s tichting b ouwr esearch Richtlijnen voor funderingen op staal Ontwerp en uitvoering
,I rapporteurs: ir. W. J. Heijnen Grondmechanica Delft ir. H. M. A. Pachen
stichting Richtlijnen voor funderingen. op staal Ontwerp en uitvoering Rotterdam, 1989..
De stichting stelt zich ten doel: a. in de bouwnijverheid produktiviteit en kwaliteit te verhogen, en de continuïteit in de werkgelegenheid te bevorderen; b. de kennis op het terrein van de bouwnijverheid te vergroten en te verspreiden naar en binnen alle organisaties waarmede de stichting een relatie onderhoudt; c. voorts al hetgeen dat met een en ander rechtstreeks of zijdelings verband houdt of daartoe bevorderlijk kan zijn, alles in de ruimste zin des woords. De stichting en degenen die aan deze publikatie hebben medegewerkt, hebben een zo groot mogelijke zorgv\.!.ldigheid betracht bij het verwerken - volgens de huidige stand van wetenschap en techniek - van de in deze publikatie vervatte gegevens. Nochtans moet de mogelijkheid dat zich toch onjuistheden in deze publikatie zouden bevinden niet worden uitgesloten. Degene die van deze publikatie gebruik maakt, aanvaardt daarvoor het risico. De stichting sluit, mede ten behoeve van degenen die aan deze publikatie hebben meegewerkt, iedere aansprakelijkheid uit voor schade die mocht voortvloeien uit het gebruik van informatie in deze publikatie. 1 Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze ook, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de Stichting Bouwresearch. No part of this book may be reproduced in any form by print, photoprint, microfilm or any other means without written permis sion from the Stichting Bouwresearch.
-3- INHOUD 1 2 3 4 5 6 7 7.1 7.2 WOORD VOORAF SAMENVATTING SUMMARY INLEIDING ONDERWERP TOEPASSINGSGEBIED AANSLUITING BIJ BESTAANDE RICHTLIJNEN EN NORMEN DEFINITIES EN BEGRIPPEN SYMBOLEN, AFKORTINGEN EN EENHEDEN VOORWAARDEN TEN AANZIEN VAN VEILIGHEID EN BRUIKBAARHEID Grens toestanden Ontwerpregels L 7.2.1 Belastingen 7.2.1.1 Algemeen 7.2.1.2 Belastingen door de grond 7.2.2 Eigenschappen van de grond 7.2.2.1 Algemeen 7.2.2.2 Voorgeschreven waarden voor de grondeigenschappen van onsamenhangende grond 7.2.2.3 Voorgeschreven waarden voor de grondeigenschappen van samenhangende en organische grond 7.2.2.4 Uit grondonderzoek afgeleide waarden voor de grondeigenschappen 7.2.2;5 Omvang van het grondonderzoek 7.2.2.6 Methoden van grondonderzoek 7.2.2.7 Partiêle materiaal factoren 7.2.2.8 Rapport van het grondonderzoek 7.2.3 Geometrische variabelen 7.3 Nadere analyse van de grenstoestanden 7.3.1 Uiterste grenstoestanden 7.3.2 Bruikbaarheidsgrenstoestanden Rapport van het ontwerp van de staalfundering 6 8 9 11 14 15 16 17 20 23 24 26 28 28 28 29 29 29 30 32 34 35 38 38 39 39 39 41 42
-4-8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 9 9 1 BIJKOMENDE ONTWERPASPECTEN Algemeen Belendende fundering Funderingsdiepte en gronddekking Veranderingen grondwaterstand Invloed van vegetatie Richtwaarden voor de toelaatbare gronddruk op zand BEREKENING VAN HET DRAAGVERMOGEN Berekening van de grenstoestand bij bezwijken van de grond (type la) 9.1.1 Voorwaarden 9.1.2 Berekening van de grensdraagkracht 9.1.2.1 Centrisch loodrecht belast fundament Draagvermogenfactoren Vormfactoren 9.1.2.2 Berekening van de draagkracht van platen en stroken 9 2 9 2.1 9 2.2 9 2.3 9.2.4 9.2.5 10 10.1 