Notitie draagvermogen leidingenportaal Middensluiseiland

Transcriptie

1 Notitie draagvermogen leidingenportaal Middensluiseiland Project: Zaaknummer: Opdrachtgever: Zeetoegang IJmond Rijkswaterstaat Grote Projecten en Onderhoud Documentnummer: OPENIJ Revisie: Status: 2. Definitief Datum: Werkpakket: WP-36 Opgesteld door Sander Steeneken Projectingenieur Geotechniek Gecontroleerd door Antoine Feddema Sr. Specialist Geotechniek Vrijgegeven door <naam> <functie> Paraaf Datum Datum Datum

2 Revisie Datum Toelichting Controle Antoine Feddema Definitieve versie Funderingstype aangepast + nieuwe toets. Niets uit dit rapport en / of dit ontwerp mag worden verveelvoudigd, openbaar gemaakt en / of overhandigd aan derden, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van OpenIJ. Beheer: de meest recente revisie in het DMS is de geldende revisie.

3 Inhoudsopgave 1 Inleiding Algemeen Scope rapport Referenties Randvoorwaarden Relevante eisen Normen, richtlijnen en aanbevelingen Uitgangspunten berekening Veiligheidsklasse Gebruikte software Belastingen leidingenportaal Draglineschotten Sondering en grondslag Berekeningsresultaten Uitvoering... 8 Bijlage 1. Bijlage 2. Bijlage 3. Sondering TS1magneto Locactie leidingenbrug Op Qgis (Sondering TS1Magneto) Berekening

4 1 Inleiding 1.1 Algemeen Het project bestaat uit de aanleg van een nieuwe zeesluis te IJmuiden door OpenIJ. De opdrachtgever is Rijkswaterstaat. Ten behoeve van de aanleg van de zeesluis vinden er zandtransporten plaats via stalen leidingen. Deze leidingen kruisen bestaande fietspaden en weg op het middensluiseiland middels een leidingenportaal. 1.2 Scope rapport Dit rapport handelt over het ontwerp van de leiding en leidingenportaal op het middensluiseiland. Hierin wordt de funderingsmethode getoetst volgens de EC7. Er is onderzoek gedaan naar de grondslag op de locatie van het leidingenportaal, fundering op staal is getoetst en aanbevelingen tijdens de uitvoer zijn gedaan. 1.3 Referenties In dit document wordt naar de volgende rapporten/tekeningen gerefereerd: [1] OPENIJ-GWW-TR-VO-7,rev -, d.d [Tekening] [2] C1672-HB-1 rev 1. [Rapport] 2 Randvoorwaarden 2.1 Relevante eisen Het leidingenportaal bestaat uit 1 buis rond 7 x 23mm en 1 buis rond 8 x 23mm. De buis rond 7mm zal voor zandtransport worden gebruikt en de buis rond 8mm blijft loos en zal gebruikt worden om kabels en leidingen doorheen te leiden. In een 2e fase wordt de buis rond 7mm vervangen door een buis rond 8 x 23mm. Deze buis blijft bestemd voor zandtransport terwijl de andere buis loos blijft. Deze fase geeft de maximale belasting en is aangehouden voor de berekening. 2.2 Normen, richtlijnen en aanbevelingen De in dit rapport beschreven berekeningen zijn samengesteld aan de hand van de relevante bindende normen en richtlijnen welke zijn samengevat in tabel 1. Tabel 1 Relevante bindende documenten voor berekening van het draagvermogen van de grond Norm/richtlijn Omschrijving Datum NEN (nl) Eurocode - Geotechnisch ontwerp van Dec-211 constructies

