Ontwerprichtlijn paalmatrassystemen

Transcriptie

1 Ik. CUR BOUW &INFRA CROW Bouwen met kennis Delft Cluster Ontwerprichtlijn paalmatrassystemen Inkijkexemplaar

2 Bouwen met kennis 'CUR BOUW &INFRA TDelft Cluster CROW 226 ONTWERPRICHTLIJN PAALMATRASSYSTEMEN

3 ISBN Auteursrechten Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of op enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van CURNET. Het is toegestaan overeenkomstig artikel 15a Auteurswet 1912 gegevens uit deze uitgave te citeren in artikelen, scripties en boeken, mits de bron op duidelijke wijze wordt vermeld, alsmede de aanduiding van de maker, indien deze in de bron voorkomt. " CUR-rapport 226 'Ontwerprichtlijn paalmatrassystemen'. Stichting CURNET. Gouda, 2010." Aansprakelijkheid CURNET en degenen die aan deze publicatie hebben meegewerkt, hebben een zo groot mogelijke zorgvuldigheid betracht bi) het samenstellen van deze uitgave. Nochtans moet de mogelijkheid niet worden uitgesloten dat er toch fouten en onvolledigheden in deze uitgave voorkomen, leder gebruik van deze uitgave en gegevens daaruit is geheel voor eigen risico van de gebruiker en CURNET sluit, mede ten behoeve van al degenen die aan deze uitgave hebben meegewerkt, iedere aansprakelijkheid uit voor schade die mocht voortvloeien uit het gebruik van deze uitgave en de daarin opgenomen gegevens, tenzij de schade mocht voortvloeien uit opzet of grove schuld zijdens CURNET en/of degenen die aan deze uitgave hebben meegewerkt.

4 'CUR BOUW &INFRA ^ Delft Cluster ONTWERPRICHTLIJN PAALMATRASSYSTEMEN Publicatie 226

5 Voorwoord 6 Samenvatting/Summary 9 Verklarende woordenlijst 10 Notaties 12 1 Inleiding Algemeen NEN versus Eurocode 20 2 Eisen en uitgangspunten paalmatras Inleiding Deformaties / verschildeformaties Zettingsvrij versus zettingreducerend systeem Levensduur / onderhoudsgevoeligheid Beperkingen gebruik directe omgeving Verkeersbelasting Inleiding Stappenplan bepaling uniforme belasting Samenvatting Horizontale belasting Dynamische belasting Dynamische belasting van palen Dynamische belasting van geokunststof wapening Invloed dynamische belasting op boogwerking Tolerantie paallocatie Veiligheidsbenadering Partiële factoren Toetsing treksterkte geokunststof wapening 33 3 Eisen aan en ontwerp van de palen Inleiding Geotechnische draagkracht paalfundering Algemeen Uiterste grenstoestand (UGT) Bruikbaarheidsgrenstoestand (BGT) Zettingsvrije paalmatras Zettingreducerende paalmatras - Interactieberekening Bepaling draagkracht palen met proef belasting Bepaling draagkracht op basis van gemeten wegdrukkracht Kleefpalen Uitval van een paal Constructieve toetsing paal en paaldeksel Constructieve toetsing paal Constructieve toetsing paaldeksel Samenvatting eisen en ontwerpregels palen 48 4 Eisen aan en ontwerp van de gewapende matras Inleiding Beschrijving matras Verticale en horizontale vervormingen in de wapeningslaag Eisen aan de gewapende matras Inleiding Sterkte en stijfheid wapening Overige eigenschappen matrasvulling en wapening Levensduur matras Eisen in verband met uitvoeringsaspecten van de matras Samenvatting eisen aan matras Ontwerpberekening gewapende matras Inleiding Analytisch ontwerp matraswapening: verticale belasting Vervormingen gewapende matras Inleiding Rekenmethode 73

