Geotechniek januari 2016

EFFECT VAN TIJDSAFHANKELIJKHEID OP PIPING BIJ ZEEDIJKEN

FUNDERINGSONTWERP CAROLINABRUG IN SURINAME

AANVULLENDE PARAMETERS METEN IN EEN ENKELE SONDERING

GEOTECHNISCH RISICO MANAGEMENT VOOR UITBREIDING MUSEUM ‘ONS’ LIEVE HEER OP SOLDER’ TE AMSTERDAM

I N C LU S I E F

k u n s t

JAARGANG 20 NUMMER 1 JANUARI 2016

ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR HET GEOTECHNISCHE WERKVELD

Beste lezers,

Het blad Geotechniek is begonnen aan een nieuwe jaargang, de 20e welgeteld. Een vierde lustrum, een jubileum, een mijlpaal, hoe mooi is dat! Dit nodigt natuurlijk uit om diep te gaan graven in onze geschie-denis. Ons vakgebied is natuurlijk al veel ouder, maar het mooie van een vakblad is namelijk dat je eens terug kan kijken in de tijd. Letterlijkterug kijken voor degenen die nog alle hardkopies hebben bewaard, niet alleen handig maar ook leuk. Wat ook handig is dat de edities terugte vinden zijn op de aan het vakblad gerelateerde website.

Terug kijken is niet alleen nostalgie. Terug kijken binnen ons vakgebiedbrengt je vaak bij de bepalende personen en boeken. Ik ben zelf een groot fan van Terzaghi & Peck met “Soil Mechanics in EngineeringPractice”, van Lambe & Whitman met “Soil Mechanics”, van Holtz & Kovacs met “An Introduction to Geotechnical Engineering”, van Schofield & Wroth met “Critical State Soil mechanics” en eigenlijk nogveel meer. Ik ben dus ook geen fan van paperless office… Waar meerdan in ons vakgebied geldt de uitspraak, als de basis maar goed is. Vanuitdie basis zijn fantastische projecten uitgevoerd en vanuit die basis wordt alsmaar meer kennis ontwikkeld.

Terug kijken binnen het vakblad geeft een goede inzage in die projectenen kennis ontwikkeling. Onderzoek naar faalmechanismen van dijken,nieuwe methodieken zoals paalmatrassen, voorspelling van trillingen,

diepwanden en bouwkuipen, Geoimpuls, Eurocode, en meer recentgeïnduceerde aardbevingen en verweking. En het mooie is dat demeeste onderzoeken rechtstreeks zijn te koppelen aan projecten die in de voorbereidende of uitvoeringsfase zitten. Relevant toegepast onderzoek en onderzoek toegepast in projecten, dat is waar het vakbladGeotechniek over gaat. Dit nummer is daarin niet anders, met artikelenover piping bij zeedijken, over funderingsontwerp, parameterbepalinguit sondering en georiscicomanagement.

Vooruit kijken is natuurlijk wat moeilijker. Wat kunnen we zoal ver-wachten in de 20e jaargang? In ieder geval willen we als redactie in de komende nummers nog eens terug kijken op de afgelopen jaren. Verder hopen wij natuurlijk op een blijvende inzet van iedereen, van lezers die ook zelf artikelen gaan schrijven of reacties inzenden, van bedrijven die het blad willen ondersteunen door sponsoring, en weeranderen die de redactie ondersteunen door reviews en ideeën. Wat vinden we eigenlijk van de Eurocode en EN 9997 in het bijzonder? Op de laatste geotechniekdag ging één van de presentaties daarover,nu is de tijd om daarin onze mening en wensen kenbaar te maken. Ik nodig jullie allemaal uit het vakblad te lezen en vakgebied te beleven.

Arny Lengkeek Namens de redactie en Uitgever

Van de redactie

4 GEOT ECHNIEK – Januari 2016

Sub-sponsors

Sub-sponsors

Sub-sponsors

w.besix.bewwel. 0032 2 402 62 11T

B-1200 Brusselemeenschappenlaan 100G

0031 (0)70w.besix.be

el. 0032 2 402 62 11B-1200 Brussel

emeenschappenlaan 100

el. T2264 SG Leidsc

ueVVe

o.nlw.fugrww311 13 33-0031 (0)70hendam2264 SG Leidsc

0 1gewrethc Aesru

Wilhelminakade 179damer3072 AP Rott

el. 0031 (0)10 489 45 30Tdam.nlertto.rroww.ww

n.nlow.terracwwel. 0031 (0) 183 40 13 11TTe

endamkreC W4251 Llinghstraat 17Vier

el. 0031 (0) 183 40 13 11

494 3070 -el. 0031 (0)20TTedammster1086 XK A

o de Medinalaan 3-cdreP

VCRUX Engineering B

ow.cruxbv.nl v.www

el. 0031 (0)348TG3447 G

enmolenlaan 2roK

ww494 3070

o de Medinalaan 3-c

l.ngnisedarraffrniinrekkelo

43 52 54-el. 0031 (0)348denoer WG

enmolenlaan 2

ek.nletw.urreww

256 218 -el. 0031 (0)320TTestadyeringweg 93, 8243 PE LelvuiZ

V BdnalredeNURETEK

omer.cw.hueskkeww

352 76 09-el. 0031 (0)43Tweg 14, 6222 PC MaastricKlipper

352 76 09thweg 14, 6222 PC Maastric

el. 0031 (0TTeouda2801 SC G

H.J. Nederhorststraat 1

el. 0031 (0) 182 59 05 10ouda


eg 2 - NL - 5301 KM ZaltbommeleilingwVel. 0031 (0)418 - 57 84 03T

sitPhilips

el. 0032 16 60 77 60T

eg 2 - NL - 5301 KM Zaltbommelel. 0031 (0)418 - 57 84 03

er ente 5, bus 15 / UbicsitenB -3001 Leuv

el. 0032 16 60 77 60

omg.cberw.apvandenww63 13 55-el. 0031 (0)513T

neevneree HK P5448weg 4IJzer

t Nedam EngineeringBallasRingwade 51, 3439 LM Nieuw

tbus 1555, 3430 BN NieuwosPel. 0031 (0)30 - 285 40 00T

t Nedam EngineeringegeinRingwade 51, 3439 LM Nieuwegeintbus 1555, 3430 BN Nieuw

el. 0031 (0)30 - 285 40 00

w.baminfracww

nsult.nlow.baminfrac .dww.ww

omems.cstwidag-syys.dy

g.cw.apvanden

.ballast-nedam.nlww.ww

el. 0031 (0TTeouda2801 SC G


el. 0031 (0) 182 59 05 10ouda


eg 2 - NL - 5301 KM ZaltbommeleilingwVel. 0031 (0)418 - 57 84 03T

sitPhilips

el. 0032 16 60 77 60T

eg 2 - NL - 5301 KM Zaltbommelel. 0031 (0)418 - 57 84 03

er ente 5, bus 15 / UbicsitenB -3001 Leuv

el. 0032 16 60 77 60

w.baminfracww

nsult.nlow.baminfrac .dww.ww

omems.cstwidag-syys.dy

l 0031 (0) 29TT3641 SK Mijdrendementsweg 15R

el. 0031 (0)10el. 0031 (0) 297 23 11 50thce3641 SK Mijdr

endementsweg 15

T3161 EK RhoonKleidijk 35

503 02 00 el. 0031 (0)103161 EK Rhoon

w.bauernl.nlww

el. 0031 (0) 29TTe w.mosgeo.cw.bauernl.nl

el. 0031 (0) 297 23 11 50ww

el. 0031 (0)10T omw.mosgeo.c

503 02 00 -el. 0031 (0)10

akblad GeotHet v and m.m.v. KIVI Afdeling Geottot somt techniek k echniekand m.m.v. KIVI Afdeling Geotechniek

Bousel. 0031 (0)88 - 335 8273T

eg 1, 2629 HV DelftsinesqwBousel. 0031 (0)88 - 335 8273 el. 0031 (0)88 - 335 8273T

www el. 0031 (0)88 - 335 8273

es.nl.deltarreww.

Associate Members

1001 NR Amtbus 20694soP

1042 Kwad

fra oC

T5688 ZG OiPZuid Lan

damrets1001 NR Amtbus 20694

damretsG AmAeg 9wantrKwad

VBfra

el. 0031 (0)499 - 57 85 20Tschotr5688 ZG Oi

tbus 38soPVBZuid

elma Geotechniek kLan

Tel. 0032 (0) 9 379 72 779900 EekloIndustrielaan 4Funderingstechniek NVLameire

Tel. 0032 (0) 9 379 72 77

Funderingstechniek NV

thek.nlnav.ww.wwel. 0031 (0)299 31 30 20T

1462 ZH Middenbeemtbus 88soP

ran ‘t Hek GVVa

thek.nlel. 0031 (0)299 31 30 20

erts1462 ZH Middenbeem

oeprro

.ww.wwel. 0031 (0)20 - 693 4596T

.gww.wwel. 0031 (0)85 - 489 0140T

3640 AK Mijdtbus 427soP

Geobe

wwa.nlrffroc

el. 0031 (0)20 - 693 4596

ww

T2600 POndeP

.geobest.nlel. 0031 (0)85 - 489 0140

echtr3640 AK Mijdtbus 427

VBt sbees

elma-zuid.nlk.lanww.ww

t.nlf.pao.tudelww.ww

el. 0031 (0)15 - 278 46 18TA DelftG2600

tbus 5048soPO)APPAwijs ((PrOnde

ademischccaAttAsoP

www.lameire.be

t.nlecurnr.sbww.wwel. 0031 (0)15 - 303 0500T

2600 AM Delfttbus 516soP

SBRCURnet

www.nvaf.nlTel. 0031 (0)341 456 1913840 AK HarderwijkPostbus 440NVAF

el. 0031 (0)15 - 303 0500

Tel. 0031 (0)341 456 1913840 AK Harderwijk

Associate

srrsbeme MAssociate

Tjaden BV, Heerjansdamacting BV, EdamrJLD Cont

rdrGeomil Equipment BV, Moo

oundations NV, DadizeFotquenne V

truments BV, Leidesdorp InrLeideechtr

e (B)loundations NV, Dadize

dorprtruments BV, Leide

Geotechniek is

een uitgave van

Uitgeverij Educom BV

Uitgever/bladmanager Redactieraad

Redactie

Lezersservice

GEOTECHNIEKJAARGANG 20 – NUMMER 1

Geotechniek is een informatief/promotioneel onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogtkennis en ervaring uit te wisselen, inzichtte bevorderen en belangstelling voor het gehele geotechnische vakgebied te kweken.

Januari 2016JGE

Januari 2016R EUMMN–20 ANGGAARJ

KIENTECHOGE

1R

dEEdij tiitUUi

evveagtuiiteen

iek inechteoGGe

VBd

nva

sk iis

C

voor het gehele geotechnische vakgebied te kweken.uit te wisselen, inzichtte bevorderen en belangstelling onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogtkennis en ervaring Geotechniek is een informatief/promotioneel

Januari 2016

Uitg

: Fundering Carolinabrug in Suriname, ervoC


Januari 2016

Redactieer/bladmanagerveUitg

©foto Paul Bakker : Fundering Carolinabrug in Suriname,


Heeres, dr. ir. O.M. aadrRedactie

revvegetw.uiitwweevtguio@fin

0031 (0)1xaF. 0031 (0)1leT

otteR3023 GB laarsseneMathe

dEEdij rrigevettgiitUUi

©

cservisrLezeHeeres, dr. ir. O.M.

lnm.ocijedurrilnom.cedujrie

5425 722-0 4425 654-0

mdarotte734nlaa

VBomccouddu

e

Hergarden, mw. Ir. I. Heeres, dr. ir. O.M. Diederiks, R.P.H. Broeck, ir. M. van den Brassinga, ing. H.E. Beek, mw. ir. V. van Redactie

R.UitgUitg

Hergarden, mw. Ir. I. Heeres, dr. ir. O.M. Diederiks, R.P.H. Broeck, ir. M. van den Brassinga, ing. H.E. Beek, mw. ir. V. van Redactie

Duijnen, ing. P. van Diederiks, R.P.H. Deen, dr. J.K. van Dalen, ir. J.H. van Brouwer, ir. J.W.R. Broeck, ir. M. van den Brassinga, ing. H.E. Bouwmeester, Ir. D. Beek, mw. ir. V. van Alboom, ir. G. van Redactie

.H. DiederiksPR.om BVcerij EduevUitg

er/bladmanagerveUitg

Velde, ing. E. van der Vos, mw. ir. M. de Storteboom, O. Spierenburg, dr. ir. S. Smienk, ing. E. Schippers, ing. R.J. Rooduijn, ing. M.P.Lengkeek, ir. A. Jonker, ing. A. Hergarden, mw. Ir. I. Heeres, dr. ir. O.M.

Duijnen, ing. P. van Diederiks, R.P.H. Deen, dr. J.K. van Dalen, ir. J.H. van Brouwer, ir. J.W.R. Broeck, ir. M. van den Brassinga, ing. H.E. Bouwmeester, Ir. D. Beek, mw. ir. V. van Alboom, ir. G. van

aadrRedactie

SN 1386 - 2758S. © Ireevuitgtsoete kelijtschrif

e methode dan ook, zonderkelwodureprden gerow

Niets uit deze uitgaJanuari 2016

om BVcerij EduevUitg© Copyright

erijeduveuitg@ofinaties dootesmurAd

cservisrLeze

Velde, ing. E. van der Vos, mw. ir. M. de Storteboom, O. Spierenburg, dr. ir. S. Smienk, ing. E. Schippers, ing. R.J. Rooduijn, ing. M.P.Lengkeek, ir. A. Jonker, ing. A. Hergarden, mw. Ir. I. Heeres, dr. ir. O.M.

SN 1386 - 2758an devemming t

e methode dan ook, zonderd metreecodu

e magvNiets uit deze uitga

om BV

om.nlcerijeduen viavegraties doo

e

Meireman, ir. P.Lengkeek, ir. A. Hergarden, mw. Ir. I.

Meireman, ir. P.Lengkeek, ir. A. Hergarden, mw. Ir. I.

Gunnink, Drs. J. Graaf, ing. H.C. van de Duijnen, ing. P. van

Velde, ing. E. van der

Gunnink, Drs. J. Graaf, ing. H.C. van de Duijnen, ing. P. van

Velde, ing. E. van der

ABEF vzw Belgische Vereniging Aannemers FunderingswerkenPriester Cuypersstraat 31040 BrusselSecretariaat: [email protected]

BGGG Belgische Groepering voor Grondmechanica en Geotechniekc/o BBRI, Lozenberg 71932 [email protected]

SMARTGEOTHERMInfo : WTCB, ir. Luc FrançoisLombardstraat 42, 1000 BrusselTel. +32 11 22 50 [email protected]

Distributie van Geotechniek in België wordt mede mogelijk gemaakt door:

ABEF vzwBelgische VerenigingAannemers FunderingswerkenLombardstraat 34-421000 Brusselwww.abef.be

ibrritisD

woBelgiëniinieknechteoGanvvatieuib

bbri.be@infoTel. +32 11 22 50 65Lombardstraat 42, 1000 BrusselInfo : WTCB, ir. Luc FrançoisSMARTGEOTHERM

doot kaamgeogelijk mede mdtrrdwo

Tel. +32 11 22 50 65Lombardstraat 42, 1000 BrusselInfo : WTCB, ir. Luc FrançoisSMARTGEOTHERM

:rdoo

sel1000 Brut 34-42aardstrombaL

erwunderingsFFuannemers AenigingreVVeBelgische

ABEF vzwA

c/o BBRI, Lozenberg 7en Geotechniekvoor Grondmechanica Belgische Groepering BGGG

enker

c/o BBRI, Lozenberg 7en Geotechniekvoor Grondmechanica Belgische Groepering

www.smartgeotherm.bebbri.be@info

www.smartgeotherm.be

.beff.e.abww.wwsels1000 Bru

skynet.be@bggg1932 Sint-Stevens-Woluwec/o BBRI, Lozenberg 7

skynet.be1932 Sint-Stevens-Woluwec/o BBRI, Lozenberg 7


Colofon

Mede-ondersteuners

GEOKUNST Onafhankelijk vakblad voor gebruikers van Geokunststoffen

GEOTECHNIEK Onafhankelijk vakblad voor het geotechnische werkveld


Inhoud

3 Van de Redactie – 13 Kort – 20 KIVI NIRIA rubriek – 21 Column – 26 Ingezonden30 The Magic of Geotechnics – 32 Normen en waarden – 34 Afstudeerders

Effect van tijdsafhankelijkheid op piping bij zeedijkendr. ir. A.R. Koelewijn / ing. J.W. Veenstra / ir. J.J.M. Sluis / ir. E.E. Sirks

148Funderingsontwerp Carolinabrug in Surinameir. D. Bouwmeester / ir. D. Grotegoed ing. N. Goedharting / G.F. van der Woerdt MBA

Aanvullende parameters meten in een enkele sonderingir. M. Woollard MBA / ir. O. Storteboom

Geotechnisch Risico Management voor uitbreidingmuseum ‘Ons’ Lieve Heer op Solder’ te AmsterdamIng. A. Balder / ir. J. Haasnoot

36

Lichtgewicht wegophoging voor N222 met unieke fietstunneldr.ir. M. Duskov / ing. J. Tameling / D. van der Linde

46Calibration of partial factors for basal reinforced piled embankmentsIng. P. van Duijnen / Dr. Ir. T. Schweckendiek / Ir. E. Calle / Dr. Ir. S. van Eeleken

50

24

Inleiding Wetterskip Fryslân heeft de Waddenzeedijk vanAmeland in de tweede toetsronde afgekeurd overpraktisch de gehele lengte van 16,6 km. De dijkwordt versterkt binnen het Hoogwaterbescher-mingsprogramma (HWBP). Over een traject van300 m (van km 6,8 tot km 7,1 in dijksectie 6, zie figuur 1) waren in de planstudie oorspronkelijkpipingmaatregelen voorzien in de vorm van eendamwand. Door bestaande bebouwing kan eenberm op deze locatie niet aangebracht worden.

Wetterskip Fryslân is de beheerder van de dijk enheeft opdracht gegeven voor het uitvoeren vaneen monitoringsproef op deze dijksectie. Witte-veen+Bos heeft dit onderzoek uitgevoerd in de periode van 15 november 2012 tot 1 april 2015 insamenwerking met Deltares en Fugro. Het doelvan het onderzoek was het verkrijgen van inzicht in:1. de invloed van een variërende buitenwaterstandop de waterspanningen in het watervoerende pak-ket en daarmee op de veiligheid tegen piping;2. de optimalisatiemogelijkheden van de voor-ziene versterkingsmaatregelen.

Beschrijving monitoringsproefDe meetlocatie ligt nabij de Ballumerbocht enwordt gekenmerkt door een intergetijdegeul die

vlak tegen de buitenteen van de dijk aan ligt. Debodem en dijk bestaan uit overwegend zand. RondNAP -2,0 m is een slecht doorlatende laag aan-wezig bestaande uit kleiig zand.

Medio november 2012 zijn drie raaien uitgezetmet in totaal twaalf waterspanningsmeters(WSM01 t/m WSM12) en drie peilbuizen (PB01t/m PB03), zie figuur 2. De instrumenten zijn aan-gebracht in het watervoerende pakket. In dezomer van 2014 zijn in de middelste raai over eenperiode van vier weken drie extra peilbuizen (PB04t/m PB06) geplaatst boven de slecht doorlatendelaag om beter inzicht te krijgen in de geohydrolo-gische interactie tussen de freatische lijn en destijghoogte in het eerste watervoerende pakket,zie figuur 3.

Analyse geohydrologisch systeemOp basis van de meetdata is het geohydrologischesysteem ter plaatse van de dijksectie geanaly-seerd. Figuur 4 toont het verloop van de buitenwater-stand (BWS) met bijbehorende respons in de meters van raai 2 tijdens een gemiddeld getij. Het verschil tussen de amplitude van de buitenwa-terstand en de amplitude van de stijghoogte terplaatse van de waterspanningsmeters is groot.

Dit is deels te verklaren door de intreeweerstandvan het wad. De amplitudes van de gemeten stijghoogtes in de dijk zijn nagenoeg gelijk, dedemping richting het achterland is beperkt en deteensloot blijkt weinig invloed te hebben op hetstijghoogteverloop.

Figuur 5 geeft de respons weer van zowel de instrumenten onder als boven de afsluitende laag.In de afbeelding is duidelijk een verschil te zien inde gemeten respons. Hieruit is geconcludeerd datde afsluitende laag onder de gehele dijk en deteensloot aanwezig is en tot ver in het achterlanddoorloopt, aangezien de geohydrologische inter-actie tussen de freatische lijn en de stijghoogte in het eerste watervoerende pakket beperkt is.

Analyse stijghoogteverloop watervoerend pakketDe huidige rekenmodellen voor grondwater-stroming in combinatie met piping zijn gericht opstationaire stromingssituaties en gaan uit van een‘constante’ buitenwaterstand. Bij rivierdijken isdit een goede benadering, omdat een hoge rivier-afvoer in de regel vijf tot tien dagen aanhoudt. Bijeen zeedijk duurt de stormopzet doorgaans nietmeer dan drie dagen en kent het getij een cyclusvan twaalf uur en vijfentwintig minuten. De water-


ing. J.W. VeenstraProjectleider

Wetterskip Fryslân

ir. J.J.M. SluisSpecialist

GeotechniekWitteveen+Bos

Resultaten monitoringsproef op Ameland

Effect van tijdsafhankelijkheid

op piping bij zeedijken

Figuur 1 – Dijkringgebied Ameland en locatie van de monitoringsproef (dijksectie 6). Figuur 2 – Bovenaanzicht van de dijksectie en de locatie van de meetinstrumenten.

ir. E.E. SirksSpecialist Waterkeringen,

Witteveen+Bos

dr. ir. A.R. KoelewijnSpecialist R&D, Deltares

spanningen in het watervoerende pakket bereikenals gevolg daarvan niet een stationaire toestand.Dit wordt ook wel het tijdsafhankelijke effect ge-noemd.Een betrouwbare schatting van het stijghoogte-verloop in het watervoerende pakket is nodig omhet tijdsafhankelijke effect in rekening te kunnenbrengen in de veiligheidsbeoordeling van het faalmechanisme piping. In dit onderzoek zijn devolgende vijf methoden toegepast om het geme-ten stijghoogteverloop te analyseren en te extra-poleren naar ontwerpomstandigheden:1. analytisch conform TRWD2. directe extrapolatie3. methode Scheldestromen4. frequentieanalyse5. PlaxFlow

Tijdens de meetperiode traden twee relatiefzware stormen op. Gedurende de storm op 6 december 2013 bereikte de buitenwaterstand eenwaarde van NAP +3,31 m en tijdens de storm van22 oktober 2014 steeg het water tot NAP +3,15 m.De vijf methoden zijn gevalideerd op minimaal éénvan de twee stormen.

METHODE 1: ANALYTISCH CONFORM TRWD

Het Technisch rapport waterspanningen bij dijken(TRWD) [ref. 4.] beschrijft een analytische methode om het verloop van de waterspanningenin het watervoerende pakket te schematiseren opbasis van responsmetingen. De methode beschrijft

op fysisch-mathematische wijze het proces waarbij waterspanningen onder de dijk zich voort-planten naar het achterland. Met deze methodezijn peilbuismetingen te interpreteren en te extra-poleren.

In de methode wordt met een lekfactor (λw) eenexponentiële functie gefit. Doordat op de meet-locatie de amplitudedemping richting het achter-land beperkt is, wordt bij deze methode eenrelatief grote lekfactor gevonden. De methode isdaarom minder goed toepasbaar voor deze locatie. Bovendien is het peil in de polder relatiefhoog ten opzichte van de gemiddelde zeewater-stand, waardoor de keuze van de (getij)golfwaarop de functie wordt gefit, veel invloed heeftop het verloop. Extrapolatie naar ontwerpomstan-digheden geeft daarom met deze methode eengrote spreiding.

METHODE 2: DIRECTE EXTRAPOLATIE

De methode ‘directe extrapolatie’ is een relatiefeenvoudige methode waarbij per getij een lokaalminimum en een lokaal maximum bepaald wordtvoor zowel de buitenwaterstand als de respons-meting. Per piek kan een extrapolatiefactor wor-den afgeleid. Een statistische analyse op deindividuele extrapolatiefactors leidt vervolgenstot een algemene relatie tussen buitenwaterstanden respons.De methode is gevalideerd op beide stormen.Hierbij werd de respons onderschat. De onder-schatting komt met name doordat de methodegeen rekening houdt met de grotere invloed vaneen stormopzet op de stijghoogtes ten opzichtevan een getijgolf. De aanname dat de waterstandlineair reageert op de buitenwaterstand is daar-door onjuist. De methode levert daardoor een onveilige schatting van het stijghoogteverloop.


