o o r de
een
toelaatbare
g r o n d ) komt t e v e r k e r e n w o r d t de
w i j z e van
de
het
droge
het
de
de
uitwendige
belast.
en
niet
uitoefenen
de
drain
stootkracht
meerdere
samenstellende
p r a k t i j k i s gebleken.
Horizontale
gronddruk
Ook
in
eenmaal
de
grond
kunnen
trekkrachten
uitgeoefend
horizontale
deformaties.
deze
deformaties
betekent,.dat lengte De
te
de
relatief
grootte
kracht
is
grote
van
de
dus
van
het
Ten
gevolge
De
van
de
de
van
de
drain
Bij
de
v o l l e v l i e s d r a i n kan
het
vlies
gestelde vlies
i n de
kanalen
Vanwege
door
de
de
mate
drain
de
zal
het
de
trek-
drain
doorstroomprofiel
samengedrukt.
Bij,de
kern
gevormde
grond/drain
samengedrukt
van
verkleind.
doordat
zal
samen-
het
filter-¬
verticale
afvoer-
groter
wordende
en
het
keuze
of
wordt
parameters
afhangende
het
is
dan
de
de
aanvankelijk
in
een
drain van
zal
het
verticale
later
te
knikken.
kan
b i j
transportwatertransport
belemmerd.
mechanische
van
van
in
consolideren
zettingen
profilering dat
te
door
vervolgens
samendrukken
drain
lengterichting
opvangen
b i j steeds
de
de
kleiner
i n de
en
zal
als
veel
de.drain
t o t g e v o l g hebben,
dikte
opgewekte
zijn
buigen
ondoordachte
de
ondergaan.
afvoercapaciteit
u i t te
een
van
geringe
het e f f e c t groot
samendrukking
knikken
De
de
buigstijfheid
Het
ernstig
ander
gedrukt.
worden
deze
plaatselijk
medium
wordt
profilering
kleefinteractie
Omdat
stadium
en
elasticiteitsmodulus
geprofileerde
worden
samendrukbaarheid de
ook
wordt
een
Een
samendrukking
zelfde
lagen.
met
kunnen
Verticale
de
zodanig
zijn
kunnen
gronddruk
Hierdoor
derhalve
drain
de
horizontale
samengedrukt.
als
staat
van
draincomponenten.
worden
en
gevolg
betrekkelijk moet
belangrijke
als
in
d i t verschijnsel van
nog
bezwijken.
verlengingen
afhankelijk
van
moet
zonder een
drain
namelijk
drain
over
door
materiaal
de
worden,
volgen
drain
op
de
krachten als
de
zijn
ophoging
samendrukbare
relatieve
voornamelijk
zetting
H,
de
lagen S/L.
een
functie
ophoogsnelheid L,
en
de
hier
dH/dt, van
-
invloeden
Filtertechnische
4.3
Uaterdaarlatendheid
Oe
functie
en
porisuater
ts
laten.
uezen is
De
het met
zo
Oe k e u z e
van
die
filter. door en
Naast
deeltjes
daarmee
mogelijk
aan
de
filter
doorlatendheid
voor
van
een
tegen
hydraulische
filter het
uorden
filter
minder
is
een
uater
en
de
oorzaak
compromis
dus
drukval
vormen
van
een
een
vermindering
van
de
van
gronddeeltjes
zijn
groter
kan
door in
doorlatend
ook
zijn.
tussen
gronddichtheid
gronddruk
houden
gesteld
ueerstand
altijd
ta
uearstand
hydraulische
horizontale de
gronddeeltjes
Naarmate
zal
een
is
min
steld.
deeltjes
transportcapaciteit
filter
eisen
tegenge
voor
de
van
en
van
het
verstopping over
vertikale
de
drain,
transport¬
capaciteit. De b e u e g i n g verschijnsel
uaarin
-
De e r a s _ i e g e _ v a e l i g h e i d
van
de
grand_(klei)
De
van
de
klei
rol
erosiegevoeligheid
krachten
bindingskrachten
tussen
klaimineraal, de
de
de
-
deeltjes
samenstelling
montmorillaniet,
is
naarmate is
en
en
dat
de
bepaald
ionen
de
verder
de
factoren
gradiënt
het
feit
aan
het
of' een
krachten.
Direkt
na
het
potentiaalverschil schuifspanning
op
installeren
hydraulische
per
eenheid
de
van
deeltjes
het
het
blijkt
soort
het
dat
de
i l l i s t
gevoeligheid in
De
klsioppervlak
kaoliniet,
deeltje
bindingskrachten
de
de
geringer
parieuatar •
natrium
kleiner.
kleioppervlak
de
kan
van
door
Het
uituisselbaar
tussen
ophoogslag
aan
reeks
evenuicht
de
het
kleideeltjes.
parieuatar.
in
percentage
De h y d r a u l i s c h e
een
valgende
afhankelijk
electmlietconcentratie
het
Bepalend- voor
uorden
het
toeneemt
en
de
van
is
tussen
geadsorbeerde
jêrasiegevoeligheid
hoger
de
door
spelen:
(colloïdale)
en
een
veroorzaakt
proces
een
erosie,
uordt
erodeert en
en
de het
rond
de
het
hydraulische aanbrengen
gradiënt, lengte,
is
d.i.
en
drain
van
het
daarmee zeer
groot
z ij n . -
Het
voorkomen
van
scheuren
Het
voorkomen
van
kleine
i n h e t
scheurtjes
grondskelet en
andere
mogelijke
kanaalvormingen optreden uit
l a n g s b i j v o o r b e e l d p l a n t e n r e s t e n kan het
van e r o s i e
het f e i t
v e r s t e r k e n . D i t kan v e r k l a a r d
d a t i n de s c h e u r t j e s
aan h e t o p p e r v l a k
de k l e i e e n hoge h y d r a u l i s c h e gradiënt spanning
en dus ook
door de g r o n d w a t e r s t r o m i n g
of tegen
doorlatende
het f i l t e r
filterkoek
t o t gevolg
ander
gevolg
inbrengen
afzetting
k a n hebben d a t de filterporiën
en v e r s m e r i n g v a n de g r o n d r o n d
van het inbrengen
Vervolgens
name i n s t e r k
gelaagde
zijn.
getrokken.
Hierdoor
hetgeen
gedurende deze p e r i o d e
invloeden
de
drain.
om h e t c o n s o l i d a t i e -
T90 t e doen p l a a t s v i n d e n
ook a f v a n de d r a i n a f s t a n d
met de g r o n d g e s t e l d h e i d ,
Biologische
Behalve
met
v a n de w a t e r d o o r l a t e n h e i d en t r a n s p o r t c a p a -
e e r d e r genoemde p a r a m e t e r s 4.4
kunnen
u i t e r a a r d een n e g a t i e f e f f e c t
i n de g e w e n s t e p e r i o d e
D in relatie
de
o n d e r g r o n d de a a n w e z i g e z a n d l e n s j e s
kunnen a f v o e r e n v a n v o l d o e n d e w a t e r
citeit
verdrongen,
van een omlaag g e r i c h t e
h e e f t op de d o o r l a t e n d h e i d v a n de g r o n d r o n d
behalve
drain
h e t o m h o o g t r e k k e n v a n de l a n s
omhoog g e r i c h t
worden d i c h t g e s m e e r d ,
de
i n n e e m t worden
l a n s - g r o n d o m l a a g z a l worden
z a l tijdens
kleefinteractie
hangt
geheel
v a n de i n b r e n g l a n s . B i j h e t
z a l h e t volume d a t de l a n s
kleefinteractie
proces
i n het
geblokkeerd.
t e r w i j l de g r o n d eromheen t e n g e v o l g e
Het
water-
a s p e c t b e t r e f f e n d e de w a t e r d o o r l a t e n d h e i d i s
de v e r k n e d i n g als
bezinken,
k a n een z e e r s l e c h t
ontstaan, t e r w i j l
of g e d e e l t e l i j k worden Een
worden a f g e z e t ,
afhanke-
zweven o f v o l l e d i g worden m e e g e v o e r d . B i j a f z e t -
t i n g voor
filter
schuif-
dan z a l h e t
worden m e e g e v o e r d , en
van h e t k r a c h t e n e v e n w i c h t
blijven
van
heerst.
Komt e e n g r o n d d e e l t j e e e n m a a l t o t e r o d e r e n
lijk
worden
en
fysische
dH/dt, L en S.
chemische
zijn
van belang
H,
ook
voor
de
a l s m e d e v a n de a l
invloeden
biologische
en
duurzaamheid
chemische en
de
kwaliteit
èaui
van
het vertikale
desintegratie levensduur periode, neren ,
van
v a n de
d a t de
drainage systeem, de
kunststoffen.
drainmaterialen
drain
geacht
uordt
zoals
h e f op t r e d e n
I n d i t kader afgestemd naar
dient
t e zijn
behoren
te
op
van de de
functio-
5. K u a l i t e i t s b e h e e r s i n g r
. 5-. 1
Algemeen
Op g r a n d beheersing is« af
gaed
uarden
het
drain, de
zander
falen
te
van
van
een
evenzo
door
de
van
het
direkte
de
totale
in
te
elkaar
aarzaak
uordt
de
het
drainagesys-
de
o n t u e rp
het
cm
kualiteit
door
kon
is
vceren
vertikaal
Omdat
betere
geuenst
uisselden
van
kualiteit
grondgesteldheid
ue rk,
een
labaratariumtests
een
bepaald
en
in
van
relatie
de
uitvoering,
kualiteitsbeheersing
als
volgt
splitsen:
Een c l a s s i f i c a t i e s y s t e e m , gesteldheid en
dat
dat
drainagesysteem
drains
voorkomen.
alleen
aanbevolen
gebleken
kualiteitsstandaard
mogelijk
maar
een
typen
behulp
het
geometrie
te
flat
een
niet
van
dezelfde
slecht,
-
zoveel
uardt
-
tot
systeem
tot
kualiteit
met
gemaakt
zadaende
up
de
aangeuezen.
magelijk
teem
praktijkresultaten is
van
Ervaringen van
de
van
en
de
uaarin
geometrie
tijdparameters
(de
van
zogenaamde
de
invloeden
het
uerk
in
van
de
grond
geometrische-
on t u e r p p a r a m e t e r s )
zijn
uitgedrukt, -
Kualiteitscriteria op
het
5,2
bovengenoemde
Het
de
de
vertikale
drains,
gebaseerd
classificatiesysteem.
classificatiesysteem
Uitgaande voor
voor
van
de
invloedsfactoren
classificatie
van
belang
kunnen
zijnde
de
valgende
parameters
uarden
geanalys eerd,. -
Oe
zetting
gen
uit
tot
de
het
-
-
voor
Oe l a a g d i k t e de
op
de
De
grootte dH/dt
voor
de
van en
mate
L is
de
met
van
onderzoek 0
geeft
van
de de
van
van
uorden
Tgg,
de
relatieve
met
de
afgeleid. zetting van
horizontale H is
In 5/L
de
berekenin relatie
een
direkte
ondergrond.
uateraverspanning
ophoging
bepalend
vaar
gronddruk.
tesamen
uaterdoorlatandheid
met
van
de
de
ophoogsnel-
grond
bepalend
uateraverspanning. consolidatietiid
afgeleid.
omgerekend een
grondmechanische
uarden
grondmechanische
0=2,50m,
bineerd
de
werkende
De k a r a k t e r i s t i e k e behulp
behulp
samendrukbaarheid
L is
drain
heid
met
grondonderzoek
laagdikte
indikatie -
S kan
zetting
berekeningen In
naar
indikatie S en
(meestal
relatie een
voor de
uit
tot
de
standaard de
Tgo)
kan
het
van
de
grond-
drainafstand
drainafstand
doorlatendheid.
gro'^te
met
Gecom-
wata ro v e r s p a n -
- 13 ning
u o r d t . een
indikatie
verkregen
van
de
grootte
van
de
uaterafvoer. -
Oe e r o s i e
van
heid
mede
afhankelijk
ming:
H,
dH/dt,
Qp b a s i s tieschema uorden
'deeltjes
S en
v a n 'deze
uorden
gemaakt
van
naar
H
netto
-
dH/dt
gemiddeld
-
S
zetting
-
L
-
S/L
paramaters
kan
gegeven
van
ds
grondgesteld-
gronduaterstro-
het
type
onderstaand
uaarmee
een
classifica-
indeling
uerk.
kan
Hierin
zijn:
(m) (m/maand)
(m)
samendrukking
lagenpakket
Tgg(D=2,50m)
de
(m)
relatieve
-
groatte
ophoogtempo
" drainlengte
bruto
naast
Tgg.
ophoging
H+S
de
samengesteld,
-
-
is
van
het
consoliderende
{%)
ophoging
(m)
consolidatietijd
bij e e n
standaard
drainafstand
0=2,5Qm Om e e n
vergelijking
projekten, 2,50m is
is
een
Om t o t
conversiefactor
7
90
te
theoretische
voorgesteld.
een
mogelijk
' 90
deze
y
maken
tussen
verschillende
standaard
drainafstand
standaard
afstand
te
van
komen
geïntroduceerd;
uaarin
^
=
( - ^ )
« '
JUL^Q)
2 iet
Xo)
uaarin
=
d is
Door sche
5.3
0,75
+
i
diameter
classificatiesysteem op
te
grondmechanische zien
tot
uelke
op
bouuen
kennis
klasse
Kualiteitscriteria
5.3.1
procss
-
(equivalents)
tijdparameters
degelijke stadium
de
het
en
De
(ln(n)
voor
kan
de
)
van
deze
reeds
zijn
)
de
ontuerp
n =
§
drain.
uijze
een in
en
uit
geometri-
ontuerper een
zander
vrosgtijdig
behoort.
drains
Algemeen
garantia zijn
functie
van
eisen
het
instellen
schappen:
dat
aan
de
drain
naar
beharen
duurzaamheid van
tijdens
en
hst
zal
gehele
vervullen
betrouubaarheid,
kualiteitseisen
t.a.v.
de
consalidatieheeft,
afgezien
geleid)^
volgende
tot
eigen¬
de
treksterkte
en
elasticiteit
de
treksterkte
en
e l a s t i c i t e i t van
de
filterkualiteit
de
afvoercapaciteit
' 5.3.2
Aan
de
- de
De
t r e k s t e r k t e en
drain
de
gehele
het
5lrain
filter
elasticiteit
a l s g e h e e l worden de
treksterkte
0,5
van
van
de
gehele
volgende e i s e n
gesteld:
P b i j b e z w i j k e n moet meer b e d r a g e n
dan
kN,
- de
rek
Z b i j b e z w i j k e n moet meer b e d r a g e n dan
- de
rek
b i j P = 0,5
- de
eventuele
blijven De
drain
b i j de
treksnelheid verlenging o v e r een lengte
(± van
de
s t e r k t e en standaard
3)mm
het
200
van
dan
filter P en
elasticiteit
10%,
moet
intact
c . dient
trekproef, waarbij
w o r d t g e t r o k k e n met
een
te een
b e h u l p van 100
(±
l)mm
externe i n het
worden trek-
constante
mm/min, o f w e l d C / d t = 5 7 % / m i n .
w o r d t met
lengte
van
g e g e v e n w a a r d e n van
u i t g e v o e r d met een 350
moet m i n d e r z i j n
lijm/lasnaad
b e p a l i n g van
s t u k van
kN
2%,
De
extensie-opnemers midden van
de
inspan
gemeten.
5^3.3. De t r e k s t e r k t e en e l a s t i c i t e i t van h e t
Gezien de g e o m e t r i e van de doorsnede
van een d r a i n
filter
( w i j z e waarop h e t
f i l t e r om de k e r n z i t ) i s geen éénduidig c r i t e r i u m t . a . v . de
trek-rek
r e l a t i e v o o r h e t f i l t e r m a t e r i a a l t e geven, u i t g a a n d e van een
eenvoudige
u n i - of b i a x i a l e trekproef.
Het c r i t e r i u m v o o r t r e k s t e r k t e en
t e i t van h e t f i l t e r w o r d t ondervangen
door de c r i t e r i a o n t l e e n d aan
langeduur d o o r s t r o o m p r o e f v o o r de a f v o e r c a p a c i t e i t het
i n t a c t b l i j v e n van h e t
elasticide
van de d r a i n en v o o r
filter.
5.3.4. F i l t e r k w a l i t e i t 5.3.4.1. W a t e r d o o r l a t e n d h e i d van h e t
filter
Het door de grond naar de v e r t i k a l e d r a i n toestromende w a t e r d i e n t
met
een zo g e r i n g m o g e l i j k e w e e r s t a n d h e t f i l t e r t e p a s s e r e n . H i e r t o e z a l h e t f i l t e r t e n m i n s t e een zekere p e r m i t t i v i t e i t d i e n e n t e b e z i t t e n df 9 = k . d f m v . = k . i . = k. -r^
_ 15 -
Uit
een benaderende b e r e k e n i n g k a n v o o r a l l e k l a s s e n e e n z e l f d e c r i t e r i u m
voor de p e r m i t t i v i t e i t worden v a s t g e s t e l d voor h e t i n de grond aanwezige verontreinigde f i l t e r :
9
> 300.10"^
Voor de b e p a l i n g van deze weerstand
s"'' i s een beproevingsmethode
l i n g , w a a r b i j h e t f i l t e r met een k l e i s u s p ^ n s i e w o r d t
i n ontwikke-
doorgestroomd.
I n a f w a c h t i n g van v e r d e r e o n d e r z o e k r e s u l t a t e n w o r d t de d o o r s t r o o m p r o e f v o l g e n s h e t NEN-ontwerp g e h a n t e e r d : Q
> f . 300.10"^ m2 s"'', met a r b i t r a i r f = 100,
5.3.4.2. R e t e n t i e c a p a c i t e i t van h e t f i l t e r
De u i t de grond geërodeerde en met de g r o n d w a t e r s t r o m i n g meegevoerde d e e l t j e s mogen h e t f i l t e r n i e t doen v e r s t o p p e n . Bovendien
mogen ze de a f v o e r c a p a c i t e i t n i e t t e s t e r k r e d u c e r e n door i n
de v e r t i k a l e a f v o e r k a n a l e n t e b e z i n k e n . Het k a n n i e t voorkomen worden, d a t gekoppeld aan een goede w a t e r d o o r l a t e n d h e i d van h e t f i l t e r
een a a n t a l g r o n d d e e l t j e s i n de d r a i n z a l
b e z i n k e n ; de v o l u m i e k e h o e v e e l h e i d b e z i n k s e l z a l b e p e r k t d i e n e n t e b l i j v e n . Op grond v a n een g l o b a l e b e r e k e n i n g kan m.b.t. h e t f i l t e r h e t c r i t e r i u m worden g e s t e l d , d a t :
„ 90% van de d e e l t j e s d i e h e t f i l t e r onder de p r a k t i j k o m s t a n d i g h e d e n kunnen ll
passeren n i e t g r o t e r mag z i j n dan 20 ym.
