Wanneer deugt een wegfundering? Technologendagen 2015 Christ van Gurp

Transcriptie

1 Wanneer deugt een wegfundering? Technologendagen 2015 Christ van Gurp

2 Wanneer deugt een wegfundering? Voor steenmengsel conform Standaard RAW Bepalingen zijn twee testmethoden belangrijk bepaling verdichtingsgraad uitvoeren zeving 2

3 Dichtheid en verdichtingsgraad 3

4 Zeven materiaal 4

5 Fundering bodem goede weg 5

6 Waarom moet fundering niet slecht zijn? Misplaatste zuinigheid kan tot grote schade leiden Goede klankbodem voor bovenliggende lagen Werkplatform voor bouwverkeer 6

7 Waarom aandacht voor fundering? Veranderde contractvormen Inzicht in relatie prestatiekenmerken van fundering als constructielaag en materiaaleigenschappen 7

8 Piramide van eisen eisen gebruikers niveau 1 functionele eisen eisen aan constructie wegoppervlakeigenschappen niveau 2 niveau 3 Nieuwe contractvormen interactie eisen aan materiaal niveau 4 Standaard eisen aan samenstellende componenten niveau 5 8

9 Functioneel specificeren 9

10 Uitwaaieren van eisen 10

11 Van functie naar constructie Functionele eisen (2) Constructie (3) Invloed functionele eisen op Eisen aan de constructie Laagdikte Levensduur Realiseerbaarheid Begaanbaarheid Vlakheid Dwarsprofiel Vochthuishouding Herbruikbaarheid Emissie Weerstand tegen mech. belasting - Vormvastheid Doorstroming water en gas - Milieu- en gezondheidseisen

12 Eisen aan materiaal 1-Dichtheid 7-Vermoeiingssterkte 16-Capillaire stijghoogte 12-Vochtgevoeligheid 14-Erosiegevoeligheid 4-Haakweerstand 11-Temperatuurgevoeligheid 18-Verdichtingsgewilligheid 19-Ontmengingsgevoeligheid 17-Verdichtbaarheid 15-DOORLATENDHEID 10-Uithardings-en verhardingskrimp 3-Bindcapaciteit 21-Uitloging 8-Weerstand tegen permanente vervorming 20-Chemische stabiliteit 2-Stijfheidsmodulus 9-Volumebestendigheid 5-Druksterkte 13-Vorstgevoeligheid 6=Treksterkte en breukrek 22-Voedingswaarde 12

13 Eisen aan materiaal 2-Stijfheidsmodulus 8-Weerstand tegen permanente vervorming 13

14 Stijfheid fundering en zandbed Materiaal Spanningstoestand 14

15 Stijfheid fundering en zandbed Materiaal Korrelverdeling Gehalte fijne fractie Dichtheid Verdichtingsgraad Vochtgehalte Samenstelling Bij zelfbindende/gebonden funderingen ouderdom bindmiddel/stabilisator 15

16 Stijfheid fundering en zandbed Spanningstoestand Verkeersbelasting/proefbelasting Eigen gewicht constructielagen Stijfheid ondergrond en onderliggende lagen Stijfheid bovenliggende lagen Laagdikten 16

17 Realisatie stijfheid door opsluiting en haakweerstand 17

18 Spanningsafhankelijkheid Spanning Vervorming Laag Midden Hoog Spanningsverhouding 18

19 Stijfheidsmodulus fundering Stijfheidsmodulus Mr (MPa) Menggranulaat Gehalte betongranulaat 50% Ouderdom 7 dagen Zwaar belastingregime Steundruk 12 kpa 24 kpa 36 kpa 48 kpa 60 kpa kpa Som van hoofdspanningen (kpa) 19

20 Bandbreedte korrelverdeling menggranulaat Massa door zeef 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% Standaard RAW Bepalingen en en % 0% 0,01 0, Zeefdiameter (mm) 20

21 Bandbreedte korrelverdeling menggranulaat Massa door zeef 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Menggranulaat Onderkant eisen Bovenkant eisen 0% 0,063 0,125 0,25 0, ,5 63 Zeefdiameter (mm) 21

22 Korrelverdeling - stijfheid 350 Stijfheidsmodulus Mr (MPa) Menggranulaat Gehalte beton 63% Som van hoofdspanningen 100 kpa 200 kpa 400 kpa Onderkant eisen Midden eisen Bovenkant eisen Uniforme gradering 22

23 Max. korrelgrootte - stijfheid 400 Stijfheidsmodulus Mr (MPa) Menggranulaat Gehalte betongranulaat 63% Som van hoofdspanningen 400 kpa Sortering 0/22,4 0/ Onderkant eisen Midden eisen Bovenkant eisen Uniforme gradering 23

24 Gehalte fijn - waterabsorptie Waterabsorptie (%) Metselwerkgranulaat 0,063-2,0mm Metselwerkgranulaat 22,4-31,5mm Betongranulaat 0,063-2,0mm Betongranulaat 22,4-31,5mm Tijd (minuten) 24

