IUTILITEITSBOUW I IFUNDERINGENHOOGBOUW OP SAMEN-DRUKBAREONDERGRONDing.HJ.Everts en ir.J.Kruizinga, Grondmechanica Delft, Afdeling Funderingen en Ondergrondse WerkenIn West-Nederland kan hoogbouw, gefundeerd in de gebruikelijke funderingslaag,een zetting ondergaan van enkele centimeters tot soms wel enkele decimeters. Deomgeving van de hoogbouw zakt mee. Bevindt zich daar bestaande bebouwing oflaagbouw behorend tot de hoogbouw, dan zullen deze worden onderworpen aanzettingsverschillen. In dit artikel wordt ingegaan op de met grondverdringendepalen maximaal op te nemen funderingsdruk en de bepaling van de daarbij teverwachten zetting. Tot welke constructieve maatregelen zettingen kunnen leiden,wordt ge?llustreerd aan de hand van twee hoogbouwprojecten.Wat het type onderzoek betreft, kanworden aangevangen met een ori?nte-rend onderzoek door middel van son-deringen. Gezien de grote vereiste diep-te (inplaatsvan 20 ?30 m kan nuwel 60 ?80 m nodig zijn) zijn elektrische sonde-realiseren van ??n of meer kelderlagenverbonden bouwput-aspecten wordenin dit artikel niet beschouwd.__ r/b __ProblematiekOm kostentechnische redenen en ge-zien de bodemopbouw nabij de grotesteden komtvoorhoogbouw eenfunde-ring op palen het meest in aanmerking.In dit artikel worden de geotechnischeproblemen eerst in het algemeen be-sproken. Aan de hand van projecten inRotterdam enAmsterdamwordthieropvervolgens nader ingegaan. Beoogdwordt niet alleen constructeurs maarook de plannenmakers (projectontwik-kelaars en architecten) te bereiken.Voor onder andere de binnenste- In de eerste plaats dient dan de hoofd-den van Rotterdam, Den Haag vraagtewordenbeantwoordofmenkanen Amsterdam worden mo- volstaan met de gebruikelijke paalsyste-menteel verschillende plannen ontwik- meninde gebruikelijkefunderingslaag.keld voor hoogbouw. Toplokaties zijn Aspecten die hierbij een rol spelen zijn: Noodzakelijk grondonderzoekvooral gebieden met een goede bereik- - Welke draagkracht mag maximaal Het grondonderzoek dient te wordenbaarheid, dus veelal nabij spoorwegsta- worden ontleend aan de (grondver- afgestemd op voornoemde problema-tions gelegen. De beschikbare ruimte is dringende) palen? tiek, dat wil zeggen het juiste type on-hiervaakschaars (dus duur) en noopt tot - Wat is de praktisch haalbare palen- derzoek tot voldoende diepte. Wat ditbouwen in de hoogte. Hierbij moet dichtheid? laatste betreft dient bij op palen gefun-worden gedacht aan ontwerpen voor - Welke zettingen en zettingsverschil- deerde hoogbouw, met veelal een hogekantoor- en/of woontorens tot meer len zijn te verwachten. Niet alleen palendichtheidengroteafmetingenvandan 100 m hoogte. voor de hoogbouw, maar ook voor de funderingsplaten, rekening te wordenNiet zelden wordt ook overwogen de vaak dicht hierbij gelegen omringen- gehouden met groepswerking. Dehoogbouw te voorzien van een aantal de bebouwing. Deze belendingen grondslag voelt hierdoor, vergelekenbouwlagen onder het maaiveld (bij- kunnen reeds aanwezig zijn of deel met een enkele paal, tot een veel groterevoorbeeld in verband