www.fugro.com

De Eurocode komt eraan!

Wat zijn de effecten op de

berekeningen van paalfunderingen

Peter Nelemans

Fugro Ingenieursbureau BV

18 januari 2011

De 6e Nationale Houten Heipalendag

www.fugro.comDate

Inhoud

Inleiding

Europese normen voor de bouw

Veiligheidsfilosofie Eurocode

Ontwerpbenaderingen Eurocode 7

Ontwerp paalfundering volgens EC 7

Conclusies

www.fugro.com

Europese Normen voor Bouw

Eurocode 0 – Basis of Structural Design (EN 1990)

– Veiligheidsfilosofie, belastingfactoren

Eurocode 1 – Actions on Structures

– Belastingen

Eurocode 2 – Beton

Eurocode 3 – Staal

Eurocode 4 – Beton/staal constructies

Eurocode 5 – Hout

Eurocode 6 – Metselwerk

Eurocode 7 – Geotechniek

Eurocode 7.1 – Geotechniek – Algemene regels

Eurocode 7.2 – Grondonderzoek en Beproeving

+ test- en uitvoeringsnormen

Eurocode 8 – Aardbevingen

Eurocode 9 - Aluminium

3

www.fugro.com

Europese normen Geotechniek

Eurocode 7.1 – Geotechniek – Algemene regels– Paraplu ontwerp norm, alle geotechnische constructies

– Karakteristieke waarden, grondonderzoek

– Algemene principes voor ontwerp, partiele factoren

Eurocode 7.2 – Grondonderzoek en beproeving– Opzet grondonderzoek

– Globale beschrijving proeven + correlaties

– Rekenmethoden – Koppejan 4D/8D, Schmertmann

Europese onderzoeks normen – beschrijving van proeven– Classificatie, lab proeven, CPT, andere veldproeven

– Beproeven van palen (statisch + dynamisch!), ankers

Europese uitvoeringsnormen

– Boorpalen, Grondankers, Diepwanden, Grouten, Verticale drains, etc

4

www.fugro.com5

Vergelijking EC7 versus bestaande NEN 6740

• EC 7 veel breder van opzet dan NEN

• EC 7 veel globaler, minder in detail, minder dwingend dan NEN

• 3 Ontwerpbenaderingen

• Geen rekenmethoden voorgeschreven, weinig formules

• Waarden partiële factoren per land vast te stellen in Nationale Bijlage

• Restnorm absoluut nodig voor huidig veiligheidsniveau en rekenmethodiek

Eurocode 7.1 - Algemeen

Calibratie studie: Veiligheid afgestemd

met huidige praktijk in NL

Opstellen Nationale Bijlage en Restnorm NEN 9997-1

NEN 9997-1 in concept gereed, verschijnt Q1 - 2011

www.fugro.com6

Globale inhoud van NEN 9997-1 (Restnorm):

1 Algemeen (zaken, niet in EC7 bv: Grenstoestand 1B, rest NEN 6740,

taluds, grondwaterstroming)

2 Fundering op palen – rekenmethode druk- en trekpalen (rest NEN 6743/

CUR 2001-4, wordt dus norm!)

3 Fundering op staal – rekenmethodiek (NEN 6744)

4 Damwanden/grondkeringen/ankers

• Stappenplan Handboek Damwanden CUR 166, wordt norm!

Aanvullende Bepalingen Geotechniek NEN 9997-1

www.fugro.com

Eurocode 7.1 in Nederland

Eurocode 7.1 is globaal

Daarom: Nationale Bijlage – Nationale factoren

+ Aanvullende norm NEN 9097-1 Samen

NEN 9997-1

NEN-EN-1997.1

Geotechnisch

Ontwerp

Deel 1 –

Algemene regels

NEN-EN-

1997.1/NB

Nationale

Bijlage

NEN 9097-1

Aanvullende

bepalingen

voor

geotechnisch

ontwerp

NEN 9997-1

www.fugro.com

Notatie / symbolen NEN - EC 7

(voorbeelden)

grootheid NEN EC 7-1

belasting Fs;d

Fs;v;d

Fs;h;d

Fd

Vd

Hd

weerstand / sterkte Fr;d

Fr;punt Fr;schacht

Fr;proef

pr;max;punt

Rd

Rb;cal Rs;cal

Rm

qb;max

zetting / zakking w s

www.fugro.com9

Ontwerpbenadering 3 – verplicht in NL!

