Ophogen en herinrichten Kethel Oost

Transcriptie

1 Ophogen en herinrichten Kethel Oost ir. H.R. Havinga Deltares, 2012

2

3

4

5 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief Inhoud Lijst van Tabellen Lijst van Figuren iii v 1 Inleiding 1 2 Second opinion rapport Fugro Ingenieursbureau B.V. 3 3 Berekening buigende momenten in palen Inleiding Uitgangspunten Plaxisberekeningen Berekeningen D- Sheetpiling Bruikbaarheidsgrenstoestand Uiterste grenstoestand 16 4 Paalinspecties 23 5 Conclusies 25 6 Advies toekomstige ophogingen Ophogingen van de wegen Ophogingen van de tuinen Ophogingen van de kruipruimten 27 Bijlage(n) A Invoer parameters PLAXIS berekeningen A-1 B Resultaten paalinspecties B-1 C Foto s paalinspecties C-1 Ophogen en herinrichten Kethel Oost i

6

7 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief Lijst van Tabellen Tabel 2.1 Vergelijking berekende en gemeten zetting voor zuidelijk gedeelte 4 Tabel 2.2 Vergelijking berekende en gemeten zetting voor midden en noordelijke gedeelte 4 Tabel 3.1 Bezwijk en Scheurmomenten bij aansluiting paalkop aan funderingsbalk 14 Tabel 3.2 Palen direct naast ophoging, situatie Tabel 3.3 Palen 5,4 meter van ophoging, situatie Tabel 3.4 Palen direct naast ophoging, situatie 2046 (in ,4 m zand aanbrengen) 15 Tabel 3.5 Palen 5,4 m naast ophoging, situatie 2046 (in ,4 m zand aanbrengen) 15 Tabel 3.6 Prefab betonpaal, vierkant 350 mm, direct naast ophoging 16 Tabel 3.7 Bezwijkmomenten aansluiting paalkop- funderingsbalk 18 Tabel 3.8 Palen direct naast ophoging, situatie Tabel 3.9 Palen 5,4 meter van ophoging, situatie Tabel 3.10 Palen direct naast ophoging, situatie 2046 (in ,4 m zand aanbrengen) 19 Tabel 3.11 Palen 5,4 m naast ophoging, situatie 2046 (in ,4 m zand aanbrengen) 19 Ophogen en herinrichten Kethel Oost iii

8

9 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief Lijst van Figuren Figuur 3.1 Horizontale grondverplaatsingen in Figuur 3.2 Horizontale grondverplaatsingen in Figuur 3.3 Horizontale grondverplaatsing in 2046 (met opbrengen 0,4 meter zand in 2012) 11 Figuur 3.4 Horizontale verplaatsing in 2046 (zonder ophoging c.q. belastingneutraal ophogen in 2012) 12 Figuur 3.5 Resultaten voor paal, direct naast ophoging, vierkant 350 mm in Figuur 3.6 Paal vierkant 350 mm, direct naast ophoging, Ophogen en herinrichten Kethel Oost v

10

11 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief 1 Inleiding De Gemeente Schiedam maakt een plan voor het herinrichten en het weer op peil brengen van het openbaar gebied van Kethel Oost. Door Fugro Ingenieursbureau B.V. is geotechnisch onderzoek uitgevoerd en een advies uitgebracht. De wijk Kethel Oost is in de periode 1970 tot 1974 bouwrijp gemaakt. In de ondergrond is circa 13 meter slappe lagen (klei en veen) aanwezig. Bij het bouwrijp maken is gemiddeld circa 2,5 meter zand opgebracht. Na oplevering van de wijk is, ter compensatie van de optredende zettingen nog in totaal circa 2,5 meter zand opgebracht. Door Fugro is berekend dat de gemiddelde zetting sinds start bouwrijp maken circa 2,6 meter in het zuidelijk deel van de wijk en circa 3,0 m in het midden en noorden van de wijk bedraagt. In de wijk staan blokken met eengezinswoningen en bungalows. De eengezinswoningen hebben aan de voorzijde een berging en aan voor- en achterzijde terrassen. Deze woningen, bergingen en terrassen zijn gefundeerd op betonpalen. De bungalows zijn gefundeerd op houten palen met betonnen oplangers. De funderingspalen bevinden zich binnen het invloedsgebied van de aangebrachte en nieuw aan te brengen ophogingen. De palen worden hierdoor belast door negatieve kleef en horizontale gronddrukken. Door de Gemeente Schiedam is aan Deltares gevraagd de volgende werkzaamheden uit te voeren: Een second opinion van het rapport van Fugro Ingenieursbureau B.V. Een berekening van de buigende momenten in de palen in de huidige situatie en ten gevolge van eventueel nieuwe ophogingen. Een advies over het ophogen van de wegen, de kruipruimtes en de tuinen. Een inspectie van de paalkoppen van 15 woningen. Beantwoording van de vragen van de bewoners: Voldoet de veiligheid van de palen aan de normen? Zijn er verborgen gebreken? Wat is de restcapaciteit van de palen. In dit rapport worden de uitgevoerde werkzaamheden gerapporteerd. Ophogen en herinrichten Kethel Oost 1 van 27

