HOOFDSTUK 6 ONTWERPEN VAN FUNDEREN OP STAAL Inhousopgave 6.1 Algemeen... 6.1.1 Inleiing... 6.1. Principe van evenwichtsraagvermogen... 3 6. Toetsing volgens e Eurocoe... 4 6.3 Berekening van een funering op staal... 8 6.3.1 Stappenplan NEN-EN 1997-1... 8 6.3. Stap 1: Toetsing van het verticaal raagvermogen... 8 6.3.3 Stap : Toetsing weerstan tegen horizontaal afschuiven... 16 6.3.4 Stap 3: Toetsing algehele stabiliteit... 18 6.3.5 Stap 4: Toetsing kantelstabiliteit... 18 6.3.6 Stap 5: Toetsing bezwijken van e constructie oor verplaatsing van e funering... 19 6.3.7 Stap 6: Toetsing zakkingen en zakkingsverschillen... 0 6.3.8 Voorbeelberekening 1: op staal gefuneer lanhoof... 4 6.4 Berekening funeringen als elastisch onersteune elementen... 3 6.4.1 Door een puntlast belaste funeringsbalk... 3 6.4. Door een kolomlast belaste plaatfunering... 33 6.4.3 Voorbeelberekening : berekening strookfunering als ligger... 35 6.5 Berekening van kelerfuneringen... 37 6.5.1 Algemeen... 37 6.6 Berekening van een keermuur op staal... 38 6.6.1 Algemeen... 38 6.6. Horizontale gronruk... 38 6.6.3 Stappenplan keermuur op staal volgens NEN-EN 1997-1... 40 6.6.4 Voorbeelberekening 3: op staal gefuneere keermuur... 41 6.7 Activeringsvragen... 47 6.8 Referenties... 49 HOOFDSTUK 6 - FUNDEREN OP STAAL 1
Hoofstuk 6 Grontmij Ontwerpen van funeren op staal 6.1 Algemeen 6.1.1 Inleiing Een funering is een onereel van een constructie met als primaire functie e belastingen vanuit een constructie te kunnen overragen naar een raagkrachtige onergron. Een funering is een geotechnische constructie, at wil zeggen een constructie waarbij e mechanische eigenschappen van e gron bepalen zijn voor e stabiliteit, e maximale raagkracht en e vervormingen. Figuur 6.1.1 Uitvoering wapening strookfunering parkeercomplex Van Heekplein te Enschee Funeringen op staal hebben betrekking op constructies ie op relatief geringe iepte op e raagkrachtige onergron woren gefuneer, veelal oor tussenkomst van een verbree voet. Deze verbree voet is benoig om e ruk ie vanuit e constructie wort uitgeoefen en ie groter is an ie e onergron kan opnemen, te spreien over een groter oppervlak. De term: funeren op staal is afkomstig van het Ougermaans stal, wat staan op, rusten op betekent en heeft uiteraar niets te maken met het materiaal staal. Om e raagkracht van e onergron te kunnen beoorelen wor e gron eerst geïnspecteer oor gronmonsters te nemen en eze te beoorelen. De kennis van e onergron is van groot belang. De kenmerken van e onergron bepalen uiteinelijk of een bouwwerk überhaupt op staal kan woren gefuneer en welke afmetingen en iepte hiervoor benoig zijn. Daarnaast wort e term funeren op staal gebruikt ter onerschei van iepe funeringen zoals paalfuneringen. De wetenschappers K.Terzaghi en R.B.Peck hebben een funering op staal geefinieer als een funering met een grotere (of gelijke) breete an e iepteligging. Oner funeringen op staal kunnen als voorbeel woren genoem: funeringen op poeren, strookfuneringen, plaatfuneringen en kelerconstructies. Deze funeringen komen aan e ore in it hoofstuk. Paalfuneringen komen aan bo in hoofstuk 7. Figuur 6.1. laat e verschillene funeringsvormen en hun mogelijke uitvoering zien. MODULE - GEOTECHNIEK
Figuur 6.1. Voorbeelen van funeringen op staal: poer, strook en plaat Een vreeme een in e bijt vormen e gewichtsmuren en L-wanen. Hoewel ergelijke, op staal gefuneere constructies op gelijksoortige wijze woren ontworpen als funeringen op staal uit figuur 6.1., vallen eze constructies oner e categorie gronkerene constructies, niet-zijne funeringen. Het onerschei heeft met name betrekking op e toe te passen veiligheisbenaering in e uiterste grenstoestan. Bij e partiële factoren zal it onerschei woren gemaakt. 6.1. Principe van evenwichtsraagvermogen Een funering op staal berust op het principe van evenwichtsraagvermogen van e onergron. De algemene regel hierbij is, at e belasting vanuit e funering geragen kan woren oor e onergron, oftewel at eze zoanig gesprei wort at eze binnen e bezwijkwaare, het evenwichtsraagvermogen, van e onergron blijft. De rekenwaaren van e belastingen uit e bovenbouw en uit e funering mogen niet groter zijn an e rekenwaaren van e raagkracht (sterkte) en e vervormingen (stijfhei) van e gron. Oner rekenwaaren woren bij e toetsing van e funering aan e grenstoestanen e aan te houen waaren voor e belasting en e groneigenschappen verstaan. De rekenwaare van e belastingen woren verkregen oor e representatieve belastingen te vermenigvuligen met e belastingsfactoren. De rekenwaare van e raagkracht en e vervorming woren verkregen met behulp van groneigenschappen, zoals e hoek van e inwenige wrijving, e cohesie en e samenrukkingsconstante. Deze groneigenschappen, verkregen in een laboratorium, woren geeel oor zogenaame materiaalfactoren. Voor e berekeningsmethoe voor het evenwichtsraagvermogen is oor Prantl als eerste een analytische oplossing gegeven. Hij heeft hiertoe een bezwijkmechanisme in e vorm van een afschuivene gronwig geefinieer voor een strookvormige belasting, waarbij in eze wig een onervereling wort gemaakt in rie zones. In gebie I overheerst e horizontale spanning e verticale, ie gelijk is aan q (e ekking), in gebie III overheerst e verticale spanning ie gelijk is aan e belasting uit e funering. Het overgangsgebie II wort beschreven als een spiraalvormig bezwijkvlak. In figuur 6.1.3 zijn e zones in e wig van Prantl weergegeven. HOOFDSTUK 6 - FUNDEREN OP STAAL 3