SamenvattingRekenmodellen voor grondwaterstroming in combinatie met piping zijn gericht op stationaire stromingssituaties en gaan doorgaans uit van een constante buitenwaterstand. Zeedijken worden echter belast door een relatief kortdurende hoogwatergolf. De waterspanningen in het water-voerende pakket bereiken als gevolg van deze korte duur niet de stationairewaarde. Uitgaan van een constante buitenwaterstand in een piping-

beoordeling is daardoor conservatief voor zeedijken.In de monitoringsproef Waddenzeedijk Ameland zijn verschillende methoden met elkaar vergeleken om het tijdsafhankelijke effect van de buitenwaterstandmee te nemen in de pipingbeoordeling. Dit heeft ertoe geleid dat op deze locatie eerder voorziene versterkingsmaatregelen in de vorm van damwand-constructies achterwege kunnen blijven.

WSM08 WSM07 + PB02 WSM06 WSM05

PB04 PB05 PB06

-4-3-2-101234567

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

ho

og

te [

m+

NA

P]

afs tand uit buitenteen [m]

Figuur 3 – Geschematiseerde dwarsdoorsnede met de locatie van de meetinstrumenten (raai 2).

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

03-11-2013 04-11-2013 05-11-2013 06-11-2013 07-11-2013

bu

iten

wat

erst

and

en

stij

gh

oo

gte

[m+N

AP

]

datum

BWSWSM08WSM07WSM06WSM05

Figuur 4 – Respons waterspanningsmeters in het watervoerende pakket op debuitenwaterstand onder dagelijkse omstandigheden (raai 2).

-1,6

-1,2

-0,8

-0,4

0,0

0,4

0,8

1,2

19-07-2014 20-07-2014 21-07-2014 22-07-2014

stij

gh

oo

gte

en

fre

atis

che

wat

erst

and

[m

+N

AP

]

datum

BWS

WSM08 (onder)

WSM07 (onder)

PB04 (boven)

PB05 (boven)

Figuur 5 – Respons van meetinstrumenten boven en onder de afsluitende laagonder dagelijkse omstandigheden (raai 2).

METHODE 3: METHODE SCHELDESTROMEN

De methode ‘Scheldestromen’ is door WaterschapScheldestromen ontwikkeld en toegepast in deverlengde derde toetsronde. De individuele meet-reeksen van de waterspanningsmeters zijn daar-voor opgedeeld in een quasi-statisch deel en eendynamisch deel, zie figuur 6.

Vervolgens is de faseverschuiving tussen buiten-waterstand en stijghoogte geneutraliseerd doorde datapunten van de waterspanningsmeting teverschuiven in de tijd ten opzichte van de buiten-waterstand. Door het wegnemen van de fase-verschuiving volgt een optimale relatie tussen demaximale buitenwaterstand en de maximaal ge-meten stijghoogte, zie figuur 7. Voor het extra-poleren naar ontwerpomstandigheden zijn de individuele bijdragen van de quasi-statische en dynamische component van de buitenwaterstandbij elkaar opgeteld.

De methode Scheldestromen geeft voor beidestormen een overschatting van de gemeten res-pons tot enkele decimeters. Er is geen directe verklaring hiervoor, maar de methode lijkt erg gevoelig voor de kwaliteit van de data. De stati-

sche component heeft een grote bijdrage in de totale respons, maar heeft ook een grotere on-nauwkeurigheid.

METHODE 4: FREQUENTIEANALYSE

De methode ‘frequentieanalyse’ heeft een aantalovereenkomsten met de methode Scheldestro-men. Het scheiden van twee componenten uit demeetdata en het verschuiven van de meetreeks inde tijd komen in beide methoden voor. De wijzewaarop de componenten worden gescheiden ende meetreeks wordt verschoven, is echter anders.Deze methode maakt gebruik van het frequentie-domein en kruiscorrelaties.De invloed van het dubbeldaags getij is periodieken kan gezien worden als een harmonische compo-nent; het dynamische gedeelte. Daarom is gekozenom deze componenten te scheiden van het quasi-statische deel [ref. 2], zie figuur 8.

Vervolgens is voor iedere meetreeks het dynami-sche deel uitgezet tegen het dynamische deel vande buitenwaterstand. De tijdsverschuiving tussende meetreeks en de buitenwaterstand is met kruiscorrelatie bepaald. De meetreeks is net zolang verschoven totdat deze kruiscorrelatie maxi-

maal is. Dit tijdsverschil is ook gebruikt om het faseverschil van het quasi-statische gedeelte teverwijderen, zie figuur 9.De frequentieanalyse is voor deze situatie op Ame-land een relatief eenvoudige methode, welkegoede resultaten geeft voor de verwachtings-waarde van de stijghoogte. De methode geeftechter niet per definitie een overschatting of onderschatting. Daarnaast heeft de methode alsnadeel dat deze een continue meetreeks moethebben (en dus geen meetgaten mag bevatten),en de getijbeweging van de stijghoogte moet eengoede sinusoïde zijn. Dat laatste is echter niet al-tijd het geval, bijvoorbeeld in situaties waar destijghoogte wordt beïnvloed door een constantpolderpeil. De afwijking tussen een goede sinus-oïde en de werkelijke getijdebeweging zorgt ervoor dat de betrouwbaarheid van de methodeomlaag gaat.

METHODE 5: PLAXFLOW

Met PlaxFlow kunnen stationaire en tijdsafhanke-lijke grondwaterstromingsberekeningen gemaaktworden op basis van de eindige elementen methode (EEM). Door het opleggen van hydrau-lische randvoorwaarden en grondeigenschappen


-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1-10-2013 6-10-2013 11-10-2013 16-10-2013 21-10-2013 26-10-2013 31-10-2013

stijg

hoog

te [

m+N

AP

]

datum

totaaldynamischstatisch

Figuur 6 – Opdelen van de totale respons in een dynamische en statischecomponent met de methode Scheldestromen (WSM06).

-0,3

-0,2

-0,1

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

-2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5

stijg

hoog

te [

m+N

AP

]

buitenwaters tand [m+NAP ]

niet verschovenoptimaal verschovenoptimaal verschoven - boven kniklineaire f it

Figuur 7 – Optimaal verschuiven (kleinste kwadratenmethode) van de dynamischecomponent met de methode Scheldestromen (WSM06).

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

-2,5 -2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5

stij

gh

oo

gte

[m

+N

AP

]

buitenwaters tand [m+NAP ]

dynamisch - niet verschovendynamisch - optimaal verschovendynamisch - lineaire f itstatisch - optimaal verschovenstatisch - lineaire f it

Figuur 9 – Optimaal verschuiven van de dynamische- en statische componentmet de methode frequentieanalyse (WSM06).

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

01-10-2013 06-10-2013 11-10-2013 16-10-2013 21-10-2013 26-10-2013 31-10-2013

stij

gh

oo

gte

[m

+N

AP

]

datum

totaaldynamischstatisch

Figuur 8 – Opdelen van de totale respons in een dynamische en statische component met de methode frequentieanalyse (WSM06).

berekent het model de grondwaterstroming. Debijbehorende stijghoogte kan voor verschillendelocaties uitgelezen worden.Het model is opgezet en gefit voor een drietal situaties: laag getij, gemiddeld getij en de stormvan 6 december 2013. Hiertoe zijn de modelrand-voorwaarden dusdanig gevarieerd zodat een zogoed mogelijke fit van het berekende stijghoog-teverloop met het gemeten stijghoogteverloopwerd verkregen.De storm van 22 oktober 2014 is gebruikt om hetPlaxFlow model te valideren. De berekende waar-den zijn samen met de gemeten waarden gepre-senteerd in figuur 10. De resultaten uit PlaxFlowkomen goed overeen met de gemeten waarden.Tijdens de maatgevende waterstand (piek) is ereen maximale afwijking van 10 cm tussen de bere-kende en de gemeten waterstand. De stijghoogteter plekke van WSM08 is overschat in de bereke-ning, de stijghoogten ter plekke van de overigewaterspanningsmeters zijn onderschat. In deze situatie heeft de afwijking geen negatieve invloedop de veiligheid, omdat de benodigde kwelweg-lengte is afgeleid op basis van de stijghoogte bijWSM08. De afwijking tussen berekende stijg-hoogte en werkelijk optredende stijghoogte is een onzekerheid welke meegenomen dient te

worden in de interpretatie van de veiligheid tegenpiping.De methode PlaxFlow voorspelde voor deze loca-tie het beste het stijghoogteverloop van detweede storm. Het is de meest geavanceerde methode van de vijf onderzochte methoden doorde mogelijkheid om relatief veel randvoorwaardenvan het geohydrologische systeem mee te kunnennemen in de analyse. Dit is tevens ook het nadeelvan deze methode; er is namelijk veel kennis vanhet geohydrologische systeem nodig en er is eenstorm nodig in de meetperiode om een goed geohydrologisch model op te kunnen zetten. Daar-naast is een tweede storm nodig om het model tevalideren.

BANDBREEDTE STIJGHOOGTEVERLOOP

De bovenstaande methoden om het stijghoogte-verloop in het watervoerende pakket te bepalen,geven een grote spreiding. Sommige methodenoverschatten de stijghoogte systematisch (zoalsde analytische methode conform TRWD), anderemethoden onderschatten de stijghoogte structu-reel (zoals de directe extrapolatie methode). Hetwerkelijke stijghoogteverloop zal binnen de ge-vonden bandbreedte liggen. Op alle afgeleidestijghoogteverlopen is een pipinganalyse uitge-

voerd. Deze analyse omvat dus ook de stijghoog-teverlopen die de stijghoogte overschatten.

Analyse pipingNa het afleiden van het stijghoogteverloop bijmaatgevend hoogwater (MHW) is de veiligheidtegen piping beoordeeld. De pipinganalyse is uit-gevoerd met twee methoden voor het in rekeningbrengen van het tijdsafhankelijke effect: methode‘verval’ en methode ‘gradiënt’.

METHODE A: VERVAL

De methode beschouwt per meetlocatie het verval(ΔHi) en de aanwezige kwelweglengte vanaf demeetlocatie tot het uittreepunt (Li), zie figuur 11.De kritische kwelweglengte (Lc), gegeven het aan-wezige verval (ΔHi), wordt vergeleken met de aan-wezige kwelweglengte (Li). Deze aanpak istoegepast in de verlengde derde toetsronde doorWaterschap Scheldestromen.

METHODE B: GRADIËNT

De methode vermenigvuldigt het aanwezige verval over de waterkering (ΔH) met een factor Fi,welke afhankelijk is van de verhouding tussen degradiënten voor steady en transiënt flow (zie figuur 12 en formule 1). Deze gradiënten kunnen


EFFEC T VAN TIJDSAFHANKELIJKHEID OP PIPING BIJ ZEEDIJKEN

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

20-10-2014 21-10-2014 22-10-2014 23-10-2014 24-10-2014

bu

iten

wat

erst

and

en

stij

gh

oo

gte

[m+N

AP

]

datum

WSM08 - gemetenWSM08 - berekendWSM07 - gemetenWSM07 - berekendWSM06 - gemetenWSM06 - berekendWSM05 - gemetenWSM05 - berekend

Figuur 10 – Validatie PlaxFlow model met de storm van 22 oktober 2014 (raai 2).

MHW

hi

uittreepunt

LiWSMi

stijghoogte WSMi

slootpeil

Figuur 11 – Schematische weergave van het principe van methode A.

transiënt f low

steady state f low

tijd

water

stan

d

itf

isf

steady state f low

transiënt f low

Figuur 12 – Schematische weergave van het principe van methode B.

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

-0,016

-0,014

-0,012

-0,010

-0,008

-0,006

-0,004

-0,002

0,000

-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Fi

= i t

f/isf

[-]

gra

dië

nt

i tfen

isf

[-]

afs tand uit buitenteen [m]

gradiënt transiënt f low (i_tf )gradiënt steady state f low (i_sf )Fi = i_tf / i_sf

Figuur 13 – Gradiënt stijghoogteverloop voor zowel transiënt als steady state flow.

worden afgeleid uit de PlaxFlow-modellering. Demethode is eerder toegepast bij de planstudievoor de versterking van de Waddenzeedijk vanTexel.Formule 1: Fi = itf / isf waarin:isf gradiënt bij steady flow [-]itf gradiënt bij transiënt flow [-]Fi verhouding tussen gradiënten

steady en transiënt flow; Fi ≤ 1 [-]

Figuur 13 laat zien dat een factor Fi van circa 0,8toegepast kan worden ter plaatse van het uit-treepunt. De absolute verschillen tussen de gra-diënt van de transient flow en de gradiënt van desteady state flow zijn echter klein. De bepaaldewaarde van de verhouding tussen deze gradiëntenwordt om deze reden niet erg betrouwbaar geachtvoor deze meetlocatie.

INTREEPUNT

De locatie van het intreepunt is aangenomen op lo-catie 2 in figuur 14. Locatie 3 zou fysisch gezien demeest realistische keuze zijn. Door het ontbrekenvan geometrische en geotechnische data is eenkeuze voor locatie 3 echter niet conservatief.

Locatie 1 valt af, omdat de verschillende metho-den voor het schematiseren van het stijghoogte-verloop aantonen dat het intreeweerstand van hetvoorland meegenomen mag worden in de bepalingvan de kwelweglengte. Locatie 4 volgt uit de toegepaste schematisaties voor het stijghoogte-verloop volgens TRWD, maar deze valt af omdateen intreepunt op deze locatie fysisch slecht te onderbouwen is.

UIT TREEPUNT

Voor het uittreepunt is de insteek van de sloot-bodem aangenomen. Ter plaatse van de teenslootis de kans op opbarsten het meest waarschijnlijk,omdat hier de aanwezige deklaag minimaal is. Hetwaterpeil in de sloot is tijdens MHW NAP +0,9 m.

ResultaatDe vigerende pipingregel (Sellmeijer volgensTechnisch rapport zandmeevoerende wellen,TRZW [ref. 3.]) en de voorgestelde pipingregel inhet Onderzoeksrapport zandmeevoerende wellen,ORZW [ref. 1.] zijn toegepast. Tabel 1 geeft de resultaten van het bepaalde kwelweglengtetekortin raai 2. Een negatief kwelweglengtetekort betekent dat wordt voldaan aan de benodigdekwelweglengte.

Methode A geeft ter plaatse van WSM08 geenkwelweglengtetekort volgens de vigerende pi-pingregel, waardoor er geen doorgaande kwelwegzal ontwikkelen. Bij toepassing van de voorge-

stelde pipingregel uit ORZW zou er een kwelweg-lengtetekort zijn op basis van de berekende stijg-hoogte conform TRWD. Deze methode geeft in desituatie bij Ameland systematisch een overschat-ting van de stijghoogte en is daarmee dus conser-vatief. Alle andere methoden voldoen wel terplaatse van WSM08.

Methode B voldoet volgens de vigerende piping-regel, maar niet met de voorgestelde pipingregeluit ORZW. De methode wordt echter voor de situatie bij Ameland niet betrouwbaar geacht vanwege het kleine verschil in gradiënt.De combinaties van deze twee pipingregels, de middels vijf methoden bepaalde stijghoogte-verlopen en de twee methoden om het tijdsaf-hankelijke effect in rekening te brengen, gavenvoldoende basis om met vertrouwen te kunnenzeggen dat de dijk voldoet voor het faalmecha-nisme piping.

Conclusies en aanbevelingenMet behulp van vijf methoden is de gemeten stijg-hoogte geanalyseerd. Methode ‘TRWD’ bleek niet goed toepasbaar voor de geohydrologische situatie op Ameland. ‘Directe extrapolatie’ is eeneenvoudige methode, maar geeft een onderschat-ting van de stijghoogte en is daarom minder veilig.‘Scheldestromen’ en met name ‘Frequentie-analyse’ zijn methoden die een goede inschattingkunnen geven in deze situatie. ‘PlaxFlow’ is in ditonderzoek de meest betrouwbare methode voorhet inschatten van het stijghoogteverloop. Het isechter een complexe methode en er is een uitge-breid monitoringsprogramma over een langere periode nodig om een betrouwbaar model op te

kunnen zetten.Een pipinganalyse is uitgevoerd met behulp van de verkregen stijghoogteverlopen en de twee verschillende methoden om het tijdsafhankelijkeeffect in rekening te brengen: methode ‘verval’ enmethode ‘gradiënt’. Met het in rekening brengenvan het tijdsafhankelijke effect, is geconcludeerddat er geen kwelweglengtetekort is en er geenmaatregel toegepast hoeft te worden om pipingte voorkomen. Het handhaven van de huidige positie van de geul is een randvoorwaarde vandeze conclusie.Aanbevolen wordt om de verschillende methodenook toe te passen bij andere locaties waar het faalmechanisme piping relevant is. Op die manierkan de algemene toepasbaarheid van de metho-den beter vastgesteld worden. Hiermee kan in detoekomst het oordeel over pipinggevoeligheidmogelijk vaker positief bijgesteld worden.

Referenties1. Rijkswaterstaat (2012). Onderzoeksrapportzandmeevoerende wellen (ORZW).2. Smith, Steven W. (2003). Digital signal proces-sing: a practical guide for engineers and scien-tists. Burlington, Newnes. ISBN 0-750674-44-X.3. TAW (1999). Technisch rapport zandmee-voerende wellen (TRZW).4. TAW (2004). Technisch rapport waterspannin-gen bij dijken (TRWD).5. Witteveen+Bos (2015). OnderzoeksrapportWaddenzeedijk Ameland, Monitoringsproef km6,8 - km 7,1. �


MHW4 3 2 1

extrapolatie TRWD (golf 3)

geul

-140 -130 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100afs tand uit buitenteen [m]

Figuur 14 – Mogelijke locaties van het intreepunt.

Tabel 1 – Berekendkwelweglengtetekort

[m] (raai 2).


Kort

IntroductieOp 11 en 12 september 2015 vond het 24e Euro-pean Young Geotechnical Engineers Conferenceplaats in Durham, Groot Brittannië. Voor deze edi-tie van het congres hebben wij, Marius Ottolini(Heerema Marine Contractors) en Eva Sloof (FugroGeoservices), een artikel ingezonden via KIVI-afdeling Geotechniek en zijn uitgekozen om Nederland te vertegenwoordigen. In totaal warener zo’n 40 jonge geotechnici aanwezig uit circa 26verschillende Europese landen.

ConferentieDe presentaties waren heel divers en zeer leer-zaam. Verhalen uit de praktijk werden afgewisseldmet interessante PhD en Master studies. Het washeel mooi om te zien hoeveel studies en uitda-gende projecten er in Europa worden uitgevoerd.Enkele voorbeelden zijn; Kingpost wall in Carls-berg, De Ringsted-Fehmarn Railway, 3D modelle-ring van tunnels, Het modelleren van dynamicpenetration t.b.v. de ruimtesonde naar Mars, anisotropie van klei. Daarnaast waren er twee

interessante keynote lectures van Professor Richard Jardine en Dr Stuart Haigh.

Zaterdag was de dag waarop wij beiden onze presentatie mochten geven. Eva begon met eenpresentatie over het analyseren van de spudpalenvan een Jack-up ponton dat in het IJselmeer aanhet werk is om een windmolen park aan te leggen.Door de grote kranen die op de ponton staan moethet ponton gestabiliseerd worden door 4 spud-palen. Deze palen dragen de krachten af aan de ondergrond. Berekend wordt hoe diep de palenin de grond moeten penetreren om voldoendedraagkracht te kunnen leveren. Doordat de weer-stand tijdens de werkzaamheden gemeten was, ishet mogelijk om de resultaten te vergelijken metde gemeten waardes. Hieruit kwam naar voren dat voorspelde waarden redelijk goed overeenkwamen met de gemeten waarden en dat de voor-spelde waarden over het algemeen aan de veiligekant zaten.

Marius presenteerde zijn master thesis over instal-

latie effecten in zachte klei waar negatieve kleefeen groot rol speelt. De experimenten waren uitgevoerd in de geotechnische centrifuge van deTU Delft. Het onderzoek laat zien dat de installatieeen rol speelt en negatieve kleef een ingewikkeldproces is.

NetwerkenNaast het technische gedeelte is het vooral ookeen gezellig conferentie, al moet je wel aan ieder-een uitleggen wat gezelligheid betekent. Al datsoort culturele verschillen maken de conferentiezo leuk. Een van de hoogtepunten van het evene-ment was het diner in een oude universiteitskapel.Naast het zeer smakelijke eten was er door de setting ook veel ruimte om elkaar beter te lerenkennen. Door de goede combinatie van technieken gezelligheid ontstaan er veel nieuwe vriend-schappen. Daarom kunnen wij iedereen aanradenom zich aan te melden voor de volgende conferen-tie. Het is een fantastische ervaring! �

Figuur 1 - Eva presenteert haar artikel “Prediction and back analysisof jack-up barge spud pile installation and extraction”).

Figuur 2 - Geotechnici uit Turkije, Oekraïne, Griekenland, Italië, Noorwegen,Ierland en Nederland.

Figuur 3 - Alle EYGEC 2016 delegaten.

24e European Young Geotechnical Engineers Conference in Durham

InleidingAls onderdeel van de verbetering van de Oost-West verbinding van Suriname, is door BallastNedam in 2014 een nieuwe vakwerkbrug gebouwdover de Suriname rivier, zie figuur 1. De brug is gebouwd nabij het dorpje Redi Doti. Dit dorpje ligtop zo’n 50 kilometer ten zuiden van Paramaribo.Hier is de rivier relatief smal. De brug heeft eenlengte van ruim 200 meter verdeeld over tweeoverspanningen van 100 meter. Voor het funde-ringsontwerp van de landhoofden en het enigemiddensteunpunt in de rivier is uitgebreid grond-onderzoek verricht. Met name de paalinstallatievan de middenpijler en bijbehorende aanvaar-beveiliging in de rivier was vanwege de aanwezigerotsbodem uitdagend te noemen. In dit artikelwordt ingegaan op het funderingsontwerp, paal-installatiemethoden en uitdagingen die tijdens de uitvoering aan de orde kwamen.

BodemgesteldheidGRONDONDERZOEK

Voor het funderingsontwerp is uitgebreid grond-onderzoek uitgevoerd, zowel op het land als tewater. Sonderingen en boringen zijn uitgevoerd

om de 50 meter om een beeld van de bodemop-bouw te verkrijgen. Onder de toplaag werd ver-weerd tot sterk verweerd rotsmateriaal verwacht.Voor een kwalitatief hoogwaardige monsternameis daarom gekozen voor een driedubbelwandigeboorbuis (“triple tube core barrel”) zodat de monsters niet verstoord zouden raken tijdens hetboorproces met spoelen. Deze monsters zijn ver-volgens getest met een ongesteunde drukproef(“Unconfined Compressive Strength” test ofwelUCS test) en door middel van zogenaamde “pointload tests (PLT)”. Echter, voor de PLT’s was dedruksterkte en kwaliteit van het rotsmateriaal te laag om betrouwbare resultaten te verkrijgen.Na een paar proeven is deze methode daarom terzijde geschoven. Uit het onderzoek is een bodemprofiel afgeleidmet een toplaag van zand en daaronder verweerderotsagen, zie figuur 2.

BEPALING KARAKTERISTIEKE ROTSSTERKTE

Bij het bepalen van de rotssterkte uit UCS proevenwordt impliciet uitgegaan van een hoogte:dia-meter verhouding van 2:1. De standaard kerndia-meter bedraagt circa 100 mm. De monsterhoogte

bedraagt dus bij voorkeur 200mm. Ondanks hetzorgvuldige boorproces bleken relatief veel scheu-ren van nature aanwezig in het rotsmassief. Hier-door was niet op iedere diepte een monster metvoldoende hoogte voor handen. Om die reden zijnook monsters met een verhouding 1:1 beproefd.Dit geeft hogere sterktes dan de normale verhou-ding 2:1. Bij het belasten wordt het proefstuk verticaal belast en wil in horizontale richting uit-zetten. In het vlak tussen drukplaat en cilinderwordt deze uitzetting tegengehouden door wrij-ving. Bij een 1:1 verhouding ondervindt de mid-dendoorsnede nog steeds invloed van deze extraspanningen (Betoniek, 1995). Hiervoor is in deproefresultaten gecorrigeerd middels (Thuro,2001):

Uit de verzameling proefresultaten bleek de druk-sterkte van de rots sterk te variëren met de diepteen locatie. Voor het funderingsontwerp volgensde Eurocode dient te worden uitgegaan van eenkarakteristieke waarde gedefinieerd als de 5% onderschrijdingswaarde van de sterkte. Wanneer


Funderingsontwerp Carolinabrug

in Suriname

ir. D. BouwmeesterBallast Nedam

Engineering

ir. D. GrotegoedBallast Nedam

Engineering

Figuur 1 – Installatie paalfundering middenpijler brug (links) en aanzicht brug na installatie (rechts).

ing. N. Goedhart Ballast Nedam

Funderingstechnieken

ing. G.F. v/d Woerdt MBABallast Nedam

Engineering

voor de ondiepe, verweerde rotslagen zou wordenuitgegaan van een normale verdeling, worden dekarakteristieke waarden negatief vanwege de lagegemeten druksterkten in combinatie met de grotestandaardafwijking. Dit is fysisch niet mogelijk ensluit niet aan bij de proevenverzameling. Daaromis in dit geval voor alle rotslagen gekozen voor een lognormale verdeling voor de bepaling van dekarakteristieke waarden, zie tabel 1. Daarnaast isook de hoeveelheid natuurlijke scheuren geïnven-tariseerd, uitgedrukt in een RQD waarde. Hoehoger de “Rock Quality Designation”, hoe minderscheuren. De RQD waarden liggen voor dezegrondslag tussen de 50 en 100%.