10.2 10 3 10 3.1 waarbij de belasting op een willekeurige plaats en onder een willekeurige richting aangrijpt Excentrische belasting Hellingsfactoren Invloedsfactoren voor een fundament in een talud Örondparameters Berekening van de verticale deformatie (ten behoeve van de grenstoestanden 1B en 2) Voorwaarden Bepaling van de gronddrukken onder de fundering Spreiding van de funderingsdrukken in de bodem Zettingsberekeningen Alternatieve berekeningsmethode voor de zetting UITVOERING Ondergrond bestaat uit cohesieloos materiaal Ondergrond bestaat uit cohesief materiaal Algemene grondverbetering Materiaal voor grondverbetering 43 43 43 47 47 47 48 49 49 50 50 52 52 53.54 55 56 60 62 63 63 64 68 72 77 80 80 80 80 81
-5-10.3.2 Grondwater 10.3.3 Aanlegbreedte van de grondverbetering 10.3.4 Verdichtingsmaterieel 10.3.5 Bijzondere maatregelen 10.4 Controle 11 PRESENTATIE VAN DE GEGEVENS EN DE RESULTATEN VAN DE ONTWERPBEREKENINGEN 11.1 Presentatie van de gegevens van het grondonderzoek 11. 2 Presentatie van de resultaten van deontwerpberekeningen 11.3 Presentatie van bevindingen bij de uitvoeringscontrole 81 81 81 82 82 83 83 83 84 LITERATUUR 85
-6- WOORD VOORAF Naast de reeds uitgebrachte richtlijnen voor paalfunderingen: - SBR-publikatie 149 'Richtlijnen voor paalfunderingen; Ontwerp en Uitvoering van op druk belaste palen ingebracht met grondverdringing'[lj - SBR-publikatie 171 'Richtlijnen voor Avegaarpalen; Ontwerp en Uitvoering' [2J heeft de studie-adviesgroep geadviseerd ook een richtlijn op te stellen voor funderingen op staal. Hierbij wordt ingespeeld op het jaar 1992. Wanneer de handelsgrenzen tussen de lançlen van de Europese Gemeenschap open zullen gaan. Ook op geotechnisch gebied zullen dan Europese normen en regels van toepassing zijn in alle landen van de gemeenschap. Het is dus zaak ook in Nederland zorg te dragen voor een goed stelsel van normen, die aan de Eurocode aansluiten. In deze SBR-publikatie komt de staalfundering aan de orde, waarbij de belastingen van de bouwconstructie via betrekkelijk ondiep gelegen plaatvormige elementen aan de bodem worden afgedragen. In Nederland krijgen funderingen op staal doorgaans minder aandacht dan funderingen op palen. Te vaak wordt bij de afweging van het funderingstype, op grond van angst voor zettingen of uit gewoonte, gekozen voor een fundering op palen, terwijl een fundering op staal een goed alternatief kan zijn. Goed zowel in technisch als in economisch opzicht met daarbij nog de aantekening dat de uitvoeringstechnische risico's bij funderingen op staal in veel gevallen beter zijn te beoordelen dan bij bepaalde typen paalfunderingen. Staalfunderingen worden in het zicht aangelegd, zodat eventuele slechte plekken in de funderingsgrondslag visueel kunnen worden vastgesteld. Bovendien zullen, als gevolg van de relatief grote fundamentsafmetingen ten opzichte van de 'punt'-vormige palen, plaatselijk aanwezige slechte plekken worden overbrugd. De angst voor zettingen van de bouwconstructie als gevolg van de samendrukking van de grond onder de funderingselementen kan door middel van een zorgvuldige analyse van het
