FUNDERINGSDAG FUNDERINGEN IN BEWEGING JAARGANG 16 NUMMER 5 DECEMBER 2012 ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR HET GEOTECHNISCHE WERKVELD

Transcriptie

1 JAARGANG 16 NUMMER 5 DECEMBER 2012 ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR HET GEOTECHNISCHE WERKVELD FUNDERINGSDAG THEMA-UITGAVE FUNDERINGEN IN BEWEGING -5 LESSEN UIT DE PRAKTIJK

2 NVAF: AAN DE BASIS VAN ELKE FUNDERING De funderingsbranche is, al zeggen we het zelf, een aparte bedrijfstak. We worden al vroeg in een project gecontracteerd, omdat een bouwwerk begint met een stevige fundering. Als branchevereniging is het mede onze taak om ervoor te zorgen dat onze leden kwaliteit blijven leveren tegen een marktconforme prijs. Daarom willen we nog beter kennis en kunde (laten) delen in de funderingsbranche, o.a. door de ontwikkeling van modellen om faalkosten te beperken. Daarnaast zijn we als NVAF voor veel branchegenoten een ontmoetingsplek waar uitgebreid gesproken wordt over alledaagse problemen, bijzondere projecten of opvallende ervaringen. Ook benieuwd welke rol we voor u zouden kunnen vervullen? Nederlandse Vereniging Aannemers Funderingswerken Postbus 440, 3840 AK Harderwijk Tel:

3 Van de redactie In de steeds gecompliceerder wordende samenleving moet onder steeds ingewikkelder omstandigheden gebouwd worden. Het beroep op de specifieke kennis, creativiteit en inventiviteit van constructeurs, geotechnisch adviseurs en funderingsaannemers neemt steeds meer toe. De samenwerking en het durven aangaan van uitdagingen wordt daarbij steeds belangrijker. Dit noopt tot het inzetten en combineren van alle beschik bare kennis en ervaring en de uitbreiding daarvan. Of het één nu komt door het ander of andersom is niet duidelijk. Toch zien we ook een mogelijk uit elkaar groeien tussen adviseur en bouwer en tussen wetenschap en toepassing. De praktijk van het funderen is vaak weerbarstiger dan het op de tekentafel (of tijdens het modelleren) lijkt. Vandaar het thema van de Funderingsdag 2012: Funderingen in de praktijk.

4 Hoofd- en Sub-sponsors Hoofdsponsor Stieltjesweg CK Delft Tel Sub-sponsors Galvanistraat AD Rotterdam Tel (0) Vierlinghstraat LC Werkendam Tel (0) Klipperweg 14, 6222 PC Maastricht Tel (0) Veurse Achterweg SG Leidschendam Tel (0) Korenmolenlaan GG Woerden Tel (0) Industrielaan 4 B-9900 Eeklo Tel Ringwade 51, 3439 LM Nieuwegein Postbus 1555, 3430 BN Nieuwegein Tel (0) Dywidag Systems International Gemeenschappenlaan 100 B-1200 Brussel Tel Industrieweg 25 B-3190 Boortmeerbeek Tel Veilingweg 2 - NL-5301 KM Zaltbommel Tel (0) IJzerweg PK Heerenveen Tel (0) Geopolymeric innovations Uretek Nederland BV Zuiveringweg 93, 8243 PE Lelystad Tel (0) CRUX Engineering BV Pedro de Medinalaan 3-c 1086 XK Amsterdam Tel (0) Kleidijk EK Rhoon Tel (0) Zuidoostbeemster: 0031 (0) Almelo: 0031 (0) Oirschot: 0031 (0) Siciliëweg AX Amsterdam Tel (0) Rooseveltlaan 8, 4536 GZ Terneuzen Postbus 326, 4530 AH Terneuzen Tel (0) Rendementsweg SK Mijdrecht Tel (0) H.J. Nederhorststraat SC Gouda Tel (0) Met dank aan de extra adverteerders Allnamics Volker Staal en Funderingen NVAF 4 GEOTECHNIEK Funderingsdag 2012 Special

5 Mede-ondersteuners Arcadis Nederland BV Postbus AE Amersfoort Tel (0) Fax 0031 (0) Cofra BV Kwadrantweg AG Amsterdam Postbus NR Amsterdam Tel (0) Fax 0031 (0) CUR Bouw & Infra Postbus AK Gouda Tel (0) Fax 0031 (0) Geomet BV Postbus AR Alphen aan den Rijn Tel (0) Fax 0031 (0) Ingenieursbureau Amsterdam Weesperstraat 430 Postbus AR Amsterdam Tel (0) Fax 0031 (0) PostAcademisch Onderwijs (PAO) Postbus GA Delft Tel (0) Fax 0031 (0) Profound BV Limaweg CB Waddinxveen Tel (0) Jetmix BV Postbus DA Werkendam Tel (0) Fax 0031 (0) Royal HaskoningDHV Postbus AD Nijmegen Tel (0) Fax 0031 (0) SBR Postbus BV Rotterdam Stationsplein 45 A AK Rotterdam Tel (0) Colofon GEOTECHNIEK JAARGANG 16 SPECIAL NUMMER 5 - DECEMBER 2012 Geotechniek is een informatief/promotioneel onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogt kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht te bevorderen en belangstelling voor het gehele geo technische vakgebied te kweken. Geotechniek is een uitgave van Uitgeverij Educom BV Mathenesserlaan GB Rotterdam Tel (0) Fax 0031 (0) info@uitgeverijeducom.nl Uitgever/bladmanager Uitgeverij Educom BV R.P.H. Diederiks Redactieraad Alboom, ir. G. van Beek, mw. ir. V. van Brassinga, ing. H.E. Brinkgreve, dr. ir. R.B.J. Brok, ing. C.A.J.M. Brouwer, ir. J.W.R. Calster, ir. P. van Cools, ir. P.M.C.B.M. Dalen, ir. J.H. van Deen, dr. J.K. van Diederiks, R.P.H. Graaf, ing. H.C. van de Haasnoot, ir. J.K. Heeres, Dr. Ir. O.M. Jonker, ing. A. Kant, ing. M. de Langhorst, ing. O. Mathijssen, ir. F.A.J.M. Meireman, ir. P Schippers, ing. R.J. Schouten, ir. C.P. Seters, ir. A.J. van Smienk, ing. E. Spierenburg, dr. ir. S. Storteboom, O. Thooft, dr. ir. K. Vos, mw. ir. M. de Velde, ing. E. van der Wassing, B. Redactie Beek, mw. ir. V. van Brassinga, ing. H.E. Brouwer, ir. J.W.R. Diederiks, R.P.H. Kant, ing. M. Meireman, ir. P. Lezersservice Adresmutaties doorgeven via ons adres: info@uitgeverijeducom.nl Copyrights Uitgeverij Educom BV December 2012 Niets uit deze uitgave mag worden gereproduceerd met welke methode dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. ISSN Distributie van Geotechniek in België wordt mede mogelijk gemaakt door: TIS Speciale Funderingstechnieken Info: WTCB, ir. Noël Huybrechts Lombardstraat 42, 1000 Brussel Tel info@bbri.be ABEF vzw Belgische Vereniging Aannemers Funderingswerken Priester Cuypersstraat Brussel Secretariaat: erwin.dupont@telenet.be BGGG Belgische Groepering voor Grondmechanica en Geotechniek c/o BBRI, Lozenberg Sint-Stevens-Woluwe bggg@skynet.be 5 GEOTECHNIEK Funderingsdag 2012 Special

6

7 Inhoud Back to the Future van 2050: de toekomst van grond- en funderingstechnieken in Nederland Ir. B. Admiraal Draagkracht funderingspalen, een up-date Prof ir. A.F. van Tol Van Rijkspostspaarbank naar vijfsterren Conservatoriumhotel Deel 2 Monitoring uitvoering Conservatoriumhotel Amsterdam Prof. dr. ir. A.E.C. van der Stoel / Ir. D. Vink / Ing. J. Bouma CUR / SBR handboek Funderingsherstel Ing. B. Olij RO / Ing. A.T.P.J. Opstal / ir. H.L. Jansen Van Mini- tot Giga-palen Ir. P. Middendorp / Ir. R. van Dorp Mixed-In-Place techniek van BAUER zet grond op ecologische wijze om tot duurzame bouwstof: Grond als bouwstof Ing. E.G. van der Velde Ton Groeneweg: We kunnen naar de maan reizen, maar nog geen millimeter in de grond kijken J. van der Burg