Figuur 6.1.3 Wig van Prantl In elk van e zones moet woren volaan aan e evenwichtsvergelijkingen en het Mohr- Coulombcriterium ( = c + n tan ). Door Prantl is e oplossing gevonen oor toepassing van zogenaame raagkrachtsfactoren N c en N q op e parameters c (cohesie) en q (ekking). Door Keverling Buisman, Caquot en Terzaghi is e formule uitgebrei met het eigen gewicht van e gron (½ b) met bijbehorene raagkrachtsfactor N. Door Brinch Hansen en aneren is e formule verer uitgebrei met een groot aantal reuctiefactoren, voor e vorm van e funering, e richting van e belasting en e helling van het maaivel. Deze factoren komen terug in e berekening van het raagvermogen in paragraaf 6.3. Draagkracht van e gron is algemeen geefinieer als: F ' rv (6.1.1) max, Aef Definitie van geraineere en ongeraineere toestan De berekening van e raagkracht ient te woren verricht voor zowel een geraineere toestan als voor een ongeraineere toestan. Van een volleig geraineere toestan is sprake, als er geen wateroverspanningen aanwezig zijn. De ongeraineere toestan treet op in cohesieve gronen, waarin tijens en irect na belasten een wateroverspanning ontstaat. Voor eze berekening moet een berekening zijn gemaakt, waarbij e sterkte van e gron is ontleen aan e ongeraineere schuifsterkte c u;. De hoek van inwenige wrijving moet gelijk aan nul zijn gestel. Bij een funering in niet-cohesieve gron is e geraineere situatie maatgeven. Bij een funering in cohesieve gron ienen beie toestanen te woren oorgereken. 6. Toetsing volgens e Eurocoe Met e invoering van het Bouwbesluit in oktober 199 weren voor het eerst in Neerlan normen voor e geotechniek van kracht. De normen voor funeringen op staal waren aarin opgenomen in NEN 6744. In het kaer van e Europese eenworing en onerlinge aansluiting van e verschillene ontwerpmethoen van e verschillene EU-listaten is in 005 e Eurocoe 7 (NEN-EN 1997-1) uitgebracht, waarin e algemene bepalingen voor het geotechnisch ontwerp zijn opgenomen. In het ontwerp van e funering moet woren vastgestel welke mate van veilighei aan e ore is. Hiervoor moet e constructie volgens e norm ingeeel woren in een bepaale veiligheisklasse of betrouwbaarheisklasse. Deze geven e mate van vereiste veilighei aan, afhankelijk van het risico en gevolgschae ie optreen wanneer e constructie faalt. De betrouwbaarheisklassen(reliability Class RC) RC1, RC en RC3 zijn gekoppel aan gevolgklassen (consequence class) CC1, CC en CC3. MODULE - GEOTECHNIEK 4
Partiële belastingfactoren funeringen op staal Belastingen ie oor e gron woren uitgeoefen op in e geotechnische constructie zijne funering aanwezige constructieve elementen, zoals een strookfunering, plaatfunering, betonnen kelerwan of een tunnelwan, moeten woren beschouw als zogenaame constructieve belastingen. Deze zijn in NEN-EN 1990:00/NB:007 onervereel in groep B. In NEN-EN 9997-1, par..4. (b) [6.1] woren keermuren, ie gefuneer zijn op staal, beschouw als een gronkerene constructie. De horizontale gronruk wort beschouw als geotechnische belasting, ie wort bepaal aan e han van een materiaalfactor op e sterkte en niet op het volumegewicht van e gron. Keerwanen en L-wanen zijn in NEN-EN 1990:00/NB:007 onervereel in groep C. De rekenwaaren voor e belastingen woren an als volgt bepaal: F F (6..1) F rep waarbij gelt: F rekenwaare belasting [kn] F rep representatieve waare belasting [kn] F partiële belastingfactor In tabel 6..1 zijn e partiële belastingfactoren weergegeven voor zowel constructieve belastingen als geotechnische belastingen. Voor e berekening van e rekenwaare van e horizontale gronruk op een keermuur op staal ient e rekenwaare oor miel van sterkteparameters op e actieve gronruk te zijn toegepast, voor het volumiek gewicht van e gron aan e belastingzije gelt aarbij een partiële factor van 1,0. Tevens ienen rekenwaaren voor e geometrie te woren meegenomen. De gronrukken op e wan woren opgevat als geotechnische belastingen, ook als eze het gevolg zijn van bijvoorbeel een veranerlijke belasting op maaivel. Voor e verticale gronrukken gelen e partiële belastingsfactoren conform tabel 6..1. Toepassing Parameter Symbool Waare RC1 Waare RC Waare RC3 funering op permanente belasting, ongunstig 1 ) G 1,3 1,35 1,49 staal permanente belasting, ongunstig ) G x 1,09 1,0 1,3 permanente belasting, gunstig G;stb 1,00 0,90 0,8 veranerlijke belasting, ongunstig Q;st 1,35 1,5 1,65 veranerlijke belasting, gunstig Q;st 0 0 0 Tabel 6..1 Partiële belastingfactoren funering op staal en keermuren keermuur permanente belasting, ongunstig 1 ) G 1,3 1,35 1,49 op staal permanente belasting, ongunstig ) G x 1,09 1,0 1,3 permanente belasting, gunstig G;stb 1,00 0,90 0,8 veranerlijke belasting, ongunstig Q;st 1,35 1,5 1,65 veranerlijke belasting, gunstig Q;st 0 0 0 1 ) gelt alleen bij kleine veranerlijke belastingen (Q/G < 0,) ) alleen als aaneel veranerlijke belastingen groot is (conform NEN-EN 1990/NB gelt = 0,89) Materiaalfactoren funeringen op staal Bij funeringen en keermuren op staal wort, in tegenstelling tot e belastingfactoren, voor e materiaalfactoren géén onerschei gemaakt in e verschillene betrouwbaarheisklassen. De rekenwaaren voor e gronparameters woren an als volgt bepaal: X X rep (6..) M waarbij gelt: X rekenwaare gronparameter [kn] HOOFDSTUK 6 - FUNDEREN OP STAAL 5
X rep representatieve waare gronparameter [kn] M partiële materiaalfactor De materiaalparameters staan weergegeven in tabel 6... De waaren voor e partiële factoren uit tabel 6.. zijn over het algemeen van toepassing inien een hoge waare van e esbetreffene parameter gunstig is. Tabel 6.. Partiële materiaalfactoren funering op staal Toepassing Parameter Symbool Waare RC1; RC; RC3 funering op staal hoek van inwenige wrijving 1 ) 1,15 (constructieve belastingen) effectieve cohesie c 1,6 NEN-EN 9997-1, tabel A.4a ongeraineere schuifsterkte cu 1,35 kolom Funering op staal prisma ruksterkte qu 1,35 volumiek gewicht voor raagvermogen 1,1 keermuur op staal hoek van inwenige wrijving 1 ) 1, (geotechnische belastingen) effectieve cohesie c 1,5 NEN-EN 9997-1, tabel A.4a ongeraineere schuifsterkte cu 1,5 kolom Keermuur prisma ruksterkte qu 1,5 volumiek gewicht voor raagvermogen 1,1 1 ) factor heeft betrekking op tan Bezwijkmechanismen Bij e toetsing van een funering op staal moeten zowel grenstoestanen in UGT als in BGT woren beschouw. Conform NEN-EN 1997-1 [6.1] zijn e volgene situaties te onerzoeken: 1. Verlies van algehele stabiliteit. Bezwijken oor overschrijing van raagkracht, oorponsen en/of zijelings wegpersen (squeezing) 3. Bezwijken oor horizontaal glijen 4. Gelijktijig bezwijken in e onergron en in e constructie (kantelstabiliteit) 5. Bezwijken van e constructie oor verplaatsing van e funering 6. Zeer grote zettingen 7. Buitensporige rijzing oor zwel of vorst enz. 8. Onaanvaarbare trillingen De bezwijkmechanismen woren stapsgewijs in paragraaf 6.3 toegelicht. Inien e stijfhei van e constructie belangrijk is, moet een analyse van e interactie tussen e constructie en e onergron woren gemaakt. Dit is bijvoorbeel het geval bij kolombelastingen op strookfuneringen of plaatfuneringen, zie hiervoor paragraaf 6.4. 6..1 Ontwerpeisen Voor een funering op staal zijn een groot aantal ontwerpeisen van toepassing (figuur 6..1). De belangrijkste zijn hieroner samengevat. De funering op staal moet tezamen met e bouwconstructie zo woren ontworpen at eze op elk moment tijens e levensuur voloet aan e gestele eisen ten aanzien van veilighei en bruikbaarhei. De bovenstaane bezwijkmechanismen moeten zijn beschouw in zowel e korte termijn als e lange termijn ontwerpsituatie. Inien een funering op staal in e buurt van een rees bestaane op staal gefuneere bouwconstructie wort ontworpen, moet er rekening mee woren gehouen at e voor e uitvoering benoige ontgravingen e raagkracht en het eformatiegerag van e bestaane funering op staal in ernstige mate ongunstig kunnen beïnvloeen. Aangetoon MODULE - GEOTECHNIEK 6