12 GEO-0003, Versie 1, 21 januari 2012, concept 2 van 27 Ophogen en herinrichten Kethel Oost

13 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief 2 Second opinion rapport Fugro Ingenieursbureau B.V. Door Fugro is een rapport geschreven getiteld Herinrichting en ophoging wegen van de wijk Kethel Oost te Schiedam, opdrachtnummer , versie 2 d.d. 18 oktober Het rapport bevat 6 hoofdstukken en een samenvatting met aanbevelingen. In onderstaand overzicht wordt het commentaar van Deltares per hoofdstuk aangegeven. Hoofdstuk 1: Inleiding Aan het einde van paragraaf 1.1 staat dat de wijk grotendeels is gefundeerd op geprefabriceerde betonpalen, een klein gedeelte (Bosrand) staat op houten palen. Commentaar Deltares: Uit nadere informatie van de Gemeente blijkt dat de meeste woningen op geprefabriceerde voorgespannen betonpalen staan. De woningen Oever 2 t/m 36 op staan op geprefabiceerde niet- voorgespannen gewapend betonnen palen. Hoofdstuk 2: Grondonderzoek In dit hoofdstuk wordt het in 2010 uitgevoerde grondonderzoek beschreven. Dit heeft bestaan uit 8 sonderingen en 40 handboringen. Commentaar Deltares: In 1966, en 1986 zijn ook grondonderzoeken uitgevoerd. Het grondonderzoek in 1966 bestond uit verkennende boringen en sonderingen. In zijn sonderingen voor het ontwerp van de paalfunderingen uitgevoerd. In 1986 zijn sonderingen gemaakt voor en onderzoek naar de zakking van Kethel Oost. Hoofdstuk 3: Uitgangspunten In dit hoofdstuk zijn de uitgangspunten voor de berekeningen van de zetting en de palen vastgesteld. Uit het uitgevoerde grondonderzoek blijkt dat in het zuidelijke gebied minder veen dan in het noorden en midden van de wijk aanwezig is. Op basis hiervan heeft Fugro twee bodemprofielen onderscheiden. De wijk is in de periode bouwrijp gemaakt. Bij het bouwrijp maken is gemiddeld circa 2,5 meter zand aangebracht. Hierna is tijdens herstelwerkzaamheden voor de straat of het riool diverse malen zand aangebracht. Volgens Fugro is bij deze herstelwerkzaamheden in totaal circa 1,3 meter zand aangebracht. Door Fugro is een zetting berekend tussen start bouwrijp maken (circa 1970) en 2010 van circa 2,6 meter voor het zuidelijke gedeelte en circa 3,0 meter voor het noordelijke gedeelte. Het oorspronkelijke maaiveldniveau was circa NAP -2,6 m. Er is grondonderzoek uitgevoerd op verschillende tijdstippen (1968, , 1976, 1986 en 2010). Uit het grondonderzoek zijn de maaiveldniveaus en zanddiktes af te leiden. Fugro geeft een overzicht van de onder de woningen toegepaste beton en houten palen. Hierbij moet onderscheid gemaakt worden in voorgespannen en niet- voorgespannen betonpalen. De laatste zijn toegepast voor de woningen Oever 2 t/m 36 (vierkant 400 mm). Ophogen en herinrichten Kethel Oost 3 van 27

14 GEO-0003, Versie 1, 21 januari 2012, concept Hoofdstuk 4: Zettinganalyse Fugro voert zettingsberekeningen uit voor de twee onderscheiden bodemprofielen. Hierbij is het verloop van de zetting gedurende de periode gereconstrueerd. Vervolgens is de zetting berekend voor een toekomstige ophoging van 0,2 à 0,4 m. In de berekeningen is uitgegaan van een ophoging met zand. De zettingen zijn berekend met de formule van Koppejan. Uit de berekeningen volgt dat in de periode een zetting van circa 2,6 m in het zuidelijke gebied en circa 3 m in het noordelijke gebied is opgetreden. In de periode is volgens de berekeningen een zetting van circa 1 meter opgetreden. Deltares heeft de berekende zettingen vergeleken met de zetting die volgt uit een analyse van de resultaten van de sonderingen en aangebrachte ophoogdiktes. Deze vergelijking is samengevat in Tabel 2.1 en 2.2. Gemiddeld maaiveldniveau Ophoging Gereconstrueerde zetting Door Fugro berekende zetting 1970 NAP -2,6 m 2,4 m (1970) 1974 NAP -1,6 m 1,2 m (1974-1,4 m 1,0 m NAP -1,6 m 2,6 m 2,6 m Tabel 2.1 Vergelijking berekende en gemeten zetting voor zuidelijk gedeelte Gemiddeld maaiveldniveau Ophoging Gereconstrueerde zetting Door Fugro berekende zetting 1970 NAP -2,6 m 2,6 m (1970) 1974 NAP -1,6 m 1,3 m (1974-1,6 m 1,0 m 2010) 2010 NAP -1,6 m 2,9 m 3,0 m Tabel 2.2 Vergelijking berekende en gemeten zetting voor midden en noordelijke gedeelte Uit de vergelijking blijkt dat de berekende zettingen in 2010 goed overeenkomen met de gereconstrueerde zettingen. De in 1974 berekende zettingen zijn kleiner dan de gereconstrueerde zettingen. Hierbij wordt opgemerkt dat de in 1974 gereconstrueerde zettingen niet nauwkeurig zijn. In de reconstructie zijn sonderingen uit de periode gebruikt. Uit de sonderingen blijkt namelijk dat de aangebrachte zanddiktes en maaiveldhoogtes sterk verschillen. Uit de berekeningen volgt dat een ophoging van 0,2 à 0,4 m in 30 jaar leidt tot een zetting van 0,2 à 0,25 m in het zuidelijk deel van de wijk en 0,25 à 0,35 m in het noorden en midden van de wijk. Volgens Fugro is de onnauwkeurigheid in de resultaten van de zettingsberekeningen circa 50%. Daarnaast moeten de berekende zettingen als een ondergrens worden opgevat. Voor Deltares is het niet duidelijk waarom de berekende zettingen een ondergrens zijn. Deltares is van mening dat, 4 van 27 Ophogen en herinrichten Kethel Oost