5 3 Uitgangspunten berekening Draglineschotten zijn de beoogde fundatie-elementen, resulterend in een geotechnische beschouwing en toetsing van fundering op staal voor deze elementen. 3.1 Veiligheidsklasse Veiligheidsklasse conform de Eurocode. In [2] is de constructie uitgerekend in Consequence Class 2 (CC2). De veiligheidsfactoren voor fundering op staal voor CC2 zijn als volgt: Hoek van inwendige wrijving = 1,15 [-] Effectieve cohesie c = 1,6 [-] Ongedraineerde schuifsterkte cu =1,35 [-] Volumiek gewicht = 1,1 [-] 3.2 Gebruikte software Voor de toetsing voor fundering op staal zijn de gevalideerde rekensheets (Excel) van Volker InfraDesign (VID) gebruikt (Fundering op staal _gedraineerd, versie 4 en Fundering op staal_ongedraineerd, versie 3). Deze sheet berekent of de fundering op staal voldoet aan: - Maximale draagkracht - Draagkracht evenwijdig aan funderingsoppervlak De input voor de rekensheets en de output is gepresenteerd in bijlagen 4 tot en met Belastingen leidingenportaal In het ontwerp van de fundering van het leidingenportaal zijn de belastingen uit [2] aangehouden. In [2] is rekening gehouden met windbelasting, eigen gewicht (van zowel de standaard elementen als het draglineschot) en de veranderlijke belasting van de vulling van de buis. In de berekening is de windbelasting omgerekend naar een verticale belasting en moment op de fundering en is meegenomen in de toetsing. 3.4 Draglineschotten De ondersteuningstorens van het leidingenportaal hebben afmetingen 1.8 x 65mm h.o.h. tussen de krachtsafdracht punten. De beoogde funderingselementen zijn draglineschotten met afmetingen 12. x 1. x 3 mm. Aanlegniveau van de draglineschotten is huidig maaiveld. Per ondersteuningstoren zijn twee draglineschotten nodig voor de fundering. De ondersteuningstoren is bevestigd op twee losse draglineschotten. Er is besloten om een fundering op staal berekening uit te voeren voor beide losse draglineschotten met in acht nemen van de belasting en excentriciteit specifiek voor de losse draglineschot. Indien beide draglineschotten los van elkander voldoen, voldoet het systeem van twee draglineschotten ook gezien het feit dat de draglineschotten naar elkaar toe willen bezwijken. Het eigen gewicht van de draglineschotten is meegenomen in de berekening. 3.5 Sondering en grondslag Voor het bepalen van de grondslag op locatie van de ondersteuningstorens is gebruik gemaakt van de representatieve magnetosondering TS1, gepresenteerd in bijlage 1. Er is uitgegaan van zeer los zand voor de eerste 1,7 m vanaf maaiveld. Gevolgd door,3 meter kleiachtige grond. De,7 meter daaronder is matig vast zand.

6 4 Berekeningsresultaten In de berekening van de fundering op staal is uitgegaan van de krachten werkend op de constructie zoals berekend in [2]. De drukschoren om de windbelasting in langsrichting op te nemen zijn vervangen door het meenemen van deze windbelasting als verticale belasting op de fundering. Voor de berekening is voor elke losse draglineschot de fundering op staal getoetst. De excentriciteit van het aangrijpingspunt van de krachten is bepaald aan de hand van de momentenstelling, zie figuur 1. Figuur 1 Ondersteuningstoren (vierhoek abcd) op 2 losse draglineschotten, aangeduid met [1] en [2] in de linkerbovenhoek van elk draglineschot. Voor elk los draglineshot zijn de maatgevende verticale krachten en de excentriciteit bepaald. In figuur 1 is draglineschot [1] de bovenste vierhoek en draglineshot [2] de onderste vierhoek. De verticale krachten F va, F vb, F vc en F vd grijpen aan op de locaties aangegeven met a,b,c en d, respectievelijk. Deze waarden zijn rekenwaarden. Hierin zijn de windbelastingen in maatgevende richting meegenomen. Voor draglineshot [1] is de maatgevende windrichting F w;langs;1 en voor draglineschot [2] is de maatgevende windrichting F w;dwars. Tabel 2 Maatgevende krachten en excentriciteit Parameter [eenheid] Waarde Draglineschot [1] F b [kn] 1,3 F d [kn] 77,7 F e.g. [kn] 42,2 e l [mm] 43 e b [mm] 175 Draglineschot [2] F a [kn] -2,8 F c [kn] 59,2 F e.g. [kn] 42,2 e l [mm] 99 e b [mm] 175

7 De waarden gepresenteerd in tabel 2 zijn terug te vinden in de berekeningen in bijlage 3. Beide draglineschotten waarop de ondersteuningstoren rust zijn afzonderlijk getoetst en voldoen afzonderlijk volgens de eerder genoemde gevalideerde rekensheets: - Maximale draagkracht funderingsoppervlak - Maximale draagkracht evenwijdig aan funderingsoppervlak De invloedsdiepte is dusdanig dat de cohesieve laag op +3 m NAP niet binnen de invloedsdiepte valt. Er hoeft conform EC7 geen ponstoets te worden uitgevoerd. Gezien beide draglineschotten los van elkaar voldoen, voldoet het systeem waar de ondersteunigstorens op zijn geïnstalleerd ook omdat de draglineschotten naar elkaar toe willen bezwijken.

8 5 Uitvoering Figuur 1 geeft de ondersteuningstoren op de draglineschotten weer. De ondersteuningstoren dient op de twee draglineschotten te worden geplaatst zoals weergegeven in figuur 2. De afmetingen van de draglineschotten zijn 12 mm x 1 mm x 3 mm. In totaal zijn er 4 stuks nodig, twee voor elke ondersteuningstoren. Figuur 2 Plaatsing van ondersteuningstoren op de 2 losse draglineschotten.

