Geotechnics - Load test on foundation piles - Part 2: Static axial loading in tension juli 2002 ICS Commentaar vóór 1 november 2002

Transcriptie

1 Nederlandse Ontwerp norm NEN Geotechniek - Proefbelasting van funderingspalen - Deel 2: Statische axiale belasting op trek Publicatie uitsluitend voor commentaar Geotechnics - Load test on foundation piles - Part 2: Static axial loading in tension juli 2002 ICS Commentaar vóór 1 november 2002 Dit document mag slechts op een stand-alone PC worden geinstalleerd. Gebruik op een netwerk is alleen. toestaan als een aanvullende licentieovereenkomst voor netwerkgebruik met NEN is afgesloten. This document may only be used on a stand-alone PC. Use in a network is only permitted when a supplementary license agreement for us in a network with NEN has been concluded. Normcommissie "Geotechniek" Apart from exceptions provided by the law, nothing from this publication may be duplicated and/or published by means of photocopy, microfilm, storage in computer files or otherwise, which also applies to full or partial processing, without the written consent of the Netherlands Standardization Institute. The Netherlands Standardization Institute shall, with the exclusion of any other beneficiary, collect payments owed by third parties for duplication and/or act in and out of law, where this authority is not transferred or falls by right to the Reproduction Rights Foundation. Auteursrecht voorbehouden. Behoudens uitzondering door de wet gesteld mag zonder schriftelijke toestemming van het Nederlands Normalisatie-instituut niets uit deze uitgave worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van fotokopie, microfilm, opslag in computerbestanden of anderszins, hetgeen ook van toepassing is op gehele of gedeeltelijke bewerking. Het Nederlands Normalisatie-instituut is met uitsluiting van ieder ander gerechtigd de door derden verschuldigde vergoedingen voor verveelvoudiging te innen en/of daartoe in en buiten rechte op te treden, voor zover deze bevoegdheid niet is overgedragen c.q. rechtens toekomt aan de Stichting Reprorecht. Although the utmost care has been taken with this publication, errors and omissions cannot be entirely excluded. The Netherlands Standardization Institute and/or the members of the committees therefore accept no liability, not even for direct or indirect damage, occurring due to or in relation with the application of publications issued by the Netherlands Standardization Institute. Hoewel bij deze uitgave de uiterste zorg is nagestreefd, kunnen fouten en onvolledigheden niet geheel worden uitgesloten. Het Nederlands Normalisatie-instituut en/of de leden van de commissies aanvaarden derhalve geen enkele aansprakelijkheid, ook niet voor directe of indirecte schade, ontstaan door of verband houdend met toepassing van door het Nederlands Normalisatie-instituut gepubliceerde uitgaven Nederlands Normalisatie-instituut Postbus 5059, 2600 GB Delft Telefoon (015) , Fax (015)

2 Inhoud Voorwoord Onderwerp en toepassingsgebied Normatieve verwijzingen Termen en definities Symbolen en afkortingen Indeling van proefbelastingen in klassen Inrichting van de proefbelasting Uitvoering van de proefbelasting Rapportering van de resultaten van de proefbelasting Interpretatie van de proefbelastingsresultaten Nadere vaststelling van de α t waarden voor trekpalen...15 Bijlage A (informatief) van een trekproefinstallatie...19 Bijlage B (informatief) en van relatieve verplaatsingsmeting...20 Bijlage C (informatief) van tijd-belastingsdiagram, tijd-rijzingsdiagram en last-rijzingsdiagram 21 Bibliografie