8 De toekomst van grond- en funderingstechnieken in Nederland Back to the Future van 2050 Ir. B. Admiraal Manager Kennis, Techniek en Innovatie,Volker Staal en Funderingen, Rotterdam Inleiding De toekomst van onze markt van geotechniek zouden we graag willen weten, althans in ieder geval met redelijke zekerheid willen voorspellen. Maar als we soms al moeite hebben om het gedrag van de grond te bepalen, lijkt dat een bijna onmogelijke opgave. Zeker als we dat willen doen voor de langere termijn, zeg zo n 40 jaar. Einde artikel? Nee, want er zijn genoeg aanwijzingen om een beeld te scheppen over de te verwachten veranderingen. Belangrijke aanknopingspunten kunnen worden gevonden door de veranderingen in de afgelopen decennia te analyseren en te zoeken naar trends hierin. Dit helpt om zaken in perspectief te zetten, een gevoel te krijgen welke veranderingen we hebben ondergaan en hoe snel dit is gegaan. Daarnaast zijn er statistische studies vanuit bijvoorbeeld de Verenigde Naties beschikbaar en strategische studies vanuit het Centraal Planbureau. Als we de toekomst gaan verkennen dan zijn er meerdere aspecten, die onze geotechnische habitat kenmerken. In dit artikel beperk ik mij tot de volgende kenmerken: - Economie - Bedrijfsmatige relaties en verhoudingen - Technieken - Kwaliteit, ARBO en Milieu Dit zal slechts in grote lijnen gebeuren en betreft een persoonlijke interpretatie. Daarbij heb ik niet gekozen om diverse scenario s te beschrijven, maar om direct toe te schrijven naar het voor mij meest voor de handliggende scenario Als we teruggaan in de tijd zien we dat er de afgelopen jaren veel is veranderd en toch ook weer niet. In de jaren 70 was de verstedelijking al behoorlijk in gang gezet. Eigenlijk is dit een ontwikkeling die al meer dan 500 jaar gaande is. Ook in de zeventiger jaren hadden we echter een ernstige bouwcrisis, m.n. in de vastgoed, maar dergelijke dalen -en pieken- ondervinden we nu eveneens en in de toekomst helaas ook. In het algemeen is woning- en kantorenbouw tot kort geleden dus voornamelijk een groeimarkt geweest. Ook in de infrastructuur en industriebouw werd veel werk verzet, waarbij de Deltawerken wellicht wel symbolisch zijn. De organisatie van de markt was vrij hiërarchisch en eenduidig. In de bouw- en vastgoed werden de ontwerpen verzorgd door architecten, de constructieberekeningen en tekeningen door ingenieursbureaus, de realisatie door aannemers en het onderhoud door de opdrachtgevers c.q. eigenaars. In de infrastructuur beschikten de overheden zoals Rijkswaterstaat, de Nederlandse Spoorwegen en de gemeenten over hun eigen ontwerp en constructie afdelingen. Ook het bouwtoezicht werd door hun zelf verzorgd. De bouwbedrijven waren over het algemeen pure uitvoerende partijen met in enkele gevallen een kleine afdeling voornamelijk om alternatieven uit te werken. Architecten en ingenieursbureaus werden gevraagd voor een opdracht en vaak bestond er een vaste relatie met de opdrachtgever. Aannemers werkten met bestekken gebaseerd op de RAWsystematiek. Maar ook hier bestonden soms vaste relaties, ook met overheden. Buitenlandse partijen waren nog nauwelijks actief op onze markt. Binnen de gemiddelde aannemersorganisatie bestond een lijnstructuur van vooral directeur, hieronder soms een bprojectleider en verder vooral de uitvoerder, voorman en werkploegen. Deze laatsten waren meestal vaste ploegen van familieleden of dorpsgenoten, die elkaar het vak leerden en de voorman zag hier streng op toe. Werkvoorbereiding deed de uitvoerder er meestal bij, maar met bestek en tekeningen kwam je vaak al een heel eind. De directeur en projectleiders hadden als een van de weinigen een HTS-diploma veelal in avondopleiding behaald en bij de grootbedrijven was de directeur in het algemeen een man met een TH-Delft bul. Man, want vrouwen zag je gewoon niet in een technische functie. De grootste afdeling was waarschijnlijk de administratie, gevolgd door de type-afdeling! Hier waren soms mannen aanwezig, maar dan niet om te werken. Bij ingenieursbureaus was ook een redelijk onderscheid in opleiding en functies te zien. MTS bij tekenaars, HTS bij constructeurs en TH bij leidinggevenden. Voor de berekeningen waren er nog geen PC s en rekensoftware beschikbaar. Handmatig werden er vele mechanica-berekeningen gemaakt met als hulpmiddel een rekenliniaal wie kent dit nog?, soms aangevuld met grafische methoden of data in tabellen. De funderingstechnieken werden gedomineerd door heien en trillen. In de jaren 50 en 60 werden vooral in de woningbouw nog veel houten palen geheid, in de jaren daarna werden ook in deze markt vooral prefab betonnen palen toegepast. Maar ook geheide, in de grond gevormde vibropalen werden toen ontwikkeld en steeds meer toegepast. Het kenmerkende geluid van dieselhamers was een zeer bekend en geaccepteerd geluid. Het intrillen van damwanden was ook al redelijk ingevoerd, hoewel inheien in die tijd ook nog regelmatig werd gedaan. Was dat het? Nee, andere funderingstechnieken werden eveneens uitgevoerd al dan niet net in ontwikkeling. De verzamelnaam hiervoor was moderne funderingstechnieken. Een naam die soms 8 GEOTECHNIEK Funderingsdag 2012 Special

9 Samenvatting Dit artikel is een aangepaste versie van de openingslezing gehouden op de Funderingsdag Het betoog pretendeert niet alleen een voorspelling te geven over de grond- en funderingstechnieken in Nederland over ca. 40 jaar, maar begrijpt dat de lezer zelfs een waarzegging wenst te lezen. Om hieraan tegemoet te komen is naast een kristallen bol, vooral gestudeerd op onderzoeksmateriaal en reflectie met de historie van de afgelopen 40 jaar. Dit heeft geleid tot een beeldvorming, die vanzelfsprekend moeilijk met beeldmateriaal is te illustreren. nog steeds wordt gebruikt voor deze technieken! Geboorde palen bestonden toen al in verschillende vormen. Meerdere bedrijven maakten avegaarpalen. Geboorde grondverdringende palen kenden we al als Fundex- en Tubexpalen. Diepwanden werden 40 jaar geleden eveneens zo nu en dan uitgevoerd, al was dat vaak met ingehuurd materieel of ingehuurde buitenlandse aannemers. Grondinjecties hard- en softgel waren al zeer lang bekend vanuit de mijnbouw en werden nu in de civiele markt geïntroduceerd met voor het eerst registratie van pompdrukken en debieten. Het afzinken van pneumatische caissons was zelfs toen al enkele decennia oud, maar kreeg weer grote bekendheid door de toepassing op de eerste metrolijn in Amsterdam. De toepassing van groutankers gemaakt van hogesterkte staal (staven) was in de jaren 70 echter weer redelijk nieuw evenals meerdere vormen van grondverdichting, zoals dynamisch verdichten, vibro-compaction en vibroflotation. Machines waren nagenoeg allemaal met mechanische aandrijving uitgerust en behoorlijk lawaaierig. ARBO en milieu kregen in die tijd ook weinig aandacht. Het dumpen van chemisch afval werd misschien niet meer openlijk gedaan, maar gewoon afval zeker wel. Veiligheid was vaak nog een vrijwillige zaak met hooguit het verstrekken van helm, veiligheidschoenen en handschoenen. Maar een hoed en klompen waren ook wel goed. Verder vooral werken en niet zeuren. Cementzakken van 50 of 60 kg waren standaard en het gebruik van een hulpkraan vaak veel te duur. Dikke armen moest je hebben of anders maar met velen de wapeningskorf of de balk er in sjouwen. Gold dit ook voor de kwaliteit? In zeker mate wel. Zeker in de woningbouw kreeg productiesnelheid meer dan eens een hogere prioriteit dan kwaliteit. Kwaliteitbeleving was ook voornamelijk gestoeld op vakmanschap bij zowel de constructeur als ook de opzichter en de aannemer. Vaak ondersteunden die elkaar en werd in overleg voor een bepaalde werkwijze gekozen. Communicatie gebeurde voornamelijk mondeling op de bouwplaats en verder per brief. Mobiele telefoons, e- mails en andere digitale communicatie was immers niet bekend en ook onvoorstelbaar. Het maken van documenten of het verbeteren hiervan was een tijdrovende activiteit, zodat hier omzichtig mee werd omgegaan. Bij spoed was er nog de telex om belangrijke berichten kort, maar snel te kunnen versturen. Een grote verandering was in de jaren 70 de introductie van het kopieerapparaat en de komst van de telefax was in zekere zin een revolutie in de communicatie. Nu was een directe schriftelijke communicatie en documentenuitwisseling mogelijk tussen vooral de kantoorlocaties onderling en met de werklocatie En nu, in de tegenwoordige tijd, hoe staat het er nu mee? Ook nu hebben we te maken met een ernstige bouwcrisis. Deze en latere crisissen zijn we te boven komen en die wetenschap moet ons nu overeind houden. Al is het kunnen behouden van voldoende positieve cash-flow een belangrijkere voorwaarde. De tijd van groei in de woningbouw is voorbij. Dit betekent echter niet dat er niet meer zal worden gebouwd. De eisen die we tegenwoordig stellen aan woningen en kantoren zijn ingrijpend veranderd, zodat er vooral vervangingsbouw zal worden gepleegd. Op het gebied van energieverbruik, installatietechnieken, ICT toepassingen, etc. zijn de gebruikseisen compleet veranderd, terwijl veel woningen 50 jaar of ouder zijn. Ook de wensen ten aanzien van enerzijds de sociale leefbaarheid aan de ene kant en toch graag minimaal 3 parkeerplekken per woning aan de andere kant sluit niet aan hoe we in het verleden woningwijken inrichtten. Voor de kantoren geldt een gelijksoortig verhaal met dit verschil dat deze aspecten al tot een grote leegstand hebben geleid. In de infrastructuur en industriebouw zijn de verschillen minder groot. Natuurlijk ook hier spelen de mechanische en elektrische installaties een grote rol, maar de integratie met de constructie is nog goed mogelijk. Wel zien we dat we in de bebouwde gebieden vaker overgaan tot ondergrondse aanleg en daarbij ook steeds dieper gaan. Een belangrijke verandering is, zeker in de infrastructuur, de invloed van de publieke opinie op de besluitvorming, vergunningen, uitvoeringsvoorwaarden zeer groot is geworden. De organisaties van de bedrijven hebben grote wijzigingen ondergaan. Hoewel we nog steeds een verdeling hebben van architecten, ingenieursbureaus en aannemingsbedrijven, heeft hier vooral een behoorlijke schaalvergroting opgetreden. De overheden daarentegen hebben hun diensten op Figuur 2 Groutankers jaren GEOTECHNIEK Funderingsdag 2012 Special