moet woren at e aangrenzene bouwconstructie geen gevaar loopt en at ook vervormingen binnen naer te stellen grenzen blijven. Invloe van ontgravingen, talus, krimp/zwel ienen te woren beschouw inien van toepassing. In het algemeen moet woren vermeen at e aanlegiepte van e nieuw te maken funering ieper reikt an e bestaane. Inien it niet kan woren vermeen ient e bestaane funering te woren versterkt of geurene e uitvoering van e nieuwe funering tijelijk te woren opgevangen. Voor sleuven voor kabels en leiingen moet een minimale iepte van 0,8 m en een minimale breete van 1, m zijn aangehouen. Bij niet-horizontale maaivelen met hoek > 0,5 gem; ient controle op afschuiving te zijn uitgevoer, waarbij e funering + belasting als belasting is ingevoer. Daarbij ient aan e han van een glijcirkelanalyse e totale stabiliteit te woren getoetst. Invloe van variabele waterstanen, trillingen, erosie, vorst ienen te woren beschouw inien van toepassing. Schae oor vorst zal niet optreen als e gron niet vorstgevoelig is of e funering beneen vorstvrije iepte ligt. Met betrekking tot vorst en mogelijke werkzaamheen aan kabels en leiingen gelt voor e aanlegiepte van funering voor muren van bouwwerken, behouens ie tussen woningen onerling, een iepte van tenminste 0,8 m en voor anere funeringen op staal 0,6 m. In geval van een ekking < 0,6 à 0,8 m, bijvoorbeel voor een plaatfunering met een plaatikte en tevens ekking van 0,5 m, ienen maatregelen te woren toegepast in e vorm van bijvoorbeel een vorstran ronom e plaat, teneine vorstschae oor opvriezing te kunnen voorkomen. Als minimale gronekking ient 0,10 m te woren aangehouen bij toepassing van een boemafsluiting met stampbeton en 0,0 m zoner stampbeton. Is e gronekking aan weerszijen van het funament verschillen, an ient in e berekening uit te woren gegaan van e kleinste waare voor e gronekking. Alleen at eel van e gronekking at permanent aanwezig is mag in e berekening woren meegenomen. Om e gronekking volleig in rekening te mogen brengen, ient eze aanwezig te zijn boven e gehele afschuivene gronwig. De oppervlakte van e funering ient tenminste gelijk te zijn aan e oorsnee van e kolom of wan erboven. In verban met mogelijke excentriciteit en/of tijens e uitvoering opgetreen ongelijke sterkte van e onergron, ient voor strookfuneringen een breete van tenminste 0,3 m te woren aangehouen. Figuur 6..1 Ontwerpeisen en uitgangspuntenbreete (B) en ekking () bij funeringen op staal HOOFDSTUK 6 - FUNDEREN OP STAAL 7
6.3 Berekening van een funering op staal 6.3.1 Stappenplan NEN-EN 1997-1 Voor e berekening van e funering op staal moeten e in paragraaf 6.. genoeme bezwijkmechanismen uit NEN-EN 1997-1 woren getoetst. Hieroner is een stappenplan weergegeven, at in het ontwerp wort aangehouen voor e toetsing van e bezwijkmechanismen. Stappenplan6.1 Toetsing funering op staal 1. Toetsing verticaal raagvermogen: a. bepaling belasting en effectieve afmetingen funeringsvlak; b. bepaling invloesiepte; c. toets verticale raagkracht in ongeraineere toestan (inien van toepassing);. toets verticale raagkracht in geraineere toestan; e. toets op oorponsen (inien van toepassing); f. toets op zijelings wegpersen (inien van toepassing).. Toetsing weerstan tegen horizontaal glijen: a. bepaling belasting en effectieve afmetingen funeringsvlak; b. toets horizontale raagkracht in ongeraineere toestan (inien van toepassing); c. toets horizontale raagkracht in geraineere toestan. 3. Toetsing algehele stabiliteit. 4. Toetsing kantelstabiliteit (krachten met grote excentriciteit). 5. Toetsing bezwijken van e constructie oor verplaatsing van e funering. 6. Toetsing zakkingen en zakkingsverschillen: a. bepaling belasting en effectieve afmetingen funeringsvlak; b. berekening spanningsspreiing in e iepte; c. berekening zakking;. berekening relatieve rotatie; e. toetsing op eformatie-eisen. 7. Beschouwing zwel (wort hier niet verer behanel). 8. Beschouwing onaanvaarbare trillingen (wort hier niet verer behanel). Voor elk ontwerp van een funering op staal of het ontwerp van een gewichtsmuren of L- wanen moet woren bepaal welke toetsingen ienen te woren uitgevoer. In veel gevallen kan er een vereenvouiging van e toetsing plaats vinen. Zo woren e toetsing op het verticaal raagvermogen (stap 1) en e toetsing op zakkingen (stap 6) altij uitgevoer. De toetsing van e weerstan tegen horizontaal glijen (stap ) wort alleen bij het aanwezig zijn van horizontale krachten uitgevoer. Dit zal us altij zijn bij gewichtsmuren of L-wanen. De toetsing op algehele stabiliteit (stap 3) en op kantelstabiliteit (stap 4) komen vaak alleen bij funeringen in talus of bij gewichtsmuren en L-wanen aan e ore. 6.3. Stap 1: Toetsing van het verticaal raagvermogen 1a: Bepaling belasting en effectieve breete Inien op een staalfunering alleen centrisch een verticale belasting werkt, is het effectieve oppervlak gelijk aan het totale funeringsoppervlak (figuur 6.3.1). MODULE - GEOTECHNIEK 8