In
c o m b i n a t i e met de i n o n t w i k k e l i n g z i j n d e d o o r s t r o o m p r o e f m.b.v. k l e i -
suspensie k a n deze methode ook d i e n e n t e r b e p a l i n g van een r e l e v a n t e OgQ v a n h e t f i l t e r . In
a f w a c h t i n g v a n de v e r d e r e o n t w i k k e l i n g van deze methode z a l v o o r l o p i g
het
NEN-ontwerp v o o r de droge W.L.
z e e f p r o e f moeten worden g e h a n t e e r d .
Bij
deze p r o e f w o r d t een schoon f i l t e r gedurende 5 m i n u t e n droog
gezeefd
met v e r s c h i l l e n d e s t a n d a a r d k o r r e l f r a c t i e s . Op grond v a n de i n de p r a k t i j k t o e g e p a s t e g e p r e f a b r i c e e r d e d r a i n s i n c o m b i n a t i e met de hiermee b e r e i k t e r e s u l t a t e n onder een g r o o t a a n t a l
onder-
g r o n d - en b e l a s t i n g c o n d i t i e s w o r d t momenteel a r b i t r a i r g e s t e l d d a t de O^Q van h e t f i l t e r k l e i n e r moet z i j n dan c a . 120 pm.
" 16 -
5.3.5. A f v o e r c a p a c i t e i t ,
De a f v o e r c a p a c i t e i t w o r d t b e p a a l d
door de volgende
factoren:
1 - Weerstand t e g e n d o o r s t r o m i n g van w a t e r i n de l e n g t e r i c h t i n g van
een
gestrekte drain. 2 - Weerstand tegen d o o r s t r o m i n g van w a t e r i n de l e n g t e r i c h t i n g van .
een
gevouwen d r a i n .
3 - Weerstand van h e t f i l t e r t e g e n d o o r s t r o m i n g van h e t w a t e r l o o d r e c h t op h e t f i l t e r ,
( z i e 5.3.4.1.).
ad 1 - De a f v o e r c a p a c i t e i t van de k e r n , i n de l e n g t e r i c h t i n g van g e s t r e k t e d r a i n , werd t o t op heden V r i j behulp van k o r t d u r e n d e
algemeen b e p a a l d
een met
doorstroomproeven.
Omdat b i j h e t f u n c t i o n e r e n van een d r a i n i n p r a k t i j k b l e e k d a t een a a n t a l t i j d s e f f e k t e n een r o l kunnen s p e l e n i s b e s l o t e n de
ook drain
gedurende een l a n g e r e p e r i o d e onder een c e l d r u k t e l a t e n s t a a n i n de langeduur
doorstroomproef.
Tengevolge van de h o r i z o n t a l e gronddruk
zal het f i l t e r
i n h e t f i l t e r g e d r u k t worden, waardoor h e t v r i j e
enigszins
doorstroomprofiel
z a l worden v e r k l e i n d . Bovendien kan ook de k e r n z e l f worden samengedrukt. Voor h e t goed f u n c t i o n e r e n van een g e p r e f a b r i c e e r d e v e r t i c a l e mag
de w e e r s t a n d
drain
t e g e n d o o r s t r o m i n g n i e t t e g r o o t worden.
Op b a s i s van een a a n t a l benaderende b e r e k e n i n g e n
kunnen we
elke
h o o f d c a t e g o r i e ondeirverdelen i n twee s u b c a t e g o r i e n . De v e r s c h i l l e n d e k l a s s e n u i t h e t c l a s s i f i c a t i e - s c h e m a kunnen zo i n een z e s t a l c a t e g o r i e n worden i n g e d e e l d , waar v o o r c r i t e r i a kunnen worden o p g e s t e l d . * De a f v o e r c a p a c i t e i t
{m^/s} van een g e s t r e k t e d r a i n b i j een
c e l d r u k P {kN/m^} en een c o n s t a n t d e b i e t Q {m^/s} d i e n t g r o t e r o f g e l i j k t e z i j n aan b e p a a l d e waarden. I n onderstaande
t a b e l z i j n de v o o r de zes c a t e g o r i e n bepaalde waarden
v o o r Q, P en q , gegeven.
- 17 -
Hoofdcategorie
si^bcategorie criteria
1
1
2
1
2
2
^''^•*^^
Q [m'/s]
P
A
=
[kN/m* ] =
[m' / s ]
>
5.10~®
150
25.10
5.10"^
150
-6
50.10
-6
5.10"^
5.10"^
5.10"^
5.10-^
250
250
350
350
25.10"^
50.10"^
25.10"^
50.10"^
ad 2 - Weerstand tegen d o o r s t r o m i n g van w a t e r i n de l e n g t e r i c h t i n g van een gevouwen d r a i n ( a f v o e r c a p a c i t e i t van de g e k n i k t e
drain).
A l s g e v o l g van de k l e e f i n t e r a c t i e g r o n d / d r a i n z a l de d r a i n de v e r t i c a l e samendrukking van de v e r s c h i l l e n d e zal
g r o n d l a g e n moeten v o l g e n . H i e r d o o r
de d r a i n gaan p l o o i e n , vouwen o f k n i k k e n . D i t v e r o o r z a a k t n a a s t de
i n v l o e d van de h o r i z o n t a l e g r o n d d r u k op de a f v o e r c a p a c i t e i t een v e r d e r e • r e d u c t i e . Deze afname van de a f v o e r c a p a c i t e i t kan met h e t v e r l o o p het consolidatieproces
van
steeds s t e r k e r worden.
Op grond van zowel t e r r e i n m e t i n g e n
a l s l a b o r a t o r i u m p r o e v e n i s een
i n d i c a t i e v e r k r e g e n d a t met d i t v e r s c h i j n s e l r e k e n i n g gehouden d i e n t t e worden i n d i e n S/L > b e d r a a g t . Derhalve z a l voor d i e klassen waarbij
S/L > 15% een a a n v u l l e n d
criterium
v o o r de a f v o e r c a p a c i t e i t gesteld"^te worden. * De a f v o e r c a p a c i t e i t
{m^/s} van een gevouwen d r a i n d i e n t g r o t e r o f
g e l i j k t e z i j n aan 75% van de c r i t e r i a g e s t e l d aan de g e s t r e k t e (zie
t a b e l 5.3.5. ad 1 ) .
drain
Uituoerings aspecten
é» . 1
Installatie,
De i n s t a l l a t i e
opslag
geschiedt
hydraulische
kraan
een
uaarlangs
en
makelaar neer
als
kan
van
de
gazijn
over
een
over
een
ankerplaatje
Zodra
de
de de
uit
drain
de
grond
In
praktijk
de
om
een
van op
de
stelling
door
de
zijn de
aan'- de- s t e l l i n g
bevestigd
uordt
vanuit
tot
de
^drain
bovenin
geleiderol
diepte
de
door
te
de
grond
is
en
de
gevoerd,
inbrenglans uordt
lans
naar
de
drain
inclusief en
de
öe
lans
de
grond
uordt
getrokken.
u-ordt
de
in
grond
achter
de
de
ankerplaatje
plaats
van
de
aan
de
volgende
drain
uorden»
voor
het
installeren
van
De i n b r e n g l a n s
uordt
grond i n g e t r i l d ,
blok
of
centrisch
ma-
uit
eerr nieuu
op
ma-
dit
stelling
u a r d t gebracht,
ueer
te
er
uaaxna
drain
daarna
gebracht
drains
een
magelijkheden:
de
excentrisch
op
de
geprefabri-
uaarbij
het
inbrenglans
t r i l -
aangebracht
zijn.
Oe l a n s zouel
uordt
een
de
druk-
De i n b r e n g l a n s Deze
methode aanwezige
len
ten
als
van
praktijk
door
in
stijve
het
is
van
opslag
teit
van
de
de
gebleken en
drain,
In
het
kan
gevoelig
Hiermee
dient
dan
ook
zijn
spuitlans
algemeen omdat
en
dat
anders
de
de
terdege
grond tot
een
ingebracht.
het
van
passeren
de
voorde-
n.1,
installatie kan
extreme rekening
zijn
het
als
op
betrekking
UV-bestendigheid,
voor
van
plaatsvinden.
vervalt,
invloed
b i j z o n d e r met en
kan
middel
vervuiling,
zauel van
door
beperkt
zandd:r;.ains
transport
vochtigheid
lijmnaad
een
lagen,
van
hetgeen
trekinrichting
wateroverlast
wijze
temperatuur,
ingedrukt,
een
uordt
opzichte
vermijden
grond
uordt
van
In
is
geleid
zouel
bepaald
valgende
kan
-
van
uordt- ui-texaard
afgeknipt
in
-
verticaal
voorzien,
verankerde
bevestigd
-
voorzien
Onderaan de.inbrenglans
geuenste
drain
ceerde
inbrenglans
in
geleid.
lans
gebleven
de
tweede
van
zonder
dragline,
die
geleiderol
uordt
tot
een
heistalling
Vervolgens
beneden
drain
van
De m i n i m a l a - l e n g t e
uordt
geplaatst.
een
mat behulp
drainlengten,
gazijn
zij
tr'ansport
een
inbrenglans
De d r a i n r o l
uaar
of
beuegen.
installeren
ea-
Met
de
tot name
de kwalide de
temperatuurscondities. gehouden
te
worden.
' 9 -
é . 2 neetsystemen
Gm h e t
verticale
troleren
kunnen
controle
dient
De
teit wordt
van
toenemen,
tegen
de
regelen -
die
de
is
met de
betrekking
fase
de
gelijk
waarin
De
te
con-
kwaliteits-
elementen:
tot de
kan en
grote
van
het
en
de
herkend
stabili-
havenbelasting zal
de
bij
de
water-
slecht
veiligheid
zijn
te
van
uorden
de
oplopen¬
van
het
ophoging.
genomen
ophoogsnelheid
grotere
derge-
hoog
grondbeuegingen
talud
kunnen van
zodat
de
Kenmerken w a a r a a n een
worden
te
ophoogslag
blijft,
afneemt.
vertragen
het
volgende
korrelspanning
teen
schillende
de
terwijl
ophoogslagan
-
fase
hiertegen
het
verricht.
de
gevaar
aan
werking
ondergrond
grond
uaterspanningen
maaiveld
op
zijn
Gedurende
instabiliteit
dreigend
op
worden
zijn
ondergrond
uaterdoorlatende
lijk
de
aangebracht.
spanning
te
critische
de
praktijk
drainagesysteem
gericht
meest van
de
veldmetingen
stabiliteit De
in
zijn: door
tijdsstoppen
Maat-
o. ó . ; kleinere
tussen
de
ver-
slagen.
veruijderen van
een
deel
van
de
reeds
aangebrachte
ophoging. -
het
bijplaatsen
van
nieuue
-
het
aanbrengen
van
steunbermen
de 2
De
aan
drains. de
randen
van
ophoging.
het
verlagen
van
de
grondwaterstand.
consolidatietijd Ten
aanzien
beuaking kan
verticale
minder
uorden
binnen
de
van
de
critisch.
getoetst gestelde
dat
van
met
berekende
gende
de
geuenste
optredende
maatregelen
wordt
zettingen
uaarden.
uarden
Indien
het
bijplaatsen
van
nieuue
-
het
aanbrengen
van
een
het
bereiken
ueer
kan uorden
de
kwaliteitsvoortijdig
consoiidatiegraad verkregen en
zijn
het
uaterspanningen
nodig
kunnen
de
vol-
getroffen:
-
van
ligt
Kenmerken u a a r a a i n
tijdplarining
vergelijken vooraf
consolidatietijd
de
verticale
extra
geuenste
veruijderd.
drains.
voorbelasting,
die
consoiidatiegraad
na
De.meting uorden
van
horizontale
uitgevoerd
ketten,
door
Uaterspanningen
terspanningsmeters is,
met Een
open
is
opvangen
van
het
van
de
indien
op
door het
Uoor
grondde f o r m a t i e s
van
zakhaken
met
behulp
stijghoogte
deze
goedkoop
zijn,
heid
van
een
werk
en
zal
naar
van
de
is
niet
al
of
van
of
pi-
van te
wa-
groot
consolidatie-
debietmetingen. kan
de
wel
Door
effectiviteit
wijze
warden
noodzakelijk
dat
afwatert. in
niet
principe
toepassen
afhangen het
het
directe
het
boven
vaa
drain
meest
metingen
meetsysteem
risico's
de
meting
het
verloop
uit
op
bovengenoemde
de
de
het
water
drain 'uitsluitend Hoewel
gemeten
toepassing
drainagesysteem
aangetoond.
waterpassen
worden
controle
mogelijk
het
of,
verticale
peilbuizen.
verdere
proces
het
en
niet
van
de
goed
eenvoudig
en
de
grootte
en
uitgebreidvan
functioneren
het
van
het
drainagesysteem, «
Ó.3
Besteksbepalingen
Het
doel
het de
zo
en
en
dit
moeten
drains
tussen
kan
Dit
de
zijn
de
wordt
worden
in
dat
in
de
in
de
bepalingen en
moet
de
voorkomen
de
de
van
geheel
het
gegevens gaan
voor
transport
op
verhouding
het
c.q.
van
feit beschik-
de
gegaaa
aannemer, en
als
wordt
grond
worden
kwaliteit
opslag,
grondmechanische
werk
uitgevoerd.
garanderen,
de
gewezen
te
worden
van
wijze v a n
dat
bij h e t
opdrachtgever
relatie
van
houdt
het
drainagesysteem
v o l do e n d e of
is
aantasten
verticale
voorzichtig
Uerdsr
laten
afhankelijk is
bijvoorbeeld
baar
in
het
ui tvoering.
dat
besteksbepalingen
min mogelijk
drain
zover
van
opdat
werk
naar
geregeld stoornissen behoren
-2.1 -
Aandachtspunten Op grond van het voorgaande verdienen de volgende aspecten e x t r a van a l l e n , d i e betrokken z i j n b i j de toepassing van v e r t i c a l e 1. K w a l i t e i t s b e h e e r s i n g moet worden n a g e s t r e e f d uitgaande • d o e l s t e l l i n g en p r i m a i r e f u n c t i e van
aandacht
drainage.
van:
V.D.
« f u n c t i e - a n a l y s e van de d r a i n , met.de hulp
van:
+ een c l a s s i f i c a t i e s y s t e e m van beperkte omvang + éénduidige k w a l i t e i t s c r i t e r i a , ontleend aan standaard laboratoriumproeven ( t r e k p r o e f , langeduurdoorstoomproef, f i l t e r p r o e f ) + éénduidige besteksbepallngen.
2. B i j de v o o r b e r e i d i n g van het ontwerp i s een d e g e l i j k grondonderzoek op bas van de geologie en i n s c h a k e l i n g van een geotechnlsch a d v i s e u r een v e r a n t woorde i n v e s t e r i n g , zeker waar i n z i c h t i n gevolgen van deze werkwijze (de formatieverloop, m i l i e u - e f f e c t e n ) steeds meer gevraagd
wordt.
Hiermee i s tevens het belang van een prognose voor de u i t v o e r i n g ( t i j d s e t t i n g s v e r l o o p ) een t o e t s i n g daarvan m.b.v. meetsystemen controle van p r o j e c t en d r a i n ) voldoende aangegeven.
(kwaliteits-
• 1^-
iïlï
Xi
ZEE
•"1 1
uil
1
/ fia
la,
Uacarüautging z o n d a r uartikaXa drainaga.
fla
lü.
UaterbauBqing.mat uartikala drainage
1
11 ' 1
i
•I
zandar nat
f lg
2. P r i n c i Q e v e r i o a p
v a n da c o n a a l i d a t i a
l n da
vert.
uart.
'
« 1,QS S aij «an
pattaan
uan
gelilkbanlqs
1! i
1 i:
M
M
M *
i
i 1 - 1
1 1 i 1
dralnac
tQd.
Graflak vaar aa bapaling van drainafstandan. 0^ /ac^ Paranatar f.
Uaarbaaid: Ualki drainafstand La naaig om aan canaoiidatls graad van 90^ ta varkrijgan na 1^ Jaar? - hanogana k l a i flat * Q,A n^/jaar - eguivalanta draxndiaaatar • Q,05<" Qploailng: H^t andarata diagram gaa/t • 0,623 Jaar, zaaat f^Cj^ • 0,25. Hat Qouanata diagran gaaft nu O ..I.Om, • at a l l gavalg dat da drainafstand HIJ aan viarkant plaata i n g a p a t r a a n a n g s v a a r 0,9ra maat zijn.
Plaacslngapatraon drains D
1
' M
1 11 11 t I1 I1 I 1 . • !1 1 i1 11 1 i 1 1 1 1 1
11 1 f1 1 lil
drsinaga
fig.
Fig.
1 1 1 1 1 .J^ i^-<>-I ! ^ 1 ov:;>-' 1 1 1—f • l^oöi<ï^ I-W L^-' ' l i ;
driafioaken.
Q « 1f13 A bij aan patroan uan uiarkantan.
100 1 2 3 4 5 6
rd[m] NO DRAIN 0,075 0,100 0,125 0,150 0,175
ISÖÖ TIME [days]
t
1
10.000
L4 l_HHJIllH.IJut
'O'H
tStHÜiltli Jur- IHHJIiIMJlui ISlIHJillIJJur
1 SIIMÏ. ilH.! Ji>
iaiH.ai»-uiii>
V / / f / /
{
riI:H.auilJ > r
/.' ////-
••
• •' '7 ê ' c
•[//KV- ' ' A ( / /
1
la 1 l r•vj R X
y / \ / y
tn
' ..I.l'-Z
. 2Ï
:.
/ A f f y
1 is'
-'•.yir'-'X
•- i g z '
(Ll-
l
1
i •
"' /
£
1 • g/; T-
... -
^ ]
SI .
'••
V • C L
X ' •.• . CZ
Zl
£
j tena B fU
I
1
•g
r
ï j •c
.:.
77:5:t
r-j
ei
B( U
af
:
/.^ ca
r.s/?/
s.6'-
5R0UNDWATER-PRESSURE INSIDE THE DRAIN
/.r 7 ? J -
• '.l
CZ.
t j
.-9 / / "
GROUNDWATER-PRESSURE OUTSIDE THE DRAIN DRAIN FUNCTIONS f
FILTER
TENSIONTESTS L : 350 mm V : 200'mfn/min d£/df: 57 % /min
B:
dp'^j df
QUANTITY OF SUSPENSIONFLC A: CAKE FILTRATION B:- BLOCKING FILTRATION
A^Q
C: dp < df
C: DEEPBED FILTRATION
1 q_d
R. C o n t r o l l e d discharge syste» B. C o n t r o l l e d h y d r a u l i c g r a d i e n t system
fie-
t i i l B - ( - S ) i«3/s3
q_d t«ia"(-S)
mS^'sJ
DE TOEPASSING VAN GEOTEXTIELEN IN ONTWATERINGSSYSTEMEN VOOR CULTUURGRONDEN
I r . L.C.P.M. S t u i j t I n s t i t u u t voor C u l t u u r t e c h n i e k van Waterhuishouding
DE Ir.