10 dit gebied teruggebracht of zelfs opgeheven. Maar toch is de typische verzuiling minder geworden. Ingenieursbureaus bieden ook architectendiensten aan en veel aannemers beschikken over constructieafdelingen. Belangrijke drijfveer hierin is dat de marktwerking rigoureus is gewijzigd. Ook architecten en ingenieursbureaus moeten via aanbesteding hun werk verkrijgen, waarbij prijs vaak het enige criterium is. Aantoonbare ervaring en kennis wordt dan blijkbaar niet meer belangrijk gevonden, ook niet voor risicovollere werken of allemaal over eigen materieel en personeel. Vaste ploegen zijn echter minder gebruikelijk, zodat opleiding vanuit de bedrijven en de brancheverenigingen moet worden verzorgd. De belangrijkste zorg van het moment lijkt te zijn: hoe overleven we de crisis? Maar misschien zou de grootste zorg moeten zijn: hoe behouden we goed personeel voor onze branche en hoe zorgen voor goede aanwas, zeker nu de vergrijzing nog sterker het personeelsbestand zal gaan beïnvloeden in de komende jaren? specialistische toepassingen. De werkpakketten van de ingenieursbureau zijn tegenwoordig veel uitgebreider. Dit als gevolg van afstoten van diensten bij de overheden, maar ook door de veranderende regelgeving en invloeden vanuit de samenleving. Voor het construeren zelf is de rekenlineaal al lang geleden vervangen. Eerst door de rekenmachine en die is inmiddels vervangen door PC s en serverstations. En de tekentafels zijn verschrot of een museumstuk geworden. In de funderingstechnieken is duidelijk een trend ingezet in trillingsarme en trillingsvrije technieken, die ook geluidsarmer zijn. Natuurlijk zijn er zeker ontwikkelingen geweest in de hei- en triltechnieken, zoals andere type blokken en geluidsbeperkende maatregelen. Toch worden geboorde palen, m.n. grondverdringende systemen, de laatste jaren meer en meer gevraagd en door meerdere bedrijven aangeboden. Bij het maken van grondkerende wanden is het drukken van De RAW-bestekken voor aannemers zijn grotendeels vervangen voor Design & Construct of zelfs Design, Build, Finance & Maintain contracten. Hierbij worden overigens veelal wel ook andere aspecten meegewogen in de opdrachtverlening, dan de prijs alleen. Dit betekent dat grote aan - nemersbedrijven hiervoor allianties aangaan met ingenieursbureaus of beschikken inmiddels zelf over deze diensten. Grote buitenlandse bedrijven hebben in Nederlandse damwanden in gevoelige omgeving een belangrijke ontwikkeling, maar de toepassing van diepwanden is ook duidelijk toegenomen. Dit komt mede doordat we dieper in de grond willen bouwen en de eisen ten aanzien vervormingen, geluid en trillingen strenger zijn geworden. Veel van wat we toen moderne funderingstechnieken noemden, zijn nu zeer gebruikelijk geworden en geëvolueerd met verschillende materiaalen toepassingskeuzes. vestigingen, nadat ze eerst projectmatig de markt hebben geïnventariseerd. Deze beweging vindt nog steeds plaats. Nieuwe technieken zijn er maar in beperkte mate. Jetgrouten is in de jaren 90 in Nederland op de markt gekomen en ook compensation grouting om Dan de bouwplaats. Hier is toezicht vanuit de opdrachtgever veelal een administratieve controle geworden en bij de hoofdaannemer wordt het meeste werk door gespecialiseerde onderaan - nemers, ZZP-ers of ingehuurde buitenlandse krachten uitgevoerd. De funderingsbedrijven kunnen dan nog steeds worden gezien als gespecialiseerde onderaannemer en beschikken bijna de pakkingdichtheid te verbeteren of zettingen te beheersen wordt in speciale gevallen toegepast. Meer recent is het maken van waterremmende schermen en grondkerende wanden met mixed-inplace technieken. Daarnaast moet ook Smart-Soils worden genoemd, waarbij biochemische processen met bacteriën de basis vormen om de grondeigenschappen te veranderen in sterkte en/of Tabel 1 - Bevolkingsgroei per continent 1800 % 1900 % 1950 % 1999 % 2050 % Wereld Azië , , , , ,1 Europa , , , , ,0 Afrika , , , , ,8 Noord-Amerika 7 0,7 82 5, , , ,4 Latijns-Amerika 24 2,5 74 4, , , ,1 Oceanië 2 0,2 6 0,4 13 0,5 30 0,5 46 0,5 doorlatendheid. Deze ontwikkeling staat echter nog in de kinderschoenen, maar zou tot grote doorbraken kunnen leiden. Natuurlijk is de ontwikkeling van boortunnels ook een doorbraak te noemen. Dit niet alleen door de sleufloze techniek, maar ook omdat hiermee binnenstedelijke ondergrondse infrastructuur mogelijk is gemaakt en voor de bijbehorende ondergrondse stations een versnelde verbetering en schaalvergroting van al bestaande funderingstechnieken en de bijbehorende berekeningsmethoden. In de funderingstechnieken is er vooral veel ontwikkeld in het materieel en veiligheidsbeleving, zoals op de illustrerende foto s is te zien. Aanzienlijk sterkere en efficiëntere motoren met hydraulische aandrijving van de werktuigen hebben geleid tot productieverhoging en het kunnen maken van grotere en diepere funderingselementen. De toepassing van sensoren om relevante parameters te meten en te registreren zijn sinds een aantal jaren gebruikelijk geworden. Dit groeit nog steeds in toepassing en betrouwbaarheid. Dit niet alleen om het uitvoeringsproces te beheersen en te kunnen verbeteren, maar zeker ook om de huidige kwaliteitseisen aantoonbaar te maken. Ook door toenemende eisen vanuit ARBO- en milieu is de mechanisering en automatisering in gang gezet. De term eisen kan hierbij negatief overkomen, want de duidelijke cultuuromslag in ons denken over deze onderwerpen is de oorzaak en de eisen zijn het gevolg. Het wordt tegenwoordig als een groot bedrijfsbelang gezien om de zorg hiervoor actief in de werkprocessen te integreren en blijvend te verbeteren En nu de toekomst. We moeten niet mismoedig worden door de huidige recessie en ons ook niet alleen laten leiden door de ontwikkelingen van de afgelopen 40 jaar. Om te kunnen waarzeggen voor hoe Nederland over 40 jaar functioneert, moeten we een aantal aspecten onder de loep nemen. Dat kan op vele vlakken, maar voor de overzichtelijkheid heb ik gekozen om mij te beperken tot de volgende 3 punten, die grof worden beschreven: - Economische en demografische ontwikkeling wereld - Economische en demografische ontwikkeling Nederland en Europa - Technologische ontwikkelingen Op basis hiervan zal ik dan mijn visie geven over de grond- en funderingstechnieken in Economische en demografische ontwikkeling wereld Voorspelt wordt dat de vier nieuwe economische grootmachten (Brazilië, Rusland, India en China - 10 GEOTECHNIEK Funderingsdag 2012 Special