Centrisch Figuur 6.3.1 Belasting op funering: a) centrisch b) excentrisch Excentrisch Bij een excentrische belasting en/of in e aanwezighei van een horizontale component (figuur 6.3.1), ontstaat oner het funament een verlopene, asymmetrische gronrukvereling. Bij e aangegeven berekeningsmethoe wort eze asymmetrische gronrukvereling vervangen oor een gelijkmatig vereele gronruk op een funament met een kleiner effectief oppervlak. De reuctie op e breete en e lengte van het funeringsoppervlak als gevolg van excentriciteit en verschuiving ten gevolge van een horizontale kracht, moet als volgt woren bereken: b' B (6.3.1) e B ' L e L (6.3.) e H e H e H H B of el (6.3.3) V V waarbij gelt: b effectieve breete [m] B werkelijke breete [m] l effectieve lengte [m] L werkelijke lengte [m] e B excentriciteit verticale belastingscomponent t.o.v. zwaartelijn funering, in breete-richting [m] e L excentriciteit verticale belastingscomponent t.o.v. zwaartelijn funering, in lengte-richting [m] e H excentriciteit horizontale belastingscomponent t.o.v. funeringsvlak [m] HOOFDSTUK 6 - FUNDEREN OP STAAL 9
V verticale belastingscomponent [kn, kn/m] H horizontale belastingscomponent [kn, kn/m] 1b: Bepaling invloesiepte Figuur 6.3. Invloesiepte & invloesbreete Het bezwijkvlak van het evenwichtsraagvermogen kan woren vastgestel aan e han van e iepte en breete van e afschuivene wig (figuur 6.3.). Om e materiaaleigenschappen van e gronlagen binnen e invloesiepte z e en invloesbreete a e te kunnen vaststellen, moet het gewogen gemiele van e rekenwaaren van e sterkteparameters (c' gem; en ' gem; en gem;) van eze lagen woren bepaal. Voor n = 3 lagen gelt bijvoorbeel voor het gewogen gemiele van e rekenwaare voor e hoek van inwenige wrijving: n3 ' i hi zi ' 1 1; h1 z1 ' ; h z ' 3; h3 z i 3 ' gem; (6.3.4) n3 h1 z1 h z h3 z3 h z i1 i i waarbij gelt: gem; gewogen gemiele rekenwaare van e effectieve hoek van inwenige wrijving [ ] i; rekenwaare van e effectieve hoek van inwenige wrijving van laag i [ ] h i ikte laag i [m] z i afstan tussen mien laag i en e invloesiepte z e [m] De invloesbreete a e en invloesiepte z e moeten zijn bepaal conform tabel 6.3.1. Daarbij wort onerschei gemaakt tussen een situatie zoner horizontale belasting (H/V = 0) en met horizontale belasting (H/V = 1), waarbij op basis van e verhouing tussen horizontale en verticale belasting geïnterpoleer ient te woren. In sommige gevallen ienen e waaren iteratief te woren bepaal. Tabel 6.3.1 Berekening invloesbreete en invloesiepte rep invloesbreete a e/b [ - ] invloesiepte z e/b [ - ] [ ] H/V = 0 H/V = 1 H/V = 0 H/V = 1 0 0,70 1 ) 0,40 1 ) 5 1,5 0,65 0,77 0,41 10 1,57 0,77 0,88 0,44 15 1,99 0,9 1,00 0,47 0,53 1,10 1,16 0,50 5 3,7 1,33 1,35 0,54 30 4,9 1,6 1,59 0,59 35 5,77,01 1,90 0,65 40 8,01,53,33 0,73 45 11,61 3,7,95 0,84 1 ) invloesiepte in ongeraineere situatie MODULE - GEOTECHNIEK 10
In geval van een gronverbetering mag eze in rekening woren gebracht inien e iepte van e onerkant van e gronverbetering tenminste 1,5 b beraagt en e breete per zije tenminste 4 b. In e overige gevallen moet ook het ponscriterium in e raagkracht zijn getoetst, waarbij het fictieve funeringsvlak op e oorspronkelijke gronlaag oner e gronverbetering wort bepaal met een spreiingshoek van bijvoorbeel 30 (zie stap 1e). 1c: Verticale raagkracht in ongeraineere toestan De ongeraineere toestan treet op in cohesieve gronen, waarin tijens en irect na het belasten wateroverspanningen ontstaan. De berekening van e raagkracht moet voor eze lagen zijn ontleen aan e ongeraineere schuifsterkte c u;. De hoek van inwenige wrijving is aarbij gelijk aan nul. Voor zan en grin is het voloene at e geraineere toestan wort onerzocht. Voor klei, leem en anere gronsoorten moeten zowel e geraineere en ongeraineere toestan woren onerzocht. Op basis van e aanwezige gronlagen binnen e invloesiepte z e kunnen e volgene gevallen woren onerscheien: geval a: één laag, homogene onergron; geval b: meerere lagen met irect oner het funeringsvlak een cohesieve laag, gevolg oor niet-cohesieve lagen: mieling van sterkteparameters is niet toegestaan, e cohesieve laag ient te woren beschouw als één oneinig iepe laag over e gehele invloesiepte (voor stroken met l /b > 10 en een stijvere laag met k 7,5 oner e slappe laag binnen e invloeszone mag e raagkracht zijn bereken met squeezen, zie 1f); geval c: meerere lagen met irect oner het funeringsvlak een niet-cohesieve laag, gelegen op een cohesieve laag: er ient te woren uitgegaan van e slapste gronlaag binnen e invloesiepte (oorponsen). Navolgen zijn e formules voor e verticale raagkracht in ongeraineere toestan samengevat. Het verticaal raagvermogen van e gron in ongeraineere toestan is als volgt: R cu; sc ic c v; z q ' v; max; ' ; (6.3.5) j met n j; k ' v; z; j (6.3.6) w j1 v; ' v; max; b' ' (6.3.7) Voor strookfuneringen gelt: s c = s q = i c = i q = 1,0. Een rechthoekige poer met L > 10 B mag woren beschouw als strookfunering. Voor rechthoekige poeren gelen vormfactoren en reuctiefactoren bij horizontale belasting 1,0. Voor e vormfactor van rechthoekige poeren gelt: s c b' 1 0, (6.3.8) l' Voor e reuctie t.g.v. een horizontale kracht H gelt: i c H 0,5 1 1 (6.3.9) b' l' c u; HOOFDSTUK 6 - FUNDEREN OP STAAL 11
Voor e reuctiefactoren ten gevolge van maaivelhelling gelt (zie figuur 6.3.3): c 10,4tan (6.3.10) q 1 tan 1, 9 (6.3.11) bij formules (6.3.5) t/m (6.3.11) gelt: ' v;max; rekenwaare ongeraineere verticaal raagvermogen [kn/m²] R v; rekenwaare ongeraineere verticale raagkracht [kn] c' u; rekenwaare ongeraineere cohesie [kn/m²] j ikte laag j binnen invloesiepte [m] j;k karakteristieke waare voor volumiek gewicht bij natuurlijk vochtgehalte van laag j inien boven gronwaterstan, òf verzaig volumiek gewicht van laag j inien beneen gronwaterstan [kn/m 3 ] w volumegewicht van water [kn/m 3 ] partiële factor volumegewicht volgens tabel 6.. [ - ] n aantal lagen j binnen invloesiepte [ - ] b effectieve breete [m] l effectieve lengte [m] H rekenwaare horizontale belasting [kn] maaivelhelling volgens figuur 6.3.1 [ ] s c reuctiefactor voor e vorm van e funering [ - ] i c reuctiefactor voor e richting van e belasting [ - ] c, q reuctiefactoren voor e helling van het maaivel [ - ] Voor e gevallen waarbij sprake is van een hellen maaivel zal e ekking reuceren en aarmee e raagkracht van e onergron. In figuur 6.3.3 is schematisch weergegeven hoe e hellingshoek van het maaivel () ient te woren bepaal. De maaivelhelling ient kleiner te zijn an e rekenwaare van e hoek van inwenige wrijving gem; (geraineere situatie). Figuur 6.3.3 Schematisatie funering op staal met helling [6.3] 1: Verticale raagkracht in geraineere toestan Het evenwichtsraagvermogen voor e geraineere situatie is oor Prantl analytisch uitgewerkt tot een wigvormig bezwijkvlak (figuur 6.3.4) waarvoor wort volaan aan het Mohr- Coulombcriterium (op basis van c N c en q N q als functie van ). Het principe is aan e ore geweest in paragraaf 6.1.. MODULE - GEOTECHNIEK 1