15 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief mede gezien de variaties in grondslag in de wijk, inderdaad met een marge van circa 50% op de berekende zettingen, moet worden gerekend. Door de Gemeente Schiedam wordt een restzetting eis van 0,25 à 0,30 m in 30 jaar gehanteerd. Fugro beveelt aan om in het zuidelijke gedeelte van wijk met lichte materialen op te hogen en te streven naar een gewichtsneutrale oplossing. Ook voor het noordelijke gedeelte en het middengebied geeft Fugro de voorkeur aan lichtgewicht materiaal. Als alleen naar de restzettingseis wordt gekeken zijn de aanbevelingen van Fugro niet logisch. Voor het zuidelijke gedeelte adviseert Fugro een gewichtsneutrale oplossing met toepassing van lichte ophoogmaterialen. Dit betekent dat een deel van het aanwezige zand moet worden verwijderd, terwijl daar ook met een ophoging met zand aan de restzettingseis wordt voldaan. Voor het noorden en midden, waar de voorspelde zetting groter is, wordt alleen de toepassing van licht ophoogmateriaal genoemd. De term gewichtsneutraal wordt niet genoemd. Indien alleen de berekende zettingen en gehanteerde restzetting eis worden beschouwd, is voor het zuidelijke deel een gewichtsneutrale oplossing niet nodig. In het zuidelijke gedeelte zou maximaal 0,2 meter zand kunnen worden toegepast. In het noorden en midden moet, vanwege de restzettingseisen, met licht ophoogmateriaal worden gewerkt. In de aanbevelingen gaat Fugro alleen uit van de restzetting eis. Het aspect dat de ophogingen van invloed zijn op de horizontale paaldrukken wordt in dit hoofdstuk niet beschouwd. Hoofdstuk 5: Analyse paalfundering Fugro analyseert de invloed van de, in het verleden en in de toekomst aan te brengen ophogingen op de paalfundering. Door Fugro is berekend dat bij een ophoging van 0,2 of 0,4 m zand een toename van de negatieve kleef van 7% respectievelijk 13 % is. Volgens Fugro leidt dit tot een extra verticale vervorming van enkel mm s. Fugro doet geen uitspraak over het wel of niet toelaatbaar zijn van deze vervormingen. Het advies van Fugro is om de huidige bouwkundige staat van de bebouwing te bekijken. Deltares is van mening dat de kans op schade door toename van negatieve kleef minimaal is. Schade aan bebouwing kan ontstaan bij zakkingverschillen van de palen. Vaak wordt aangehouden dat bij een hoekverdraaiing van 1:300 lichte schade kan ontstaan. De paalafstanden onder de woningen op betonpalen zijn gemiddeld circa 5 meter. Deltares schat de additionele paalzakking bij dit type palen op enkele mm s en de zakkingverschillen zijn dus nog kleiner. Door dit soort zakkingverschil tussen twee palen ontstaat dan een rotatie die vele malen kleiner is dan 1:300. De kans op schade, als gevolg van een toename van negatieve kleef is dus zeer klein. De bungalows zijn op houten palen gefundeerd. De paalafstanden zijn hier kleiner. Doordat de houten palen een kleine diameter (190 mm) hebben zijn ze gevoeliger voor de toename van negatieve kleef. Het voordeel van de bungalows is dat de afstand tot de openbare ruimte groot is. Ophogingen van de openbare ruimte zullen dus geen of zeer weinig effect op de palen hebben. Indien de tuinen worden opgehoogd, is er een grotere invloed op de palen. Door het uitvoeren van berekeningen kan worden vastgesteld hoeveel de palen onder alle woningen zullen zakken door een toename van negatieve kleef door ophogingen. Ophogen en herinrichten Kethel Oost 5 van 27

16 GEO-0003, Versie 1, 21 januari 2012, concept Ook door de Gemeente Schiedam is de invloed van een toename van de negatieve kleef op de palen geanalyseerd. Uit de analyse blijkt dat de betonpalen voldoende reservecapaciteit hebben om de negatieve kleef op te nemen. De houten palen hebben een relatief groot schachtoppervlak. Daardoor is de invloed van negatieve kleef op de capaciteit van de houten palen groter. De bungalows staan meestal op grotere afstand (vaak minimaal 5 à 10 m) van de openbare ruimte dan de eengezinswoningen. Daardoor is de invloed van de ophogingen van de openbare ruimte op de houten paalfundering van de bungalows klein. Vanwege de gevoeligheid van houten paalfunderingen voor negatieve kleef wordt geadviseerd eventuele ophogingen nabij deze paalfunderingen met licht ophoogmateriaal uit te voeren. Deltares onderschrijft deze zienswijze. Fugro heeft een analyse gemaakt van de buigende momenten in de funderingspalen. Hierbij is gebruik gemaakt van het computerprogramma MSheet. In het programma is de paal geschematiseerd als een elastisch ondersteunde ligger die wordt belast door de horizontale verplaatsing van de grond. De ondergrond is geschematiseerd tot een rekstijve bovenlaag (het aangebrachte zand) op een elastische laag (de klei- en veenlagen). De berekeningen zijn uitgevoerd voor twee gevallen: Funderingspalen direct naast de ophogingen; deze simuleren palen direct naast de openbare ruimte: palen onder de onderheide bergingen, terrassen en hoekwoningen. Palen onder woning die worden belast door eenzijdige ophoging in de kruipruimte: deze berekening simuleert palen die onder de gezamenlijke muur van twee woningen staan, waarbij in kruipruimte van de ene woning is opgehoogd en van de andere woning niet. Berekend zijn de buigende momenten in houten palen, diameter 190 mm en betonpalen, vierkant 300 en 400 mm. Deltares heeft de volgende opmerkingen op de berekeningen: De berekeningen zijn uitgevoerd met een rekstijve bovenlaag. Hierdoor ontstaan in de aangebrachte zandlaag geen grondverplaatsingen. De paal wordt ingeklemd gedacht in de zandlaag. In werkelijkheid kunnen in de zandlaag ook verplaatsingen optreden. De paalkop is translatievast en rotatievrij. Hierdoor is het buigende moment bij de paalkop nihil. In werkelijkheid kan de verbinding tussen paalkop en balk een buigend moment opnemen. Een rotatievaste schematisatie is in eerste instantie daarom beter. De beddingsconstanten zijn bepaald met de methode Ménard. Deze methode geldt voor niet verplaatsende grond. De berekende beddingsconstanten zijn hierdoor aan de hoge kant. Dit levert hoge buigende momenten op. In de berekening van de palen direct naast de ophogingen is geen rekening gehouden met de ontgravingen voor de kruipruimten. Deze ontgraving is circa 0,4 meter. Ondanks dat deze ontgraving plaats vond voordat de palen werden geheid, worden door deze ontgraving de buigende momenten in de palen groter. 6 van 27 Ophogen en herinrichten Kethel Oost