TOEPASSIHG L.C.P.M.
VAN
GEOTEXTIELEH
IN
ONTWATERINGSSYSTEMEN
VOOR
CULTUURGROUDEH
Stuijt
I n s t i t u u t v o o r C u l t u u r t e c h n i e k en W a t e r h u i s h o u d i n g [ICW] S t a r i n g g e b o u w , M a r i j k e w e g 11, P o s t b u s 3 5 , 6 7 0 0 AA Wageningen T e l e f o o n : 08370 19100
Samenvatting H e t m e r e n d e e l v a n de i n N e d e r l a n d te ontwateren c u l t u u r g r o n d e n h e e f t een vrij l a g e s t r u c t u u r s t a b i l i t e i t . Om ongewenste i n z a n d i n g van d r a i n b u i z e n tegen te gaan w o r d t d a a r o m m e e s t a l e e n o m h u l l i n g s m a t e r i a a l om d e d r a i n b u i s g e w i k k e l d . Dit m a t e r i a a l h e e f t een g r o n d X e r e n d e en een h y d r a u l i s c h e f u n c t i e . Het merendeel v a n de i n N e d e r l a n d toegepaste o m h u l l i n g s m a t e r i a l e n i s van o r g a n i s c h e oorsprong. G e o t e x t i e l e n w o r d e n , om r e d e n e n v a n f i n a n c i ë l e a a r d e n o n b e k e n d h e i d m e t h e t m a t e r i a a l , nog w e i n i g t o e g e p a s t , m a a r h e t g e b r u i k n e e m t toe. Na e e n b e s p r e k i n g v a n h e t t o e p a s s i n g s g e b i e d v a n , e n d e o n t w i k k e l i n g e n i n d r a i n a g e m a t e r i a l e n wordt het probleem van m i n e r a l e v e r s t o p p i n g van drainbuizen en o m h u l l i n g s m a t e r i a l e n b e s p r o k e n . De t e x t u u r [ = d e k o r r e 1 g r o o t t e v e r d e 1 i n g ] m a a r v o o r a l de b o d e m s t r u c t u u r [ = de o n d e r l i n g e s a m e n h a n g v a n de b o d e m d e e l t j e s ] en de hiermee samenhangende s t a b i l i t e i t s p e l e n e e n r o l . De o m s t a n d i g h e d e n waaronder o n t w a t e r i n g s s y s t e m e n w o r d e n g e i n s t a l l e e r d [ o . a . h e t v o c h t g e h a l t e v a n de bodem] b e p a l e n v o o r e e n g r o o t d e e l de w e r k i n g op l a n g e t e r m i j n . [ B i o ] c h e m i s c h e v e r s t o p p i n g wordt summier besproken. De p r o b l e e m s t e l l i n g l e i d t t o t de f u n c t i e - a n a l y s e v a n h e t g e o t e x t i e l . De grondkerende en h y d r a u l i s c h e f u n c t i e s w o r d e n g e s p e c i f i c e e r d i n de v o r m van parameters. I n de o n t w e r p f a s e moet e e n k e u z e w o r d e n g e m a a k t u i t de beschikbare m a t e r i a l e n . De h i e r b i j g e h a n t e e r d e criteria worden besproken: o.a. p o r i e g r o o t t e v e r d e l i n g en l e v e n s d u u r v a n h e t o m h u l l i n g s m a t e r i a a l , en h e t i j z e r v e r s t o p p i n g s g e v a a r . De a a n b e v e l i n g e n , d i e z i j n ondergebracht i n een tabel zijn g r o t e n d e e l s e m p i r i s c h t o t s t a n d gekomen i n nauw o n d e r l i n g o v e r l e g tussen diverse Nederlandse instanties.
1.
1.1
Inleiding
Toepassingsgebied
I n d e z e b i j d r a g e w o r d t de t o e p a s s i n g v a n o m h u l l i n g s m a t e r i a l e n i n o n d e r g r o n d s e , h o r i z o n t a l e o n t w a t e r i n g s s y s t e m e n met buizen zoals toegepast in cultuurgronden, b e h a n d e l d . Het g a a t h i e r b i j v o o r a l om h e t v e r b e t e r e n v a n d e g e w a s o p b r e n g s t , en de b e w e r k b a a r h e i d , de d r a a g k r a c h t e n de b e g a a n b a a r h e i d v a n da b o d e m d o o r h e t v o o r k o m e n v a n t e h o g e g r o n d w a t e r s t a n d e n i n p e r i o d e n met wateroverlast. Een a n d e r e t o e p a s s i n g i s h e t v e r s n e l l e n v a n de r i j p i n g e n d r o o g l e g g i n g van nieuw te ontginnen g r o n d e n . I n a r i d e en s e m i - a r i d e g e i r r i g e e r d e g e b i e d e n wordt ontwatering ook v e e l t o e g e p a s t t e r b e s t r i j d i n g van bodemverzilting. de Bij de k e u z e v a n de t o e t e p a s s e n m a t e r i a l e n i s v o o r a l h e t t y p e b u i s en t o e p a s s e n van een o m h u l l i n g of b u i s d i a m e t e r v a n b e l a n g , e v e n a l s h e t a l dan n i e t dat l a a t s t e het g e v a l i s kan nog afdekking [ f i l t e r m a t e r i a a l ] v a n de b u i s . A l s gekozen worden u i t d i v e r s e o r g a n i s c h e - ,. g r a n u l a i r e - o f s y n t h e t i s c h e materialen [geotextielen]. In het kader van deze omhullingsmaterialen, 1.2
Ontwikkelingen
studiedag waaronder
gaat h e t a l l e e n om geotexti elen, voor
de t o e p a s s i n g van het omhullen van drainbuizen.
Tot 1 9 5 9 w e r d e n de c u l t u u r g r o n d e n i n N e d e r l a n d v r i ] w e l u i t s l u i t e n d gedraineerd met gebakken en soms met b e t o n n e n b u i z e n . D a a r n a i s d e g l a d d e PVC b u i s i n de p r a k t i j k geïntroduceerd, waardoor bespaard k o n w o r d e n op de t r a n s p o r t - e n arbeidskosten. Verdere k o s t e n b e s p a r i n g e n en m e c h a n i s e r i n g kon w o r d e n b e r e i k t d o o r h e t g e b r u i k v a n g e r i b b e l d e PVC b u i z e n d i e s e d e r t 1969 i n de p r a k t i j k werden toegepast. V a n a f 1973 wordt i n h o r i z o n t a l e o n t w a t e r i n g s s y s t e m e n vrijwel u i t s l u i t e n d d i t type b u i s toegepast. Ook in omhullingsen a f d e k k i n g s m a t e r i a l e n i s e r e e n s n e l l e ontwikkeling geweest. In combinatie met g e b a k k e n b u i z e n w e r d v o o r a l a f d e k k i n g met losse turfmolm toegepast. L a t e r werden o r g a n i s c h e m a t e r i a l e n i n bandvorm aangebracht, w a a r d o o r het a a n b r e n g e n van een a f d e k k i n g g e m e c h a n i s e e r d w e r d . B i j de i n t r o d u c t i e v a n d e PVC r i b b e l b u i z e n w e r d h e t m o g e l i j k de b u i z e n v o o r a f i n de f a b r i e k t e o m h u l l a n . T o t nu t o e w o r d e n i n N e d e r l a n d en i n v e e l a n d e r e l a n d e n nog op g r o t e s c h a a l a n d e r e m a t e r i a l e n d a n g e o t e x t i e l e n g e b r u i k t . De organische m a t e r i a l e n [ c o c o s , t u r f v e z e l en t u r f / c o c o s ] z i j n d a a r b i j h e t b e l a n g r i j k s t . Een n a d e e l v a n d e z e m a t e r i a l e n i s d a t z e k u n n e n v e r t e r e n , en d a t een constante s a m e n s t e l l i n g en k w a l i t e i t m o e i l i j k t e v e r w e z e n l i j k e n i s . E e n v o o r d e e l i s de b e t r e k k e l i j k lage p r i j s . G r a n u l a i r e m a t e r i a l e n [grof zand, grind, lavaliet] w o r d e n i n o n s l a n d v a n w e g e de h o g e t r a n s p o r t - en i n s t a l l a t i e k o s t e n z e l d e n b i j de ontwatering van c u l t u u r g r o n d e n toegepast. I n de z e s t i g e r j a r e n w e r d i n N e d e r l a n d de e e r s t e e r v a r i n g o p g e d a a n met o m h u l l i n g s m a t e r i a a l van n i e t - o r g a n i s c h e o o r s p r o n g , n l . g l a s v l i e s : een non-woven m i n e r a a l v l i e s . De i n t r o d u c t i e v a n g e o t e x t i e l e n v o n d p l a a t s i n d e zeventiger j a r e n t o e n men polypropeenvezels ging gebruiken. Sindsdien z i j n er v e e l andere m a t e r i a l e n door f a b r i k a n t e n aangeboden. In p r o e f o p s t e l l i n g e n van het Instituut v o o r C u l t u u r t e c h n i e k en W a t e r h u i s h o u d i n g [ I C W ] en de R i j k s d i e n s t v o o r de I J s s e l m e e r p o l d e r s [ R I J P ] w o r d e n z e op h u n bruikbaarheid getest. Materialen die i n h e t l a b o r a t o r i u m een g u n s t i g e i n d r u k maken worden i n een praktijksituatie onderzocht i n d r a i n a g e p r o e f v e l d e n v a n de L a n d i n r i c h t i n g s d i e n s t . Sommige g e o t e x t i e l e n h e b b e n i n m i d d e l s hun b r u i k b a a r h e i d i n de p r a k t i j k b e w e z e n . Een g r o o t v o o r d e e l v a n g e o t e x t i e l e n i s de c o n s t a n t e k w a l i t e i t en de talrijke m o g e l i j k h e d e n om d e s t r u c t u u r e n d e d i k t e e r v a n t e v a r i e r e n .
2.
2.1
Probleemstelling
Minerale
verstopping
Minerale verstopping begint i n de k o n t a k t z o n e van een buiswand [ o f een g e o t e x t i e l ] e n e r z i j d s , en de o m r i n g e n d e bodem, a n d e r z i j d s . H e t w o r d t d a a r o m een k o n t a k t p r o c e s g e n o e m d . We onderscheiden twee m e c h a n i s m e n : k o n t a k t e r o s i e en kontaktsuffosie. Kontakterosie betekent dat d e e l t j e s van v r i j w e l elke voorkomende g r o o t t e p l a a t s e l i j k worden u i t g e s p o e l d [ z i e F i g u u r l a ] . Kontaktsuffosie betekent d a t a l l e e n de f i j n e r e d e e l t j e s u i t s p o e l e n . D a a r b i j blijft e e n b o d e m s k e l e t a c h t e r , b e s t a a n d e u i t de g r o v e r e d e e l t j e s [Figuur Ib]. K o n t a k t e r o s i e i s o n g e w e n s t en moet d o o r h e t o m h u l l i n g s m a t e r i a a l w o r d e n voorkomen. K o n t a k t s u f f o s i e i s t o e l a a t b a a r , zolang het o m h u l l i n g s m a t e r i a a l er n i e t door v e r s t o p t . Ten g e v o l g e v a n k o n t a k t s u f f o s i e k a n de b o d e m v l a k b i j het o m h u l l i n g s m a t e r i a a l e e n h o g e r e d o o r l a a t f a c t o r k r i j g e n : we s p r e k e n dan v a n een n a t u u r l i j k e f i l t e r o p b o u w . Ook d i t i s een v r i j theoretische grootheid waarnaar n a u w e l i j k s d i e p g a a n d o n d e r z o e k i s v e r r i c h t . Op h e t ICW kon natuurlijke filteropbouw g e d u r e n d e h e t o n d e r z o e k s p r o j e c t 1980 - 1983 incidenteel worden aangetoond.
2.1.1.
De
Zoals a l grootste
textuur eerder gevaar
van
werd voor
de
bodem
b e s p r o k e n , b e s t a a t b i j f i j n z a n d i g e -, e n s i l t g r o n d e n h e t het optreden v a n m i n e r a l e v e r s t o p p i n g . De cumulatieve
TIME 2
.§ F i g . 1a. '•a
Fig.
K o n t a k t e r o s i e op g r e n s v l a k bodera/ o m h u l l i n g s r a a t e r i a a l : d e e l t j e s van e l k e voorkomende g r o o t t e worden p l a a t s e l i j k uitgespoeld
1 b . K o n t a k t s u f f c s i e op g r e n s v l a k bodem/ o m h u l l i n g s m a t e r i a a l : a l l e e n de f i j n e r e d e e l t j e s worden p l a a t s e l i j k uitgespoeld
size distribution of Almeresand 3 ^
/i 5 678910
partiele size^m-*-16
U 5I 6 789100 3 4 5 6 7 891000 5.0 75 105 • 0 210 300 ^^0 600 1000 2000 very fine
clay
Fig.
silt
fine
medium coarse sand
coarse
2. Verzameling cumulatieve k o r r e l g r o o t t e v e r d e l i n g e n ( h e t g r i j z e g e b i e d ) van bodemtypen waar m i n e r a l e verstopping h e t m-e e s t b l i j k t v o o r t e komen. A l m e r e z a n d i s z o ' n "probleemgrond"
k o r r e l g r o o t t e v e r d e l i n g v a n een aantal van deze 'probleemgronden' i s g r a f i s c h w e e r g e g e v e n i n F i g u u r 2 . E l k e bodem w a a r v a n d e k o r r e l g r o o t t e v e r d e l i n g [ g r o t e n d e e l s ] i n h e t g r i j z e g e b i e d l i g t k a n p r o b l e m e n o p l e v e r e n . D a t komt omdat d e z e b o d e m s d e e l t j e s h e b b e n d i e t e g r o o t z i j n om o n d e r l i n g g r o t e c o h e s i e t e v e r t o n e n , m a a r t e k l e i n z i j n om d o o r e e n d r a i n b u i s z o n d e r f i l t e r te worden t e g e n g e h o u d e n : d a a r o m moet e e n o m h u l l i n g s m a t e r i a a l w o r d e n g e b r u i k t . B o v e n d i e n s p o e l t h e t e e n m a a l i n de b u i s g e s p o e l d e b o d e m m a t e r i a a l e r n i e t meer gemakkelijk uit, g e g e v e n de g e b r u i k e l i j k e s t r o o m s n e l h e d e n i n de b u i s . Het i s nog s t e e d s g e b r u i k e l i j k o m h u l l i n g s m a t e r i a l e n t e s e l e c t e r e n a a n de h a n d v a n de k o r r e l g r o o t t e v e r d e l i n g [textuur]. Vrijwel alle granulaire f i l t e r c r i t e r i a z i j n op t e x t u u r g e g e v e n s gebaseerd. Ook v o o r g e o t e x t i e l e n z i j n e n w o r d e n f 1 1 t e r c r i t e r i a o n t w i k k e l d , maar deze z i j n m e e s t a l n i e t u n i v e r s e e l toepasbaar. Zie b i j v o o r b e e l d Knops e t a l . [ 1 9 7 9 ] , D i e r i c k x [ 1 9 8 0 ] , I r w i n en Hore [ 1 9 7 9 ] en Eggelsmann [1980].
2.1.2
De
s t r u c t u u r v a n de
bodem
De b o d e m s t r u c t u u r i s m i n s t e n s zo b e l a n g r i j k a l s de t e x t u u r w a n n e e r h e t e r o p aankomt h e t r i s i c o van minerale verstopping te v o o r s p e l l e n . Gegevens, afkomstig van veldonderzoek i n Nederland g e v e n a a n d a t v e r s c h i l l e n d e b o d e m t y p e n met v e r g e l i j k b a r e t e x t u u r s t e r k k u n n e n v e r s c h i l l e n i n de m a t e v a n g e r e g i s t r e e r d e minerale verstopping. De s t r u c t u u r v a n d e b o d e m h a n g t s a m e n m e t d e m a t e w a a r i n elementaire bodemdeeltjes geaggregeerd z i j n . Hoe h o g e r de a g g r e g a t i e g r a a d d e s t e g r o t e r de b o d e m a g g r e g a t e n en de s t r u c t u u r s t a b i 1 i t e i t zullen zijn en d e s t e k l e i n e r h e t risico v a n m i n e r a l e v e r s t o p p i n g . H e t i s n a u w e l i j k s m o g e l i j k om d e b o d e m s t r u c t u u r om t e z e t t e n i n r e l e v a n t e g e t a l l e n w a a r a a n we h e t v e r s t o p p i n g s r i s i c o k u n n e n koppelen. We m o e t e n d a a r o m a f g a a n o p v e l d e r v a r i n g b i j h e t s c h a t t e n v a n d e s t r u c t u u r s t a b i 1 i t e i t v a n e e n t e d r a i n e r e n bodem. Ten gevolge v a n de i n s t a l l a t i e v a n h e t o n t w a t e r i n g s s y s t e e m z a l de s t r u c t u u r , en dus ook de s t a b i l i t e i t v a n de bodem, n a d e l i g w o r d e n b e i n v l o e d . I n b r e d e k r i n g w o r d t e r k e n d d a t de b o d e m s t r u c t u u r [ g e d e e l t e l i j k ] v e r n i e l d k a n w o r d e n w a n n e e r o n d e r t e n a t t e o m s t a n d i g h e d e n w o r d t g e d r a i n e e r d . Daarom moet o n d e r a a n h o u d e n d n a t t e weersomstandigheden n i e t worden g e d r a i n e e r d . H e l a a s gebeurt dat toch r e g e l m a t i g om r e d e n e n v a n f i n a n c i ë l e a a r d .
2.2 De
Ghe.mische werking
als
gevolg
gevaar
voor
en m i c r o b i o l o g i s c h e
van het geotextiel van chemische verstopping
sulfaatverbindingen -
a.
a. b. c. d.
de
verstopping
kan
i n gevaar
-, m i c r o b i o l o g i s c h e door
aangroeiing
i s in sterke
mate
komen
door
- en/of
van i j z e r - ,
afhankelijk
vertering
mechanische kalk-
of
verstopping
processen.
Het
en
van:¬
de c h e m i s c h e s a m e n s t e l l i n g v a n bodem en g r o n d w a t e r ; de m i c r o b i o l o g i s c h e a c t i v i t e i t i n de bodem; de m i l i e u o m s t a n d i g h e d e n [aeroob/anaeroob]; de s t r u c t u u r en o p p e r v l a k t e - g e a a r d h e i d van het g e o t e x t i e l .
chemische
samenstelling
v a n bodem
en
grondwater.