Figuur 6.3.4 Wig van Pranl invloeen op het raagvermogen Op basis van e aanwezige gronlagen binnen e invloesiepte kunnen e volgene gevallen woren onerscheien: geval a: één laag, homogene onergron; geval b: meerere lagen, waarbij het verschil tussen hoogste en laagste waare van k 6, hierbij ient e raagkracht te zijn bereken met gewogen parameters voor, c en volgens formule (6.3.4); geval c: meerere lagen waarbij het verschil tussen hoogste en laagste waare van k > 6, hierbij ient zowel een raagkrachtberekening volgens geval b als volgens geval c (met oorponsen) te woren bereken, waaruit e maatgevene raagkracht ient te woren bepaal. In e vergelijking van het geraineere verticale raagvermogen (6.3.1) zijn rie termen onerscheien, te weten een cohesieterm, een gronekkingsterm en een term voor e funamentbreete waarin het gewicht van e afschuivene moot is verisconteer. De cohesieterm mag alleen woren meegenomen inien permanent cohesie aanwezig is. Dat wil zeggen, oorgaans alleen als e betreffene gronlaag niet kan uitrogen. Voor e ekking moet conservatief woren gereken, waarbij voor e belasting uit e ekking moet woren uitgegaan van e laagste gronbelasting naast het gronvlak van e funering ie tijens e levensuur van e funering kan woren verwacht, ook als eze slechts tijelijk voorkomt. De maximum waare voor e in rekening te brengen ekking beraagt B. Het verticaal raagvermogen in geraineere toestan wort als volgt bereken: 1 ' ; max; c' gem; Ncscicbc c ' v; z; Nqsqiqbcq b' ' R v gem; v; ' v; max; l b' ' N s i b (6.3.1) (6.3.13) waarbij gelt: ' v;max; rekenwaare verticaal raagvermogen [kn/m²] R v; rekenwaare geraineere verticale raagkracht [kn] c' gem; rekenwaare gewogen gemiele cohesie [kn/m²] ' v;z; ekking aan e lage zije [kn/m²] b effectieve breete [m] l effectieve lengte [m] ' gem; rekenwaare gewogen gemiele effectief volumegewicht [kn/m 3 ] N c, N q, N gronrukfactoren voor cohesie, ekking en grongewicht [ - ] s c, s q, s reuctiefactoren voor e vorm van e funering [ - ] i c, i q, i reuctiefactoren voor e richting van e belasting [ - ] b c, b q, b reuctiefactoren voor hellene onerzije van e funering [ - ] c, q, reuctiefactoren voor e helling van het maaivel (ekking) [ - ] HOOFDSTUK 6 - FUNDEREN OP STAAL 13
De raagkrachtfactoren mogen ontleent woren aan tabel 6.3. met behulp van interpolatie of als volgt analytisch bereken woren: 1 cot' gem N c N q ; (6.3.14) tan' gem N q e ; tan 45 0,5 ' gem; (6.3.15) N q 1 tan ' gem N ; (6.3.16) Tabel 6.3. Draagkrachtfactoren N c, N q; N bij gegeven waaren van gem; gem; N c N q N 5 6,5 1,6 0,1 10 8,3,5 0,5 15 10,9 3,9 1,6 0 14,8 6,4 3,9,5 17,4 8, 6,0 5 0,6 10,6 9,0 7,5 4,8 13,9 13,4 30 30,0 18,3 0,0 3,5 36,9 4,5 9,9 35 45,9 33,1 45,0 37,5 58,1 45,6 68,3 40 74,9 63,8 105,3 4,5 98,6 91,3 165,3 Voor strookfuneringen gelt: s c = s q = s = 1,0. Een rechthoekige poer waarvoor gelt L > 10 B mag woren beschouw als strookfunering. Voor rechthoekige poeren gelen vormfactoren en reuctiefactoren bij horizontale belasting 1,0. De vormfactoren bij rechthoekige poeren zijn als volgt: sq N q 1 s c (6.3.17) N 1 q b' s q 1 sin' gem; l' (6.3.18) b' s 1 0,3 l' (6.3.19) De reuctiefactoren ten gevolge van een horizontale kracht H in e richting van breete B ( = 90) zijn als volgt: iq Nq 1 i c (6.3.0) N 1 i q q 1 V b' l' c' 0,7 H gem; cot' gem; 3 3 (6.3.1) H i 1 (6.3.) ' ' ' ; cot ' V b l c gem gem; Voor een horizontale kracht H in e richting van e lengte L ( = 0 ) gelt: MODULE - GEOTECHNIEK 14
iq Nq 1 i c (6.3.3) N 1 i q q H i 1 (6.3.4) V b' l' c' gem; cot' gem; Voor een strookfunering met eenhei [kn/m] moet l in formules (6.3.1) t/m (6.3.4) gelijk woren gestel aan 1. Voor e reuctiefactoren ten gevolge van maaivelhelling (in graen) gelt (zie figuur 6.3.3): 0,0349 tan' gem; N q e 1 c (6.3.5) N 1 q 1 tan 1, 9 q (6.3.6) 1 0,5tan 6 (6.3.7) Voor e reuctiefactoren ten gevolge van een hellene onerkant van e funering gelt: b b 1 b q c bq (6.3.8) Nc tan' gem; q tan' b (6.3.9) 1 gem; 1e: Doorponsen bij gelaage gron voor geraineere of ongeraineere toestan In aanwezighei van een laag oner een stijvere bovenlaag waarvan e karakteristieke waare van e hoek van inwenige wrijving k meer an 6 afwijkt an van ie van e aarboven liggene laag, zal bezwijken oor pons kunnen optreen. Dit hout in at behalve e raagkrachtberekening van e (stijvere) laag irect oner het funament tevens het raagvermogen van e aaroner liggene slappere laag ient te woren getoetst, waarbij e onerzije van e stijvere laag een fictief funeringsvlak vormt. Er wort gereken met een funeringsniveau op e bovenkant van e slappe laag (extra ekking!) en een belastingsspreiing van 8. De bovenlaag ient ook te woren meegenomen als verticale belasting, waarbij eze als constructieve belasting ient te woren beschouw en us e rekenwaare van het grongewicht ient te woren bepaal op basis van tabel 6..1 (waarbij voor RC gelt: G x = 1,). Een wijziging van verticale belasting heeft bovenien een mogelijke wijziging van e invloesfactoren voor belastingsrichting als gevolg en mogelijk een aanpassing in verschuiving x voor e effectieve afmetingen b en l. Deze ienen an op opnieuw te woren bepaal op het fictieve funeringsniveau conform formules (6.3.1) t/m (6.3.3). De raagkracht van e slappe laag oner het fictieve funeringsniveau ient vervolgens te woren getoetst conform paragraaf 6.3. 1c (ongeraineer) en/of paragraaf 6.3. 1 (geraineer). 1f: Zijelings wegpersen (squeezing) voor ongeraineere toestan HOOFDSTUK 6 - FUNDEREN OP STAAL 15
