Funderingen in Eurocode 8 Dr. ir. Mandy Korff Opbouw presentatie Aanleiding en onderzoeken Aardbevingen ondergrond Verweking Funderingen Vragen 1
Aardbevingen consequenties NPR ontwikkeling 2013 / 2014 Vooruitlopend op Eurocode 8 invoering in Nederland wordt een nationale praktijk richtlijn (NPR) ontwikkeld. Hierin komen aan bod: - Aardbevingsbelasting voor Groningen - Gedrag van constructies (staal, hout, beton, metselwerk) - Geotechniek en Funderingen Status: groene versie voor eind 2014 2
Opbouw presentatie Aanleiding en onderzoeken Aardbevingen ondergrond Verweking Funderingen Vragen Aardbevingsbelasting Karakterisering sterkte aardbevingen - (magnitude) - (intensiteit) - accelerogram - PGA - respons spectrum 3
Geïnduceerd versus tektonische bevingen - diepte: 2 à 3 km i.p.v. 20 à 50 km - Tot nu toe: - kort signaal - relatief hoge PGA - snelle afname met afstand Zwaardere bevingen zijn: - sterker (hogere piek), - langzamer (lagere frequentie) - langer (meer wisselingen). Huizinge 2012, station Westeremden Accelerogram, PGA (Peak Ground Acceleration) PGA 4
10 m 0 m -10 m -20 m -30 m -40 m -50 m -60 m -70 m -80 m -90 m -100 m -110 m -120 m -130 m -140 m -150 m -160 m -170 m -180 m -190 m -200 m -210 m -220 m -230 m -240 m -250 m 0 m -10 m -20 m -30 m -40 m -50 m -60 m -70 m -80 m -90 m -100 m -110 m -120 m -130 m -140 m -150 m -160 m -170 m -180 m -190 m -200 m -210 m 0 m -10 m -20 m -30 m -40 m -50 m -60 m -70 m -80 m -90 m -100 m -110 m -120 m -130 m -140 m -150 m -160 m -170 m -180 m -190 m -200 m -210 m 8 oktober 2013 B10B0116 Ondergrond tot 200 m diepte B03H0071 1 1 3 B15B0042 B13B0074 2 Legenda Profielen Holocene afzettingen Fm. van Drachten Fm. van Peize 2 Fm. van Boxtel Fm. van Kreftenheye Eem Formatie Fm. van Drente Fm. van Urk, Lp. van Tynje Fm. van Peelo Fm. van Urk, Lp. van Veenhuizen Fm. van Appelscha Fm. van Oosterhout Fm. van Breda Legenda Profielen 3 Holocene afzettingen Fm. van Boxtel Fm. van Kreftenheye Eem Formatie Fm. van Drachten Fm. van Urk, Lp. van Tynje Fm. van Peelo Fm. van Urk, Lp. van Veenhuizen Fm. van Peize Fm. van Oosterhout Fm. van Breda Fm. van Drente Fm. van Appelscha Seismische snelheid in de ondergrond 5
Grond gedraagt zich niet lineair soil model: Mohr Coulomb, = 30 Geen verweking Rayleigh damping: 5% Opbouw presentatie Aanleiding en onderzoeken Aardbevingen ondergrond Verweking Funderingen Vragen 6
Verweking, voorbeelden van schade Verweking, voorbeeld in Nederland Roermond 1992 7
Verweking, mechanisme I schuifvervorming van de korrelstapeling II korrels willen verschuiven, en een dichtere pakking aannemen water tussen korrels moet weg => wateroverspanning ongedraineerd III als water is weggestroomd zitten korrels dichter op elkaar => verdichting na drainage Gebruikte aanpak: Verweking, aanpak eenvoudige methode, beschreven in o.a.: NCEER workshop 1996/1998 [Youd et al 2001] EERI monograph MNO-12 [Idriss Boulanger 2008] CRR7.5 FS * MSF * K * K CSR CRR : Cyclic Resistance Ratio CSR : Cyclic Stress Ratio MSF: Magnitude Scaling Factor 8
u Verweking, mechanisme u v0 instantane waterspanning residuele water overspanning - + 7 N N L - Aantal wisselingen tot verweking, hier: N L = 7 Modelproef 9
