? ? geotechniek ? voorschriftenDe in hetjanuarinummervan Cement gepubliceerde aankondigingvan een vragenrubriekover de nieuwe geotechnische normen, heeft al verscheidene reacties opgeleverd. Hetvermoeden dat de toepassingvan deze normen in de praktijkvragen zou oproepen, is hier-mee bewaarheid. De redactie van Cement prijst zich gelukkig juist in dit themanummereen start te kunnen maken met de vragenrubriek 'Fundamenteel' door de beantwoordingvan de eerstbinnengekomen vraag.74Vraag 1In 2.3.6.1 van NEN3850 mochten de grond-spanningen onder paalfunderingen en fun-deringen op staal onder bepaalde voorwaar-den worden verminderd doorvermenigvuldi-ging met een factor tussen 1 en 0,5. In denieuwe normen NEN 6702 en 6740 is hier-over niets terug te vinden. Bij het berekenenvan bijvoorbeeld stabiliteitswanden met be-trekkelijk geringe normaalkracht heeft ditgrote invloed op de afmetingen van de fun-dering.Wat isde reden dat deze factor is vervallen?AntwoordDe in 2.3.6.1 van NEN3850 - de TGB 1972 -genoemde factor is van toepassing op deco?ffici?nten voor de windbelasting in2.3.3.1 t.m. 2.3.3.3 en 2.3.3.5 t.m. 2.3.3.7.Uit metingen die door TNO Bouw zijn uitge-voerd, is gebleken dat de stuwdrukwaardevan de windbelasting volledig aan de funde-ring wordt doorgegeven. Dat was de redendatdefactoruitde TGB 1972 niet meeris op-genomen in NEN 6701. Zou de factor eengeotechnische achtergrond hebben, danzou deze in NEN 6740 aan de orde moetenkomen. Een dergelijke geotechnische ach-tergrond ligt echter niet voor de hand en zoualleen te maken kunnen hebben metde duurvan de belasting en de snelheid waarmee debelasting verandert. En dat nu is niet te rij-men met de in de TGB 1972 gestelde afhan-kelijkheid van de factor van H/b, de verhou-dingtussen dehoogte van de constructie bo-ven maaiveld Hen de meewerkende lengtevan de fundering in de windrichting b. Wat erprecies met meewerkende lengte wordt be-doeld is overigens niet nader gedefinieerd.Het feit dat er een soort slankheid van deconstructie wordt ingebracht, zou erop wij-zen dan de constructie op de een of anderewijze reden is geweest voor de invoering vande reductiefactor.In NEN6740 wordt voor de belasting van debouwconstructie op de fundering verwezennaarNEN 6702 en de normen die de bereke-ning van de bouwconstructie regelen. Voorhet ontwerp van de funderingis geen onder-scheid gemaakt tussen de permanente be-lasting en de variabele belastingen. Welis inNEN 6702 geregeld dat voor het grondme-chanische ontwerp van de fundering niet be-hoeftte worden gerekend met de fundamen-tele combinatie 2. Met andere woorden, voorde toetsing van de uiterste grenstoestanden1A en 1B zijn de volgende belastingsfacto-ren te hanteren:? voor de permanente belasting:Yf;g = 1,2 respectievelijk 0,9;? voor de variabele belastingen:Yf;g = 1,2, 1,3 en 1,5 voor respectievelijkveiligheidsklasse 1, 2 en 3.In normale gevallen, waarbij de krachten opde fundering door de windbelasting nietgro-ter zijn dan circa 10% van de krachten doorde permanente belasting, betekent dit alla-gere krachten dan die behorend bij belas-tingscombinatie 2. Bovendien heeft het toe-voegen van een extra reductie op de krach-ten door de wind maar een marginale invloedop het ontwerp.Bij de samenstelling van de norm NEN6740heeft de commissie het invoeren van de re-ductie van de grondspanningen onder depaalfundering en de fundering op staal, nietnodig gevonden.CEMENT1995/5laag 1 kleiI tot; d =2090kN(perm =1900kN= 190kN)15003m laag 2 zandI ????0 -? . ,. . . . ."10mVoor de toetsing van grenstoestand lB:Daarbij gaat het de vervormingen: de re-latieve hoekverdraaiing f3 0,01 en veer-constante van paal +grond k paal kpaal;kriliek'De kritische waarde van kpaal hangt samenmet stabiliteit en tweede-orde effecten.Bij de bepaling van de rekenwaarde van demaximale draagkracht mag de maximalepaalschachtwrijving over de gehele lengtevan de paalschachtin rekening worden ge-bracht. Vanzelfsprekend geldt dit aleen voorgladde palen en voor in de grond gevormdepalen zonder casing,Voor de bepaling van de specifiekeschachtwrijving in de samendrukbare lagenlijkt as = 0,05 voor de meeste Nederlandsegrondsoorten een goede aanname. In hardeklei kan een lagerefactornodigzijn.ln hetge-val dat de palen een