Figuur 6.3.5 Zijelings wegpersen van gron oner funering - squeezing c u; Inien oner het funeringsvlak van een strookfunering (met verhouing l /b > 10) een cohesieve laag voorkomt (figuur 6.3.5), ie op een stijvere laag met een karakteristieke waare k 7,5 ligt met bovenzije binnen e maatgevene invloesiepte z e, an hoeft voor geval b niet te woren gereken met één slappe cohesieve laag over e gehele invloesiepte, maar an mag e invloe van e beperkene laagikte van eze slappe laag woren meegenomen. Hierbij wort e raagkracht bepaal uit e weerstan tegen zijelings wegpersen, oftewel squeezing (vergelijk het tompouce of ijswafel effect): b' ' sq; ' v; z; cu; (6.3.30) hsq R v; ' sq; strook ; b ' (6.3.31) waarbij gelt: ' sq; rekenwaare effectieve gronspanning aan bovenzije cohesieve laag met squeezing [kn/m²] R v; rekenwaare verticale raagkracht met squeezing [kn/m] ' v;z; ekking aan e lage zije [kn/m²] c u; rekenwaare ongeraineere cohesie [kpa] b effectieve breete [m] h sq ikte van e cohesieve laag [m] Squeezing is eigenlijk een gunstigere benaering van ongeraineer raagvermogen (oorponsen) wat alleen mag woren toegepast als e cohesieve laag voloene un is ten opzichte van e breete van het belastingsoppervlak. 6.3.3 Stap : Toetsing weerstan tegen horizontaal afschuiven a: Bepaling horizontale belasting Inien e belasting op e funering niet haaks op het gronvlak staat, moet e funering zijn gecontroleer op bezwijken oor afschuiven langs het gronvlak (figuur 6.3.6). De horizontale belasting ient aan te grijpen op het funeringsvlak, waarvan in stap 1a (maar nu us met maximale rekenwaare van H en minimale rekenwaare van V ) e effectieve breete en lengte opnieuw zijn bepaal. Nagegaan moet zijn of afschuiving oor een ieper gelegen laag bepalen kan zijn. Bij een funering op staal moeten eventuele actieve gronrukken in rekening woren gebracht op e belasting: H Fh; Fa; ea; h; (6.3.3) MODULE - GEOTECHNIEK 16
waarbij gelt: H rekenwaare horizontale belasting op funeringsvlak [kn] F h; rekenwaare uitwenige horizontale belasting, op basis van hoge waaren belastingfactoren [kn] F a;ea;h; rekenwaare actieve gronruk [kn] Figuur 6.3.6 Glijen bij funeringen op staal & bij keermuren Voor op staal gefuneere keermuren gelt strikt genomen at het verticaal en horizontaal raagvermogen wort bepaal uit e rekenwaare van e netto horizontale belasting. Dit hout in, at naast e actieve gronruk in H ook (een eel van) e passieve gronruk in rekening moet/mag woren gebracht - mits beperkte verplaatsing is toegestaan - teneine een juiste horizontale belasting op funeringsniveau te kunnen verkrijgen. b: Horizontale raagkracht in ongeraineere toestan Het ongeraineere horizontaal raagvermogen moet conform NEN-EN 1997-1 [6.1] als volgt woren bereken, op basis van effectieve breete en lengte: R c b' ' (6.3.33) h; u; l waarbij gelt: R h; rekenwaare ongeraineere horizontale raagkracht [kn] c u; rekenwaare ongeraineere cohesie [kpa] b effectieve breete [m] l effectieve lengte [m] Inien water of lucht het contactvlak tussen funering en ongeraineere klei kan bereiken, moet e volgene controle zijn uitgevoer: R 0, 4 V h; (6.3.34) waarbij gelt: R h; rekenwaare ongeraineere horizontale raagkracht [kn] V rekenwaare minimale verticale belasting [kn] Toetsing van het horizontaal raagvermogen kan woren uitgevoer aan e han van formule (6.3.37). c: Horizontale raagkracht in geraineere toestan Het geraineere horizontaal raagvermogen moet conform NEN-EN 1997-1 [6.1] als volgt woren bereken, op basis van effectieve breete en lengte: R h; V' tan ' (6.3.35) waarbij gelt: HOOFDSTUK 6 - FUNDEREN OP STAAL 17
R h; rekenwaare geraineere horizontale raagkracht [kn] V rekenwaare effectieve verticale belasting op funeringsvlak [kn] ' rekenwaare wrijvingshoek [ ] Voor in het werk gestorte betonnen funeringen kan gelijk woren gestel aan en voor glae prefab funeringen aan /3. Eventuele cohesie c behoort te zijn verwaarloos. Er wort volaan aan e eisen van het horizontale raagvermogen, inien gelt: H Rh; Rp; (6.3.36) waarbij gelt: H rekenwaare horizontale belasting op funeringsvlak [kn] R h; rekenwaare afschuifweerstan uit wrijving langs funeringsvlak, op basis van minimale verticale belastingen [kn] R p; rekenwaare passieve gronruk [kn] 6.3.4 Stap 3: Toetsing algehele stabiliteit De algehele stabiliteit moet woren gecontroleer voor e volgene gevallen: in e buurt van of op een kunstmatig talu, ontgraving of gronkering; in e buurt van een oever van een rivier, kanaal, meer, kust; in e buurt van mijngangen of onergronse constructies. Bij niet-horizontale maaivelen met een hoek > 0,5 gem; ten opzichte van het maaivel, moet een controle op afschuiving woren uitgevoer, waarbij e funering + belasting als constructieve belasting wort ingevoer. Daarbij moet aan e han van een glijcirkelanalyse e totale stabiliteit woren getoetst. Het gewogen gemiele gem; is rees bepaal in stap 1b. Voor e toetsing op horizontaal wort verwezen naar 6.3.3. Voor e glijcirkelanalyse wort verwezen naar hoofstuk 3. 6.3.5 Stap 4: Toetsing kantelstabiliteit Voor e controle van het evenwicht tegen kantelen moet onerzocht woren welke krachten vanuit e omgeving invloe hebben op e constructie. De aanrijvene krachten op e constructie woren veroorzaakt oor horizontale gronrukke (F a;ea;h;) of e kracht(en) (F h;). De stabilisatie wort gelever oor e gron oner en voor e constructie. Zoals in figuur 6.3.7 te zien is, proberen e gronruk of e kracht e constructie te kantelen om het punt A. Het kantelen wort tegengewerkt oor het gewicht op het horizontale been van e constructie. Door het momentenevenwicht om het kantelpunt A kan e kantelstabiliteit gecontroleer woren. Figuur 6.3.7 Kantelen bij funeringen op staal & bij keermuren Volgens e EAU [6.4] is bij gronkerene constructies e kantelstabiliteit verzeker, als in e bruikbaarheisgrenstoestan oner e gehele voet contactruk blijft optreen. In geval e MODULE - GEOTECHNIEK 18
excentriciteit groter is an 1/6 van e breete (oftewel: b < /3 B, zie figuur 6.3.8) an zal oner e funeringsplaat een kier beginnen op te treen. R Figuur 6.3.8 Begin kier oner funering bij excentrische belasting in BGT (b < /3 B) In it geval zal e resultante R buiten e kern van e oorsnee vallen. De kern is het mielste 1/3 e eel van e voet. Inien e resultante binnen e kern van e voet blijft, zal e rekenwaare van e maximum raagkracht oner funeringsoppervlak op basis van e aanwezige ekking en e reuctiefactoren i i voor horizontale belasting volgens formules (6.3.5) of (6.3.1) over het algemeen bepalen zijn en is een aparte beschouwing van e kantelstabiliteit aarmee afgeekt. Als in e uiterste grenstoestan e excentriciteit groter wort an 1/3 van e breete (oftewel: b <1/3 B, zie figuur 6.3.9) an moet conform NEN-EN 9997-1 [6.3] e maximum raagkracht ook woren beschouw uitgaane van een glijvlak oner e funering oor, zie figuur 6.3.9, waarbij e ekking gelijk wort gestel aan nul, us waarbij gelt: v;z; = 0 en waarbij i c = i q = i = 1,0. De minimale waare voor e raagkracht langs e twee glijvlakken volgens figuur 6.3.9 bepaalt an e maximumraagkracht behorene bij eze excentriciteit. Figuur 6.3.9 Toetsing maatgeven bezwijkvlak bij grote excentriciteit in UGT (b < 1/3 B) In bovenstaane gevallen is speciale aanacht vereist voor e ran van e funering, waarvoor een etail ontwerpberekening benoig kan zijn, rekening houen met e uitvoeringstoleranties. Bij het ontwerp van een hoog en slank bouwwerk (bijvoorbeel televisiemasten, fabrieksschoorstenen, liftschachten) moet woren onerzocht of e gronslag voloene weerstan kan bieen tegen rotatie. Hierbij ient mee te woren onerzocht of e rotatiestijfhei van e funering zoanig is, at tweee-ore effecten in e constructie binnen toelaatbare grenzen blijven. 6.3.6 Stap 5: Toetsing bezwijken van e constructie oor verplaatsing van e funering HOOFDSTUK 6 - FUNDEREN OP STAAL 19
