TORENKRANEN EN HUN FUNDERINGEN

1

XIOS HOGESCHOOL LIMBURG DEPARTEMENT INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN EN TECHNOLOGIE

TORENKRANEN EN HUN FUNDERINGEN

Christoph KLINGELEERS

Afstudeerwerk ingediend tot het behalen van het diploma van industrieel ingenieur in bouwkunde master in de industriële wetenschappen: bouwkunde

Promotoren: ir. W. Vos (Democo NV) ir. D. Vanlommel (XIOS Hogeschool Limburg)

Academiejaar 2006 - 2007 Klingeleers Christoph “Torenkranen en hun funderingen” Democo N.V. Xios Hogeschool Limburg

2006-2007

2

Klingeleers Christoph Democo N.V.

“Torenkranen en hun funderingen” Xios Hogeschool Limburg

2006-2007

3



2006-2007

4

Dankbetuiging In de eerste plaats zou ik graag mijn stagebedrijf Democo willen danken omdat zij mij de mogelijkheid hebben geboden om er stage te lopen en mijn eindwerk te maken. Hierbij wil ik vooral ir. Willy Vos bedanken, mijn externe promotor, voor zijn hulp, kennis en vooral zijn enthousiaste medewerking aan mijn eindwerk. Ook had ik graag de andere mensen waarmee ik in contact ben gekomen en die mij geholpen hebben vanuit de firma Democo, waaronder Bart Slootmaekers, Eric Verduyckt, John Deheanh en Simon Cupers, willen bedanken voor de verleende informatie en de stagebegeleiding. Mijn dank gaat ook uit naar het kranenbedrijf Van der Spek voor het bezorgen van de nodige informatie i.v.m de gebruikte kranen. Natuurlijk ben ik ook de docenten van Xios Hogeschool Limburg dankbaar voor hun hulp en daarbij in het bijzonder mijn interne promotor ir. Dieter Vanlommel en dr. ir. Kurt de proft. Bij deze, bedankt voor de hulp anders zou het een stuk moeilijker geweest zijn.



2006-2007

5

Inhoudsopgave Dankbetuiging....................................................................................................................... 4 Contactgegevens ................................................................................................................. 7 Abstract ................................................................................................................................... 8 o Probleemstelling....................................................................................................... 8 o Doel............................................................................................................................... 8 o Werkwijze ................................................................................................................... 8 Gebruikte Symbolen en afkortingen ............................................................................ 9 o Afkortingen................................................................................................................. 9 o Symbolen .................................................................................................................... 9 1 Inleiding ........................................................................................................................ 11 1.1 Achtergrond en probleemstelling ................................................................ 11 1.2 Werkwijze ............................................................................................................. 12 2 Bodemonderzoek ....................................................................................................... 14 2.1 Onderzoek ter plaatse ..................................................................................... 14 2.1.1 Sonderingen................................................................................................. 15 2.1.2 Grondboringen ............................................................................................ 17 2.2 Analyse van de bekomen resultaten.......................................................... 17 3 Funderingen................................................................................................................. 18 3.1 Fundering op staal............................................................................................. 18 3.2 Paalfunderingen ................................................................................................. 19 4 Kranen............................................................................................................................ 20 5 Informatie voor berekeningen.............................................................................. 21 5.1 Bodem .................................................................................................................... 21 5.2 Torenkaan............................................................................................................. 21 6 Berekeningen .............................................................................................................. 26 6.1 Stabilisé................................................................................................................. 26 6.1.1 Voorbeeld van berekening ..................................................................... 26 6.1.2 Bepaling kostprijs ...................................................................................... 30 6.2 Palen ....................................................................................................................... 32 6.2.1 Eerst berekening........................................................................................ 32 6.2.2 Alternatief voorstel: tweede berekening .......................................... 35 6.2.3 Bepaling kostprijs ...................................................................................... 38 6.3 Gewapend beton ................................................................................................ 40 6.3.1 Berekeningsmethode ............................................................................... 40 6.3.2 Berekening ................................................................................................... 41 6.3.3 Bepaling kostprijs ...................................................................................... 46 7 Voorlopige conclusie................................................................................................. 47 8 Opstellen grafieken................................................................................................... 48 8.1 Stabilisé................................................................................................................. 48 8.2 Palen ....................................................................................................................... 51 8.3 Gewapend beton ................................................................................................ 54 9 Besluit ............................................................................................................................ 57 10 Handleiding programma’s .................................................................................. 58 10.1 Rekenprogramma voor stabilisé .............................................................. 58 10.1.1 Voor volledige tabel te berekenen .................................................. 58 10.1.2 Slechts één waarde bepalen ............................................................. 60 Klingeleers Christoph Democo N.V.


2006-2007

6 10.2 Rekenprogramma voor paalfunderingen.............................................. 61 11 Bijlagen...................................................................................................................... 64 11.1 Kranen................................................................................................................ 64 11.2 Sondeerdiagramma’s ................................................................................... 71 11.3 Resultaten: grafieken................................................................................... 78 12 Figurenlijst................................................................................................................ 86 13 Tabellenlijst.............................................................................................................. 87 14 Bibliografie ............................................................................................................... 88



2006-2007

7

Contactgegevens Auteur: Klingeleers Christoph Azalealaan 29 3600 Genk stamnummer: 200300710 Begeleiding: Democo n.v.

Promotor: ir. Willy Vos

Herckenrodesingel 4b 3500 Hasselt XIOS Hogeschool Limburg

Promotor: ir. Dieter Vanlommel

Campus Diepenbeek Universitaire Campus Gebouw H 3590 Diepenbeek



2006-2007

8

Abstract o Probleemstelling Op iedere nieuwe werf moeten er afhankelijk van de grondsoort berekeningen gedaan worden om te zien welke soort fundering men nodig heeft voor welke soort kraan. Hierbij komt dan ook nog eens het nagaan van de kostprijs voor het plaatsen en eventueel opnieuw verwijderen van de fundering. Op basis hiervan gaat men over tot het nemen van een beslissing welke grotendeels afhangt van de kostprijs. o Doel Voor mijn eindwerk is het de bedoeling dat ik dit proces vereenvoudig en vooral analyseer wat de verschillen in kostprijs zijn. Ik ga dit doen voor de drie meest gebruikte kraanfunderingen: fundering op staal met stabilisé, een gewapend betonnen plaat en een fundering op palen, steeds voor verschillende gronddrukken. Hiervoor wil ik tabellen en grafieken opstellen waaruit blijkt welk soort fundering welke kostprijs heeft bij een bepaalde gronddruk. o Werkwijze Voor de berekeningen uit te voeren ben ik vertrokken van één type kraan met een bepaalde setup, dewelke constant blijft doorheen de berekeningen. A.d.h.v Scia Esa PT en Excel heb ik de berekeningen uitgevoerd met steeds veranderende gronddrukken om zo voor iedere soort fundering tot een reeks waarden te komen waar een duidelijke lijn in zit. Deze waarden worden vervolgens gekoppeld aan richtprijzen voor zowel het materiaal als de werkuren voor de plaatsing van de fundering als ook het transport. Als resultaat geeft dit een reeks van grafieken en tabellen waarin duidelijk het verband tussen gronddruk, afmetingen van de fundering en de kostprijs af te lezen zijn. Klingeleers Christoph Democo N.V.


2006-2007

9

Gebruikte Symbolen en afkortingen o Afkortingen a.d.h.v

: aan de hand van

i.f.v

: in functie van

ir.