9 BIJLAGE 1. SONDERING TS1MAGNETO

10 CONUSWEERSTAND (MPa) WATERSPANNING ( x 1 MPa) -2 PLAATSELIJKE WRIJVING (MPA) WRIJVINGSGETAL (%) o HELLING ( ) DIEPTE (m) t.o.v. N.A.P VOORBOOR INFORMATIE - m - mm - - m - m Sondering TE1 volgens NEN-EN-22476, klasse 3 Conus: 1226, Ac: 1.5 mm2 Filterpositie U2 MV 5.74 m N.A.P. X Opdrachtnummer : BAM Infraconsult bv Contactweg BW AMSTERDAM Telefoon (2) info@baminfraconsult.nl copyright Combinatie OpenIJ Zeetoegang IJmond Km Uitvoeringsdatum Printdatum Y Locatiecode : TS1magneto PAGINA 1 van 1

11 BIJLAGE 2. LOCACTIE LEIDINGENBRUG OP QGIS (SONDERING TS1MAGNETO)

12 BIJLAGE 3. BEREKENING

13 Fundering op staal conform NEN :211 Gedraineerd gedrag Projectomschrijving OpenIJ - Middensluiseiland Onderdeel leidingbrug draglineschot [1] Versie 4, Projectnummer Versiedatum Sondering nr. TS1magneto Printdatum :48 BELASTINGEN EN DIMENSIE FUNDATIE partiele factor f' 1,15 - RC1 Bovenaanzicht funderingselement partiele factor g 1,1 - L partiele factor c' 1,6 - partiele factor f undr 1,35 - B M s;b;d Afmeting fundament L 12, m hoek (K) Afmeting fundament B 1, m H d;b H d;l H d;b, kn H d (resulterend) H d;l 29,3 kn M s;l;d V d 22, kn Zijaanzicht funderingselement H d (resulterend) 29,3 kn Rekenwaarde moment M s;b;d, knm M s;b;d = H d;b * a Rekenwaarde moment M s;l;d 8,8 knm M s;l;d = H d;l * a hoek (K), o a Excentriciteit e B,18 m Excentriciteit e L,19 m Verschuiving x B, m x B = M s;b;d /V d Verschuiving x L,4 m x L = M s;l;d /V d H d (resulterend) V d breedte eff. funderingsoppervlak b',65 m b'= b-2*e B -2*x B e L lengte eff. funderingsoppervlak l' 11,548 m l'= l-2*e L -2*x L effectieve funderinsgoppervlak A' 7,56 m² BEZWIJKVLAK H d / V d,13 NB:H d is hier H d;b zie opm 1,art aanname f' rep;gem 27,5 o a e (invloedsbreedte) 2,257 m z e (invloedsdiepte),877 m BODEMOPBOUW Laag 1 Laag 2 Laag 3 laag 4 Totaal laagdikte [m] 1,7,3,7 2,7 moet >z e zijn! laagd-reken [m],88 Xi [m],44,,, Gemiddeld f' rep [graden] 27,5 17,5 27,, 27,5 f' d [graden] 24,35 15,33 23,9, 24,355 g rep [kn/m 3 ] 17, 14, 2,, g 3 water [kn/m ], 1, 1,, g d;onder water [kn/m 3 ] 15,45 2,73 8,18, 15,455 c' rep [kpa],,,, c' d [kpa],,,,, c u;rep [kpa],,,, c u;d [kpa],,,,, gronddekking [m], g rep [kn/m 3 ] 18, g water [kn/m 3 ], g d;naast fundering [kn/m 3 ] 16,36 s' v;z;o;d [kpa], AFLOPEND MAAIVELD helling maaiveld b Voorwaarde: b f' gem;d, graden accoord BEREKENING FACTOREN gronddrukcoefficienten NEN N g 8,116 N q 9,965 N c 19,84 vormfactoren s g,983 s q 1,23 s c 1,26 helling belasting i g,867 (bij c> te laag) i q,867 (bij c> te laag) i c,852 helling maaiveld, graden l g 1, l q 1, l c 1, s' max;d [kpa] 34,739 BEREKENING: MAXIMUM DRAAGKRACHT FUNDERINGSOPPERVLAK s' max;d 35 [kpa] R d poer 261 [kn] -> De maximum draagkracht voldoet R d strook 23 [kn/m'] BEREKENING: MAXIMUM DRAAGKRACHT EVENWIJDIG AAN FUNDERINGSOPPERVLAK V rep 22, kn (-) V d 198, kn rekenwaarde van vert. belasting op basis van lage belastingsfactor t.b.v. horz. evenwicht tan d' d,29 De actieve en passieve druk van de grond tegen de fundering wordt verwaarloosd; overeenkomstig berekeningen in D-Foundation R d 58 kn H d 29 [kn] rekenwaarde belasting incl. de actieve druk tegen de fundering. R d > H d draagkracht evenwijdig aan funderingsoppervlak voldoet P:\EPC\TMO\Team Civiel\Z Werkfiles\Sander Steeneken\Leidingbrug\niet afgraven - grotere stelconplaten\kopie van Fundering op staal _gedraineerd_versie 4_Leidingbrug_draglineschotten_7x1_v.1