Funderingsontwerp brug en aanvaarbescherming

PAALFUNDERING MIDDENPIJLER

De toegepaste paalfundering bestaat uit een paalgroep van 8 open stalen buispalen met eenbuitendiameter van 1,22 meter en een minimalewanddikte van 19 mm conform standaard inter-nationale richtlijnen (API WSD, 2003). In het paalontwerp is een zogenaamde “driving shoe”meegenomen. Dit is een grotere wanddikte van 34mm over de onderste meter van de buispaal. Hiermee wordt voorkomen dat de buispalen dicht-geslagen worden tijdens de paalinstallatie. Om de wandwrijving aan de buitenzijde van de paalniet nadelig te beïnvloeden is ervoor gekozen dewanddikte aan de binnenzijde te laten verlopen.Middels een heibaarheidsanalyse (GRLWEAP,2010) is onderzocht of de spanningen tijdens het heien ter plaatse van de driving shoe en netdaarboven konden worden opgenomen.

De vakwerkbrug is op het westelijk landhoofd indelen aan elkaar gebout en vanaf daar, steeds bijvoldoende bruglengte, verder over het water geschoven. Om tijdig ondersteuning te vinden opde middenpijler ten tijde van deze schuifactie, iseen lichtgewicht hulpconstructie als verlengstukgebruikt, de “snavel”, zie ook figuur 3. De paal-fundering van de middenpijler werd door hetschuiven en onder invloed van windbelasting nietalleen verticaal maar ook horizontaal belast. Daaris in het ontwerp al rekening mee gehouden. Voorde ontwerpbenadering is uitgegaan van de Euro-

code. Echter, bij gebrek aan voldoende ontwer-prichtlijnen zijn voor het verticale paaldraag- ver-mogen Duitse richtlijnen en bijbehorendeervaringsgetallen voor paalfunderingen in rots (EAPfähle, 2012) gehanteerd. Deze sluiten het besteaan bij de Eurocode ontwerpfilosofie:

Waarbij:Rb;d rekenwaarde puntdraagvermogen [kN]Rs;d rekenwaarde schacht-

draagvermogen [kN]

Ab oppervlakte paalpunt [m2]Os omtrek paal [m]Δℓ lengte paal in rots [m]qs;k karakteristieke schachtwrijving,

zie tabel 2 [kPa]γs partiële factor schacht-

draagvermogen [-]qb;k karakteristieke puntweerstand,

zie tabel 2 [kPa]γb partiële factor puntdraagvermogen [-]

Aangezien de palen na refusal middels boren worden voorzien van een rock socket, geldt voor


Figuur 2 - Bodemopbouw onder de Suriname rivierop basis van uitgebreidgrondonderzoek.

SamenvattingOnlangs heeft Ballast Nedam in Suriname de Carolinabrug voltooid en opgeleverd.Deze brug overspant de Suriname rivier, zo’n 50 km ten zuiden van Paramaribo.De stalen vakwerkbrug bestaat uit twee landhoofden en een middenpijler. De middenpijler en de omringende aanvaarbescherming is gefundeerd op open stalenbuispalen. Het grondonderzoek, het ontwerp en de installatie van de palen komenin dit artikel aan bod. Op basis van het uitgebreide grondonderzoek kon een

bodemopbouw worden opgesteld met een toplaag van zandige sedimenten endaaronder een sterk verweerde rotslaag. Mede op basis van de in het laboratoriumbepaalde rotssterkte (UCS) is het paalpuntniveau van de funderingspalen bepaald.Voor de installatie van de funderingspalen bleek de UCS waarde onbetrouwbaaren moest naar boven worden bijgesteld. Door intensieve samenwerking tussenontwerpers in Nederland en het uitvoeringsteam op de bouwplaats kon ‘real time’het heien boorwerk tot een goed einde worden gebracht.

Tabel 1Gehanteerde bodem-

opbouw en grond-eigenschappen t.p.v.

de middenpijler

Tabel 2Ervaringswaarden

Duitse ontwerprichtlijnpaalfundering in rots

(EA Pfähle, 2012).

de schachtwrijving een limietwaarde voor de re-kenwaarde van de schuifweerstand ter grootte vande interface sterkte tussen beton en rots. Hiervooris een veilige waarde van 300 kPa aangehouden opbasis van internationale literatuur (Wyllie, 1999).Vanwege stijfheidsverschillen en mogelijke erosievan de rivierbodem is veiligheidshalve geenschachtwrijving toegekend aan de bovenliggendezandlaag.

PAALFUNDERING AANVAARBEVEILIGING

De Suriname rivier wordt druk bevaren door bin-nenvaartschepen. Een aanvaring van een 3100tons schip tegen de enige brugpijler in het middenvan de rivier valt niet uit te sluiten. Daarom isrondom de middenpijler een aanvaarbeveiligingontworpen bestaande uit zes stalen buispalen die op dezelfde manier zijn geïnstalleerd als demiddenpijler en verbonden met een betonnen con-structie. Bij een aanvaring treden grote trek-krachten en horizontale belastingen op die doorde ondergrond moeten worden opgenomen. Vanwege de hoge trekbelastingen is in aanvullingop eerder genoemde methode voor de schacht-wrijving, gecontroleerd of het kluitgewicht voldoende is om het berekende schachtdraag-vermogen te kunnen leveren. Bij het bepalen vanhet gewicht van de uit te trekken kegel is rekeninggehouden met de van nature aanwezige breuk-vlakken met “infill” van zacht materiaal die volgensde geologische beschrijving onder een helling vangemiddeld 45 graden lopen. Uitgaande van internationale literatuur (Tom-linson, 1995) dient te worden uitgegaan van eeneffectieve aanhechtingslengte ter grootte van de helft van de paallengte in rots. In het geval van de palen van de aanvaarbeveiliging met trek-belastingen van 5 MN bleek het kluitcriterium maatgevend:

Waarbij:Θ halve tophoek kegel [°]ℓrots paallengte in rots [m]γrots soortelijk gewicht rots [kN/m3]γw soortelijk gewicht water [kN/m3]Gkegel kluitgewicht kegel [kN]

Vanwege het horizontaal draagvermogen en momentenverloop in de palen is ook een minimaleinbedding in de verweerde rots benodigd. Voor

sterk cohesief materiaal zijn verschillende model-len beschikbaar die laterale sterkte en stijfheid beschrijven als functie van de horizontale paalver-plaatsing, middels de py-curves. Het verweerderotsmateriaal zou beschreven kunnen worden methet “stiff clay” model (Reese, 1975), met het “weathered rock” model (Nixon, 2002) of met het“weak rock” model (Reese, 2001). Het “stiff clay”model overschat over het algemeen de horizon-tale verplaatsingen bij hoge sterktes van de onder-grond (Nixon, 2002). Het “weathered rock” modelheeft project specifieke empirische coëfficiëntennodig en is afhankelijk van de resultaten van dilatometer tests. In het funderingsontwerp isdaarom gekozen voor het “weak rock” model. Dehorizontale grondweerstand bij verplaatsingengroter dan 8‰ van de paaldiameter op een dieptevanaf 3 paaldiameters wordt dan door Reese gedefinieerd als:

Waarbij:pur horizontale grondweerstand [kN]RQD maat voor de hoeveelheid scheuren [-]D paaldiameter [m]

Installatiemethoden PaalfunderingHet installeren van de open stalen buispalen vande middenpijler gebeurde vanaf een drijvendkraanponton uitgerust met lieren en spudpalen.Omstandigheden waren uitdagend te noemenvanwege de hoge stroomsnelheden in het middenvan de rivier van meer dan 2 m/s, een waterdieptevan circa 7 meter en een waterstandsverschil doorgetijdewerking van circa 2 meter.

Op basis van het grondonderzoek met relatief lageUCS waarden en ervaringen bij andere projecten isgekozen voor de installatiemethode “Drive-Drill-Drive”. Hiermee werd tijdwinst verwacht ten op-zichte van een methode waarbij alleen eenovermaats gat geboord zou worden. Daarnaast kanmiddels metingen tijdens het heien van de laatstemeters een extra inschatting worden gemaakt vande sterk variërende grondweerstand. De gekozenpaalinstallatiemethode bestaat uit het zo ver mogelijk voorpoten van de palen met een trilblok(PVE 50M) waarna de eerste meters konden worden geheid met een hydraulische hamer (IHCS-120). Vanwege de lichte schoorstanden van depalen is het ponton uitgerust met een heiframemet grippers op twee verschillende niveaus. Refusal was vooraf gedefinieerd als circa 250 slagen per 0,25 meter.

Bij dit criterium was namelijk nog een kleine kansaanwezig dat de palen geheel zonder boren op

diepte zouden komen. Bij overschrijding van dezewaarde werd het heien gestopt en is men over-gegaan op het uitboren van de paal met een topdrill met kleinere diameter dan de paaldiameter(1016 mm versus 1220 mm) tot een niveau waaroptheoretisch genoeg draagvermogen behaald zouworden. De laatste stap in het installatieproces is het doorheien van de paal in het uitgeboorde gat en vervolgens afvullen van de palen met eenbetonplug. Hiermee was in het ontwerp rekeninggehouden door aan de binnenzijde shear keys te lassen, zodat de paal niet tot volledige hoogtehoefde te worden gevuld voor voldoende wrijvingtussen beton en staal. Naar deze methode wordtook wel verwezen als de “Drive-Drill-Drive” methode.

Uitvoeringsaspecten

HEIBAARHEID

Tijdens het ontwerp zijn heibaarheidsanalyses gemaakt waarbij de grondweerstand van de verweerde rotslaag in de eerste instantie is gemo-delleerd als vast gepakt zand met een hoge conus-weerstand om een indicatie van de te verwachtenheispanningen te verkrijgen. Verder is op basis vanervaringen bij heiwerkzaamheden in zandsteenmet vergelijkbare druksterkte ingeschat dat refusal zou optreden bij een gemeten druksterktevan de rots van UCS ≥ 5 MPa. Hierop is de paal-installatiemethode afgestemd.

Tijdens het heien, nog voordat de paal leeg geboord werd, bleken de spanningen acceptabeltot het punt van refusal op circa 250 slagen per0,25 meter. Bij overschrijden van dit criteriumwerd de boortafel op de palen gezet en werdendeze met een top drill uitgeboord, zie figuur 3, toteen diepte waarop theoretisch voldoende draag-vermogen behaald kon worden. Het protocol wasom na het boren de paal tot onderkant boorgatweg te heien. Echter, tijdens het heien van de eerste palen in het uitgeboorde gat vervormde bij enkele palen de paalpunt naar binnen. Hierdoorkon het theoretisch berekende paalpuntniveauniet meer gehaald worden. Dit kwam aan het lichttoen de boor, bij een poging tot het verder uit-boren, de paalvoet niet kon passeren. Door hetlaten zakken van een meethoepel met verschil-lende diameters in de vervormde palen kon eeninschatting worden gemaakt van de vervormingenonderin. De binnendiameter bleek gereduceerdvan 1,22 meter naar kleiner dan 1,0 meter over de onderste drie meter.

Op basis van deze waarnemingen kon gecon-cludeerd worden dat de steundruk door de grondin de paal aan de binnenzijde vóór het uitboren vande paal een aanzienlijke bijdrage leverde om plooi


FUNDERINGSONTWERP CAROLINABRUG IN SURINAME


Figuur 3 - Het verder uitboren

van een geheide buispaal �

en de lanceeractie met lichtgewicht

snavel �.

naar binnen te voorkomen. Nadat de paalpuntenvan enkele palen vervormd waren, is besloten het heicriterium naar beneden bij te stellen. Zowerd het refusal criterium van het heien nà borenaangepast naar 100 slagen per 0,25 meter. Palen die met dat criterium niet op diepte kwamen, zijn na installatie afgevuld met beton en wape-ning. Uiteindelijk zijn twee palen niet op diepte gekomen. Hiervan was de paalpunt naar binnengeheid en kon de boor niet passeren. Het was niet mogelijk om de twee beschadigde palen tetrekken. Van de overlengte van alle palen zijn tweeextra palen samengesteld om in aanvulling op detwee ondiepe palen te zorgen dat de ontwerp

draagcapaciteit alsnog kon worden gehaald.

PILE DRIVING ANALYSIS

Van een deel van de palen van de middenpijlerwerden tijdens het heien in het uitgeboorde gat,metingen uitgevoerd van de rekken en versnellin-gen middels een pile driving analysis. Hiermee kon bepaald worden of bij een gegeven paalpunt-niveau voldoende verticaal draagvermogen wasbehaald. Van de reeds naar binnen geslagen palenis het draagvermogen beproefd middels PDA metingen tijdens een redrive. De onregelmatigevorm nabij de paalpunt maakte een “signal match”uit de gemeten rekken en versnellingen lastig.

Na filtering kon hieruit toch een statisch draag-vermogen worden herleid met een acceptabelebetrouwbaarheidswaarde en bleek zonder beton-prop al voldoende. Met een robuust ontwerp als uitgangspunt is besloten deze palen met gereduceerde paaldiameter nabij de punt alsnogaf te vullen met beton en wapening.

ConclusiesOp basis van de ervaringen opgedaan tijdens depaalinstallatie van de Carolinabrug kan geconclu-deerd worden dat de sterkte en heiweerstand vande rotslagen lokaal veel hoger was dan op basisvan de laboratoriumproeven verwacht mocht

worden. De druksterkte van een monster dat beproefd wordt in het laboratorium wordt immersbepaald door het zwakste glijvlak terwijl lokaleplooi tijdens het heien wordt bepaald door hetlaagje met de hoogste sterkte. Hiermee was in hetpaalontwerp rekening gehouden middels eenextra marge op de staalspanning en een drivingshoe. Toch was het bijstellen van de installatie-methode nodig om alle palen succesvol te kunnen installeren. Daarnaast kan geconcludeerd worden dat een beproefde en efficiënte paalinstallatiemethode inverweerde rots middels het “Drive-Drill-Drive”principe niet altijd werkt in combinatie met depaaldimensies conform standaard internationalerichtlijnen en een driving shoe gebaseerd op heibaarheidsanalyses. Bij het bepalen van de spanningen tijdens het heien op basis van de golf-vergelijkingstheorie (Smith, 1962) wordt er immers vanuit gegaan dat de ondergrond een volledig symmetrische reactiekracht uitoefent endat er geen lokale verschillen in sterkte over depaalrand worden ondervonden. Daarnaast is in de praktijk gebleken dat de steundruk door de

grond in de buispaal aan de binnenzijde vóór hetuitboren van de buispaal een aanzienlijke bijdragelevert om plooi naar binnen te voorkomen.Op basis van het grondonderzoek was de installa-tiemethode (Drive-Drill-Drive) praktisch haalbaar.Echter, de grondslag week af van wat verwachthad mogen worden. Met name bij palen die op een vooraf ontworpen diepte moesten komen (horizontaal belaste palen), is de installatieme-thode Drive-Drill-Drive bij de werkelijke grondslagongeschikt gebleken.

Referenties- Thuro, K., et al., Scale effects in rock strengthproperties, Part 1: Unconfined compressive testand Brazilian test, ISRM Regional Symopsium EUROCK 2001 – Rock Mechanics: A challenge forSociety, Helsinki, 2001- Vakblad Betoniek, artikel: “Druksterkte vanproefstukken, 1995- Empfehlungen des Arbeitskreises “Pfahle”, EA-Pfähle, Berlin, 2012- Wyllie, D.C., Foundations on Rock, London,1999

- Tomlinson, M.J., Pile Design and ConstructionPractice, London, 1995- Reese, L.C., Cox, W.R., Koop, F.D., Field Testingand Analysis of Laterally Loaded Piles in StiffClay, Texas, 1975- Reese, L.C., Van Impe, W.F., Single Piles andPile Groups Under Lateral Loading, Rotterdam,2001- Nixon, J.B., Verification of the weathered rockmodel for PY curves, Rayleigh, 2002- Vakblad Geotechniek, artikel: “Funderingenvoor waterwerken in de Arabische Golf, themauitgave Geotechniekdag 2009, Rotterdam, 2009- American Petroleum Institute, API RP-2A WSD:Recommended Practice for Planning, Designingand Constructing Fixed Offshore Platforms –Working Stress Design, Washington, 2007- Pile Driving Inc., GRL WEAP 2010 – BackgroundReport, Ohio, 2010- Smith, E.A.L., Pile-Driving Analysis by the WaveEquation, American Society of Civil Engineers,1962

Fotografie Paul Bakker © �

Vijf jaar na de aardbevingen in Christchurch (voorlocals afgekort tot Chch) had ik verwacht dat de mensen in Nieuw Zeeland al lang weer tot deorde van de dag zouden zijn overgegaan. Niets is minder waar. Het centrum van de stad ziet eruitals een combinatie van een oorlogsgebied (verla-ten gebouwen met gesprongen ramen) en eengrote bouwplaats. Het centrum is stil en leeg, er is weinig leven. Her en der doet men een goedepoging om met kunst zoals muurschilderingen entijdelijke opstellingen invulling te geven aan deleegte. Buiten het centrum in de zogenaamde ‘redzone’ ziet het er een stuk vriendelijker uit, groeneweides langs de rivier. De wegen zijn er wel slechten bij het oprijden van de meeste bruggen gaat je eerst ruim een meter omhoog en na de brugweer net zo hard naar beneden.

In dit gebied is de grootschalige verweking opge-

treden die tot een meter zakking heeft geleid enalle nu groene gebieden waren voorheen be-woond. Vier achtereenvolgende zware aardbevin-gen (Magnitudes 7.1, 6.3, 5.9 and 6.0) in 2010 en 2011 hebben hard toegeslagen.

Dit is de zichtbare impact op de ruimtelijke omge-ving. Tijdens de conferentie die ik hier bezoek(www.6iecege) horen we ook verhalen van de mensen. De burgemeester van Chch heeft het oververtrouwen in een herstart en in hoe men probeerteen drama om te zetten in een kans. Toen men nogbezig was te begrijpen wat er eigenlijk was ge-beurd, was uitleg van geotechnisch ingenieursover fenomenen als verweking essentieel. De overheid hier worstelt echter ondanks dat met een gebrek aan risicobewustzijn rondom deondergrond. Hoe kun je particulieren die hun huis nieuw bouwen of renoveren uitleggen dat ze

rekening moeten houden met effecten van aard-bevingen? In de nasleep van de bevingen is hier erg veel materiaal ontwikkeld om het publiek te informeren, zowel voor het snel beoordelen van de veiligheid van woningen als aanpakken voorher/nieuwbouw. Verder zijn grote databases gemaakt met gegevens van de schades, van de ondergrond, van de bevingen. Waardevolle infor-matie die nu wordt gebruikt zowel bij de herbouwals voor onderzoek. Heldere kaarten waarin opge-zocht kan worden in welke risicocategorie jouwhuis valt en wat je dan moet doen, tot en met voor-beelden voor geschikte funderingen. Gemaaktdoor geotechnisch ingenieurs, die hier zeker worden gezien als zeer relevant voor het leefbaarmaken en houden van de stad.

Is dit alles misschien de reden dat geotechnisch ingenieurs in Nieuw Zeeland behoren tot de bestbetaalde ingenieurs van dit land? En zijn er daarom1100 leden van de Geotechnical Society (vergelijk-baar met KIVI Geotechniek met 700 leden) terwijlhet land nog geen 5 miljoen inwoners telt? Ik leerer in elk geval maar weer eens van hoe relevant onswerk is, hoe belangrijk het is uitleg te geven overhet gedrag en de risico’s van de ondergrond en hoeinformatie in databases, kaarten en goed leesbarepublicaties bijdragen aan vertrouwen in de onder-grond waarop we bouwen. En meer nog dan dit alles leer ik wat ‘rebound’ betekent, Nieuw Zeeland is net als Nederland gelukkig een rijk landen ondanks dat de slachtoffers en getroffenennooit zullen worden vergeten, gaat Chch ervooreen betere plek te zijn dan ooit.

KIVI afdeling Geotechniek


Down under – Geotechnics up

� Het hart van de stad.

� Op deze groene velden vond grootschalige verweking en horizontale spreiding plaats, nu groeit er gras en zijn de huizen opgekocht

Piet Lubking


Column

Beheersing van het materiaal grond

is voor de geotechnicus van cruciaal

belang; kennis van de basiseigenschap-

pen is een eerste vereiste. Door grond

letterlijk en figuurlijk op een verstan-

dige manier in de hand te houden

wordt bereikt dat geotechnische

problemen niet uit de hand lopen.

Slordig taalgebruik kan grote consequenties hebben. De terminologie die de diverse partijen,betrokken bij ontwerp en uitvoering, hanteren tenaanzien van de benamingen voor de het daarbij toete passen materiaal grond is van niet te onder-schatten belang.Om te zorgen dat geotechnici die over hun mate-riaal grond praten steeds dezelfde taal sprekendienen ze de afspraken in de vorm van officiële definities ook volledig te accepteren en toe te passen. Als één of meerdere partijen die definitiesniet op de juiste wijze hanteren kan een Babyloni-sche spraakverwarring ontstaan zoals bijvoor-beeld in het hierna beschreven geval.

In een officieel funderingsadvies van een Neder-landse consultant werd de nevenstaande tabelaangetroffen. Afgezien van het feit dat in de beidelaatste regels van de tweede kolom een getal ge-noemd wordt dat 10 maal kleiner is dan waar-schijnlijk bedoeld, is de tabel een schoolvoorbeeldvan slordig geformuleerde informatie die in depraktijk gemakkelijk aanleiding kan geven tot

misverstanden, conflicten en zelfs arbitrages tussen de diverse partijen die betrokken zijn bijontwerp en uitvoering.

Volgens het onderschrift gaat het hierbij om eenonderverdeling in korrelfracties. In de eerstekolom zou bij correct citeren van de Nederlandsenormen dus sprake moeten zijn van respectieve-lijk: ‘grindfractie’, ‘zandfractie’, ‘siltfractie’ en ‘lutumfractie’. De term ‘lutumfractie’ is daarbij

ook niets meer of minder dan een grootte-aandui-ding. ‘Lutum’ is een Latijns woord voor ‘modder’;die ‘modder’ kan zowel uit zeer fijne (kwarts)deel-tjes (fijner dan de siltfractie) bestaan als uit kleiplaatjes. De in de praktijk ook vaak gebezigdeterm ‘kleifractie’ heeft niet dezelfde betekenis als de term ‘lutumfractie’. De kleifractie zou inprincipe informatie verschaffen over de relatievehoeveelheid echte kleideeltjes. Een proef ter bepaling van het percentage echte kleideeltjeswordt echter doorgaans niet uitgevoerd in routi-nematig geotechnisch onderzoek. Meestal wordtalleen een korrelgrootteverdeling bepaald meteen ondergrens van 2µm = 0,002mm; deze repre-

senteert de grens tussen de silt- en lutumfractie .Overigens wordt (merkwaardigerwijze) in Angel-saksische landen wel de term ‘clay fraction’ gebruikt om de lutumfractie aan te duiden.

Grondsoorten zijn per definitie opgebouwd uitmeerdere korrelfracties; volgens de vigerendeNederlandse classificatie kan als zodanig gespro-ken worden van de grondsoorten: ‘grind’, ‘zand’,‘leem’ en ‘klei’. De grondsoortbenaming ‘silt’ heeftvolgens de Nederlandse classificatie geen beteke-nis, maar in Angelsaksische landen wel. Daar heeft‘silt’ dus meestal dezelfde betekenis als ‘leem’.

Tenslotte nog de benaming ‘slib’. In de tabelwordt ten onrechte de indruk gewekt dat ‘slib’ eensynoniem zou zijn van ‘silt’ . ‘Slib’ is echter geenofficiële grondsoort- of fractiebenaming volgensde Nederlandse classificatie. Volgens de publica-tie ‘Grondstoffen en delfstoffen bij naam’, DWW[2003] wordt zowel de grondsoort slib als de frac-tie slib gedefinieerd als ‘fijne minerale en organi-sche deeltjes kleiner dan 16µm of kleiner dan20µm’; overigens worden in dat verband soms ookandere grenzen gehanteerd. Het gebruik van deverwarrende benaming ‘slib’ wordt sterk ontra-den.