met opslag, par- uitmaken van het nieuwbouwproject. diepte het effect van de gebouwbelas~keergelegenheid, enz.). Deze hoogbouw ting. Dit is gemakkelijk in te zien aan dein gebieden met een grote bebouwings- Uit een or?enterende studie naar deze hand van het verloop van de lijnen vandichtheid stelt de adv?seurs, de aanne- aspecten kan al in een vroeg stadium gelijkespanningsverhoging in figuur 1mer en niet in de laatste plaats de geo- volgen dat diepere funderingslagen (gebaseerd op de spanningssprei-technische adviseurvoor de nodige pro- moeten worden aangesproken met an- ding-formule van Boussinesq). De zet-blemen. Deze zijn het gevolg van onder dere funderingssystemen. De aan het ting van een groot fundament zal dusmeer de volgende kenmerken van wel degelijk kunnen worden be?nvloedhoogbouw: door de aanwezigheid van samendruk-- hoge belastingen per eenheid van op- 1 Invloedsgebied onder een bare lagen die zich binnen het trajectpervlak; cirkelvormig belast oppervlak, als van 1,5 ? 2 maal de breedte van dat fun-- be?nvloedingvan de omgev?ng (zowel functie van de straal dament onder het basisniveau (ofequi-bij hoog- als diepbouw). f-------~---~-~-___1 valent basisniveau) bev?nden. Ook uito r--r--~I;IJEtjp:i~1--.----, het zettingsberekeningsmodel vanSchmertmann (fig. 2) flit. 2] volgt eendergelijke invloedssfeer.Aanbevolen wordt dan ook de .onderg-rond teverkennen tot eendiepte van tenminste 1,5 maal de breedte van de hoog-bouwbeneden het basisniveau (ofequi-valent basisniveau) van de palen.Cement 1988 nr. 4 21--LOCAL FRICTION IN MNJm2 _______(llLEC'!'RICAL CYL~NDRICllLCOIlE lfI'lB FR~CTIOH !WI'l'tJ!1IFUNDERINGEN20 "TI:J:lt;:;....18?zz1: 0"'- ..j 16~ n ....00w Znu 141TI>Z r-e( 2.9 :lJ.... ","TI'" v>:!!jij -nw12 ~::!a:: >0w ~zZ 1TI0u10?0864200 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40lB,+-t-+--+--~~o Ql 0.40 0.6 I'ZB ---IIIIBUBIIII2 Invloedsgebied onder eenpaalfunder?1g,volgensSchrnertrnannIUTILITEITSBOUWAMSTERDAM~2,24+---I~I~c::;;;::-.os-t?-~~1-~~f-~(1 MNlm2=10 kgfl cm 2)40 0 20 40mv:O,57+OEN HAAGconusweerat:and inMNlrn2 ~o 20 40 0 20ROTTERDAM50-H:=='----+--~--j60+----+------,1a..~ 0 mV:O.79 -1--~--,1+JE.5m..J '10+----+------,11l3 Relatie tussen grondsoort enwrijvingsgetalVoor een meer definitiefontwerp kun-nen ??n of meer boringen nodig zijn(het aantal van deze relatiefdure borin-gen kan worden beperkt door een goedsondeeronderzoek). Hieraan kunnenongeroerde monsters uit samendrukba-re lagenworden ontleend. In het labora-torium kunnen vervolgens de schuif-weerstandseigenschappen (cu,c' en cp') ende samendrukkingseigenschappenworden bepaald. Voor een nader onder-zoek naar de stijfheid van de .diversegrondlagenkanookinsitu onderzoekinde vorm van pressiometer- of dilatom-eterproeven worden overwogen.ringen noodzakelijk, met meting van deconusweerstand, de plaatselijke kleefende helling van de conus. Ditlaatste is ui-terst nuttig om te weten hoeveel de son-deerconus van de verticaal is afigeweken.4Sondeerbeeld in de drie groteMet metingvan de plaatselijke kleefkan stedeneen indicatie worden