17 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief De berekende grondverplaatsingen variëren tussen 0,09 m en 0,13 m (2010) en 0,11 m en 0,17 m in Een belangrijke parameter in de berekening is de Elasticiteitsmodulus (E) van de slappe lagen. Deze is niet vermeld. Fugro adviseert de kruipruimtes te allen tijde met licht ophoogmateriaal en dit in collectief verband uit te voeren. Deltares is het met Fugro eens dat de ophogingen collectief moeten worden uitgevoerd. Het ophogen met licht ophoogmateriaal is volgens Deltares voor de eengezinswoningen niet noodzakelijk. Er kan ook met zand worden opgehoogd. Dit heeft als voordeel dat de palen beter worden gesteund tegen de effecten van de ophogingen van de openbare ruimte. Deltares adviseert de kruipruimten van de bungalows wèl met licht ophoogmateriaal op te hogen. Hoofdstuk 6: Ophoogadvies Door de Gemeente Schiedam is aan Fugro gevraagd een gewichtsbeperkende en/of gewichtsneutrale oplossing met licht ophoogmateriaal te beschouwen. In verband met de restzettingeis adviseert Fugro de belastingverhoging te beperken tot maximaal 4 kn/m 2. Fugro heeft constructies met de lichte ophoogmaterialen YaliBims, EPS en Argex onderzocht. Ophogen en herinrichten Kethel Oost 7 van 27

18 GEO-0003, Versie 1, 21 januari 2012, concept 8 van 27 Ophogen en herinrichten Kethel Oost

19 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief 3 Berekening buigende momenten in palen 3.1 Inleiding Door de in het verleden aangebrachte ophogingen zijn horizontale grondverplaatsingen ontstaan die tot buigende momenten in de palen leiden. Door kruip van de ondergrond nemen de horizontale verplaatsingen nog toe en daarmee de buigende momenten. In de toekomst moeten de wegen worden opgehoogd. Dit kan op verschillende wijzen worden uitgevoerd. Als de ophogingen met zand worden uitgevoerd, treedt de grootste toename van buigende momenten op ten opzichte van methoden met licht ophoogmateriaal. De buigende momenten in de palen zijn afhankelijk van: De opbouw van de grondlagen. De eigenschappen van de grondlagen. De grootte van de ophoging. De fasering van de ophogingen. De afstand tot de ophoging. De buigstijfheid van de paal. Door Deltares zijn de horizontale grondverplaatsingen berekend met het Eindige Elementen Programma Plaxis, versie De interactie tussen grond en palen is berekend met het programma D-Sheetpiling, versie 9.2. De berekeningen zijn uitgevoerd voor de huidige situatie (2012) en voor het jaar Voor de laatste situatie is uitgegaan van een ophoging van de wegen met 0,4 meter zand in Uitgangspunten In de berekeningen is van het volgende uitgegaan: De grondslag van het noord -midden gedeelte van de wijk (profiel 2 uit het Fugro rapport); in het zuidelijke gedeelte van de wijk is de grondslag beter. In 1970 lag het maaiveld op NAP -2,6 m; hierop is 2,5 meter zand aangebracht. In 1974 is ter plaatse van de woningen en terrassen 0,6 meter zand verwijderd. In 1974 zijn de palen geheid. In de periode is 1,3 meter zand opgebracht. In de periode is 1,2 meter zand opgebracht. De grondwaterstand is NAP -2,75 m. De zandophoging is aangebracht ter plaatse van wegen en parkeerplaatsen. Voor de breedte van de ophogingen is 15 meter aangehouden. Dit is een bovengrens (conservatieve waarde). In de praktijk is de breedte vaak minder. De meeste woningen staan op voorgespannen palen, afmetingen 350 mm 2, 380 mm 2 en 400 mm 2. De woningen van Oever 2 t/m 36 staan op niet-voorgespannen betonpalen, 400 mm 2. Alle betonpalen hebben een verzwaarde punt. De bungalows staan op houten palen met betonnen oplangers. De buigend momenten zijn berekend voor palen direct naast de ophoging en palen op 5,4 meter van de ophoging. Ophogen en herinrichten Kethel Oost 9 van 27

20 GEO-0003, Versie 1, 21 januari 2012, concept De berekening van de palen direct naast de ophoging simuleert de palen onder de zijmuur van een hoekwoning. Deze palen liggen direct naast de ophoging en worden dus het zwaarst belast. De palen onder het terras liggen vaak vlak naast de ophogingen. Vaak komen afstanden van 1,4 meter en 1,9 meter voor. De berekening van een paal direct naast de ophoging is hiervoor aangehouden. De tweede berekening simuleert een paal onder de muur tussen de hoekwoning en de naast gelegen woning. De afstand van deze paal is in de orde van 5 meter tot de ophoging. De andere palen staan verder van de ophoging en worden dus minder zwaar belast. Deze palen zijn niet berekend. Bij de terraswoningen wordt de paal onder het terras aan de achterzijde belast door grond die onder talud is aangebracht. Ook voor deze palen is een berekening uitgevoerd. Voor de palen onder de bungalows is geen berekening uitgevoerd. Deze staan op grotere afstand, meestal minimaal 5 à 10 meter, van de openbare ruimte en hebben daardoor minder invloed van de wegophogingen. In de berekeningen is uitgegaan van de ongescheurde buigstijfheid van de betonpalen. Deze hangt onder andere af van de afmeting en hoeveelheid wapening. 3.3 Plaxisberekeningen De in de Plaxisberekening gehanteerde parameters zijn opgenomen in bijlage A. In de volgende figuren zijn de berekende grondverplaatsingen in 1974, 2012 en 2046 getoond. Voor 2046 zijn twee situaties beschouwd: met ophoging van 0,4 meter zand in 2012 en zonder ophoging c.q. belastingneutraal ophogen. Figuur 3.1 Horizontale grondverplaatsingen in van 27 Ophogen en herinrichten Kethel Oost