Deze en andere onderwerpen die voor de prakti-serende geotechnicus interessant en belangrijkkunnen zijn komen aan de orde in de CGF Master-class ‘Handen aan de grond’ en worden behandeldin het bijbehorende boek ‘Grondgedrag’. �

Grond in de hand houden

U wilt toch geeneditie missen van Geotechniek!?

Maak dan uw bijdrage in de verzendkosten€ 22,50 over naar IBAN NL31 ABNA 0605 9592 93t.n.v. Uitgeverij Educom BVRotterdam, o.v.v. Bijdrage Geotechniek 2016

Richtlijn geotechnisch laboratorium-onderzoekIn het overleg van de SBRCURnet commissie CURGeo van 28 mei 2015 is o.m. gesproken over deontwikkeling van een “Richtlijn Geotechnisch laboratoriumonderzoek”. Nut en noodzaak vaneen dergelijk handboek werd in die vergaderingonderkend.

Een belangrijk deel van de projectrisico’s zijn gerelateerd aan onzekerheden in de ondergrond.Hieraan is onder andere binnen het onderzoeks-programma ‘GeoImpuls’ uitgebreid aandacht besteed. Elke keer komt weer naar voren dat aande basis van een succesvol project de juiste onder-grond informatie ligt. Een belangrijke schakel in die ondergrond informatie is de kwaliteit enjuiste keuze van het laboratorium onderzoek. Helaas worden geotechnische laboratoria gere-geld geconfronteerd met opdrachten voor proe-ven die onvolledig worden opgedragen of waarbijuit navraag blijkt dat de klant (bv. projectleider,adviseur, externe opdrachtgever) te weinig begripheeft van de (resultaten van) proeven om ze adequaat op te dragen. Dat leidt tot onjuiste proe-ven, proeven die niet onder de juiste conditiesworden uitgevoerd of onjuiste aantallen proeven.In alle gevallen is hier sprake van een potentieel risico op geotechnisch falen. Om dit probleem te verkleinen wordt een richtlijn opgesteld waarinniet alleen de proeven duidelijk worden omschre-ven, maar ook wat er wel en niet van de proef magworden verwacht en hoe de proef correct moetworden ingezet binnen de context van de project-behoefte. Het zou erg mooi zijn als die richtlijn ookin de opleidingen tot geotechnisch ingenieur zalworden gebruikt, liefst in aanvulling op het zelfuitvoeren van de belangrijkste geotechnische laboratoriumproeven. Want, zoals Confucius zei:leg het me uit en ik zal het vergeten, laat het mezien en ik zal het onthouden, laat mij het uitvoerenen ik zal het begrijpen.Een preadviescommissie heeft een concept-in-houdsopgave opgesteld voor de te ontwikkelenrichtlijn. De richtlijn is bedoeld voor met name eenbrede groep van geotechnische adviseurs, con-structeurs, ontwerpers en geohydrologen.Er is inmiddels e.e.a. beschikbaar, zowel binnenRijkswaterstaat, als bij Stowa. Bij de ontwikkelingvan de richtlijn zal daar gebruik van worden gemaakt c.q. naar worden verwezen.Op het moment van schrijven van deze kopij wordtgewerkt aan de financiering. Verwacht wordt dateen nieuw in te stellen SBRCURnet begeleidings-commissie in april/mei 2016 kan starten.Heeft u belangstelling? Mail [email protected]

SBRCURnet Richtlijn Begaanbaarheid van bouwterreinenAl enige tijd is een commissie bezig met de ont-wikkeling van een SBRCURnet-richtlijn, die de vervanger wordt van CUR publicatie 2004-1(“Beoordelingssysteem voor de begaanbaarheid van bouwterreinen”). De scope van deze nieuwerichtlijn beperkt zich tot funderingsmachines enandere kranen op rupsen met een hoge last (dieechter ook onder de definitie van een funderings-machine volgens EN 16228 vallen). Door een aantal redenen is er vertraging ontstaan in de ont-wikkeling. Inmiddels is de commissie ‘op stoom’;verwacht wordt dat de Richtlijn medio 2016 beschikbaar is.Heeft u belangstelling? Mail [email protected]

Kraanopstelplaatsen bij windturbinesZoals eerder gemeld, is op 8 oktober 2015 eenstartbijeenkomst georganiseerd om nut en noodzaak te peilen van de ontwikkeling van eenOntwerprichtlijn voor kraanopstelplaatsen bij de bouw van windturbines. Een geanimeerde bijeenkomst, met een mooie afspiegeling van allebetrokken partijen. In die bijeenkomst is nut en noodzaak van een dergelijke richtlijn klip-en-klaar vastgesteld en is een eerste inventarisatiegemaakt van de onderdelen die in de Ontwer-

prichtlijn moeten worden opgenomen. Vervolgensis een preadviescommissie aan de slag gegaan omde concept-inhoudsopgave op te stellen, na tedenken over de begroting en over het financie-ringsplan. Verwacht wordt dat de financiering inapril/mei 2016 is geregeld. Vervolgens zal eennieuw in te stellen SBRCURnet commissie medio2016 starten.Heeft u belangstelling? Mail [email protected]

Handboek Inspectie en beheer van oeversIn februari 2014 is het SBRCURnet handboek “Bin-nenstedelijke kademuren” verschenen. Een hand-boek waarin de kennis en ervaring over diekademuren is gebundeld. Het handboek is be-doeld voor beheerders, maar ook voor ingenieurs-

bureaus en aannemers.Vanuit de sector is de wens om een SBRCURnethandboek “Inspectie en beheer van oevers” temaken, in de trant van het bestaande SBRCURnethandboek “Binnenstedelijke kademuren”. De aan-leiding is o.m. dat er veel kennis en ervaring is overdeze oevers, maar dat dat nergens is vastgelegd.In het kader van ‘goed huisvaderschap’ van dezeconstructies is het gewenst om de bestaande ken-nis en ervaring te bundelen.Op 15 april 2015 is met een groot aantal partijeneen verkennend overleg gehouden over het even-tueel ontwikkelen van een handboek “Inspectie enbeheer van oevers”. Daarin is afgesproken om dat handboek daadwerkelijk te ontwikkelen. Inmiddels is de scope van het handboek vast-gesteld en een concept-inhoudsopgave beschik-baar. De financiering is voor 80% geregeld. Ver-wacht wordt dat de SBRCURnet begeleidings-commissie formeel in januari 2016 start. Een grootaantal partijen doet in deze ontwikkeling mee. Heeft u belangstelling? Mail [email protected]

Geokunststoffen als wapening in gebon-den en ongebonden funderingslagenMedio 2014 is SBRCURnet-commissie 1991 vanstart gegaan. In deze commissie werken opdracht-gevers, adviesbureaus, leveranciers, bouwbedrij-ven en een onderzoeksinstelling samen aan denieuwe SBRCURnet-publicatie ‘Geokunststoffenals wapening in gebonden en ongebonden funde-ringslagen’. Punt is namelijk dat met funderings-wapening de levensduur van de fundering wordtverlengd. Door een betere spreiding van lastenwordt vermoeiing van de ondergrond uitgesteld.Dat fenomeen wordt niet gemeten met deflectie-metingen uitgevoerd bij oplevering en wordt dusmomenteel niet gehonoreerd. Het gevolg is dat dekwaliteit van een gewapende fundering momen-teel eigenlijk wordt onderschat.

De commissie is momenteel berekeningen aan hetdoen om dit positieve effect te modelleren, waar-bij ook van bestaande rekenmodellen gebruikwordt gemaakt. Eerdere verwachting was dat depublicatie eind 2015 beschikbaar zou zijn, door decomplexheid van de materie is de verwachting nudat dit in het voorjaar van 2016 het geval zal zijn.Voor meer informatie over deze commissie kunt umailen naar [email protected].

Onder redactie van:ing. Fred Jonker

[email protected]


SBRCURnet

Hei- en trilbaarheidHet ontwerp van paalfunderingen en damwand-constructies houdt, behalve het vaststellen vanhet funderingsniveau en het bepalen van dedwarsdoorsnede, ook in dat het uitgevoerd moetkunnen worden. Zonder van alle uitvoeringsde-tails op de hoogte te zijn, moet bij een ontwerpereen redelijk idee aanwezig zijn of het ontwerp kanworden uitgevoerd of niet. Het maken van eenvoorspelling van het gedrag tijdens installeren isdan ook om die reden zinvol.

Voor het uitvoeren van een predictie voor het in-heien/intrillen van funderingselementen bestaateen scala van methoden en is enorm veel kennis enervaring opgebouwd in de afgelopen decennia.Die kennis en ervaring is echter beschikbaar bin-nen een redelijk kleine groep van deskundigen. De'gemiddelde' ontwerper / adviseur weet vaak nietwaar die kennis is te verkrijgen en hoe je ermeemoet omgaan. Het gevolg is maar al te vaak dat ergrote problemen zijn om de funderingselementenschadevrij heiend of trillend op diepte te krijgen. Daarnaast neemt de vraag naar het leveren van eenhei- of intrilpredictie de afgelopen jaren toe.

Zoals eerder gemeld wordt hard gewerkt aan hethandboek “Hei- en trilbaarheid’. Het handboekbevat aanbevelingen om te komen tot een zo op-timaal mogelijk en eenduidig ontwerpproces in re-latie tot de heien trilbaarheid. Voor het uitvoerenvan een hei- of trilpredictie is een stappenplan op-gesteld, waarmee een optimale en eenduidigeaanpak en mogelijk is. Met deze aanpak kan tevensworden gewerkt aan verdere bevordering van hetleerproces. Ook wordt ruim aandacht besteed aanachtergrondinformatie in theorie en praktijk.Verwacht wordt dat het handboek in het voorjaar2016 beschikbaar is.

Soilmix-wandenIn april 2016 verschijnt het nieuwe handboek Soil-mix-wanden. Een gezamenlijke publicatie vanSBRCURnet en het Belgische WTCB. Begin januari2016 is een digitale versie beschikbaar. Aan dieversie wordt nog een klein stukje toegevoegd.Verwacht wordt dat in april 2016 het completehandboek beschikbaar is. Nu al kunt u de thans be-schikbare versie downloaden via sbrcurnet.nl/soilmixwanden. Wanneer de definitieve versie inapril verschijnt krijgt u die gratis toegestuurd. �

SBRCURnet

InleidingDe vraag naar een uitgebreid en nauwkeurig beeldvan de bodem door het meten van extra para-meters tijdens een sondering, neemt toe. Een eiskan bijvoorbeeld zijn om de in-situ eigenschappenvan zowel de bodemstratigrafie als de bodemelas-ticiteit af te leiden om een fundering te ontwer-pen die onderhevig is aan trillingen; of zowel debodemdichtheid en de elektrische geleidbaarheidom verontreinigde lagen te lokaliseren en toekom-stige verspreiding in de bodem te voorspellen. In het algemeen kunnen deze verschillende para-meters alleen verkregen worden door middel vanaparte systemen (seismic, conductivity, magnetoenz.) in achtereenvolgende testen. Behalve dathet tijdrovend is, kan een systeemwissel de nauw-keurigheid van de verkregen informatie ook nega-tief beïnvloeden. De ingenieurs van A.P. van den Berg, al meer dan45 jaar lang dé innovatieve partij voor onshore,offshore en near shore sondeerapparatuur, heb-ben een meetsysteem ontwikkeld dat deze nadelen elimineert.

Icone & Icontrol Het systeem van A.P. van den Berg bestaat uit eendigitale data logger “Icontrol” en een digitaleconus “Icone” (figuur 1) die de standaard parame-ters meet: conusweerstand (qc), mantelwrijving(fs), waterspanning (u) en helling (lx/y).

In principe gebruikt Icone dezelfde meetsen-

soren zoals toegepast in zijn analoge voorganger.Het verschil is echter dat nu de analoge signalen al in de conus zelf worden gedigitaliseerd en gecomprimeerd volgens de multiplexmethode.Deze digitale gegevensstroom is robuuster en dus ongevoelig voor vervorming en verlies vannauwkeurigheid. Een ander voordeel is dat signa-len bij binnenkomst volgens een vast protocolworden gecontroleerd. Gemiste of vervormde gegevens kunnen opnieuw worden opgevraagd. Met behulp van de multiplexmethode worden de verschillende datastromen gecombineerd totéén signaal. Dit biedt het grote voordeel dat eenvrijwel onbeperkt aantal sensorsignalen kunnenworden gecombineerd en verzonden via een 4-aderige kabel. Ook specifieke sensoren die zijnopgenomen in modules kunnen eenvoudig wor-den toegevoegd, zonder kabels en data loggers te wisselen. Kalibratiegegevens worden in de conus zelf op-geslagen, zodat een losse USB-stick niet meernodig is. De Icontrol datalogger voorziet de Iconevan energie en synchroniseert de meetsignalenmet het dieptesignaal, dat wordt gegenereerd inhet indruksysteem. De Icontrol zendt de signalennaar een computersysteem met de Ifield softwarewaarin de sondeerparameters real-time wordengepresenteerd (figuur 2).

Icone click-on modulesIn de afgelopen vijf jaar zijn verschillende click-onmodules voor Icone ontwikkeld: seismic, conduc-tivity, magneto en vane. Alle modules kunnen on- en offshore gebruikt worden met een 5, 10 en 15 cm2 Icone. Voor waterdieptes van 1500 tot 4000 meter wordt toepassing van een druk-gecompenseerde versie, de Diep Water Icone, geadviseerd. De maximale waterdiepte voor IconeSeismic, Conductivity en Magneto is 1000 meteren voor de Icone Vane 4000 meter. Het is zelfs mogelijk om meerdere modules te stapelen, zodat parameters gecombineerd kunnen worden.Wanneer sondeerdata niet gewenst is, kunnenmodules ook toegepast worden met een loze punt.

Icone SeismicIcone Seismic (figuur 3) wordt gebruikt om de stabiliteit van de grond te bepalen, door de voortplantingssnelheid van een trilling te meten.Een Seismic Module bevat drie versnellingsmetersom zowel linker en rechter afschuifgolven als compressiegolven te registreren. Het volgende kan worden berekend met behulpvan de seismische gegevens en de bodemdicht-heid (meestal reeds bekend):- Small strain shear modulus & constrained

modulus


Aanvullende parametersmeten in een

enkele sondering

ir. M. Woollard MBACommercieel Directeur

A.P. van den Berg

ir. O. StorteboomHoofd Engineering & Development

A.P. van den Berg

Figuur 1 - 5, 10 en15 cm2 Icone met Icontrol.

Figuur 2 - Presentatiesondeerparameters in

Ifield software.

- Elasticiteitsmodulus- Possion’s ratio

Om tijd te besparen en de nauwkeurigheid te verhogen, is het mogelijk op meer dieptes tegelijkte meten door extra seismic modules op vaste afstanden van 1 of 0,5 meter van elkaar te monte-ren. Bovendien is het mogelijk om, ter verbeteringvan het seismische signaal, op één diepte hetmeten van een trilling te herhalen en de signalenin de Ifield software samen te voegen en daardoorde ruis eruit te middelen.

Icone ConductivityIcone Conductivity (figuur 4) wordt gebruikt voorhet meten van variaties in de elektrische geleid-baarheid van de bodem. De output maakt het mogelijk overgangen van zand/kleilagen te detec-teren, zout-dragende lagen te volgen en veront-reinigingen te lokaliseren. De Conductivity Module van A.P. van den Bergheeft vier elektrode ringen die van elkaar geschei-den worden door keramische isolatoren, wat zorgtvoor een nauwkeurige bepaling van de geleidbaar-heid. De module heeft een ingebouwde tempera-tuursensor om de analyse en evaluatie van degeleidbaarheids-waarden te verbeteren.

Icone MagnetoIcone Magneto (figuur 5) detecteert voorwerpenin de grond die bestaan uit magnetiseerbare metalen zoals oude munitie (UXO), grondankers,pijpleidingen, het uiteinde van damwanden enheipalen. Detectie vindt plaats door de interpre-tatie van afwijkingen in het aardmagnetisch veld. De Magneto Module is uitgerust met een eigenhellingmeter in X- en Y-richting, wat een nauw-keurige positionering van voorwerpen mogelijkmaakt. Afwijkingen kunnen worden gedetecteerdop een afstand tot 2 meter rond de magnetosen-sor, afhankelijk van de objectgrootte.

Om nauwgezet te kunnen reageren op veranderin-gen in de gemeten waarden, in het bijzonder bij het detecteren van explosieven, worden ook de gradiënten van de (orthogonale) gemeten afwijkingen bepaald. Alarmwaardes kunnen ingesteld worden om bij grote veranderingen te kunnen waarschuwen.

Icone VaneMet Icone Vane (figuur 6) wordt de ongedraineerdeen geroerde schuifsterkte gemeten ten behoevevan stabiliteitsanalyses van zachte bodems. De Icone Vane van A.P. van den Berg heeft vele

functies die een nauwkeurige vanetest bevorderen:- De koppelopnemer en aandrijving zijn zo dicht

mogelijk bij de vin geplaatst voor de meestnauwkeurige meting.

- Het is niet nodig dat de volledige sondeerstrengmeedraait.

- Een optionele stevige behuizing beschermt devin; op de vereiste diepte wordt de vin naar bui-ten gedrukt en na de test weer teruggetrokken.

- Icone Vane is beschikbaar in een versie met een instelbare rotatiesnelheid van 0,1 tot 6° per sec voor het uitvoeren van zeer nauwkeurige afschuiftesten en een versie met een range van 0,2 tot 12° per sec voor het snel roeren van de grond.

ConclusieRecente ontwikkelingen met betrekking tot hettoepassen van digitale elektronica in de conus,bieden een scala aan nieuwe functies en voor-delen. De meest prominente van deze is de moge-lijkheid om de digitale Icone eenvoudig uit te breiden met click-on modules voor het meten van aanvullende parameters. Elke module wordtautomatisch herkend door de Icontrol datalogger,waardoor een waar plug & play systeem is ontstaan. �


SamenvattingDit artikel beschrijft een sondeermeetsysteem dat bestaat uit een digitale datalogger “Icontrol” en een digitale conus “Icone”. Een Icone is eenvoudig uit te breiden met click-on modules voor het meten van extra parameters naast de vier standaard parameters. Doordat elke module automatisch herkend wordtdoor de Icontrol, is een waar plug & play systeem gecreëerd. De overgang naar

intelligente digitale communicatie biedt voldoende bandbreedte over een dunneflexibele meetkabel om extra parameters toe te voegen. Hierbij is het niet meernodig om conussen, kabels of data loggers te wisselen. De volgende moduleskomen aan bod: seismic, conductivity, magneto en vane.

Figuur 3 - Seismic Module met 10 cm2 Icone. Figuur 4 - Conductivity Module met 10 cm2 Icone.

Figuur 5 - Magneto Module met 10 cm2 Icone. Figuur 6 - Icone Vane zonder behuizing.

InleidingIn de Geotechniek van juli 2015 is door CRUX En-gineering BV een uitgebreide uiteenzetting gege-ven getiteld “Praktische overwegingen bij deNPR9998”. In het artikel worden verschillende as-pecten welke een rol spelen bij het onderzoekenvan het gedrag van grond onder een seismischebelasting behandeld, één aspect hiervan is het be-schouwen van de verwekingsgevoeligheid. In hetartikel wordt gesteld dat de methode voorge-schreven in de NPR een (te) conservatieve me-thode is en dat de methode Robertson een minder

conservatieve benadering geeft. Fugro GeoSer-vices B.V. voert wereldwijd studies uit naar verwe-king en is van mening dat deze opmerking dient teworden genuanceerd.

VerwekingsanalyseHoewel de verschillende benamingen van de me-thoden [1] [2] [3] [4] [5] [6] doen vermoeden datde berekeningsmethoden sterk van elkaar ver-schillen hebben ze alle een gelijke basis; de “Sim-plified Method” [7]. De methoden zijn gebaseerdop verschillende datasets met archiefgegevens

welke waarnemingen van aardbevingen bevattenen continu worden bijgewerkt. Per methode ver-schilt de gebruikte data; soms wordt archiefdataanders geïnterpreteerd, soms wordt data vanslechte kwaliteit niet meegenomen of is de inter-pretatie van de data anders. In 1 is de aanwezigheid van aardbevingen met eenbepaalde maximale piekversnelling (amax) en mag-nitude (mw) grafisch weergegeven. De range vanamax aanwezig in de database laat een redelijkespreiding en een volledig beeld zien. De range vanmw aanwezig in de datasets is hier het tegenover-gestelde van; er is geen enkel event met een mwkleiner dan 5,5 [-] opgenomen in de datasets. Hetextrapoleren van de “empirische” relaties buitenhet bereik van de datasets, bijvoorbeeld voor deaardbevingen in Groningen (mw = 5,0 [-]) dientdaarom voorzichtig te worden uitgevoerd.

Het ontbreken van data, of juist de aanwezigheidhiervan, zal zich vertalen in een verschillende in-terpretatie van de data; minder data zal een gro-tere spreiding geven. Dit is terug te zien wanneerberekeningsresultaten met verschillende metho-den met elkaar worden vergeleken.

In 2 is een vergelijking gemaakt tussen 4 metho-den. De berekeningen zijn uitgevoerd met het pro-gramma Cliq met een versnelling van 0,3 [g]. In delinker grafiek is de conusweerstand (qc) geplottegen de diepte. In de middelste de berekendeveiligheidsfactor bij een mw van 7.5 [-] en in derechter grafiek bij een mw van 5.0 [-]. In de mid-delste grafiek (mw = 7.5 [-]) laten alle methodeneen vergelijkbaar beeld zien. In de rechter grafiek(mw = 5.0 [-]) is een groot verschil tussen de me-thoden aanwezig. De data beschikbaar in de data-sets is ontoereikend om een eenduidige conclusiete trekken bij een magnitude van mw 5.0[-]. Is erdan wel een manier waarmee verweking ten ge-volge van lage magnitude aardbevingen goed kanworden beschouwd?

Eigenschappen van aardbevingenUiteindelijk zijn veel parameters in de bereke-ningsmethoden (semi-)empirische groothedenwelke de eigenschappen van de aardbeving moe-ten beschrijven. De fysische eigenschap (onafhan-kelijk van de bodemopbouw) welke daadwerkelijk


Ingezonden

Figuur 1 - Aanwezige gegevens in verschillende datasets.

Figuur 2 -Vergelijking berekeningsmethoden bij verschillende magnitude

Reactie op ‘Praktische overwegingen bij de NPR9998’ (Geotechniek, juli 2015) van CRUX Engineering BVDoor: K. Siderius M.Sc., Geotechnical Consultant Fugro GeoServices B.V. en Ir. F.J.M. Hoefsloot, Principal Consultant, Fugro GeoServices B.V


wel of geen verweking veroorzaakt is de mate vanbeweging van de grond in de tijd; dit wordt vaakgepresenteerd in de vorm van een accelerogram.Om dit te illustreren is uit de database van [3] en[6] een event met een lage amax en een event meteen lage mw geselecteerd waarbij verweking is op-getreden en accelerogrammen beschikbaar waren,deze geselecteerde aardbevingen zijn weergege-ven in 1 en 3.

In 3 zijn 4 signalen weergegeven. Signaal 1 (ID1),gemeten op 105 km afstand van het epicentrumheeft een hoge magnitude en een lage PGA. Signaal 2 (ID2) heeft een lage magnitude maar eenhogere PGA t.o.v. signaal 1. Bij beide signalen isop kleine afstand van het meetpunt het optredenvan verweking geconstateerd, [8] en [9]. In 3 isook een signaal weergegeven van een aardbevingin Groningen: Huizinge-2012 (ID3). Hoe het accelerogram van een geïnduceerde aardbeving inGroningen met een hogere magnitude er uit ziet isonzeker. Ter illustratie is in 3 het Huizinge-signaalweergegeven met een PGA van 0,15 [g] en meteen arbitraire factor 1,2 [-] in de tijd geschaald(ID4). Het simpelweg verschalen van het tijds-signaal in amplitude en tijdsstap is wellicht een onveilige benadering aangezien met een hogeremagnitude waarschijnlijk meer cycli zullen optre-den. Een betere methode is een bestaand signaalmet een gewenste magnitude uit een database teselecteren en het frequentiespectrum hiervan afte stemmen op de in Groningen gemeten signalen.