: burgerlijk ingenieur

i.v.m

: in verband met

m

: meter

N

: Newton, kN: kilonewton, MN: meganewton

n.v

: naamloze vennootschap

t

: ton

t.g.v

: ten gevolge van

t.o.v

: ten opzichte van

u

: uur

o Symbolen Ab

: oppervlakte van het paalpunt

As

: oppervlakte van wapeningsdoorsnede

b

: breedte

d

: dikte

D

: diameter

FV

: totale verticale kracht aangrijpend op een paal

F

: aangrijpende kracht

FR,d

: de weerstandbiedende reactiekracht in een paal

FS,d

: de solliciterende kracht op een paal

Fb

: kracht t.g.v het gewicht van de paalkop

g

: valversnelling = 9.81 m/s²

h

: hoogte/dikte

l

: lengte

L

: lengte



2006-2007

10 MxD- : moment in x-richting voor de onderwapening MxD+ : moment in x-richting voor de bovenwapening qC

: conusweerstand in MN/m² met een tophoek van 60° en een basisoppervlak van 10cm²

qC1

: gemiddelde qc in een zone 4D onder het paalpunt

qC2

: minimum qc in een zone 4D onder het paalpunt

qC3

: minimum qc in een zone 8D boven het paalpunt

qC

: gewogen waarde voor qC

Qb

: ultiem puntdraagvermogen van een paal

S

: doorsnedevormfactor voor palen

αp

: paalklassefactor

β

: paalvoetfactor

π

: pi = 3.141592654



2006-2007

11

1

Inleiding

1.1 Achtergrond en probleemstelling Bij het starten van een werf is het plaatsen van een torenkraan één van eerste zaken die gedaan wordt. Dit omdat deze meestal gedurende het volledige bouwproces nodig zal zijn, maar ook omdat men de kraan op dat moment nog kan opstellen waar men wil. Het opstellen ‘waar men wil’ heeft in deze context eerder te maken met de bodemgesteldheid en de bereikbaarheid, men gaat dus kijken waar de grond het meest draagkrachtig is en toch de volledige werf kan bereikt worden. Voor het bepalen van de draagkracht van de bodem wordt een diepsondering uitgevoerd die de verschillende coëfficiënten van de bodem gaat bepalen. Eens deze gebeurd is zoekt men natuurlijk de plaats op de werf waar de grond de grootste draagkracht vertoond, zodat de fundering minimaal is en dus de kostprijs gedrukt kan worden rekening houdend met de mobiliteit op en rond de werf. Eens de plaats bepaald is kunnen de berekeningen voor de fundering gemaakt worden, afhankelijk van de bodemgesteldheid onderscheiden we hier drie veel gebruikte types. De fundering op staal met stabilisé, een fundering op staal met een plaat uit gewapend beton en een fundering op palen. Er zijn nog enkele andere methodes maar deze worden niet zo vaak toegepast voor torenkranen ( fundering op poeren, grondverbetering door trillingen of injecties). Omdat de berekeningen steeds hetzelfde zijn is het uitvoeren ervan steeds een verlies aan tijd, om dit op te lossen ga ik de resultaten van de verschillende funderingen voor bepaalde bodemcoëfficiënten uitzetten in grafieken. Uit deze grafieken kan men dan de dikte of diepte van de fundering aflezen en zo in de volgende grafiek de prijs bekijken.



2006-2007

12 Als er voor de drie soorten een prijs kan bepaald worden is het eenvoudiger om te beslissen want de kostprijs is één van de meest bepalende factoren binnen het bouwproces omdat men vaak met een budget zit waaraan men zich moet houden.

1.2 Werkwijze Een eerste logische stap die ik genomen heb was het analyseren van mijn probleemstelling. Om aan mijn oplossing te kunnen beginnen moest ik de verschillende onderdelen van het probleem bepalen: → De bodem: sonderingen, draagkracht → De kraan: types, gewichten,… → Soorten fundering en berekeningsmethodes → Prijzen van funderingen Ik ben dus op zoek gegaan naar informatie over deze 4 delen. De meeste informatie (bodemgesteldheid, berekeningsmethodes, prijzen) heb ik gemakkelijk kunnen bemachtigen omdat deze me werd toegereikt door mijn externe promotor. Voor de informatie i.v.m de kranen heb ik contact opgenomen met Van der Spek, dit is het bedrijf dat kranen levert aan Democo, zij hebben mij alle gegevens bezorgd van de kranen die ze op mijn stagebedrijf ter beschikking hebben. Meer specifieke informatie heb ik gehaald uit cursussen, boeken en websites. Na het verzamelen ben ik de informatie gaan onderverdelen in 3 categorieën: berekeningen, literaire inhoud thesis en overbodige informatie. De volgende stap waren de berekeningen, het opstellen van de grafieken en dan een resultaat geven. Als laatste stap volgde dan het samenvoegen van alle gegevens tot één werk.



2006-2007

13

Probleemstelling

Onderdelen bepalen Prijzen

Bodem Kraan

Soorten fundering

Informatie verzamelen

Bestuderen en indelen

Berekeningen

Overbodig Literaire inhoud h

Stabilisé Gewapend beton Palen

Resultaat

Besluit



2006-2007

14

2

Bodemonderzoek

* Ref [2,3,4,5] In dit hoofdstuk wordt iets dieper ingegaan op het bepalen van de verschillende grondparameters die een rol kunnen spelen bij het berekenen van een fundering.

2.1 Onderzoek ter plaatse Een diepsondering is natuurlijk de beste manier om exact te weten te komen met welk soort grond men te maken heeft maar men kan ook informatie verkrijgen door: → Bekijken van eerder uitgevoerde onderzoeken op de werf zelf of in de nabije omgeving ervan → Bestuderen van geologische kaarten e.d. → De bouwplaats te gaan bekijken en een beeld te vormen van de staat van de ondergrond en eventueel al bestaande constructies in de omgeving Bij de studie van de ondergrond kan men nooit zeker zijn dat er geen fouten in de metingen sluipen. Dit gebeurt omdat sonderingen slechts op een x aantal punten gedaan worden en men niet weet wat er voordien met de bodem gebeurd is: aanvullingen, omgravingen, verandering van de waterstand,… Bij het plaatsen van bouwwerken wordt hier rekening mee gehouden in de berekening maar voor een torenkraan is dit niet echt nodig omdat deze maar tijdelijk een kleine oppervlakte bestrijkt.



2006-2007

15

2.1.1

Sonderingen

De meest gebruikte methode is de “Cone Penetration Test”. Hierbij wordt de kracht gemeten die nodig is om een metalen conus in de grond te drukken, er is zowel een mechanische als een elektrische variant, de elektrische is in dit geval het meest nauwkeurig. De meting geeft twee resultaten namelijk de conusweerstand en de wrijvingsweerstand. De conusweerstand is de weerstand tussen de grond en de conus en is een verticale bezwijkspanning. De mantelweerstand ook wel kleefweerstand genoemd is de wrijving tussen de mantelbuis en de grond en is een schuifspanning. Er bestaan ook nog sondeertoestellen die de grondwaterspanning kunnen meten maar dit wordt niet zo vaak gedaan. Uit deze metingen wordt een sondeerdiagram opgesteld wat handig is bij de berekeningen.



2006-2007

16

Figuur 2-1: voorbeeld van een sondeerdiagram [SGS]



2006-2007

17

2.1.2

Grondboringen

Deze methode is een beetje gegroeid uit wat men vroeger toepaste namelijk een put graven en de verschillende lagen onderzoeken in een labo. Dit is maar uitvoerbaar tot op een bepaalde diepte, maar deze beperking kan men verleggen door met boren te werken. Men gaat gebruik maken van boorbuizen waarin men een stalen puls laat zakken om de grond te verwijderen, nadeel hiervan is dat de grond geroerd naar boven komt en er van de natuurlijke gelaagdheid niets overblijft. Wanneer dit een probleem zou geven kan men i.p.v de puls een steekapparaat gebruiken dat het monster ongeroerd naar boven brengt, zodat men in een labo proeven kan doen op de verschillende lagen om zo de eigenschappen exacter te bepalen.