6 4.4.3 Vlakheid van een weg op palen Conclusies en aanbevelingen 79 5 Berekening paalmomenten en vervormingen met EEM Inleiding Gebruik EEM Algemeen Keuze tussen 3D of 2D EEM analyse Invloed van spreidkrachten op paalwapening Effecten van deformaties Veiligheidsfilosofie en EEM Toetsing vervormingen Toetsing paaldoorsnede Toetsing op buigend moment Toetsing op dwarskracht Overwegingen ter beperking van paalwapening Accepteren lokaal gescheurde paal Conclusies 88 6 Overgangsconstructies en randen Inleiding Aansluiting paalmatrassysteem op kunstwerk Aansluiting paalmatrassysteem op aardebaan Voorbeeld: hart op hart afstand palen bi] paalmatras te Houten Voorbeeld: doorlopende matrasconstructie landhoofden KW9 A2te Beesd Voorbeeld: stootplaatconstructie op palen bij matras Nesselande Voorbeeld: stootplaatconstructie op damwanden. A Aansluiting paalmatrassysteem op hooggelegen constructie 95 7 Uitvoeringsaspecten Algemeen Palen en paaldeksels Paalmatras Inleiding Plaats en soort overlappen Opsluiting van de matras aan de zijkant Afdracht van krachten aan de palen Laagsgewijs opbrengen van de ophoging Effect van het werkplatform op de zettingen Palen met onvoldoende draagkracht - palen die niet op hun plaats staan Legplan Rechte weg Bochten met een grote boogstraal Korte bochten Verticale en horizontale doorvoeringen Monitoring Algemeen Standaard monitoringsprogramma Overzicht monitoringsprogramma researchdoeleinden Samenstellen van een monitonngsprogramma Beheer en onderhoud Algemeen Kabels en leidingen Aanaardingen Levensduur en functiebehoud toe te passen materialen Overige beheeraspecten Dekking geokunststof wapening in verband met onderhoud taluds Calamiteiten Aantasting geokunststoffen Overschrijding vervormingseisen 130 Literatuur 131 Bijlagen op CD-rom

7 f Voorwoord Deze CUR/ CROW/ Delft Cluster Ontwerprichtlijn, 'Paalmatrassystemen, is het resultaat van de werkzaamheden die in de afgelopen jaren zijn uitgevoerd onder de verantwoordelijkheid van het CUR, CROW en het Delft Cluster kennisprogramma "Blijvend Vlakke Wegen". Dit kennisprogramma is in 2006 opgestart om nieuw ontwikkelde kennis uit het Delft Cluster innovatieprogramma, via richtlijnen en voorschriften, te vertalen naar toepassing in de praktijk. CUR Bouw & Infra en CROW hebben daartoe, in samenwerking met Delft Cluster, via hun kennisnetwerken, de sector gemobiliseerd en vijf kennisonderwerpen ter hand genomen. Naast de ontwerprichtlijn Paalmatrassystemen omvat het programma Blijvend Vlakke Wegen de richtlijn Grondonderzoek in de Tenderfase, de aanbeveling Integraal wegontwerp, de aanbeveling Eisen voor langsvlakheid van wegen en de handreiking Selectie overgangsconstructies in wegen. De CUR/ CROW/ DC ontwerprichtlijn Paalmatrassystemen is het voorlopige eindresultaat van een kennisontwikkelingsproces dat in 2002 gestart is met CUR-publicatie , Gewapende granulaatmatras op palen. Aanleiding was de toepassing bij de verbreding van de busbaan langs de N247 bij Monnickendam. Hierop aansluitend is in 2006 CURpublicatie Innovatie aardebaan, snel gebouwd en blijvend vlak, verschenen. In deze CUR-publicatie zijn, op initiatief van Rijkswaterstaat, ter bevordering van bredere inzet in de praktijk, een aantal innovatieve technieken gebundeld, die bijdragen aan snellere realisatie van civieltechnische constructies, met beperkte restzetting na ingebruikname. In 2007 is, op initiatief Rijkswaterstaat, de gemeente Rotterdam en Movares, CURpublicatie Eisen aan paalmatrassystemen opgesteld. Deze uitgave is alleen digitaal beschikbaar gesteld omdat direct aansluitend vanuit het programma Blijvend Vlakke Wegen de CUR/DC commissie C159-B met haar werkzaamheden is gestart. Deze ontwerprichtlijn Paalmatrassystemen geeft een overzicht van de bij toepassing te hanteren eisen en uitgangspunten, richtlijnen voor ontwerp, uitvoering en beheer. De richtlijn richt zich daarmee op alle bij het proces betrokken sectoren, opdrachtgevers, ontwerpers, uitvoerders en beheerders. Bij de ontwikkeling van de ontwerprichtlijn is, naast de Delft Cluster proeflocatie Kyotoweg, gebruik gemaakt van monitoring bij twee praktijkpaalmatrasprojecten, namelijk de N210 in de Krimpenerwaard en de spoorwegverbreding in Houten. Op basis van de vergelijking met 2D en 3D eindige elementenberekeningen en de praktijkmetingen is in de uitwerking van de ontwerprichtlijn de Duitse richtlijn EBGEO, hoofdstuk 9 gevolgd. Mede dankzij forse bijdragen vanuit opdrachtgevers en de betrokken sectorpartijen vindt er in de drie praktijkprojecten, Kyotoweg, N210 en Houten, meerjaren monitoring plaats. De commissie beveelt opdrachtgevers van paalmatrassystemen aan hun projecten te voorzien van meetinstrumenten en een monitoringprogramma in het beheer op te nemen. Een breed uitgevoerd monitoringprogramma zal een belangrijke bijdrage leveren aan verdere kennisontwikkeling en optimalisatie van het ontwerp van paalmatrassystemen. De commissie beveelt tevens aan om, door instelling van een praktijkcommissie Paalmatrassystemen, een vervolgtraject op te starten voor verdere doorwerking van de nu beschikbare kennis. Tevens kunnen de komende jaren in de ontwerp- en uitvoeringspraktijk kennis en ervaring met de ontwerpnchtlijn worden opgebouwd. Door op deze wijze proac-