Magnitude Scaling FactorOm het verschil in eigenschappen van aardbevin-gen met een verschillende magnitude te com-penseren is een factor in de eerder genoemde methoden opgenomen, de Magnitude Scaling Fac-tor (MSF). De MSF zelf is onderhevig aan vele up-dates. In [10] wordt een uitgebreide beschouwinggegeven van de vele benaderingen van de MSF.Opmerkelijk hierbij is dat er bijna nooit eenwaarde wordt gepresenteerd voor een Mw lagerdan 5.5 [-]. Eén van de eigenschappen waarvoorde MSF moet compenseren is het aantal cycli watoptreedt tijdens een aardbeving. Hiervoor wordt

het aantal cycli geteld wat hoger is dan 65% vande amax.

In [11] wordt een onderzoek beschreven waarin de invloed van de magnitude op het aantal cycli is geanalyseerd, hierbij is ook gekeken naar andereaspecten zoals afstand tot de bron of bronmecha-nisme. Door de MSF op te splitsen in verschillendeparameters kan de invloed van deze parametersbeter worden onderzocht wat wellicht een interes-sant onderzoek is om meer inzicht te krijgen in deverwekingsproblematiek in Groningen. Op dit moment is de relatie tussen magnitude en het aantal optredende cycli voor ondiepe aardbevin-gen nog onzeker. We kunnen wel met zekerheidstellen dat een aardbeving in ieder geval 1 piek-versnelling zal kennen; de waarde van de MSF isdus gelimiteerd. De minimale waarde van de MSFis echter niet eenduidig vast te stellen.

De NCEER workshop in 1997 [1] welke ook in hetartikel van CRUX Engineering BV wordt genoemdgeeft een range van aanbevolen waarden voor deMSF. Onderzoek naar de waarden voor de MSF in[11] laat echter zien dat de waarden uit de NCEERwellicht te optimistisch zijn bij lage magnitudeaardbevingen. [11] concludeert “It is important tonote that all three relations are at or below the widelyused range of scaling factors proposed by Youd andldriss, 1997 (Fig. 1) for m < 7.5. This outcome is im-portant for regions whose seismic hazard is domina-ted by low-magnitude events.”. Een belangrijkeopmerking voor de problematiek in Groningenwaar met name lage-magnitude aardbevingenvoorkomen. De waarden voor de MSF gevondendoor [11] en de waarden uit de NCEER Workshop(1997) zijn grafisch weergegeven in 4. Opmerkelijkhierbij is dat bij een grotere afstand tot de bronhet aantal cycli toe neemt; dit is later ook gevon-den door [12]. Dit is wellicht een gunstige obser-vatie voor het verwekingsaspect in Groningengezien de relatief kleine afstanden.

Liu (2001) [11] is niet de enige die waarschuwtvoor het toepassen van een hoge MSF bij lagemagnitudes. In [4] en [6] wordt aandacht besteed

aan de maximale waarde van de MSF. Hierbijwordt als uitgangspunt een aardbeving genomenwaarbij één enkele puls het aardbevingssignaaldomineert. Hoewel CRUX Engineering BV terechtopmerkt dat de MSF gebonden is aan een be-paalde methode dient wel voorzichtig om te wor-den gegaan met de waarde van MSF bij lagemagnitudes. De methoden waarbij de MSF een ge-combineerde factor is of niet gelimiteerd (zoals demethode Robertson) dienen met terughoudend-heid te worden gebruikt bij lagere magnitudes.Fugro GeoServices B.V. adviseert om de uitkom-sten van verschillende methoden met elkaar tevergelijken en de verschillen te onderzoeken. Opbasis van de resultaten hiervan kan een uitspraakworden gedaan van de verwekingsgevoeligheidvan een bepaald grondprofiel op een bepaalde lo-catie.

ConclusieFugro GeoServices B.V. is van mening dat de conclusies van CRUX Engineering BV beschrevenin het artikel “Praktische overwegingen bij deNPR9998” in de Geotechniek van juli 2015 dienente worden genuanceerd. In het artikel van CRUXEngineering BV wordt gesteld dat de methode beschreven in de NPR9998 een conservatieve enonrealistische methode is. De methode voor-gesteld door Robertson zou een minder conser-vatieve benadering hebben en beter aansluiten op de situatie in Groningen. Bovenstaand zijn deachtergronden en aspecten van verschillende methoden om de verwekingsgevoeligheid van een grondprofiel te berekenen met elkaar verge-leken en worden de volgende conclusies getrok-ken: - In de datasets welke zijn gebruikt voor afleiding

van de verschillende methoden zit onvoldoendedata om een eenduidige voorspelling van de verwekingsgevoeligheid bij lage magnitudes (mw < 6,0) te geven.

- Op basis van de data aanwezig in de datasets ge-bruikt voor de afleiding van de verschillende me-thoden kan niet worden gesteld dat de methodeRobertson minder conservatief is of de methodebeschreven in de NPR9998 (te) conservatief.

Tabel - Eigenschappen accelerogrammen.

- Het minimum aantal cycli wat optreedt tijdenseen aardbeving is gelimiteerd, derhalve zal ookde MSF een maximale waarde kennen.

- Theoretische onderbouwingen van de MSF enook statistische analyses van archiefdata gevenlagere waarden voor de MSF dan de waardenvoorgesteld in de NCEER workshop (1997). Hoe-wel directe vergelijking tussen de MSF van ver-schillende methoden door afhankelijkheid vanandere parameters niet goed mogelijk is dientwel terughoudend te worden omgegaan methoge (ongelimiteerde) MSF’s bij lage magnitu-des. Er zijn geen waarnemingen in de datasetsaanwezig of theoretische onderbouwingen dieeen hoge MSF bij lage magnitude, zoals gesug-gereerd door CRUX Engineering BV, onderbou-wen.

Fugro GeoServices B.V. adviseert om de bereke-ningsresultaten van verschillende methoden metelkaar te vergelijken en eventuele verschillen teonderzoeken. Op basis hiervan kan een uitspraakworden gedaan van de verwekingsgevoeligheidvan een bepaald grondprofiel op een bepaalde lo-catie. Om beter inzicht te krijgen van de verwe-kingsgevoeligheid bij lagere magnitudes dientnader onderzoek te worden uitgevoerd. Het toe-voegen van data van lage magnitude aardbevingenzou de betrouwbaarheid van de beschikbare me-thoden bij lage magnitudes sterk kunnen vergro-ten. Bibliografie[1] Youd, T.L. Idriss I.M., „Liquefaction resi-stance of soils: summary report form the 1996NCEER and 1998 NCEER/NSF workshops on eva-luation of liquefaction risitance of soils,” Journalof geotechnical en geoenvironmental enginee-ring, nr. 127, pp. 297-313, 4 April 2001. [2] R.B. Seed, K.O. Cetin, R.E.S. Moss, A.M.Kammerer, J. Wu, J.M. Pestana, M.F. Riemer, R.B.Sanicio, J.D. Bray, R.E. Kayen, A. Faris, „Recentadvances in soil liquefaction engineering: a uni-fied and consistent framework,” College of engi-neering University of California, Berkeley, 2003.[3] R.E.S. Moss, R.B. Seed, R.E. Kayen, J.P. Ste-wart, A. Der Kiureghian, K.O. Cetin, „CPT-BaseProbabilistic and Deterministic Assessment of InSitu Seismic Soil Liquefaction Potential,” Journalof geotechnical and geoenvironmental enginee-ring, vol. August 2006, nr. ASCE, pp. 1032 - 1051,2006. [4] I.M. Idriss, R.W. Boulanger, Soil Liquefactionduring earthquakes MNO-12, Davis: EarthquakeEngineering Research Institute, 2008. [5] P.K. Robertson, „Performance baseearthquake design using the CPT,” p. 21, 2009.

[6] R.W. Boulanger, I.M. Idriss, „CPT and SPTbased liquefaction triggering procedures,” Uni-versity of California at Davis, Davis, april 2014.[7] Seed, H.B., Idriss, I.M., „Simplified proce-dure for evaluating soil liquefaction potential,”Journal of geotechnical engineering, 1971.[8] T.L. Youd, G. F. Wieczorek, „Liquefaction Du-ring the 1981 and Previous Earthquakes NearWestmorland California,” United States Depart-ment of the Interior Geological Survey, 1984.[9] R.B. Seed, S.E. Dickenson, M.F. Riemer, J.D.Bray, N. Sitar, J.K. Mitchell, I.M. Idriss, R.E.Kayen, A. Kropp, L.F. Harder Jr., M.S. Power,„Preliminary Report on the Principal Geotechni-cal Aspects of the October 17, 1989 Loma PrietaEarthquake,” Earthquake Engineering Research

Center College of Engineering University of Cali-forina, Berkeley, April 1990.[10] K. Onder Cetin, H. Tolga Bilge, „Perfo-mance-Based Assessment of Magnitude (Dura-tion) Scaling Factors,” Journal of Geotechnicaland Geoenvironmental Engineering, nr. March,pp. 324 - 334, 2012. [11] A.H. Liu, J.P. Stewart, N.A. Abrahamson, Y.Moriwaki, „Equivalent Number of Uniform StressCycles for Soil Liquefaction Analysis,” Journal ofGeotechnical an Geoenvironmental Engineering,pp. 1017 - 1025, December 2001. [12] J. Hancock, J.J. Bommer, „Predicting theNumber of Cycles of Ground Motion,” in WorldConference on Earthquake Engineering, Vancou-ver, B.C., Canada, 2004. �


Figuur 4 -Overgenomen

uit [11].

Figuur 3 - accelerogrammen met verschillende eigenschappen.

Ingezonden

29 GEOTECH -NIEK – Januari 2016

In een reactie op het artikel “Praktische overwe-gingen bij de NPR9998” schrijft Fugro GeoservicesB.V. dat de conclusie aangaande het conserva-tisme in de NPR genuanceerd dient te worden. Deargumenten die daarvoor worden aangedragenhebben betrekking op de onderlinge verschillentussen de methoden van Idriss en Boulanger enRobertson. CRUX Engineering BV erkent dat op dit momentnog sprake is van verschillen tussen de beschik-bare methoden en dat er onzekerheid bestaat overhet gebruik van deze methoden bij kleine magni-tude aardbevingen en onderschrijft derhalve ookde aanbeveling dat een uiteindelijke beoordelingvan het risico gemaakt dient te worden op basisvan meer dan een methode (I&B 2008, B&I 2014,Robertson, Seed, Youd etc). Het grootste bezwaar op de “I&B methode” zoalsomschreven in de NPR blijft echter dat hierin be-paalde aspecten van de I&B 2008 methode wor-

den weggelaten/ aangepast (zoals de definitievan Fines & aangepaste de Rd-factoren), met als

gevolg nog conservatiever uitkomsten dan debandbreedte welke gevonden wordt met de hier-voor genoemde methoden.

Zoals Fugro Geoservices B.V. opmerkt zit er eenverschil tussen de MSF waarden welke gebruiktworden in de verschillende methoden (zie figuur 5& figuur 9 in het originele artikel). De waarde vande MSF wordt hierin bij de methode van Idriss enBoulanger bij een magnitude onder Mw 5.25 afge-kapt op 1,8. De achterliggende gedachte hierbijvolgt uit het idee dat er te allen tijde sprake is vanten minste 1 cyclus.

Uitvoerig contact met zowel professor Boulangerals professor Robertson sterkt CRUX EngineeringBV in haar twijfel over de validiteit van deze af-gekapte waarde voor de voornamelijk siltige zand-lagen welke worden aangetroffen in de regio Groningen. Het afkappen van de MSF factor op 1,8

(en nog lager bij de ge-update I&B methode uit2014) is een keuze die is gebaseerd op door prof.Boulanger uitgevoerde lab proeven op zeer los-gepakte zandlagen waar inderdaad een enkele belastingcyclus voldoende was om in het monstervolledige wateroverspanning te genereren als ge-volg van contractie. De vraag blijft echter bestaanof de relatie tussen de CSR en de CRR dan nog vol-ledig opgaat aangezien het twijfelachtig is of desiltige zandlagen tot een vergelijkbaar contrac-tant gedrag in staat zijn.

Bij het beoordelen van het liquefactie-risico metbehulp van meerdere beschikbare methoden die-nen de hiergenoemde nuances altijd in ogen-schouw genomen te worden. Voor een beterinzicht op het effect van de kortdurende lage mag-nitude aardbeving op de siltige zandlagen wordtdaarom reikhalzend uitgezien naar de resultatenvan de frozen soil testen welke momenteel doorDeltares worden uitgevoerd. �

Respons van de auteurs

Jongerenforum Geotechniek,Antwerpen - 5 juni 2015Met 10 weerhouden projecten bood dit forum eenuitstekende gelegenheid voor jonge geotechnici omhun ervaringen te delen en te netwerken met colle-ga’s uit het geotechnische vakgebied in Vlaanderen.De kwaliteit van de presentaties en de opkomst vanvele jongeren biedt perspectieven voor de toekomst.In de categorie ontwerp werd Jan Verstraelen (r.o.)met een presentatie over “Ontwerpen op basis vanresultaten van laterale belastingsproeven” tot laure-aat gekozen. De presentatie van Thomas Demeyere(l.o.) over “Stabilisatie kluismuren binnenstadUtrecht” kon jury en publiek het meest bekoren inde categorie uitvoering. Beide laureaten dienendaarover ook een artikel in voor dit tijdschrift.De volgende activiteiten staan op het programma:

Studiedag Speciale grondenAntwerpen – 2 december 2015 Tijdens deze studiedag wordt dieper ingaan op eenaantal speciale grondsoorten. Welke problemenkunnen o.a. opduiken bij veen-, mergel- en krijt-gronden? Een aantal begrippen worden toegelicht :Collapsible soil, lössgrond, glauconiethoudendezanden. Meer www.ie-net.be/gronden

Cursus kaaimuren en aanlegsteigersVoorjaar 2016In dit cursusprogramma worden de meest cou-rante types kademuren (damwanden, combiwan-den, Deense wanden, L-muren, blokkenmuren) en steigers toegelicht. Er wordt zowel aandacht besteed aan de uitvoeringsaspecten als aan de dimensionering. Reële cases en recente praktijk-voorbeelden illustreren zowel goede als foutepraktijken. Meer www.ie-net/kaai2016

Studiedag doorpersingen en gestuurde boringen – Voorjaar 2016Deze studiedag gaat in op zowel ontwerp- als uit-voeringsaspecten van doorpersingen en gestuurdeboringen. Meer info www.ie-net/boring

Basiscursus grondmechanica - Najaar 2016In het najaar starten we een nieuwe driejaarlijkse op-leidingscyclus in de grondmechanica en geotech-niek, met de basiscursus Grondmechanica. In 8modules worden de basisbegrippen van de grond-mechanica toegelicht, en wordt ingegaan op draag-vermogen van ondiepe funderingen, zettingen endraagvermogen van palen.

Geotechniekdag (Nederland-België)Antwerpen – Najaar 2016Blikvanger van het najaar wordt de gezamenlijkeGeotechniekdag van ie-net-KIVI, die in 2016 in België wordt georganiseerd. Het thema van dezeGeotechniekdag wordt nog samen met onze Neder-landse collega’s vastgelegd.

Geotechniek, ook voor en door jongeren!De focus op jongerenwerking bij de expertgroep Grondmechanica & Funderingstechniek

werd met succes in de verf gezet op het Jongerenforum Geotechniek.

Geotechniek - een goed verhaal Dr. Jurjen van DeenDeltares

Het is helemaal in: narratives. Of in goed

Nederlands: narratieven. Tot voor kort was

het alleen een bijvoeglijk naamwoord: narra-

tieve psychologie en de narratieve methode.

Verhalend, of door middel van een verhaal.

Maar sinds een tijdje is het ook een zelfstan-

dig naamwoord: het narratief. Het sterke

verhaal, of beter: het verhaal dat je identi-

teit definieert. En dat laat zien hoe goed je

bent. Dat het begrip opgeld doet hangt

samen met het groeiende inzicht dat je beter

een goed verhaal kunt hebben dan een lijstje

dat met harde criteria poogt aan te tonen

waarom je er toe doet. Objectief, trans-

parant, reproduceerbaar – maar niet overtui-

gend. En dat laatste is een goed verhaal wel.

Een mooi verhaal hoeft niet waar te zijn. Se non èvero, è ben trovato, zeggen ze in Italië als je een onwaarschijnlijk verhaal opdist dat door een verrassende uitkomst of een bijzondere plot tochde aandacht trekt en in het geheugen blijft hangen. Elke kwakzalver weet dat en heeft eenovertuigend verhaal waar de goedgelovigen intrappen. De phishing mail die u uw wachtwoordaftroggelt is van hetzelfde laken een pak. Is elke verteller van overtuigende verhalen dan onbetrouwbaar? Natuurlijk niet, maar het lijkt er wel eens op dat we als geotechnici zo bang zijn voor kwakzalver te worden gehouden, dat wemaar helemaal geen verhalen meer vertellen enons beperken tot de droge feiten. Dat is het andere uiterste en een gemiste kans. Puur zake-lijke en rationele mededelingen wekken niet gauwenthousiasme op voor ons vakgebied, met goedeverhalen maken we meer kans.

Wat is nou een goed verhaal? Er is niet één modelvoor het goede verhaal. Het hangt van de omstan-digheden, het onderwerp en de toehoorder af.Een wetenschappelijke presentatie op een confe-rentie kan een goed verhaal zijn als de toehoordersmede-wetenschappers zijn. Zo’n verhaal presen-teert een hypothese, doet verslag van het hoe enwat van het onderzoek, beschrijft mitsen en marenen trekt uiteindelijk een conclusie. De collega-wetenschapper, die het naadje van de kous wilweten, vindt het een goed verhaal maar alle anderen hebben dan al lang afgehaakt.

Een journalistiek artikel in een krant is anders. Het begint met een –liefst verrassende– conclusieen pelt dan geleidelijk af naar steeds meer detail,in de wetenschap dat de niet-specialistische lezerafhaakt en naar wat anders zapt zodra de span-ningsboog op is – en dat kan heel snel zijn. En inde wetenschap dat de opmaakredacteur gewoonhet onderste stuk van het artikel afknipt als deruimte op is. Als je een geotechnisch verhaal ver-telt aan een niet-vakgenoot is dat nog niet zo’n

slechte strategie. Wanneer je ziet dat je toehoor-der afhaakt, stop je met je verhaal of je vraagt naarzijn reactie. Wel opletten dus of je toehoordernon-verbaal (of zelfs verbaal – maar jij hoort niks)te kennen geeft dat het wel genoeg is.

Een ander model om je verhaal vorm te geven ishet klassieke sprookje: er is een prinses, een bozestiefmoeder, een held, en een happy end. Bij ons is de prinses het prestigeproject – de Noord-Zuidlijn, het aquaduct onder de Oude Rijn of deboulevard in Scheveningen – de boze stiefmoederis de ondergrond die steeds weer slinkse strekenmet ons uithaalt, en de held de geotechnicus, uiteraard. Een sprookje is er niet om te overtuigen,het pretendeert een levenswijsheid weer te

geven. Ga niet mee met vreemde mannen, laat jeniet kisten door een boze stiefmoeder, dat soort.Een sprookje is een cultuurdrager die levenswijs-heden uitdraagt en door je verhaal te beginnenmet “Er was eens ...” plaats je je verhaal in de traditie van de sprookjesverteller – wat je gaatzeggen is gewoon een levenswijsheid. Daarom isde sprookjesvorm geschikt om geotechniek in deschijnwerpers te zetten zonder meteen de indrukte geven dat je je waar probeert te verkopen.

Wat zijn nog meer elementen van een overtuigendverhaal? In de Griekse oudheid had Aristoteles hetal over Ethos, Pathos en Logos. Ethos is je toehoor-der doen geloven dat jij als verteller een goedmens bent, want dan zal je verhaal ook wel klop-pen. Vrij vertaald: als je project bijdraagt aan dewelvaart of het welzijn van Nederland of de wereld moet je wel een goed mens zijn, dus leg nadruk op wat het project bijdraagt aan de maat-schappij. Pathos is de emotie, hoe knap het is(u herinnert zich de foto van de boormachinist vande NZ-lijn ‘Ik boor hier in een puddingbroodje!’).

Trots is een krachtige drager van een goed verhaal.De grootsheid van het project, hoe diep de bouw-put, hoe dicht bij de belendingen, hoe zwaar detrein over de paalmatras, hoe slim ingepast in de binnenstad of zelfs in een bestaand gebouw. En hoe slinks de ondergrond weer eens was. Emotie van de verteller zelf helpt ook, een verhaaldat je zelf hebt meegemaakt is gemakkelijker dan iets van-horen-zeggen – maar ook daar kun jeeen verhaal van maken. En bouw de spanning op,werk naar een climax toe, verval niet in een “entoen, en toen”- stijl. Logos, tenslotte, is de ratio-nele kant van de zaak, dat we uit kunnen rekenendat het klopt. Is meestal niet de meest handige ingang maar je moet er wel op kunnen inspringenals je toehoorder gaat doorvragen en technischonderlegd blijkt te zijn.

En daar hebben we dan de toehoorder, je publiek.Kijk altijd wel naar wie je voor je hebt. Wat heeftje toehoorder (of toehoorster) voor voorkennis?Wat vindt ze interessant? Heeft ze een bèta achtergrond of juist niet? Is ze geïnteresseerd inaansprakelijkheid , in economie of in architectuurof – je weet nooit – in techniek? Let op de verbaleén de non-verbale reactie. Vraag het desnoods:wat vind jij nou interessant aan zo’n project? Houdook rekening met misvattingen bij je toehoorder.


The Magic of Geotechnics

Grootste verteller aller tijden.

Grondwater zit niet in grote holtes onder degrond, wat sommige mensen nog wel eens denken. En als je een terrein bouwrijp maakt doorer een berg zand op te gooien is het niet in een dagof een week gepiept – het kan jaren duren voor hetin evenwicht is. Jij weet dat wel, je toehoorderwaarschijnlijk niet.

Hoe kom je aan verhalen? Bedenk dat ze niet vanjezelf hoeven te zijn. Het mag wel, en maakt hetverhaal mogelijk overtuigender vanwege die emo-tie, maar het is niet nodig. Ons aller Geotechniekstaat vol met sterke verhalen als je de artikelenmet de goede blik bekijkt. De meeste artikelen zijntechnisch ingestoken en gericht op sommen entechnische details, maar als je alleen de inleidingen de conclusie leest (en dat deed je toch al) en ze dan met de blik van de verhalen verteller beschouwt kom je een heel eind, zie het kader metvoorbeelden van de laatste jaren. Lees ook eens devoorbeeldverhalen in de GeoImpuls bundel ‘Heeftu overal aan gedacht?’, geschreven voor bestuur-ders, architecten en projectontwikkelaars. In 250

woorden uitgelegd waarom de ondergrond eenprobleem leek te worden en hoe het is opgelost.Vereenvoudig zoveel als mogelijk, maar niet meer.En vermijd rampverhalen: die zijn wel smeuiïg

maar dragen niet bij aan het imago van de geo-techniek. Of je moet ze heel zorgvuldig inkaderen.Dat er aan de Vijzelgracht verzakkingen optradendoor gaten in de diepwand en dat we daarvan ge-leerd hebben in Delft zodat daar – vijf jaar later –dankzij een slimme meettechniek een gat tijdigontdekt werd en schade aan het oude stations-gebouw voorkomen.

Het zou niet verkeerd zijn als we een rijtje vantwintig of dertig verhalen hadden die iedere geotechnicus eigenlijk zou moeten kennen, eensoort ‘Canon van de geotechniek’. Met prestatieswaar niet-geotechnici ook stil van worden. Borenonder de Bijenkorf door. Verbreding van de spoor-baan zonder dat de treinenloop onderbrokenhoeft te worden. Een parkeergarage in de strand-boulevard. De artikelen in het boekje waar Parool-journalist Ad Tissink in 2009 de Keverling BuismanPrijs voor kreeg, komen in de buurt; die zijn alleenwel erg Amsterdams. Maar met uw verzamelingoude Geotechnieken komt u ook een eind. �

Iconische verhalen

- Vier verhalen in ’Heeft u overal aan gedacht’, zie www.geoimpuls.org).- Ad Tissink, De fundamenten van de stad,uitg. Bas Lubberhuizen, 2010.- De passage van de NZ lijn onder Amster-dam CS, in Tissink, achtste verhaal; en Geotechniek Special, oktober 2009, p 12.- Bevriezen van de grond bij Rotterdam CS, Geotechniek, juli 2011, p 24.- Conservatoriumhotel Amsterdam, Geotechniek Special, december 2012, p 20.- Paalmatrassen, Geotechniek 2015, nr. 1, p 58.- Diepwandcontrole Delft , GeotechniekSpecial, april 2015 p 32.


Hoe houden we waterwingebieden veilig?