21 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief Figuur 3.2 Horizontale grondverplaatsingen in 2012 Figuur 3.3 Horizontale grondverplaatsing in 2046 (met opbrengen 0,4 meter zand in 2012) Ophogen en herinrichten Kethel Oost 11 van 27

22 GEO-0003, Versie 1, 21 januari 2012, concept Figuur 3.4 Horizontale verplaatsing in 2046 (zonder ophoging c.q. belastingneutraal ophogen in 2012) De maximale horizontale verplaatsingen treden ongeveer op direct aan de rand van de ophoging, op een niveau van NAP -8 m. Uit de berekening blijken de volgende maximale horizontale grondverplaatsingen: In 1974 (bij het heien van de palen): 0,12 m. In 2012: 0,38 m. In 2046: 0,67 m (ophogen met 0,4 meter zand in 2012). In 2046: 0,40 m (ophoging belasting neutraal). Indien in 2012 niet of belastingneutraal wordt opgehoogd is de verplaatsing in ,40 m, dus dan nauwelijks meer dan in De palen worden belast door de grondverplaatsingen sinds het heien van de palen. Voor palen direct naast de ophoging is dit in 2012 een maximale verplaatsing van 0,38-0,12 = 0,26 m. In 2046 is de verplaatsing maximaal 0,67 0,12 = 0,55 m. Deze grondverplaatsingen sinds het heien van de palen zijn in D- sheetpiling ingevoerd. 3.4 Berekeningen D- Sheetpiling Berekeningen zijn uitgevoerd voor palen direct naast de ophoging en palen op 5,4 meter van de ophoging. De situaties in 2012 en 2046 (uitgaande van 0,4 meter zandophoging) zijn berekend. In Tabel 3.1 t/m 3.4 zijn de belangrijkste resultaten van de berekeningen vermeld. In Figuur 3.4 zijn de buigende momenten, paalverplaatsingen en dwarskrachten van een paal vierkant 350 mm direct naast de ophogingen weergegeven. 12 van 27 Ophogen en herinrichten Kethel Oost

23 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief Dit zijn de buigende momenten bij de kop van de paal en in het veld van de paal. De berekende buigende momenten zijn representatieve waarden. De representatieve waarden zijn te gebruiken om te toetsen of scheurvorming optreedt (bruikbaarheidsgrenstoestand). Daarnaast moet de uiterste grenstoestand worden getoetst. paal direct naast ophoging; profiel 2 betonpaal vk 350 Kethel Oost ctr. form. A4 TELEPHONE TELEFAX 1/26/2012 date drw. D-SheetPiling 9.2 : v35p1-1.shi Depth [m] Bending Moments [knm] M support = -108,3-3 zand veen -8-9 kleih -10 beton vk klei kleih klei zandp Max: 70,5 - Min: -108,3 Depth [m] Moments/Forces/Displacements Shear Forces [kn] Fsupport = -34, Max: 37,7 - Min: -29,5 Depth [m] Displacements [mm] Max: 91,7 Figuur 3.5 Resultaten voor paal, direct naast ophoging, vierkant 350 mm in Bruikbaarheidsgrenstoestand Als maximaal buigend moment bij de kop is het door de Gemeente Schiedam berekende scheurmoment aangehouden (Tabel 3.1). Dit wordt aangeduid met M r. Omdat het een representatieve waarde is, is dit in Tabellen 3.2 t/m 3.5 de notatie M kop;r;rep gebruikt. In deze tabellen worden berekende (optredende) kopmomenten aangeduid met M kop;s;rep. De buigende momenten waarbij scheurvorming in het veld gaat optreden zijn bepaald uit door de Gemeente Schiedam berekende M-N-K diagrammen. Hierbij is maatgevend een situatie met een minimale normaalkracht in de paal. Het diagram voor de gebruikstoestand (scheurvorming) is gebruikt. Ophogen en herinrichten Kethel Oost 13 van 27

24 GEO-0003, Versie 1, 21 januari 2012, concept Tabel 3.1 Bezwijk en Scheurmomenten bij aansluiting paalkop aan funderingsbalk Als maximaal buigend moment in het veld is aangehouden het punt in het M-N-K diagram waarbij de eerste tak overgaat op de tweede tak. [rapport Kethel Oost M-N- K-kappa-diagrammen versie v01 d.d. 11 januari 2011 Gemeente Schiedam] Het buigende moment waarbij dit optreedt wordt M veld;r;rep genoemd. In de tabellen 3.2 t/m 3.5 worden de berekende (optredende) veldmomenten aangeduid met M veld;s;rep Paal M kop;s;rep [knm] M kop;r;rep M veld;s;rep [knm] M veld;r;rep [knm] Prefab, vk à 37 (*) Prefab, vk Prefab, vk à 67 (*) Gewapend, à 75 (*) vk400, zwakke as Gewapend, à 91 (*) vk400, sterke as * afhankelijk van de verticale belasting op de paal Tabel 3.2 Palen direct naast ophoging, situatie van 27 Ophogen en herinrichten Kethel Oost