2.2 Analyse van de bekomen resultaten Eens alle proeven voltooid kan men verschillende parameters gaan bepalen om de grond te benoemen, a.d.h.v berekeningen ziet men tot welke soort de onderzochte grond behoort: klei, leem, zand,… Hierop worden dan nog eens veiligheidsfactoren toegepast om de effecten van onzekerheden te minimaliseren net zoals dit het geval is bij berekeningen van beton of staal. Ik ga niet verder ingaan op de classificatie van gronden omdat dit geen verband houdt met de gegevens die nodig zijn voor mijn berekeningen.



2006-2007

18

3

Funderingen

* Ref [1,4,5,7,9] Een fundering heeft als doel de lasten van de bovenliggende constructie over te dragen op de grond om zo een stabiel geheel te verkrijgen. Bij de dimensionering spelen dan ook verschillende parameters een rol: → de resulterende belasting van de constructie op de fundering → de bodemgesteldheid

draagvermogen (dikte van de draagkrachtige lagen en de diepte waarop ze gelegen zijn)

grondwaterstand

de bodemsamenstelling

vorstgrens (niet meteen van toepassing voor kranen)

eventuele obstakels in de bodem

→ “het type fundering”

3.1 Fundering op staal Funderingen op staal worden gebruikt wanneer de bodem voldoende draagkrachtig is en men de fundering dus niet op al te grote diepte moet plaatsen, dit wordt meestal beperkt tot 1m20 – 1m50 onder het maaiveld. In het geval van kraanfunderingen wordt er gebruik gemaakt van stabilisé (een zand-cementmengsel) ofwel gewapend beton om de fundering te vormen. De keuze tussen beide is afhankelijk van de draagkracht van de grond en diepte waarop deze draagkracht zich bevindt. Deze twee factoren gaan tevens de dikte bepalen waaruit de kostprijs volgt en deze is meestal doorslaggevend bij de keuze.



2006-2007

19

3.2 Paalfunderingen Bij zeer slappe gronden komt het voor dat men voor voldoende draagkracht moet gaan zoeken op dieptes van meer dan 6m, hier gebruikt men dan paalfunderingen. Bij paalfunderingen worden de krachten overgedragen via de mantel van de paal en via de paalkop. Voor palen zijn er verschillende manieren om deze te plaatsen afhankelijk van het soort paal en vaak ook de firma. We onderscheiden drie belangrijke groepen: de grondverdringende palen, de niet-grondverdringende palen en de palen waarbij er grondverwijdering plaats vindt. Dit onderscheid is belangrijk in functie van de veranderende grondeigenschappen, hiermee moet dan ook rekening gehouden worden d.m.v veiligheidscoëfficiënten. Een korte opsomming van de meest voorkomende soorten: → Grondverdringende palen o Geheide palen o Geheide in de grond gevormde palen o In de grond gevormde geschroefde palen o Prefab ingeschroefde palen → Niet of weinig grondverdringende palen o Stalen profielen o Open stalen buizen / kokers → Palen met grondverwijdering o Avegaarpalen o Boorpalen o Pulspalen Er wordt verder niet ingegaan op de verschillende soorten omdat voor de berekeningen enkel gekeken wordt naar de diameter en lengte van de paal en er met een basisprijs gerekend wordt en dus niet met prijzen per soort omdat deze te uiteenlopend zouden zijn. Klingeleers Christoph Democo N.V.


2006-2007

20

4

Kranen

* Ref [11] Er zijn natuurlijk te veel soorten kranen, verschillende fabrikanten, verschillende types,… . Omdat men bij iedere kraan ook nog eens kan kiezen hoeveel torenstukken men wil en men de gieklengte kan aanpassen is het onbegonnen werk om voor al deze combinaties de berekeningen door te voeren. Daarom beperk ik mij in deze thesis tot één van de kranen die men bij Democo ter beschikking heeft. Zij hebben vijf verschillende types kranen, elk van fabrikant Liebherr, waarmee ze steeds werken, namelijk: → 132 HC/200 → 132 HC → 200 HC → 280 EC-H16 (Litronic) → 280 EC-H12 (Litronic) Deze opsomming is enkel voor de volledigheid. Verdere verschillen tussen de types zitten vooral in het hijsvermogen en de gebruikte mechanismen om dit tot stand te brengen, de rotatiesnelheid enz … . Hier wordt verder niet op in gegaan omdat het verschil in type geen verband houdt met het soort berekening.



2006-2007

21

5

Informatie voor berekeningen

In volgend hoofdstuk komen de berekeningen aan bod, voor de drie types wordt er een voorbeeld uitgewerkt. Voor de grafieken op te stellen zal ik gebruik maken van excel.

5.1 Bodem Voor de voorbeelden ga ik uit van één sondeerdiagram, hiervoor worden dan de 3 types funderingen berekent. Het diagram met meetgegevens en uitleg van de verschillende parameters is te vinden in de bijlagen.

5.2 Torenkaan Hiervoor gebruik ik als uitgangspunt, en dus als voorbeeld, kraantype Liebherr 280 EC-H12 Litronic. Om de berekeningen aan te vatten zijn er natuurlijk bepaalde gegevens van de kraan vereist. → Grootte van de kraan, aantal torenstukken en gieklengte → Hijsvermogen → Afmetingen van de kraanvoet → Gewicht van de kraan → … Al deze factoren worden gecombineerd in tabellen voor iedere kraan afzonderlijk waaruit men de kracht per steunpunt kan aflezen. Deze kracht per steunpunt is de enige factor die men nodig heeft omdat deze bovenstaande elementen bundelt. Hierna volgt een voorbeeld van een dergelijke tabel samen met een verduidelijking van de giekstanden waarbij de krachten bepaald worden.



2006-2007

22

Figuur 5-1: Hoekpuntsdrukken voor 280 EC-H [Liebherr]



2006-2007

23

Figuur 5-2: Verduidelijking hoekpuntsdrukken [Liebherr] Klingeleers Christoph Democo N.V.


2006-2007

24 Verder nog enkele detailtekeningen van hoe de kraan op de betonblokken geplaatst wordt die op hun beurt op de fundering rusten.

Figuur 5-3: Voetstuk kraan op betonblokken [Liebherr] Klingeleers Christoph Democo N.V.


2006-2007

25 De bovengenoemde betonblokken hebben standaardafmetingen, 2.50m x 2.25m x 0.40m. Moesten deze afmetingen veranderen in een bepaalde situatie dan kunnen deze ingegeven worden in het excelwerkblad waarmee de berekeningen zijn uitgevoerd. Hierdoor worden de resultaten aangepast. Maar voor de standaardafmetingen geldt een gewicht van 5,63 ton per blok. Voor de berekeningen gaan we uit van een 280 EC-H12 Litronic met 7 torenstukken, een gieklengte van 75.00m en een afstand tussen de steunpunten van 6.00m (deze tussenafstand is voor al de types van kranen van toepassing) . Dit geeft dan als maximale neerwaartse kracht 861kN of 87.77 ton welke op blok B heerst in giekstand 1 wanneer de kraan in bedrijf is. Voor meer informatie i.v.m dit type kraan verwijs ik graag naar de bijlagen.



2006-2007

26

6

Berekeningen

* Ref [2,4,5,6,8,10] Voor de berekeningen heb ik mij gebaseerd op voorbeelden die mij toegereikt werden door mijn externe promotor en op berekeningsmethodes uit de cursussen van grondmechanica. Ik heb getracht eenzelfde berekeningsproces als de voorbeelden te volgen zodat er achteraf op eenvoudige wijze veranderingen in aangebracht kunnen worden en het duidelijk is hoe de resultaten tot stand zijn gekomen. Voor verdere berekeningen geldt dat er gebruik gemaakt wordt van betonklasse C25/30 en staalsoort S500.

6.1 Stabilisé 6.1.1

Voorbeeld van berekening

Om de manier van berekenen te illustreren volgt hier een uitgewerkt voorbeeld.