Drinkwaterbedrijf Oasen voert een actief beschermingsbeleid om haar bronnen veiligte stellen. Jaarlijks blijkt er 150 keer risicovolte worden gewerkt in de buurt van water-winningen van Oasen. Dat betekent dat erbijvoorbeeld geen vergunning is, of geenaanvullende voorzorgsmaatregelen wordengenomen. Oasen wil dit soort risico ’s verkleinen. Dit kan bijvoorbeeld door de beschermde gebieden toe te voegen aan het Oriëntatieverzoek bij een Klic-melding,zodat aannemers eerder op de hoogte zijn ende tijd hebben om noodzakelijke procedureste doorlopen. Er zijn waarschijnlijk meergoede praktische suggesties. Oasen roeptdaarom de omgeving op om mee te denkenover oplossingen om de waterwingebiedenveilig te houden.

InleidingIn het verleden werd de diepere ondergrondvooral gezien als waterleverancier. Dit kostbare enveelal goed beschermde erfgoed werd alleen ge-bruikt voor de (drink)watervoorziening. De laatstejaren is drukte in de ondergrond toegenomen enwordt deze voor veel meer dan alleen water ge-bruikt. De ondergrond kan ons bijvoorbeeldschone energie leveren. Zo is Warmte-Koudeop-slag (WKO) een methodiek om energie in de vormvan warmte of koude op te slaan in de bodem. Hetwordt gebruikt om gebouwen te verwarmen en/ofte koelen. De opmars van allerlei WKO-systemenneemt dan ook een grote vlucht. Een andere ont-wikkeling is de verbetering van de horizontaleboortechnieken, waarbij steeds grotere afstandenworden overbrugd. Met dit toenemende medege-bruik van de ondergrond, nemen ook risico’s toevoor het eerder genoemde erfgoed. Om deze be-heersbaar te houden, is een groter bewustzijn vande betrokkenen nodig en een grotere alertheidvan de drinkwaterbedrijven. Dit artikel beschrijftde ervaringen van Oasen en doet een oproep ommee te denken over oplossingen om de waterwin-gebieden veilig te houden.

Belang van de deklaag voor drinkwaterOasen heeft vooral oevergrondwaterwinningen.Dat wil zeggen dat oppervlaktewater voornamelijkuit de Lek infiltreert naar het grondwater en daarals grondstof voor drinkwater wordt gewonnen.Een deel van het water komt echter ook vanuit de

directe omgeving van het pompstation. De win-ning vindt plaats in het eerste watervoerende pakket direct onder de deklaag. In het gebied vanOasen, het Groene Hart, bestaat deze deklaag uiteen afwisseling van klei en veen van ongeveer 10meter dik. De deklaag beschermt het watervoe-rende pakket van vervuiling vanaf het maaiveld.

Daarnaast zorgt de deklaag dat het grondwatervanaf maaiveld relatief lang (enkele maanden) on-derweg is voordat het de winning bereikt. Dit is

cruciaal voor de bacteriologische kwaliteit van hetopgepompte water. Een groot deel van deze reis-tijd vindt plaats in de deklaag. Het doorsnijdenvan deze deklaag zorgt dus voor een grote afnamevan de reistijd en hiermee tot een grotere kans opbacteriologische besmetting. Een bacteriologische verontreiniging in het win-veld en de doorwerking daarvan in de zuivering,kan ertoe leiden dat winning en zuivering volle-dige moeten worden gesloten. Naast problemenmet de leveringszekerheid kan een bacteriologi-

sche besmetting ook financieel vele honderd-duizenden euro’s aan onderzoek, herstel- en des-infectiewerkzaamheden veroorzaken. Het is dusbelangrijk deze problemen te voorkomen.

Huidige gang van zakenOm de deklaag rondom de drinkwaterwinningente beschermen, zijn er vanuit de provincie bescher-mingsgebieden rondom de winning aangewezenin de Provinciale Milieuverordening (PMV). Uitdeze verordening vloeien diverse verboden, waar-onder een verbod op activiteiten die dieper gaandan 2,5 meter. Het is mogelijk om voor deze en an-dere verboden een ontheffing te krijgen, als er be-paalde voorschriften worden toegepast. In hetbeleid zijn dus de bovenstaande risico’s via regel-geving geborgd. Helaas is deze regelgeving en dedaarbij behorende voorschriften in de beschermdegebieden vaak niet bekend. Opdrachtgevers, aan-nemers en sommige gemeenten zijn er niet altijdvan op de hoogte dat er aanvullende regels gel-den. Vanwege de eerder geschetste toename vanactiviteiten in de ondergrond, leidt dit in de prak-tijk steeds vaker tot risicovolle activiteitenrondom onze winningen.

De wet verplicht gravers elke ‘mechanische grond-roering’ te melden. Dit moet minstens drie dagen,en maximaal twintig dagen voorafgaand aan dewerkzaamheden gebeuren. Deze melding wordteen KLIC-melding genoemd. Om inzicht te krijgenin de activiteiten binnen onze beschermingsgebie-den, beoordeelt Oasen sinds drie jaar alle KLIC-meldingen. Bij alle risicovolle activiteiten wordtcontact gelegd met de aannemer en wordt gewe-zen op de Eis voorzorgsmaatregelen en de PMV.Het nadeel van deze methode is dat de meesteKLIC-meldingen pas kort voorafgaand aan de acti-viteit worden gedaan. Vanwege de grootte van debeschermingsgebieden (enkele tientallen vier-kante kilometers per gebied) en de doorlooptijdvan de vergunning/ontheffing (enkele weken) is ergeen directe oplossing voorhanden. De aannemer

Normen & waarden

Arjen Roelandse en Harrie Timmer Hydrologen, Oasen

Tabel 1: Locatie van de activiteitenLocatie activiteiten %

Waterwingebieden 7%

Grondwaterbeschermingsgebieden 26%

Boringsvrije zones 53%

Buiten de milieubeschermingszones 15%

krijgt dan te maken met uitstel van de activiteit ofvoert de activiteit zelfs illegaal uit. Dit kan leidentot grote risico’s, zowel voor de aansprakelijkheidvan de aannemer als voor de drinkwaterkwaliteit.

Aantal meldingenIn 2014 zijn er 1200 meldingen bij Oasen binnen-gekomen over werkzaamheden in beschermde ge-bieden rondom een winningslocatie. Van al dezeactiviteiten en meldingen is uitgezocht of ze eenrisico vormen voor de winlocatie. In 95% van degevallen is voldoende informatie ontvangen ofachterhaald. Indien nodig werden hier maatrege-len getroffen. Van deze 1200 meldingen vond 25%van de werkzaamheden dieper dan 2,5 meterplaats.

Van alle activiteiten ligt ruim de helft in de bo-ringsvrije zone, dit is het beschermde gebied dathet verst van de winning afligt. De rest ligt voor-namelijk in het grondwaterbeschermingsgebied.Een klein aantal van de activiteiten ligt in het wa-terwingebied. De meeste hiervan zijn overigenseigen activiteiten van het drinkwaterbedrijf.

Beoordeling en controleGezien het grote aantal activiteiten is het onmo-gelijk om alle meldingen te controleren. Bij de beoordeling wordt een inschatting gemaakt vande mogelijke impact als het mis gaat. Daarbij is de activiteit en de ligging ten opzichte van de winning een belangrijke factor. Een activiteit vanhet type ‘boring’ en ‘sonderingen’ is daarbij risico-voller ingeschaald dan bijvoorbeeld ‘beplanting’.Activiteiten in grondwaterbeschermingsgebiedenzijn weer risicovoller beoordeeld dan die in eenboringsvrije zone, die dichterbij de winning ligt.Indien de activiteiten erg risicovol zijn, worden dewerken ook in het veld bezocht.

Het aantal incidenten dat tijdens de controle naarboven komt is groot. Bij één op de acht gecontro-leerde werkzaamheden is er geen bekendheid metde PMV. Er worden jaarlijks dus 150 boringen uitgevoerd zonder vergunning en/of aanvullendevoorzorgsmaatregelen. Daarmee is er in de prak-tijk dus een serieus risico op het besmetten van het grondwaterpakket waaruit water wordtgewonnen voor drinkwater. Enkele jaren geleden

trad bij Oasen een bacteriologische besmetting opvan een winveld door een niet juist uitgevoerdeboring. De impact en schadepost was groot,omdat een volledig zuiveringsstation en winveldgedurende meerdere maanden buiten bedrijfmoesten worden gesteld.

Ervan uitgaande dat niemand het drinkwater bewust wil besmetten, is de vraag hoe we dit risicoverder kunnen verkleinen. In het beleid lijkt hetgoed verankerd, maar de praktijk is weerbarstig.Het nabellen en controleren helpt, maar het moetnog beter. Suggesties zijn om de beschermde ge-bieden toe te voegen aan het Oriëntatie-verzoekvoorafgaand aan een KLIC-melding. Aannemerszijn dan eerder op de hoogte en hebben zo nog tijdom de noodzakelijke procedures te doorlopen.Daarnaast hebben andere partijen die hier mee te maken hebben vast ook praktische en goedesuggesties om de bovengenoemde risico’s te ver-minderen, zonder extra regeldruk. Oasen houdtzich dan ook aanbevolen voor goede ideeën. �

In deze rubriek wordt een samenvatting gegeven van het afstudeerwerk van twee Master studentenCiviele Techniek met een onderwerp gerelateerd aan Geotechniek. In deze editie komt het onderzoekvan Erik Winde en Yask Kulshreshtha aan bod. Beiden zijn afgestudeerd aan de Technische UniversiteitDelft. Onderstaande paragrafen geven een samenvatting. De volledige werken zijn te vinden ophttp://repository.tudelft.nl.

Corn starch is a common food ingredient that isused to thicken soup and sauces. The renewabilityand bio-degradability of corn starch has made it an interesting material for many industrial applications such as the production of bio-plastic.This study introduces the application of cornstarch as a binder in a novel construction material,named CoRncrete.

CoRncrete is formed by mixing corn starch with water and sand, and heating the mix in a microwave or oven. This heating process results in transformation of CoRncrete to a hardened material. Heating of corn starch in the presence ofwater results in the formation of a gel that hardensand binds with sand grains. With increasing mois-ture content the mixture showed self-compactingbehaviour. Proctor tests showed a sharp increasein density close to the optimum moisture content.Heating the mixture at optimum water content resulted in the highest compressive strengths up to 26.7 MPa in microwave or 13.7 MPa whenheated in a convection oven. The strength ofCoRncrete has been shown to be affected by

water content, grain size of the sand and the heating procedure. When submerged in water,CoRncrete specimens showed complete to partialdisintegration within a day.

A preliminary life cycle assessment (LCA) indicatedthat CoRncrete has a higher environmental impactas compared to traditional construction materialsred clay brick and Portland cement concrete. The higher eco-costs of CoRncrete were mainly attributed to the use of fertilizer during cropgrowth. On the other hand, CoRncrete achieves

its final strength in few minutes, while it requiresseveral days to manufacture traditional buildingmaterials. Also, CoRncrete is 19% and 34% lowerin density than red clay brick and Portland cementconcrete. These advantages combined with its biodegra-dability and good compressive strength make it aninteresting construction material in dry environ-ments. The self-densifying effect and hardeningbehaviour may prove useful in ground improve-ment applications.


Afstudeerders

De verwachting is dat de geïnduceerde aardbevin-gen in Groningen met grotere frequentie en magnitude zullen voorkomen. Hierdoor is hetnoodzakelijk de invloed van aardbevingen op dijken te beschouwen. Eén van de belangrijkstegevolgen is verweking, waarbij de schuifsterktevan grond afneemt door opgebouwde waterover-spanning. Als gevolg hiervan kan overloop, golf-overslag of macro-instabiliteit optreden.

De meest gangbare methoden voor het bepalenvan waterspanningen tijdens een aardbeving,zoals EERI MNO-12, zijn gebaseerd op tektonischeaardbevingen met een dieper hypocentrum engrotere magnitudes. Met de eindige-elementen-methode is het verschil tussen tektonische engeïnduceerde aardbevingen eenvoudiger toe te

passen. Bovendien is het complex om met behulpvan EERI MNO-12 verplaatsingen te bepalen, terwijl dit één van de belangrijkste toepassingenvan de eindige-elementenmethode is.

Doel van het onderzoek was inzicht te krijgen in detoepasbaarheid van de constitutieve modellenUBC3D-PLM en het hypoplastisch model voor hetontwerpen van dijken met aardbevingsbelasting;waarbij de focus lag op de ontwikkeling van water-overspanningen. Beide modellen zijn gebruikt inPLAXIS2D. Daarbij is een vergelijking gemaakttussen de resultaten van beide modellen en eerderuitgevoerde centrifugetesten. In deze centrifuge-testen is een aardbevingssignaal toegepast op eenschaalmodel van een dijklichaam. De inputparameters voor UBC3D-PLM zijn be-

paald op basis van een correlatie met SPT-waar-den. Voor het hypoplastisch model zijn deze bepaald door de drie poriëngetallen zonder drukte vergelijken met bekende parametersets.

Het onderzoek wees uit dat beide constitutievemodellen alleen toepasbaar zijn voor de voorspel-ling van wateroverspanningen in horizontale zand-lagen onder dijken. De invloed van statischeschuifspanning zorgt voor onnauwkeurige voor-spellingen van de wateroverspanning onder hettalud. Het feit dat de inputparameters relatiefeenvoudig zijn te bepalen, geeft een solide basisvoor beide modellen. Beide modellen dienen echter significant verbeterd te worden voordat zein de praktijk toepasbaar zijn.

Eindige-elementenmodellering voor aardbevingsbelastingen op dijken

Figuur 1 –Preparation of

CoRncrete.

CoRncrete: a Bio-based construction material Yask Kulshreshtha

Erik Winde


In Zuid-Holland-Zuid zorgt waterschapHollandse Delta voor stevige dijkenen duinen, voor het zuiveren van afvalwater en voor schoon water in de watergangen, zoals sloten en plassen. In natte tijden gaat het waterschap overstromingen tegen. In droge perioden zorgt HollandseDelta voor voldoende water in singels, sloten en plassen. Ook onderhoudt het waterschap vrijwelalle wegen en fietspaden buiten de bebouwde kom.

Een van de afdelingen is de afdeling Advies enAutomatisering (AA). AA beheert en levert dekennis, informatie en automatisering voor deprocessen zoals die door het waterschap wordenuitgevoerd. Binnen het team Advies (AAAD) isgeotechniek een primair kennisgebied ten be-hoeve van het toetsen en beoordelen van water-keringen middels geotechnische en construc-tieve berekeningen en geotechnisch advies. Doelis dat binnen het waterschap het thema water-veiligheid in 2021 zodanig georganiseerd en in-gericht is dat de eigen formatie in staat is om testuren op resultaat, adequate besluitvorming enefficiënte processen. Basisvoorwaarden hiervoorzijn grondige kennis van ‘het systeem’ (de wer-king van de waterkeringen) en een uitmuntendeinformatievoorziening. De afdeling is daarom opzoek naar versterking in de vorm van een Adviseur Geotechniek (Adviseur B)

Dit ga je doenJe bent als adviseur B de senior in het team voorwat betreft Waterveiligheid en Geotechniek. Jebent in staat om te sturen op processen binnenWaterveiligheid waarbij de ontwikkeling van assetmanagement leidend is. Vanuit jouw speci-alistische kennis draag je bij aan de concretise-

ring van het ‘risicogestuurd’ werken. Essentieleonderdelen zijn: – Je vertaalt wensen en behoefte van de organi-satie op het gebied van waterveiligheid en ge-otechniek naar concrete voorstellen en adviezen.– Je voert regie op de kennisontwikkeling watbetreft waterveiligheid binnen de organisatie zodanig dat deze kennis toeneemt.– Het voorbereiden en uitvoeren van toetsingenin het kader van WTI2017– Formuleren, uitzetten en begeleiden van op-drachten op geotechnisch vlak aan advies-bureaus.– Geotechnische input leveren voor productenbinnen de systeemgerichte contractbeheersing(o.a. functioneel specificeren t.b.v. vraagspecifi-catie eisen en proces)– Toetsen van producten van opdrachtnemersSchatten risico’s binnen contracten met sys-teemgerichte contractbeheersing.

Dit heb je in huis– Je bent een teamspeler die zowel intern metcollega’s als extern met adviesbureaus, betrok-ken overheden en overige belanghebbendengoed kan communiceren. Je ondersteunt encoacht collega’s.– Je weet op een enthousiaste en gemotiveerdewijze je kennis over te brengen.– Als Adviseur waterveilighied heb je een mini-maal HBO- of academische opleiding in een civieltechnische richting met aantoonbare kennisen ervaring op gebied van grondmechanica, ge-ohydrologie en funderingstechniek.– Kernwoorden zijn analytisch, ondernemer-schap, initiator van verandering en vernieuwingen gevoel voor bestuurlijke verhoudingen.– Je hebt bij voorkeur ervaring met het toetsenvan waterkeringen. – Je hebt kennis van vigerende leidraden als deTR en ENW, Eurocode 7, NEN 3650/3651, OI en de WTI-SOS, je hebt kennis van statistiek,

faalkansen en probabilistiek, GIS, DAM, D-serieen Plaxis software.– Min. 4 jaar ervaring in een soortgelijke functie.

Hier mag je op rekenen Een dynamische werkomgeving die volop in ontwikkeling is, denk aan het invoeren van deprincipes van assetmanagement. Een ontwikke-ling waar je zelf een belangrijke bijdrage aan zalgaan leveren. Je komt te werken in een gedreventeam met professionals dat wordt gekenmerktdoor zelfstandigheid en verantwoordelijkheid.Goede regelingen op het gebied van studie eneen keuzesysteem arbeidsvoorwaarden. Je krijgteen salaris van max. € 66.100 bruto per jaar bijeen werkweek van 36 uur incl. IKB. Inschalingis afhankelijk van opleiding en ervaring.

Laat van je horenBen jij die enthousiaste professional die met veelenergie en kennis van zaken bijdraagt aan hetprofessionaliseren van de organisatie rondomwaterveiligheid? Reageer dan vóór 28 januari viahet sollicitatieformulier op www.wshd.nl o.v.v.vacaturenr. HD1518. Voor vragen over de func-tieinhoud neem contact op met Jannekee vanHerreveld-Brand, Teamleider AAAD (088-9743247). De gesprekken vinden in overleg plaatsbegin februari 2016. Een assessment kan onder-deel zijn van de procedure.

Waterschap Hollandse Delta stelt er geen prijs op dat bedrijven op basis van deze advertentie ongevraagd hun diensten aanbieden.

ADVISEUR GEOTECHNIEK (Adviseur B)

waterschap Hollandse Delta zoekt een

InleidingHet museum “Ons‘ Lieve Heer op Solder” is éénvan de oudste en meest opmerkelijke musea inAmsterdam en ontvangt jaarlijks meer dan hon-derdduizend bezoekers. Achter de karakteristiekegevel van het grachtenpand ligt een grotendeelsorigineel 17e eeuws huis en compleet verborgenzolderkerk. Deze verborgen kerk “op Solder” isgebouwd gedurende de Reformatie, toen katho-lieken werd verboden om openbare diensten tehouden.

Het museum is gerestaureerd, gerenoveerd en uit-gebreid om het oude huis met de schuilkerk instand te houden als ‘historisch huis’, ontdaan vanalle toevoegingen. Het buurpand is erbij betrok-ken en ondergronds verbonden met het monu-ment. De passage onder de steeg wordt niet alleen

gebruikt als gang. Voordat de bezoeker de woon-huizen en de schuilkerk ziet, krijgt deze in de ruimvijf meter hoge, ondergrondse ruimte informatieover het monument. Het nieuwe entreegebouwbevat facilitaire functies zoals een museumwinkel,garderobe en een museumcafé, voorzieningen die in het oude pand niet aanwezig waren. Ook iser een educatieve ruimte waar in de toekomst onderwijsprogramma’s over thema’s als religieuzediversiteit en tolerantie plaatsvinden.

Project locatie en omgevingDe projectlocatie is gelegen aan de OudezijdsVoorburgwal 40, daterend uit de Gouden Eeuw(17e eeuw). Een locatie met nauwe restricties tenaanzien van belendingen, logistiek en hinder in hetalgemeen. En een museum, op één van de drukstetoeristische knooppunten van Amsterdam, dat ui-

teraard niet tijdelijk kon sluiten. Er zijn daaromextra maatregelen getroffen om overlast zoveelmogelijk te beperken.De projectlocatie en omliggende gebouwen zijnweergegeven in Figuur 3. De meeste gebouwenuit deze periode bestaan voornamelijk uit 4 tot 5verdiepingen bestaande uit hout en metselwerk.

Sinds de grachtengordel van Amsterdam in 2010benoemd werd tot Unesco-Werelderfgoed luidthet motto ‘Behoud en herstel’. Sloop- nieuwbouw(volgens moderne architectuur) van OudezijdsVoorburgwal 40, alsook een luchtbrug tussen detwee panden was daarmee uitgesloten. De enigeuitweg was daarmee een ondergrondse verbin-ding, waarvoor paradoxaal het pand op nummer38 afgebroken moest worden. Dat is zorgvuldiggebeurd, met behoud van gevelstenen, waarnaeen nieuw casco met een op het oude gelijkendebuitengevel is herbouwd.

Omdat funderingsgegevens van de belendendepanden niet beschikbaar waren, is gestart met eenuitgebreide inventarisatie en analyse van de omliggende bebouwing. Er is een groot aantal funderingsinspecties uitgevoerd, waarbij alledenkbare funderingstypen die door Bureau Monu-menten en Archeologie ooit beschreven warenvoorkwamen. Dit varieerde van de oudste vormenvan funderingen op staal tot de eerste paalfunde-ringen op slieten in een raster. De fundering vanhet monumentale museum verkeerde in een zeerslechte staat, de palen waren nagenoeg geheelaangetast. Al in de jaren 60 was de meest kritischehoek al eens versterkt met enkele perspalen.

Uit een haalbaarheidsonderzoek is gebleken datenkele belendingen in een zodanig slechte staatverkeerden dat deze belemmerend zouden wer-ken voor een optimaal ondergronds volume. Dezebelendingen zijn in het plan geïntegreerd en defunderingen zijn voorafgaand aan de aanleg van debouwkuip versterkt. Dit gebeurde door middelvan een op spanning gebrachte, nieuwe paalfun-dering in de Tweede Zandlaag, waarmee dezenieuwe paalfunderingen vrijwel ongevoelig zijnvoor zettingsinvloeden vanuit de bouw. Voor de


Ing. A. BalderCRUX Engineering B.V.

ir. J. HaasnootCRUX Engineering B.V.

Geotechnisch Risico Management voor uitbreiding museum

‘Ons’ Lieve Heer op Solder’ te Amsterdam

Figuur 1 –Het museum met de verborgen zolderkerk.

panden Oudezijds Voorburgwal 40 (het net volle-dig gerestaureerde museum) en 38 (de nieuwe en-tree) is daarnaast als uitgangspunt gehanteerd datdeze funderingsondervangingen nastelbaar moes-ten zijn door middel van vijzels, zodat eventuele,onverwachtse verplaatsingen tijdens de bouwkonden worden gecompenseerd ter voorkomingvan schade. Dit alles maakte het mogelijk om eenmaximaal ondergronds volume te bouwen.

Grond en grondwaterTer plaatse van het project is het typisch Amster-dams bodemprofiel aanwezig. Het maaiveld ligtop NAP +0,5 m. De eerste meters onder maaiveldbestaan uit Antropogeen zand en klei. Onder dezetoplaag, bevinden zich tot een diepte van onge-veer 15 m minus maaiveld Holocene afzettingenbestaande uit veen en klei en een siltige tussen-laag, de zogenaamde Wadzandlaag. Onder hetHolocene pakket bevinden zich de ‘Amsterdamse’Eerste en Tweede Zandlaag.

Het grondwaterniveau ligt op NAP -0,4 m (gracht-peil), circa 1 m minus maaiveldniveau. De stijg-hoogte van het water in het Wadzand is lokaalgelijk aan het freatische niveau. In het Pleistocenezand is de stijghoogte rond NAP -2 m.

Constructie onderdoorgangDe ondergrondse passage, die de beide pandenonder de Heintje Hoeksteeg door met elkaar ver-bindt, is 6 meter diep, 9 meter breed en 20 meterlang. De nieuwe kelder is opgedeeld in drie delen,een rechthoekige standaard bouwput bestaandeuit damwanden tot een diepte van 11m, een kleinebouwput in het bestaande souterrain met combi-wanden tot 7m, en de bypass onder de monumen-tale bouwmuur tot net onder ontgravingsniveaudoor middel van een waterdicht afgelaste berli-nerwandconstructie. Voorafgaand aan deze ope-ratie is de ondergrond om de dertig centimetermet stalen pinnen voorgeprikt. Dit om eventueleobstakels in de grond tijdig op te sporen. Hierbijis op enkele plaatsen op houten en metselwerkfunderingsresten gestuit, die vervolgens zijn weg-gefreesd. Nadat de damwanden zijn geplaatst,zijn zo’n 70 palen 19 meter diep de grond inge-gaan. De werkzaamheden voor de bouw van deonderdoorgang konden vervolgens van start.De bouw van de nieuwe ondergrondse ruimten bestaat op hoofdlijnen uit de volgende stappen:• Inbrengen damwand in het oude huis;• Funderingsherstel van het museum en overige

aangrenzende gebouwen;• Verwijderen van obstakels en plaatsen damwand;

• De “grote” bouwkuip onder de steeg en hetnieuwe huis (diepte van 6m);

• De “trap” bouwkuip onder het oude huis (dieptevan 4,5m);

• Verbinding onder de gevel van het oude huis.