11 BACK TO THE FUTURE VAN 2050 samen BRIC genoemd-) al op korte termijn samen een grotere economische macht zullen vormen dan de huidige G6 van rijke geïndustrialiseerde landen. Op dit moment zijn de BRIC-economieën samen nog slechts ca % van die van de G6. In 2050 zal dat waarschijnlijk al 160% zijn! Van de huidige G6 zullen dan alleen de Verenigde Staten en Japan overblijven bij de 6 grootste economieën. Er zal niet lang meer sprake zijn van een G6 of een G8, maar van een G3. De grootste economie zal China zijn, voorlopig nog de Verenigde Staten als tweede en India als derde economie en de overige landen op grote afstand. In de G6 van 2050 komen geen landen uit West-Europa meer voor Deze grote economische groei zal wel sterk afnemen. Toch zal volgens de voorspelling het BNP van de huidige G6 in de komende 40 jaar nog met meer dan 150% toenemen. Na 2050 zal wellicht alleen India nog een grotere economische groei kunnen volhouden. De inkomens van de inwoners van de BRIC-landen zal langzaam gelijk worden aan die van de westerse wereld. Onderstaande tabel geeft een overzicht van de groei van de wereldbevolking per werelddeel, uitgedrukt in miljoenen. De gegevens zijn afkomstig uit twee rapporten van de Verenigde Naties. China heeft het grootste aantal inwoners van de hele wereld. Daar woonden, volgens een telling in 2007, mensen, gevolgd door India met inwoners. In 2050 zal India al meer 1,5 miljard inwoners zal hebben en daarmee China zal hebben overtroffen. Tabel 2 - Vergelijking Funderingswereld Aspecten Ontwerp Facetten Constructief breed 5D Modellen Mechanica elasto-plastisch / EEM virtueel Middelen rekenlineaal/tabellen PC / smartphone neurolinguistisch Funderingstechnieken Palen hout / prefab prefab / in-situ prefab Wanden damwand / open damwand / in-situ damwand /in-situ Grond massa (+tijd) sturen op tijd grondverbetering en zetting Personeel Scholing laag / middel laag / hoog middel / hoog Concentratie tekenzaal / buiten werkvoorbereiding technische dienst Hiërarchie groot laag laag Materieel Intensiteit laag hoog zeer hoog Type mechanisch hydraulisch/elektrisch elektrisch Regelgeving Normen NEN, + EN / CUR EN / ISO Kwaliteit vakmanschap NEN-ISO SE / ICTgestuurd ARBO reactief VCA / milieu / actief pro-actief Contractueel Gunning prijs / 1:1 prijs + EMVI /selectie prijs + EMVI /selectie Vorm RAW RAW / D&C / DBFM DBM / DBFM Samenwerking toezicht / praktisch EKB / administratief SE / ICT / integraal De mate van welvarendheid in Nederland zal voor een groot deel worden bepaald door de wijze waarop de Europese Unie zich verder gaat ontwikkelen. Economische en demografische ontwikkeling Nederland en Europa Het aandeel van de Europese economie in de wereldeconomie neemt dus af. De daarbij optredende verschuiving biedt kansen voor globaal opererende bedrijven. Het is dus van toenemend strategisch belang om vertegenwoordigd te zijn in de juiste ontwikkelende markten. Uit het voorgaande is min of meer al te concluderen dat Europese economieën in waarde afnemen, tenzij deze gebundeld wordt. Bundeling hoeft niet te betekenen dat Europa een politieke eenheid wordt. Het is zelfs de vraag of dit niet beter kan worden teruggedraaid tot de oorspronkelijke principes, dus van EU weer naar EEG. Een verdere integratie van de economieën is zeker wel een noodzaak. Het gevolg hiervan is dat er bij de bedrijven een internationale schaalvergroting zal plaatsvinden. Hetzij door uitbreiding, hetzij door overname. Dit is al ingezet, zeker als we de verspreiding van grote bedrijven zien, ook in de bouw. Daarnaast maakt de ontwikkeling in communicatie en de specialisering als gevolg van technologie het mogelijk dat steeds meer productie via toeleveranciers worden ontwikkeld en geproduceerd. De productielocatie is dan dus niet perse de ontwikkellocatie. Dit geldt ook in de bouw. Wie gaat waar ontwerpen, waar worden de tekeningen gemaakt, gaat de productie van prefab elementen naar de lage lonen landen? Nederland heeft binnen Europa een enigszins onderscheidend vermogen op het gebied van logis- Figuur 3 Jetgrouten tiek, opleidingsniveau, vestigingsbeleid grote ondernemingen en zakelijke dienstverlening. Willen we ons hierin blijven onderscheiden -in feite is het geen keuze maar een absolute noodzaak- dan moet hierin blijvend worden geïnvesteerd! Opleiding en onderzoek heeft bijkomend nut dat dit kansen geeft in ontwikkeling van bestaande nieuwe technologieën zoals biochemie, nanotechnologie en gebruik van composietmaterialen. Voor de verdere toekomst zijn de doorbraaktechnologieën nog niet te bepalen. Het ziet er naar uit dat de economische machtcentra niet zozeer door landen worden bepaald, maar door de ontwikkeling van (de) metropolen hierin. 11 GEOTECHNIEK Funderingsdag 2012 Special

12 Waarschijnlijk is Nederland te klein om in de machtsontwikkeling van metropolen mee te kunnen doen, maar dat geldt voor bijna alle steden in Europa. Concentratie hier zal dus in stadsregio s moeten plaatsvinden en zelfs dan behalen we nog niet de grootte van een echte metropool. Door samenwerking met omringende stadsregio s in Nederland of de landen direct om ons heen kan wel een economische machtseenheid worden gevormd of kan een specialistische band worden opgebouwd met de echte metropolen. M.n de Randstad maar bijv. ook Eindhoven met een groot gebied van Brabant (Nederland en België) zijn hierin voor Nederland de gebieden met de meeste potentie. Zonder bijbehorende investeringen in de bêta-technologieën is ons perspectief in het explosief toenemende economisch geweld echter vrij somber. Technologische ontwikkelingen Uit de beschrijving van de situatie 40 jaar geleden en heden zijn een aantal duidelijke trends te halen. De grootse technologische ontwikkelingen vinden plaats in de ICT en materiaalontwikkeling. Dit laatste krijgt steeds meer een boost vanuit de drijfveren om het gebruik van grondstoffen en het energieverbruik terug te dringen. Op dit moment zien we een steeds groter gebruik van composietmaterialen, waarbij zowel op ontwikkeling van vezels als het matrixmateriaal (harsen) wordt geïnvesteerd. Sturing op eigenschappen als sterkte, stijfheid en levensduur lijkt oneindig in mogelijkheden, opschaling naar grote constructieonder - delen is nog een uitdaging. Onderzoek in bio chemie en nanotechnologie is helemaal hot en daarmee zijn de kansen op doorbraken ook aanzienlijk groter dan bij andere technologieën. Vanuit de wetenschap dat in de natuur en vooral door dierlijk leven en micro-organismen materialen worden vervaardigd met zeer weinig grondstoffen en energie is het reëel te verwachten dat hieruit ontwikkelingen volgen met aanzienlijke verbetering van bestaande materialen tot gevolg tot geheel nieuwe materialen. In de ICT zien we in een steeds hoger tempo dat hardware sneller, compacter en robuuster wordt. In de manier van communiceren zal dit nog tal van veranderingen geven. De wijze waarop bijvoorbeeld rapportages worden vervaardigd en registraties worden verwerkt, nu vaak handmatig, zal vergaand worden geautomatiseerd. Ontwerp, berekeningen, tekeningen, vervaardigen, zal ook als ketenactiviteit nog meer worden gekoppeld. O.a. het verwerken van beeldmateriaal in procesdata en andersom zal een nieuwe dimensie geven in onze manier van werken. In het (bouw)materieel zal natuurlijk ook een verschuiving komen naar elektrische aandrijving, al dan niet hybride. Gezien de grote vermogens benodigd in funderingsmaterieel en de beperkte markt van de machinebouwers, zal dit zeker niet snel gaan. Wat wel snel zal gaan zijn de toepassingsmogelijkheden van meet- en regeltechniek. Dat heeft alles te maken met de hierboven genoemde ontwikkelingen in de ICT. Monitoring van de grond, het uitvoeringsproces en de funderingsconstructie zelf zal nog een vlucht kennen. Misschien teleurstellend, maar echte ontwikkeling van veel nieuwe volwaardige technieken moeten niet worden verwacht. Het zal vooral gaan om veranderingen in materialen en materieel. Grond- en funderingstechnieken in 2050 Met de hierboven genoemde ingrediënten kan het recept voor de toekomst worden samengesteld. Maar het resultaat zal afhankelijk zijn van de gebruikte producten, de wijze van bereiding, de opmaak etc. Gesteld dat dit allemaal dik in orde is kan het volgende toekomstbeeld worden geschetst. Nederland is en blijft een relatief welvarend land. Het klimaat, onze ligging en onze cultuur geven hiervoor een goede waarborg. Figuur 3 MIPtechniek CSM De bouwconjunctuur in Nederland zal beperkt wijzigen. We kunnen er vanuit gaan dat de verstedelijking doorzet, m.n. in de Randstad en Brabant. Afhankelijk van strategische keuzes van andere steden betreffende specialisaties en samenwerking met opleiding- en onderzoeksinstituten kan ook hier nog een behoorlijk groei plaats gaan vinden. Voor de bouw komt daarbij de kansen die vervanging van bestaande bebouwing biedt. Door nog meer concentratie van de bevolking in de steden, zullen de verbindingen tussen de steden moeten groeien, evenals de (ondergrondse) infrastructuur in de steden. Meer nog zal economische machtsverschuiving naar de BRIC-landen een extra kans geven voor Nederland om de mainportfunctie voor Europa uit te bouwen. De hieruit volgende infrastructurele uitbreidingen zijn een enorme kans, die we wel moeten willen verzilveren als overheid en bevolking. Dat wil zeggen dat we ook 12 GEOTECHNIEK Funderingsdag 2012 Special

