0

publicatie: Ontwerprichtlijn door grond horizontaal belaste palen

Voorwoord

Voorwoord

Deze CUR/ Delft Cluster ontwerprichtlijn, "Door grond horizontaal belaste palen", is het resultaat van de werkzaamheden die in de afgelopen jaren zijn verricht onder de verantwoordelijkheid van het Delft Cluster kennisprogramma "Nieuw perspectief voor funderingen en bouwputten" en de daarop aansluitende CUR/DC-commissie H408 "Door grond horizontaal belaste palen".

Door grond horizontaal belaste palen komen voor bij de aanleg van verkeersinfrastructuur, geluidschermen, dijkversterkingen en andere bouwprojecten. Bij de start van het kennisprogramma was er onvoldoende kennis over de voorspelbaarheid van horizontale vervormingen in de ondergrond, veroorzaakt door primaire en secundaire zettingen als gevolg van ophogingen. Deze onzekerheid leidde noodgedwongen tot een conservatieve benadering bij het ontwerpen van op palen gefundeerde constructies, zoals landhoofden, fundaties van geluidsschermen en verdiepte bakconstructies. Deze conservatieve benadering heeft betrekking op het tijdsaspect, namelijk het tijdstip van bouwen van een constructie in de buurt van ophogingen. De conservatieve benadering betreft ook de voorspelling van vervormingen en krachten in de constructies, en daarmee heeft deze invloed op de materiaalkeuze en de materiaalhoeveelheden van met name de palen (staal versus beton, paalkopwapening, vereist voorspanniveau). Daardoor worden mogelijke constructietijd- en kostenoptimalisaties niet gehaald. In de gevallen dat de conservatieve benadering niet in voldoende mate is toegepast, heeft dit geleid tot schadegevallen. Met een eenduidige richtlijn wordt hier verbetering in aangebracht.

Het Delft Cluster onderzoek was gericht op het voorspellen, met een grotere mate van zekerheid dan nu het geval is, van de horizontale vervormingen van de ondergrond als gevolg van ophogingen en de hierdoor veroorzaakte vervormingen en krachten in een constructie. Het lange termijn gedrag van grond en palen (kruip) speelt hierbij een rol.

De doelen van de commissie H408 waren:

  1. Het bereiken van een substantiële kwaliteitsverbetering bij het voorspellen van vervormingen en krachten in de constructies als gevolg van horizontale vervormingen in de ondergrond door met name ophogingen.
  2. Het tot stand brengen van een breed gedragen ontwerprichtlijn voor horizontaal belaste palen waardoor besparingen in het bouwproces kunnen worden gerealiseerd door:
    • Tijdwinst door meer vrijheid in het tijdstip van aanbrengen van de palen.
    • Vermindering van risico´s tijdens de realisatiefase door een betere voorspelling in de ontwerpfase van het gedrag van de horizontaal belaste palen.

Gestreefd is om een ontwerprichtlijn te ontwikkelen, die gebaseerd is op een fundamentele beschrijving van het materiaal- cq. grondgedrag en de interactie met de constructieve elementen. Vooral kennis van het tijdsafhankelijke gedrag, met name de kruip, ontbrak. Ook internationaal is het onderwerp voor diverse toepassingen van groot belang. Dit onderzoek sluit aan bij de internationale state of the art en de beschikbare informatie is gebruikt als vertrekpunt voor het uitgevoerde onderzoek.
De bestaande ontwerpmethoden zijn getoetst aan een viertal uit de praktijk beschikbare veldmetingen en aan de resultaten van uitgevoerde centrifugeproeven.
Op basis van de uitgevoerde analyses is geconcludeerd dat de tot nu toe veel gebruikte schelpfactoren modelafhankelijk zijn.

Om rekening te houden met de genoemde modelafhankelijkheid is in de ontwerpmethode naast de schelpfactor het begrip modelfactor geïntroduceerd. Tevens is op basis van de analyses geconcludeerd dat het PLAXIS Soft Soil Creep-model het meest geschikt is als eindige elementenmodel voor de voorspelling van horizontale gronddeformaties.