Grenswaarde versnelling voor verweking geldig voor: - Mw = 5; FC = 0% - in geen enkel punt ru = 1 (FoS 1.0) Verweking, discussie en ontwikkelingen - gebruikte methode internationaal aanvaard - tot heden geen meldingen van verweking in Groningen, dit is niet in tegenspraak met gebruikte methode - achterliggende database voor tektonische aardbevingen - geen methode bekend die specifiek geldt voor geïnduceerde aardbevingen - nadere studie voor situatie Groningen naar locatie en dichtheid zandlagen, verbeteren voorspelling voor specifiek type bevingen. 10
Omgaan met verweking in EC8 Voor het toetsen van paalfunderingen: de ondergrond bestaat tot de volgende diepten uitsluitend uit klei- en/of veenlagen (het diepste niveau is maatgevend) tot 15 m onder maaiveld, tot 5 m onder paalpuntniveau, of tot 10 keer de paaldiameter onder paalpuntniveau. Indien zandlagen voorkomen hoeven deze niet in beschouwing te worden genomen indien de dikte minder is dan 0,25 m en tevens de dikte van de klei- en veenlagen tussen de zandlagen meer is dan 1 m. De veiligheid tegen verweking, zoals bepaald met de procedure (Bijlage VW), is 2,0 of hoger. Er hoeft geen rekening te worden gehouden met verweking indien de piekversnelling aan maaiveld kleiner is dan 0,1g. Opbouw presentatie Aanleiding en onderzoeken Aardbevingen ondergrond Verweking Funderingen Vragen 11
Fundering op staal Fundering op staal H5 en bijlage F van NEN-EN 1998-5:2004. Stabiliteit toetsen + Horizontaal evenwicht + Zetting toetsen Rekening houdend met verweking De totale vervorming (als gevolg van zetting, squeezing en eventueel stabiliteit) dient te voldoen aan de eisen uit NEN9997. 12
Fundering op staal quasi statische analyse Fundering op staal quasi statische analyse Verschillende formules voor Zand Klei 13
a [m/s2] 8 oktober 2013 Vervorming talud verfijning tijddomein Newmark analyse / sliding block analyse 10 8 6 4 versnelling aardbeving grensversnelling a max F fric Gsin 2 0-2 -4 Gcos G -6 6 6,5 7 7,5 8 t [s] Fundering op staal horizontaal evenwicht VEd < FRd Ned Ved Frd Φ bij verweking lager 14
Omgaan met verweking in NPR Stap 1: verweking EN PGA tegelijkertijd Indien constructie niet voldoet: Stap 2a: PGA en deel verweking (vaak 50%) Stap 2b: 100% verweking, geen PGA Maatgevende situatie bepalen Indien constructie niet voldoet: maatregel? Fundering op staal - zakking Zakking door verdichting Zakking door verticale belasting (bijkomend in geval van Newmark) Zakking door squeezing Toetsing aan EC7 of constructieve toets ivm bovenbouw 15
Gedrag paalfunderingen Directe belasting uit bovenbouw en indirecte belasting uit ondergrond Effect paalfundering Aardbevingen veroorzaken een grondbeweging (free field). De fundering zal deze beweging mogelijk niet helemaal kunnen volgen. Dit leidt tot kinematische interactie (kinematic load). Anderzijds zal de massa van de bovenbouw de door de beweging van de bovenbouw veroorzaakte traagheidskracht overbrengen op de fundering welke een inertie interactie (inertial load) veroorzaakt. Alleen voor: importance klasse III (scholen, culturele instellingen) of IV (ziekenhuizen, energie centrales) 16