zandophoging doorsnij-den die op een pakket zeer slappe lagenrust, dient zorgvuldig te worden geanaly-seerd in hoeverre de benodigde afname vande naar beneden gerichte schachtwrijving inde zandlaag (ten gevolge van de negatievekleef) zich kan ontwikkelen.5tot; krit (18)2520401015CccN30 perm; krit (18)= 1900 kN2090 kNschacht punt (kN)500 0 500 10001000schacht 21schacht 1+2lineairVoor de toetsing van grenstoestand lA:? Belastingscombinatie 1 uit NEN 6702,met de voor windbelasting = O.De rekenwaarde van de maximale draag-kracht moet zijn bepaald volgens de regelsvan NEN 6740 en 6743. De maximaleschachtwrijvingweerstand wordt dus al-leen bepaald door de schachtwrijving overhet deel van de paal dat zich bevindt onderde onderste slappe laag boven het puntni-veau van de paal.? Belastingscombinatie 1 volgens NEN6702 met voor wind = 1.van de schachtwrijving. Dit is bijvoorbeeldhet geval voor de krachten die door de wind-belasting op de palen worden uitgeoefend.Deze zijn relatiefkortvan duuren het ligtvoorde hand om voor de toetsing van de uiterstedraagkracht van de palen de laatste alineavan 11.7.1 niet toe te passen voor het wind-aandeel in de toetsing.Voor de toetsing van de uiterste grenstoe-standen moet dan aan de volgende voor-waarden worden voldaan:Voorbeeld toetsing grenstoestand 18Dit betekent niet" dat in bepaalde gevallengeen rekening zou mogen worden gehoudenmet een dergelijke reductie. Maar dan dientde geldigheid daarvan wel te worden aange-toond door middel van een analyse en/ofmetingen.Zo'n 'bepaald' geval zou bijvoorbeeld kun-nen zijn de toetsingvan defunderingvan eenstabiliteitswand of een stabiliteitskern,waarbij de krachten door de wind een grootaandeel vormen van de totale belasting. Hetis dan wellicht de moeite waard een gedetail-leerde analyse uit te voeren.Windbelastingen zijn, grondmechanisch ge-zien, kortdurende belastingen. De krachtendie als gevolg daarvan OP de fundering te-rechtkomen, zijn dan uiteraard eveneenskortdurend. Onder dergelijke kortdurendebelastingen zal de fundering zich in het alge-meen stijver gedragen dan onder aanhou-dende belastingen.Voor funderingen op staal op een onder-grond van zand, zal dit gunstige effect nietsignificantzijn. De windbelasting (en met na-me de stuwdruk) moet dan als een aanhou-dende belastingworden behandeld. Zijn er inhetinvloedsgebied van de fundering op staalin de ondergrond samendrukbare lagen aan-wezig, dan kan het gunstige effect wel dege-lijk substanti?el zijn en is het wellicht demoeite waard voor de kortdurendebelastingdoorwmd te rekenen metongedraineerd ge-drag van de samendrukbare lagen :in de tun-dertngsgrondslag, Overigens zal bij de aan-wezigheid van substanti?le klei- en leemla-gen meestal niet worden gekozen voor eenfundering op staal.Bij paalfunderingen geldt iets dergelijks. Vol-gens 11.7.1 van NEN 6740 mag voor de be-paling van de maximale schachtwrijvinggeen rekening worden gehouden met deschachtwrijving in de samendrukbare lagenen in de daarin voorkomende of eroprusten-de zandlagen. Dit houdt verband met nega-tieve kleef ?n/of met de relaxatie van deschuifspanningen langs de paalschacht alsgevolg van de consolidatie van de samen-drukbare lagen onder de spanningsverho-ging in de grond naast de paal, ook als ergeen negatieve kleef werkt.Voor kortdurende belastingen zal een derge-lijke consolidatie niet of nauwelijks optredenen is er dus ook geen sprake van relaxatieCEMENT1995/5 75? ? ?Infiguur 1 is een voorbeeldgegeven. Erwerktgeen negatieve kleef. Aangenomen is dathet criterium f3 = 0,01 optreedt bijeen zak-king van de paal van ongeveer 30 mmo Uit defiguur wordt dan afgelezen dat de reken-waarde van het permanente deel van depaalbelasting 1900 kN is (curveA).Alswordtaangenomen dat dewindbelasting ongeveer10% bedraagt van de permanente belasting(dus in dit geval circa 190 kN), dan moet derekenwaarde van de totale paalbelasting2090kN zijn. Wordt aangenomen dat dezewaarden voor de belastingen ook inderdaadoptreden en wordt gesteld dat de schachtw-rijving onder de permanente belasting van1900 kNin grondlaag 1 tot nihil is gerela-xeerd, dan is voor de ontwikkeling van deschachtwrijving in die laag bij permanentebelasting +windbelasting nog een verplaat-sing van de paal nodig (curve B). In de figuuris aangegeven hoe dan de bijbehorendepaalzakking kan worden vastgesteld voortwee aannamen van het verloop van deEngineering News-Record, the McGraw-HiliConstruction Weekly, Volume233, nr. 6, au-gustus 1994Graf oplossing laat palen wegConstructeurs krijgenzelden de gelegenheidom catacomben te ontwerpen, maar eenontwerpbureau uit New Vork werd uitgeno-digd om de draagconstructie te ontwerpenvan een autosnelweg dwars over een be-staande begraafplaats. Dit resulteerde inve-Iebetonnen catacomben met een totaal op-pervlak van 5000Het traject van een ringweg rond Cairo, ge-bouwd door het Egyptische Ministerie vanUitvoerende Werken,kruistde Joodse Sectievan een zeer oude begraafplaats, bekendals deDodenstad vanwegede aanwezigheidvan honderden mausoleums. Het Ministerieheeft verhoogde wegen gebouwd, die tijde-lijkaan weerskanten van de Joodse begraaf-plaats eindigden. Het oorspronkelijke ont-werp was om het viaduct doortezetten overde begraafplaats, maar een Joodse organi-satie maakte melding van het feit dat palende in degrond verborgengraven op het 1000jaar oude terrein zouden verstoren.Het Ministerie trok LevZetlin Associates Inc.aan om een alternatief voor palen te vinden.Het bureau maakte een ontwerp om de 400rnlangesnelweg op een 6 m hoge aarden wal76schachtwrijving bij toenemende zakking (deeerste overeenkomstig NEN 6743 voor deontwikkeling van de schachtwrijving, detweede liniair. Bij een relatieve verplaatsingvan de paalschacht ten opzichte van de om- .ringende grond is de volle schachtwrijvingontwikkeld).In het voorbeeld is, voor een re?le benade-ring van het verloop van de schachtwrjvings-ontwikkeling, te zien datonder de windbeias-ting van 190 kN een zakking optreedt van= 2 mmo Hieruitis kpaal afte leiden. Degevonden waarde dient dan hoger te zijndande kritische waarde kpaa,;kriliek'Het voorgaande heeft betrekking op de eer-ste belastingdoorwind. Onderherhaalde be-lastingen door wind is het veergedrag na-tuurlijk veel gunstiger.In het geval er wel negatieve kleef werkt, zalonder dekortdurende windbelasting een af-name optreden van de naar beneden gerich-te schachtwrijving. De daarbij optredendete bouwen. Alvorenshet 100 m langegedeel-te van de aarden wal boven de graven aan tebrengen, stelde het ontwerpbureau voor eengangenstelsel te maken dat de toegang naarde zich boven de grond bevindende grafste-nen mogelijk maakte. De aarden wal zou bo-ven op het gangenstelsel worden aange-bracht.Deoplossing met de aarden wal ontstond nainterpretatie van de grondboringen, dat eendraagkracht van 0,14 N/mm2 aangaf. Palenwaren niet noodzakelijk.UIT BUITENLANDSEVAKBLADENzakking zal kleiner zijn dan die bepaald metde hiervoor beschreven methode.In de voorgaande beschouwingen is uitge-gaan van de toepassing van de parti?le ma-teriaalfactorendie behoren bij de uiterstegrenstoestand. Mogelijk is het beter uit tegaan van de representatieve waarden van demaximale paaldraagkracht en dan op dedaaruit vastgestelde veerconstante voor dewindbelasting een parti?le factor van bij-voorbeeld 1,3 toe te passen voor de bepa-Iing van de rekenwaarde.Bovenstaande beschouwing moet wordengezien als aanzet voor verdere discussie.De commissie Geotechniek van het NNI on-derzoekt momenteel in hoeverre een toe-voegingaan NEN6740wenselijken mogelijkis en hoe die zou moeten luiden. Een en an-der gebeurt inoverleg met ontwerpers en an-dere belanghebbenden.Impliciet zit in de bovenstaande analyse hetantwoord op vraag 1. ?Hetontwerpbureau eiste hetverwijderen vande bovenste 30 mm organische aarde, als-medeproefverdichten van het korrelige zanden de kalksteengrond. voordat het beton-werkvan hetgangenstelsel ofhetgrondwerkzou worden uitgevoerd. Het Ministerie ac-cepteerde het voorgestelde ontwerp, maarwilde een statische plaatproef om de draag-kracht van de bodem te bevestigen.De gangen worden gebouwd in een trape-ziumvormig gebied van grafstenen, die uiteenvoudige rechthoekige blokken steen be-staan. Eendoorsneegang zal 1,8 m hoog en2,4 rn breed zijn met 300 mm dikke wandenen dakvloeren. Dewanden staan op400 mmdikke en 1,3 m brede fundatiepoeren, dieeen 1,1 m brede ongeroerde ruimte voorgrafstenen overlaten. Bezoekers moetenover de onbedekt gelaten poeren lopen.?CEMENT1995/5