DamwandenIn het voortraject zijn verschillende bouwkuipva-rianten onderzocht. Een gestempelde damwandin combinatie met de water ondoorlatende Holo-cene formatie is als meest risico- en kosten effi-ciënte oplossing gekozen. Om verticaal evenwichtte waarborgen zijn damwanden tot voorbij de


Figuur 2 – Links van de steeghet Oude Huis en rechts hetNieuwe Huis.

SamenvattingMuseum Ons’ Lieve Heer op Solder, opgericht in 1888, is een van de oudstemusea van Amsterdam. Het is recentelijk gerestaureerd, opnieuw ingericht en uitgebreid. Uitbreiding was noodzakelijk om de druk op het monument te verminderen en om meer ruimte te scheppen voor informatie en educatie, voorcontext en verdieping. Het buurpand is erbij betrokken en ondergronds, onderde naastgelegen steeg, verbonden met het monument. De uitvoering van het project inclusief restauratie is in 2009 gestart en heeft in totaal zes jaar geduurd.

Het vernieuwde museum is op 22 september 2015 door Koningin Máxima ge-opend. Dit artikel beschrijft de uitdagingen in het geotechnisch ontwerp en deuitvoering van een top 100 UNESCO (NL) monument in de historische binnenstadvan Amsterdam. Het project kende een risicogestuurde aanpak volgens GeoRM met bijbehorende risicoanalyses en -documenten. Het ontwerp kende bijzonderegrondkeringen en maatregelen om stabiliteit van de bouwkuip te waarborgen.Geotechnisch Risico Management in alle fasen van het project heeft bijgedragenaan een bouwproject zonder significante schade of vertraging.

Figuur 3 – Overzicht van projectlocatie en omgeving.

Wadzandlaag geïnstalleerd. De stijghoogte indeze laag mag niet worden verlaagd omdat dit re-latief snel tot zakking van oude paalfunderingenleidt door een toename van de negatieve kleef eneen afname van de positieve kleef. AZ17-700 enPAL3290+HEB220 damwanden tot NAP-10 m zijngebruikt voor de grote-bouwkuip (0,5m in het kleivoor volledige afsluiting van de Wadzandlaag). DePAL damwandprofielen zijn gebruikt vanwege res-tricties in de profielhoogte om zoveel mogelijknuttige ruimte in het museum te kunnen creëren.

Bijzondere grondkeringenVoor de bouwkuip in het souterrain van het mu-seum is een relatief korte combiwand tot NAP-7 maangebracht, welke bestond uit stalen buispalenmet aangelaste damwandvleugels , zie Figuur 5.Deze innovatieve techniek maakte het mogelijkom de wand met een (trillingsarm) inwendig val-

blok binnen de voor een monument geldende tril-lingsrichtlijnen (SBR-A, cat. 3) aan te brengen. Ditwas essentieel omdat de werkhoogte in het sou-terrain slechts 2 meter bedroeg en machines omdamwanden volledig trillingsvrij op diepte te druk-ken niet door de deur het souterrain in konden.

Installatie van de damwanden en gecombineerdedamwanden was niet mogelijk direct onder de monumentale gevel van het oude gebouw. Hier is de bouwkuip lokaal gerealiseerd door gebruik-making van een (gelaste) stalen berlinerwand-constructie tot NAP -7 m, die voorafgaand aan de ontgraving met vijzels in de grond zijn gedrukt,zie Figuur 6.De korte combiwanden sluiten de Wadzandlaagniet af en zoals eerder aangegeven mocht de wa-terstand in de Wadzandlaag niet worden beïn-vloed. Op basis van een 1D beschouwing is de

bouwkuipbodem dan niet in evenwicht. Ook wan-neer de beperkte breedte van de bouwkuip in deevenwichtsbeschouwing wordt meegenomen isnog geen sprake van evenwicht. Dit evenwicht iswel bereikt door aan de palen een 1 m2 plaat tebevestigen, zodat de bouwkuipbodem vernageldwordt. Om deze plaat te kunnen bevestigen enverticaal evenwicht te behouden is gefaseerd ont-graven. De plaat is door middel van een boutenigszins aangespannen, zodat een lichte belas-ting op de bouwputbodem wordt uitgeoefend.Hiermee wordt de mogelijke initiële vervormingvan de bodem beperkt en zal de paal en plaat directfunctioneren als weerstandbiedend element.

Funderingsondervangingen Zelfs goed gesteunde damwanden zorgen voorenige ontspanning van de grond in de nabijheidvan de bouwkuipen, met grond verplaatsingen alsgevolg. Deze grondverplaatsingen kunnen ge-bouwzettingen veroorzaken (vooral bij funderin-gen op staal en oude houten palen), buigendemomenten in palen en mogelijk vermindering vanpaaldraagvermogen.Vanwege deze negatieve effecten en de slechteconditie van de houten palen onder het museumen omliggende gebouwen is uit voorzorg de fun-dering verstevigd met nieuwe geboorde stalenbuizen tot in de tweede zandlaag op NAP-19,5 mvoorafgaand aan de ontgravingswerkzaamheden.De buispalen onder het museum zijn gefaseerdvoorgespannen met vijzels in 3 rondes (70% - 90%en 100%), zie Figuur 7.

De vijzels zijn behouden gedurende de bouw ommogelijke verschilzettingen van het gebouw tecompenseren. Door het voorspannen van depalen, is de belasting van de bestaande oude hou-ten palen direct overgedragen op de nieuwe palen


Figuur 5 – Souterrain tijdens plaatsen combiwand. Figuur 6 – Berlinerwand onder de gevel van het museum.

Figuur 4 – Links het oude huis (nr. 38), rechts het nieuwe huis (nr. 40).

en zijn tijdsafhankelijke verplaatsingen geminima-liseerd.

Geotechnisch Risico ManagementVanwege de gevoelige omgeving is in de ontwerp-fase een grondige risicoanalyse ten aanzien vanomgevingsbeïnvloeding uitgevoerd in combinatiemet intensieve monitoring tijdens uitvoering. Eenessentieel onderdeel hiervan is om de raakvlakkenvan het ondergrondse met het constructieve enuitvoeringstechnische deel grondig te inventari-seren en beschouwen. Dit is in het geval van Mu-seum Ons’ Lieve Heer op Solder gedaan doorintensieve samenwerking en duidelijke communi-catie tussen de verschillende disciplines en vanontwerp tot en met de uitvoering te werken con-form de zogenaamde georisicomanagement(GeoRM) aanpak uit het nationale GeoImpuls pro-gramma (2009 - 2015).

Het verminderen van de risico’s was hierbij het pri-maire doel van het ontwerpteam. De volgendeaanpak is gebruikt:1. Bepalen conditie van constructie, fundering en

weerstand van de belendende constructies.Eisen opgelegd door de omgeving en verschil-lende partijen zoals pandeigenaren en beheer-ders van ondergrondse infra.

2. Voorspellen van vervormingen, trillingen engrondwaterstanden ten gevolge van de bouw-werkzaamheden.

3. Bepalen van verwachte schaderisico’s; gerela-teerd aan stap 1 en 2.

4. Het nemen van preventieve (ontwerp) maatre-gelen als niet wordt voldaan aan de eisen.

5. Monitoring; vergelijken van voorspellingen enmetingen gedurende de uitvoering (observa-tie). Dit in elke relevante/ significante fase.

6. Informatie overdragen naar volgende fase enwaar nodig het nemen van corrigerende maat-regelen wanneer de metingen groter zijn dan devoorspelling. Deze maatregelen zijn in het ont-werpproces gedefinieerd.

Deze 6 stappen zijn geïntegreerd in het geheleontwerpproces van het museum en vertaald ineen risicodocument. In het risicodocument zijnde risico’s, de effecten, de preventieve (ont-werp) maatregelen, monitoring en corrigerendemaatregelen vastgesteld voor de volgende driehoofdonderwerpen: damwanden, ontwatering,(nieuwe) paalfundering.

Een van de belangrijkste risico’s bij het onder-grondse bouwen in een historisch centrum zijn deondergrondse obstakels. Indien deze worden aan-getroffen gedurende het inbrengen van de dam-wanden leidt dit tot vertraging en extra kosten.Deze kosten zijn over het algemeen voor rekeningvan de opdrachtgever. Vanwege de onzekerheden

en tijdsdruk van de uitvoering is dit al snel een las-tig te beheersen kostenpost. De kans op onder-grondse obstakels was bij dit project groot. Als beheersmaatregel heeft CRUX een methodegespecificeerd in het risicodocument om obsta-kels, voorafgaand aan de funderingswerkzaamhe-den, te lokaliseren en verwijderen.Voor de damwand zijn bijvoorbeeld de volgenderisico’s beschouwd:A.Niet op ontwerp diepte komen, vanwege obsta-

kels of weerstand (bij drukken)B.Trillingen van machines tijdens drukken.C.Ontspanning van de grond door voorboren van

de grond en obstakels.D. Lekkage bij sloten van de damwanden.E. Lekkage bij bouwkuip nabij gevel kruising.F. Meer verplaatsingen van de damwand dan in het

ontwerp.G. Instabiliteit van de damwand.Dit is in tabelvorm als volgt in het risicodossier op-genomen (zie Tabel 1 en 2).De monitoringsmethode en correctieve beheers-maatregelen zijn hierin niet weergegeven.

TrillingenDe bovenverdiepingen van het museum zijn reedsgerenoveerd op het moment dat de ondergrondsewerkzaamheden begonnen. Om het risico vanschade door trillingen te minimaliseren zijn dedamwand gedrukt of inwendig geheid in het gevalvan de combiwand onder het museum en zijn denieuwe paalfunderingen geboord. Om het risicovan trillingen en het niet op diepte komen van dedamwand te minimaliseren is de damwand zo kortmogelijk gehouden, met een voetniveau boven devaste zandlaag. Deze optimalisatie heeft tevens

een gunstig effect op de kosten door een vermin-deren van materiaal en bouwtijd.

VervormingenHet bouwkuipontwerp is voornamelijk uitgevoerdmet 2D EEM PLAXIS. Ter controle van het dam-wandprofiel is een toetsing conform de CUR166systematiek uitgevoerd. Met behulp van PLAXISzijn verschillende berekeningen en gevoeligheid-sanalyses iteratief uitgevoerd om zo tot een opti-maal ontwerp te komen met minimale enacceptabele invloed op de bestaande gebouwen,aanwezige kabels en leidingen, de nieuwe paal-fundering en de constructie zelf. De optimalisatieszijn onder andere gevonden in de stijfheid van dedamwandprofielen, een extra stempellaag, aan-passing van de stempelniveaus en ontgraving insleuven.

In het uiteindelijke ontwerp is de maximaal bere-kende damwandverplaatsing 30 mm. De bere-kende grondverplaatsingen tussen 10 mm en 30mm zijn gebruikt om de buigende momenten enhorizontale rekken in de aangrenzende gebouwente bepalen. De schadepredictie en daarmee detoetsing van het ontwerp is uitgevoerd met de“Methode der Grensrekken” zoals beschrevendoor Netzel (2009).Tevens zijn met PLAXIS de nieuwe paalfunderin-gen ontworpen op de buigende momenten diedoor de horizontale grond vervormingen optre-den. CRUX heeft het gehele geotechnische ontwerpuitgevoerd van de funderingsondervangingen. Deconstructeur Strackee heeft het constructievedeel hiervan ontworpen.

GEOTECHNISCH RISICO MANAGEMENT UITBREIDING MUSEUM ONS’ LIEVE HEER OP SOLDER TE AMSTERDAM


Figuur 7 – Vijzels binnenin kelder van het oude huis.

Tabel 3. Bouwfasen ondergrondse werkzaamhedenFase nummer en beschrijving

1 Funderingsherstel belendende gebouwen2 Stutconstructie Oude Huis3 Installatie combiwand souterrain 4 Installatie palen Oude Huis 5 Plaatsing betonvloer van Oude Huis6 Voorspannen palen Oude Huis7 Slopen naastgelegen pand nr. 388 Installatie van damwanden 9 Funderingsherstel resterende

belendende gebouwen10 Ontgraving tot NAP -0,25 m11 Plaatsing stempelraam NAP + 0 m12 Ontgraving tot NAP -2,0 m13 Plaatsing stempelraam NAP -1,75 m14 Ontgraving tot NAP -4,75 m15 Storten betonnen keldervloer16 Verwijderen stempelraam NAP-1,75 m17 Plaatsing betonwanden en

begane grond vloer18 Verwijderen stempelraam NAP +0 m19 Ontgraving tot NAP -2,3 m in souterrain20 Plaatsing stut frame NAP -2,1 m

in souterrain21 Ontgraving tot NAP -3,85 m in souterrain22 Maken van verbinding en afmaken

constructie

Uitvoering en monitoringVanwege de gevoeligheid van het oude huis enomliggende gebouwen en de complexiteit van debouwwerkzaamheden is een uitgebreid monito-ringsprogramma geïmplementeerd. Dit bestaat uithet meten van vervormingen van de gebouwen, dedamwandvervorming, trillingen bij gebouwen engrondwaterniveaus. De monitoring van het oudehuis bestond uit een geavanceerd ‘liquid level’ sys-teem, gecombineerd met “standaard” hoogte-boutjes (z-richting) en x,y,z-prisma’s. Met het liquid level systeem was het mogelijk omde pandzakkingen real-time 24/7 nauwgezet tevolgen en te bewaken. De opvolging van over-schrijding van grenswaarden van het liquid levelsysteem en onderlinge communicatie is al in eenvroeg stadium tijdens de bouw getest op het mo-ment dat (per ongeluk) een spijker door een water-slang is geslagen. Gedurende de uitvoering bleek de combinatie vanhet risicodocument, het monitoringsplan en demonitoring gegevens waardevol voor het beheer-sen en op tijd aanpassen van het gehele bouwproces.

Ondergrondse obstakelsHet onderzoek naar de obstakels vond plaats doorhet drukken van een slank stalen profiel tot eendiepte van 5 m. Dit werd elke 0,3 m uitgevoerd inhet hart van het damwandtracé en ter plaatse vande funderingspalen. Uit het onderzoek kwamenobstakels langs het belendende gebouw op eendiepte van ongeveer 3m naar voren, echter de dik-tes hiervan waren onzeker. Voor het verwijderenvan het object werd een crusher (Ø500 mm, figuur10) gebruikt tot een maximale diepte van 5 monder maaiveld, in combinatie met toevoeging vaneen cement bentoniet mengsel.Om een doorlopende sleuf en ontspanning/ ver-vorming van de omliggende grond te voorkomenwerd het ‘crushproces’ om en om in vakken van 3muitgevoerd. Nadat het cement bentoniet mengselis uitgehard tot een kleiachtig materiaal, zijn detussenliggende vakken gecrushed. Om binnen en-kele dagen de schuifsterkte van de lokale klei tebereiken (minimum van 20 kPa), is een hogere mix-ratio dan normaal gebruikt voor de cement bento-niet. De voorgestelde technieken zijn vervolgens


Figuur 8 – Schematisering ondergrondse bouwfasen (tekeningen: Strackee).

Tabel 1 � en Tabel 2 � - Risicobeschouwing onderdeel damwand.

succesvol uitgevoerd en de damwanden zonderproblemen en vertragingen geïnstalleerd.

Diepere ontgravingTijdens de ontgravingswerkzaamheden is in fase12 (ontgraving voorafgaand aan stempel) per ongeluk 0,5 m dieper gegraven dan op basis vanhet ontwerp was toegestaan (NAP-2,5 m in plaatsvan NAP-2,0 m). Omdat de damwand op dat moment nog niet was gestempeld, waren aanvul-lende wandverplaatsingen te verwachten, welkedoorwerken tot in latere faseringen en op diepereniveaus en de invloed op de omgeving vergroten.Door direct na het constateren van deze afwijkingeen inclinometing aan de damwand uit te voerenkon op basis van de meetresultaten en aanvul-lende PLAXIS-berekeningen snel worden gecon-stateerd dat de damwandverplaatsing ten gevolgevan ontgraving van NAP-2,5m ten opzichte van het ontwerp weliswaar met 40% (+5 mm) was toegenomen, maar dat in de laatste fase slechts

een toename van 10% (+3 mm) te verwachten was.Omdat dit vanuit omgevingsbeïnvloeding accep-tabel werd geacht kon de aannemer de bouwwerk-zaamheden vervolgen zonder enige significantevertraging (figuur 11).

ConclusieMede door een zorgvuldige risicogestuurde aan-pak, een intensieve samenwerking en duidelijkecommunicatie tussen de verschillende disciplinesvan ontwerp tot en met de uitvoering is het mu-seum in de zomer van 2015 succesvol afgerondzonder enige significante schade of vertraging.

Nominatie Schreudersprijs 2015Het project ‘Funderingsherstel en uitbreiding Museum Ons’ Lieve Heer op Solder’ is in oktober2015 genomineerd voor de Schreudersprijs 2015,een tweejaarlijkse prijs voor projecten waarbij opeen innovatieve en verantwoorde manier gebruikis gemaakt van de ondergrond.

DankwoordDit project is tot stand gekomen door een goedesamenwerking van CRUX Engineering, NL Bouw-meesters, Strackee BV Bouwadviesbureau en Bouw-bedrijf van Schaik en BREM funderingsexpertise.Tevens wordt de opdrachtgever, het bestuur enmedewerkers van het museum, hartelijk bedanktvoor het getoonde doorzettingsvermogen bij hetrealiseren van dit bijzondere project.Tot slot onze dank aan fotograaf Arjan Bronkhorst.

Referenties- Netzel, H. (2009). Building response due toground movements. PhD thesis TU Delft, The Netherlands. ISBN 978-1-58603-995-0.- Van der Stoel et al. (2013). ConservatoriumhotelAmsterdam, geotechnical design and monitoring– Proceedings of the 18th ICSMGE Paris 2013.– BRE 1995. Assessment of damage in low-risebuildings. BRE Digest Concise reviews of building technology. �


GEOTECHNISCH RISICO MANAGEMENT UITBREIDING MUSEUM ONS’ LIEVE HEER OP SOLDER TE AMSTERDAM

Figuur 10 –Crusher.

Figuur 11 – Vergelijking tussen berekende en gemeten damwandvervormingen.

Figuur 9 –Liquid level systeem(meetpunten en resultaten).

K AT E R N VA NLichtgewicht wegophoging voor N222 met

unieke fietstunnel

Calibration of partial factors for basal reinforced piled embankments

20E JAARGANG NUMMER 1 JANUARI 2016

ONAFHANKELIJK VAKBLAD VOOR

GEBRUIKERS VAN GEOKUNSTSTOFFEN

De collectieve leden van de NGO zijn:

Baggermaatschappij Boskalis BV,Papendrecht

Bonar BV, ArnhemHuesker Synthetic B.V.Cofra B.V., AmsterdamDeltares, DelftFugro GeoServices BV,

LeidschendamGenap B.V. 's HeerenbergGeopex Products (Europe) BV,GouderakInfraDelft BV, DelftIntercodam Infra BV, AlmereJuta Holland B.V., Oldenmarkt Kem Products NV,Heist op den Berg (B)Kiwa NV, RijswijkKwast Consult, Houten

Movares Nederland BV, UtrechtNaue GmbH & Co. KG,

Espelkamp-FiestelOoms Civiel BV, AvenhornProsé Geotechniek BV,

LeeuwardenQuality Services BV, BennekomRobusta BV, GenemuidenSBRCURnet, DelftT&F Handelsonderneming BV,

OosteindeTen Cate Geosynthetics

Netherlands BV, NijverdalTensar International,

’s-HertogenboschTerre Armee BV, WaddinxveenVan Oord Nederland BV, GorinchemVoorbij Funderingstechniek BV,

Bonar BVWestervoortsedijk 736827 AV ArnhemTel. +31 (0) 85 744 1300Fax +31 (0) 85 744 [email protected]

Geokunst wordt mede mogelijk gemaakt door:

NAUE GmbH & Co. KGGewerbestr. 232339 Espelkamp-Fiestel – GermanyTel. +49 5743 41-0 Fax +49 5743 [email protected]

44 GEOKUNST – Januari 2016

TEXION Geokunststoffen NVAdmiraal de Boisotstraat 13B-2000 Antwerpen – BelgiumTel. +32 (0)3 210 91 91Fax +32 (0)3 210 91 92www.texion.bewww.geogrid.be

TenCate GeosyntheticsHoge Dijkje 27442 AE NijverdalTel. +31 (0)546-544 811 Fax +31 (0)546-544 [email protected]/geonederland

Geokunst wordt uitgegeven door de

Nederlandse Geotextie l organisatie.

Het is bedoeld voor beleidsmakers,

opdrachtgevers, ontwerpers, aan nemers

en uitvoerders van werken in de grond-,

wegen waterbouw en de milieutechniek.

Geokunst verschijnt vier maal per jaar

en wordt op aanvraag toegezonden.

Tekstredactie C. Sloots

Eindredactie S. O’Hagan

Redactieraad C. Brok

A. Bezuijen

M. Dus̆kov

J. van Dijk

F. de Meerleer

Productie Uitgeverij Educom BV

Een abonnement kan worden aangevraagd bij:Nederlandse Geotextielorganisatie (NGO)

Postbus 3583840 JA HarderwijkTel. 085 - 1044 727

www.ngo.nl

Van de redactie

Colofon


Beste Geokunst lezers,

Voor mij was het hoogtepunt op geokunststoffen gebiedin 2015 de promotie van Suzanne van Eekelen op 1 juli2015 aan de TU Delft. Na jaren onderzoek en tientallen artikelen promoveerde zij op Basal Reinforced Piled Embankments - in Nederland beter bekend als paalmatras-sen. Tijdens haar promotieonderzoek heeft Suzanne 8 artikelen over paalmatrassen in Geokunst gepubliceerd,van de Kyotoweg in 2008 tot deze uitgave 2016-1.

In deze GeoKunst treft u een validatie op basis van statis-tische correlatie van de semi-probalistische rekenmodel-

len, die tijdens haar onderzoekzijn ontwikkeld voor het ont-werp van paalmatrassen. Dezerekenmodellen zijn onlangs op-genomen in CUR 226: 2015. Devalidatie is uitgevoerd volgensde richtlijnen uit de Eurocode.De rekenmodellen zijn gekali-breerd op basis van rekken diewerkelijk gemeten zijn in het laben in-situ, versus berekeningenvolgens het concentric arches rekenmodel. In verband met de

grote internationale belangstelling voor en het belang van deze validatie van de ontwerpmethode, is dit artikelin het Engels geschreven. Het artikel beschrijft zowel debeoordeling van de modelfout als de kalibratie van de par-tiële factoren en staat ook even stil bij de lessons learnt.

Een andere manier om zettingen te voorkomen in zetting-gevoelige gebieden is om ervoor te zorgen dat er geen belastingstoename is op de slappe grondlagen. Dit kandoor de constructie zo licht te maken dat een ophogingniet zwaarder is dan de oorspronkelijke grondlagen. In het tweede artikel bespreken Milan Dus̆kov, Jeroen Tameling en Dick van der Linde de bouw van een ver-hoogde turborotonde, waarbij geëxpandeerd polysty-reenschuim (EPS) in de ophoging is gebruikt, om hetevenwicht te behouden in de terreinbelasting in een zeer zettinggevoelig gebied in het tracé van de Provincialeweg N 222 in de Gemeente Westland. Uniek aan deze

constructie is, dat een fietstunnel met schuimbeton omhulling is geïntegreerd in de EPS ophoging.

Dit is mijn laatste bijdrage aan GeoKunst. Aan het eindevan 2015 stop ik met mijn activiteiten voor de NGO. Het redactieteam blijft verder ongewijzigd en zal wordenaangevuld met Erik Kwast, die de rol van eindredacteur per 2016 zal overnemen.