3 Voorwoord Door de zeer grote ervaring die er in Nederland bestaat met het berekenen van de draagkracht van paalfunderingen op basis van sonderingen, volgens de methode beschreven in NEN 6743, is het gebruik van proefbelastingen hier niet erg gebruikelijk. Het gebruik van de zogenoemde paalfactoren α p en α s heeft echter duidelijk gemaakt dat er behoefte is aan meer kennis hieromtrent en ook aan een fijnere indeling qua soorten en typen palen. De normcommissie geotechniek is dan ook al enige jaren bezig om een nader onderzoek naar deze paalfactoren op gang te brengen, maar is er nog niet in geslaagd, voldoende middelen te vinden om dit onderzoek in de breedte te doen uitvoeren. Het harmoniseren van de wijze van proefbelasten van paalfunderingen is een eerste stap om meer inzicht in de paalfactoren te verkrijgen. Ook de toekomstige Europese norm voor het geotechnisch ontwerpen Eurocode 7 noemt proefbelasten als een mogelijkheid tot het toetsen van de draagkracht van een funderingsontwerp. Bovengenoemde ontwikkelingen waren de aanleiding voor de normcommissie om te beginnen met het maken van een Nederlandse norm voor het uitvoeren van proefbelastingen op funderingspalen. Op dit moment zijn 2 normontwerpen gerealiseerd voor het statisch proefbelasten van palen op druk en op trek. Rekening wordt gehouden met de mogelijkheid dat er ook nog een normdeel komt voor dynamische proefbelastingen. Dit normontwerp is opgesteld door normsubcommissie Geotechniek Algemeen en funderingstechniek en aanvaard door normcommissie Geotechniek. Op het moment van publicatie van dit normontwerp was de subcommissie Geotechniek Algemeen en funderingstechniek als volgt samengesteld: ir. G. Hannink (voorzitter) ir. B.J. Admiraal ing. J. W. Blaauboer Gemeentewerken, Rotterdam VWS Geotechniek, Woerden IJsselmeer Betonheipalenfabriek BV, Lemmer ir. W.J. Heijnen (rapporteur) ing. A. Kremer ing. L.J. Quispel ir. M.Th. Smits ir. R. Stoevelaar ing. J. Zoun mr. H. de Koning drs.ir. L.J. Buth (secretaris) a.t.p. Roosendaal Railinfrabeheer afd. B&L, Utrecht a.t.p., Spijkenisse Fugro ingenieursbureau BV, Leidschendam Geodelft, Delft Mos Grondmechanica, Rhoon N.V.A.F., Gouda NEN, Delft 3

4 1 Onderwerp en toepassingsgebied De norm geeft aanwijzingen voor de uitvoering, de uitwerking en de interpretatie van in situ uit te voeren proefbelastingen met statische axiale trekkrachten op fundeerpalen te behoeve van: de vaststelling van de draagkrachtfactor (α t ) voor bestaande en nieuwe paalsystemen; de vaststelling van het representatieve last-rijzingsgedrag van de palen ten behoeve van het ontwerp van de paalfundering; de toetsing van het last-rijzingsgedrag van palen van de fundering. De norm is van toepassing op alle paalfunderingen van bouwconstructies waarop statische of quasi-statische trekkrachten als gedefinieerd in 3.3 worden uitgeoefend waarvan de richting niet meer afwijkt van de richting van de as van de palen dan gedefinieerd in 6.1 (a). 2 Normatieve verwijzingen De volgende normen bevatten bepalingen die, doordat ernaar wordt verwezen, tevens bepalingen van deze norm zijn. Op het ogenblik van publicatie van de onderhavige norm waren de vermelde drukken van kracht. Alle normen kunnen echter worden herzien; partijen die overeenkomsten sluiten op basis van deze norm wordt daarom aanbevolen na te gaan of het mogelijk is de meest recente druk van de onderstaande normen toe te passen. NEN 999:1977 NEN 1000:1993 NEN 5140:1996 Het Internationale Stelsel van Eenheden (Sl) Regels voor het hanteren van het Internationale Stelsel van Eenheden (Sl) Geotechniek Bepaling van de conusweerstand en de plaatselijke wrijvingsweerstand van grond Elektrische sondeermethode 2 e Ontw. NEN 6701:2001 Technische grondslagen voor bouwconstructies TGB 1990 Namen en symbolen voor grootheden NEN 6702:1991 NEN 6720:1995 NEN 6740:1991 NEN 6743:1991 Technische grondslagen voor bouwconstructies TGB 1990 Belastingen en vervormingen, inclusief Wijzigingsblad A1:1997 Technische grondslagen voor bouwconstructies TGB 1990 Voorschriften Beton Constructieve eisen en rekenmethoden (VBC 1995), inclusief Wijzigingsblad A2:2001 TGB 1990 Geotechniek Basiseisen en belastingen, inclusief Wijzigingsblad A1:1997 Geotechniek Berekeningsmethode voor funderingen op palen Drukpalen, inclusief Wijzigingsblad A1:1997 NEN 6770:1997 Technische grondslagen voor bouwconstructies TGB 1990 Staalconstructies Basiseisen en basisrekenregels voor overwegend statisch belaste constructies, inclusief Wijzigingsblad A2:2001 4