Figuur 6-1: Bovenaanzicht stabilisé “Torenkranen en hun funderingen” Xios Hogeschool Limburg

2006-2007

27

Figuur 6-2: Vooraanzicht stabilisé

Figuur 6-3: Zijaanzicht stabilisé

De voorgaande figuren verduidelijken de plaatsing van de betonblokken waar de kraan op steunt t.o.v de stabilisé. Het is belangrijk om te weten welk type kraan we gaan gebruiken en hoe hoog deze gaat zijn om de krachten op de fundering te kennen. Deze krachten kunnen afgelezen worden uit tabellen zoals in 3.1 vermeldt worden.



2006-2007

28 Voor het voorbeeld nemen we een 280 EC-H 12 Litronic kraan met 7 torenstukken. Uit de tabel volgt dan dat een maximale neerwaartse kracht op blok B heerst in giekstand 1 wanneer de kraan in bedrijf is, namelijk 87.77 ton of 861kN. Een tweede kracht die door de stabilisé gedragen moet worden is afkomstig van de betonblokken. Deze hebben een standaardafmeting van 2.25m x 2.50m x 0.40m, dit vermenigvuldigen we met 2.5 t/m³ (soortelijk gewicht van beton) en zo bekomen we een gewicht van 5.63 ton of 55.13kN. Rest enkel nog de afmetingen van de stabilisé te bepalen die we gaan gebruiken in de berekeningen. Enkel de stabilisé onder de betonblokken heeft een grote invloed, dus rekenen we met de afmetingen van een blok met aan weerszijden een afstand h bijgeteld (h is ook de uiteindelijke dikte van de laag stabilisé). Er wordt aan iedere zijde h bijgeteld omdat ik er van uit ga dat de spanningen zich onder een hoek van 45° verdelen. De overige hoeveelheid stabilisé tussen de betonblokken dient enkel ter opvulling en om een stabiel geheel te verkrijgen maar levert geen noemenswaardige bijdrage tot het verdelen van de lasten over de bodem.

Figuur 6-4: Afmetingen stabilisé voor berekeningen Klingeleers Christoph Democo N.V.


2006-2007

29

Figuur 6-5: Afmetingen bepaald door krachtenverdeling onder 45°

De afmetingen van de stabilisé zijn dus: (2.5m + 2h) * (2.25 + 2h) * h Het soortelijke gewicht bedraagt 2 ton/m³, dit geeft (2.5m + 2h) * (2.25 + 2h) * h * 2 t/m³ = (8h³ + 19h² + 11.25h) ton = (77.04h³ + 182.97h² + 108.34h) kN Het totale gewicht op de bodem: (8h³ + 19h² + 11.25h) ton + 87.77 ton + 5.63 ton = (8h³ + 19h² + 11.25h + 93.40) ton = (77.041h³ + 182.97h² + 108.34h + 916.13) kN Dit gewicht wordt over een oppervlakte (2.5m + 2h) * (2.25 + 2h) = (4h² + 9.5h + 5.625) m² verdeelt.

77.041h³+ 182.97h²+ 108.34h+ 916.13 = ....kN / m² 4h² + 9.5h + 5.625



2006-2007

30 In dit voorbeeld gaan we uit van 107kN/m² als draagkracht van de grond op een diepte van 0.20m dit geeft volgende vergelijking:

77.041h³+182.97h²+108.34h+ 916.13 = 107kN / m² 4h² + 9.5h + 5.625 Verder uitwerken van de vergelijking:

77.041h³+182.97h²+108.34h+ 916.13= 107* (4h² + 9.5h + 5.625) 77.04h³− 245.03h² − 908.16h + 314.25 = 0 A.d.h.v de functie “doelzoeken” in excel wordt deze vergelijking opgelost en vinden we h = 0.32 m. We nemen hiervoor een iets meer gangbare maat, h = 0.35m. Dit wil zeggen dat we een laag stabilisé met dikte 0.35m moeten voorzien om ervoor te zorgen dat deze kraan stabiel kan staan als de grond een draagvermogen heeft van 107 kN/m².

6.1.2

Bepaling kostprijs

Voor het bepalen van de kostprijs zijn volgende gegevens gebruikt:

→ Leveren van stabilisé: 35 €/m³ → Plaatsen van stabilisébed: 0.5 u/m³ aan 31€/u → Plaatsen van bekisting: 1.5u/m² aan 31€/u → Bekistingsmateriaal: 6.20 €/m² → Uitgraven: 7 €/m³



2006-2007

31 Dit geeft volgende berekening voor de prijs:

[(l ⋅ b ⋅ h ) ⋅ (35€ / m³ + 0.5u / m³ ⋅ 31€ / u + 7€ / m³) + (2l + 2b ) ⋅ (6.20€ / m² + 1.5u / m² ⋅ 31€ / u )] = [(9m + 2 ⋅ 0.35m ) ⋅ (8m + 2 ⋅ 0.35m ) ⋅ 0.35m] ⋅ (35€ / m³ + 0.5u / m³ ⋅ 31€ / u + 7€ / m³) + [(9m + 2 ⋅ 0.35m ) ⋅ 2 ⋅ 0.35m + (8m + 2 ⋅ 0.35m ) ⋅ 2 ⋅ 0.35m] ⋅ (6.20€ / m² + 1.5u / m² ⋅ 31€ / u ) = 2376€

Dus een fundering in stabilisé van 9.70m x 8.70m x 0.35 m kost 2376€ om uit te voeren.



2006-2007

32

6.2 Palen 6.2.1

Eerst berekening

Voor de berekening van de paalfundering wordt uitgegaan van één paal per steunpunt van de kraan. De vier palen worden dan door middel van een ringbalk met elkaar verbonden zodat er geen moment kan optreden ten gevolge van het uit de as plaatsen van de palen.

Figuur 6-6: afmetingen ringbalk en paalfundering

Om de palen te berekenen ga ik uit van de grootste van de vier steunpuntkrachten nl. 861kN. Als diameter voor de paal wordt gekozen voor d=45cm, de paal zal steun vinden op een diepte van 11m.



2006-2007

33

Om rekening te houden met het uit de as plaatsen van de palen wordt de verticale kracht aangepast waarbij er rekening wordt gehouden met een tolerantie van 5cm:

FV = F +

0.05m ⋅ F 0.05m ⋅ 861kN = 861kN + = 868.175kN 6m L

A.d.h.v de methode van Vanderveen wordt nagegaan of de grond de kraan zal kunnen dragen.

qC =

1 ⎡1 (qC1 + qC 2 ) + qC 3 ⎤⎥ ⎢ 2 ⎣2 ⎦

Met: qC1 = 4.186 MN/m² ; gemiddelde van qC over een zone met diepte 4D onder het paalpunt qC2 = 3.39 MN/m² ; minimum qC van bovenstaande zone qC3 = 3.35 MN/m² ; minimum van qC over een diepte 8D boven het paalpunt Dit geeft:

qC =

1 ⎡1 (4.186 + 3.39) + 3.35⎤⎥ MN / m² = 3.569MN / m² ⎢ 2 ⎣2 ⎦

De volgende stap:

Qb = α p ⋅ β ⋅ S ⋅ qC ⋅ Ab met :

α p = paalklassefactor β = paalvoetvormfactor S = doorsnedevormfactor



2006-2007

34

→ de paalklassefactor kan men aflezen in volgende tabel, voor het voorbeeld gaan we uit van geheide palen dus α p = 1.

αp

Paalklasse/type Grondverdringende inbrengmethode - geheide palen - geheide in de grond gevormde palen - in de grond gevormde geschroefde palen - geprefabriceerde ingeschroefde palen

1,0 1,0 0,9 0,8

Palen met weinig grondverdringing, zoals stalen profielen

1,0

Palen gemaakt met grondverwijdering - avegardepalen - boorpalen - pulspalen

0,8 0,5 0,5

Tabel 6-1: Paalklassefactor

→ Omdat de berekeningen gedaan worden voor palen die geen extra verbreding hebben aan de voet is de verhouding tussen de hoogte waarover de verbreding plaats heeft en de breedte ervan gelijk aan 1 en dus is β = 1.