Paalfunderingen Verweking: verlaging sterkte = conusweerstand Stap 1: verweking EN PGA tegelijkertijd Indien constructie niet voldoet: Stap 2a: PGA en deel verweking (vaak 50%) Stap 2b: 100% verweking, geen PGA Maatgevende situatie bepalen Paalfundering quasi statisch verticaal Draagkracht verticaal quasi statisch (= verticale belasting uit bovenbouw inclusief aardbeving toetsen aan sterkte ocnform NEN997) Zakking NEN 9997 + zakking door verdichting tgv verweking 17
- A4 form. - ctr. Rotterdamseweg 185 2600 MH Delft TELEPHONE 088 335 8273 TELEFAX 13-Jun-14 - date drw. D-Sheet Piling 9.3 : Groningen3-stiffsoil.shi 8 oktober 2013 Paalfundering - horizontaal Horizontaal Buiging Torsie Veerstijfheid EC8 Bijlage C Paalfundering - horizontaal Toetsen met statische berekening - verenmodel bvb Dsheetpiling oid Water Pressure [kn/m²] Stress States Resulting Stress [kn/m²] Effective Stress [kn/m²] 0 Sand, ve sil, loose1 sil, loose1 0 0-1 Sand, ve sil, loose2 sil, loose2-1 -1-2 -3-4 -5-6 Sand, ve sil, loose3 sil, loose3 Sand, ve sil, loose4 sil, loose4 Sand, ve sil, loose5 sil, loose5 Sand, ve sil, loose6 sil, loose6 Sand, ve sil, loose7 sil, loose7 Sand, ve sil, loose8 sil, loose8 Sand, ve sil, loose9 sil, loose9 Sand, ve sil, loose10sil, loose10 Sand, ve sil, loose11sil, loose11 Sand, ve sil, loose12sil, loose12-2 -3-4 -5-6 -2-3 -4-5 -6 Depth [m] -7-8 -9 Sand, ve sil, loose13sil, loose13 Pile Sand, ve sil, loose14sil, loose14 Clay, clean, weak1 an, weak1 Clay, clean, weak2 an, weak2 Depth [m] -7-8 -9 Depth [m] -7-8 -9-10 Clay, clean, weak3 an, weak3-10 -10-11 Clay, clean, weak4 an, weak4-11 -11-12 Clay, clean, weak5 an, weak5-12 -12-13 Clay, clean, weak6 an, weak6-13 -13 Sand, sl sil, moderate1, moderate1-14 Sand, sl sil, moderate2, moderate2-14 -14 150 100 50 00 50 100 150-600 -400-200 0 200 400 600 600 400 200 00 200 400 600 Buckling bij verweking Maximum left: Maximum right: 140.2 140.2 Max. eff. stress: 429.7 Max. tot. stress: 429.7 Maximum left: Maximum right: 171.2 429.7 18
Effect paalfundering - overdrachtsfactor NEN-EN-1998 als een paal als flexibel geen effect (overdrachtsfactor=1) tubex 457-10, prefabbeton vierkant 400 mm en 220 mm, en betonnen schroefinjectie rond 500 mm kan aangetoond worden dat Zmax groter is dan 5 Zware bevingen : non lineariteit kan overdracht < 1 leveren Gebouwen, invloed fundering op responsie gebouw - met PLAXIS 3D, dynamisch - ondersteuning door PLAXIS bv - 2 versnellingssignalen 19
0,07g en 0,21g signalen gebruikt Palen lin-el Grond el-plastisch Validatie met 3D EEM Gebouwen, invloed fundering op respons gebouw 20
Samenvatting Eurocode 8 toepasbaar, veel mist of is niet van toepassing. Verweking berekenen met behulp van EERI rapport (komt in NPR, staat al in SBE handreiking) Fundering op staal/palen: - Met wateroverspanning en volledige belasting of gefaseerd - Quasi statisch (veelal gelijk aan statisch met hogere belasting en lagere sterkte) - Zetting door verdichting tgv verweking erg belangrijk. Overdrachtsfactor: voorlopig 1, tenzij gekoppelde berekening. Opbouw presentatie Aanleiding en onderzoeken Aardbevingen ondergrond Verweking Funderingen Vragen 21