8 tief een vinger aan de pols te houden kan de richtlijn tijdig aangepast en geactualiseerd worden. Met de CUR/ CROW/ DC ontwerprichtlijn Paalmatrassystemen krijgt de sector de beschikking over een richtlijn die bredere toepassing van paalmatrassystemen in Nederland zal bevorderen. Met paalmatrassystemen wordt snellere aanleg van infrastructuur mogelijk, worden kwetsbare objecten beschermd, worden overlast en hinder tijdens aanleg en beheer gereduceerd en nemen de onderhoudslasten af. Bij het verschijnen van deze ontwerprichtlijn Paalmatrassystemen was de samenstelling van CUR/DC commissie C159-B als volgt: V Mw. Ir. S.J.M. van Eekelen, voorzitter y Ir. H.L. Jansen, rapporteur Ir. R.J. Andnnga Ing. J.G. Bastiaans Ir. H.J. Beukema Ing. D.C. Boone ihng. C.A.J.M. Brok V Ir, M.H.A. Brugman J.H. van Dalen J Ir. J.W. Dijkstra G. Dortland Ving. P.G. van Duijnen Ing. D.W. Eerland Ing. Th. Huybregts \J Ing. M. de Kant Ing. A.P. de Lange Ing. J.M.T.M. van Liempt N( Ir. M.G.J.M. Peters Ir, B, Snijders 4Pr0f.dr.ir.ing. A.E.C. van der Stoel V Ir. D. Vink Ir. W. Voskamp Ir. T. Siemerink, coördinator Deltares, TU Delft Fugro Ingenieursbureau Gemeente Rotterdam Rijkswaterstaat / DVS Rijkswaterstaat / DVS Ballast Neöam Huesker Synthetics GmbH Arthe Civil & Structure Strukton Engineering, TU Delft Cofra TenCate Geosynthetics Movares Eerland Bouwstoffen Management Ingenieursbureau Geologics, Tensar Royal Haskoning Voorbij Funderingstechniek (Voton HSP) Vlam Consult Grontmij CRUX Engineering (voorheen Breijn - Heijmans) CRUX Engineering CRUX Engineenng Voskamp Business Consultancy / Colbond Geosynthetics CUR Bouw & Infra

9 Ten behoeve van het voor de richtlijn uitgevoerde kennisprogramma zijn financiële bijdragen ontvangen van: Fonds Collectief Onderzoek GWW Rijkswaterstaat, dienst Infrastructuur Rijkswaterstaat, dienst Verkeer en Scheepvaart Arthe Civil & Structure Ballast Nedam Breijn, Heijmans Cofra Colbond Geosynthetics CROW CRUX Engineering Delft Cluster Deltares Eerland Bouwstoffen Management Fugro Ingenieursbureau Gemeente Rotterdam Grontmij Huesker Synthetics GmbH Ingenieursbureau Geologics, Tensar Movares Prorail Royal Haskoning Strukton Engineering Tencate Geosynthetics Voorbij Funderingstechniek (Voton HSP) VWS Geotechniek CUR Bouw & Infra, CROW en Delft Cluster spreken hun dank uit aan al de leden van de commissie en hun organisaties, voor de geleverde bijdrage aan dit resultaat van CUR/DC commissie ontwerprichtlijn Paalmatrassystemen. januari 2010 Het bestuur van CURNET