→ De vormfactor voor de doorsnede is voor cirkelvormige en vierkante palen gelijk aan 1, dus S = 1.

→ Ab = oppervlakte van het paalpunt =

πD ² 4

Voor dit voorbeeld geeft dit:

Qb = α p ⋅ β ⋅ S ⋅ qC ⋅ Ab = 1 ⋅ 1 ⋅ 1 ⋅ 3,569MN / m² ⋅


π (0,45m )² 4

= 0.568MN


2006-2007

35

Om na te gaan of de paal de aangrijpende krachten kan opvangen is volgende controle nodig: Qb ≥ FS ,d 2 568kN → ≥ 868.178kN 2 FR ,d =

Hieruit blijkt dat de palen niet in staat zijn de kraan te ondersteunen.

6.2.2

Alternatief voorstel: tweede berekening

Als alternatief wordt gerekend met vier palen per steunpunt met een paalkop van 2.70m x 2.70m x 0.40m die een extra kracht geeft op de palen van 71,0kN uitgaande van een soortelijk gewicht voor beton van 24.5kN/m³. Afstand tussen de palen is 3 x paaldiameter, de afstand tot de rand is 0.5 à 1 x paaldiameter met een minimum van 150mm.



2006-2007

36

Figuur 6-7: Afstanden tussen paalkopen en steunpunten



2006-2007

37

Figuur 6-8: Afmetingen van paalkop

FV = F +

0.05 * F + Fb = 861kN + 24kN + 71kN = 956kN L

Deze kracht wordt nu verdeeld over vier palen, de reactiekracht per paal is dan gelijk aan FV = 239,0kN. De berekening gebeurt zoals eerder a.d.h.v de methode van Vanderveen. qC =

1 ⎡1 (qC1 + qC 2 ) + qC 3 ⎤⎥ ⎢ 2 ⎣2 ⎦

Met: qC1 = 4.186 MN/m² ; gemiddelde van qC over een zone met diepte 4D onder het paalpunt qC2 = 3.39 MN/m² ; minimum qC van bovenstaande zone qC3 = 3.35 MN/m² ; minimum van qC over een diepte 8D boven het paalpunt



2006-2007

38 Dit geeft:

qC =

1 ⎡1 (4.186 + 3.39) + 3.35⎤⎥ MN / m² = 3.569MN / m² ⎢ 2 ⎣2 ⎦

Qb = α p ⋅ β ⋅ S ⋅ qC ⋅ Ab met : αp =1

β =1 S =1 Voor dit voorbeeld geeft dit:

Qb = α p ⋅ β ⋅ S ⋅ qC ⋅ Ab = 1 ⋅ 1 ⋅ 1 ⋅ 3,569MN / m² ⋅

π (0,45m )² 4

= 0.568MN

Om na te gaan of de paal de krachten kan opvangen is volgende controle nodig:

Qb ≥ FS ,d 2 568kN → ≥ 239.0kN 2 → 284.0kN ≥ 239.0kN FR ,d =

Als er wordt uitgegaan van één paalkop met vier palen per steunpunt is de grond wel in staat om de lasten afkomstig van de kraan te kunnen dragen. De vier palen zijn namelijk samen in staat een belasting op te vangen van 1136kN waar er maar 956kN in het slechtste geval aangrijpt.

6.2.3

Bepaling kostprijs

De prijzen voor de verschillende onderdelen zijn de volgende:

→ Werfinstallatie:

4500€

→ Uitzetten palen:

8€/stuk

→ Afkappen palen:

25€/stuk

→ Proeven op palen:

10€/stuk

→ Materiaal:

340€/m³



2006-2007

39 Dit geeft:

→ 4 x 4palen/kop = 16 palen ⎡ (0.45m )² ⋅ π ⎤ → volume per paal = ⎢ ⎥⎦ ⋅ 11m = 1.75m³ 4 ⎣ De kostprijs wordt dan: 4500€ + 16 palen ⋅ (8€ / st + 26€ / st + 10€ / st ) + 16 palen ⋅ 1.75m³ ⋅ 340€ / m³ = 14724€

Als de kraan gefundeerd zou worden op palen zou de kostprijs voor deze fundering gelijk zijn aan 14724€.



2006-2007

40

6.3 Gewapend beton Voor de berekeningen van funderingen in gewapend beton heb ik gebruik gemaakt van het programma SCIA ESA PT. Reden hiertoe is dat er rekening moet worden gehouden met een beddingsconstante, dit is een maat voor de zakking van een funderingselement t.g.v de kracht die erop rust. Deze beddingsconstante is daarenboven ook nog eens afhankelijk van de grondsoort en dus ook de gronddruk waardoor het gegeven nogal complex wordt. Men heeft mij daarom aangeraden deze berekeningen uit te voeren met een rekenprogramma.

6.3.1

Berekeningsmethode

Wat betreft de aangrijpende kracht wordt er nog steeds gerekend met dezelfde kraan. Voor de fundering zelf ben ik uitgegaan van een plaat van 8m x 8m, met een dikte van 0.35m om zo tot een oplossing te komen die aanvaardbaar is. Ik ben voor de berekening uitgegaan van een zuivere kleigrond met middelmatige sterkte omdat dit het dichtst aanleunt bij de grond die ik als voorbeeld neem voor de berekeningen (dit na het raadplegen van enkele mensen die ervaring hebben op gebied van zulke berekeningen).



2006-2007

41

6.3.2

Berekening Plaat uit gewapend beton

Ondersteuning door de grond, beddingsconstante Figuur 6-9: Constructie in SCIA ESA PT

Voor de belasting wordt er rekening gehouden met het feit dat de kraan met ieder steunpunt op een betonblok rust, deze zijn dan ook meegenomen in de berekening waardoor er een verdeelde last ontstaat over een oppervlakte gelijk aan dit van de betonblokken. Deze betonblokken zijn 2.0m x 2.0m x 0.40m met een soortelijk gewicht van 25kN/m³, dit geeft 40kN per blok.

kraanlast in kN

betonblok in kN

totaal per kN/m²

A

462

40

125,5

B

861

40

225,25

C

462

40

125,5

D

63

40

25,75

steunpunt

Tabel 6-2: Verduidelijking krachten per steunpunt

Hier wordt er in tegenstelling tot de vorige twee soorten berekeningen wel rekening gehouden met de verschillende krachten die heersen per steunpunt. Dit omdat de plaat één geheel vormt, zowel trek als druk opgevangen kan worden en de wapening berekend wordt door het in rekening brengen van het grootst optredende moment.



2006-2007

42

Figuur 6-10: Aangrijpen van krachten op constructie

De gegevens voor de grondsoort zijn te zien in volgende afbeelding.

Beddingsconstante

Figuur 6-11: Gebruikte bodemgegevens



2006-2007

43 Na het invoeren van deze gegevens worden interne krachten bepaald waaruit ook de momenten volgen die er op de boven en onderwapening heersen. SCIA geeft voor zowel de onder- als bovenwapening het momentenverloop in x- en y-richting. Dit geeft:

→ MxD- = 46.14 kNm/m → MyD- = 46.14 kNm/m → MxD+ = 160.20 kNm/m → MyD+ = 160.20 kNm/m Deze momenten zijn per meter gegeven om zo de wapening uit te rekenen voor een balk met breedte 1.0m en dit dan om te rekenen naar een volledige plaat.

Figuur 6-12: Momentenverloop voor bovenwapening in y-richting

Ik ga uit van een plaat met d= 0.30m waarbij voorzien is om zowel boven- als onderwapening aan te brengen en dit zowel in x- als in yrichting. Opmerking: bij een kleinere plaatdikte wordt de toegelaten betonspanning overschreden.



2006-2007

44

Figuur 6-13: Onderwapening in x-richting

Figuur 6-14: Onderwapening in y-richting



2006-2007

45

Figuur 6-15: Bovenwapening in x-richting

Figuur 6-16: Bovenwapening in y-richting

Omdat de kraan ieder steunpunt maximaal kan belasten moet de volledige plaat voorzien worden van dezelfde wapening en hiervoor wordt telkens het maximum genomen in iedere laag en richting. Klingeleers Christoph Democo N.V.