5 3 Termen en definities Voor de toepassing van deze norm gelden alle termen en definities van hoofdstuk 3 van NEN 6702:1991, hoofdstuk 3 van NEN 6740:1991, hoofdstuk 3 van NEN 6743:1991 en de volgende definities: 3.1 funderingspalen alle paaltypen die worden toegepast voor het funderen van bouwconstructies op palen 3.2 paalas de verbindingslijn tussen de zwaartepunten van de doorsnede bij de paalvoet en de doorsnede bij de paalkop 3.3 quasi-statische trekkrachten trekkracht waarbij variaties niet leiden tot dynamische effecten waarbij traagheidskrachten en degradatie van de grondweerstand spelen 4 Symbolen en afkortingen 4.1 Eenheden In de rapportage van de resultaten van de proefbelastingen moeten de daarin gebruikte eenheden in overeenstemming zijn met het Internationale Stelsel van Eenheden (SI) zoals vermeld in hoofdstuk 4 van NEN 999:1977en NEN 1000: Symbolen In de rapportage van de resultaten van de proefbelastingen moeten de daarin gebruikte grootheden, symbolen en indices in overeenstemming zijn met hoofdstuk 2 van NEN 6701:2001, hoofdstuk 4 van NEN 6740:1991 en hoofdstuk 4 van NEN 6743:1991. Symbool Omschrijving Eenheid A Dwarsdoorsnede proefpaal Aantal proefterrreinen m 2 - D eq Equivalente paalpuntmiddellijn mm E Elasticiteitsmodulus N/mm 2 F Belasting per belastingsstap bij proefbelasting N F 1 Trekkracht op de proefpaal bij de eerste belastingsstap N F i Trekkracht op de proefpaal bij belastingsstap i N F n Proefbelasting op de paal bij belastingsstap n N F r;max Maximale draagkracht van de proefpalen N F r;max;i Maximale draagkracht voor proefpaal sondering i N F r;max;schacht;i;lgj Maximale paalschachtwrijvingskracht bij sondering i, voor grondlaag j N F r;max;schacht;gem;lgj Gemiddelde maximale paalschachtwrijvingskracht voor grondlaag j N 5

6 F proef;max;schacht;lgj;m Gemeten maximale paalschachtwrijvingskracht voor proefpaal m en grondlaag j N F proef;max;schacht;lgj;gem Gemeten gemiddelde maximale paalschachtwrijvingskracht voor grondlaag j N N Aantal vereiste belastingsstappen - M Aantal proefpalen - f s Plaatselijke wrijvingsweerstand N/mm 2 i Volgnummer sondering - j Grondlaag - n Belastingsstap - m Nummer van de proefpaal - q c Conusweerstand N/mm 2 q c;zand;gem Gemiddelde conusweerstand van de zandlaag t Tijdverschil h w Zakkingverschil mm α t Draagkrachtfactor voor de axiale trekkracht - α t;voorl Voorlopige waarde voor α t - α t;gem;lgj Gemiddelde waarde voor α t in laag j - α t;lgj Waarde voor α t in laag j - α t ;lgj;def Definitieve waarde voor α t - β t Factor die de invloed van het aantal proefpalen op het betreffende proefterrein in rekening brengt - ψ Factor die de invloed van het aantal proefterreinen in rekening brengt - χ t;gem;lgj Verhouding tussen maximale gemiddelde paalpuntweerstand bij sondering en bij proefbelasting - 5 Indeling van proefbelastingen in klassen Proefbelastingen op funderingspalen door middel van statische of quasi-statische axiale trekkrachten worden onderscheiden in de volgende klassen: Klasse A: Klasse B: Klasse C: Hierbij zijn installatie, metingen en belastingsprocedure geschikt voor een gedetailleerde vaststelling van het last-rijzingsgedrag van de proefpaal met inbegrip van de verdeling van de schachtwrijving in alle stadia van de proef. Hiervoor geldt hetzelfde als voor klasse A met uitzondering van de meting van de schachtwrijving. Over het algemeen kortdurende proeven waarbij alleen de kracht op de paalkop en de verplaatsing van de paalkop worden gemeten. 6