10 Samenvatting Deze publicatie betreft een richtlijn voor het ontwerp van een paalmatrassysteem. Deze veelbelovende techniek is in de afgelopen jaren op veel plaatsen in Nederland toegepast. Na een overzicht van de eisen en uitgangspunten voor de constructie als geheel, komen achtereenvolgens het ontwerp van de paalfundering, het ontwerp van de matras met de geokunststof wapening, de uitvoering en het beheer en onderhoud aan de orde. De richtlijn bevat zoveel mogelijk praktische aanwijzingen voor het ontwerp, gebaseerd op literatuurstudies van buitenlandse richtlijnen en proefschriften, alsmede op uitgebreide 2D en 3D eindige elementenberekeningen. De resultaten van deze berekeningen zijn vergeleken met de meetresultaten van gerealiseerde projecten. Mede op grond hiervan is voor de gewapende matras in hoofdlijnen de Duitse richtlijn EBGEO overgenomen. De publicatie bestaat uit twee delen, namelijk de daadwerkelijke richtlijn en een omvangrijke bijlage met voorbeeldberekeningen, beschouwingen en achtergronden van berekeningen en berekeningsmethoden. Deze publicatie vervangt CUR-publicatie Summary This pubiication involves a guideline for the design of piled embankments. This promising technique for settlement free/ low settlement road and railroad embankments has recently been used at many locations in the Netherlands. Subsequent to a survey of the requirements and the basic principles for the structure as a whole, the pubiication glves the design of the pile foundation, the design of the mattress with the geosynthetic reinforcements, the realization and the maintenance. The guideline includes many practical directions for the design, based on literature studies of foreign guideiines and PhD theses as well as on extensive 20 and 3D finite element calculations. The results of these calculations have been compared with the measurement results of completed projects. Also because of these results, the primary directives of the German EBGEO guideline have been adopted. The pubiication consists of two parts, namely: the actual guideline and an extensive annex, which includes example calculations, considerations and background Information on calculations and calculation methods. This pubiication replaces CUR-Report

11 Verklarende woordenlijst aardebaan deel van het weglichaam onder de verharding en boven de natuurlijke of verbeterde ondergrond AuGeo licht paaltype, met een permanente casing, wordt met een drainstitcher {stelling voor de installatie van verticale drains) aangebracht, zie ook GSP BGT bruikbaarheidsgrenstoestand. De bruikbaarheidsgrenstoestand is de toestand waarbij de vervormingen in de geotechnische constructie zo'n vorm aannemen dat daardoor een ongewenst verlies aan bruikbaarheid optreedt waardoor schade en/of hoge onderhoudskosten ontstaan. cement hydraulisch bindmiddel dat voldoet aan NEN-EN CSV Coplan-Stabilisierungs-Verfahren; in de grond gevormde, grondverdringende kolommen met kleine diameter cunet in natuurlijke grond gemaakte ingraving, waarin een aardebaan kan worden aangelegd dagmaat afstand tussen de twee dagkanten ofwel de binnenwaartse maat van een opening; in dit geval de afstand tussen de kopplaten extra overlnoogte extra zandtaagdikte (hoeveelheid grond) die tijdelijk wordt aangebracht om zetting van het grondlichaam te bespoedigen GEC Geotextile Encased Columns, zie Ringtrac geogridwa pening kunststof (grond)wapening in rastervorm; geogrids hebben een hoge sterkte en zijn niet gronddicht, maar wel waterdoorlatend gestabiliseerde grondstabilisatle (MIP) in de vorm van een kolom (grond}kolommen GMOP Gewapende granulaat Matras Op Palen, of Gewapende grondmatras Op Palen, zie Spijkerbed en GSP GOZ geotextiel omhulde zandkolommen, zie Ringtrac GSP Gewapende Spreidingsmatras op Slanke Palen grondstabilisatle verbetering van de grondeigenschappen door menging van de grond met een geschikt bindmiddel (MIP) GTl, GT2 zie UGT respectievelijk BGT HSP Hoge Snelheids-Paal; licht paaltype dat met behulp van een tijdelijke steuncasing wordt aangebracht IGGP slanke, in de grond gevormde, grondverdringende palen matras drukverdelende constructie, opgebouwd uit (grof)korrelig materiaal en geokunststof wapening matrasvulling (grof)korrelig matenaal toegepast in de gewapende matras MIP Mixed-ln-Place; zie grondstabilisatle overhoogte zandlaagdikte (hoeveelheid grond) die wordt aangebracht om - na zetting van de ondergrond - de gewenste hoogte van de constructie te bereiken OCR Over Consolidation Ratio, overconsolidatiegraad PPN paalpuntniveau RC Reliability Oass (Eurocode, respectievelijk RCl, RC2 en RC3)

