Draagkracht funderingspalen een up-date (2)

Transcriptie

1 Draagkracht funderingspalen een up-date (2) Frits van Tol Deltares, TU-Delft Met bijdragen van: CUR-commissie Inleiding Titels mijn Funderingsdag lezingen Draagvermogen geheide palen Internationale context Draagkracht funderingspalen een up-date Draagkracht funderingspalen een up-date (2) 1

2 Inleiding Titels mijn Funderingsdag lezingen Draagvermogen geheide palen Internationale context Draagkracht funderingspalen een up-date Draagkracht funderingspalen een up-date (2) Dit reflecteert: thema is belangrijk, maar ontwikkelingen gaan traag Overzicht lezing Inleiding Achtergrond gereduceerde a-factoren Onderzoek verborgen veiligheden Voorstel CUR-commissie >> NEN-cie Stand van zaken NEN-commissie 2

3 Draagvermogen factoren in NEN Voorstel: reductie factoren vanaf 1/1/2016 Hoe zit het met de steun in de branche? - negatief, geen falen in praktijk - positief, is nodig en na 2016 meer palen leveren - misschien niet nodig, maar daar is wel onderzoek voor nodig Achtergronden Achtergrond gereduceerde a-factoren Delfts Cluster / CUR onderzoek/rapport 2008 a p voor grondverdringende palen 3

4 Achtergrond gereduceerde a-factoren Delfts Cluster / CUR onderzoek/rapport 2008 a p voor grondverdringende palen Dat wil zeggen: a p = 0,70 Hoe uniek is dit resultaat? Frankrijk Belgie Verenigde Staten Australie Duitsland Engeland 4

5 Verenigde staten, FHWA (Puppala et al, 2001) French method: Qp/Qm = 1.06 Var. Coef.= Dutch method: Qp/Qm = 1.41 Var. Coef.= Measured Pile Capacities in kn by Pile Load Test Pile Data from: California - Mississippi - MS Alabama - AL South Carolina - SC SC MS MS MS MS AL MS MS + 30% SC 1:1 Line - 30% Measured Pile Capacities in kn by Pile Load Test Pile Data from: California - Mississippi - MS Alabama - AL South Carolina - SC MS AL MS MS MS MS MS + 30% SC MS 1:1 Line - 30% SC Interpreted Pile Capacities in kn by LCPC Method Interpreted Pile Capacities in kn by European Method Verenigde staten, FHWA (Puppala et al, 2001) French method: Qp/Qm = 1.06 Var. Coef.= Dutch method: Qp/Qm = 1.41 Var. Coef.= a p = 0, Measured Pile Capacities in kn by Pile Load Test Pile Data from: California - Mississippi - MS Alabama - AL South Carolina - SC SC MS MS MS MS AL MS MS + 30% SC 1:1 Line - 30% Measured Pile Capacities in kn by Pile Load Test Pile Data from: California - Mississippi - MS Alabama - AL South Carolina - SC MS AL MS MS MS MS MS + 30% SC MS 1:1 Line - 30% SC Interpreted Pile Capacities in kn by LCPC Method Interpreted Pile Capacities in kn by European Method 5

6 Australia, UWA database (Xu & Lehane 2005) Duitsland, Kempfert & Becker (2009) 6

7 Engeland, Imperial College ontwerpmethode Puntdraagvermogen (palen in zand): Q b = q b. p. D 2 /4 q b = q c [1 0.5 log (D/D cpt )] reduction factor 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 pile diameter q b = 0.3 q c for D > 0.9m diameter (Middeling q c volgens Franse methode) Internationale vergelijking a p Nederland 1,0 na ,7 Belgie 1,0 NEN methode Frankrijk 0,5 Engeland 0,3-0,6 afhankelijk D pile (0,2 0,9 m) Duitsland 0,7 0,8 afhankelijk q c (7,5 15 MPa) Australie 0,6 geheide piles Ver. Staten 0,7 7

8 Conclusies 1. Nederlanse methode (NEN ) overschat puntdraagvermogen van geheide prefab palen aanzienlijk, 40% (vanaf 8D) 2. Deze bevindingen zijn in lijn met internationale richtlijnen en publicaties 3. Nederlandse methode voorspelt schachtdraagvermogen goed 4. Een validatie voor andere paaltypen is niet te maken vanwege gebrek aan goede proefbelastingen 5. Bij andere paalsystemen is het draagvermogen mede afhankelijk van de wijze van uitvoering Wat is er sindsdien (2010) gebeurd? NEN-commissie: NEN : Waarden voor a p en a s blijven tot 2016 ongewijzigd; Tot dan kunnen leveranciers voor hun eigen paaltype a p en a s bepalen m.b.v. proefbelastingen (incl. goedgekeurde beschrijving van paalsysteem en installatieproces bij NEN deponeren). Voor overige leveranciers en palen worden factoren in 2016 gereduceerd met 33%. 8