13 BACK TO THE FUTURE VAN 2050 mogelijke negatieve effecten hiervan moeten accepteren of in ieder geval ook bereid zijn om te investeren op corrigerende maatregelen. De afhankelijkheid c.q. integratie met de economieën om ons heen zal dus groeien. Hoewel de bouw zelf grotendeels gebonden is aan locale netwerken, zullen de bedrijven zelf aanzienlijk groter moeten worden. De wijze van contracteren, waarbij opdrachtgevers in feite de oplossing van hun behoefte totaal bij één partij willen leggen -natuurlijk na een soort van aanbesteding- betekent ook dat ingenieursbureaus zullen integreren met architectenbureaus en aannemersbedrijven, althans voor de grotere werken. Maar dit soort grotere werken kan ook betekenen de ontwikkeling van een complete stadswijk, zodat er minder plaats is voor middelgrote bedrijven. Kleine bedrijven zullen ofwel specialisten zijn ofwel gericht op de locale markt. Deze integratie geeft kansen voor internationale groei, net zoals dit betekent dat grote buitenlandse bedrijven hier overnames zullen gaan doen of zich hier gaan vestigen. Dit geldt dan niet meer alleen voor Europese bedrijven, maar juist ook voor bedrijven uit de BRIC-landen, de VS en Japan. Ingenieursbureaus die hierin niet mee zullen gaan zullen zich ofwel moeten specialiseren in allround adviseur en toetser aan de zijde van de opdrachtgever of toeleverancier van diverse diensten bij de nieuwe bedrijven. De doorgaande ontwikkelingen in informatie- en communicatietechnologie op het gebied van hardware en software, zal leiden tot verdere automatiseren van onze bedrijfsprocessen. Niet alleen op kantoor, maar ook op en met de bouw- plaats. Door metingen op de bouwplaats, variërend van vervormingen van belendingen en damwanden tot en met het meten van korreldrukken bij het installeren van palen, het tot een soort van robotisering van de uitvoering leiden of in ieder geval aanpassing van dimensionering direct en automatisch vol gend uit de metingen. Dit lijkt erop te duiden dat kennisspecialisatie en vakmanschap (nog meer) zullen verdwijnen. Maar dat is beslist niet waar. De veelheid aan ter beschikking komende informatie en de blijvende onzekerheid van grond dan wel de locale afwijkingen hierin, betekent altijd menselijk beheersen en ingrijpen waar nodig. Ook vragen de verschillende besturingselementen in het veel meer geautomatiseerde proces een hoge mate van kennis in het managen hiervan. De specialisatie en vakmanschap zullen dus wel verschuiven van low-tech naar high-tech. Tot slot Wat heb ik hieraan denkt u wellicht. Nogal vaag, te veel afhankelijkheden en in ieder geval te ver weg in de tijd, ik mag blij zijn als ik dan nog een rollator kan voortbewegen! Nou, dat valt nog te bezien. Want we worden langer en fitter oud en misschien zijn we zo wie zo gedwongen om tot ons tachtigste door te werken. Daarnaast gaan sommige ontwikkelingen sneller dan de genoemde 40 jaar. Belangrijkste is misschien wel de uitdaging om uw eigen toekomst te maken. Wees bewust van de krachten en ontwikkelingen om ons heen; economisch, technisch en bedrijfsmatig. Op basis hiervan kunnen de kansen gezien en gegrepen worden. Daarbij moeten we het in de funderingsbranche vooral hebben van kennis, vakmanschap en specialismen, zowel de uitvoerende bedrijven als de geotechnische ingenieursbureaus en de kennisinstituten. Basisvragen zijn: gaan deze bundelen en zo ja hoe, met wie en wanneer, gaan we groeien, gaan we internationaal, etc? Reageren op dit artikel kan natuurlijk nu, maar mooier is om over 40 jaar na te praten wat we ervan hebben gemaakt.

14 Draagkracht funderingspalen, een up-date Prof ir. A.F. van Tol Lid Wetenschapsraad Deltares, Delft Hoogleraar Funderingstechniek, Technische Universiteit Delft Binnen die periode (van 2011 tot 2016) moeten de waarden voor de draagkracht factoren van funderingspalen zijn bepaald uit proefbelastingen die leveranciers voor hun eigen paaltype(n) laten uitvoeren en waarvan een voor ieder toegankelijke en goedgekeurde beschrijving van het paalsysteem en van het installatieproces bij NEN is gedeponeerd. Bij het achterwege blijven van deze onderbouwing zullen de factoren voor het betreffende paalsysteem in 2016 worden gereduceerd met 33%. Figuur 1 Vergelijking tussen gemeten en berekende puntdraagkrachten als functie van de paalpuntdiepte in het zand. (Stoevelaar et al. 2011) Inleiding Twee jaar geleden schreef ik in dit blad over de resultaten van het Delft Cluster/CUR onderzoek naar de draagkracht van funderingspalen (van Tol et al, 2010). Uit het onderzoek bleek dat berekening van de draagkracht van funderingspalen volgens de methode zoals aangegeven in de NEN-normen (eerder NEN-6743 en nu NEN ) de gemeten draagkracht, in proefbelastingen aanmerkelijk overschat. In het onderzoek werden goed geïnstrumenteerde proefbelastingen, uitgevoerd in Frankrijk, België en Nederland verzameld, waarbij het puntdraagvermogen en het schachtdraagvermogen gescheiden konden worden vastgesteld. Het bleek dat alleen van geheide grondverdringende, geprefabriceerde palen (beton en gesloten stalenbuis palen) voldoende proeven aanwezig waren om een betrouwbare validatie van de rekenregels (de Franse, de Belgische en de Nederlandse) uit te voeren. De berekening van het schachtdraagvermogen zoals in de NEN aangegeven bleek goed overeen te komen met de waarden zoals gemeten bij de proefbelastingen, zij het dat de spreiding groot is, namelijk ca 30%. Het gemeten puntdraagvermogen bleek gemiddeld echter slechts ca. 70% van het voorspelde. De overschatting van het draagvermogen bleek toe te nemen met de inheidiepte in het zand, zie figuur 1. Het bleek dat palen die dieper dan 8 D in de zandlaag staan ongeveer 60% van het voorspelde draagvermogen hebben. Eigenlijk betekent dit α p = 0,6. Na het uitkomen van het CUR/Delft Cluster rapport (CUR 2010) heeft de NEN-commissie besloten om de conclusies van dat rapport niet onmiddellijk te vertalen in gewijzigde draagvermogen factoren in NEN De overwegingen hierbij waren dat: 1. Het Delft Cluster / CUR-onderzoek alleen geheide prefab palen betrof; 2. Van andere systemen onvoldoende goede proefbelastingen bestaan; 3. De draagvermogen factoren van andere systemen afgeleid zijn uit vergelijking met prefab palen. De NEN-commissie concludeerde dat het beeld nog niet compleet is, dat er geen schade gevallen t.g.v. onvoldoende draagvermogen bekend zijn en dat aanpassing van de draagvermogen factoren nu tot marktverstoring kan leiden. De NEN-commissie besloot dat de waarden voor α p en α s voorlopig ongewijzigd blijven, maar dat deze waarden een maximale geldigheidsduur tot 2016 hebben. De NEN-commissie heeft vervolgens een plan van aanpak opgesteld hoe het bovenstaande dilemma zou kunnen worden aangepakt. Voor de uitvoering van dat plan is een CUR-commissie opgericht. In de eerste fase van dat plan van aanpak wordt aandacht besteed aan het traceren van verborgen veilig - heden. Omdat de draagkracht berekening te optimistisch is, en er geen falen in praktijk wordt gezien is de gedachte dat er verborgen veiligheden in het systeem zitten. Identificatie en kwantificatie daarvan zou het verlagen van de draagvermogen factoren geheel of gedeeltelijk kunnen voorkomen. CUR-commissie In de CUR-commissie zijn vertegenwoordigd de producenten: ABFAB en NVAF, de opdrachtgevers: RWS-DI en Gemeentewerken Rotterdam, het kennis instituut Deltares, Fugro en de Norm-commissie. Het plan van aanpak voorziet in de volgende activiteiten en onderzoeken: 1. Voorstudie: inventariseren/kwantificeren van verborgen veiligheden (literatuur studie) 2. Haalbaarheid van certificeren gekoppeld aan draagvermogen 3. Pilot test centrifuge, verborgen veiligheden 4. Vervolg centrifuge, Veldonderzoek, proefbelastingen naar verborgen veiligheden (prefab palen) 5. Veldonderzoek overige paaltypen Momenteel, oktober 2012, is de voorstudie af - gerond, is de haalbaarheid van certificeren, ge - koppeld aan draagvermogenfactoren verkennend onderzocht en is de financiering voor de pilot test in de centrifuge van Deltares rond. Financiering van het verdere onderzoek is niet in zicht. Dit artikel zal 14 GEOTECHNIEK Funderingsdag 2012 Special