G, Qv belasting

(permanent,

variabel)

weerstand Rs

Rb

grondsterkte

, c

M

R

A

OB 3: partiële factoren op:

- A op belasting of belastingeffect

- M op materialen

OntwerpBenadering

Belasting/BelastingeffectA - Action

Materiaal-FactorM- Material

Factor totaleWeerstandR - Resistance

OB 1.1 > 1,0 = 1,0 = 1,0

OB 1.2 = 1,0> 1,0 (q - last)

> 1,0 = 1,0

OB 2 > 1,0 = 1,0 > 1,0

OB 3 > 1,0 > 1,0 = 1,0

Landen: NL, DK, IRL

(taluds: alle landen behalve F, E)

Palen NL: qc is grondparameter

materiaalfactor op qc

www.fugro.com

Belastingfactoren Eurocode NEN-EN-1990

NEN 6700 Eurocode 0

Klasse Klasse Toepassing

1 3,2

2 3,4

RC1 3,3

Eengezinswoningen Gebouwen < 3 verd.

3 3,6 RC2 3,8 Kantoren, Flats

RC3 4,3 Hoogbouw > 70 m tribunes

Belasting factoren F zijn gegeven voor RC2

RC1: = 0,9 * F

RC3: = 1,1 * F

Veiligheidsklassen en betrouwbaarheidindices

Let op: NEN-klasse 3 wordt EC-klasse RC2!!!

www.fugro.com

GRONDONDERZOEK

www.fugro.com

Grondonderzoek paalfunderingen – NEN9997-1

NEN 9997-1 – Hoofdstuk 3

Geotechnische Categorie 1 – geen onderzoek, geen negatieve kleef aanwezig,

wel kalenderen!

Geotechnische Categorie 2+3

Afstand sondeerpunten < 25 m

Minimaal 2 sonderingen tot 5 m onder puntniveau

Minimaal 1 sondering tot 10 * Diameter onder puntniveau

Bouwwerken RC3 sondering tot paalpuntniveau + 3 * breedte bouwwerk,

maximaal 25 m onder paalpuntniveau

Gemiddelde afstand agem:

– is afhankelijk van de variatie in draagkracht op 1 niveau

– Varieert tussen 15 m tot 25 m

www.fugro.com

Draagkracht uit sondering

Van Conusweerstand naar Koppejan 4D-8D

www.fugro.com

Maximum punt weerstand:

qb;max

15 MPa

qc;I;gem

qc;II;gem gemiddelde waarde van conusweerstand over trajecten I, II en III

qc;III;gem

p : paalklasse factor voor puntweerstand

: vormfactor voor de paalpunt (verzwaarde punt e.d.)

s : factor voor de l/b afmeting van de paalpunt

Berekeningsmethode Puntweerstand

14

2

2***cIII

cIIcI

p

qqq

s

www.fugro.com

Voorbeeld berekening punt draagvermogen

4Deq= 1,13 m

8Deq= 2,26 m

qc;Iqc;II

qc;III

Betonpaal

290 mm x 290 mm

Deq = 0,327 m

p = b = s = 1,0

Punt niveau: NAP–18 m

qc;I = 17,0 MPa

qc;II = 9,5

qc;IiI = 8,0

qb;max = 10,6 MPa

< 15 MPa

15

www.fugro.com

Schachtwrijving

qs;max = s ·qc

s = paalfactor voor wrijving

qc = conus weerstand

afsnuiten op 12 MPa, als laagdikte ≤ 1 m

afsnuiten op 15 MPa, als laagdikte > 1 m

Positieve wrijving langs de schacht

16

www.fugro.com

Positieve Schachtwrijving - voorbeeld

Prefab betonpaal

290 x 290 mm2

s =0,010

Puntniveau: NAP–

18,0m

qc;gem = 13,0 MPa

qs;gem = 0,13 MPa

qc;gem = 13,0 MPa

qc;max = 15,0

MPa

17

www.fugro.com

Paalfactoren – NEN 9997-1 Tabel 7c

Type paal Nadere specificatie αp αs αt

Prefab 1,0 0,010 0,007

Vibropaal 1,0 0,014 0,012

Fundex 0,9 0,009 0,009

Avegaarpaal 0,8 0,006 0,0045

Betonpaal

Boorpaal 0,5 0,006 0,0045

Profiel/open buis 1,0 0,006 0,004 Stalen paal

Tubex groutinjectie 0,9 0,009 0,009

niet afgeperst 0,008 f Micropaal

afgeperst 0,011 g

Andere paaltypen Hout 1,0 0,012

f indien controle proeven t = 0,012

g indien controle proeven t = 0,017

Waarden zijn geldig tot 2016!!