2006-2007

46 Dit geeft:

Laag

Richting

wapeningsdoorsnede in mm²/m

gekozen wapening

gekozen wapeningsdoorsnede in mm²/m

x y x y

810 865 3210 3522

180/180/14/14 180/180/14/14 150/150/28/28 150/150/28/28

918 918 3690 3690

onder onder boven boven

Tabel 6-3: Wapening van funderingsplaat uit voorbeeld

6.3.3

Bepaling kostprijs

Voor het bepalen van de kostprijs zijn volgende gegevens gebruikt:

→ Beton:

115 €/m³

→ Leveren en plaatsen:

120 €/m³

→ Bekisting voor plaat:

55 €/m²

→ Wapening:

1.10 €/kg

Afmetingen plaat: 8.0m x 8.0m x 0.35m = 22.5m³ Afmetingen bekisting: 4 x (8.0m x 0.35m) = 11.25m² Gewicht wapening:

→ As (m² / m ) ⋅ l (m ) ⋅ b(m ) ⋅ γ (kN / m³) → soortelijk gewicht voor staal: γ = 77kN/m³ (Tabel 4.1 Bouwmaterialen ENV 1991-2-1:1995)

→ l = b = 8.0m Dit geeft :

[2 ⋅ [(918e

−6

)

]]

m² / m + 3690e −6 m² / m ⋅ 8m ⋅ 8m ⋅ 77kN / m³ / 9.81N / kg = 4630kg

De totale kostprijs is dan: 22.5m ³(115€ / m ³ + 120€ / m ³) + 11.25m ³ ⋅ 55€ / m ² + 4630kg ⋅ 1.10€ / kg = 11000€

Voor een plaat uit gewapend beton met afmetingen 8.0m x 8.0m x 0.35m komt de prijs op 11000€.



2006-2007

47

7

Voorlopige conclusie

Dit is om even aan te geven wat de berekeningen als resultaat gegeven hebben. Er is nu al een berekening gemaakt voor de drie soorten van fundering en dit voor één bepaald sondeerdiagram om zo aan te tonen hoe de berekeningen in zijn werk gaan. Hieruit blijkt duidelijk dat voor deze grond een stabilisébed voldoende is om de torenkraan op een goede manier te funderen. Dit is tevens ook de meest economische oplossing, voor een paalfundering of fundering op gewapend beton zal de kostprijs al vlug 5 tot 6 maal hoger liggen. Even een korte samenvatting van de bekomen resultaten:

→ Stabilisé: 2470€ → Palen: 14724€ → Gewapend beton: 11000€ Als de kostprijs voor deze fundering enkel afhankelijk is van de grondsoort is de keuze eenvoudig te maken op basis van de kostprijs.



2006-2007

48

8

Opstellen grafieken

De tabellen worden opgesteld voor veranderende gronddruk, hierdoor zullen ook de afmetingen van de funderingen veranderen en zal dus ook de kostprijs beïnvloed worden. Voor alle grafieken is er gebruik gemaakt van dezelfde kraan als in de voorbeelden. Van iedere grafiek is er ook een versie op A4 formaat terug te vinden in de bijlagen.

8.1 Stabilisé A.d.h.v een werkblad in excel is de dikte van het stabilisébed berekend voor een gronddruk gaande van 0.00kN/m² tot 200kN/². Nu is het in de praktijk zo dat men geen laag stabilisé gaat aanbrengen van meer dan 1.00m à 1.20m vandaar dat de grafiek pas begint bij een gronddruk gelijk aan 62.50kN/m².

Dikte stabilisé i.f.v draagkracht grond 1,40

Dikte stabilisé in m

1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 62,50

75,00

87,50

100,00

112,50

125,00

137,50

150,00

162,50

Draagkracht grond in kN/m²

Figuur 8-1: Grafiek - dikte in functie van draagkracht



2006-2007

49

dikte stabilisé i.f.v de kostprijs 14000

12000

prijs in €

10000

8000

6000

4000

2000

0 0,00

0,02

0,04

0,07

0,09

0,12

0,14

0,17

0,20

0,24

0,28

0,32

0,36

0,41

0,47

0,54

0,61

0,71

0,82

0,99

1,26

dikte stabilisé in m

Figuur 8-2: Grafiek - kostprijs in functie van dikte

Op de volgende pagina is een tabel bijgevoegd ter verduidelijking van de waarden uit de grafiek. Hieruit blijkt dat de dikte van de laag stabilisé afneemt naarmate de gronddruk groter wordt, dit is natuurlijk te verwachten. Een logisch gevolg hiervan is het verloop van de kostprijs, die toeneemt wanneer de dikte toeneemt.



2006-2007

50

draagkracht grond (kN/m²) 62,50 65,00 67,50 70,00 72,50 75,00 77,50 80,00 82,50 85,00 87,50 90,00 92,50 95,00 97,50 100,00 102,50 105,00 107,50 110,00 112,50 115,00 117,50 120,00 122,50 125,00 127,50 130,00 132,50 135,00 137,50 140,00 142,50 145,00 147,50 150,00 152,50 155,00 157,50 160,00

dikte stabilisé (m) 1,26 1,10 0,99 0,90 0,82 0,76 0,71 0,66 0,61 0,57 0,54 0,50 0,47 0,44 0,41 0,39 0,36 0,34 0,32 0,30 0,28 0,26 0,24 0,22 0,20 0,19 0,17 0,16 0,14 0,13 0,12 0,10 0,09 0,08 0,07 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01

kostprijs (€) 11736,06 9699,43 8385,04 7410,50 6638,46 6001,94 5462,77 4996,99 4588,52 4225,99 3901,11 3607,58 3340,55 3096,20 2871,44 2663,77 2471,11 2291,74 2124,19 1967,24 1819,82 1681,01 1550,02 1426,15 1308,78 1197,39 1091,49 990,65 894,50 802,69 714,90 630,88 550,36 473,11 398,92 327,61 259,00 192,92 129,24 67,82

Tabel 8-1: dikte en prijs van stabilisé ifv gronddruk



2006-2007

51

8.2 Palen Omdat de methode om palen te berekenen geen uitkomst geeft over de afmetingen van de paal maar wel of de gekozen paal voldoet is deze grafiek anders opgebouwd. Ik ben uitgegaan van verschillende paaldiameters (de meest courante maten), d=0.30m…d=0.45m, waarvoor ik dan ben gaan zoeken vanaf welk draagvermogen van de grond deze een constante last kunnen dragen, FV = 956.30kN, dit ook steeds met 1, 2, 3 of 4 palen per steunpunt.