De onzekerheid met betrekking tot de te hanteren modelfactoren is nog relatief groot. De commissie onderschrijft de geconstateerde noodzaak tot nader onderzoek om te komen tot een nadere vaststelling van de modelfactoren.

Daaraan gerelateerd is het van belang nog meer inzicht te krijgen in het lange termijn vervormingsgedrag van grond en de invloed hiervan op de fundatie. De commissie adviseert de bij het proces betrokken sectoren, opdrachtgevers, kennisinstituten en uitvoerende partijen daartoe in de uitvoeringspraktijk een meerjaren meet- en monitoring programma op te zetten. Beide onderzoekslijnen zullen, in combinatie met de opgedane ervaringen met de thans beschikbare ontwerpmethode, over een aantal jaren een verdere verbetering van de ontwerpmethode mogelijk maken.

Om daarnaast maximale doorwerking van de nu beschikbare ontwerprichtlijn in de praktijk te bevorderen beveelt de commissie aan een praktijkcommissie "Door grond horizontaal belaste palen" in te stellen. Door toepassing in de praktijk te stimuleren, de ervaringen met de richtlijn in de praktijk te volgen, meet- en monitoring in praktijkprojecten te stimuleren, wordt de komende jaren kennis en ervaring opgebouwd om tijdig aanpassing en actualisatie van de richtlijn mogelijk te maken.

Met de ontwerprichtlijn "Door grond horizontaal belaste palen" krijgt de sector de beschikking over verschillende ontwerpmethoden. De keuze van de ontwerpmethode is afhankelijk van de complexiteit van de situatie en de daarin aanwezige risico's voor de paalfundering en de constructie zoals overschrijden van het maximale moment of de maximaal toegestane verplaatsing.

Bij het verschijnen van deze ontwerprichtlijn was de samenstelling van de CUR/DC-commissie H408 "Door grond horizontaal belaste palen" als volgt:

ir. R.S. Beurze, voorzitter Volker InfraDesign
ing. A. Feddema, secretaris, rapporteur Deltares
ing. H.J. Everts ABT/ TU Delft
ir. F.J.M. Hoefsloot Fugro Ingenieursbureau
ir. G.G.A. Dieteren TNO Bouw en Ondergrond
ir. J.H. van Dalen Strukton Engineering
ing. A. Yahyaoui VWS Geotechniek
ir. B. Snijders Breijn
ir. B.P.H. van Paassen BAM Infraconsult
ing. G.M. Kaptein MSc. Movares
dr. ir. A.H.J.M. Vervuurt TNO Bouw en Ondergrond
ir. T. Siemerink, coördinator CUR Bouw & Infra

Daarnaast is een waardevolle inbreng geleverd door de volgende deskundigen;

ing. P.G. van Duijnen Movares
dr.ir. R.B.J. Brinkgreve PLAXIS
ir. B.J. Bader Volker InfraDesign
ir. A.J. Wubs TNO Bouw en Ondergrond
ir. B.F.J. van Dijk, corresponderend lid Strukton Engineering
ir. J. Breedeveld Deltares
ir. J. Tigchelaar RWS Dienst Infrastructuur
ing. E.J.A. Bijlsma RWS Dienst Infrastructuur

Ten behoeve van het uitgevoerde kennisprogramma zijn financiële bijdragen ontvangen van:

  • Delft Cluster
  • Deltares
  • BAM Infraconsult
  • Fugro Ingenieursbureau
  • Movares
  • Strukton Engineering
  • TNO Bouw en Ondergrond

Delft Cluster en CUR Bouw & Infra spreken hun dank uit aan al de leden van de commissie en hun organisaties voor de geleverde bijdrage aan dit resultaat van de CUR/DC-commissie H408 "Door grond horizontaal belaste palen".