Zwelbelasting op funderingen, SBRCURnet/COB commissie C202. Erik Kwast Kwast Consult Marco Peters Grontmij Nederland

Transcriptie

1 Zwelbelasting op funderingen, SBRCURnet/COB commissie C202 Erik Kwast Kwast Consult Marco Peters Grontmij Nederland

2 Inhoud Plan van Aanpak commissie C202 Literatuuronderzoek Ontwerppraktijk Workshop Voorlopige resultaten analytische en numerieke berekeningen Vervolg afronding commissie C202

3 Aanleiding zwelonderzoek Huidige rekenregel voor zwelbelasting op paalfunderingen volgens NEN (NEN 6743 uit 1991) zeer conservatief Ontwerpers hanteren diverse alternatieve berekeningsmethoden/-benaderingen voor zwelbelasting op palen en vloeren (b.v. Smits (2000) - Handboek Funderingen) Resultaten zwelonderzoek beschikbaar: TUD Korff (1999), Keijzers (2001), Schippers (2009) en COB-F210 (Sophia, 2002) Update CUR-Aanbeveling 77 (2013) Rekenregels voor ongewapende onderwaterbetonvloeren

4 Commissie C202 CUR commissie C202 bestaat uit deskundigen van opdrachtgevers, opdrachtnemers, kennisinstituten en geotechnische adviesbureaus De volgende partijen nemen deel aan de commissie: Rijkswaterstaat - Grote Projecten en Onderhoud (GPO), Gemeentewerken Rotterdam, BAM Infraconsult, Volker InfraDesign, Ballast Nedam Engineering, Heijmans, Deltares, Grontmij Nederland, Kwast Consult, Witteveen+Bos, Fugro GeoServices, SBRCURnet en COB

5 Plan van Aanpak C202 Stappenplan opstellen ontwerprichtlijn: 1. Literatuuronderzoek en beschouwen theoretische modellen 2. Inventarisatie ontwerppraktijk afgelopen 10 jaar 3. Uitvoeren van nader onderzoek: uitvoeren van aanvullende berekeningen voor eenvoudige (analytische) en geavanceerde modellen (EEM - Plaxis 2D) t.b.v. inzicht optredende mechanismen en gevoeligheden parameters voor 5 respectievelijk 2 praktijkcases 4. Organiseren workshop om een concept ontwerpmethode te ontwikkelen (september 2013) 5. Toetsing van de ontwikkelde ontwerpmethoden aan de hand van 2 praktijkcases met (beperkte) metingen 6. Opstellen eindrapportage

6 Literatuuronderzoek Definitie zwel (C202): de verticale deformatie (heffing) van een bouwputbodem in een initieel volledig verzadigde situatie, ongeacht het onderliggende proces De drie hoofdmechanismen daarbij zijn: Instantane zwel, zwel door instantaan in de grond optredende mechanismen (s ini ) Primaire zwel, zwel door primaire consolidatie of water(onder)spanningsdissipatie (s prim ) Seculaire zwel, zwel door kruip (s sec )

7 Literatuuronderzoek Zweldruk op vloeren: Verhindering verplaatsing (tijdstip van fixatie, consolidatiegraad) Stijfheid en vorm bouwkuip (1D/2D/3D)

8 Literatuuronderzoek Zweldruk op funderingselementen (palen): Verhindering verplaatsing (tijdstip van fixatie, consolidatiegraad) Spanningsituatie (verticaal/horizontaal) na ontgraven en/of bemalen (spanningsspreiding, dwarscontractie) Paal-grond interactie (relatieve verplaatsing)

9 Literatuuronderzoek Zweldruk op funderingselementen (palen): Paalinstallatie effecten (wateroverspanning, ophei-effect) Berekening zwelbelasting op basis van qc (NEN , zwel) of slipmethode (analogie negatieve kleef): F zwel;paal = O paal. α z;1. q c;1. Δh F zwel;paal = O paal. σ v;t. K 0. tanδ. Δh

10 Ontwerppraktijk Selectie van 10 representatieve praktijkvoorbeelden: Parkeergarage Ossenmarkt Groningen (1998) Toerit Aquaduct Oude Rijn A4 Leiden (2011) Drents Museum Assen (2011) Phoenixstraat, Spoortunnel Delft (2013) Kunstwerk 19, Haak om Leeuwarden Midden (2013) Startschacht Sophiaspoortunnel Papendrecht (2003) Proefontgraving Fehmarnbelttunnel D-DK (2013) Station Vijzelgracht NZ-lijn Amsterdam (2013) Station Ceintuurbaan NZ-lijn Amsterdam (2013) Toerit tunnel Sluiskil (2013)

