CRUX Engineering BV
Inhoud
Omgevingsbeïnvloeding bij binnenstedelijk bouwprojecten
Risicomanagement omgevingsbeïnvloeding - Ontwerpmethodiek ter voorspelling zettingsschade belendingen - Monitoring • Voorbeeldprojecten
Dr.- Ing. Holger Netzel CRUX Engineering BV 1
Omgevingsbeïnvloeding
2
Omgevingsbeïnvloeding Incasseringsvermogen gebouw of leiding
Belendende Objecten:
Ontwerpmethodiek ter voorspelling zettingsschade belendingen
Gebouwen Leidingen B Bruggen Wegen bestaande tunnelconstructies
Bron zettingen t.g.v.:
Monitoring gebouw of leiding
• Inbrengen/verwijderen bouwputwanden • ontgraving bouwput
• bemalingen
Eventuele maatregel: ondervanging d i ffundering d i
Trillingen t.g.v.: •Zakking door vervorming wand •Trilling door heien damwand
Zakking door tunnelboren
• In-en uittrillen damwanden • Heien palen • passage bouwverkeer • sloopwerkzaamheden
Risicomanagement
Stelling
vooronderzoek ca. 1/3
ontwerp ca. 1/3
Door gedegen vooronderzoek en een deskundige rekenkundige risicoanalyse in het ontwerpstadium zouden 60% van alle schadegevallen aan belendende panden tengevolge van ondergrondse bouwwerkzaamheden kunnen worden voorkomen.
uitvoering ca. 1/3 6
1
Risicomanagement Stappenplan ontwerpbeschouwingen Omgevingsbeïnvloeding
Vooronderzoek • • • •
• Taakstelling: De bouwput-constructie dient zodanig te worden ontworpen, dat de zettingsbeïnvloeding van de gebouwen tot een acceptabel minimum wordt beperkt.
Grondonderzoek, hydrologische gegevens Archiefonderzoek gegevens belendingen visuele inspectie f nderings/casco onder oek indien nood funderings/casco-onderzoek noodzakelijk akelijk
• Voorspelling te verwachten grondvervormingen door de bouwwerkzaamheden •Toetsing verschilvervormingen t.p.v. de belendingen op de vervormingscapaciteit van de gebouwen; bepaling te verwachten schade
Doel: Informatie verzamelen over lokale grondgesteldheid en hydrologie Funderingswijze, constructietype en huidige conditie van de bebouwing. Belangrijke uitgangspunten voor schadegevoeligheid.
• Indien nodig aanpassing van het bouwputontwerp met een verbeterde vervormingsprestatie
Schadepredicties belendingen
Rekenmethodiek
Vertikale vervormingen t.p.v "1m pand" met voorspanning
Hogging zone
delta/L = 1/1270
Berekening verschilvervormingen t.p.v. de belendingen
L
Sagging zone
vertikale vervo orming [m]
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
Ba alkhoogte H
Balk in hogging zone Zettingsverloop op funderingsniveau
0 -8
0 -0.005
-0.01 starre rotatie = 1/1618 -0.015 1/380 delta = 5,5mm
-0.02
1/280 -0.025 lengte pand
Balk in sagging zone
Lhogging
Methode der grensrekken Lsagging 30 juni 2009
9
30 juni 2009
10
Schadeclassificatie
Empirisch, analytische rekenmethodiek
Schadecategorie
Schadeklasse
Esthetische, architectonische schade
Verwaarloosbaar Zeer licht Licht
[
3 ⋅ L2 ⋅ GA + 24 ⋅ α s ⋅ EI β = Δ L2 ⋅ GA + 12 ⋅ α s ⋅ EI L
( ) [
]
]
⎡ ⎛ E ⎞ 2⎤ 2 ⎢3 ⋅ L + 2 ⋅ α s ⋅ ⎜ G ⎟ ⋅ H ⎥ β ⎝ ⎠ ⎦ =⎣ Δ ⎡ 2 ⎛ E ⎞ 2⎤ L ⎢L + α s ⋅ ⎜ G ⎟ ⋅ H ⎥ ⎝ ⎠ ⎣ ⎦
( )