7 6 Inrichting van de proefbelasting 6.1 Belastingsinstallatie Voor alle onder 5 genoemde klassen proefbelastingen moet aan de volgende voorwaarden zijn voldaan: a) de trekkracht moet gedurende de gehele proefbelasting centraal op de paalkop aangrijpen en de richting van de kracht moet binnen een afwijking van 1 van de richting van de paalas blijven, b) De installatie voor het aanbrengen van de trekkrachten op de proefpaal moet in alle stadia van de proefbelasting voldoen aan de volgende eisen: de sterkte en de stabiliteit moet zijn getoetst aan de eisen gesteld aan tijdelijke constructies volgens NEN 6702 en de relevante materiaalnormen. Hierbij moet ook het gevaar van kiepen, plooien en knikken van liggers en andere constructieve elementen in acht worden genomen; de op de schacht van de proefpaal opgewekte horizontale gronddrukken die het gevolg zijn van de door de steunpunten van de belastingsinstallatie op de ondergrond uitgeoefende drukken moeten gedurende de proefbelasting zo laag blijven dat de invloed ervan het resultaat van de proef niet meer dan 5 % in gunstige zin beïnvloed Voorwaarden voor proefbelastingen In verband met de eventuele gunstige invloed van de gronddrukken onder de steunpunten op het lastrijzingsgedrag van de proefpaal, wordt aanbevolen voor de afdracht van de reactiekrachten aan de bodem drukpalen toe te passen die minimaal op een afstand van 5 m van de proefpaal zijn geplaatst. OPMERKING 6.2 De proefpalen Bijlage A geeft schetsen van belastingsinstallaties voor trekproeven op palen Boveneinde proefpalen Voor alle klassen proefbelastingen geldt dat het boveneinde van de proefpalen, eventueel voorzien van een zogenaamd hamerstuk, voldoende sterkte moet bezitten voor het opnemen van de trekkrachten ter plaatse van de koppeling van de proefpaal met de bevestigingspunten van het trekstuk. Indien toegepast moet het hamerstuk, waaromheen de trekstaven worden aangebracht, zijn ontworpen volgens NEN 6720 en NEN Verdeling van de kracht op de kop Voor klasse A proefbelastingen waarbij de paal grondlagen passeert die onderling grote verschillen in vastheid vertonen moeten, voor een betrouwbare vaststelling van de verdeling van de normaalkracht over de hoogte in de proefpaal, in de paalschacht-opnemers worden aangebracht voor meting van rekken en/of relatieve verplaatsingen. Dit moet in ieder geval in een doorsnede nabij de overgang van het slappe en samendrukbare grondlagenpakket naar de draagkrachtige zandlaag waaraan een belangrijk deel van de maximale trekkracht wordt ontleend. 6.3 Metingen, functionele eisen Algemeen De voor de metingen benodigde opnemers, meetinstrumenten en registratieapparatuur moeten in goede staat van onderhoud zijn en zijn voorzien recente ijk- of overeenkomstige gegevens Metingen met krachtmeter De op de proefpaal of proefpalen uitgeoefende krachten moeten bij klasse A en B proefbelastingen worden gemeten met een zogenaamde dynamometer die is geplaatst tussen de bovenkant van de plunjer(s) van de 7