12 restzetting Ringtrac Spijkerbed UGT zettingsarm zettingsvrije paalmatras zettingsreducerende paalmatras zetting die zich voordoet in een bepaalde periode vanaf de oplevering van de bovenbouv^ (bijv. verharding of spoorstaven). Andere benaming: zetting in gebruiksfase in de ondergrond aangebrachte, draagkrachtige kolommen voorzien van een geokunststof omhullingskous draagsysteem v/aarbij v/ordt gebruikgemaakt van 'standaard' betonpalen, zoals prefab-palen en avegaarpalen, en een gewapende granulaatmatras uiterste grenstoestand. De uiterste grenstoestand is de toestand waarbij de draagkracht van de constructie wordt overschreden en de constructie bezwijkt. toestand, waarbij nog een geringe restzetting optreedt; voor een terreinophoging of een aardebaan betekent dit een restzetting van bijvoorbeeld minder dan 0,20 m in 30 jaar, soms minder een paalmatrassysteem met vrijwel geen zetting, omdat de palen zo worden ontworpen dat zij de volledige belasting (verkeersbelasting, eigen gewicht wegverharding, wegfundering en ophoging inclusief matras) en de negatieve kleef dragen een paalmatrassysteem waarbij de palen slechts een deel van de totale belasting dragen. De grond tussen de palen zal de matras blijvend ondersteunen. De paalkop zakt vrijwel evenveel als de grond onder de matras (klein zakkingsverschil mogelijk door doorzakking van de geokunststof wapening)

13 Notaties A A A Ai aandeel van de belasting dat door boogwerking in de matras rechtstreeks naar de palen gaat grootte van het oppen/lak in m^, bij geokunststof wapening in mvm parameter die de parabolische doorhanging van de geokunststof wapening beschrijft, respectievelijk AL< en ALV grootte van het invloedsgebied van een paal onder de matras in m^, A, = Sx.Sy Agrona Aq Al, A2, enz grootte van het grondoppervlak tussen de paaldeksels in m^ grootte van het oppervlak van de paaldeksel in m^ reductiefactor voor de sterkte van de geokunststof wapening volgens EB GEO a afmeting van de paaldeksel (paalkop) in m (in EBGEO aangeduid met d) aeg a B B beq bp Cc G Cp O9 Cs C equivalente diameter van de paaldeksel in m diameter van de leiding in de formule van Marston in m breedte in m aandeel van de belasting dat door membraanwerking in de geokunststof wapening van de matras naar de palen gaat equivalente breedte van de paaldeksel in m breedte van de paaldeksel in m boogwerkingsconstante die Marston afleidde voor de gronddruk op leidingen (BS 8006) samendrukkingsconstante volgens Terzaghi primaire samendrukkingsconstante volgens Koppejan secundaire samendrukkingsconstante volgens Koppejan golfsnelheid van de schuifgolf in m/s aandeel van de belasting dat door de ondergrond onder de matras wordt gedragen c' cohesie van de grond in kpa Cu ongedraineerde schuifsterkte in kpa D diameter in mm Deq equivalente paalpuntdiameter {= 1,13 x zijde van vierkante paalpunt) in mm D50 korreldiameter die door 50% van het materiaal wordt onderschreden in mm d EBGEO de afmeting van de paaldeksel in m (hier aangeduid met a} deg EBGEO de equivalente diameter van de paaldeksel in m (hier aangeduid met aeq) E maat voor de boogwerking, E = (A+B) / (A+B+C), of E = Foaai / Ftoiaai E elasticiteitsmodulus in kpa of MPa EAg stijfheid van de geokunststof wapening in kn/m (in EBGEO aangeduid met J) EAgrond F Fcyci Fg Fhor Fr.d Stijfheid van de ondergrond tussen de paaldeksels in kn/m kracht in kn amplitude van de cyclische belasting in kn kracht in de geokunststof wapening in kn/m honzontale kracht in kn/m rekenwaarde van de maximale draagkracht van een paal in kn draagkracht van de paal in kn