25 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief Paal M kop;s;rep [knm] M kop;r;rep M veld;s;rep [knm] M veld;r;rep [knm] Prefab, vk à 37 (*) Prefab, vk Prefab, vk à 67 (*) Gewapend, à 75 (*) vk400, zwakke as Gewapend, à 91 (*) vk400, sterke as * afhankelijk van de verticale belasting op de paal Tabel 3.3 Palen 5,4 meter van ophoging, situatie 2012 Paal M kop;s;rep [knm] M kop;r;rep M veld;s;rep [knm] M veld;r;rep [knm] Prefab, vk à 37 (*) Prefab, vk Prefab, vk à 67 (*) Gewapend, à 75 (*) vk400, zwakke as Gewapend, à 91 (*) vk400, sterke as * afhankelijk van de verticale belasting op de paal Tabel 3.4 Palen direct naast ophoging, situatie 2046 (in ,4 m zand aanbrengen) Paal M kop;s;rep [knm] M kop;r;rep M veld;s;rep [knm] M veld;r;rep [knm] Prefab, vk à 37 (*) Prefab, vk Prefab, vk à 67 (*) Gewapend, à 75 (*) vk400, zwakke as Gewapend, à 91 (*) vk400, sterke as * afhankelijk van de verticale belasting op de paal Tabel 3.5 Palen 5,4 m naast ophoging, situatie 2046 (in ,4 m zand aanbrengen) In alle gevallen zijn de optredende buigende momenten bij de paalkop hoger dan het scheurmoment. De buigende momenten in het veld blijven in elke situatie in de eerste tak van het M-N-K diagram blijven. In het veld treedt dus geen scheurvorming op. Doordat het berekende buigende moment bij de paalkop hoger is dan het scheurmoment, kunnen scheuren bij de paalkop ontstaan. In het uiterste geval kan de Ophogen en herinrichten Kethel Oost 15 van 27

26 GEO-0003, Versie 1, 21 januari 2012, concept voorspanwapening uit de funderingsbalk worden getrokken. In dat geval ontstaat een scharnier. Om na te gaan wat de invloed daarvan is op de buigende momenten in de paal en horizontale paalverplaatsing zijn berekeningen uitgevoerd met een scharnier aan de paalkop. Deze berekeningen zijn gemaakt voor de voorgespannen prefab betonpaal, vierkant 350 mm. De resultaten zijn vermeld in Tabel 3.5. In Figuur 3.5 zijn de resultaten van de paal met scharnier aan de kop (2012) weergegeven. M kop;rep;s M veld;rep;s U max [m] [knm] [knm] 2012 Inklemming , Scharnier , Inklemming , Scharnier ,17 Tabel 3.6 Prefab betonpaal, vierkant 350 mm, direct naast ophoging Uit de resultaten blijkt dat bij het ontstaan van een scharnier bij de paalkop het buigende moment in het veld nauwelijks wijzigt. De horizontale paalverplaatsing neemt wèl toe. De berekeningen zijn voor de andere paalafmetingen niet uitgevoerd omdat een vergelijkbaar resultaat te verwachten is. paal direct naast ophoging; 2012;scharnier bij kop - profiel 2 betonpaal vk 350 Kethel Oost ctr. form. A4 TELEPHONE TELEFAX 1/26/2012 date drw. D-Sheet Piling 9.2 : v35p1-2.shi Depth [m] Bending Moments [knm] -3 zand veen -8-9 kleih -10 beton vk klei kleih klei zandp Max: 69,5 - Min: -50,3 Depth [m] Moments/Forces/Displacements Shear Forces [kn] Fsupport = -14, Max: 37,3 - Min: -26,1 Depth [m] Displacements [mm] Max: 115,3 Figuur 3.6 Paal vierkant 350 mm, direct naast ophoging, Uiterste grenstoestand In de uiterste grenstoestand wordt de rekenwaarde van het buigende moment getoetst aan de rekenwaarde van de momentcapaciteit: M s;d < M r;d 16 van 27 Ophogen en herinrichten Kethel Oost

27 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief De rekenwaarde van het buigende moment volgt uit de representatieve waarde door deze te vermenigvuldigen met een belastingsfactor van 1,2 (NEN 6702): M s;d = 1,2* M s;rep Voor de momentcapaciteit van de paal zijn de M-N-K diagrammen in de uiterste grenstoestand gebruikt. In deze diagrammen is gerekend met rekenwaarden van de beton- en staalsterkte. De maximale waarde uit deze diagrammen zijn de bezwijkwaarden voor het buigende moment (rekenwaarde van momentcapaciteit M r;d ). Aangehouden zijn de diagrammen met een minimale normaalkracht, omdat deze de laagste momentcapaciteit opleveren. De momentcapaciteit van de aansluiting van de paalkop aan de funderingsbalk worden bepaald door het slippen van de wapening. De bezwijkmomenten M u zijn vermeld in Tabel 3.7. In de Tabellen 3.8 t/m 3.11 is voor dit bezwijkmoment de notatie M kop;r;d gebruikt. Ophogen en herinrichten Kethel Oost 17 van 27

28 GEO-0003, Versie 1, 21 januari 2012, concept Tabel 3.7 Bezwijkmomenten aansluiting paalkop- funderingsbalk Paal M kop;s;d [knm] M kop;r;d [knm] M veld;s;d [knm] M veld;r;d [knm] Prefab, vk à 52 (*) Prefab, vk Prefab, vk à 96 (*) Gewapend, à 98 (*) vk400, zwakke as Gewapend, à 126 (*) vk400, sterke as *afhankelijk van de verticale belasting op de paal Tabel 3.8 Palen direct naast ophoging, situatie van 27 Ophogen en herinrichten Kethel Oost

29 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief Paal M kop;s;d [knm] M kop;r;d [knm] M veld;s;d [knm] M veld;r;d [knm] Prefab, vk à 52 (*) Prefab, vk Prefab, vk à 96 (*) Gewapend, à 98 (*) vk400, zwakke as Gewapend, à 126 (*) vk400, sterke as *afhankelijk van de verticale belasting op de paal Tabel 3.9 Palen 5,4 meter van ophoging, situatie 2012 Paal M kop;s;d [knm] M kop;r;d [knm] M veld;s;d [knm] M veld;r;d [knm] Prefab, vk à 52 (*) Prefab, vk Prefab, vk à 96 (*) Gewapend, à 98 (*) vk400, zwakke as Gewapend, à 126 (*) vk400, sterke as *afhankelijk van de verticale belasting op de paal Tabel 3.10 Palen direct naast ophoging, situatie 2046 (in ,4 m zand aanbrengen) Paal M kop;s;d [knm] M kop;r;d [knm] M veld;s;d [knm] M veld;r;d [knm] Prefab, vk à 52 (*) Prefab, vk Prefab, vk à 96 (*) Gewapend, à 98 (*) vk400, zwakke as Gewapend, à 126 (*) vk400, sterke as *afhankelijk van de verticale belasting op de paal Tabel 3.11 Palen 5,4 m naast ophoging, situatie 2046 (in ,4 m zand aanbrengen) Ophogen en herinrichten Kethel Oost 19 van 27