Diameter palen ifv van de draagkracht en het aantal palen

draagkracht grond in kN/m²

30

25

20

15

10

5

0 0,3

0,35

0,4

0,45

paaldiameter in m 1 paal per steunpunt

2 palen per steunpunt



Figuur 8-3: Grafiek - diameter palen i.f.v draagkracht en aantal palen

Uit de grafiek is merkbaar dat wanneer de paaldiameter toeneemt en dus ook het draagvlak, de draagkracht van de grond kleiner moet zijn om eenzelfde last te dragen. Hetzelfde kan gezegd worden over het aantal palen, hoe meer palen per steunpunt des te kleiner de kracht per paal en dus ook de benodigde draagkracht. Ter verduidelijking volgt de tabel met waarden:



2006-2007

52

diameter 0,30 0,35 0,40 0,45

1 paal 27,00 19,90 15,30 12,10

2 palen 13,50 9,95 7,65 6,05

3 palen 9,00 6,70 5,10 4,35

4 palen 6,75 4,98 3,83 4,35

Tabel 8-2: draagkracht in kN/m² i.f.v paaldiameter en aantal palen

Kostprijs in functie van diameter en aantal palen 16000

14000

kostprijs in €

12000

10000

8000

6000

4000

2000

0 0,3

0,35

0,4

0,45

diameter paal in m 1paal per steunpunt




Figuur 8-4: Grafiek - Kostprijs paal i.f.v diameter

Bovenstaande grafiek is gebaseerd op de berekening uit het voorbeeld en is dus van toepassing op palen van 11m. diameter 0,30 0,35 0,40 0,45

1 paal 2 palen 3 palen 5733,5 6967,0 8200,0 6115,0 7730,0 9346,0 6556,0 8612,0 10668,0 7055,0 9610,0 12166,0

4 palen 9434,0 10961,0 12724,0 14721,0

Tabel 8-3: kostprijs i.f.v paaldiameter voor paallengte=11m



2006-2007

53 De volgende grafiek geeft de kostprijs per meter paal weer in functie van de diameter. Kostprijs per meter ifv diameter 1600

kostprijs in €/m

1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0,3

0,35

0,4

0,45

diameter paal in m 1 paal

2 palen

3 palen

4 palen

Figuur 8-5: Grafiek - kostprijs paal per meter i.f.v de diameter

diameter 0,30 0,35 0,40 0,45

1 paal 2 palen 3 palen 4 palen 521,2 633,4 745,5 857,6 555,9 702,7 849,6 996,5 596,0 782,9 969,8 1156,7 641,4 873,6 1106,0 1338,3

Tabel 8-4: kostprijs per meter i.f.v paaldiameter

Ook bij deze twee grafieken valt te besluiten dat de kostprijs recht evenredig is met de paaldiameter en ook de paallengte.



2006-2007

54

8.3 Gewapend beton Bij deze soort fundering is er a.d.h.v SCIA ESA PT de wapening per meter uitgerekend en dit voor verschillende plaatdiktes en beddingsconstanten. Wapening i.f.v beddingsconstante 9000

Wapening in mm²/m

8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 2

4

6

8

10

Beddingsconstante in MN/m³ h = 0,35m

h = 0,40m

h = 0,50m

h = 0,60m

h = 0,70m

Figuur 8-6: Grafiek - wapening i.f.v de beddingsconstante

De grafiek met de kostprijs is opgesteld voor verschillende diktes van de plaat, deze zijn gerelateerd aan een kostprijs in €/m². Hier is voor de kostprijs een gemiddelde genomen over de verschillende beddingsconstantes omdat de verschillen in prijs slechts enkele eurocenten bedroegen, de oorzaak hiervan zijn de minieme verschillen in wapening.



2006-2007

55

kostprijs i.f.v dikte plaat 200,00 180,00

kostprijs in €/m²

160,00 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 0,35

0,4

0,5

0,6

0,7

dikte van de plaat in m

Figuur 8-7: Grafiek - kostprijs plaat per m² i.f.v de dikte

Als er dan zoals in het voorbeeld verondersteld wordt dat de plaat 8.0m x 8.0m is krijgt men volgende grafiek. kostprijs i.f.v dikte plaat 14000,00

12000,00

11761,97 10082,35

kostprijs in €

10000,00

8402,91

8000,00

6723,81 5884,65

6000,00

4000,00

2000,00

0,00 0,35

0,4

0,5

0,6

0,7

dikte van de plaat in m

Figuur 8-8: Grafiek - kostprijs voor plaat 8mx8m i.f.v de dikte



2006-2007

56 Ook bij plaatfunderingen is duidelijk zichtbaar dat de prijs toeneemt naarmate de dikte en de oppervlakte toenemen. De invloed van de dalende hoeveelheid benodigde wapening wanneer er meer beton is en de beddingsconstante toeneemt is te klein om de prijs te doen zaken. De tabellen met meetwaarden zijn bijgevoegd in de bijlagen.



2006-2007

57

9

Besluit

Na het uitvoeren van alle berekeningen kan ik het logische besluit trekken dat de goedkoopste vorm van torenkraanfunderingen een stabilisébed is. Maar dit is enkel bruikbaar wanneer de grond een redelijk hoge draagkracht (meer dan 75 à 80 kN/m²) heeft zodat men geen te dikke laag zal moeten gebruiken. Als de grond echter minder draagkrachtig is komt er het probleem van zettingen bij. Dit is in het geval van stabilisé nogal ongunstig in verband met de stabiliteit van de kraan omdat een stabilisébed niet als één geheel werkt en het dus mogelijk is dat er enkel één steunpunt zakt waardoor de kraan scheef kan komen te staan en uit balans kan geraken. Daarom is het bij iets zwakkere grond beter gebruik te maken van een fundering uit gewapend beton, dit vanaf een draagkracht kleiner dan 75kN/m², om rekening te houden met zettingen. In tegenstelling tot stabilisé zal een plaat uit gewapend beton wel volledig meewerken als er een zetting optreedt, dit omdat de plaat één massief geheel is en voorzien is van wapening die de eventuele trek veroorzaakt door een zetting kan opvangen. Wat paalfunderingen betreft, deze zijn enkel van toepassing wanneer de bovenste grondlagen te zwak zijn. Het is daarom ook enkel aan te raden palen te gebruiken in dit geval of wanneer deze later nog gebruikt kunnen worden voor een andere constructie, anders loopt te kostprijs te hoog op.



2006-2007

58

10 Handleiding programma’s In dit hoofdstuk wordt een korte toelichting gegeven over hoe de programma’s voor een stabiliséfundering en een paalfundering te berekenen werken.

10.1 Rekenprogramma voor stabilisé 10.1.1 Voor volledige tabel te berekenen STAP 1: het invullen van de gegevens in de rode kaders:

→ Afmetingen van de betonblokken waar de kraan op staat → Grootste hoekpuntsdrukkracht uitgeoefend door de kraan

Figuur 10-1: Invullen van gegevens in Excel

STAP 2: Invullen van het meetbereik of de sondeergegevens in de tabel. Als u de berekening wil doen voor een bepaald sondeerdiagram kunt u deze waarden invullen in de tweede kolom, draagkracht van de grond in kN/m². De eerste kolom, diepte, is niet verplicht maar is louter om het achteraf gemakkelijker te maken bij het aflezen van de waarden.



2006-2007

59 Het is ook mogelijk enkel “willekeurige” waarden in te vullen als draagkracht van de grond en dan is de eerste kolom voor de diepte waarschijnlijk niet nodig.

Figuur 10-2: In te vullen tabel

STAP 3: Klikken op de knop “Bereken tabel” om de waardes in de tabel in te vullen.

Figuur 10-3: Knop ter uitvoering berekening

STAP 4: Aflezen van de bekomen waardes voor dikte en prijs. Opmerking: De overige getallen en symbolen in het werkblad zijn enkel ter controle of om latere aanpassingen door te voeren wat betreft prijzen of gewichten.



2006-2007

60

10.1.2 Slechts één waarde bepalen Er is ook de mogelijkheid om slechts één waarde te berekenen.

→ Stap 1 opnieuw uitvoeren → De draagkracht van de grond invoeren in het rode kader → Op de knop “Bereken dikte” klikken → Dikte en prijs aflezen

Figuur 10-4: Berekening van één enkele waarde



2006-2007

61

10.2 Rekenprogramma voor paalfunderingen STAP 1: Invoeren van gegevens uit sondeerdiagram.

→ De diepte in meter → qc in MN/m² bij de bijhorende diepte → beide zijn verplicht in te voeren

Figuur 10-5: Voorbeeld ingevoerde sondeergegevens

STAP 2: Invoeren van de paal gegevens in de rode kaders.

Figuur 10-6: Invoeren paalgegevens



2006-2007

62 → Voor het aantal palen per paalkop is het best eerst uit te gaan van 1 paal, als deze niet voldoet kan men overgaan op 2, 3, … Hierbij is het best rekening te houden met volgende stelregel.

Afstand tussen de palen is 3 x paaldiameter, de afstand tot de rand is 0.5 à 1 x paaldiameter en minimaal 150mm.