14 F,:pk de optredende positieve kleef in slappe laag in kn FE algemene notatie voor de belasting Fs:ci rekenwaarde van de maximale belasting van een paal in kn Fs:nk:max maximum waarde negatieve kleef over gehele hoogte van de slappe laag h in kn Fsmk optredende negatieve kleef in kn rs;nl<:res resulterende negatieve kleef op paal in kn Fs;nk:ci rekenwaarde waarde van de negatieve kleef in kn f frequentie in Hz f doorhanging van de geokunststof wapening in m fmi, fm2, enz reductiefactor voor de sterkte van de geokunststof wapening volgens BS 8006 f2d/3d ratio tussen berekende rekken uit 2D en 30 analyses G totale belasting uit de paalmatras in kn Grep representatieve waarde van de permanente belasting in kn g permanente (gelijkmatig verdeelde) belasting in kn/m^ H totale dikte van de matras (van bovenkant verharding tot paaldeksel} in m (in EBGEO aangeduid met h) h dikte van de (slappe) laag in m heg equivalente laagdikte in m hg hoogte van de boogwerking in m h* hoogte van de matras waarbinnen eisen worden gesteld aan de sterkte ((p'- waarde) van de matrasvulling in m I traagheidsmoment van de paal in m"* J EBGEO de stijfheid van de geokunststof wapening in kn/m (hier aangeduid met EAg) K stijfheidsmatrix Ka. KD gronddrukfactor of gronddrukcoefficient voor actieve respectievelijk passieve gronddruk Kkfit gronddrukfactor voor passieve gronddruk (kritische verhouding van de hoofdspanningen) ks beddingconstante van de ondergrond in kn/m^ k«verticale doorlatendheid van de grond in m/s L lengte in m U dagmaat tussen de paaldeksels in m Lp lengte van de (doorhangende) geokunststof wapening in m M buigend moment of kantelmoment in knm m materiaalparameter in het Hardening Soil model (Plaxis) N normaalkracht in kn N aantal lastwisselingen P puntlast op maaiveld in kn P verhouding van de dynamische belasting ten opzichte van de totale belasting Pf faalkans p totale belasting (permanente + veranderlijke) in kn/m^, p = q -^ g pr:max;plini maximum puntweerstand, in MPa, die niet hoger mag zijn dan 15 MPa maximum paalschachtwrijving op diepte z in MPa

15 P'c P'r Qrep q qc qc qc qc R R R R Rinl :êem :gem keem RFcteep S s s Sx Sy S Tr Ts Tv Th t u V V W,ot Wt WT Aw w w Wl Wc, W, belastingdeel dat direct naar de leiding respectievelijk de paal gaat {BS 8006) in kpa belastingdeel dat direct naar de geokunststof wapening gaat {BS 8006) in kpa veranderlijke bovenbelasting in kn representatieve waarde van de veranderlijke belasting in kn veranderlijke belasting (verkeersbelasting) in kpa conusweerstanden in MPa gemiddelde de conusweerstanden in MPa over traject I gemiddelde de conusweerstanden in MPa over traject II gemiddelde de conusweerstanden in MPa over traject III is de afgesnoten conusweerstand in MPa straal in m afstand van een punt in de ondergrond tot de puntlast P {Boussinesq) in m weerstand of oplegreactie in algemene zin in kn verhouding van de dynamische belastingen interfacefactor in Plaxisberekeningen reductiefactor voor de duur van de belasting (kruip) volgens BS 8006 belasting in algemene zin schelpfactor hart-op-hart-afstand van de palen in m hart-op-hart-afstand van de palen in x-richting in m hart-op-hart-afstand van de palen in y-richting in m factor, die de invloed van de vorm van de dwarsdoorsnede van de paalvoet in rekening brengt bij de berekening van de draagkracht trekweerstand van de geokunststof wapening in kn/m totale trekkracht in de geokunststof wapening ten gevolge van de verticale en horizontale belasting in kn/m trekkracht in de geokunststof wapening ten gevolge van de verticale belasting in kn/m trekkracht in de geokunststof wapening ten gevolge van de horizontale belasting in kn/m tijd in s knoopverplaatsing in het interactiemodel zettingsreducerend systeem in m tijd waarin de zakking is opgetreden in s de vanatiecoëfficiënt volume in m^ of in mvm totale belasting per paalgebied (BS 8006) in kn gemiddelde belasting (kracht) op de geokunststof wapening (BS 8006) in kn lijnbelasting op de rechthoekige wapeningstrook tussen twee paaldeksels (BS 8006) in kn/m zakking van de paalkop in mm watergehalte van de grond in % verticale verplaatsing/ zakking in mm verplaatsing / zakking van de paalkop in mm belastingaandeel dat direct naar de palen respectievelijk de wapening wordt afgedragen (BS 8006) in kpa