9 Wat is er sindsdien (2010) gebeurd? CUR-commissie 193 aan de gang Producenten: ABFAB, NVAF Opdrachtgevers: RWS-DI; GW-Rotterdam Kennis instituten: Deltares, CUR Geotechnische adviseurs: Fugro Norm commissie: NEN CUR- cie plan 1. Inventariseren/kwantificeren verborgen veiligheden (literatuur studie) 2. Haalbaarheid onderzoeken van certificeren gekoppeld aan draagvermogen factoren 3. Pilot test centrifuge, verborgen veiligheden 4. - Vervolg centrifuge, - Veld testen; proef belastingen naar verborgen veiligheden (prefab palen) 5. Veld onderzoek overige paaltypen 9

10 Resultaat actie 1: inventariseren/kwantificeren verborgen veiligheden Verbetering van de draagkracht in de tijd Groepseffecten Verbetering van de draagkracht in de tijd van geheide palen Veel onderzoek: - vnl. op stalen palen - trekpalen - prefab beton palen (Axelsson,2002) 10

11 Verbetering van de draagkracht in de tijd capacity (kn) 2,500 2,250 2,000 1,750 1,500 1,250 1, ,000 time (days) Metingen van Bullock et al Bullock et al Q = 1689 kn 0 A = t = 1 day 0 Capacity (kn) 1,800 1,600 1,400 1,200 1, time (days) Metingen van Axelsson, 2002, Axelsson B, 2002 Q = 989 kn 0 A = t = 1 day 0 Verbetering van de draagkracht in de tijd Paalpuntcapaciteit verandert nauwelijks in tijd (Axelsson 2002); (Bullock 2005); Schachtwrijving neemt toe in tijd. Toename is lineair met logaritme van tijd. Een 10 keer langere tijdsduur geeft toename van ca. 20% of meer; Schachtwrijving neemt toe doordat horizontale spanning toeneemt en het zand rondom de paal meer wil dilateren. 11

12 Aanbeveling Ontwikkeling draagkracht in de tijd. 1 A. t Q t Q0 log 10 t0 Onderzoek experimenteel: - grootte van A - effecten van paal: diameter, ruwheid paal, paal type, zand: pakking, korrel verdeling etc heivolgorde, wisselende belasting Groepseffecten f1 is veelvuldig gecontroleerd adhv praktijkmetingen en lijkt veilige waarde Voorbeeld: HSL Ringvaartaquaduct te Abbenes Vergelijking sondering DKM4 (voor) met DKM6-01 (na) Conusweerstand in MPa voor het heien na het heien -15 Diepte t.o.v. NAP f1 berekend: 1,2 gemeten: >1,

13 Groepseffecten Werkelijk installatie proces is echter veel complexer: - niet alleen verdichting, - maar ook opspanning t.g.v. van dilatantie - en dus lossere pakking dichtbij de paalschacht - bij initieel dichtgepakte zanden treedt crushing op, waardoor opspanning beperkt blijft Conclusie groepseffecten In beginsel verdichtingsfactor f1 ook toepassen voor geheide op druk belaste palen. Te beantwoorden vragen: geldt f1 voor schacht- en voor puntdraagvermogen? welke mate en diepte verdichting beneden paalpunt? wat is invloedsgebied 6 Deq? wat is invloed eigenschappen zand zijn controle sonderingen na installatie nodig, zoals CUR bij f1 > 1,0 Effect f2 is beperkt en geen verder onderzoek 13

14 Onderzoek verborgen veiligheden Conclusie Ga door met onderzoek naar tijdseffecten - kwantificeren effect - invloed belasting wisselingen Ga door met onderzoek naar verdichtingseffecten - effect voor paalpunt - installatie volgorde Pilot test centrifuge, tijds- en groepeffecten Onderzoeksvraag: is het mogelijk setup - en groeps effect te quantificeren in geot. centrifuge 900 mm D = 16 mm 14

15 Onderzoeksvraag - Voordeel centrifuge: gecontroleerde condities en lagere kosten dan field tests). - Het mechanisme achter set-up is vermoedelijk kruip, dat niet met g meeschaalt in een centrifuge - Bij lineair verband tussen draagkracht en log t moet pile set-up bepaald kunnen worden door proefbelasting op 1, 10, 100 en 1000 min na paal installatie 16th January 2014 Gerelateerde vragen - Heeft de wijze van installeren invloed - Wat is de invloed van het installeren van naast gelegen palen - Wat is de invloed van cyclische belasting 16th January

16 Test lay out Twee geinstrumenteerde palen (1&2) en twee dummies (3&4); D=16mm Testen werden uitgevoerd bij 40g Proefbelasting 1, 10, 100 and 1000 min na installatie op paal 1 (enkele paal) en paal 2 (paal in groep) Twee test series: Verschil: wijze installatie paal 1 Verschil volgorde installatie palen in groep Installatie methode Pile installation 16

17 Installatie palen Pile 1 Pile 2 Pseudo-driven Jacked Test resultaten (test series 2) Pile 1 (Pseudo-driven) Pile 2 (Jacked) Single pile Group pile (installation order: 3, 2, 4) 17