⎡ ⎛L⎞ ⎛ E ⎞⎤ ⎢3 ⋅ ⎜ ⎟ + 2 ⋅ α s ⋅ ⎜ ⎟⎥ ⎝ G ⎠⎥⎦ ⎢ ⎝H⎠ β =⎣ Δ ⎡⎛ L ⎞ 2 E ⎛ ⎞⎤ L ⎢⎜ ⎟ + α s ⋅ ⎜ ⎟⎥ ⎝ G ⎠⎦⎥ ⎣⎢⎝ H ⎠ 2
Functionele Schade
Matig
Constructieve Schade (Stabiliteitsproblemen)
Zeer ernstige schade
acceptabel rekenkundig risicoprofiel voor ontwerppractijk
Ernstig
Afhankelijk van type gebouw/funderingswijze conditie gebouw
( )
12
2
Interactie grond-gebouw
Stelling In de Nederlandse normen en richtlijnen zijn de voorwaarden en onderzoeken die in het ontwerpstadium aan de omgevingsbeïnvloeding bij bouwputten zouden moeten worden gesteld, onvoldoende voorgeschreven, om schade aan belendende objecten te minimaliseren. 1/300
Rough case
Hogging
Rough case L=20m
excentric moment due to mobilisation of horizontal tensile forces at the bottom edge of the wall
Hogging zone vertical differential movements
crack width 10mm
0
6mm
settlements [mm]
-5
1/1846 23mm
-10
1/1300
-15
mobilisation of horizontal tensile forces via the interface due to transfer of differential horizontal ground movements
rigid body tilt
Δ = 3,3mm
-20
crack width 0,2mm
very small sagging deflection due to interaction
1/1126 -25
volume loss 1
crack width 17mm
crack width 2,8mm
-30 10
15
20
25
30
35
40
45
50
vertical greenfield ground movements for hogging case
distance from the tunnel axis [m]
Smooth case L = 20m Hogging zone εh = 0,1097%
Hogging
horizontal ground movements [mm]
0
33mm
-5
11mm
-10
very small hogging deflection due to interaction
Rigid body tilt
-15 -20 -25 -30 -35
volume loss 1
-40 10
15
20
25
30
35
40
45
50
vertical greenfield ground movements for hogging case
distance from the tunnel axis [m]
Sagging zone vertical differential movements
0 -10
settlements [mm]
-20 -30
43mm
43mm
-40
1/455
-50
Δ =13mm
1/455
-60 -70
volume loss 1
-80 -20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
distance from the tunnel axis [m]
vertical greenfield t groundd movements for sagging case
Smooth case
sagging deflection of the wall d tto interaction due i t ti
Rough case Sagging zone
horizontal greenfield ground movements for sagging case
εh= - 0,3%
Sagging
40
horizontal ground deformations [mm]
Sagging
h1=30mm
35
h2=30mm
30
volume loss 1
25 20 15 10 5 0
-25
-20
-15
-10
-5
-5
0
5
-10 -15
10
15
20
25
vertical greenfield ground movements for sagging case
-20 -25 -30 -35 -40
sagging deflection due to interaction
transfer of compressive strains at the bottom edge via rough interface
distance from the tunnel axis [m]
3
Stelling
Monitoring
Voor een schadepredictie van een belendend gebouw tengevolge van ondergrondse bouwwerkzaamheden is een combinatie van geotechnische en constructieve kennis vereist. Een schadepredictie die alleen door geotechnici is uitgevoerd, is onvoldoende.
Monitoring
gedurende de uitvoering
Monitoring
Stelling
• Opstellen monitoringsplan met bepaling alarm-en grenswaarden, afgeleid uit risicoanalyse
“Op tijd meten is op tijd weten” in combinatie met de deskundige g interpretatie van monitoringsresultaten g vormt de CRUX voor effectieve, proactieve riskcontrolling gedurende de uitvoering van ondergrondse bouwwerkzaamheden.