Zettingsverschillen en verschillen in horizontale verplaatsing van e funering moeten zijn beschouw om er zeker van te zijn at eze niet leien tot een uiterste grenstoestan in e onersteunene constructie. In zwellingsgevoelige gron moet zijn vastgestel of ongelijkmatige zwelling kan optreen en e funeringen en constructies moeten zo zijn ontworpen at zij eze kunnen weerstaan of opnemen. Als informatieve grens wort in bijlage H van NEN-EN 9997-1 [6.3] een waare voor e relatieve rotatie voor gangbare constructies gegeven ie waarschijnlijk leit tot een uiterste grenstoestan (groep B): 1:100 (6.3.37) UGT 6.3.7 Stap 6: Toetsing zakkingen en zakkingsverschillen 6a: Bepaling belasting en effectieve afmetingen funeringsvlak Voor alle elementen van e funering op staal moet e zakking woren bepaal (figuur 6.3.10). Als e funeringselementen icht bij elkaar gelegen zijn, an moet e onerlinge beïnvloeing hierbij in rekening woren gebracht. De voorgestele berekeningsmethoen mogen alleen woren toegepast bij funamenten met overwegen verticale belasting, waarbij eze belasting minstens 30% beneen e karakteristieke waare van e raagkracht ligt (us als V k / R v;k 0,7). De zakking voor funeringen ie zijn ingeeel in geotechnische categorie 1 mag op 0 zijn gestel, inien e gron tot een iepte van tenminste 5 * B bestaat uit zan (geen ophogingen). Voor e berekening van e zakking in e overige gevallen moet e gemiele funeringsruk als volgt zijn bereken: V gem; (6.3.38) A' mom waarbij gelt: gem; rekenwaare van e gemiele funeringsruk [kpa] F s;v; rekenwaare verticale belasting waarbij alleen momentane belastingen zijn meebeschouw [kn] A mom effectief funeringsoppervlak uit prouct van b en l, waarbij alleen momentane belastingen zijn meebeschouw [m²] Figuur 6.3.10 Zakking bij funeringen op staal & bij keermuren Voor e bruikbaarheisgrenstoestan moet e rekenwaare zijn bepaal uitgaane van partiële factoren = 1,0. Voor e ikte van e samenrukbare laag behoeft geen grotere waare te woren aangehouen an e afstan tussen onerkant funament en e iepte waarop e oorspronkelijke terreinspanning met maximaal 0% wort overschreen. Veelal betekent it een laagikte gelijk aan * B. 6b: Berekening spanningsspreiing in e iepte; Als vuistregel voor e spanningsspreiing oner een funering met e breete b kan woren aangenomen at e spanningsspreiing oner een helling van :1 plaats vint. MODULE - GEOTECHNIEK 0
Hier oor kan e rekenwaare van e spanningverhoging op een iepte van z aangegeven woren met: gem; b ' v; z; (6.3.39) b z In NEN-EN 9997-1 is op basis van spanningsspreiing oner een puntlast e spreiing afgelei naar een cirkelvormig gelijkmatig vereele belasting gem; met straal a. Op basis van gelijke oppervlakken kan eze spreiing ook voor vierkante funeringsvlakken woren aangehouen. Voor e effectieve spanningsverhoging recht oner het centrum gelt vervolgens op iepte z: 1 ' v; z; ; 1 (6.3.39.a) gem 3 1 a / z waarbij gelt: v;z; rekenwaare van e effectieve spanningsverhoging voor een punt op e iepte z [kpa] gem; rekenwaare van e gelijkmatig vereele belasting [kpa] z iepte [m] a straal cirkelvormig belastingsoppervlak [m] Op basis van formule (6.3.39.a) kan e spanningsspreiing woren afgelei voor strookvormige funeringsvlakken op basis van m = 3. Door Flamant is in 189 e oplossing gevonen voor het geval van een verticale lijnlast p op een isotrope homogene lineair elastische halfruimte, het D-equivalent van het probleem van Boussinesq. Uit it geval volgt e toename van e gronspanning in het x-z vlak als gevolg van e gelijkmatig vereele belasting p = gem; op iepte z volgens NEN-EN 9997-1 [6.3]: gem; ' v ; z; 1 sin1 cos1 sin cos (6.3.40) Met strookbreete a volgt mien oner e strook: a (6.3.41) 1 arctan z waarbij gelt: v;z; rekenwaare van e effectieve verticale spanningsverhoging voor een punt op e iepte z [kpa] gem; rekenwaare van e gelijkmatig vereele belasting [kpa] z iepte [m] a halve strookbreete [m] 1; hoeken locatie [ra] In figuur 6.3.11 zijn e bovengenoeme hoeken geefinieer. Figuur 6.3.11 Schematisatie spanningsspreiing volgens NEN-EN 9997-1 (Flamant) 6c: Berekening zakking HOOFDSTUK 6 - FUNDEREN OP STAAL 1
Bij e berekening van e zakking van een funering op staal wort onerschei gemaakt in primaire zakking en seculaire zakking. Voor e totale zakking wort onerschei gemaakt in rie componenten: s s0; s1; s; (6.3.4) waarbij gelt: s totale einzakking [m] s 0; zakking oor schuifvorming, is te verwaarlozen volgens NEN-EN 9997-1 [m] s 1; primaire zakking [m] s ; seculaire zakking [m] Voor e primaire zakking gelt conform NEN-EN 9997-1 [6.3]: s 1 jn Cc; j ' v; z;0; ' h j log 1 e ' j0 j v; z;0; v; z; (6.3.43) En voor e seculaire zakking gelt: j n j0 t s C log t ; j h j (6.3.44) Een volleig zettingsberekening is terug te vinen in hoofstuk 3. Berekening verticale beingconstante Voor e berekening van e verticale beingconstante van e onergron is het essentieel om onerschei te maken tussen een integrale beingsconstante of een beingsconstante ie afhankelijk is van e vorm van het funeringsoppervlak. Voor funeringen op staal is met name eze tweee van belang. De beingsconstante oner het funeringsvlak wort bereken uit e gemiele funeringsruk en e aaruit berekene zakking, zoals hierboven beschreven. k gem; v; gem; (6.3.45) w waarbij gelt: k v;gem; rekenwaare van e gemiele verticale beingsconstante [kn/m³] gem; rekenwaare van e gemiele funeringsruk [kpa] w rekenwaare van e einzakking [m] De verticale beingsconstante wort over het algemeen, evenals e zakking, alleen aangegeven voor e bruikbaarheisgrenstoestan. Gelet op het niet-lineaire karakter van e verticale beingsconstante moet een range woren aangegeven oor miel van een minimale (k v/ ) en maximale (k v ) verticale beingconstante. 6: Berekening relatieve rotatie De relatieve rotatie wort bereken uit het quotiënt van het zakkingsverschil en e h.o.h afstan tussen twee stroken of poeren, bereken in e bruikbaarheisgrenstoestan. De relatieve rotatie ient per twee funeringselementen te woren bereken en te woren getoetst aan e in paragraaf 6.3 gestele eisen. Voor e relatieve rotatie (in raialen) gelt: MODULE - GEOTECHNIEK