8 hydraulische pers(en) en het trekframe van de proefbelastingsinstallatie. De meetnauwkeurigheid moet beter zijn dan 0,5 % van de verwachtingswaarde van de maximale trekkracht van de paal of de palen Aflezing vloeistofdruk Als bij klasse C proefbelastingen de op de proefpaal aan te brengen krachten worden afgeleid uit de aflezing van de vloeistofdruk in de hydraulische pers moet een drukmeter meestal een manometer worden toegepast met een afleesnauwkeurigheid van 0,1 MPa. De drukmeter moet minder dan een maand vóór het gebruik zijn geijkt Meetnauwkeurigheid De verplaatsing van de kop van de paal ten opzichte van een vast punt moet op ten minste 3 punten, gelegen in een horizontaal vlak en regelmatig verdeeld op de omtrek van een cirkel met het middelpunt op de paalas, worden gemeten. Bij klasse A en B proefbelastingen moet de meetnauwkeurigheid beter zijn dan 0,2 % van de maximaal optredende zakking. In verband met de bepaling van onder constante belasting of belastingsherhalingen met de tijd verlopende verticale verplaatsingen, zoals kruip en toegevoegde rijzing, moet de nauwkeurigheid van de meting van de verplaatsingssnelheid beter zijn dan 0,2 mm/h. Voor klasse C proefbelastingen moet de nauwkeurigheid van de meting van de verplaatsingssnelheid beter zijn dan 0,5 % van de maximaal optredende rijzing Bepaling van de verdeling van de schachtwrijvingskrachten Ten behoeve van de bepaling van de verdeling van de schachtwrijving bij klasse A proefbelastingen moet de normaalkracht in de in vermelde dwarsdoorsnede(n) van de proefpaal worden bepaald met een nauwkeurigheid van 10 % van de meetwaarde. Dit betekent dat het product van de elasticiteitsmodulus van het paalmateriaal en het oppervlak van deze dwarsdoorsneden (EA) bekend moet zijn met een nauwkeurigheid van ten minste 5 %. In het geval van een geprefabriceerde of in de grond gevormde betonnen proefpaal moet, ter controle van het product van de elasticiteitsmodulus en het doorsnedenoppervlak van de paalschacht, op regelmatige tijden tijdens het belasten en eventueel ontlasten de rek worden gemeten op twee tegenover liggende zijvlakken of diametraal tegenover elkaar liggende punten van de schacht van een vrijstaand of vrijgemaakt bovendeel van de schacht van de proefpaal met een precisie van ten minste 5 % Normaalkrachtbepaling uit meting van de relatieve verplaatsing Bij stalen kokerpalen, stalen profielen en voorgespannen betonpalen kan de normaalkracht in de proefpaal ook met goede benadering worden afgeleid uit de meting van de relatieve verplaatsing van de betreffende doorsnede ten opzichte van de paalkop. OPMERKING Meting van de relatieve verplaatsing kan plaatsvinden door middel van een of meer vrijstaande staven of door middel van onder constante trekkracht staande snaren die verbonden zijn met de paaldoorsnede(n) waarin de normaalkracht moet worden bepaald op de wijze als in bijlage B is aangegeven. 6.4 Metingen, technische eisen en aanbevelingen Bescherming tegen weersinvloeden Om bij de klasse A en B proefbelastingen de vereiste meetnauwkeurigheden te kunnen bereiken is het noodzakelijk dat alle meetopstellingen gedurende de uitvoering van de proef worden beschermd tegen ongunstige weersinvloeden, zoals: directe zonbestraling; 8