11 Ontwerppraktijk Case Spoortunnel Delft Beschouwen spanningsituatie

12 Ontwerppraktijk Conclusies zwelbelasting op vloeren en palen: Ontwerpmodellen vloeren: analytische 1D beschouwing op basis van de samendrukkingstheorie (D-Settlement model Koppejan/Terzaghi of NEN-Bjerrum) of 2D grond-constructie interactie (Plaxis 2D HS(s)-model) Ontwerpmodellen palen: slipmethode (spreadsheet zonder constructie-interactie) of Plaxis 2D (met constructie-interactie) Belangrijkste parameters zijn: Analytisch: Δσ v, A p /C sw, c v;zwel en stijfheid vloer/palen Numeriek: Δσ v (bouwfasering), E 50;ref /E oed;ref /E ur;ref, k v /k h (ongedraineerd of gedraineerd), geometrie bouwkuip en stijfheid vloer, palen en wanden

13 Ontwerppraktijk Discussiepunten zwelbelasting op vloeren: Meenemen relatieve vervormingsverschil paal/vloer en grond of volledige zwelbelasting zonder reductie Niveau en wijze van spanningspreiding Invloed van (tijdelijke) bemaling in de zwellende lagen Gewicht vloer (vers gestorte specie) in mindering brengen op zwelbelasting of gewicht vloer niet in beschouwing meenemen Bepalingswijze grondparameters op basis van engineering judgement, empirische relaties en/of laboratoriumproeven Kruipeffect bij ontlasting (zwel) wel of niet in rekening brengen Dwarscontractie-effect zoals deze volgt uit Plaxis 2D wel of niet in rekening brengen

14 Ontwerppraktijk Discussiepunten zwelbelasting op palen: Bij (grondverdringende) palen na het ontgraven: Geen zwelbelasting op de palen in rekening brengen Reduceren zwelbelasting lineair met de afname van de consolidatiegraad (U) eventueel met Δσ v Geen reductie in rekening brengen Meenemen relatieve vervormingsverschil paal-grond: In analogie met bepaling negatieve kleefbelasting bij 10 of 20 mm Volledige zwelbelasting zonder reductie

15 Ontwerppraktijk Discussiepunten zwelbelasting op palen: Berekening horizontale spanningen (slipmethode): Oorspronkelijke (initiële) verticale korrelspanning + K 0 Verticale korrelspanning na ontgraven met lineaire reductie met K 0 of Jaky (OCR) of K p of Horizontale korrelspanning uit Plaxis 2D Berekening q c voor/na ontgraving en aan te houden α z Veiligheidsfilosofie voor palen (enkele paal/paalgroepen)

16 Workshop Workshop in het informatiecentrum A4 Leiden met circa 30 deelnemers vanuit OG, IB, aannemers en kennisinstituten: Doel: vergroten van het draagvlak voor de nieuwe rekenmethode voor zwelbelasting op funderingen en gebruik te maken van de beschikbare kennis in Nederland Opzet: het gedurende een halve dag, na een inleiding vanuit de inhoudelijk betrokken partijen, in kleine groepen met de inhoud aan de slag te gaan (mechanismen), om aan het einde van de dag gezamenlijk conclusies en aanbevelingen te kunnen vaststellen Beoogd resultaat: de uitkomst van de workshop is mede richtinggevend voor de keuze van een eenvoudige en geavanceerde rekenmethode, inclusief randvoorwaarden

17 Voorlopige resultaten analytische en numerieke berekeningen

18 Voorlopige resultaten analytische en numerieke berekeningen

19 Voorlopige resultaten analytische en numerieke berekeningen

20 Vervolg afronding C202 Stappenplan opstellen ontwerprichtlijn: 1. Literatuuronderzoek en beschouwen theoretische modellen 2. Inventarisatie ontwerppraktijk afgelopen 10 jaar 3. Uitvoeren van nader onderzoek: uitvoeren van aanvullende berekeningen voor eenvoudige (analytische) en geavanceerde modellen (EEM - Plaxis 2D) t.b.v. inzicht optredende mechanismen en gevoeligheden parameters voor 5 respectievelijk 2 praktijkcases 4. Organiseren workshop om een concept ontwerpmethode te ontwikkelen (september 2013) 5. Toetsing van de ontwikkelde ontwerpmethoden aan de hand van 2 praktijkcases met (beperkte) metingen 6. Opstellen eindrapportage (voorjaar 2014)