16 Wmv Wpunt Wel vja Wreq;uGT Wfeq:BGT X Xk X Z z Az verwachte maaiveldzakking na installeren van de palen in mm zakking van de paalpunt als gevolg van de belasting op de paal in mm zakking van het boveneinde van de paal als gevolg van elasticiteit van de paal in mm rekenwaarde van de verplaatsing van de paalkop in mm maximaal toelaatbare verplaatsing van de paalkop in de UGT in mm maximaal toelaatbare verplaatsing van de paalkop in de BGT in mm algemene aanduiding van een materiaalparameter algemene aanduiding van de karakteristieke waarde van een materiaalparameter afstand van het omslagpunt tot de onderzijde van de slappe laag in m taalfunctie diepte in m samendrukking in mm a is de verhouding tussen Cu en a'«;o u hoek in ttp Qs p paalklassefactor voor de berekening van de draagkracht van de paalpunt factor voor de schachtwrijving factor, die de invloed van de paalvoetvorm in rekening brengt p hoek in " P X betrouwbaarheidsindex hulpfactor in de EBGEO berekening 6 wrijvingshoek tussen twee materialen in c rek in de wapening bij de optredende kracht y volumiek gewicht in kn/m^ Y(;p belastingsfactor Yf.nk belastingsfactor voor de negatieve kloef Ym partiële factor (materiaalfactor) voor grondeigenschappen r\ reductiefactor voor de negatieve kleef Tl reductiefactor EBGEO om trendbreuk te voorkomen Tl helling door zettingsverschillen in % (Ii() standaard normale verdeling cp' hoek van inwendige wrijving in K reductiefactor voor de boogwerking door cyclische belastingen volgens Heitz (de verhouding tussen de boogwerking onder statische respectievelijk cyclische belasting) K materiaalparameter in het Soft Soil (Greep) model (Plaxis) X materiaalparameter in het Soft Soil (Greep) model (Plaxis) ki hulpfactor in de EBGEO berekening X,2 hulpfactor in de EBGEO berekening materiaalparameter in het Soft Soil Greep model (Plaxis) V a' a(jyn.u(o) dwarscontractiecoëfficiënt korrelspanning in kpa ondergrens van de dynamische spanning in kn/m^

17 adyn.oib) o'v;o Ao' omax bovengrens van de dynamische spanning in kn/m^ terreinspanning {initiële korrelspanning) in kpa effectieve spanningstoename ten gevolge van de totale belasting uit de paalmatras in kpa maximale belasting op de geokunststof wapening in kpa arïiax:gem gemiddelde maximale belasting op de geokunststof wapening in kpa ^ factor afhankelijk van het aantal palen en aantal proefbelastingen of terreinproeven \ / dilatantiehoek in