18 Resultaten Ontwikkeling schacht weerstand Single pile Group pile Pile 1: Pseudo-driven Installation order series 1: 2, 3+4 Pile 2: Jacked Installation order series 2: 3, 2, 4. Conclusies De resultaten vanset-up zijn niet overtuigend Verstorende factoren: - uitvoering verplaatsing gestuurd - het herhaald belasten van dezelfde paal Het lijkt dat gedrukte palen meer set-up vertonen dan de pseudo geheide palen Het installeren van buur palen geeft wel hogere schachtwrijving maar daarna een negatieve set-up 18

19 Noors onderzoek set-up van palen, (Karlsrud et al, 2014) Stalen open buis palen, belast op trek Resultaten Set-up van palen in zand verloopt meer volgens: - Q us =Q usref +a tanh[(b (t-t ref )] dan volgens - Q = Q 0 [1 + Δ 10 log 10 (t/t 0 )] 19

20 Resultaten - In zand volgt set-up een S-curve - Dit kan verklaren waarom de resultaten in in de centrifuge niet erg overtuigend waren - Significant ageing effects for axially loaded piles in sand (and clay) verified by new field load tests CUR- cie plan 1. Inventariseren/kwantificeren verborgen veiligheden (literatuur studie) 2. Haalbaarheid onderzoeken van certificeren Volgens gekoppeld aan draagvermogen factoren NEN haalbaar 3. Pilot test centrifuge, verborgen veiligheden 4. - Vervolg centrifuge, - Veld testen; proef belastingen naar verborgen veiligheden (prefab palen) 5. Veld onderzoek overige paaltypen geen financiering voor gevonden 20

21 Stand van Zaken - Geen duidelijkheid over verborgen veiligheden voor geheide prefab palen - Geen duidelijkheid over a-factoren overige paalsystemen -1/1/2016 worden draagvermogen factoren in NEN verlaagd CUR: Projectplan Paalklassefactoren koppelen aan certificering Doelstellingen 1. Gebruik van paalklassefactoren koppelen aan resultaten van proefbelastingen, uitgevoerd door gecertificeerde bedrijven op door gecertificeerde bedrijven geleverde funderingspalen. 2. Opstellen van spelregels voor door NEN te beheren transparant systeem waarin paalklassefactoren zijn opgenomen. >> Plan is aan NEN-commissie Geotechniek gestuurd 21

22 Stappenplan 1. Samenstellen van een werkgroep die een NTA (Nederlandse Technische Afspraak) gaat opstellen. De werkgroep voert de volgende stappen uit. 2. Vastleggen waaraan een bedrijf of instelling moet voldoen om een paal te installeren, al dan niet ten behoeve van een proefbelasting (certificering). 3. Vastleggen waaraan een bedrijf of instelling moet voldoen om een proefbelasting uit te voeren en de resultaten te interpreteren (certificering). 4. Op basis van NEN en OntwNEN-EN-ISO in detail vastleggen waaraan een proefveld voor het uitvoeren van een proefbelasting, moet voldoen (NTA). 5. Vastleggen waaraan de installatie van een paal ten behoeve van een proefbelasting moet voldoen (NTA). 6. Op basis van NEN en OntwNEN-EN-ISO vastleggen waaraan het uitvoeren van een proefbelasting die bedoeld is voor het bepalen van paalklassefactoren, moet voldoen (NTA) 7. Vastleggen waaraan de interpretatie van de resultaten van een proefbelasting moet voldoen om in aanmerking te komen voor opname in het NEN-register (NTA). 8. Vastleggen In NEN dat de volgens de NTA afgeleide paalklassefactoren alleen onder de in het uniforme certificatieschema genoemde voorwaarden mogen worden gebruikt (indien niet aan de voorwaarden wordt voldaan, mogen de in NEN op te nemen (minimum) waarden worden gebruikt. 9. Zeker stellen van een blijvende, goede werking van het ontwikkelde systeem (schemabeheer). 10. Organiseren van een centraal register voor certificaten. In stemming in NEN-commissie 1) Voortgaan met CUR voorstel (evt. in aangepaste vorm) 2) NEN handhaven (= 33 % reductie per 1 jan 2016) geen energie en effort in certificering en proefbelastingen 3) NEN minimaal aanpassen (tabel en onderschrijving) 22

23 Conclusie Er lijkt meerderheid van de NEN commissie voor doorgaan met CUR voorstel De NVAF is negatief over de haalbaarheid CURvoorstel vanwege de hoge kosten van proefbelastingen (en certificering) NVAF standpunt 1 Betwijfelt of paalpuntdraagvermogen te laag is. Gelooft in verborgen veiligheden Opdrachtgevers belang om hier onderzoek naar te doen (i.p.v. hogere bouwkosten te accepteren) Branche niet in staat tot investering voor proefbelastingen en certificering Verlaag alleen a p Voer proefbelastingen in kader van projecten uit Gebruik uitvoeringsnormen ipv certificering 1. Mondeling van Bartho Admiraal 23

24 Conclusie De NEN-commissie zit in lastig parket. Besluit tot voorstel 1 betekent in praktijk voorstel 2 NEN handhaven (= 33 % reductie per 1 jan 2016) geen energie en effort in certificering en proefbelastingen 24