• Monitoring tijdens de uitvoering gebruiken, om te anticiperen op de voortgang van het bouwproces m m.b.t. bt omgevingsbeïnvloeding • Meetdata op tijd ter beschikking hebben om nodige maatregelen op tijd te kunnen nemen ! • Actieplan voor mogelijke maatregelen opstellen 21
Monitoring
22
Monitoring interpretatie
• Bouwkundige vooropnamen • Metingen vervormingen bouwputwanden
1 mm verschil per dag “Ademen” van gebouwen
• Hoogtemetingen gebouw op vooraf b bepaalde ld ttussenfasen f tijd tijdens d de aanleg van de bouwput
Horizontal in plane movements Date of reading
8 Jun-01
6
• Bewaking aanwezige scheurvorming door scheurmeters
40 Jul-01 Sep-01 Nov-01 Dec-01 Feb-02 Apr-02 May-02 Jul-02 Sep-02 35 30
4 20
0
15 10
-2
• Meting peilbuizen ter bewaking grondwaterstanden in omgeving
Temperature [°C]
X (mm)
25
2
4 mm verschil per jaar
5
-4
'0607100930304'
0
-6
Temperature Trendline temperature
-8
Trendline horizontal in plane movement
-5 -10
23
4
CRUX Referenties Risicomanagement
Risicomanagement
Het Nieuwe Rijksmuseum Amsterdam Sanering Oostergasfabriek Amsterdam
Preventief in het ontwerp
Renovatie Stedelijk Museum Amsterdam
Parkeergarage Zaailand Leeuwarden
Voorbeeldprojecten CRUX Panorama Mesdag; Den Haag
Parkeergarage Oldehove Leeuwarden
Koepoortgarage Delft
nadat gedurende uitvoering schade is opgetreden
Brouwershof Amersfoort
25
Rijksmuseum
Brouwershof Amersfoort
56.8 m 9
Renovatie van het Nieuwe Rijksmuseum Amsterdam
8
7.2
Doorsnede A
7.4
7.3
7.8
Damwand Brouwershof
7.3
Doorsnede B Doorsnede A achtergevel
4.6m
achtergevel Zijgevel Stationstraat
17.4m
Zijgevel Smalle pad
35.7m 35.4m
Toekomstige bebouwing Brouwershof
Locatie meetpunten gebouw Vahstal
27
Brouwershof Amersfoort Fase 2: Huidige situatie
Fase 1: Initiele belastingssituatie
kN/m
Schuifkracht uit achtergevel; plaatsing eerst ankerrij; gedeeltelijke ontgraving
2
200.000
184.615
treksterkte voor de betonnen kelderwanden
169.231
153.846
138.462
123.077
107.692
treksterkte voor de betonnen gevelwanden
92.308
76.923
61.538
46.154
30.769
15.385
0.000
Fase 3: Toekomstige situatie
Fase 1 (initieel): Hoofdtrekspanningen in het gebouw
Fase 2 + tweede ankerrij en verdere ontgraving tot eindsituatie
• numerieke schadepredictie om effectiviteit maatregel aan te tonen • monitoringsplan en begeleiding in de uitvoering
5
On line monitoring
Parkeergarage Oldehove Leeuwarden
Historische toren Oldehove op staal gefundeerd op minimaal 10m afstand van de bouwput
Maatregel tweede ankerlaag
Eindsituatie volledige ontgraving
Initiele scheefstand “scheve” toren van Oldehove: 1/25
Parkeergarage Leeuwarden vv
Aanbevelingen voor vervolgonderzoek • Influence of imposed ground deformations on buildings on piled foundations • Validation of numerical predictions and modified LTSM predictions by monitoring data
Beschouwing kantelstabiliteit toren bij toenemende zettingen door bouwputontgraving • Bepaling grenswaarde additionele toename van de scheefstand • Monitoring
• Numerical study on influence of 3D, initial cracking building and extended variation of building material parameters • Numerical interaction study on concrete framed structures 36
6
Vragen CRUX Engineering BV Asterweg 20L1 1031 HN Amsterdam 020 – 494 30 70 (tel) 020 – 494 30 71 (fax) www.cruxbv.nl
[email protected]
37
7