-7- te verwachten gedrag van de fundering worden weggenomen. Vaak zal dan blijken dat het probleem van de zetting minder groot is dan zo op het eerste gezicht wordt ingeschat. Het is de verwachting van studiecommissie B28 dat deze richtlijn, samengesteld door de rapporteurs ir. W.J. Heijnen en ir. H.M.A. Pachen, een waardevolle bijdrage zullen leveren tot een harmonisatie in de ontwerppraktijk, maar vooral ook tot een meer verantwoorde afweging bij de keuze tussen verschillende funderingstypen. De studiecommissie B28 heeft zorg gedragen voor de begeleiding van het werk van de rapporteurs en voor de terugkoppeling naar de bouwwereld. Deze richtlijn is geen leerboek. Vooral op het punt van de voorspelling van zettingen zal raadpleging van andere publikaties noodzakelijk zijn. De samenstelling van de studiecommissie B28 was als volgt: ir. K.F. Brons, Soleton b.v. Rijswijk ir. C.J. Carree, Adviesbureau voor Bouwtechniek b.v. Velp ir. R. Gallè, Bouw- en woningtoezicht 's-gravenhage ing. J. Gosselink, Bouw- en woningtoezicht 's-hertogenbosch ir. W.J. Heijnen, Grondmechanica Delft, voorzitter/rapporteur ir. K. Joustra, Joustra Consult b.v. Leidschendam ir. R.H.J. Kremer, Dienst Openbare Werken Amsterdam ir. H.M.A. Pachen, rapporteur ing. R. Sagel, Bouw- en woningtoezicht Rotterdam ir. P. K. van der Schui t, St i c h tin g B 0 u w re s e arc h Rot ter dam, coördinator prof. Ir. A.F, van WeeIe, Technische Universiteit Delft ir. C. van Weeren, Rijksgebouwendienst, 's Gravenhage De voorzitter van de studie-qdviesgroep 'Funderingen' ir. W. Stevelink
-8- SAMENVATTING In deze publikatie is een aantal aspecten die een rol spelen bij het ontwerp van funderingen op staal op een zodanige wijze samengevat dat ze als een richtlijn kunnen worden opgevat. Het doel is uniformiteit te verkrijgen in de berekeningsmethoden voor draagkracht en vormverandering. Dit betekent dat enige terughoudendheid moest worden betracht bij de behandeling van de verschillende aspecten van funderingen op staal. Uitgangspunt is de in het concept van de in Eurocode nr. 7, 'Common unified rules for Geotechnics, design' [3J gevolgde methodiek van toetsing van de uiterste en de bruikbaarheidsgrenstoestanden. Dit gebeurt in principe op semi-probabilistische grondslag, waarbij partiêle factoren worden toegepast. Teneinde de risico's van bezwijken en onbruikbaarheid op een aanvaard niveau te brengen, hebben deze factoren zowel betrekking op representatieve waarden voor de belastingen als op representatieve waarden voor de materiaaleigenschappen. 8ij funderingen op staal speelt daarbij de te verwachten zetting een belangrijke rol; in het bijzonder dus de verificatie van de uiterste grenstoestand 18 en de bruikbaarheidsgrenstoestand 2. Deze grenstoestanden werden vroeger samengevat in het zogenaamde vormveranderingsdraagvermogen. Nu wordt getracht dit wat meer expliciet te maken omdat de beide grenstoestanden niet vergelijkbaar zijn. De uiterste grenstoestand 18 houdt verband met de veiligheid; de bruikbaarheidsgrenstoestand met de belevenis van de gebruiker van de bouwconstructie. 8eide behoeven een andere benadering als het gaat om de kans dat niet wordt voldaan aan de eisen. In de publikatie worden aanwijzingen en methoden gegeven voor de beoordeling van het draagvermogen en het zakkingsgedrag van funderingen op staal, waarbij anders dan bij paalfunderingen, de belastingen relatief ondiep via plaatvormige elementen in de grond worden geheid. Daarbij is ook ingegaan op een aantal algemene aspecten met betrekking tot het grondonderzoek. Ook aan de uitvoering is aandacht besteed.