15 Samenvatting Twee jaar geleden verscheen het rapport Axiaal belaste palen met resultaten van het Delft Cluster/CUR onderzoek. Het bleek dat de draagkracht van funderingspalen, berekend volgens de NEN-methode de werkelijke draagkracht, gemeten in proefbelastingen aanmerkelijk overschat. De NENcommissie besloot dat de waarden voor p en s voorlopig ongewijzigd blijven, maar dat deze waarden een maximale geldigheidsduur tot 2016 hebben. Identificatie en kwantificatie van eventuele verborgen veiligheden kan het verlagen van de draagvermogen factoren geheel of gedeeltelijk voorkomen. Dit artikel gaat in op de resultaten van de studie naar verborgen veiligheden. Aan de orde komen: 1. de verbetering van de draagkracht in de tijd; 2. restspanningen in paal; 3. afsnuiten en limietwaarden; 4. groepseffecten en 5. windbelasting / negatieve kleef. De conclusie van het onderzoek is dat het zinvol is om de tijdseffecten nader te onderzoeken, waarbij het dan primair gaat om het effect te kwantificeren en de invloed van belasting wisselingen vast te stellen. Verder wordt aanbevolen om verder te gaan met onderzoek naar de verdichtingseffecten voor de paalpuntdraagkracht in combinatie met de installatie volgorde. Figuur 2 Kopverplaatsingsgrafieken, static tests, Axelsson (2000). Figuur 3 Gemeten kracht aan de paalpunt bij de verschillende proeven, Axelsson (2000). met name ingaan op de resultaten van de studie naar verborgen veiligheden. Achtereenvolgens zal worden ingegaan op de volgende onderwerpen: de verbetering van de draagkracht in de tijd, restspanningen in paal, afsnuiten en limietwaarden groepseffecten, windbelasting / negatieve kleef. Verbetering van de draagkracht in de tijd Er is veel onderzoek uitgevoerd naar de toename van draagkracht van funderingspalen in de tijd. In het verleden werd vooral gedacht dat dit fenomeen een rol speelde bij palen in klei, maar ook de draagkracht van palen in zand blijkt in de tijd toe te nemen. Het meeste onderzoek werd uitgevoerd op stalen buis palen, waarbij de proefbelastingen dan meestal op trek werden uitgevoerd. Er heeft echter ook onderzoek plaats gevonden op prefab beton palen (Axelsson, 2000). Omdat het DC/CUR onderzoek zich vooral richtte op prefab beton palen en het bij dat type dus interessant is om eventuele verborgen veiligheden te identificeren en te kwantificeren wordt onderstaand nader ingegaan op het onderzoek van Axelsson. In overwegend siltig zand werd een geïnstrumenteerde prefab beton paal, met dwarsafmetingen 235x 235 mm geslagen tot 13 m onder maaiveld. De paal was uitgerust met een drukopnemer bij de paalpunt om de puntspanning te meten en drukopnemers en waterspanningmeters langs de schacht om de horizontale gronddruk en waterspanning op de paalschacht te meten. Statische proefbelastingen werden uitgevoerd resp 1, 5, 8, 141 en 667 dagen na installatie van de paal. Figuur 2 geeft de last-zakkingscurves van de proefbelastingen. Figuur 3 geeft de last-verplaatsingscurves van de paalpunt. Het blijkt dat de toename van de draagkracht van de paal in de tijd substantieel is. Dit is niet toe te schrijven aan toename van de draagkracht van de paalpunt. Uit figuur 3 blijkt dat die toename maar maximaal ca. 10% is. De toename van de draagkracht wordt dus veroorzaakt door toename van het schachtdraagvermogen. Dit wordt bevestigd door de horizontale effectieve spanning (contactdruk) op de paalschacht. Onderscheid wordt gemaakt in de horizontale spanning op de paal in belaste en onbelaste toestand. In onbelaste toestand neemt de contactspanning op het diepste niveau tussen 1 en 667 dagen 12 kpa toe, maar in belaste toestand 40 kpa. Het verschil tussen de contact spanning in onbelaste en belaste situatie wordt veroorzaakt door de dilatantie. De toename in de tijd van de horizontale spanning tijdens belasten wordt dus vooral veroorzaakt door toename van de dilatantie, hetgeen duidt op een verandering van de korrelpakking in het contactvlak van paal en grond. Axelsson (2000) concludeert dat 25% van de toename van de schachtdraagkracht het gevolg is van de onbelaste horizontale spanningstoename en 75% door spanningsverhoging ten gevolge van de dilatantie. De toename van de draagkracht in de tijd wordt door verschillende auteurs uitgedrukt als toename met de logaritme van de tijd volgens onderstaande vergelijking (Skov and Denver 1988): (1) Waarin: Q t paalcapaciteit op tijdstip t Q 0 paalcapaciteit op t 0 15 GEOTECHNIEK Funderingsdag 2012 Special