STAP 3: Paalklassefactor ingeven uit tabel in de rode kader

Figuur 10-7: Paalklassefactor ingeven

STAP 4: “Bereken” –knop indrukken

Figuur 10-8: Berekenknop



2006-2007

63

STAP 5: Resultaat bekijken, of de paal voldoet of niet, en de prijs ervoor aflezen

Figuur 10-9: Resultaat en prijs Opmerking: De overige getallen en symbolen in het werkblad zijn enkel ter controle of om latere aanpassingen door te voeren wat betreft prijzen of gewichten.



2006-2007

64

11 Bijlagen 11.1 Kranen



2006-2007

65



2006-2007

66



2006-2007

67



2006-2007

68



2006-2007

69



2006-2007

70



2006-2007

71

11.2 Sondeerdiagramma’s



2006-2007

72



2006-2007

73



2006-2007

74



2006-2007

75



2006-2007

76



2006-2007

77



2006-2007

78

11.3 Resultaten: grafieken



2006-2007

79

Dikte stabilisé i.f.v draagkracht grond 1,40

1,20

Dikte stabilisé in m

1,00

0,80

0,60

0,40

0,20

0,00 62,50

72,50

82,50

92,50

102,50

112,50

122,50

Draagkracht grond in kN/m²



2006-2007

132,50

142,50

152,50

162,50

80

dikte stabilisé i.f.v de kostprijs 12000,00

10000,00

prijs in €

8000,00

6000,00

4000,00

2000,00

0,00 0,00

0,02

0,04

0,07

0,09

0,12

0,14

0,17

0,20

0,24

0,28

0,32

0,36

dikte stabilisé in m



2006-2007

0,41

0,47

0,54

0,61

0,71

0,82

0,99

1,26

81

Diameter palen ifv van de draagkracht en het aantal palen 30,00

draagkracht van de grond in kN/m²

25,00

20,00

15,00

10,00

5,00

0,00 0,30

0,35

0,40

0,45

paaldiam eter in m 1 paal per steunpunt





2006-2007


82

Kostprijs in functie van diameter en aantal palen 16000,0 14000,0

kostprijs in €

12000,0 10000,0 8000,0 6000,0 4000,0 2000,0 0,0 0,30

0,35

0,40

0,45

diam eter paal in m 1 paal per steunpunt





2006-2007


83

Kostprijs per meter ifv diameter 1600,0 1400,0

kostprijs in €/m

1200,0 1000,0 800,0 600,0 400,0 200,0 0,0 0,30

0,35

0,40

0,45

diam eter paal in m 1 paal per steunpunt





2006-2007


84

Wapening i.f.v beddingsconstante 9000

8000

7000

Wapening in mm²/m

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0 2

4

6

8

Beddingsconstante in MN/m³ h = 0,35m


h = 0,40m


h = 0,50m

h = 0,60m

2006-2007

h = 0,70m

10

85

kostprijs i.f.v dikte plaat 14000,00

12000,00

11761,97

10082,35

kostprijs in €

10000,00

8402,91 8000,00 6723,81 6000,00

5884,65

4000,00

2000,00

0,00 0,35

0,4

0,5 dikte van de plaat in m



2006-2007

0,6

0,7

86

12 Figurenlijst Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur Figuur

2-1: voorbeeld van een sondeerdiagram [SGS] ..................................... 16 5-1: Hoekpuntsdrukken voor 280 EC-H [Liebherr] ............................... 22 5-2: Verduidelijking hoekpuntsdrukken [Liebherr]................................ 23 5-3: Voetstuk kraan op betonblokken [Liebherr] ................................... 24 6-1: Bovenaanzicht stabilisé ........................................................................... 26 6-2: Vooraanzicht stabilisé .............................................................................. 27 6-3: Zijaanzicht stabilisé .................................................................................. 27 6-4: Afmetingen stabilisé voor berekeningen .......................................... 28 6-5: Afmetingen bepaald door krachtenverdeling onder 45° ............ 29 6-6: afmetingen ringbalk en paalfundering .............................................. 32 6-7: Afstanden tussen paalkopen en steunpunten ................................ 36 6-8: Afmetingen van paalkop ......................................................................... 37 6-9: Constructie in SCIA ESA PT ................................................................... 41 6-10: Aangrijpen van krachten op constructie ........................................ 42 6-11: Gebruikte bodemgegevens ................................................................. 42 6-12: Momentenverloop voor bovenwapening in y-richting .............. 43 6-13: Onderwapening in x-richting .............................................................. 44 6-14: Onderwapening in y-richting .............................................................. 44 6-15: Bovenwapening in x-richting .............................................................. 45 6-16: Bovenwapening in y-richting .............................................................. 45 8-1: Grafiek - dikte in functie van draagkracht ...................................... 48 8-2: Grafiek - kostprijs in functie van dikte ............................................. 49 8-3: Grafiek - diameter palen i.f.v draagkracht en aantal palen ..... 51 8-4: Grafiek - Kostprijs paal i.f.v diameter ............................................... 52 8-5: Grafiek - kostprijs paal per meter i.f.v de diameter ................... 53 8-6: Grafiek - wapening i.f.v de beddingsconstante ............................. 54 8-7: Grafiek - kostprijs plaat per m² i.f.v de dikte ................................ 55 8-8: Grafiek - kostprijs voor plaat 8mx8m i.f.v de dikte .................... 55 10-1: Invullen van gegevens in Excel ......................................................... 58 10-2: In te vullen tabel ..................................................................................... 59 10-3: Knop ter uitvoering berekening ........................................................ 59 10-4: Berekening van één enkele waarde................................................. 60 10-5: Voorbeeld ingevoerde sondeergegevens ....................................... 61 10-6: Invoeren paalgegevens ........................................................................ 61 10-7: Paalklassefactor ingeven ...................................................................... 62 10-8: Berekenknop ............................................................................................. 62 10-9: Resultaat en prijs .................................................................................... 63



2006-2007

87

13 Tabellenlijst Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel Tabel

6-1: 6-2: 6-3: 8-1: 8-2: 8-3: 8-4:

Paalklassefactor ........................................................................................... 34 Verduidelijking krachten per steunpunt ............................................. 41 Wapening van funderingsplaat uit voorbeeld................................... 46 dikte en prijs van stabilisé ifv gronddruk .......................................... 50 draagkracht in kN/m² i.f.v paaldiameter en aantal palen .......... 52 kostprijs i.f.v paaldiameter voor paallengte=11m......................... 52 kostprijs per meter i.f.v paaldiameter ................................................ 53



2006-2007

88

14 Bibliografie [1] van Tol A.F. – Everts H.J., Funderingstechnieken - uitvoeringsaspecten, Nederland: VSSD, 2006 (ISBN 90-71301-42-7, EAN 9789071301417)

[2] Geelen,Wouter, Ontwerp- en rekenmethodiek voor funderingsplaten op volle grond, Nederland: TUe, 2003 [3] Vanhaeren Marijke, Afleiden van grondveer uit diepsondering, België: Xios Hogeschool Limburg, 2006 [4] Cursus algemene grondmechanica, België: Xios Hogeschool Limburg, 2005 – 2006 [5] Cursus inleiding tot de grondmechanica, België: Xios Hogeschool Limburg 2006 -2007 [6] Methode van Vanderveen, afkomstig van studiedienst Democo n.v [7] Devree Joost, Bouwkunde in beeld, [online] available, http://www.joostdevree.nl/bouwkunde [8] Vanpitte D., Berekening van Constructies, [online] available, http://www.berekeningvanconstructies.be [9] Walinco groep, [online] available, http://www.walinco.com/ [10] Voorbeeldberekeningen stabilisébed, ir. Willy Vos, Democo [11] Liebherr - Turmdrehkrane, cd-rom, Duitsland, Liebherr



2006-2007

89



2006-2007

TORENKRANEN EN HUN FUNDERINGEN

Recommend Documents