gegeven van het f----~~~~-----~--~-----~----------_ftype grond; de verhouding tussen plaat-selijke kleef en conusweerstand is ge-correleerd aan de grondsoort (fig. 3). Dethans ter beschikking staande appara-tuur maakt het mogelijk, soms in com-binatie met een aangepaste uitvoerings-wijze, tot een dergelijke grote diepte tesonderen. Voorbeelden van zo'n onder-zoekzijnverzameldinfiguur 4,waartoteen diepte van circa 60 m - NAP de co-nusweerstand is gemetenin respectieve-lijk Rotterdam, Den Haag en Amster-dam.22 Cement 1988 nr. 4Naast het grondonderzoek dient in deaanpak een onderzoek naar de funde-ringswijze en de zettingsgevoeligheidvan de direct aangrenzende bestaandebebouwing besloten te zijn.Maxitnaaldraagvermogen paal-funderingVoor grondverdringende palen (pre-fab-betonpalen ofin de grond gevorm-de palen) kan op betrouwbare wijze hetgrensdraagvermogen worden bepaalda~n de hand van de uitgevoerde sonde-nngen.Het totale grensdraagvermogen is eensommatie van het grensdraagvermogenvan de paalpunt en datvan de paalman-tel.(oe R.: overconsolldat'egraad)10 ..-----,..--~.,.---.,..L---.m-.e-t-w-a-a-r~d-e-i-s-I-S-M-N~--:/ivoor alle cohes'elozegrondsoorten10 10 :10theoretische paalpuntweerstand qt (MN/m1)--------conusweerstand en de verticalekorrelspanningIndien de grondslag redelijk uniformis,kanbij eenvoldoend aantal sonderingenvoor paalgroepen de veiligheid per paalop statistische grondenverlaagd wordentot bijvoorbeeld 1,8, dat wil zeggen dateen toelaatbare belasting van 2300 kNper paal haalbaar is (eventuele negatievekleefis buiten beschouwing gelaten).Maximale paaldichtheidDe maximaal haalbare palendichtheidwordt bepaald door de grondslag, deheimiddelen en de kwaliteitvan de paalonder dynamische belasting (heien).Met de hedendaagse heimiddelen,mutsvullingen en betonkwaliteit kun-nen prefab palen aanzienlijke penetra-tiediepten in zand bereiken. Figuur 6geeft een indicatie welke palendicht-heid ten minste haalbaar is, uitgaandevan hetprincipe datde door depalenin-genomen ruimte moetworden geleverddoor vermindering van het porienvo-I) fijn-grof zand oeR: 11)sterk gr'ndhoudendgrof zand en zand met OCR=1-4:I)UJn grind en zand met OCR:6-IO-T-:Z-+O--'-'--1.1-6-+--.i-:z--r-+S--,;---4+--rO+O--.,;-----I-:z---rJ----41--.l-T"S-~6---'7""-122 qc qc inJVIN/rn:l1 % ya" opp.bezet door palenO'Y'+80 >"=~- $ -..".:::::E:~~ .....?......:::::>-E[:; I---'--~:;;;=- "----l;;-- .....!~'0co'-.>c'" 0'0>~ .~a. a.-:a.E 0'".= -:;;o01-.E 1:---'" '"NL:Cement 1988 nr. 4 27ILUT~~I_LI~TE_._IT~S~BO~~UW ~ ~_-I FUNDERINGENFundering in de derde zandlaagHet ontwerpvan deze fundering bestaatuit 12 boorpalen met een diameter van1,5 m die zich met een hart-op-hart af-stand van circa 5,5 m bevinden op eencirkel met een diameter van 21 m.Rondom het middelpunt van de cirkelzijn drie palen 0 1,25 m gegroepeerd,hart-op-hart 2 m (fig. 18}. De boorpaleno 1,5 m dienen 8000 kN te kunnen op-nemen, de palen 0 1,25 m circa6700 kN. De lokaties van de boorpalenzijn zodanig gekozen dat deze zo vermogelijk van de bestaande prefab palenonder de keldervloer zijn