Het g e h a l t e a a n i j z e r c o m p o n e n t e n i n bodem en g r o n d w a t e r l e v e r t i n de p r a k t i j k de m e e s t e p r o b l e m e n op. Door K u n t z e en E g g e l s m a n n [ 1 9 6 8 ] z i j n gegevens gepubliceerd op g r o n d w a a r v a n h e t g e v a a r v o o r i j z e r a f z e t t i n g e n k a n w o r d e n b e p a a l d [ z i e tabel 2 i n 4 , 2 . 3 ] , Door F o r d [ 1 9 8 3 a , 1983b] i s een methode o n t w i k k e l d om d i t g e v a a r met hogere nauwkeurigheid vast t e s t e l l e n . Deze e e n v o u d i g e methode i s gebaseerd op d e c h e m i s c h e a n a l y s e v a n e e n b o d e m - e n w a t e r m o n s t e r , d i e g e n o m e n w o r d e n o p d r a i n d i e p t e . De c o m b i n a t i e v a n i j z e r g e h a l t e , o r g a n i s c h s t o f g e h a l t e en
b o d e m t e x t u u r
is
een
r e d e l i j k betrouwbare De m e t h o d e k o s t voor nodig. Momenteel
i n d i c a t o r
ijzerverstoppingsgevaar. en
apparatuur
d u r e
w e i n i g
v o o r
t i j d
en
experimenteert
het er
is
de
RIJP
ingewikkelde ermee.
g e e n
Het is belangrijk t e w e t e n o f de v a r s t o p p i n g s b r o n v a n p e r m a n e n t e a a r d i s : d i t i s b i j v o o r b e e l d h e t g e v a l a l s e r s p r a k e i s v a n k w e l met ijzerhoudende componenten. In zulke gevallen z a l ijzerverstopping voortdurend b e s t r e d e n moeten worden; i n Nederland gebeurt d i t d o o r h e t d o o r s p u i t e n v a n de d r a i n b u i z e n . E r i s s p r a k e van een t i j d e l i j k p r o b l e e m w a n n e e r b i j v o o r b e e l d e e n i n de bodem a a n w e z i g e hoeveelheid ijzerverbindingen uitspoelt na i n s t a l l a t i e van het o n t w a t e r i n g s s y s t e e m . I n deze g e v a l l e n zou d r a i n o n d e r h o u d middels doorspuiten na enige jaren minder frequent gepleegd hoeven te worden. b.
de
microbiologische
activiteit
in
de
bodem.
Microbiologische activiteit s p e e l t een b e s l i s s e n d e r o l b i j h e t o p t r e d e n van v e r s t o p p i n g e n door i j z e r v e r b i n d i n g e n . Bepaalde s o o r t e n bacteriën z e t t e n i j z e r v e r b i n d i n g e n om in slijmerige afzettingen, die vervolgens buis en f i l t e r m a t e r i a a l kunnen v e r s t o p p e n . Dit gebeurt v o o r a l i n de a a n w e z i g h e i d van v o l d o e n d e z u u r s t o f . De m e e s t r e c e n t e s t u d i e o p d i t g e b i e d is in Frankrijk verricht [Houot; 1 9 8 5 ] . Het inzicht i n de o p t r e d e n d e p r o c e s s e n n e e m t toe, m a a r a f d o e n d e o p l o s s i n g e n z i j n nog steeds niet gevonden.
c.
de
milieuomstandigheden
[aeroob/anaeroob] .
IJzerverstopping blijkt vooral Nederland i s d i t meermalen g e c o komen v r i j w e l u i t s l u i t e n d open s l o t e n de d r a i n s b i n n e n en blijkt dan ook h e t s t e r k s t te z u i t m o n d i n g i n de sloot.
deze
d.
de
structuur
en
i n z u u r s t o f r i j k m i l i e u voor te komen. I n nstateerd. In Nederlandse on t wa t e r i ng s's s y s t e m e n collectors [ s l o t e n ] v o o r : de z u u r s t o f d r i n g t v i a de m a t e v a n v e r s t o p p i n g met ijzerverbindingen i j n i n h e t g e d e e l t e v a n de d r a i n n a b i j de
oppervlakte-geaardheid
van
het
geotextiel.
Experimenten hebben aangetoond, dat, i n d i e n er gevaar b e s t a a t voor biochemische verstopping> alle g e o t e x t i e l e n op d e n d u u r z u l l e n d i c h t s l a a n . A a n b e v o l e n wordt om i n g e v a l van v e r s t o p p i n g s g e v a a r door bovenvermelde oorzaak, in ieder geval geen dunne f i l t e r m a t e r i a l e n t o e t e p a s s e n omdat d e z e m a t e r i a l e n b i j z o n d e r s n e l z u l l e n d i c h t s l a a n , en d a n n a u w e l i j k s m e e r g e r e i n i g d k u n n e n w o r d e n d o o r middel v a n h e t d o o r s p u i t e n v a n de d r a i n s ; b i j v o l u m i n e u z e m a t e r i a l e n i s d i t v a a k nog wel mogelijk.
3.
Functie-analyse
3.1
De
toepassing
van van
het
geotextiel
geotextielen in
ondergrondse
ontwateringssystemen
Een o n t w a t e r i n g s s y s t e e m m o e t w a t e r o p n e m e n en a f v o e r e n , m a a r b o d e m m a t e r i a a l t e g e n h o u d e n . Het aantrekken, o p n e m e n en a f v o e r e n v a n w a t e r h e e t de h y d r a u l i s c h e f u n c t i e . Het t e g e n h o u d e n v a n b o d e m m a t e r i a a l h e e t de g r o n d k e r e n d e f u n c t i e ; in c o m b i n a t i e met h e t d o o r l a t e n v a n w a t e r de f i l t r e r e n d e f u n c t i e . Sommige ondergrondse ontwateringssystemen, i n het b i j z o n d e r d i e welke worden aangebracht i n w e i n i g s t a b i e l e f i j n z a n d i g e g r o n d e n , b l i j k e n na k o r t e of l a n g e r e t i j d minder goad te f u n c t i o n e r e n . D i t kan worden v e r o o r z a a k t door i n s p o e l i n g van b o d e m d e e l t j e s i n d e b u i z e n : m i n e r a l e v e r s t o p p i n g . De b o d e m t y p e n d i e i n d i t verband de m e e s t e r i s i c o ' s o p l e v e r e n z i j n de l e e m - en f i j n e zandgronden.
3.2
3.2.1
Belangrijke
De
grootheden
hydraulische
-,
of
van
geotextielen
waterdoorlatende
functie
Het g e o t e x t i e l [ f i l t e r ] moet een g r o t e r e w a t e r d o o r l a t e n d h e i d b e z i t t e n dan het omringende b o d e m m a t e r i a a l , zodat het w a t e r g e m a k k e l i j k kan i n t r e d e n . We spreken dan v a n e e n l a g e i n t r e e w e e r s t a n d . De i n t r e e w e e r s t a n d w o r d t g e d e f i n i e e r d a l s de v e r h o u d i n g t u s s e n h e t d r u k h o o g t e v e r l i e s v a n h e t w a t e r o v e r b u i s w a n d en f i l t e r , en de drainagecoefficient:-
h We
= Q
w a a r b i j We de d r a i n a g e intreeweers omringende
L
de i n t r e e w e e r s t a n d i s [dag/m]; h i s het d r u k h o o g t e v e r l i e s [m]; Q i s coefficient [ m / d a g ] en L i s de d r a i n a f s t a n d [ m ] . De tandsfactor ^ [ a l p h a ] , d i e a f h a n k e l i j k i s v a n de d o o r l a t e n d h e i d v a n bodem, i s g e d e f i n i e e r d als:^
=
Me.K
w a a r b i j We d e i n t r e e w e e r s t a n d i s [dag/m] o m r i n g e n d e b o d e m [ m / d a g ] . De e f f e c t i e v e d van een d e n k b e e l d i g e , * i d e a l e * d r a i n , dat doorlatende b u i s w a n d , en d i e d e z e l f d e e f f drain, is gedefinieerd als:-
Reff
= R
exp
en K de d o o r l a t e n d h e i d van de r a l n s t r a a l R e f f d i e de s t r a a l v o o r s t e l t w i l z e g g e n e e n d r a i n met een v o l l e d i g e c t i v i t e i t h e e f t a l s de w e r k e l i j k e
[-2ttö4]
w a a r b i j R e f f de e f f e c t i e v e d r a i n s t r a a l v a n de b u i s i s [ m ] , en R d e o m m a n t e l d e b u i s [ m ] . De m a t e v a n v e r s t o p p i n g v a n de w a n d v a n met omhullingsmateriaal kan worden weergegeven door:F
[%]
=
Reff
/Re
*
100
de s t r a a l van een drainbuis
%
Deze coëfficiënten F worden vaak u i t v e r k r e g e n gegevens niet goed f u n c t i o n e r e n van d i v e r s e o m h u l l i n g s m a t e r i a l e n v e r g e l i jken.
a f g e l e i d om h e t onderling te
al
dan
De g e o m e t r i e v a n de b u i s en h e t g e o t e x t i e l moet z o d a n i g zijn dat het optreden van t e g r o t e s t r o m i n g s g r a d i e n t e n i n de d i r e c t e o m g e v i n g v a n de b u i s zoveel m o g e l i j k w o r d t v o o r k o m e n . Hoge s t r o m i n g s g r a d i e n t e n v e r o o r z a k e n dat b o d e m d e e l t j e s , a l dan n i e t i n g e a g g r e g e e r d e vorm, g e m a k k e l i j k in het f i l t e r en de b u i s spoelen. A l g e m e e n w o r d t g e s t e l d d a t de f i l t r e r e n d e l a a g g e e n b e l e m m e r i n g v o o r h e t t o e s t r o m e n d e w a t e r v o r m t a l s de d o o r l a a t f a c t o r v a n h e t f i l t e r m a t e r i a a l minstens t i e n k e e r zo g r o o t i s a l s d i e van het omringende b o d e m m a t e r i a a l . I n g e v a l van t o e p a s s i n g van dunne f i l t e r s z o a l s d o e k e n en v l i e z e n [ d i k t e k l e i n e r dan 1 mm] k a n met een l a g e r e d o o r l a a t f a c t o r worden v o l s t a a n , m i t s h e t drukhoogteverlies niet te groot wordt. Een vaak g e h a n t e e r d e v u i s t r e g e l i s dat het doorhet f i l t e r veroorzaakte d r u k h o o g t e v e r l i e s v a n b u i s w a n d en f i l t e r m a t e r i a a l s a m e n , b i j de o n t w e r p a f v o e r n i e t g r o t e r mag zijn dan 0.05 m. Bij a l l e g e n o e m d e b e s c h o u w i n g e n mag n i e t u i t h e t oog worden v e r l o r e n d a t , naast da h y d r a u l i s c h e d o o r l a t e n d h e i d van het o m h u l l i n g s m a t e r i a a l , d i e van de o m r i n g e n d e bodem m i n s t e n s z o b e l a n g r i j k i s . T e v e e l w o r d t i n de huidige b e s c h o u w i n g e n s t e e d s de n a d r u k g e l e g d op d e d i k t e e n d e hydraulische doorlatendheid van het o m h u l l i n g s m a t e r i a a l , en d i e v a n e e n dun bodemlaagje dat daar direct tegenaan l i g t . De l a a t s t e j a r e n w o r d t b i j h e t o n d e r z o e k o o k de h y d r a u l i s c h e d o o r l a t e n d h e i d v a n de bodem, d i e v e r d e r v a n b u i s en omhullingsmateriaal i s v e r w i j d e r d , ook g e r e g i s t r e e r d . Deze gegevens d i e n e n ook •meegenomen' te worden b i j h e t b e r e k e n e n van s t r o m i n g s w e e r s t a n d e n i n de buurt v a n de buis. De
eerste
de
r e s u l t a t e n , geboekt
in
het
nieuwe
onderzoeksproject
van
het
ICW
[Juli
1985] tonen aan d a t sommige v a n o n z e h u i d i g e a a n n a m e s o m t r e n t de hydraulische werking van omhullingsmaterialen m o e t e n w o r d e n h e r z i e n . Wat a l eerder werd v e r o n d e r s t e l d kon i n e e n l a b o r a t o r i u m o p s t e l l i n g w o r d e n aangetoond: het water treedt i n v e e l g e v a l l e n door lang n i e t a l l e b u i s p e r f o r a t i e s naar binnen. A f h a n k e l i j k v a n de h y d r a u l i s c h e g r a d i e n t en de k o n t a k t e r o s i e p r o c e s s e n i s e e n w i s s e l e n d a a n t a l p e r f o r a t i e s w a t e r a f v o e r e n d . De s t a b i l i t e i t v a n d e b o d e m e n d e p o r i e g r o o t t e v e r d e l i n g v a n h e t o m h u l l i n g s m a t e r i a a l z i j n h i e r b i j de v o o r n a a m s t e factoren.
3.2.2
De
grondkerende
functie
of
zanddichtheid
Inslibbing van zeer f i j n e bodemdeeltjes i n drainbuizen i s niet uitdrukkelijk o n g e w e n s t . I n s p o e l i n g v a n d e z e b o d e m d e e l t j e s i n de d r a i n b e t e k e n t namelijk tevens u i t s p o e l i n g v a n d e z e d e e l t j e s u i t de g r o n d , w a a r d o o r m o g e l i j k e r w i j s de doorlatendheid rondom de d r a i n e n , i n d i e n a a n w e z i g , h e t omhullingsmateriaal, toeneemt. Bovendien betekent i n s p o e l i n g v a n f i j n e b o d e m d e e l t j e s i n de d r a i n meestal dat deze door h e t o m h u l l i n g s m a t e r i a a l h e e n g e d r o n g e n z i j n , en d a t i s ook de b e d o e l i n g : omhullingsmaterialen d i e teveel f i j n e bodemdeeltjes tegenhouden dreigen vroegar of l a t e r z e l f te verstoppen. B i j drainageonderhoud [ ' d o o r s p u i t e n ' ] kunnen z e e r f i j n e bodemdeeltjes meestal gemakkelijk w o r d e n u i t g e s p o e l d . G r o v e b o d e m d e e l t j e s d i e i n de d r a i n zijn gespoeld, z u l l e n zich b i jdoorspuiten echter niet laten verwijderen. Inspoeling van g r o v e b o d e m d e e l t j e s i s d a n ook - a f h a n k e l i j k v a n de mate v a n i n s l i b b i n g n a d e l i g v o o r de a f v o e r c a p a c i t e i t v a n de d r a i n , en e e n o m h u l l i n g s m a t e r i a a l z a l d i t moeten voorkomen. A l s grens t u s s e n u i t s p o e l b a r e z e e r f i j n e d e e l t j e s en de n i e t - u i t s p o e l b a r e grovere d e e l t j e s w o r d t o n g e v e e r 7 5 ^im a a n g e h o u d e n . De v r a a g of een te d r a i n e r e n p e r c e e l gevoelig i s v o o r de i n s p o e l i n g i n d r a i n s i s o n d e r a n d e r e a f h a n k e l i j k v a n de o n d e r l i n g e binding [ c o h e s i e ] van bodemdeeltjes. Op k l e i g r o n d e n i s deze binding vaak zo groot d a t e r v r i j w e l geen grovere b o d e m d e e l t j e s [ i . e . a g g r e g a t e n ] l o s r a k e n en met h e t w a t e r i n de d r a i n s z u l l e n s t r o m e n . N a a r m a t e de bodem l i c h t e r i s , i s de c o h e s i e m e e s t a l g e r i n g e r en daarmee het g e v a a r v o o r l o s r a k e n v a n de bodemdelen g r o t e r . I n z a n d g r o n d e n en l i c h t e z a v e l g r o n d e n i s de c o h e s i e v a a k gering. T i j d e n s h e t i n s t a l l e r e n v a n een ondergronds o n t w a t e r i n g s s y s t e e m wordt door g r a v e n o f w o e l e n de n a t u u r l i j k e samenhang t u s s e n de b o d e m d e e l t j e s [aggregaten] g e d e e l t e l i j k of geheel verbroken. D i t heeft t o t gevolg dat het inslibbingsgevaar d i r e c t na i n s t a l l a t i e h e t g r o o t s t i s [ p r i m a i r e m i n e r a l e verstopping]. Er zijn aanwijzingen d a t de m e t h o d e v a n i n s t a l l e r e n i n v l o e d h e e f t op h e t inspoelingsgevaar. De b o d e m z a l z i c h l a n g z a m e r h a n d s t a b i l i s e r e n , w a a r d o o r d i t verstoppingsgevaar w e e r a f n e e m t . Sommige b o d e m t y p e n v e r t o n e n e c h t e r ook i n s p o e l i n g s v e r s c h i j n s e l e n op de l a n g e termijn [secundaire minerale verstopping]. Sommige bodemtypen k e n n e n e e n j a a r l i j k s e s e c u n d a i r e 'verstoppingscyclus'. Ook kan h e t voorkomen d a t , t e n g e v o l g e v a n h e t d o o r s p u i t e n v a n d r a i n s de s t a b i l i s e r i n g v a n de bodem v e r s t o o r d k a n w o r d e n , w a a r d o o r h e t i n s p o e l i n g s g e v a a r weer toeneemt. De m a t e v a n i n s l i b b i n g i s a f h a n k e l i j k v a n d e s t r o o m s n e l h e i d v a n h e t w a t e r i n d e buurt v a n de d r a i n . M o m e n t e e l i s h i e r o v e r nog w e i n i g bekend. I n sommige g e v a l l e n kan voor een combinatie b u i s , o m h u l i i n g s m a t e r i a a l en bodem i n h e t laboratorium een zogenaamde h y d r a u l i c f a i l u r e g r a d i e n t [HFG] worden b e p a a l d [ W i l l a r d s o n ; 1 9 8 3 ] : b i j d e z e g r a d i e n t v a n de w a t e r d r u k v l a k b i j de b u i s treden plotselinge veranderingen op i n h y d r a u l i s c h e d o o r l a t e n d h e i d v a n bodem- e n / o f omhullingsmateriaal, e n / o f de v e r p l a a t s t e h o e v e e l h e d e n b o d e m m a t e r i a a l . D e z e HFG is overigens een v r i j theoretische grootheid. De w a t e r b e w e g i n g i n d e b u u r t v a n het kontaktoppervlak b o d e m / f i l t e r , en d u s ook de h y d r a u l i s c h e g r a d i e n t , k a n op z e e r k o r t e a f s t a n d s t e r k v a r i e r e n . H e t i s d a a r o m e r g m o e i l i j k om e e n t o t a a l i n d r u k t e k r i j g e n van deze g e c o m p l i c e e r d e waterbeweging'. Tenslotte
zijn
de
omstandigheden
tijdens
en d i r e c t
na
de
installatie
van een
van b e s l i s s e n d e b e t e k e n i s voor h e t a l dan n i e t g o e d v a n h e t o n t wa t e r i n g s s y s t e em . H e t z o u i d e a a l z i j n a l s de 1 o s g e n a a t grond r o n d o m de d r a i n v o l l e d i g z o u z i j n g e s t a b i l i s e e r d v o o r de eerste a f v o e r p e r i o d e . D i t i s m e e s t a l e e n t h e o r e t i s c h e m o g e l i j k h e i d , d i e i n de praktijk l a n g n i e t a l t i j d k a n w o r d e n b e r e i k t . Wel moet e r n a a r w o r d e n g e s t r e e f d het o n t w a t e r i n g s s y s t e e m onder n i e t te n a t t e omstandigheden aan te l e g g e n .