www.fugro.com

Achtergrond - Paalfactoren

CUR 229: - Onderzoek draagkracht geheide palen

- Puntdraagvermogen wanneer geheid > 8 D in zandlaag lager

p = 0,6 ipv 1,0

- Overige rekenregels voldoen!

NEN-commissie: - Beeld is niet compleet (alleen geheide palen in CUR 229)

- Schade gevallen niet bekend

- Alleen geheide palen marktverstoring

- Veel “nieuwe paalsystemen” zonder proefbelastingen

www.fugro.com

Paalfactoren in NEN 9997-1 – Tabel 7c

Paalfactoren p, s, en t ongewijzigd tov NEN 6743-1

“De in de tabel 7c gegeven waarden hebben een maximale geldigheidsduur

tot 2016. Binnen die periode moeten de waarden zijn bepaald uit

proefbelastingen, die leveranciers voor hun eigen paaltype(n) laten

uitvoeren en waarvan een voor ieder toegankelijke en goedgekeurde

beschrijving van het paalsysteem en van het installatieproces bij NEN is

gedeponeerd. Bij het achterwege blijven van deze onderbouwing zullen de

factoren voor het betreffende paalsysteem in 2016 worden gereduceerd met

33 %.”

Houten palen staan i.h.a. < 8D in het zand. Op dit moment nog onduidelijk

of voor dit paaltype de parameters ook opnieuw moeten worden

vastgesteld. Een reductie van 33% zou desastreus zijn.

www.fugro.com21

Karakteristieke waarde draagkracht op grond van aantal

sonderingen:

DRUKPALEN

Rc;cal = berekend draagvermogen volgens Koppejan – NEN 9097-1

3 en 4 zijn afhankelijk van stijfheid gebouw, aantal in situ-proeven

t = partiele factor op draagvermogen (druk t = 1,2)

})(

;)(

{4

min;

3

;;

;

calcgemcalccalc

kc

RRMin

RR

Karakteristieke waarde en rekenwaarde

Draagkracht uit sonderingen

t

kc

dc

RRerekenwaard

;

;

www.fugro.com

Partiële factoren – draagkracht uit sondering

Ontwerpbenadering OB3 weerstandsfactoren R3

Weerstandsfactoren (R) conform NEN6740 (mb)

Tabel A.6/A.7/A.8 - Partiële weerstandsfactoren (R) - paalfundering

Weerstand Symbool Set

R1 R2 R3 R4

a b c d

Punt b nvt nvt 1,4 1,8 1,2 1,15 nvt

Schacht (op druk) s nvt nvt 1,4 1,8 1,2 1,15 nvt

Totaal/gecombineerd (op druk) t nvt nvt 1,4 1,8 1,2 1,15 nvt

Schacht (op trek) s;t nvt nvt - - 1,35 1,25 nvt a zonder onderzoek; hierbij moet gebruik zijn gemaakt van slagdiagrammen die bij het heien zijn

opgenomen b zonder onderzoek

c afgeleid uit proefbelastingen of berekend uit sonderingen

d voor palen die zijn proefbelast

Trekpalen s;t van 1,4 naar 1,35 ivm gewijzigde -waarde in NEN 6743-1

PAO EC7 05 22

www.fugro.com

Paalfundering - - waarden

Achtergrond NEN 9997-1-waarde hangt af van: - kennis van de bodem (aantal sonderingen)

- herverdeling van belasting in het bouwwerk (stijve of slappe constructie)

Bij alle sonderingen:

Bepaling van paal draagkracht Rc;cal op één niveau voor alle sonderingen N

Bepaling van het gemiddelde waarde Rc;cal;gem

Bepaling van de minimale waarde Rc;cal;min

Bepaling van variatie coëfficiënt v = standaardafwijking/gemiddelde

Check v < 12% Rc;cal;min > 0,8 * Rc;cal;gem,, anders aparte groep sonderingen

Rc;k = karakteristieke waarde van het paaldraagvermogen (5 % ondergrens)

t = coëfficiënt Student t-verdeling (hangt af van N)

gemcalc

N

gemcalckc RN

vtRR ;;