9 harde wind en neerslag; vorst Bescherming tegen beschadiging Er moet voor worden gezorgd dat de plaatsen waar zich gevoelige opnemers en registratieapparaten bevinden, zo worden afgeschermd dat de kans op beschadiging of ontregeling van de meetapparaten door personen en voertuigen minimaal is Toegankelijkheid meetapparatuur De meetapparaten moeten goed toegankelijk zijn voor het personeel dat met de uitvoering van de proefbelasting is belast Instelbare blokkeringsring Teneinde te voorkomen dat een plotselinge afname van de kracht op de paal kan optreden tijdens de uitvoering van de proefbelasting, bijvoorbeeld tengevolge van een defect aan de pompen of aan de regeling van het systeem, wordt aanbevolen gebruik te maken van een of meer hydraulische persen met een instelbare blokkeringsring aan de bovenzijde van de plunjer. Tijdens de fasen van de proef waarin de belasting constant moet worden gehouden voorkomt een regelmatig aangedraaide blokkeringsring het wegvallen van de belasting. 6.5 Grondonderzoek Grondgesteldheid Voor alle klassen proefbelastingen geldt dat de grondgesteldheid ter plaatse van een paal die moet worden beproefd, bekend moet zijn. Dit betreft de laagopbouw, de grondsoort en de conus- en plaatselijke wrijvingsweerstand q c, respectievelijk f s van de onderscheiden lagen Proefbelastingen voor de bepaling van α t waarden Voor proefbelastingen met het oogmerk de vaststelling van de α t waarden moeten de resultaten van ten minste 3 sonderingen, uitgevoerd in overeenstemming met klasse 2 van tabel 2 van NEN 5140:1996, beschikbaar zijn die zijn uitgevoerd vóór het installeren van de proefpaal of proefpalen binnen een afstand van 2 m uit de theoretische as van de paal of van de paalgroep Proefbelastingen voor het bepalen van de geschiktheid van de palen en/of de representatieve waarde van het draagvermogen Voor proefbelastingen waarvan de resultaten worden gebruikt om de geschiktheid van de palen en/of de representatieve waarde van het draagvermogen vast te stellen ten behoeve van het funderingsontwerp, moet in de nabijheid van de proefpaal of de proefpalen ten minste 1 sondering zijn of worden uitgevoerd volgens klasse 2 van tabel 2 van NEN 5140: Proefbelastingen ter controle van het ontwerp Als proefbelastingen op palen van een fundering die ter controle van het ontwerp zijn gemaakt een ongunstig resultaat geeft moet achteraf en zo dicht mogelijk bij de beproefde paal, ten minste een sondering volgens klasse 2 van tabel 2 van NEN 5140:1996 worden gemaakt. 9

10 Bestelformulier Stuur naar: NEN Standards Products & Services t.a.v. afdeling Klantenservice Antwoordnummer WB Delft NEN Standards Products & Services Postbus GB Delft Vlinderweg AX Delft Ja, ik bestel ex. NEN :2002 Ontw. nl Geotechniek - Proefbelasting van funderingspalen - Deel 2: Statische axiale belasting op trek T (015) F (015) Wilt u deze norm in PDF-formaat? Deze bestelt u eenvoudig via Gratis nieuwsbrieven Wilt u op de hoogte blijven van de laatste ontwikkelingen op het gebied van normen, normalisatie en regelgeving? Neem dan een gratis abonnement op een van onze nieuwsbrieven. Gegevens Bedrijf / Instelling T.a.v. O M O V Klantnummer NEN Uw ordernummer BTW nummer Postbus / Adres Postcode Plaats Telefoon Fax Factuuradres (indien dit afwijkt van bovenstaand adres) Postbus / Adres Postcode Plaats Datum Handtekening Retourneren Fax: klantenservice@nen.nl Post: NEN Standards Products & Services, t.a.v. afdeling Klantenservice Antwoordnummer 10214, 2600 WB Delft (geen postzegel nodig). Voorwaarden De prijzen zijn geldig tot 31 december 2018, tenzij anders aangegeven. Alle prijzen zijn excl. btw, verzend- en handelingskosten en onder voorbehoud bij o.m. ISO- en IEC-normen. Bestelt u via de normshop een pdf, dan betaalt u geen handeling en verzendkosten. Meer informatie: telefoon , dagelijks van 8.30 tot uur. Wijzigingen en typefouten in teksten en prijsinformatie voorbehouden. U kunt onze algemene voorwaarden terugvinden op: LEREN, WERKEN EN GROEIEN MET NEN preview