o n t w a t e r i n g s s y s t e e m f u n c t i o n e r e n
e
Het v o o r g a a n d e o v e r z i e n d e kan worden v a s t g e s t e l d dat h e t tegengaan van i n s p o e l i n g s e l e c t i e f moet g e b e u r e n : z e e r f i j n e bodemdelen moeten door h e t o m h u l l i n g s m a t e r i a a l h e t l i e f s t worden d o o r g e l a t e n ; g r o v e r e moeten worden t egengehouden. 3.2.3
De
hydraulische
-
versus
grondkerende
functie
De h y d r a u l i s c h e -, e n d e g r o n d k e r e n d e functie zijn in principe tegenstrijdig. Immers, h e t f i l t e r m a t e r i a a l moet t e g e l i j k e r t i j d v o l d o e n d e fijn-gestructureerd z i j n om g e ë r o d e e r d e b o d e m d e e l t j e s s e l e c t i e f , e n i n v o l d o e n d e mate tegen te h o u d e n , en v o l d o e n d e g r o f - g e s t r u c t u r e e r d om, ondanks een z e k e r e mate van v e r s t o p p i n g , een hoge h y d r a u l i s c h e d o o r l a t e n d h e i d te behouden. V o o r h e t goed f u n c t i o n e r e n v a n h e t o n t w a t e r i n g s s y s t e e m moet een j u i s t e afweging v a n de g e w e n s t e e i g e n s c h a p p e n worden gemaakt. H i e r b i j wordt vaak g e b r u i k gemaakt van zgn. f i l t e r r e g e l s of - c r i t e r i a . Een c o m p l i c e r e n d e f a c t o r i s , dat de eigenschappen van het f i l t e r n i e t l o s g e z i e n m o g e n w o r d e n v a n d i e v a n de te d r a i n e r e n l a a g . T e n g e v o l g e v a n de v e r p l a a t s i n g v a n b o d e m d e e l t j e s k a n de d o o r l a t e n d h e i d van h e t f i l t e r m a t e r i a a l afnemen. T e g e l i j k e r t i j d kan de d o o r l a t e n d h e i d van het tegen het f i l t e r a a n l i g g e n d e bodemmateriaal toenemen, a a n g e z i e n h e t i n e e r s t e i n s t a n t i e v a a k de f i j n e r e b o d e m d e e l t j e s zijn die u i t s p o e l e n , zodat een r e l a t i e f g r o f - g e s t r u c t u r e e r d medium a c h t e r b l i j f t . B i j de b e o o r d e l i n g v a n de e i g e n s c h a p p e n v a n e e n f i l t e r m a t e r i a a l moet met deze i n t e r a c t i e r e k e n i n g worden gehouden. 4. 4.1
Ontwerp Alternatieven
' D r a i n a g e i s an a r t , r a t h e r t h a n a s c i e n c e ' i s een opmerking d i e vaak wordt gemaakt door d r a i n a g e d e s k u n d i g e n . Die opmerking g e l d t i n het b i j z o n d e r wanneer de k e u z e v a n e e n o m h u l l i n g s m a t e r i a a l , b i j v o o r b e e l d e e n g e o t e x t i e l , a a n de orde k o m t . Na v i j f e n t w i n t i g jaar onderzoek w o r d e n de k e u z e c r i t e r i a v o o r deze m a t e r i a l e n nog s t e e d s b e d i s c u s s i e e r d en g e m o d i f i c e e r d . In Nederland z i j n de volgende materialen gangbaar. Tabel
1.
Omhullingsmaterialen den i n N e d e r l a n d
beschikbaar
1.
Volumineuze
materi alen
1. 1
Organ i sche
ma
Filter
materiaal
cocosvezels 750 gr/m**2
[dikte
voor
groter
de
ontwatering
dan
1
mm.]
terialen
1 1
KOMOkeur
1
ervaring
1 1
1
ja
1
veel
1
verwachte levensduur
beperk t
van
cultuurgron-
cocosvezels 1000 gr/m**2
mengsel van t u r f v e z e l s en c o c o s v e z e l s
turfvezels
1.2
Filter
1
ja
1
veel
1
beperkt
1
ja
1
veel
1
beperkt
1
ja
1
veel
1
beperk t
Syn the t i sche m a t e r i a l e n
materiaal
1 1
1 polypropeen vezels 'A'
1
1 1
polypropeen vezels 'B' [t api j t a f v a l ]
1
1
KOMOkeur
[geotextielen]
1 ervaring
| verwacht e levensduur
nee [verwacht i n1986]
1
redeli jk
|
onbeperkt
nee [verwacht i n1986]
1
beperkt
|
onbeperk t
polystyreen korrels in geperforeerde plas t i c folie
1
ja
1
beperkt
|
onbeperkt
polystyreen in 'netje'
j
nee
1 j
verwaarloosbaar
| j
onbeperkt
korrels
1 2.
2.1
Dunne
materialen
Mineraal
1 [ d i k t e minder
materiaal
glasvlies
2.2
d a n 1 mm. ]
materiaal
1 Filter
1
Synthetische
1 1
1 1 1 1
1 KOMOkeur
1 | verwacht e levensduur
1 ervaring
1 1
1 1
1 nee
materialen
1
veel
1[plaat seli
1 jk]
[geotextielen]
1
onbeperkt
I +
I I
Filter
materiaal
| I
KOMOkeur
| ervaring I
| verwachte I levensduur
+
.
I
'Cerex'
25
I
[Spunbonded
gr/m**2 polyamide]
|
nee
I
| I
weinig
|
onbeperkt
I
|
+ 'Typar'
I[Spunbonded
68
gr/m**2
|
nee
|
polypropeen])
weinig
j
|
onbeperkt
I
| I
+ I I
+
I
+ I
| |
+ gebreide p o l y e s t e r of polyamide kous
I |
I nee
|
I weinig
|
onbeperkt
I j
-1- = = = = = = :^= = = = = = =:= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = == = = +
4.2
Selectie-criteria
De v r a a g o m t r e n t d e k e u z e kan worden b e a n t w o o r d a a n i s g e m a a k t t u s s e n de v e l e overwegingen z i j n h i e r i n
van het j u i s t e omhullingsmateriaal voor drainbuizen de h a n d v a n e e n v o o r l o p i g s c h e m a , w a a r i n e e n a f w e g i n g f a c t o r e n d i e deze keuze beinvloeden. De v o l g e n d e betrokken.
Doel van het omhullingsmateriaal i s om v e r s t o p p i n g v a n b u i s e n p e r f o r a t i e s door inzanding of [ b i o ] c h e m i s c h e a f z e t t i n g e n tegen te gaan, w a a r b i j h e t o m h u l l i n g s m a t e r i a a l z e l f v o l d o e n d e d o o r l a t e n d moet b l i j v e n . I n gronden waar r i s i c o ' s voor d r a i n v e r s t o p p i n g permanent aanwezig b l i j v e n worden bovendien e i s e n aan de d u u r z a a m h e i d v a n h e t o m h u l l i n g s m a t e r i a a l g e s t e l d : i n d i e g e v a l l e n z a l b i j voorkeur een g e o t e x t i e l worden toegepast. L u t u m - en s i 1 t i n s p o e l i n g i s [ b e h a l v e i n p u u r z a n d o f v e e n ] met g e e n enkel omhullingsmateriaal t e v o o r k o m e n en d e z e v o r m v a n v e r s t o p p i n g d i e n t d a n ook p e r i o d i e k inwendig doorspuiten v a n de d r a i n b u i s t e w o r d e n bestreden.
door
[Bi O]chemische verstopping i s een gevolg v a n c h e m i s c h en m i c r o b i o l o g i s c h neergeslagen [ h u m u s ] i j z e r c o m p l e x e n , i n e n r o n d d e d r a i n b u i s . De b e l a n g r i j k s t e factor hierbij i s h e t i j z e r g e h a l t e v a n h e t a f t e v o e r e n w a t e r , de z u u r g r a a d [pH] en h e t z u u r s t o f g e h a l t e i n de bodem e n h e t w a t e r en de a a n w e z i g h e i d van organisch m a t e r i a a l . Op l a n g e r e t e r m i j n b l i j k t h e t v o o r e l k o m h u l l i n g s m a t e r i a a l vaak m o e i l i j k om [ b i o ] c h e m i s c h e v e r s t o p p i n g a f d o e n d e t e g e n t e gaan. In a f w a c h t i n g v a n n a d e r o n d e r z o e k l u i d t v o o r l o p i g h e t a d v i e s om i n g e v a l v a n [bi O]chemisch verstoppingsgevaar u i t s l u i t e n d omhullingsmaterialen van p o l y p r o p e e n v e z e l s en p o l y s t y r e e n k o r r e l s t o e t e p a s s e n , en de s l o o t p e i l e n l a a g t e houden. I n probleemgevallen v e r d i e n t s l e u f o p v u l l i n g met g r o f m a t e r i a a l [ g r i n d , s c h e l p e n ] de voorkeur. Een tweede vorm van [ b i o ] c h e m i s c h e v e r s t o p p i n g [hoewel voor een groot d e e l ook m i n e r a a l v a n a a r d ] v i n d t p l a a t s i n de m e e s t e v e e n g r o n d e n , i n d i e n e e n t e d i c h t o m h u l l i n g s m a t e r i a a l w o r d t t o e g e p a s t . De v e r s t o p p i n g w o r d t i n d i t g e v a l veroorzaakt, door u i t g e s p o e l d e a f b r a a k p r o d u c t e n van o r g a n i s c h e s t o f . Om d e z e reden i s voor deze gronden h e t a d v i e s g e l i j k aan dat voor i j z e r r i j k e g r o n d e n met d i e n v e r s t a n d e d a t s 1 e u f o p v u l 1 i n g met g r o f m a t e r i a a l z e l d e n n o d i g z a l zijn.
4.2.1
Minerale
verstopping
/
inzanding
V o o r de keuze van het o m h u l l i n g s m a t e r i a a l ter voorkoming van i n z a n d i n g moet onderscheid vorden g e m a a k t op b a s i s van de v e r h o u d i n g t u s s e n de h o e v e e l h e i d l u t u m [ d e e l t j e s k l e i n e r dan 2 ^m] en z a n d [ d e e l t j e s t u s s e n 50 e n 2 0 0 0 ^ m ] e n d a a r n a a s t n a a r de z a n d g r o f h e i d , G r o n d e n met meer dan 20% lutum z i j n i n het a l g e m e e n zo s t a b i e l d a t geen i n z a n d i n g p l a a t s v i n d t . I n a l l e o v e r i g e minerale g r o n d e n b e s t a a t d i t r i s i c o w e l en i s t o e p a s s i n g v a n e e n omhullingsmateriaal noodzakelijk.
een
N a a r m a t e de k o r r e l s , i n c l u s i e f de a g g r e g a t e n relatief fijn zijn [bijvoorbeeld lichte z e e z a v e l s ] m o e t e n e r h o g e e i s e n w o r d e n g e s t e l d a a n de f i l t r e r e n d e werking v a n h e t o m h u l l i n g s m a t e r i a a l , w a a r d o o r de v o o r k e u r u i t g a a t naar dunne omhullingsmaterialen met f i j n e p o r i ë n , e n de v o l u m i n e u z e met een fijne p o r i e n s t r u c t u u r z o a l s t u r f en t u r f / c o c o s m e n g s e l b o v e n de m e e r o p e n m a t e r i a l e n als cocos, pol/propyleen en p o l y s t y r e e n . I n a f w a c h t i n g van het lopende l a n d e l i j k e inzandingsonderzoek v a n de L a n d i n r i c h t i n g s d i e n s t is voorlopig een g r e n s a a n g e h o u d e n b i j g r o n d e n met e e n m e d i a n a k o r r e l d i a m e t e r [ D 5 0 ] v a n 1 2 0 ^m. I n g r o n d e n met e e n g r o t e r e m e d i a n a k o r r e l d i a m e t e r k u n n e n m a t e r i a l e n met een meer open s t r u c t u u r worden toegepast.
4.2.2
Verwachte
levensduur
In gronden waar h e t r i s i c o v o o r [ b i o ] c h e m i s c h e v e r s t o p p i n g of i n z a n d i n g naar verwachting v a n p e r m a n e n t e a a r d i s , d i e n t de l e v e n s d u u r van het o m h u l l i n g s m a t e r i a a l zo l a n g m o g e l i j k te z i j n . Voor organische omhullingsmaterialen is dit niet i n a l l e gronden het g e v a l . Indien cocos-, en ook t u r f f i l t e r s i n a a n r a k i n g k o m e n met b i o l o g i s c h e a c t i e f m a t e r i a a l [aëroob en h u m e u s ] e n v o o r a l i n d i e n d i t m a t e r i a a l e e n pH h o g e r d a n 5 bezit, treedt een relatief s n e l l e a f b r a a k v a n de o m h u l l i n g o p . Om d e z e r e d e n mag de d r a i n n i e t d i r e c t w o r d e n ' a f g e d e k t met humeuze bovengrond. Een tweede reden i s d a t , i n d i e n s t e r k v e r a a r d , humeus m a t e r i a a l onder n a t t e o m s t a n d i g h e d e n m e c h a n i s c h w o r d t b e l a s t , de v e r z a d i g d e doorlatendheid sterk vermindert [K < 0.05 m/dag], t e r w i j l v o o r het f u n c t i o n e r e n van een ontwateringsysteem een g r o t e v e r z a d i g d e doorlatendheid v a n de g r o n d n e r g e n s zo b e l a n g r i j k i s a l s j u i s t d i r e c t r o n d d e d r a i n . D a a r o m m o e t men synthetisch o m h u l l i n g s m a t e r i a a l n i e t a f d e k k e n met s t e r k v e r a a r d , aëroob, humeus m a t e r i a a l .
4.2.3
Verstopping
ten
gevolge
van
ijzerhoudende
componenten
Voor een j u i s t e keuze van het o m h u l l i n g s m a t e r i a a l d i e n t het i j z e r g e h a l t e van g r o n d w a t e r , de k a l k r i j k d o m en h e t h u m u s g e h a l t e v a n de bodem b e o o r d e e l d te w o r d e n . H i e r v o o r k u n n e n de v o l g e n d e n o r m e n w o r d e n gebruikt.
Tabel
2.
H e r k e n n i n g van u i t e r l i j k e kenmerken het i j z e r g e h a l t e in het grondwater
IJzergehalt e g rondwa t e r
slootwater
slootbodem
laag
helder
donkergri
matig
duideli jk
rode
roodbruin
in het
veld
1
js/zwart
als
indicatoren
voor
bodemprofiel
! homogeen gekleurd geen roestverschijnse¬ t len
klei:
gleyverschijnse-
het
1 vlokjes
len 1 j
1 troebel: 1 gekleurd
hoog
4.2.4
Overige
duidelijke s l i j m e r i ge t ingen
bruin
rode , af ze t -
zand: podzolen eerden
+ goor-
1 behalve gleyverschijn1 s e l e n ook ijzerconcre1 ties
aspecten
K a l k r i jkdom
K a l k a r m : i n d i e n geen v r i j e k o o l z u r e geeft geen h o o r b a r e r e a c t i e .
kalk
aanwezig
i s : druppelen
met
10%
HCl
Humusgehalte
Humusarm:
minder
Heterogene
dan
0.5%
stof.
percelen
I n d i e n het te d r a i n e r e n w o r d e n o n d e r s c h e i d e n en optimale drainomhulling tolerante profieltype.
4.3
organische
Aanbevelingen
voor
p e r c e e l u i t bodemtypen b e s t a a t die in tabel 3 apart het p r a c t i s c h n i e t m o g e l i j k i s per p r o f i e l t y p e de toe t e p a s s e n , d i e n t men u i t te gaan van het minst
het
gebruik
Voor a l l e gronden g e l d t : i n d i e n h o o g i s e n / o f de d r a i n b u i z e n in materialen gebruiken.
van
drainageomhullingsmaterialen
het i j z e r g e h a l t e van het grondwater m a t i g of s t e r k humeus m a t e r i a a l gelegd worden: geen dunne
Onderstaande tabel v e r l i e s t zijn geldigheid gunstige, d.w.z. te n a t t e omstandigheden.
zodra
gedraineerd
wordt
onder
minder
E r w o r d t op g e w e z e n , d a t d e a a n b e v e l i n g e n i n o n d e r s t a a n d e t a b e l e e n voorlopig k a r a k t e r dragen. In Februari 1986 i s een meer a c t u e l e v e r s i e van deze t a b e l te verwachten [Cultuurtechnisch T i j d s c h r i f t ] w a a r i n de l a a t s t e praktijkgegevens verwerkt zullen zijn [auteur: Ing. T.E.J. van Z e i j t s ; Landinrichtingsdienst, Utrecht]. Tabel
3
Drainageomhullingsmaterialen
[volgorde
met
afnemende
voorkeur]
1 Bodemtype[n]
textuur [lichtste t/m draindiepte]
laag
kalkhoudende profielen
| |
kalkloze profi elen
1 1 zavel ,
klei
>
20%
lutum
gerijpt
<
geen
omhulling
1
nodig
>
zavel,
[drainsleuf
zavel,
> 20% lutum, o n g e r i ] p t
klei
klei
vullen
! 8 I I I I
-
[keuze volumineus d r a i n e r e n grond;
met
gerijpt
20% lutum
| < cocos, polypropyleenvezel, I polystyreen, turfcocos, turf >
humusarm
gerijpt
materiaal]
| dunne m a t e r i a l e n , | dunne materiI polypropyleenvezel,! alen, cocos, I polystyreen | turfcocos, I I turf, polyproI I pyleenvezel
m a t e r i a a l i s a f h a n k e l i j k v a n de m e d i a a n v a a r d e de g r e n s l i g t b i j 1 2 0 ^im: z i e t e k s t ]
I
zavel,
klei
[drainsleuf
loess
| 8 ! ! ! !