16 Figuur 4 Metingen van Axelsson, 2000, gefit met vergelijking (1) Figuur 5 Verhouding restkracht aan paalpunt t.o.v. gemeten kracht aan paalpunt. De paallengte is de diepte in het zand.(xu et al., 2008) A functie van de grondsoort t 0 tijd voor Q 0 Voor A worden in de literatuur voor klei resp. zand waarden gelijk aan 0,6 en 0,2 genoemd. Dit betekent dat bij een geheide paal in klei de draagkracht per decade 60% toeneemt en bij zand 20%. De ondergrens wordt over het algemeen voor palen in zand op 0,15 aangehouden. Maar uit het onderzoek van Axelsson blijkt voor de geheide betonpaal in siltig zand een veel grotere waarde, A=37,5%, zie figuur 4. Uit de literatuur op het gebied van set-up, zoals het verschijnsel van toename van draagkracht in de tijd meestal wordt genoemd en in het bijzonder het onderzoek van Axelsson, blijkt dat de volgende factoren van belang zijn voor de grootte van de set-up. Relatieve dichtheid en stijfheid van de grond: hoge dichtheid meer set-up Korrelverdeling: set-up bij siltig zand hoger is dan bij grover zand Korrelsterkte: sterke zanden hebben meer set-up Korrelstructuur en vorm: hoekige korrels geven een grotere set-up Vochtgehalte van de grond: zeer hoge set-up is waargenomen in onverzadigd zand Spanningsniveau: bij een hoog spanningsniveau levert dilatantie een grotere bijdrage Installatieproces is bepalend voor de spanningstoestand na installatie en dus voor de set-up Diameter paal: kleine diameter meer set-up Voordat het positieve tijdeffect zou kunnen worden meegenomen in de regelgeving zullen eerst de belangrijkste van deze factoren moeten worden uitgezocht. Een andere belangrijke vraag is hoeverre de toegenomen draagkracht aanwezig blijft ook na het aanbrengen van wisselende belastingen. Uit onderzoek verricht door Jardin et al, (2006) blijkt dat: Herhaalde proeven op palen een lagere draagkracht geven dan proeven op maagdelijke, dat wil zeggen niet eerder belaste palen; het trekdraagvermogen van herhaalde proeven komt uit rondom de trendlijn Chow & Jardine at al., (1997), dat wil zeggen A is ca 0,30; Het essentieel is om maagdelijke palen te beproeven in combinatie met herhaalde proeven. Dit om grenzen van intact ageing capacity (IAC) en de verstoorde waarden te kunnen vaststellen. Bij het uitvoeren van vervolg onderzoek moet dus met bovenstaande en het effect van wisselende belastingen rekening worden gehouden. Restspanningen in paal Bij proefbelastingen op geheide palen worden de rekopnemers waaruit de krachten in de paal worden afgeleid na de installatie van de paal op nul gezet dan wel pas aangebracht in de vorm van een string met opnemers die in een buis in de paal wordt gecementeerd. Dat betekent dat eventueel aanwezige restspanning in de paalpunt (na het heien) niet wordt meegenomen in de bepaling van het puntdraagvermogen. Dit zou een verklaring kunnen zijn voor het lage (lager dan volgens de rekenregel) puntdraagvermogen dat uit de proefbelastingen volgde. De eventuele hieruit volgende verhoging van de puntdraagkracht gaat echter ten koste van het schachtdraagvermogen. Figuur 5 geeft de resultaten van een groot aantal proefbelastingen waarbij wel de restspanningen na installatie werden gemeten. Het blijkt dat de restspanning aan de paalpunt bij palen met een penetratie van minder dan 20xD nihil is; pas bij inheidiepte van meer dan 30xD in de draagkrachtige laag treden substantiële restspanningen. Dit fenomeen is dus geen verklaring voor de lage puntweerstand, zoals weergegeven in figuur 1, waarin alle palen een kleinere penetratie hebben dan 25xD. Afsnuiten limietwaarden Een andere verklaring voor het ontbreken van problemen met draagkracht van geheide palen in de praktijk zou kunnen zijn dat de in Nederland gehanteerde limietwaarden (15 MPa voor de puntweerstand en 150 kpa voor de schachtweerstand) te conservatief zijn. Uit vergelijking met onderzoek naar gemeten puntspanningen in zandlagen met zeer hoge conusweerstanden en buitenlandse normen wordt geconcludeerd dat: De onderzochte literatuur geen aanleiding geeft om de huidige limietwaarde voor de puntweerstand, 15 MPa, te verhogen. Een verhoging van de limietwaarde van de schachtwrijving wel een reële optie lijkt omdat hogere schachtweerstand is gemeten en ook wordt toegelaten in andere, buitenlandse normen. Groepseffecten Hiermee wordt zowel het effect van de installatie bedoeld als ook het gevolg van de hogere belasting in de grond door het aanbrengen van belasting op de palen. Bij de berekening van de capaciteit van trekpalen worden beide in rekening gebracht. Het installatie effect van grondverdringende palen door middel van f1 en het effect van de belasting (bij trekpalen een negatief effect) door middel van f2. De factor f1 uit CUR wordt bepaald door het volume van de ingebrachte palen om te rekenen naar verdichting en met een empirische relatie die, bij gelijkblijvende verticale spanning, de (ver- 16 GEOTECHNIEK Funderingsdag 2012 Special

17 DRAAGKRACHT FUNDERINGSPALEN, EEN UP-DATE Figuur 6 Verdichtingsfactor f1 voor een paal in een symmetrisch palenveld. Figuur 7 Verdichtingsfactor f1 voor een paal in een palenrij. hoogde) dichtheid relateert aan een (verhoogde) conusweerstand qc. De factor f1 is verhouding tussen verhoogde en initiële qc en deze wordt meegenomen in de berekening van de draagkracht van de schacht van een trekpaal. In beginsel zou deze factor ook voor het schachtdraagvermogen van drukpalen kunnen worden meegenomen. Of de verdichting ook onder het paalpunt niveau in die mate plaats vindt en tot welke diepte en dus ook kan worden meegenomen voor de berekening van het puntdraagvermogen is nog de vraag. Hiertoe moet de diepte tot waar verdichting optreedt worden vastgesteld als mede het effect van de volgorde van heien. Bij het heien van palen dichtbij reeds geïnstalleerde palen wordt wel opheien geconstateerd; de reeds geheide paal komt omhoog. Dit zou het puntdraagvermogen mogelijk negatief kunnen beïnvloeden. De op bovenbeschreven wijze bepaalde verdichtingsfactor f1 kan tot aanzienlijke toename van de conusweerstand c.q. het schachtdraagvermogen leidden. In figuur 6 en 7 is voor een symmetrisch palenveld en een palenrij de grootte van de factor f1 als functie van de hart op hart afstand tussen de palen gegeven. Figuur 8 Normaalkrachtverloop als functie van de diepte (ten opzichte van maaiveld) met een windbelasting van 600 kn. Voor symmetrische palenvelden met h.o.h. afstand s van bijvoorbeeld 4xDeq is f1 ca 1,5 met een kleine spreiding ten gevolge verschillen in de initiële dichtheid. Het verdichtingspercentage, uitgedrukt als paaloppervlakte ten opzichte totaal oppervlakte bedraagt dan 5%, dus niet extreem. Voor een palenrij is f1 gelijk aan 1,5 bij paalafstanden h.o.h. 2,5xDeq. De factor f1 is bij een meerdere projecten gecontroleerd met behulp van sonderingen voor en na installatie van de palen. Het blijkt dat de waarde f1, zoals bepaald in de trekpalen richtlijn CUR , een veilige schatting is van het installatie effect; meestal wordt in praktijk een grotere verdichting gevonden dan voorspeld werd. Voor een ontwerp richtlijn is dit ook wenselijk. Te meer daar een eventuele overschatting van het effect pas blijkt tijdens de uitvoering met alle gevolgen van dien. Wel moet worden opgemerkt dat het werkelijk installatie effect van grond verdringende (geheide) palen heel veel complexer is dan in de benadering volgens CUR Er treedt niet alleen verdichting op, maar ook opspanning. Indien de initiële dichtheid al hoog is, zal de opspanning zelfs dominant zijn ten opzichte de verdichting. Niet het volledige volume van de paal leidt tot verdichting; er wordt immers ook grond omhoog verplaatst. Direct naast de paalschacht treedt ook dilatantie en dien ten gevolge additionele opspanning op. Maar direct naast de schacht kan ook ontspanning 17 GEOTECHNIEK Funderingsdag 2012 Special