18 Hoofdstuk 1 Inleiding 1.1 Algemeen De afgelopen jaren zijn in Nederland circa 20 paalmatrassen aangelegd voor infrastructurele Vi'erken. Bij deze constructie vi/ordt de wegconstructie ondersteund door een gewapende granulaatmatras. Palen onder de matras dragen vervolgens het merendeel van de belasting over op de draagkrachtige ondergrond. Deze constructies vertonen na ingebruikname weinig of geen restzetting^. De krachtsoverdracht in de matras ontstaat door boogwerking. Bij een traditionele aardebaan is de boogwerking van nature meestal onvoldoende zodat onderin een overdrachtslaag met geokunststof wapening nodig is, zie figuur 1.1. Deze wapening ondersteunt tevens de grondmassa beneden de boog. Soms zijn enkele wapeningslagen boven elkaar aanwezig. In de overdrachtslaag wordt meestal grofkorrelig materiaal gebruikt, bijvoorbeeld menggranulaat. In deze publicatie wordt voor dit materiaal de term matrasvuking gebruikt. De combinatie van paalfundering en gewapende overdrachtslaag wordt aangeduid met de term paalmatras. Ook wordt de term GMOP gebruikt, die staat voor Gewapende granulaatmatras Op Palen, of Gewapende grondmatras Op Palen. Principeschets Fig. 1.1 paalmatras. scheidingsdoek (eventueel) wegverharding \ wegfundering zandbed / verdichte zandophoging wapening (één ~ of meer lagen) paaldeksel verdicht grofkorrelig materiaal paal of kolom Onder de geokunststof wapening wordt soms een dun zandlaagje of geokunststof scheidingsdoek aangebracht als uitvullaag en om beschadiging van de wapening te voorkomen. ^ Zie verklarende woordenlijst aciitenn deze publicatie.

19 In verband met de zichtbaarheid vt/orden de paalkoppen bij voorkeur boven de grondwaterspiegel geplaatst. Aangezien een grondwaterstandverlaging (bemaling) vaak ongewenst zal zijn, is hiermee het niveau van de onderkant van de matras vastgelegd. Voor paalmatrassen kunnen alle mogelijke paalsystemen worden gebruikt, zoals: Gewapende Spreidingsmatras op Slanke Palen (GSP), waarbij AuGeo palen (zie figuur 1.2) of HogeSnelheidsPalen (HSP) worden gebruikt. Spijkerbed, waarbij 'standaard' prefab betonpalen worden gebruikt. Kyotoweg, waarbij een houten paalfundering dient als ondersteuning van een gewapende matras opgebouwd uit gemodificeerde baggerspecie of granulaat, gestabiliseerde grondkolommen Mixed-ln-Place (MIP), waarbij een overdrachtslaag alleen wordt toegepast als de kolommen ver uit elkaar staan. Geotextile Encased Columns (GEC), Geotextiel Omhulde Zandkolommen (GOZ), (oude benaming systeem Möbius, huidige benaming Ringtrac ), met daarboven een gewapende ophoging. CSV kolommen (Coplan-Stabilisierungs-Verfahren: in de grond gevormde, grondverdringende kolommen met kleine diameter), met daarboven een gewapende ophoging. Deze publicatie betreft hoofdzakelijk constructies met een paalfundering en gaat niet in op details van de hierboven genoemde kolommen. Aandachtspunten bij het constructief ontwerp zijn de berekening van de draagkracht van de palen, waarvoor niet noodzakelijkerwijs dezelfde eisen gelden als bij een gebouv/fundering, en de dimensioneringsberekeningvan de gewapende matras. In 2002 is CUR-publicatie Gewapende granulaatmatras op palen. Toepassing, ontwerp- en uitvoeringsaspecten [7] verschenen, naar aanleiding van de Spijkerbed constructie voor de verbreding van de N247 bij Monnickendam, zie [83]. De toegenomen belangstelling alsmede de kritische vragen over de ontwerpmethoden waren aanleiding voor de huidige, aanvullende studie naar paalmatrassystemen. De huidige CUR-publicatie kan gezien worden als vervanging van CUR-publicatie uit Het ontwerpproces van een paalmatras geschiedt in het algemeen zoals aangegeven in tabel 1.1 De stappen 1 t/m 3 (exclusief EEM-berekeningen) kunnen gezien worden als het voorontwerp. Hierin wordt het paalstramien inclusief paaltype en de wapeningssterkte bepaald. Stap 4 kan gezien worden als het definitief ontwerp, waarin aanvullende berekeningen worden gemaakt ter bepaling van de horizontale krachten en de bijvoorbeeld met behulp van de eindige- elementenmethode. deformaties,