-
vullen
| > I I ! I
[keuze volumineus d r a i n e r e n grond; I
zand ,
loess
de
te
I
I [keuze volumineus d r a i n e r e n grond;
zand,
van
<
20%
lutum
met
gerijpt
polypropyleenvezel,! turfcocos, I polystyreen | turf, cocos, I ! polypropyleenI I vezel, poly¬ ! ! styreen
humusarm
materiaal]
I I m a t e r i a a l i s a f h a n k e l i j k v a n de m e d i a a n v a a r d e de g r e n s l i g t b i j 1 2 0 ƒlm: z i e t e k s t ]
17%
leem
17%
leem
I dunne m a t e r i a l e n , | ! polypropyleenvezel,! ! polystyreen I ! ! 1 1 ! I
I I
kleiig
veen
I
kleiarm
veen
veen
de
te
van
de
te
dunne materialen, cocos, polypropyleenvezel, poly¬ styreen, turf¬ cocos , turf
m a t e r i a a l i s a f h a n k e l i j k v a n de m e d i a a n v a a r d e de g r e n s l i g t b i j 1 2 0 um: z i e t e k s t ] I I
veen
van
I polypropyleenvezel,! cocos, poly! polystyreen | propyleenveI I zei, polysty! I reen, turfcoI ! cos, turf
m a t e r i a a l i s a f h a n k e l i j k v a n de m e d i a a n v a a r d e de g r e n s l i g t b i j 1 2 0 um: z i e t e k s t ] .1 I
I I I ! ! [keuze volumineus d r a i n e r e n grond; I
ongerijpt]
van
de
te
polypropyleenvezel,! cocos, polypolystyreen | propyleenve! zei, polysty! reen
cocos, polypropyleenvezel, poly-
I I I
cocos , polypropyleenve-
s t y r e e n [5.5
5.
>
| pH
>
G . O ]
I
z e i ,
p o l y s t y -
r e e n
Literatuuropgave
Antheunisse, J . 1984. B i o l o g i c a l under i m i t a t e d f i e l d c o n d i t i o n s . B u s s e r , J.W. drainbuizen.
and c h e m i c a l i n h i b i t i o n of c o i r decomposition J . G e n . A p p i . M i c r o b i o l . 30 [ 1 9 8 4 ] 245-248
1 9 8 3 . E r v a r i n g e n met g l a s v l i e s a l s o m h u l l i n g s m a t e r i a a l C u l t . T e c h n . T i j d s c h r . 23 [ 1 9 8 3 ] l : 35
D e k k e r , K. a n d G.A. V e n . 1 9 8 2 . De a f v o e r c a p a c i t e i t v a n d r a i n b u i z e n op h e t d r a i n a g e o n t w e r p . C u l t . T e c h n . T i j d s c h r . 22 [ 1 9 8 2 ] i : 38 D i e r i c k x , W. 1 9 8 0 . D i e E n t w i c k l u n g d e r D r a e n u n g i n B e l g i a n . D r a e n t a g u n g 1980 O l t m a n n s , Bad Z w l s c h e n a h n , West Germany Eggelsmann, Bodenarten.
voor
en de
Zwelte I n t .
R. 1 9 8 0 . D a s r i c h t i g e D r a e n m a t e r i a l f u e r d i e v e r s c h i e d e n e n Zwelte I n t . D r a e n t a g u n g 1980 O l t m a n n s , Bad Z w l s c h e n a h n , West
F o r d , H. 1 9 8 3 . B i o l o g i c a l c l o g g i n g D r a i n . Workshop. E d . CPTA, C a r m e l ,
of s y n t h e t i c d r a i n I N 4 6 0 3 2 , U.S.A.
invloed
envelopes.
Proc.
Germany
2nd I n t .
H o u o t , S. 1 9 8 5 . M i s e en e v i d e n c e d e s p r i n c l p a u x m e c a n l s m e s de f o r m a t i o n c o l m a t a g e p a r l e f e r d e s r e s e a u x de d r a i n a g e a g r i c o l e en F r a n c e . E t u d e s No 9. E d . C E M A G R E F , 9 2 1 6 0 A n t o n y , France
du CEMAGREF
Hulnlnk, J.T.M. 1 9 8 5 . N o t a o m h u l l i n g s m a t e r i a a l v o o r b u i s d r a l n s . I n t e r n Rapport, C o n s u l e n t s c h a p v o o r Bodem-, W a t e r - e n B e m e s t i n g s z a k e n i n de a k k e r b o u w e n tuinbouw, Wageningen Irwin, Drain.
R.W. a n d F.R. H o r e . 1 9 7 9 . D r a i n e n v e l o p e m a t e r i a l s i n Canada. Worksh., I L R I P u b l i c . 25, Ed. J . W e s s e l i n g , ILRI, Wageningen
Knops, J.A.C., F.C. Zuidema, C L . van Someren and J . S c h o l t e n . for the s e l e c t i o n of envelope materials for subsurface drains. Worksh., ILRI P u b l i c . 25, Ed. J . Wesseling, ILRI, Wageningen
Proc. I n t .
1979. G u i d e l i n e s Proc. I n t . Drain.
N i e u w e n h u i s , G.J.H. and J . W e s s e l i n g . 1979. E f f e c t of p e r f o r a t i o n and f i l t e r m a t e r i a l on e n t r a n c e r e s i s t a n c e a n d e f f e c t i v e d i a m e t e r of p l a s t i c d r a i n p i p e s . A g r i c . W a t e r Managem. 2 [ 1 9 7 9 ] : 1-9 Scholten, J . 1983. Doorlatendhe1dsmet1ngen i n drainsleuven Lauwerszee. C u l t . T e c h n . t i j d s c h r . 23 [ 1 9 8 3 ] 2: 9 5 - 1 0 4
in Flevoland
en de
S m e d e m a , L . K . a n d D.W. R y c r o f t . 1983. Land Drainage. P l a n n i n g and d e s i g n of a g r i c u l t u r a l d r a i n a g e s y s t e m s . C o r n e l l U n i v e r s i t y P r e s s , I t h a c a , New Y o r k , NY 1 4 8 5 0 , U.S.A. Stuijt, L.C.P.M. 1 9 8 3 . D r a i n e n v e l o p e research i n the Netlierlands. Int. D r a i n . Workshop. E d . CPTA, C a r m e l , I N 4 6 0 3 2 , U.S.A.
Proc.
2nd
Stuijt, L.C.P.M. 1 9 8 3 . L a b o r a t o r i u m o n d e r z o e k a a n d r a i n a g e o m h u l l i n g s m a t e r i a l e n : e e n i n t e r i m - r a p p o r t a g e . ICW N o t a 1 4 3 6 , W a g e n i n g e n Stuijt, L.C.P.M. 1 9 8 5 . R e c h e r c h e s tuyaux e t d e s .matériaux f i l t r a n t s 2 8 / 2 9 : 1 7 - 2 1 , E d . S.N.E.D., 9 1 9 4 0 Wesseling,
J . a n d F . Homma.
de l a b o r a t o i r e c o n c e r n a n t p a r l e s s a b l e s f i n s Revue Les Ulls, France
1967. Entrance
resistance
l e colmatage des Drainage [1985]
of p l a s t i c
drain
tubes.
T e c h n .
B u l l .
Willardson, L Workshop. Ed.
ICW
No.
5 1 . ;
N e t h .
1983. E x i t CPTA, C a r m e l ,
. S .
J o u r n .
gradients IN 4 S 3 0 2 ,
A g r i c .
at d r a i n U.S.A.
S c i . ,
15
[1967]:
openings.
Proc.
170-182
2nd
Ven, G.A. 1985. Maintenance of drainage systems. C o n t r i b . to E . E . C , A g r i c u l t u r a l Management, J u n e 1 9 8 5 , Arnhem [ i n v o o r b e r e i d i n g ]
I n t .
D r a i n .
Workshop
Van Z e i j t s , T . E . J . 1 9 8 5 . De t o e p a s s i n g v a n v e r s c h i l l e n d e drainage omhullingsmaterialen; een t u s s e n t i j d s e b a l a n s . Rapport Landinrichtingsdienst, afd. Cultuurtechniek, Utrecht [ i n voorbereiding] Z u i d e m a , F . C . a n d J . S c h o l t e n . 1 9 7 9 . M o d e l t e s t s on d r a i n a g e m a t e r i a l s . P r o c . I n t . D r a i n . Worksh., I L R I P u b l i c . 25, Ed. J . W e s s e l i n g , ILRI, Wageningen
DE VERTALING VAN ONTWERPNORMEN IN BESTEKSSPECIPICATIES
Ing. C D . Neder l o f Rij kswaterstaatDeltadienst
DE VERTALING VAN ONTWERPNORMEN I N BESTEKSSPECIFICATIES
ing.
C D . N e d e r l o f , R i j k s w a t e r s t a a t D e l t a d i e n s t a f d e l i n g ONW
1. I n l e i d i n g I n deze l e z i n g s t a a t de vraag c e n t r a a l hoe men s p e c i f i c a t i e s voor een g e o t e x t i e l h e t b e s t e kan f o r m u l e r e n en wordt een v o o r s t e l d a a r t o e gedaan, t o e g e s p i t s t op één t y p e , n a m e l i j k een p o l y p r o p e e n
Binnen h e t gehele proces van ontwerpen
filterweefsel.
i s h e t s c h r i j v e n van s p e c i f i c a t i e s een
n i e t t e v e r w a a r l o z e n element. D i t g e l d t voor a l l e o n d e r d e l e n i n een c o n s t r u c t i e , zo ook voor een g e o t e x t i e l a l s o n d e r d e e l van een oeverbescherming, een w e g f u n d e r i n g o f een d r a i n a g e s y s t e e m . De b e s t e k s b e p a l i n g e n geven immers de begrenzingen aan, waarbinnen een ontwerp moet worden g e r e a l i s e e r d . Ze vormen de s c h a k e l t u s s e n ontwerp en u i t v o e r i n g en bepalen voor een b e l a n g r i j k d e e l i n h o e v e r r e de u i t e i n d e l i j k e vorm van h e t werk overeenkomt
met d i e welke de ontwerper voor ogen s t o n d .
Het s c h r i j v e n van s p e c i f i c a t i e s , vaak meer h e t o n t w i k k e l e n e r v a n , i s h e t l a a t s t e f a c e t van h e t f e i t e l i j k ontwerpen en komt pas aan de o r d e nadat de ontwerper twee e e r d e r e f a c e t t e n h e e f t gepasseerd, t e weten h e t bepalen van de r e l e v a n t e kenmerken van een c o n s t r u c t i e - o n d e r d e e l en h e t v a s t s t e l l e n van de grenswaarden
d i e d a a r b i j v e r l a n g d worden.
B e i d e f a c e t t e n v a l l e n b u i t e n h e t kader van deze l e z i n g . V o l s t a a n wordt met de o p m e r k i n g , d a t de s e l e c t i e van r e l e v a n t e kenmerken gebaseerd d i e n t t e z i j n op de f u n c t i e s d i e h e t g e o t e x t i e l i n h e t beoogde g e b r u i k t i j d e n s bouw- en e i n d f a s e moet v e r v u l l e n , t e r w i j l de b e p a l i n g van de grenswaarden
vooral zal u i t -
gaan van de b e l a s t i n g e n d i e h e t g e o t e x t i e l gedurende de levensduur van de c o n s t r u c t i e naar v e r w a c h t i n g z a l ondergaan.
I n h e t navolgende w o r d t a l l e r e e r s t ingegaan op de o n t w i k k e l i n g e n t o t dusver ten
aanzien van b e s t e k s b e p a l i n g e n voor g e o t e x t i e l , w a a r i n de a a n l e i d i n g
ligt
voor h e t daarna i n de vorm van een l e v e r i n g s o v e r e e n k o m s t g e p r e s e n t e e r d e v o o r s t e l , v e r v o l g e n s wordt de opzet van h e t v o o r s t e l u i t e e n g e z e t en worden de artikelen afzonderlijk
toegelicht.
Tot s l o t worden m o g e l i j k e v e r d e r e o n t w i k k e l i n g e n op d i t v l a k nader
beschouwd.
- 2 -
2. S i t u a t i e t o t dusver G e o t e x t i e l i s i n v e r g e l i j k i n g met andere w a t e r b o u w m a t e r i a l e n een
relatief
j o n g m a t e r i a a l . De e e r s t e min o f meer p r i m i t i e v e t o e p a s s i n g e n stammen u i t h e t e i n d van de j a r e n 1950. Rond 1970 worden k u n s t s t o f f i l t e r s a l op wat g r o t e r e schaal verwerkt
i n oeverbeschermingen, g e t u i g e h e t p r a k t i j k o n d e r z o e k
s t o f f i l t e r s i n k u s t - en oeverwerken, en zeer u i t g e b r e i d e t o e p a s s i n g 1975 p l a a t s b i j de O o s t e r s c h e l d e w e r k e n . Momenteel i s een s e l n a u w e l i j k s meer u i t een oeverbescherming weg
kunstv i n d t na
kunststoffilterweef-
t e denken.
Ook de k e n n i s van g e o t e x t i e l e n o n t w i k k e l t z i c h i n de l o o p der j a r e n . De g e b r e i d e t o e p a s s i n g e n b i j de Deltawerken maken onderzoek n o o d z a k e l i j k , e e r s t naar de twee hoofdeigenschappen, de z a n d d i c h t h e i d
uitaller-
en w a t e r d o o r l a t e n d -
h e i d , u i t g e v o e r d door h e t W a t e r l o o p k u n d i g L a b o r a t o r i u m . Na
1976 g r o e i t de
aandacht voor de k w a l i t e i t en de duurzaamheid. Het onderzoek, h o o f d z a k e l i j k u i t g e v o e r d door h e t K u n s t s t o f f e n en Rubber i n s t i t u u t van TNO,
r i c h t zich voor-
a l op de garens i n p p - w e e f s e l s . Onderzoek v i n d t ook vanaf 1978 p l a a t s naar h e t gedrag i n de p r a k t i j k door de Ned. Ver. voor K u s t - en Oeverwerken, meer g e r i c h t op de b e l a s t i n g e n i n een o e v e r b e s c h e r m i n g , door de
projectgroep
OEBES. Naast deze z i j n nog v e l e andere onderzoeken t e noemen, n i e t a l l e e n i n Nederl a n d , maar evenzeer
daarbuiten.
Ze hebben a l l e e r t o e g e l e i d , d a t de ontwerper steeds d u i d e l i j k e r de
ruimte
voor het g e o t e x t i e l b i n n e n h e t o n t w e r p kan afbakenen en daarmee b e t e r
kan
aangeven welke waarden de v e r s c h i l l e n d e eigenschappen van h e t g e o t e x t i e l d i e n e n t e hebben.
Het i s o p m e r k e l i j k d a t de b e s c h r i j v i n g e n van de e i s e n e n i g s z i n s b i j deze o n t wikkeling achterblijven. A a n v a n k e l i j k waren ze u i t e r a a r d zeer b e p e r k t . Men v r o e g om een f i l t e r d o e k van X g/m2.
B e v i e l h e t dan b l e e f men
v e e l a l b i j h e t z e l f d e p r o d u c t , wat r e s u l t e e r -
de i n b e s c h r i j v i n g e n a l s " h e t f i l t e r w e e f s e l moet z i j n merk y o f g e l i j k w a a r d i g " . B e g r i j p e l i j k , omdat op d a t moment nog n i e t d u i d e l i j k was welke aspect e n , zowel eigenschappen a l s b e l a s t i n g e n , bepalend waren voor h e t a l o f n i e t v o l d o e n van h e t g e o t e x t i e l . Met h e t v e r r u i m e n van h e t i n z i c h t i n h e t f u n c t i o n e r e n van
kunststoffilters
nemen ook de b e p a l i n g e n i n de b e s t e k k e n t o e . Een a g r d i g v o o r b e e l d dienst .
vormt h e t b l o k k e n m a t w e e f s e l g e b r u i k t door de
Delta-
- 3 -
Naast het gewicht per
worden vanaf
en waterdoorlatendheid,
1974
e i s e n g e s t e l d aan de
zanddichtheid
en wordt pp-garen met U V - s t a b i l i t e i t verlangd. De
s t e r k t e moet echter "genoeg z i j n om de krachten i n de aanbreng fase op te kunnen nemen". Na
1978 worden de t o e s l a g s t o f f e n i n het polypropeen nader benoemd en wordt
een minimale levensduurverwachting
geïntroduceerd. Aan de g a r e n s t e r k t e wordt
een ondergrens i n N/tex g e s t e l d , gecombineerd met
e i s e n t.a.v. het a a n t a l
draden i n k e t t i n g - en i n s l a g r i c h t i n g . Voorts diende het rekgedrag nen, waaruit een blokkenmat werd samengesteld,
van de
ba-
g e l i j k te z i j n .
De l a t e r e v e r s i e s vertonen naast voornoemde punten een nadere uitwerking van de g a r e n s p e c i f i c a t i e s , alsmede bepalingen voor keuringen, mede voortvloeiend u i t het f e i t dat de garens geleverd werden aan de wever. Daarbij wordt gebruik gemaakt van de inmiddels verschenen propeen
KOMO bladen
K20 en K21
voor poly-
(split)filmgarens.
Helaas i s een d e r g e l i j k e o n t w i k k e l i n g , z o a l s hiervoor g e s c h e t s t voor de
blok-
kenmat, nog n i e t op a l l e fronten waar k u n s t s t o f f i l t e r s worden toegepast evenver gevorderd.
Nog
steeds komen bestekken voor, waarin het g e o t e x t i e l nauwe-
l i j k s nader g e k w a l i f i c e e r d i s . Op andere p l a a t s e n wordt kepring volgens noemde KOMO-bladen voorgeschreven,
ge-
zonder dat er sprake i s van blokkenmat-
weef s e l of weefsel t.b.v. s t e e n a s f a l t m a t t e n .
Het moderne systeem van bestekken
s c h r i j v e n , het RAW-systeem ( R a t i o n a l i s a t i e
en automatisering grond-, wegen- en waterbouw), waarbij men
met behulp van
standaardteksten kan komen t o t een r a t i o n e e l bestek, kent ook t a l bepalingen met
reeds een aan-
betrekking tot k u n s t s t o f f i l t e r s . Ze z i j n echter
vooralsnog
beperkt t o t w e r k b e s c h r i j v i n g e n van het samenstellen, aanbrengen, slepen of a f z i n k e n van d i v e r s e typen zinkstukken, met daarnaast i n het hoofdstuk "Techn i s c h e bepalingen voor Kust- en Oeverwerken" enige a r t i k e l e n betreffende de b r e e k s t e r k t e van naainaden, de b r e e k s t e r k t e van de verbinding tussen bovenen onderdoek van een worstenmat en de voorzieningen ten behoeve van slepen of afzinken. Bepalingen
ten aanzien van de f u n c t i o n e l e eigenschappen a l s zanddichtheid,
waterdoorlatendheid,
t r e k s t e r k t e e.d. dienen door de ontwerper z e l f
toege-
voegd te worden.
U i t het voorgaande mag
b l i j k e n , dat men
l i t a t i e f volwaardig product
e n e r z i j d s met het g e o t e x t i e l een kwa-
i n handen kan hebben, t e r w i j l a n d e r z i j d s lang
n i e t a l l e ontwerpers van d i e mogelijkheid gebruik maken, mede door te gebrekkige besteksomschrijvingen.