30 GEO-0003, Versie 1, 21 januari 2012, concept Uit de resultaten blijkt het volgende: De optredende kopmomenten overschrijden zowel in de gebruiksgrenstoestand als in de uiterste grenstoestand de momentcapaciteit van de palen. De optredende buigende momenten in het paalveld zijn zowel in gebruiksgrenstoestand als in de uiterste grenstoestand kleiner dan de moment capaciteit. Dus alleen ter plaatse van de aansluiting van de paal met de funderingbalk kan rekentechnisch een scheur ontstaan. Het overige deel van de paal blijft in takt. De veiligheid van de palen en de fundering is echter niet in het geding, omdat de afdracht van de belasting uit de woningen op de palen ook na scheurvorming aan de kop ongewijzigd blijft. Volgens de Gemeente Schiedam is er destijds bij het ontwerpen van de woningen niet van uitgegaan dat de aansluiting paal- funderingsbalk een momentvaste verbinding moest zijn. Door de in de funderingsbalk ingestorte wapeningsstekken uit de paal heeft deze verbinding in werkelijkheid wel een bepaalde capaciteit om een moment te kunnen opnemen. Als er in de aansluiting tussen paal en fundering een scheur ontstaat en zeker als de wapening gaat slippen loopt de momentcapaciteit van deze verbinding terug naar 0, waardoor in feite een scharnier ontstaat. Omdat deze situatie dus overeenkomt met de ontwerptoestand van de constructie is dit geen probleem. Zoals rekentechnisch is aangetoond heeft het ontstaan van een scharnier geen gevolgen voor het overige deel van de paal 20 van 27 Ophogen en herinrichten Kethel Oost

31 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief Ophogen en herinrichten Kethel Oost 21 van 27

32

33 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief 4 Paalinspecties Uit de berekeningen met D- Sheetpiling blijkt dat de buigende momenten bij de paalkop het grootst zijn. Uit de betonberekeningen blijkt dat de opneembare momenten bij de paalkop het kleinst zijn. De opneembare momenten in het overige deel zijn aanzienlijk hoger. Bij de paalkoppen kan daarom scheurvorming optreden. In het overige deel van de paal is dit zeer onwaarschijnlijk, (rekentechnisch niet mogelijk). Vanwege de kans op scheurvorming bij de paalkoppen is een inspectie van paalkoppen uitgevoerd. Bij 15 woningen zijn de paalkoppen geïnspecteerd. De woningen zijn verdeeld over de wijk. Bij de keuze van de woningen is rekening gehouden met het volgende: Alle typen woningen (bungalow, type A en type B (terraswoning))moeten worden onderzocht. Palen onder hoekwoningen liggen vlak naast de ophoging; deze palen worden horizontaal zwaar belast. Daarom zijn relatief veel hoekwoningen geselecteerd. Vanuit de kruipruimtes zijn alle paalkoppen onderzocht. In enkele gevallen was de hoogte van de kruipruimte te klein om de paalkoppen te onderzoeken. Bij de inspecties zijn foto s gemaakt van palen met scheuren of andere bijzonderheden. De helling van de palen zijn in twee richtingen gemeten. De paalafmetingen zijn opgemeten. De resultaten van de inspecties zijn opgenomen in bijlage B. In het totaal zijn 110 palen geïnspecteerd. Bij 5 palen zijn scheuren in de paalkop waargenomen. Deze palen staan onder de woningen Laagland 18, Oever 47, Laagland 13, Oever 7 en Rietkraag 18. Bij Laagland 18 is een scheurwijdte van 1,7 mm gemeten. De scheurwijdte bij de paal onder Oever 47 is 4,0 mm. De scheurwijdte bij de palen van Laagland 13 en Rietkraag 18 was te gering om te kunnen meten. Bij Oever 7 is de scheurwijdte 2 mm. De eerste 3 palen staan onder het voorterras. De laatste paal staat aan de achterzijde van de woning. Bij de bungalow Bosrand 32 is in één oplanger een scheur geconstateerd. De oorzaak van de scheur is niet bekend. Verder werden de volgende bijzonderheden opgemerkt: Bij Oever 47 is geconstateerd dat grond vanuit de openbare ruimte de kruipruimte instroomt. Bij Kaag 19 ligt de wapening op de overgang van paalkop naar betonbalk bloot. Bij Bosrand 1 zit een scheur tussen de funderingsbalk en paal Bij Laagland 33 is in één paal een scheur in de paalkop aangetroffen; de oorzaak van deze scheur is niet bekend. De scheur heeft geen invloed op de draagkracht van de paal. Ophogen en herinrichten Kethel Oost 23 van 27

34 GEO-0003, Versie 1, 21 januari 2012, concept 24 van 27 Ophogen en herinrichten Kethel Oost

35 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief 5 Conclusies Uit de berekeningen blijkt dat als gevolg van de aangebrachte ophogingen scheuren in de paalkoppen kunnen ontstaan. In het overige deel van de paal zullen volgens de berekeningen geen scheuren ontstaan. De kans op scheuren is het grootst bij palen die direct naast de ophogingen (openbare ruimte) staan en een geringe normaalkracht (verticale belasting) hebben. De palen onder het terras aan de voorzijde van de woningen hebben daarom de grootste kans op scheuren bij de kop. In 15 woningen zijn de paalkoppen geïnspecteerd. Bij 7 palen zijn scheuren aangetroffen. Deze scheuren zitten in de paalkop of op de overgang tussen paalkop en funderingsbalk. Als er scheuren bij de paalkop ontstaan neemt de rotatie van de paalkop toe. In het uiterste geval wordt de wapening uit de funderingsbalk getrokken en ontstaat een scharnier. De buigende momenten in de paal wijzigen hierdoor, maar het maximale buigende moment in het veld neemt nauwelijks toe. De scheuren blijven dus beperkt tot de paalkop. Door de zijdelingse belasting buigen de palen die horizontaal het zwaarst worden belast circa 0,10 m uit. Deze uitbuiging kan bij het ontstaan van een scharnier enkele centimeters toenemen. Door de kruip van de grond en eventueel toekomstige ophogingen nemen de buigende momenten en paalverplaatsingen in de toekomst toe. Uitgaande van een ophoging met 0,4 meter zand in 2012 neemt de horizontale paalverplaatsing voor de maatgevende paal toe tot circa 0,17 m in Ook in dit geval blijven de scheuren beperkt tot de paalkop. De scheurvorming bij de paalkop heeft geen invloed op de verticale draagkracht van de paal. De paal blijft in de berekende gevallen in staat de normaalkracht over te brengen naar de draagkrachtige zandlaag. De verticale draagkracht van de palen blijft dus voldoen aan de normen. Ophogen en herinrichten Kethel Oost 25 van 27