;3

;;;

1)

11(

23

min;;

;4

;

1calc

N

kc RR

www.fugro.com

Paalfundering - - waarden

24

Sonderingen N - slappe constructie EC7.1/NB – Tabel 10a 1 2 3 4 5 7 10

3 1,39 1,32 1,30 1,28 1,28 1,27 1,25

4 1,39 1,32 1,30 1,03 1,03 1,01 1,00

Eurocode 7.1 – maakt alleen onderscheid naar sonderingen N

3 = 1 / NEN

4 = 1 / NEN, N ≤ 3, 4 = 0,8 * 3 ,N > 3

})(

;)(

{4

min;

3

;

;

calcgemcalc

kc

RRMinR

3;stijf = 3;slap / 1,1 (volgens EC7.1 – 7.6.2.3(7))

4 = 0,8 * 3

Sonderingen N – stijve constructie EC 7.1 / NB – Tabel 10b 1 2 3 4 5 7 10

3 1,26 1,20 1,18 1,17 1,17 1,15 1,14

4 1,26 0,96 0,94 0,93 0,93 0,92 0,91

www.fugro.com

Voorbeeld - paalberekening

www.fugro.com

Hoe werkt ontwerpen met EC7 in de praktijk

Voorbeeld: berekening van prefab heipalen op druk

EC7-1: artikel 7.6.2.3 – Draagkracht op basis van beproeving van grond

Algemene formules: karakteristieke waarde met

Stijve, slappe constructie

Nationale Bijlage, tabel A6, A10 - Partiele factoren, -waarde

Aanvullende bepalingen Geotechniek, artikel 7.6.2.3 (met subnummers) –

Berekening volgens NEN 6743, methode Koppejan met s, p, etc.

26

www.fugro.com

Voorbeeld Paalfundering (1)

Paalfundering – paalpunt niveau op 1 diepte

Meer dan 10 prefab beton palen - 5 sonderingen

27

CPT R_b;cal R_s;cal

[kN] [kN]

1 450,0 150,0

2 380,0 120,0

3 415,0 158,0

4 350,0 140,0

5 406,0 160,0

R_b;cal+R_s;cal

[kN]

600,0

500,0

573,0

490,0

566,0

R_c;cal mean 545,8

[kN] min 490,0

Check: St. afwijking = 43 kN, v = 43/546 = 0,08 < 0,12

Sonderingen te beschouwen als 1 groep!

www.fugro.com28

gemiddelde waarde

Rc;cal;gem = 545,8 kN

3 = 1,28 (tabel A.10a) Rc;k = 545,8 / 1,28 = 426,4 kN

minimale waarde

Rc;cal;min = 490,0 kN

4 = 1,03 (tabel A.10a) Rc;k = 490,0 / 1,03 = 475,7 kN

niet maatgevend

Voorbeeld Paalfundering (2) - slappe constructie

bepaling rekenwaarde:

t = 1,2 Rc;d = 426,4 / 1,2 = 355 kN

www.fugro.com29

gemiddelde waarde

Rc;cal;gem = 545,8 kN

3 = 1,17 (tabel A.10b) Rc;k = 545,8 / 1,17 = 466,4 kN

minimale waarde

Rc;cal;min = 490,0 kN

4 = 0,93 (tabel A.10b) Rc;k = 490,0 / 0,93 = 526,9 kN

niet maatgevend

Voorbeeld Paalfundering – stijve constructie (3)

bepaling rekenwaarde:

t = 1,2 Rc;d = 466,4 / 1,2 = 389 kN

www.fugro.com

Conclusie

Ontwerp met Eurocode 7 en NEN 9997-1: VERANDERING VALT MEE!!!!!!!!

EC7 is erg algemeen, veel in Nationale norm

Kleine veranderingen ten opzichte van huidige praktijk (NEN 6743:2006)

Voornamelijk verschil in veiligheid benadering

Trekpalen (CUR-rapport) nu in norm opgenomen

Paalfactoren geldig tot 2016, daarna reductie óf proefbelasten

Nadruk op dynamisch en statisch proefbelasten in NEN 9997-1!!!!

www.fugro.com

Vragen??

(p.nelemans@fugro.nl)