- 4 -
Gezien deze s i t u a t i e leek het de Werkgroep K u n s t s t o f f e n i n de Waterbouw a l l e r e e r s t gewenst de KOMO-bladen K20 en K21 te h e r s c h r i j v e n t o t een algemene norm voor P P - ( s p l i t ) f i l m g a r e n s , maar daarnaast tevens meer algemeen bruikbare bepalingen te formuleren voor bestekken, zodat beter aangesloten wordt b i j de huidige kennis van g e o t e x t i e l e n . Het h i e r n a i n t e g r a a l opgenomen "Voors t e l leveringsovereenkomst k u n s t s t o f f i l t e r w e e f s e l " i s daarvan het r e s u l t a a t . In genoemde werkgroep z i j n naast R i j k s w a t e r s t a a t ook de TH-Delft Vakgroep Vez e l t e c h n i e k , het KRITNO, het KIWA en de s t i c h t i n g KOMO vertegenwoordigd.
3. Opzet V o o r s t e l leveringsovereenkomst k u n s t s t o f f i l t e r w e e f s e l Het v o o r s t e l i s bedoeld a l s hulpmiddel voor g e b r u i k e r s en ontwerpers met a l s u i t e i n d e l i j k doel het bevorderen van de k w a l i t e i t van de toe te passen geotextielen.
Vooropgesteld volgen h i e r enkele beperkingen, d i e reeds besloten l i g g e n i n de titel: - Het v o o r s t e l i s een leveringsovereenkomst; dat kan z i j n tussen opdrachtgever
( d i r e c t i e ) en f a b r i k a n t of, met eventueel enige aanpassing, evengoed
tussen aannemer en f a b r i k a n t . Het v o o r s t e l i s geen v e r w e r k i n g s v o o r s c h r i f t . De w i j z e van verwerken
i s meer projectgebonden. De a r t i k e l e n , d i e een een-
maal op het werk gekregen
k w a l i t e i t ook gedurende de bouwfase moeten waar-
borgen, dienen vooralsnog door de ontwerper nen a f z i e n b a r e t i j d
z e l f beschreven te worden. B i n -
z a l hiervoor het Handboek G e o t e x t i e l e n t e r b e s c h i k k i n g
staan. - De bepalingen z i j n t o e g e s p i t s t op polypropeen
f i l t e r w e e f s e l . B i j andere
grondstoffen (PE, PA, PETP), b i j andere f u n c t i e s ( b i j v . g r o n d v e r s t e r k i n g , scheiding van lagen) of andere typen g e o t e x t i e l (non-wovens) z a l een a a n t a l a r t i k e l e n aanpassing vergen. De grote l i j n b l i j f t niettemin b r u i k b a a r . - Het v o o r s t e l beperkt z i c h t o t de (volgens RAW-begrippen) t e c h n i s c h e bepal i n g e n voor het k u n s t s t o f f i l t e r w e e f s e l en de keuringen daarvan. Gebruikel i j k e a r t i k e l e n a l s algemene voorwaarden, verrekeningen, t i j d s b e p a l i n g e n enz. kunnen a f z o n d e r l i j k toegevoegd worden.
Het t o t stand komen van het v o o r s t e l i s grotendeels g e s t o e l d op de e r v a r i n g e n , opgedaan b i j de Oosterscheldewerken. B i j de d a a r u i t voortvloeiende onderzoeken
kwamen de f u n c t i o n e l e kenmerken naar voren:
- 5 -
- h y d r a u l i s c h e eigenschappen: zanddichtheid, waterdoorlatendheid; - mechanische eigenschappen: t r e k s t e r k t e , rek en massa per
oppervlakte-een-
heid; - levensduur
aspecten: U V - s t a b i l i t e i t , thermische
B i j de opzet van de bepalingen
bestandheid.
i s i n e e r s t e i n s t a n t i e van deze kenmerken u i t -
gegaan.
Daarnaast
i s gebruik gemaakt van de l a t e r e b e s t e k s b e s c h r i j v i n g e n van
matweef s e i s voor de Oosterschelde. De vorm daarvan w i j z e van
blokken-
i s s t e r k bepaald door de
keuren.
Aanvankelijk werden de e i s e n g e t o e t s t aan de hand van p a r t i j keuringen. Een s t a t i s t i s c h e n i g s z i n s verantwoorde p a r t i j keuring vergt evenwel een groot aant a l beproevingen van monsters, d i e op w i l l e k e u r i g e p l a a t s e n aan de
partij
moeten z i j n onttrokken, voor een weefsel een d e s t r u c t i e f onderzoek (men
houdt
vaak onbruikbare
lengten o v e r ) , met
navenant hoge keuringskosten.
Naderhand i s men
dan ook overgegaan op een controlesysteem z o a l s toegepast
wordt b i j onder c e r t i f i c a a t geleverde producten.
Een b e l a n g r i j k element daar-
i n i s een i n t e r n - k w a l i t e i t s - b e w a k i n g s s y s t e e m (1KB) b i j de producent met a l s hoofdbestanddelen: - k w a l i t e i t van de
grondstoffen,
- beheersing van het productieproces en - c o n t r o l e van het eindproduct, echter i n v e e l mindere mate nodig dan b i j p a r t i j keuringen, i n d i e n ook de voorgaande punten worden g e c o n t r o l e e r d . Het e e r s t e punt had t o t gevolg dat de blokkenmatbestekken, naast de e i s e n voor het w e e f s e l , een groot a a n t a l a r t i k e l e n voor de garens
functie-
bevatten.
Deze dienden op hun beurt g e t o e t s t te worden, hetgeen l e i d d e t o t het o p s t e l l e n van " E i s e n en beproevingsmethoden voor
( s p l i t ) f i l m g a r e n s voor blokkenmat-
weef s e i s " , KOMO-blad K20, en evenzo voor s t e e n a s f a l t m a t t e n , K21. De gewijzigde methode van keuren bleek n i e t a l l e e n b i j de Oosterscheldewerken maar ook b i j p r o j e c t e n daarbuiten z i j n vruchten a f te werpen. E n e r z i j d s voor de gebruiker door een g r o t e r e zekerheid t.a.v. de k w a l i t e i t b i j toch acceptabele keuringskosten; a n d e r z i j d s voor de producent door een g r o t e r e d u i d e l i j k heid t.a.v. de marges waarbinnen geproduceerd moet worden met minder
keu-
r i n g s v e r l i e z e n of overdimensionering.
Met
het oog op het voorgaande i s i n het v o o r s t e l ruimte g e l a t e n voor zowel
het toetsen aan de w e e f s e l - e i s e n , waarbij voor e l k e e i s een testmethode s t a a t , a l s voor het keuren v i a toepassing van een IKB-systeem, waarbij het accent l i g t op het t e s t e n van de
garens.
- 6 -
4. T o e l i c h t i n g b i j de a r t i k e l e n Ar£iJ<e_l J_ Q[nschr_ijv_in£ Art.
1.1. l e g t de f e i t e l i j k e overeenkomst v a s t en bepaalt waar, wat en hoev e e l geleverd moet worden. De mogelijkheid van onder- of overs c h r i j d i n g wordt gemeld om eventuele p r i j s a a n p a s s i n g e n op grond hiervan u i t t e s l u i t e n . Overigens zou deze z i n ook v e r p l a a t s t
kun-
nen worden naar het algemene a r t i k e l waar de w i j z i g i n g van p r i j z e n i s geregeld.
Het begrip "nominaal" moet n i e t verward worden met "gemiddeld".
No-
minaal w i l zeggen volgens de naam of de naam b e t r e f f e n d e . Het gaat d a a r b i j meestal om een afgeronde waarde, bedoeld a l s i d e n t i f i c a t i e en n i e t a l s grenswaarde of gemiddelde. Meestal l i g t de nominale waarde n i e t ver van de gemiddelde waarde of v a l t z e l f s daarmee s a men
( z i e f i g u u r ) . B i j g e o t e x t i e l e n i s de nominale breedte v e e l a l
5,0
m.
1^ M o m i n o i - i s
Art.
wdei
rde
1.2. Weefsel; Dit
a r t i k e l bevat de f u n c t i o n e l e eigenschappen van het weefsel en
de daaraan g e s t e l d e grenswaarden of e i s e n . De ontwerper v u l t
zelf
de grenswaarden i n . Hoe de eigenschappen gemeten worden i s onder a r t i k e l 3 Keuringen vermeld.
a.
spreekt voor
zichzelf.
b. voor de t r e k s t e r k t e g e l d t v r i j w e l a l t i j d u i t s l u i t e n d een ondergrens, derhalve "ten minste". Er het
z i j op gewezen dat de h i e r gebruikte eenheid kN/m metrieke s t e l s e l ) , t e r w i j l de bepaling
(art.
i s (volgens
2.7.) p l a a t s
v i n d t op p r o e f s t r o k e n van 0,10 m b r e e d t e . Aangezien de breedte van invloed i s op de t r e k s t e r k t e , moet men er rekening mee houden dat de w e r k e l i j k e s t e r k t e per m anders i s dan berekend a l s 10 maal het p r o e f r e s u l t a a t .
Voor de rek kan evenzeer een "kleiner/groter
bovengrens gelden, vandaar
dan".
De rek b i j maximale b e l a s t i n g de rek b i j breuk. Met
i s een p r a k t i s c h e r
waarde
dan
de rek b i j een bepaalde b e l a s t i n g worden
s l e c h t s 2 punten van de kracht-rek-kromme v a s t g e l e g d . Theoretisch
z i j n daardoor oneindig v e e l krommen te trekken ( z i e
figuur) . In bijzondere
gevallen
kan het nodig z i j n ook
rek tussen die twee punten te begrenzen. Men
het verloop van kan
de
i n dat geval
b i j v . nadere e i s e n s t e l l e n aan de E-modulus.
In de norm i s gekozen voor de weerstand tegen doorstroming water en d i t u i t te drukken i n het " v e r v a l b i j een bepaalde
van fil-
tersnelheid" . Dit
i n t e g e n s t e l l i n g tot het "verhang", waarbij het v e r v a l gere-
l a t e e r d wordt aan de d i k t e van het
geotextiel.
Het gebruik van de " d i k t e " heeft de volgende bezwaren: 1. B i j het bepalen van het verhang i s de invloed van de onnauwkeurigheid zeer
i n de diktemeting vooral b i j dunne
geotextielen
groot.
2. De w e r k e l i j k e d i k t e van het g e o t e x t i e l i n de p r a k t i j k i s a f h a n k e l i j k van de
belasting.
3. In de p r a k t i j k z a l de grens tussen n a t u u r l i j k f i l t e r geotextiel arbitrair matig" v a s t g e s t e l d e
z i j n , zodat het rekenen met d i k t e weinig z i n v o l i s .
een
en "kunst-
- 8 -
e.
De beide ontwerpnormen
NEN 5167 en 5168 z i j n gebaseerd op onder-
zoek v e r r i c h t door het Waterloopkundig Laboratorium ( P u b l i c a tie
146, Ogink).
De d a a r b i j ontwikkelde droge testmethode, waarin het g e o t e x t i e l als
zeef wordt g e b r u i k t , bepaalt de hoeveelheid doorval van ge-
standaardiseerde z a n d f r a c t i e s met een opklimmende k o r r e l g r o o t t e na een v a s t g e s t e l d e
zeeftijd.
De 0(p) i s d a a r b i j g e d e f i n i e e r d a l s de gemiddelde korreldiameter van
d i e z a n d f r a c t i e , waarvan p % (massa/massa) op en i n het f i l -
ter
a c h t e r b l i j f t na 5 minuten droge zeving.
Op deze w i j z e wordt van het g e o t e x t i e l een kromme v a s t g e s t e l d , , d i e een goede benadering g e e f t van de maximum p o r i e g r o o t t e , waarvoor de p r a k t i s c h e waarde 0(98) kan worden g e b r u i k t , voor de aanduiding van de zanddichtheid i s de 0(90) de meest gebruikel i j k e waarde. Veel l e v e r a n c i e r s vermelden beide waarden i n hun specificaties. Met nadruk z i j erop gewezen dat de aldus gevonden
kromme geen
zeefkromme i s en ten aanzien van de p o r i e g r o o t t e - v e r d e l i n g
niet
meer dan een indruk g e e f t , aangezien de waarden k l e i n e r dan 0(98)
z e e f t i j d s a f h a n k e l i j k z i j n . De 0(90) i s dan ook
uitsluitend
een k w a l i t a t i e v e grootheid.
f.
De begrippen normaal r e s p e c t i e v e l i j k hoge levensduurverwachting komen volgens ontwerpnorm
NEN 5132 overeen met tenminste 30 j a a r
r e s p e c t i e v e l i j k v e e l groter dan 30 j a a r de NGO-studie dag v o r i g j a a r december
(tenminste 200 j a a r ) .
Op
i s de thermo-oxidatieve
duurzaamheid van polypropeenweefsel t o e g e l i c h t door Wisse (KRITNO) en z i j n genoemde g e t a l l e n nader onderbouwd. voor andere dan pp-garens z i j n nog geen v e r g e l i j k b a r e normen voorhanden en i s het s t e l l e n van een l e v e n s d u u r - e i s a l l e e n nig, wordt
g.
zin-
indien een voor beide p a r t i j e n acceptabele testmethode overeengekomen.
Met name de w i j z e van u i t v o e r i n g , b.v. het b e s t o r t e n met steen kan een minimum e i s opleveren voor de areïeke massa, ofwel de massa per m2. I s dat n i e t het g e v a l dan kan het a r t i k e l evengoed achterwege b l i j v e n , omdat het gecombineerd met de t r e k s t e r k t e - e i s de keuze van grondstof zou beperken.
- 9 -
h.
De h i e r i n te v u l l e n b r e e d t e - t o l e r a n t i e volgt u i t de w i j z e
van
verwerking.
i.
Niet a l l e fabricagefouten behoeven tot k w a l i t e i t s v e r l e i s te den. B i j v o o r b e e l d
b i j knopen i n de garens, breuk van een
draad of een dubbele inslagdraad
lei-
enkele
z a l de teruggang i n f u n c t i o n e l e
eigenschappen minimaal z i j n . u i t e r a a r d s p e e l t het a a n t a l fouten d a a r b i j een b e l a n g r i j k e r o l . voorbeelden van
fouten, d i e wel
invloed
kunnen hebben z i j n
een
te lage i n s l a g d i c h t h e i d , het ontbreken van wiepenlussen of grote v e r s c h i l l e n in rekgedrag door o n g e l i j k e spanning i n de draden , met
j.
t/m
a l s gevolg welvingen i n het weefsel
.. A r t i k e l e n d i e per ontwerp, met
na
name a f h a n k e l i j k van
ketting-
afrollen.
de
u i t v o e r i n g s w i j z e z u l l e n v e r s c h i l l e n . I n d i t verband z i j verwezen naar het op de voorgaande NGO-studiedag besproken onderwerp " K w a l i t e i t s z o r g op het werk" en het reeds eerder vermelde Handboek.
A r t . 1.3.
Garens: a.
Aan
de garens worden i n e e r s t e i n s t a n t i e geen e i s e n g e s t e l d ,
houdens een beperking van
t o e s l a g s t o f f e n i n de grondstof.
be-
Wel
d i e n t de l e v e r a n c i e r het garen te s p e c i f i c e r e n , zodat i n geval van
pp-garens c o n t r o l e volgens ontwerpnorm NEN
a l of n i e t in combinatie met
een
5132
mogelijk i s ,
IKB-systeem.
voor de d e f i n i t i e s van de gevraagde grootheden z i j verwezen naar de norm. Ten
aanzien van de definiëring van de s p e c i f i e k e spanning i s de
werkgroep e n i g s z i n s
voorzichtig.
In een weefsel ondergaan de garens van eenzelfde een p r a k t i s c h g e l i j k e
dradensysteem
rek.
Gewenst i s dat de spanning b i j een bepaalde rek voor a l l e rens g e l i j k i s , zodat een g e l i j k m a t i g e
ga-
belastingsverdeling
plaats vindt. Hiermee wordt vastgelegd
dat de garens eenzelfde
E-modulus heb-
ben . B i j welke rek de s p e c i f i e k e spanning wordt bepaald wordt h i e r overgelaten
aan de
leverancier.
- 10 -
De "breukrek" of "rek b i j maximale b e l a s t i n g " komt hiervoor
niet
i n aanmerking omdat d i e n i e t voor a l l e garens h e t z e l f d e i s . De rek, waarbij de s p e c i f i e k e spanning bepaald wordt,zou b i j v . j u i s t
lager
dan de rek b i j breuk gekozen kunnen worden.
b. Spreekt voor z i c h z e l f . Vermeldenswaardig
i s dat het gebruik van de
ontwerpnorm t o t dusver h e e f t g e l e i d t o t een c o n s t a n t e r e k w a l i t e i t van pp-garens.
G. I s een gevolg van a r t . 1.2.f. z i e de opmerkingen
A r t . 1.4. Spreekt voor
aldaar.
zichzelf.
A r t , 1.5. Naden of l a s s e n i n een w e e f s e l geven zwakke plekken i n de c o n s t r u c t i e ; wanneer n i e t n o o d z a k e l i j k dienen ze dan ook vermeden t e worden .
A r t . 1.6. Evenals b i j 1 . 2 . j . g e e f t d i t a r t i k e l ruimte voor e i s e n d i e v o o r t v l o e i e n u i t de o p s l a g , t r a n s p o r t , o v e r s l a g en andere u i t v o e r i n g s zaken .
A r t . 1.7. Een b e w i j s van oorsprong g e e f t de d i r e c t i e meer zekerheid en voorkomt het "dumpen" van ondeugdelijke p a r t i j e n . De weefselgegevens s t e l l e n de d i r e c t i e i n s t a a t eenvoudige
steek-
proeven u i t te voeren en maken het w e e f s e l eenvoudiger herkenbaar b i j l a t e r e r e p a r a t i e s of onderzoeken.
Ar_ti_ke]^ _2 Keuiinqen_ In d i t a r t i k e l wordt aangegeven
hoe de onder
1.2. en 1.3. genoemde
eigenschappen moeten worden bepaald. Reeds onder het punt "Opzet...." i s naar voren gebracht dat h i e r b i j zowel voor keuring
partij-
(aan weefsel en garen) a l s voor keuring conform een c e r t i -
ficeringssysteem
(garen p l u s IKB-systeem) ruimte i s g e l a t e n .
A r t . 2.1. en 2.2. spreken voor
zichzelf.
A r t . 2.3. Z i e voorgaande opmerking. Hier wordt aangegeven dat het IKB-systeem e e r s t op z i c h z e l f gekeurd z a l worden. Meer i n f o r m a t i e t . a . v . het werken met
IKB-systemen i s gegeven
van B i r k e n f e l d
i n de l e z i n g
(NGO-studiedag, dec. ' 8 4 ) .
"Kwaliteitsborging"
11 ~
A r t . 2.4. Aanpassen van de k w a l i t e i t s c o n t r o l e komt v e e l a l neer op het beperken van het a a n t a l
keuringen.
De werking van een c e r t i f i c a a t i s eveneens t o e g e l i c h t i n voornoemde lezing.