s poera s poerb (6.3.46) h. o. h. Als gevolg van een mogelijke heterogeniteit van e onergron en uitvoeringsonvolkomenheen moet volgens NEN-EN 9997-1 par. 6.6.(c) [6.3] zijn gereken met een zakkingsverschil tussen twee afzonerlijk op staal gefuneere elementen van ten minste 50% van e gemiele waare van e zakking van e funeringselementen: s gem min 0,5 (6.3.47) min. h. o. h. waarbij gelt: min onergrens relatieve rotatie [ra] s gem gemiele zakking van e poeren, ie zich op één rij bevinen [m] min. h.o.h. minimale h.o.h. afstan tussen twee funeringselementen [m] 6e: Toetsing op eformatie-eisen. Bij e toetsing van e vervorming en verplaatsing van e funering kunnen verschillene zettingscomponenten woren onerscheien. In figuur 6.3.1 zijn efinities van e belangrijkste zettingscomponenten voor e verplaatsing van e funering en e vervormingen weergegeven. De maximum toegelaten relatieve rotatie van constructies in open skeletbouw, skeletbouw met wanen, ragene wanen of oorgaane metselwerkwanen is waarschijnlijk niet hetzelfe, maar varieert tussen ongeveer 1 : 00 en 1 : 300. Voor veel constructies is een maximum relatieve rotatie van 1 : 500 toelaatbaar. Voor normale constructies met afzonerlijke funeringen zijn totale zettingen tot 50 mm in het algemeen toelaatbaar. Grotere verplaatsingen kunnen toelaatbaar zijn, mits e relatieve rotaties en zakkingsverschillen binnen aanvaarbare grenzen blijven Figuur 6.3.1 Definities van verplaatsing van e funering HOOFDSTUK 6 - FUNDEREN OP STAAL 3
6.3.8 Voorbeelberekening 1: op staal gefuneer lanhoof Voor e oneroorgang voor fietsverkeer oner provinciale weg N55 bij Laren is een variant uitgewerkt, zoals weergegeven in figuur 6.3.13. Het ek wort opgeleg op twee lanhoofen ie zijn gefuneer op staal op een niveau NAP +17,5 m. Ten behoeve van e boemschematisatie zijn soneringen uitgevoer. Op basis van e soneringen zijn e boemlagen met bijbehorene geotechnische parameters bepaal. Deze zijn weergegeven in tabel 6.3.3. Gevraag is e funering van het lanhoof te berekenen en te toetsen volgens het stappenplan uit paragraaf 6.3.1. Figuur 6.3.13.A Variant oneroorgang N55, funering op staal Figuur 6.3.13.B Variant oneroorgang N55, funering op staal Tabel 6.3.3 Representatieve waaren gronparameters Gronsoort b.k. laag [m+nap] [kn/m 3 ] [kn/m 3 ] [kpa] n c [ o ] c u [kpa] C c [ - ] C [ - ] e 0 [ - ] Zan,matig gepakt +18,3 18 0 0 33,0-0,006 0,000 0,65 klei, vast +16,0 0 1 0 5,0 150 0,16 0,003 0,65 zan, vast gepakt +15,0 19 1 0 35,0-0,003 0,000 0,50 Daarnaast zijn e belastingen op het lanhoof als volgt (per strekkene m strookfunering): rustene belasting: V ek;rep = 15 kn/m; verkeersbelasting: V verkeer;rep = 300 kn/m; rembelasting: H rem;rep = 33,3 kn/m. Stap 1a: Bepaling belasting en effectieve breete Conform e algemene prestatie-eis, moet e funering woren getoetst voor alle mogelijk aanwezige situaties. De resulterene belastingen en effectieve afmetingen van het funeringsoppervlak zijn bereken voor e volgene rie situaties: MODULE - GEOTECHNIEK 4
A. e uiterste grenstoestan met maximale verticale belastingen (maatgeven voor het verticaal raagvermogen); B. e uiterste grenstoestan met minimale verticale belastingen (maatgeven voor horizontaal glijen); C. e bruikbaarheisgrenstoestan ten behoeve van e berekening van e zakkingen op basis van alleen e permanente belastingen. De constructie valt oner geotechnische categorie en is ingeeel in betrouwbaarheisklasse (RC). De rekenwaaren van e belastingen zijn bepaal aan e han van tabel 6..1. De funering is geschematiseer als strookfunering. De belastingen V en H woren per bovenstaane situatie met e partiële belastingsfactoren uit tabel 6..1 bepaal. Voor situatie A volgt: Voor situatie B volgt: Voor situatie C volgt: In tabel 6.3.4 zijn e resulterene belastingen, excentriciteiten en effectieve breete b van e strookfunering voor e beschouwe situaties samengevat.voor e toetsing van het verticaal raagvermogen (stap 1) is belastingsituatie A maatgeven, voor horizontaal glijen situatie B en voor e zakkingen situatie C. situatie V [kn/m] e B [m] H [kn/m] e h [m] A (UGT-hoog) 600 0,0 50 1,70 0,14,3 B (UGT-laag) 113 0,0 50 1,70 0,75 1,10 C (BGT, perm.) 15 0,0 0 - -,60 x [m] b [m] Tabel 6.3.4 Resulterene belastingen en effectieve afmetingen Stap 1b: Bepaling invloesiepte De invloesiepte is afhankelijk van e verhouing H /V en van het gewogen gemiele gem;rep. Voor e ongeraineere toestan gelt aarbij at rep = 0, zoat e invloesiepte voor situatie A kan woren bepaal uit e verhouing H /V = 50/600 = 0,083 waarbij na een itteratie uit tabel 6.3.1 volgt: z e/b = 0,68 en us z e = 1,57 m met overeenkomstig niveau op NAP +15,9 m. Voor e geraineere toestan gelt at het gewogen gemiele van rep op zijn beurt ook weer afhankelijk is van e invloesiepte. Er moeten us een aantal iteraties woren uitgevoer om e uiteinelijke invloesiepte te kunnen bepalen. Meestal zijn à 3 iteraties voloene. Als 1 e interpolatie voor situatie A wort uitgegaan van een invloesiepte van 1,5 b = 3,48 m, overeenkomstig met een niveau van 17,5 m - 3,5 m = NAP +14,0 m (afgeron tot 1 cijfer achter e komma). Voor het gewogen gemiele van rep volgt uit formule 6.3.4 : ' 331,5,75 51,0 1,5 351,0 0,5 1,5,751,0 1,5 1,0 0,5 0 gem; rep 31, Op basis van interpolatie in tabel 6.3.1 volgt bij H /V = 0,083 en rep = 31, 0 at z e/b = 1,58 en us z e = 3,66 m met overeenkomstig niveau op NAP +13,8 m. Voor e e iteratie volgt an: ' 331,5,95 51,0 1,7 351, 0,6 1,5,951,0 1,7 1, 0,6 0 gem; rep 31, HOOFDSTUK 6 - FUNDEREN OP STAAL 5