verwijderd.Het is evenwel niet tevoorkomen dat openkele plaatsen de afstand tot die palenniet meer dan 0,5 m bedraagt. Om ver~mindering van het draagvermogen endaarmee de zettingvan de bestaande pa-len zo veel mogelijk te beperken, is be-sloten de boorpalen te maken binneneen permanente stalen casing, die totruim beneden het basisniveau van deprefab palen reikt.Dit betekent dat het Eemkleipakketzich geheel binnen het invloedsgebiedvan de paalgroep bevindt. De zettingenter plaatse van de uitbreiding zijn bere-kend op minstens 0,1 ? 0,15 m (fig. 17).Datop eenzettingindie ordevan groot-te moet worden gerekend, is recent be-vestigd door zettingsmetingen aan eengebouw in Amsterdam met een verge-lijkbare omvang. Deze zettingen en dedaarbij optredende zettingsverschillenter plaatse van de bestaande bebouwingwerden door de constructeur als niettoelaatbaar beoordeeld. Daarom is eenfundering in de derde zandlaag uitge-werkt.BodemopbouwIn figuur 16 zijn een sondering en bo-ringweergegevendie direct naast de be-staande bebouwing zijn gemaakt. Het isgebruikelijk binnen het zandpakkettussen NAP - 13 m en NAP - 25 m on-derscheid te maken in een eerste zand-laag (tot circa NAP - 15 m) en een twee-de zandlaag (tot circaNAP - 25 m).Be-neden deze zandlagen bevindt zich hethier circa 28 m dikke Eemkleipakket.Deze afzettingen zijn jong (80 000 ?100 000jaren) ten opzichtevan de afzet-tingen van Kedichem. De derde zand-laag tenslotte isverkend totNAP - 70 m,met de speciaalvoor hetmakenvan die-pesonderingen ontworpen sondeerco-nus.Fundering in de tweede zandlaagHoewel de eerste en tweede zandlaageen relatief geringe dikte bezitten, isnaar ons bekend op twee uitzonderin-gen na, toch geheel Amsterdam hieringefundeerd. Ook voor de nieuwe torenis de mogelijkheid van een fundering indeze laag onderzocht.Indien wordt verondersteld dat het ge-wichtvan het gebouw door de palen ge-lijkmatig verdeeld wordt overgebrachtop een niveau van circa NAP - 19 m, be-draagt de korrelspanningsverhogingcirca 180 kN/m2? Voor het bepalen vande zetting van de paalgroep dient eengebied te worden beschouwd tot ten-minste NAP - 55 m.die op prefab palen is gefundeerd in detweede zandlaag (NAP - 15 m tot NAP- 25 m). De fundering van de satel-liet-toren zal door deze kelders wordengeleid.Sondering met boring, gemaaktbij De Nederlands?he BankBerekende zetting van detweede zandlaag-704---"-----'-----'-35Hf---+--+..-60+------+--H-50,+--~___r--+_CONUSWfER5TANl> (M1'l/nr)o 10 20 30:l.~z,; 03[j;"JEf-101617rand paalp 1.5022.5 m19.5m~...m_,.? . ' 1.2;4.018 Palenplan voor de boorpalenFa?toren voor zetting boorpalenHet zettingsgedrag van de boorpalen isbepalend voor het ontwerp van de ver~binding tussen de palen en de bestaandekeldervloer. Daarom is extra aandachtbesteed aan het bepalen van de te ver-0.15bestaandBestaandehoogbouwmin imaal verwachtezetting bij fundering___in de tweede zandlaag.kelder 'Q:~~~~:z::r=--r-0 :;'~zetting bij fundering Xi 3 ;:;in derde zandlaa . l~~_=~~======::::::::~~~~@~~~~{f-~~~_+0;05 ~----------------'~67:757:77577;757r-------?O.lO ::::J