18 optreden, ten gevolge van de op en neer gaande beweging van de paalschacht tijdens het heien. Zeker bij initieel dichtgepakte zanden treedt crushing op, waardoor opspanning beperkt blijft. De conclusie ten aanzien van het groep effect is dat in beginsel de verdichtingsfactor f1 ook kan worden toe gepast voor geheide op druk belaste palen. De volgende nadere randvoorwaarden moeten dan worden vastgesteld met betrekking tot de factor f1: Geldt f1 ook voor het puntdraagvermogen, en zo ja tot welke diepte onder de paalpunt treedt verdichting op en welke rol speelt de volgorde van het heien? Geldt f1 ook voor kleine, zeer dichte paalgroepen? Is het invloedsgebied, zoals uitgangspunt in CUR inderdaad 6? Deq? Wordt de grootte van f1 beïnvloed door de eigenschappen van het zand, zoals de korrelver - deling, -vorm, -sterkte en het silt gehalte? CUR vereist bij een verdichtingsfactor f1 > 1 controlesonderingen achteraf om aan te tonen dat de verdichting daadwerkelijk optreedt. De praktijk zou zeer gebaat zijn bij een betrouwbare en voldoende veilige rekenregel, waarbij controles onderingen achterwege kunnen blijven. Figuur 9 Lay out van centrifuge test, proefpalen met diameter 16 mm. Windbelasting / Negatieve kleef In de huidige ontwerppraktijk wordt windbelasting opgenomen door de draagkrachtige zandlaag. In het westen van Nederland, waar het pleistocene zand is afgedekt door een dik pakket holocene kleien veenlagen worden palen door negatieve kleef belast. De negatieve kleef belastingen kunnen zeer aanzienlijk zijn, tot meer dan 30% van de totale paalbelasting. Wind belasting vormt met name bij hoogbouw een andere belangrijke tijdelijke component van de totale belasting. Bij een paal waarbij de negatieve kleef belasting volledig is ontwikkeld, zal de wind belasting in eerste instantie enige indrukking van de paal veroorzaken, waardoor de negatieve kleef zal afnemen. Met een interactie berekeningsmodel, zoals INTER van GW-Rotterdam of D-pile van Deltares kan hier aan gerekend worden. Met dit eerste genoemde model zijn een aantal berekeningen gemaakt naar dit fenomeen. Figuur 8 laat een berekeningsresultaat zien van het krachtenverloop in een paalschacht, eerst in geval de paal alleen belast is door 1000 kn permanente belasting en 550 kn negatieve kleef. Vervolgens additioneel met een tijdelijke windbelasting van 600 kn. De negatieve kleef neemt dan af van 550 tot 300kN. Dat wil zeggen dat ( ) / 600 is ca 40% van de windbelasting wordt afgedragen in de bovenlagen. Deze bijdrage is dus zeker niet verwaarloosbaar, en levert in dit geval dus een verborgen veiligheid in de huidige ontwerp praktijk. Bedacht dient echter te worden dat de windbelasting pas een significante bijdrage levert bij gebouwhoogten van meer dan 40 m. De bijdrage is dan ca 10%. Dus windbelasting, die wordt op - genomen in de bovenlagen is dus geen generieke verborgen veiligheid. Conclusies en vervolg De conclusie van het onderzoek naar verborgen veiligheden is dat het zinvol is om i de tijdseffecten nader te onderzoeken. Waarbij het dan primair gaat om het effect te kwantificeren, de invloed van belasting wisselingen vast te stellen en te zien welke beperkingen van toepassing zijn. Verder wordt aanbevolen om door te gaan met onderzoek naar de verdichtingseffecten, waarbij met name naar het effect voor de paalpuntdraagkracht moet worden gekeken in combinatie met de installatie volgorde. Pilot test in geotechnische centrifuge In het begin van dit artikel is het plan van aanpak van de CUR-commissie gepresenteerd. Het eerste onderdeel is afgerond. Het onderzoek naar de haalbaarheid van certificering gekoppeld aan draagvermogen factoren loopt nog. De financiering voor stap 3, de pilot test in de geotechnische centrifuge van Deltares naar de verbogen veiligheden is rond. Bij deze proef die voor het einde van dit jaar zal worden uitgevoerd wordt het tijds- en het groepseffect onderzocht. De opzet van deze beperkte proef is er met name opgericht om te zien of genoemde fenomenen zich in de centrifuge laten onderzoeken. Veelal wordt immers gedacht dat kruip (en dat is het achterliggende proces van set-up) zich niet laat modelleren in een centrifuge omdat de tijd niet mee schaalt. Anders gezegd als kruip in werkelijkheid 3 maanden duurt dan zal dat in de centrifuge ook zo zijn. Deltares denkt met een langer durende centrifuge test de grootte van de factor A in vergelijking 1 te kunnen vaststellen. Als dat slaagt kan met onderzoek in de centrifuge duurder veldonderzoek wordt beperkt. De set-up van de test is in figuur 9 weergegeven. In de container worden in één preparatie twee geïnstrumenteerde test palen geïnstalleerd. Eén enkele paal en een paal in een groep van 3 palen. De beide testpalen en de overige palen in de groep worden in de vlucht geïnstalleerd. Voor het tijdseffect wordt eerst paal 1 tot bezwijken belast, resp. 1, 10, 100 en 1000 minuten na installatie. Vervolgens wordt paal 2 in de groep volgens het zelfde tijdschema belast. De centrifuge zal vanaf de start van de installatie tot met de laatste proefbelasting blijven draaien. Dankwoord Het onderzoek naar de verborgen veiligheden is uitgevoerd door Deltares, Fugro en Gemeentewerken Rotterdam. De auteur van dit artikel wil dan ook de heren Stoevelaar en Bezuijen van Deltares, Nohl, Jansen en Hoefsloot van Fugro en Hannink van GWR hartelijk danken voor hun bijdragen aan het onderzoek en daarmee aan de inhoud van dit artikel. Geraadpleegde literatuur 1. Axelsson, G. (2000). Long-Term Set-up of Driven Piles in Sand. Div. of Soil an Rock Mechanics. Dep. of Civil and Environmental Engineering. Stockholm, Royal Institute of Technology. 2. Chow, F., R. J. Jardine, J. F. Nauroy, F. Brucy, (1997). Time related increases in the shaft capacities of driven piles in sand. Geotechnique 47(No2.): CUR (2001). CUR-publicatie Ontwerp regels voor trekpalen. 4. CUR (2010). CUR 229: Axiaal draagvermogen van palen. Gouda. 5. NEN , Normen en waarden 11, Draagkracht van palen, Geotechniek, januari 6. R.J. Jardine, F. C. C., J.R. Standing, F.C. Chow (2006). Some observations of the effects of time on the capacity of Piles driven in Sand. Geotechnique 56 no 4: Skov, R. and Denver, H (1988). Time-dependence of bearing capacity of piles. Proc. 3rd. Int. Conf. on Application of Stress-wave Theory to Piles, Ottawa, Canada. 8. Stroevelaar, R, Bezuijen, A, Lottum, H. van, Tol, A.F. van (2011). Effects of crushing on point bearing capacity in sand tested in a geotechnical centrifuge. 15th European Conf. ISSMGE Athens. 9. Van Tol, A. F., R. Stoevelaar, J. Rietdijk (2010). Draagvermogen van geheide palen in internationale context. Geotechniek december. 10. X. Xu, J.A. Schneider en B.M. Lehane (2008). Cone penetration test (CPT) methods for endbearing assesment of open- and closed-ended driven piles in silicious sand. Can. Geotech. J. 45: GEOTECHNIEK Funderingsdag 2012 Special

19 IDEEN. INGENIEURE. INNOVATIONEN. Geotechniek en funderingstechnieken Het gebruik van HUESKER geokunststoffen in geotechniek en funderingstechnieken maakt bouwen van steile wanden met hoge belasting op moeilijk terrein of op een slappe ondergrond mogelijk milieuvriendelijk, voordelig en veilig. HUESKER Ingenieursoplossingen met geokunststoffen Wegenbouw Waterbouw Milieutechniek De ingenieurs en technici van HUESKER bieden support bij het werken met andere materialen in uw bouwprojekten. Vertrouw op de producten en oplossingen van HUESKER. Agent voor Nederland CECO B.V. Tel.: HUESKER Nederland Tel.:

20 Van Rijkspostspaarbank naar vijfsterren Conservatoriumhotel Deel 2 Monitoring uitvoering Conservatoriumhotel Amsterdam Prof. dr. ir. A.E.C. van der Stoel CRUX Engineering BV Amsterdam Universiteit Twente Ir. D. Vink CRUX Engineering BV Delft Ing. J. Bouma CRUX Engineering BV Amsterdam Figuur 1 Overzicht hoogtebouten en inclinometers. Figuur 2abc Drukken damwanden. Inleiding Uit het eerder verschenen deel 1 (zie Geotechniek september 2012) bleek dat bij het ontwerp van de bouwkuip en de fundering met name de omgevingsbeïnvloeding een belangrijke rol speelde. De draagkracht van de bestaande palen van het pand en de verplaatsingen van het gebouw die ontstaan door de relatief zeer diepe bouwkuip naast deze palen spelen een belangrijke rol. Gezien de asymmetrische geometrie van de bouwkuip, de complexe fasering en de nabijheid van diverse belendingen zijn de bouwkuip- en vervormingenberekeningen uitgevoerd met het eindige elementen model (EEM) computerprogramma Plaxis. De resultaten van de Plaxis berekeningen zijn gebruikt om de verplaatsingsinvloed van de ontgraving van de bouwkuip op het bestaande pand te bepalen. Het gaat hierbij om de momenten in de bestaande houten palen en om de zakking van de houten palen als gevolg van grondontspanning door ontgraven. Het zakken van de bestaande funderingspalen leidt tot vervormingen in het pand van het Conservatoriumgebouw welke zijn getoetst aan de hand van een schadepredictie. Dit deel beschrijft hoe de bouwwerkzaamheden zijn gemonitord, welke onvoorziene gebeurtenissen zijn opgetreden en hoe daarop gereageerd is om de omgevingsbeïnvloeding binnen toegestane grenzen te houden. Monitoringsplan Voorafgaand aan de werkzaamheden is een monitoringsplan opgesteld. In het monitoringsplan zijn de op basis van de uitgevoerde risicoanalyse afgeleide grens- en alarmwaarden opgenomen. De monitoring voor dit project heeft bestaan uit: deformatiemetingen aan de panden inclinometingen damwand trillingsmetingen meting van de grondwaterstand In de gevels grenzend aan de binnenplaats zijn hoogtebouten aangebracht om de verticale verplaatsing gedurende de werkzaamheden te monitoren. Om verschilzettingen in het gehele pand te kunnen bepalen zijn ook in de buitengevels (aan de straatzijde) een twaalftal hoogtebouten geplaatst. In tabel 1 is een hoeveelhedenstaat gegeven van de uitgevoerde monitoringswerkzaamheden. De vervorming van de damwanden is gemeten met behulp van vijftien inclinometers. De inclinometingen zijn uitgevoerd om tijdens elke karakteristieke bouwfase een vergelijking te kunnen maken tussen de gemeten en de berekende damwandvervormingen en de zakking van de hoogtebouten. 20 GEOTECHNIEK Funderingsdag 2012 Special