25 Gehalte fijn - dichtheid Proctordichtheid (kg/m³) Menggranulaat door 63 µm door 125 µm % 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 16% 18% 20% Gehalte door zeef (% m/m) 25

26 Samenstelling - stijfheid Stijfheidsmodulus Mr (MPa) Marginaal betongranulaat Metselwerkgranulaat Menggranulaat Betongranulaat 50 0 Onderkant eisen Bovenkant eisen 26

27 Verdichtingsgraad - stijfheid Stijfheidsmodulus Mr (MPa) Menggranulaat Productiemonster Ouderdom 4 dagen % 96% 98% 100% 102% 104% 106% Verdichtingsgraad 27

28 Invloed vochtgehalte Vergemakkelijkte verdichting door smerende werking tussen korrels Maakt fundering stijver en sterker door zuigspanningen in capillairen Verslechtert stabiliteit korrelskelet bij hoge verzadigingsgraad door verminderde korrelspanning op korrelcontactpunten Toename erosiegevoeligheid 28

29 Vochtgehalte - dichtheid Proctordichtheid (kg/m³) Menggranulaat Gap graded 80% betongranulaat Onderkant eisen 50% betongranulaat Uniforme gradering 50% betongranulaat % 6% 7% 8% 9% 10% 11% 12% 13% Vochtgehalte 29

30 Ouderdom - stijfheid Stijfheidsmodulus (MPa) Meetvakken, TU Delft Betongranulaat Hydraulisch menggranulaat Menggranulaat Tijd na aanleg (weken) 30

31 Belasting en ouderdom - stijfheid Stijfheidsmodulus (MPa) Hydraulisch menggranulaat Meetvak 3 TU Delft Dagelijkse proefbelasting 10 kn 30 kn kn 70 kn Tijd na aanleg (weken) 31

32 Factoren voor deugdelijke fundering Tal van belasting- en materiaalfactoren van belang voor deugdelijke fundering Laboratoriumonderzoek maakt relatie tussen factoren en stijfheid fundering inzichtelijk Is stijfheid van fundering in-situ betrouwbaar te meten? 32

33 Light Weight Deflectometer Grontmij PRIMA100 Zorn ZFG 3.0 Dynatest

34 Kenmerken LWD s (1/2) Voetplaat verschillende voetplaten leverbaar aanbevolen voetplaatdiameter 300mm Meting deflectie Zorn: versnellingsopnemer (2x integreren naar deflectie) Grontmij en Dynatest: geofoon (1x integreren naar deflectie) 34

35 Kenmerken LWD s (2/2) Meting kracht Zorn: geen meting, vaste waarde Grontmij en Dynatest: drukdoos Valhoogte/valmassa Zorn: niet instelbaar, vanwege kalibratieinstelling krachtmeting Grontmij en Dynatest: instelbaar 35

36 Verschil krachtregistratie LWD Proportionele frequentie (%) Kracht Zorn LWD = 6,69 kn voetplaat: 200mm 5 0 5,8 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 Kracht PRIMA100 LWD (kn) 36

37 Oppervlaktemodulus E, h E, h Fundering Zandbed E s E, h Grondverbetering E, h Natuurlijke ondergrond 37

38 Oppervlaktemodulus Input Kracht (spanning) Deflectie Voetplaatdiameter Poissongetal Indicator plaatstijfheid Output Oppervlaktemodulus 0,35 0,50 π/2-2 Kan tot bijna 50% verschil in oppervlaktemodulus leiden 38

39 Nog meer variabelen LWD Positie van meetsensoren Zorn: op plaat Grontmij en Dynatest: door gat in plaat Stijfheid rubber buffers effect op lastpulsduur gangbaar ms (korter dan bij FWD) 39

40 Verschillen tussen LWD s Oppervlaktemodulus Dynatest 1,65 maal groter dan oppervlaktemodulus Zorn (NCHRP Project 10-84; augustus 2014) Oppervlaktemodulus Grontmij en Dynatest gemiddeld gelijk aan oppervlaktemodulus FWD (Loughborough Univ.: factor tussen 0,8 en 1,2) Pas op met klakkeloos overnemen van oppervlaktemoduli Pas op met vergelijken van eiswaarden 40

41 Eisen modulus Duitsland E v2 (MPa) E LWD-Zorn (MPa) ZTVA-StB

42 Oppervlaktemodulus lab-veld Oppervlaktemodulus uit LWD (MPa) Menggranulaat 103% Menggranulaat 106% Hydr. Menggranulaat 100% Hydr. Menggranulaat 104% Oppervlaktemodulus uit triaxiaalproef (MPa) 42

43 Verschillen tussen oppervlaktemodulus lab-veld Modelfouten Verschillen in verdichtingsgraad Verschillen in vochtgehalte Experimentele modellen FHWA beschikbaar om effecten van verschillen te bepalen 43

44 Bruikbaarheid LWD LWD geschikt om deugdelijkheid fundering te testen in bouwfase, maar... 44

45 Oppervlaktemodulus per bouwfase Per bouwfase doelwaarde bepalen Is niet eenvoudig Ervaringswaarden E s3 E s2 E s1 45

46 Slot 46