A r t . 2.5. Beide normen, opgesteld door de Werkgroep K u n s t s t o f f e n i n de Waterbouw, z i j n momenteel of worden zeer binnenkort door het NNI t e r k r i t i e k g e p u b l i c e e r d . De werkgroep heeft reeds d i v e r s e
kritieken
mogen ontvangen en z a l d i e na afloop van de k r i t i e k periode behandelen .
A r t . 2.6. Ook de ontwerpnorm NEN testmethode
5132 l i g t t e r k r i t i e k . De h i e r i n
beschreven
voor de bepaling van de thermo-oxidatieve bestandheid,
de zogenaamde o v e n - l i f e - p r o e f i s reeds enige j a r e n i n gebruik
(K20
en K21). Het l a a t s t e j a a r z i j n d a a r b i j problemen gerezen b i j garens u i t f o l i e met een d i k t e k l e i n e r dan 80 pm. vóór d i e t i j d werden voor toepassingen met een hoge levensduurverwachting over het a l g e meen garens u i t dikker f o l i e Onderzoek naar de oorzaken
toegepast.
i s gaande en moet u i t w i j z e n of de
test-
methode ook voor de garens u i t dunne f o l i e bruikbaar i s .
voor m a t e r i a l e n a l s PE, PA en PETP i s een v e r g e l i j k b a r e norm i n voorbereiding door eerdergenoemde werkgroep.
A r t . 2.7. De proef i s u n i a x i a a l , d.w.z. de opgelegde b e l a s t i n g werkt i n één r i c h t i n g . Een b i a x i a l e b e l a s t i n g zou beter a a n s l u i t e n b i j de prakt i j k maar i s , vooropgesteld dat men
de p r o t o t y p e b e l a s t i n g kent,
a l l e e n op een b i j zondere trekbank u i t v o e r b a a r . voor zover bekend b e s c h i k t i n Nederland
a l l e e n de TH D e l f t o.a. de Vakgroep V e z e l -
techniek daarover. De proef g e e f t a l s zodanig geen rekenwaarden voor het ontwerpen van een c o n s t r u c t i e . A l s keuringsmiddel, ook wel i n d e x t e s t of k a r a k t e r i s e r i n g s t e s t
ge-
noemd, kan de h i e r beschreven proef evenwel goed g e b r u i k t worden. Het i s een e e r s t e aanzet, d i e u i t e i n d e l i j k uitgewerkt z a l worden i n een ontwerpnorm voor
filterweefseis.
- 12 -
De proefstukbreedte van
100 mm
i s de maximaal haalbare op de meeste
trekbanken. De p r o e f s t u k l e n g t e i s de inspanlengte p l u s twee, stroken van e l k c a . 400 mm t.b.v. doorvoering
De r e k s n e l h e i d i s mede bepalend
i n de klemmen.
voor het v i s c o - e l a s t i s c h gedrag en
d i e n t derhalve v a s t g e s t e l d te worden. Het t i j d e n s de proef stoppen g e e f t t e r u g v a l i n de spanning
en daardoor een vertekende kromme,
hetgeen onderling v e r g e l i j k e n onnodig b e m o e i l i j k t . Derhalve d i e n t de r e k s n e l h e i d continu te z i j n . Gekozen i s voor een b e t r e k k e l i j k lage waarde, waarmee beter aangesloten wordt b i j de i n w e r k e l i j k h e i d optredende reksnelheden.
De r e k s n e l h e i d wordt uitgedrukt i n % rek per min, percentage
betrokken
Externe rekmeting
waarbij het rek-
i s op de meetlengte op t i j d s t i p t = 0.
i s d a a r b i j v e r e i s t om v e r v a l s i n g van de rek door
s l i p i n de klemmen u i t te s l u i t e n . Normaal gesproken zou de rek betrokken moeten z i j n op LQ, z i j n d e de meetlengte b i j spanningsloze Als
op de proefstrook een lengte L Q wordt uitgemeten, z a l na het
inspannen met de daarvoor zijn
toestand.
noodzakelijke voorspanning
deze lengte
voorgerekt.
Aangezien de meetlengte n i e t dezelfde z a l z i j n a l s de
inspanlengte,
volgen b i j v e r s c h i l l e n d e inspanlengten ook v e r s c h i l l e n d e klemsnelheden.
De omgevingstemperatuur en het vochtgehalte z o a l s hier aangegeven z i j n ontleend aan ISO-normen voor k u n s t s t o f f e n .
Gekozen i s voor een inspanlengte van 200 mm, breedte/lengte verhouding
zodat
de
van het werkende oppervlak
1/2
bedraagt.
Momenteel z i j n op d i v e r s e niveaus de d i s c u s s i e s over de beste verhouding
nog gaande.
De voorspanning
van 0,5% van de g e s c h a t t e t r e k s t e r k t e komt overeen
met ASTM-D-1682. Gebruik
van voorspanning
v e r l e g t i n wezen het
nulpunt van de kromme, waarmee het onderste d e e l , de vaak s t e r k v e r s c h i l l e n d e aanloop, wordt afgesneden.
- 13 -
Art.
2.8. Spreekt voor
zichzelf.
Art.
2.9. De breedte na a f r o l l e n i s over het algemeen n a u w e l i j k s afwijkend van de breedte op de r o l . U i t p r a k t i s c h e overwegingen v e r d i e n t
me-
ting op de r o l de voorkeur .
Art.
2.10.Een r e d e l i j k a a n t a l i s 2 a 3 keuringen per 5000 m^, waarna afhanke l i j k van de r e s u l t a t e n teruggegaan
kan worden naar 1 maal per 5000
m2.
5. Verdere ontwikkelingen
Tot s l o t kan de vraag g e s t e l d worden wat te doen met de gepresenteërde l e v e ringsovereenkomst. Ten overvloede z i j g e s t e l d , dat het h i e r gaat om een voor s t e l en geen v o o r s c h r i f t . De werkgroep a d v i s e e r t de a r t i k e l e n i n de gegeven formulering op te nemen, maar l a a t de ontwerper
c,q, b e s t e k s c h r i j v e r
uiter-
aard v r i j naar behoefte aanpassingen of a a n v u l l i n g e n i n te brengen. De bruikbaarheid van d i t concept z a l z i c h i n de p r a k t i j k moeten b e w i j z e n . E r v a r i n g e n , zowel i n p o s i t i e v e a l s i n negatieve z i n , wacht de werkgroep dan ook graag a f . Te z i j n e r t i j d z u l l e n de bepalingen v e r t a a l d worden naar het RAW-systeem en kunnen s o o r t g e l i j k e a r t i k e l e n opgesteld worden voor
ander
typen grondstoffen of g e o t e x t i e l e n ,
6,
Samenvatting Gezien de toename i n gebruik en kennis van g e o t e x t i e l e n en de d a a r b i j e n i g s z i n s a c h t e r b l i j v e n d e ontwikkeling i n b e s t e k s b e s c h r i j v i n g e n , heeft de Werkgroep K u n s t s t o f f e n i n de Waterbouw een v o o r s t e l voor een l e v e r i n g s o v e r e e n komst voor k u n s t s t o f f i l t e r weefseis o p g e s t e l d .
Met het h i e r b i j gepresenteerde en t o e g e l i c h t e v o o r s t e l w i l de Werkgroep de ontwerper
een hulpmiddel v e r s c h a f f e n , dat hem
i n s t a a t s t e l t een weefsel te
v e r k r i j g e n , waarvan de eigenschappen optimaal passen b i j de e i s e n d i e de beoogde f u n c t i e eraan s t e l t , met andere woorden een weefsel met de j u i s t e kwaliteit. Bovendien g e e f t het v o o r s t e l de m o g e l i j k h e i d om op een j u i s t e w i j z e de eigenschappen
te c o n t r o l e r e n .
Het v o o r s t e l b e t r e f t v o o r a l P P - f i l t e r w e e f s e l s , maar i s i n grote l i j n e n bruikbaar voor andere grondstoffen, toepassingen of typen g e o t e x t i e l .
ook
directie sluizen en stuwen bouwbureau stormvloedkering oosterschelde
notitie
aan:
Belanghebbenden
van:
KC 1 2/DKW
datum:
9 september 1985
ONW-M-8509O
onderwerp: V o o r s t e l leveringsovereenkomst k u n s t s t o f f i l t e r w e e f s e l
Artikel 1
Omschrijving
1.1. De l e v e r a n c i e r v e r b i n d t z i c h t o t het franco l e v e r e n op nader t e noemen terreinen b i j type
van
m van het f i l t e r w e e f s e l
met een nominale breedte van
m en verder z o a l s
hieronder nader omschreven. Voornoemde hoeveelheid kan met
% onder- of overschreden worden.
1.2. Het w e e f s e l d i e n t t e voldoen aan de volgende a. Het w e e f s e l i s vervaardigd u i t de onder
specificaties:
1.3. beschreven garens.
b. De t r e k s t e r k t e , bepaald volgens a r t i k e l 2.7., bedraagt i n kettingrichting
ten minste
kN/m en i n
inslagrichting
ten minste
kN/m.
c . De rek b i j maximale b e l a s t i n g , bepaald volgens a r t i k e l 2.7., i s i n k e t t i n g r i c h t i n g k l e i n e r / g r o t e r dan .... % en i n inslagrichting
k l e i n e r / g r o t e r dan .... %.
d. De weerstand tegen doorstroming van water, bepaald volgens NEN
5167 en u i t g e d r u k t i n het v e r v a l Ahg,
ontwerp-
i s k l e i n e r / g r o t e r dan
... mm. e. De zanddichtheid i n droge toestand, bepaald volgens ontwerp-NEN 5168 en g e k a r a k t e r i s e e r d door de p o r i e g r o o t t e 0 ( 9 0 ) , i s k l e i n e r / groter dan
_^m.
f . Indien i n het f i l t e r w e e f s e l PP ( s p l i t ) f i l m g a r e n s worden g e b r u i k t d i e n t het f i l t e r d o e k een normale/hoge levensduurverwachting t e hebben waarmee het volgens ontwerp-NEN 5132 aangemerkt kan worden a l s een type A/B w e e f s e l . g. De areïeke massa, bepaald volgens a r t i k e l 2.8., i s ten minste g/m^.
(Dit a r t i k e l a l l e e n opnemen indien c o n s t r u c t i e f
noodzakelijk).
r i j k s w a t e r s t a a t
behoort bij:
notitie
bladnr.:
o
nr.
ONW-M-85090
h. De breedte van het f i l t e r w e e f s e l , bepaald volgens a r t i k e l 2.9., i s .... m met een t o e l a a t b a r e a f w i j k i n g van + .... m en - ....m. i . Het f i l t e r w e e f s e l mag geen fabricagefouten vertonen, waarvan
ver-
wacht mag worden dat daardoor op d i e p l a a t s e n het w e e f s e l n i e t aan de g e s t e l d e e i s e n z a l voldoen. j
t/m .... ( a r t i k e l e n t.b.v. s p e c i a l e voorzieningen z o a l s s t e r k t e naainaden, wiepenlussen e t c ) .
1.3. Garens, waaruit het f i l t e r w e e f s e l i s v e r v a a r d i g d . a. De volgende s p e c i f i c a t i e s dienen door de l e v e r a n c i e r aan de d i r e c t i e kenbaar gemaakt t e worden, zowel voor h e t k e t t i n g - a l s h e t inslaggaren. - Soort grondstof (PE, PP, PA, PETP,...) waaraan
s l e c h t s mogen z i j n toegevoegd
de s t o f f e n nodig voor de
. vervaardiging; . v e r b e t e r i n g van de mechanische . bescherming
eigenschappen;
tegen invloed van z o n l i c h t ;
. v e r l e n g i n g van de levensduur. - Type garen
( s p l i t f i l m , bandjes, mono- of m u l t i f i l a m e n t ,
.)
- Nominale waarden met bijbehorende t o l e r a n t i e s van de . lineïeke massa i n tex (g/km); . t o r s i e i n d r a a i i n g e n / m, i n c l u s i e f t o r s i e r i c h t i n g , S of Z; . rek i n % b i j breuk o f b i j maximale b e l a s t i n g ; Optie: . s p e c i f i e k e spanning i n N/tex b i j een door de l e v e r a n c i e r op t e geven waarde van de r e k . b. Ten aanzien van garens v e r v a a r d i g d u i t polypropeen
(PP) z i j n de
t o l e r a n t i e s op bovengenoemde grootheden vastgelegd i n ontwerp-NEN 5132. c . Wanneer h e t PP ( s p l i t ) f i l m g a r e n b e t r e f t d i e n t h e t garen een normale/hoge levensduurverwachting t e hebben, waarmee h e t volgens ontwerp-NEN 5132 aangemerkt kan worden a l s type A/B garen.
1.4. De lengten en a a n t a l l e n van de stukken w e e f s e l z i j n aangegeven i n de h i e r n a volgende
staat.
rijkswaterstaat behoort
bij:notitie
bladnr,:
Type
Aantal
1.5. Het samenstellen
o
Lengte i n m
van banen om aan de v e r e i s t e afmetingen te voldoen
i s noch i n k e t t i n g - noch i n i n s l a g r i c h t i n g (zie a r t i k e l
nr.ONW-M-85090
toegestaan.
1.1., 1.2.h en 1.4.).
1.6. De banen worden op r o l l e n a f g e l e v e r d , a l s v o l g t : (verpakking, r o l z w a a r t e , merken, t r a n s p o r t e . d . ) .
1.7. Aan de d i r e c t i e d i e n t een b e w i j s van oorsprong van het f i l t e r w e e f s e l overlegd
t e worden, waarin opgenomen:
- de f a b r i k a n t van het w e e f s e l ; - de f a b r i k a n t ( e n ) van het(de) g a r e n ( s ) , en de hoofdcomponenten van de grondstoffen
waaruit het(de) g a r e n ( s ) i s ( z i j n )
- een b e s c h r i j v i n g o f aanduiding
van het w e e f s e l
vervaardigd;
betreffende:
. binding; . k e t t i n g - en i n s l a g d i c h t h e i d i n a a n t a l draden per m; . areïeke massa i n g/m^; met opgave van bijbehorende
Artikel 2
toleranties.
Keuringen
2.1. Door o f vanwege de d i r e c t i e z a l worden v a s t g e s t e l d of het geleverde f i l t e r w e e f s e l aan de g e s t e l d e e i s e n v o l d o e t .
2.2. De keuringen
z u l l e n v e r r i c h t worden door de d i r e c t i e of een namens de
d i r e c t i e optredend
keuringsinstituut.
2.3. I n d i e n de f a b r i k a n t b e s c h i k t over een i n t e r n k w a l i t e i t s b e w a k i n g s s y steem
(1KB) , wordt i n overleg met de d i r e c t i e en/of het k e u r i n g s i n -
s t i t u u t aan de hand van het door de f a b r i k a n t t e overleggen schema v a s t g e s t e l d , i n hoeverre
IKB-
van het IKB-systeem gebruik kan
worden gemaakt. I n g e v a l van gebruik
d i e n t h e t IKB-systeem voor de
d i r e c t i e en/of het k e u r i n g s i n s t i t u u t t o e g a n k e l i j k t e z i j n .
rijkswaterstaat
2.4.
behoort bij:
notitie
bladnr.:
^
nr.
Indien de f a b r i k a n t gebruik maakt van onder c e r t i f i c a a t garens
z a l de k w a l i t e i t s c o n t r o l e van de garens daarop
ONW-M-85090
geleverde aangepast
worden.
2.5. Op de beproeving
van de w e e f s e l s p e c i f i c a t i e s z i j n de volgende o n t -
werp-normbladen van t o e p a s s i n g : -
weerstand
tegen doorstroming
-
k a r a k t e r i s t i e k e poriegrootte
2.6. Op de beproeving
van water
NEN 5167 d.d. 27-01-1984 NEN 5168 d.d. 27-01-1984.
van de g a r e n s p e c i f i c a t i e s i s het volgende ontwerp-
normblad van toepassing: -
polypropeengarens voor f i l t e r w e e f s e l s NEN 5132 d.d. december 1982.
2.7. De t r e k s t e r k t e en rek b i j maximale b e l a s t i n g van het f i l t e r w e e f s e l worden bepaald
u i t u n i a x i a l e trekproeven.
E l k e bepaling b e s t a a t u i t het trekken van 5 proefstukken, afkomstig u i t één monster met een oppervlakte van ten minste
5 m^ over de v o l l e
productiebreedte genomen met een minimale lengte van 1 m. De proefstukken dienen onbeschadigd t e z i j n en de volgende afmetingen te hebben: - proefstuk breedte
100 +^ 2 ram;
- proefstuk l e n g t e ten minste
1000 mm;
De b e p r o e v i n g s c o n d i t i e s z i j n a l s v o l g t : - r e k s n e l h e i d (continu) 5 +^ 0,1
% rek /min ( b i j een inspanlengte
van 200 mm komt d i t overeen met 10 mm/min); - externe rekmeting
(d.w.z. aan het w e e f s e l i.p.v. k l e m v e r p l a a t s i n g ) ;
- omgevingstemperatuur 23 +_ 2°C; - r e l a t i e v e v o c h t i g h e i d 50 +^ 5 %; - inspanlengte 200 +_ 5 mm, gemeten tussen de klemmen; - voorspanning Elk
0,5 % van de geschatte t r e k s t e r k t e .
der gevonden waarden voor t r e k s t e r k t e en rek b i j breuk d i e n t
groter dan o f g e l i j k aan de i n a r t i k e l 1.2.b r e s p e c t i e v e l i j k 1.2.c vermelde waarde t e z i j n .
r i j k s w a t e r s t a a t
behoort bij:
notitie
bladnr.:
c
nr.
ONW-M-85090
2.8. De areïeke massa en zonodig de binding, k e t t i n g - en i n s l a g d i c h t h e i d worden bepaald aan de hand van een stuk f i l t e r w e e f s e l van ten minste 3 m2, genomen over de v o l l e productiebreedte met een lengte van ten minste 1 m. Het proefstuk d i e n t daartoe langs r e c h t e mallen op een vlakke ondergrond
en raet r e c h t e hoeken uitgesneden t e worden.
Breedte en l e n g t e worden gemeten langs de randen t e r w i j l het doek door de raai(len) wordt
aangedrukt.
2.9. De breedte van h e t w e e f s e l wordt bepaald door meting van de breedte op de r o l ( l e n ) .
2.10 Het a a n t a l keuringen wordt, mede a f h a n k e l i j k van een IKB-systeem e
z o a l s bedoeld onder 2.3., i n nader o v e r l e g met het k e u r i n g s i n s t i t u u t door de d i r e c t i e v a s t g e s t e l d , alsmede de i n het keuringsrapport op te neraen
gegevens.
Hierna g e b r u i k e l i j k e a r t i k e l e n : Algeraene voorwaarden Verrekening i n verband raet w i j z i g i n g i n loonkosten Verrekening i n verband met w i j z i g i n g van p r i j z e n Tijdsbepaling Aflevering
en b e t a l i n g
Zekerheidsstelling