36 GEO-0003, Versie 1, 21 januari 2012, concept 26 van 27 Ophogen en herinrichten Kethel Oost

37 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief 6 Advies toekomstige ophogingen 6.1 Ophogingen van de wegen Uit de berekeningen volgt dat er bij palen, die direct naast de ophoging staan, kans is op scheurvorming aan de kop. Bij 7 van de onderzochte palen is scheurvorming geconstateerd. Uit de Plaxis- berekeningen volgt dat een ophoging met 0,4 meter zand leidt tot een toename van de horizontale grondverplaatsingen van 0,38 m (in 2012) tot 0,67 m (in 2046). Hierdoor nemen de berekende buigende momenten in de palen toe met circa 50%. Een ophoging met zand leidt dus tot een aanzienlijke toename van de kans op scheurvorming van de paalkoppen. Uit de Plaxis- berekeningen zonder ophoging met zand volgt dat de verplaatsingen van 0,38 m (in 2012) toenemen tot 0,40 m in Deze toename is gering. Om te voorkomen dat er nieuwe scheuren in paalkoppen ontstaan en de huidige scheurwijdtes groter worden, wordt geadviseerd de ophogingen van de openbare ruimte belastingneutraal uit te voeren. 6.2 Ophogingen van de tuinen Ophogingen van de tuinen leiden tot buigende momenten in de palen. Het is niet bekend hoeveel de tuinen sinds de oplevering zijn opgehoogd. Dit zal ook per locatie kunnen verschillen. Om vast te stellen welke hoeveelheid grond in de tuinen is opgebracht wordt geadviseerd steekboringen te maken. Op basis van de resultaten van dit grondonderzoek is vast te stellen hoeveel grond in de tuinen kan worden aangebracht. Vooruitlopen op dit onderzoek denken wij denken dat een ophoging van de tuinen met circa 0,5 meter teelaarde mogelijk is. 6.3 Ophogingen van de kruipruimten Uit de inspecties blijkt dat het grondniveau in de kruipruimtes plaatselijk sterk is gedaald. Het grondniveau heeft oorspronkelijk op onderkant balk gelegen. Vooral onder het terras aan de straatzijde ligt het soms aanzienlijk (circa 1 meter) lager. Onder het huis en het achterterras valt de zakking mee. De zakking aan de straatzijde is het gevolg van het aanbrengen van extra ophoging aan de straatzijde. Op sommige locaties zijn houten schotten tussen de straat en de kruipruimte geplaatst om het inlopen van zand uit de weg naar de kruipruimte tegen te gaan. In enkele woningen zijn de kruipruimten met zand opgehoogd tot ongeveer onderzijde funderingsbalk. Deltares adviseert de kruipruimtes, waarin veel zakking is opgetreden, op te hogen tot onderzijde funderingsbalk. Hierdoor wordt voorkomen dat materiaal van de wegen de kruipruimte inloopt. De kruipruimten van de eengezinswoningen kunnen met zand of licht ophoogmateriaal worden opgehoogd. Het voordeel van licht ophoogmateriaal is dat de toekomstige zakkingen minder zijn. Bij een ophoging met zand treedt meer zakking op en moet eerder opnieuw worden opgehoogd. Aanbevolen wordt het ophogen van de kruipruimten collectief uit te voeren. Hierdoor komen de grondniveaus in de kruipruimten om hetzelfde niveau te liggen en wordt voorkomen dat de funderingspalen door een zijdelingse druk worden belast, waardoor buigende momenten in de palen ontstaan. De kruipruimten van de bungalows, kunnen indien nodig ook worden opgehoogd. In verband met de gevoeligheid van houten palen voor negatieve kleef wordt geadviseerd in dit geval altijd licht ophoogmateriaal te gebruiken. Ophogen en herinrichten Kethel Oost 27 van 27

38

39 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief A Invoer parameters PLAXIS berekeningen Ophogen en herinrichten Kethel Oost A-1

40 γ γ ν ϕ ψ

41 γ γ λ κ µ ν ϕ ψ

42 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief B Resultaten paalinspecties Ophogen en herinrichten Kethel Oost B-1

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63 GEO-0003, Versie 2, 17 februari 2012, definitief C Foto s paalinspecties De palen zijn genummerd. Ook staat erbij of de paal links of rechts staat. Dit is gerekend vanaf de straatkant. Nummer 1 links en 1 rechts staan het dichtst bij de straat. Laagland 18: 179/180 rechts 1. Laagland 16: 181, /184 links 1. Kaag 21: 185/186 straatkant. Oever 47: 187/188 links t/m 193 binnenkomend grond rechts achter. 194/195 binnenkomende grond straatzijde. Oever 31: 196/197 links 1. Rietkraag 18: 198 rechts links 4. Hooiland 1: 205 rechts 3. Bosrand 1: 206 links 1. Oever 7: 206 achter. Kaag 19: 207 t/m 209 rechts 4. Bosrand 32: 210 t/m 221. Oever 36: 223 t/m 227 links 1. Laagland 33: 228/229 links 1. Ophogen en herinrichten Kethel Oost C-1

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117