14 Fundering op staal conform NEN :211 Gedraineerd gedrag Projectomschrijving OpenIJ - Middensluiseiland Onderdeel leidingbrug draglineschot [2] Versie 4, Projectnummer Versiedatum Sondering nr. TS1magneto Printdatum :48 BELASTINGEN EN DIMENSIE FUNDATIE partiele factor f' 1,15 - RC1 Bovenaanzicht funderingselement partiele factor g 1,1 - L partiele factor c' 1,6 - partiele factor f undr 1,35 - B M s;b;d Afmeting fundament L 12, m hoek (K) Afmeting fundament B 1, m H d;b H d;l H d;b 15,2 kn H d (resulterend) H d;l, kn M s;l;d V d 98,4 kn Zijaanzicht funderingselement H d (resulterend) 15,2 kn Rekenwaarde moment M s;b;d 4,6 knm M s;b;d = H d;b * a Rekenwaarde moment M s;l;d, knm M s;l;d = H d;l * a hoek (K) 9, o a Excentriciteit e B,18 m Excentriciteit e L,99 m Verschuiving x B,5 m x B = M s;b;d /V d Verschuiving x L, m x L = M s;l;d /V d H d (resulterend) V d breedte eff. funderingsoppervlak b',557 m b'= b-2*e B -2*x B e L lengte eff. funderingsoppervlak l' 1,2 m l'= l-2*e L -2*x L effectieve funderinsgoppervlak A' 5,576 m² BEZWIJKVLAK H d / V d,15 NB:H d is hier H d;b zie opm 1,art aanname f' rep;gem 27,5 o a e (invloedsbreedte) 1,95 m z e (invloedsdiepte),74 m BODEMOPBOUW Laag 1 Laag 2 Laag 3 laag 4 Totaal laagdikte [m] 1,7,3,7 2,7 moet >z e zijn! laagd-reken [m],74 Xi [m],37,,, Gemiddeld f' rep [graden] 27,5 17,5 27,, 27,5 f' d [graden] 24,35 15,33 23,9, 24,355 g rep [kn/m 3 ] 17, 14, 2,, g 3 water [kn/m ], 1, 1,, g d;onder water [kn/m 3 ] 15,45 2,73 8,18, 15,455 c' rep [kpa],,,, c' d [kpa],,,,, c u;rep [kpa],,,, c u;d [kpa],,,,, gronddekking [m], g rep [kn/m 3 ] 18, g water [kn/m 3 ], g d;naast fundering [kn/m 3 ] 16,36 s' v;z;o;d [kpa], AFLOPEND MAAIVELD helling maaiveld b Voorwaarde: b f' gem;d, graden accoord BEREKENING FACTOREN gronddrukcoefficienten NEN N g 8,116 N q 9,965 N c 19,84 vormfactoren s g,983 s q 1,23 s c 1,25 helling belasting i g,64 (bij c> te laag) i q,79 (bij c> te laag) i c,677 helling maaiveld, graden l g 1, l q 1, l c 1, s' max;d [kpa] 2,746 BEREKENING: MAXIMUM DRAAGKRACHT FUNDERINGSOPPERVLAK s' max;d 21 [kpa] R d poer 116 [kn] -> De maximum draagkracht voldoet R d strook 12 [kn/m'] BEREKENING: MAXIMUM DRAAGKRACHT EVENWIJDIG AAN FUNDERINGSOPPERVLAK V rep 388, kn (-) V d 349,2 kn rekenwaarde van vert. belasting op basis van lage belastingsfactor t.b.v. horz. evenwicht tan d' d,29 De actieve en passieve druk van de grond tegen de fundering wordt verwaarloosd; overeenkomstig berekeningen in D-Foundation R d 12 kn H d 15 [kn] rekenwaarde belasting incl. de actieve druk tegen de fundering. R d > H d draagkracht evenwijdig aan funderingsoppervlak voldoet P:\EPC\TMO\Team Civiel\Z Werkfiles\Sander Steeneken\Leidingbrug\niet afgraven - grotere stelconplaten\kopie van Fundering op staal _gedraineerd_versie 4_Leidingbrug_draglineschotten_7x1_(2)v

15