In mijn periode als redactielid en eindredacteur heb ik het voorrecht gehad om nauw samen te werken met pioniers, onderzoekers, ondernemers en vaklieden, die op de een of andere manier betrokken zijn bij geokunst-stoffen. Ik heb vaak met bewondering geschreven over de pioniers en de avontuurlijke tijd van de Deltawerkentoen geokunststoffen voor het eerst op grote schaal werden toegepast in Nederland. De laatste jaren heeft het accent gelegen op de Nederlandse bijdragen aan baan-brekend en internationaal zeer hoog aangeschreven onderzoek. Ik heb genoten van beide generaties en ik heb de geleide-lijke overgang meegemaakt van berekeningen op de achterkant van een sigarendoos tot wetenschappelijkeontwerpmethodes. Grootschalig gebruik van geokunst-stoffen was nooit van de grond gekomen zonder de pioniers en de ontwikkeling was zonder de wetenschap-pers gestrand in de 20e eeuw. Wat mij betreft hulde aanbeide generaties.

Mijn tijd bij de NGO zit erop. Ik wil hier mijn dank uit-spreken voor de prettige en leerzame samenwerking met de huidige en voormalige redactieleden en de auteursvan de artikelen, die GeoKunst mogelijk maken. Ook Uitgeverij Educom dank ik voor de prettige samenwerkingover de laatste 17 jaren. Ik wens Erik veel succes in zijnnieuwe rol, GeoKunst een mooie toekomst, en u veel leesplezier met deze GeoKunst en een gelukkig en gezond2016.

Shaun O’HaganEindredacteur Geokunst

De paalmatrasconstructiemaakt het mogelijk om nagenoeg zettingsvrije civiele constructies te bouwen in zetting-gevoelige gebieden. Door het werk van Suzanne weten we dat de belastingen via het complexe concentric arches principe in de funderingslaag en de geogrid wapening aan de palen worden overgebracht naar de vaste ondergrond. Deslappe lagen worden dannauwelijks tot niet belast.

InleidingHet project Rotonde Wateringveldse Polder be-treft een nieuwe aansluiting vanuit de Watering-veldse polder op de provinciale weg N222 dooreen turborotonde. Om de rotonde te kunnen aan-sluiten moest een hoogteverschil van circa 5,5meter worden overbrugd. In het tracé van de N222is ook een nieuwe brug naast de bestaande brugover de Lange Watering aangelegd. In verbandmet de naastgelegen provinciale weg is de ro-tonde zettingsarm opgebouwd met circa 25.000kubieke meter EPS, waarbij een plaatstalen fietstunnel werd geïntegreerd in de EPS-construc-tie voor de fietsverbinding met de groenblauweecologische zone. De parallel gelegen kade van de Lange Watering is door het Hoogheemraad-schap van Delfland aangemerkt als ‘veenkade’ met alle bijkomende eisen. Dit artikel beschrijft de randvoor waarden, gemaakte afwegingen tus-sen diverse ophoogmethodieken tijdens het ontwerpproces en de unieke geïntegreerde fiets-tunnelconstructie.

Complexe randvoorwaarden en gemaakte afwegingen In opdracht van de gemeente Westland is dit multidisciplinaire project door ingenieursbureauWaalpartners gecoördineerd van plan- en con-tractvorming tot aan het ontwerp. De specialistenvan InfraDelft (lichtgewicht ophoging inclusieffietstunnelontwerp), Bergschenhoek Civiele Tech-niek (plaatstalen tunnelconstructie) en Nebest(brugconstructie) hebben zorggedragen voor deengineering van het gehele project.

Dit project kende diverse complexe randvoor-waarden. De locatie heeft een slappe onder gronden ligt ingesloten tussen aangrenzende glastuin-bouw en de provinciale ontsluitingsweg. De rotonde is gelegen onder een hoogspanningstracéen ten westen van de nieuwe rotonde wordt deN222 doorkruist door het boezemwater LangeWatering met haar ‘veenkade’. Daarnaast diendetijdens de realisatie het verkeer over de N222 nagenoeg ongehinderd doorgang te hebben

vanwege de economische functie van de nabij gelegen veiling van Flora Holland.

De ophoging van het gebied door een traditionelevoorbelasting bleek niet mogelijk te zijn. Niet intijd, maar zeker ook niet door de invloed die devoorbelasting zou hebben op de constructies in deomgeving, zoals de bestaande N222, de hoog-spanningsmasten en de ‘veenkade’. Tijdens hetontwerpproces is een afweging gemaakt tussende in de tabel aangegeven ophoogmethodieken.

Op basis van de mate waarin de beoordeelde op-ties van invloed zijn en/of beperkingen hebben, isde keuze gereduceerd tot een nadere uitwerkingvan de varianten 1, 2 en 5. Die ophoogmethodeszijn beoordeeld op de volgende factoren: optre-dende zetting, zettings periode, invloed op deveenkade, invloed op de omgeving, uitvoerings-beperkingen en kosten. Hieruit is gebleken dat detoepassing van EPS-blokken de economisch meestinteressante oplossing was voor het uitvoeren van


Dick van der LindeBergschenhoek Civiele Techniek bv

ing. Jeroen TamelingWaalpartners bv

Figuur 2 – Lichtgewicht wegophoging (in de oostelijke richting) van de rotonde en de wegverbreding van de N222.

Lichtgewicht wegophoging voor

N222 met unieke fietstunnel

dr.ir. Milan DuskovInfraDelft bv

Figuur 1 – Lichtgewicht wegophoging (in de noordelijke richting) van de ontsluitingsweg en de rotonde van de N222 .

deze ophoging. Deze ontwerpmethodiek biedtniet de goedkoopste oplossing in aanleg maarscoort (zeer) goed op de overige factoren. Gezienhet omliggende economisch belang heeft de ge-meente Westland gekozen voor de EPS-wegcon-structie.

Lichtgewicht wegophogingen met EPS-blokkenHet hoogteverschil tussen het lager gelegen ge-deelte van de ontsluitingsweg en het hoogstepunt in het midden van de rotonde bedraagt meerdan 5 m. De lokale grond is berucht om zijn zet-tinggevoeligheid ten gevolge van aanwezige dikkeslappe klei- en veenlagen. Het uitzonderlijk hogepercentage vrachtverkeer op deze Veilingroutemaakte de aanleg van zo’n hoge ophoging op dezelocatie met dergelijk ongunstige bodemgesteld-heid niet eenvoudiger. De hoeveelheid vracht-verkeer heeft immers consequenties voor de benodigde verhardingsdikte, in het bijzonder deasfaltpakketdikte, wat ongunstig is voor het eigengewicht van de ophoging. De toegepaste ultralichtgewicht EPS-blokken zorgen ondanks een relatief dik asfaltpakket voor een sterk geredu -ceerde verticale belasting op de ondergrond.Daarmee zijn de zettinggerelateerde consequen-ties voor de naburige objecten gemini maliseerd.Optimale afme tingen van de gerealiseerde EPS-

pakketten zijn iteratief bepaald met gebruik vaneindige elementen Plaxis-modellen waarmee de teverwachten spanningen in de relevante rotonde -profielen zijn gecontroleerd. Uniek ontwerp voor lichtgewicht

fietstunnelconstructie Lopende het project heeft de gemeente Westlandeen recreatieve fietsverbinding aan de scope toe-gevoegd. Omdat een extra verbinding over hetwater (hoewel aanzienlijk goedkoper) niet wense-


SamenvattingMedio april 2015 is een nieuwe rotonde met een aansluiting vanuit de Watering-veldse polder op de provinciale weg N222 in gebruik genomen. Dit project kendediverse complexe randvoor waarden. De locatie heeft een slappe onder grond enligt ingesloten tussen aangrenzende glastuinbouw en de provinciale ontsluitings-weg. Verder wordt ten westen van de nieuwe rotonde de N222 doorkruist doorhet boezemwater Lange Watering met haar ‘veenkade’. Tijdens de realisatiediende het verkeer over de N222 nagenoeg ongehinderd doorgang te hebben vanwege de economische functie van de nabij gelegen veiling van Flora Holland.

De rotonde is zettingsarm opgebouwd met 25.000 m3 EPS-blokken. Een plaats-talen fietstunnel met schuimbetonomhulling werd geïntegreerd in de EPS-ophoging voor de verbinding met de groenblauwe ecologische zone. De ont werp -methode voor de in het EPS-pakket geïntegreerde tunnel constructie van plaat -elementen is een noviteit in de ingenieurs praktijk. Het toegepaste tunnelsysteemmet 7 mm dikke gegolfde staalplaten en schuimbeton is goedkoper dan een tunneluitgevoerd in beton, omdat er geen paalfundering nodig is.

Figuur 3 – Monteren van de gegolfde staalplaten van de fietstunnel onder de Veilingroute (N222).

Methode Zettingen Zettingsperiode Invloed op Invloed op Uitvoerings- Relatieveveenkade omgeving beperkingen kosten1

Overhoogte i.c.m. 2,0 m 2 jaar - - - - - - 150verticale drainage

IFCO-methode 2,0 m 1 jaar + - - / - - 225BeauDrain-methode 2,0 m 1 jaar - - - / - - 200

Ophoging met licht ca. 1,0 m ca. 0,5 - 1,5 jaar - / - - - / - - - / - - 400ophoogmateriaalOphoging met EPS geen n.v.t. + / ++ + / ++ + 600Ophoging op palen geen n.v.t. + / ++ + / ++ + 700 - 1200

Verklaring++ zeker geen invloed / geen beperkingen 1 Relatieve kosten ten opzichte van conventionele zandophoging (=100)+ waarschijnlijk geen invloed / lichte beperkingen- beperkte invloed / matige beperkingen- - zeker invloed / veel beperkingen

Tabel 1 – Afweging tussen zes ophoogmethodieken voor de rotonde van de N222


lijk was, bleef een (tunnel)constructie door de toe-komstige rotonde en bestaande provinciale wegals oplossing over. Een betonnen tunnel met paal-fundering zou echter zorgen voor te veel overlastvoor de omgeving, mede door de langere uitvoe-ringsduur. De hoogspannings masten stonden ookin de weg, dus is er gekeken naar lichtgewicht varianten die snel uitvoerbaar zijn en zettingenkunnen opvangen.

Een modulair systeem van gegolfde stalen plaat-elementen voldeed aan de specifieke projecteisenzoals het profiel van vrije ruimte voor fietsers en voetgangers, de beschikbare dekking op de tunnelconstructie, de opbouw van de dekkings-lagen en de verkeersbelasting over de tunnel. Quakosten bood het systeem voordelen (want geenpaalfundering). Bij de standaard bouwwijze van detunnelelementenleveran cier zorgt een zand-lichaam voor afdoende zijsteun. Gegolfde stalenduiker- en tunnelconstructies worden doorgaansberekend en uitgevoerd met een zandaanvulling.Het gebruik van zand zou in dit geval echter tegrote zettingen op de lokale samen drukbare ondergrond veroorzaken. Een nieuw ontwikkeldeontwerpmethodiek bood soelaas. Integratie van

zo’n modulair systeem van gegolfde stalen plaat-elementen in het EPS-pakket met behulp vanschuimbeton voldeed aan alle projecteisen. Eenreferentieproject bestond niet omdat een derge-lijke ontwerp oplossing nooit eerder was gereali-seerd. Voor het ontwerp van de tunnel constructieis de zandaanvulling vervangen door aanzienlijklichter maar sterker schuimbeton. Afdoende zijde-lingse steun wordt gewaarborgd door de omhul-ling van het schuimbeton met sterkere EPS-blokken.

Flexibele gegolfde stalen tunnels in een grond-lichaam worden berekend conform de methodeKlöppel & Glock. In deze berekeningsmetho-diek wordt de interactie tussen de dunne gegolf-de stalen wand van de tunnel en de steundruk – gegenereerd door het omliggende massief –beschouwd. Het eivormige tunnelsysteem is geba-seerd op afdracht van belastingen door normaal-kracht langs de “drukpunten” in de constructie inde stalen schil, waarbij de stabiliteit van de vormzich ontleent aan de steun van het omhullendemassief. In de sterkteberekening werd deze constructie getoetst op drie aspecten. - Zowel de schedel (de boog) van het profiel als de

onderlinge plaatverbindingen moeten vol-doende sterk zijn.

- Het gewicht van de dekking op de constructiemoet voldoende zijn om bij belasting voldoendetegendruk te bieden.

- Het voorkomen van zogenaamde grondbreuk. Ditis door gebruik van schuimbeton niet relevant.

Het gehele ontwerp is doorgerekend met Plaxis-modellen voor diverse representatieve profielen.

SlotwoordDe gerealiseerde wegconstructie voor de Veiling-route (N222), met de fietstunnel daar onder, voldoet aan zowel de zettingeisen als aan de ver-eiste ontwerplevensduur. De ont werp methodevoor in het EPS-pakket geïntegreerde tunnelcon-structie van plaatelementen is zo ingenieus dat eroctrooi voor is aangevraagd. Het desbetreffendetunnelsysteem met 7 mm dikke gegolfde staal-platen en schuimbetonomhulling is onder dezeomstandigheden goedkoper dan een tunnel uit-gevoerd in beton, omdat er geen dure funderingnodig is. �

Figuur 4 – De afgedekte gegolfde staalplaten en het gedeeltelijk gestorte schuimbetonmassief van de fietstunnel onder de Veilingroute (N222).

Figuur 5 – Plaxis-model met het EPS200/100-pakket onder de Veilingroute(N222) en een omhulling van schuimbeton SB400 rondom de fietstunnel.

1 IntroductionA major challenge for technical committees in generating design guidelines and codes of practice is the choice of safety levels achieved byprescribing partial safety factors. The methodmust provide sufficient reliability, yet at the sametime the resulting design should be economicallyfeasible. The Dutch CUR-Committee for piled embankments has chosen a probabilistic approachto determine the partial factors in order to followa rational and objective procedure. Table 1 liststhe five main procedure steps discussed in thispaper.

Table 1 - Process steps calibrating partial factors

Step Phase description

1 Define the failure mechanisms.

2 Compare model calculations with measured data.

3 Perform reliability analyses for reference cases.

4 Calibration of the model factor.

5 Calibration of the partial load and material factors

2 Piled embankment

2.1 WHAT IS A PILED EMBANKMENT?The basal reinforced piled embankment was deve-loped to build roads, railways or platforms in softsoil areas. They are constructed relatively quickly,settlement-free and they do not damage adjacentsensitive constructions by causing horizontal soildeformations. A basal reinforced piled embank-ment consists of (bottom-up in Figure 1):- a foundation of piles with (or sometimes without)

pile caps. - geosynthetic reinforcement (GR). This is the basal

reinforcement, installed in one or more layers. - an embankment. The bottom layer of the em-

bankment (the ‘mattress’) must consist of a fric-tional material, like sand or crushed aggregate(e.g. crushed rock or crushed recycled construc-tion material).

The load transferred to the pile caps is partly dueto arching and partly transferred through the GR.The 2015 update of the Dutch CUR226 guidelinefor the design of basal reinforced piled embank-ments adopted a new model for the GR design: theConcentric Arches (CA) model of Van Eekelen etal., (2013; 2015, Figure 1). This CA model calcula-tes a value for the maximum GR strain and corres-ponding tensile stress in two calculation steps.

2.2 WHY A NEW METHOD?Van Eekelen et al. (2015) showed that the new CAmodel, adopted in CUR226 (2015), calculates GRstrains that are on average 1.06 times higher thanthe values measured in seven full-scale projectsand four series of scaled model experiments, whilethe model of the old version of CUR226 (2010) calculated GR strains that were on average 2.46times higher than the measured values. The standard deviation was also reduced with the new model, although a considerable standard deviation remained.

3 Step 1: Failure mechanisms

3.1 SYSTEM RELIABILITYEurocode 0 (EC1990) provides target reliability indices β (or equivalently, target probabilities of failure Pf) for each consequence class (CC) or reliability class (RC). For the Dutch piled embank-ment guideline, these target values were interpre-ted to refer to the entire structural system,consisting of several failure mechanisms such as (1) structural failure of the pile cap, (2) bearing capacity failure of the piles, (3) fracture of the GR,(4) slip surface instability of the total system. Thelast failure mechanism is not realistic in mostcases.


Calibration of partialfactors for basal reinforced piled

embankments

Ing. Piet van DuijnenGeotec Solutions

Netherlands(previously Huesker

Synthetic BV, Netherlands)

Figure 1 – The Concentric Arches model for GR design in a basal reinforced piled embankment (Van Eekelen et al., 2013 and 2015)(step 1) the load is transferred along the 3D and 2D arches, (step 2) the GR strain and tensile force is calculated in the GR strips between adjacent piles

Step 1 Step 2

Dr. Ir. Timo SchweckendiekDeltares and Delft

University of TechnologyNetherlands

Ir. Ed CalleDeltares, Netherlands

Dr. Ir. Suzanne van EelekenDeltares, Netherlands

3.2 FAULT TREEThe simplified fault tree in Figure 2 visualizes themost relevant failure mechanisms for a piled em-bankment system.The total system failure probability depends onthe interaction between individual mechanisms.For example: The bearing capacity is determinedby both the pile bearing capacity and the soil be-tween piles. Other mechanisms like fracture of thereinforcement or loss of bearing capacity result di-rectly in total system failure. In that case, theupper boundary of the system failure probabilityis the sum of individual failure mechanism (an OR-gate +�).

3.3 TARGET PROBABILITIES PER FAILURE MECHANISMTarget probabilities of failure can be assigned toindividual failure mechanisms, based on their rolein the system as defined by the fault tree (see e.g.Schweckendiek et al., 2012). For design situations,the allocation of target probabilities of failure islargely arbitrary as long as the overall system tar-get reliability is met. It makes sense to allocate ra-ther high target values to failure mechanisms forwhich the mitigation is rather costly. The failuretree for all three reliability classes is defined andused in the MC analysis.

4 Step 2: Comparing model calculations with measured data

4.1 COLLECTING DATAVan Eekelen et al. (2015) collected 11 experimen-tal and field test series and compared measuredGR strains with values calculated with the new CAmodel, which was adopted in the CUR226 (2015)guideline. This resulted in 122 data points. Sevenof these points were rejected as the polypropylene(PP) reinforcement crept too much during the ex-periment.

4.2 ASSESSMENT OF MODEL ERRORFigure 3 shows the ratio between measured GRstrains re and calculated GR strains rf for the 115

relevant experiments. For 22 data points, the cal-culations gave an under-prediction of the measu-red strains (re/rt > 1.0) and for the remaining 93 anover-prediction (re/rt < 1.0, i.e. conservative beha-viour of the model). The mean model bias, asses-sed as suggested in Eurcode 0 (annex D), is 0.727and the variation of the error terms is about 0.702.Table 4 presents more detailed information for se-veral sub-sets of data.

5 Step 3: Reliability analyses for reference cases

5.1 GEOMETRYThe coefficient of variation of the pile centre-to-centre distance was determined by analysing the


AbstractIn the Netherlands, the design guideline for basal reinforced piled embankmentshas been revised (CUR226:2015) adopting a new analytical design model (The Concentric Arches (CA) model, Van Eekelen et al., 2013; 2015). The CA modelprovides geosynthetic reinforcement (GR) strains which were compared with laboratory and in situ measurements (Van Eekelen et al., 2015). The correspondingdiscrepancies between the measured values and the values calculated with the new model have been assessed statistically in order to obtain model error statistics as suggested in Eurocode: basis of design (NEN, 2011). Monte Carlo

(MC) simulations were carried out to obtain model-, material- and load factors using several reference cases, in order to calibrate the semi-probabilistic designapproach for the revised Dutch Design guideline for Piled Embankments (CUR226,2015). This paper discusses both the assessment of the model error as well as the calibration of the partial factors, including the lessons learnt.A paper which is nearly the same as this one was published before in the proceedings of ISGSR 2015, Rotterdam.

Figure 4 – Relationship between characteristic value of the unit weightof the fill properties and the student-T distribution in the MC simulation.Figure 2 – Tree of failure mechanisms (RC3)

Figure 3 – Ratio ofmeasured GR strain

(re) and calculated GRstrain (rt), sorted

in descending order. Two results

(ratios > 5-8) are beyond the displayed

scale. Data obtainedfrom Van Eekelen

et al. (2015).

measured pile position for a project in Houten(Van Duijnen et al., 2010). The result is given inTable 2.

5.2 MATERIAL PROPERTIES EMBANKMENT FILLIn the Netherlands, the default values for the coef-ficient of variation (V) of common soil types arestated in the national annex of EC7. Table 2 pre-sents the values used in the present study.For the soil properties, the student-T distributionfor the 95% value was used.

(1)

Table 2 - Coefficients of variation of soil properties and geometry as applied in the calibration study

Property V Centre-to-centre distance 0.10 mEmbankment height 0.05 m Angle of internal friction 0.10 deg Unit weight of the fill 0.05 kNm3

Sub grade modulus 0.25 MPa

Figure 4 presents the relationship between thecharacteristic value for the unit weigth (19 kN/m3)and the student-T distribution used in the MC analysis.Figure 5 presents the relationship between thecharacteristic value for the angle of internal fric-tion (45o) and the student-T distribution used inthe MC analysis as described in NEN 9997-1.

5.3 GEOSYNTHETIC REINFORCEMENT (GR) PROPERTIES

5.3.1 STRENGTHGR suppliers must guarantee the short term designstrength of the GR. They are obliged to test the tensile strength for every production batch.Batches are only accepted if all tensile strength results are larger than the strength on the label(Ftest > Fmat). In the MC analysis the variation coefficient V=0.05is used for the tensile strength Fmat, which is aslightly conservative estimate, as the variationprovided by the suppliers are somewhat lower.

5.3.2 TIME EFFECTSThe tensile strength on the label is the short termstrength of the GR leaving the factory. Thestrength reduces in time mainly due to environ-mental circumstances, installation damage andmaterial behaviour (creep, relaxation). Designs arebased on the strength at the end of the lifetime.Figure 6 presents the reduction in tensile strengthas a function of time due to creep for several products (source: BBA certificates). After 100years the strength is estimated to be 65% to 75% of the initial strength.

The tensile strength at the end of the lifetime (100years) was used for the present calibration study.Analysing the reliability of a system with the tensile strength at the end of its life results in an underestimation of the lifetime reliability.

5.3.3 STRENGTH-STRAIN RELATION SHIPThe correlation between tensile strength and axialstiffness is determined in the MC analysis using aratio factor between the two, with a coefficient ofvariation of 0.1. Figure 7 illustrates the resultingscatter.

5.4 LOADSThe dominant loads in piled embankments aretraffic loads. EC1-4 gives characteristic loads. Un-fortunately, no appropriate statistical model wasavailable for explicit uncertainty of the trafficload. Instead, the loads applied in the calibrationsare nominal values from EC1-4. Since the uncer-tainty in the load is already accounted for in thesenominal values, the target reliability index βb was reduced as follows, using a standardized influencecoefficient R = 0.8 for the resistance as suggestedby ISO 2394.

(2)

Table 3 presents the target reliability indices in the ultimate limit state (ULS) for the 3 reliabilityclasses with and without top load.

Table 3 - Target reliability index β in the ULSRC 1 RC 2 RC 3

Without top load >3.5 >4.0 >4.6 With top load >>2.8 >>3.2 >>3.7

For piled embankments, the influence coefficientfor the top load (αr=0.8) may be overestimated.Figure 12 shows that the influence of the externalloads on the reliability is much smaller and the fac-tor (αr) is larger for a thick mattress (case 1). Forcase 1, RC2 without top load (β r =4), the requiredtensile strength is about 520 kN/m and with top


Figure 5 – Relationshipbetween characteristicvalue of the angle of internal friction of the fill and the student-Tdistribution in the MC simulation.

Figure 7 – Scatter plot of thecorrelated relationship be-tween tensile strength andaxial stiffness of the GR.

Figure 6 – Strengthreduction as a functionof time due to creep.

load (β=3.2) about 400 kN/m. Obviously, a smal-ler tensile strength in the case with top load is notlogical and the target reliability β index for thecases with top load βT l sd is used as a bottom limit.Engineering judgement and the calculated relia-bility index are decisive for the load factor.

6 Step 4: Calibration of the Model error

6.1 STATISTICAL CHARACTERIZATIONIn order to account for the model uncertainty, thedefinition of the model factor as suggested in Eurocode 0 has been adopted for the design me-thod for piled embankments. The model factor isa combination of the mean bias (b = re/rt) and a variation around the mean δ (Eq. (3)), the variationcoefficient of which is calculated with Eq. (4).

re = b • rt • δ i (3)

(4)

The distribution of δ is assumed to be lognormal.The basis for the mean value b and coefficient ofvariation V is the comparison between calculatedand measured strain (re and rt) results, as des-cribed in section 4. As the entire data set is not relevant for the envisaged Dutch guidelines, onlya subset based on the subgrade modulus was considered. Figure 8 presents the ratio (re/rt) plotted against the subgrade modulus k.

Table 4 - Mean bias and variation coefficient of the model error based on subsets of experimental data from Van Eekelen et al. (2015) with different subgrade moduli.

Subgrade Number Mean Coefficientmodulus k of data bias b of variation[kN/m3] sets N Vδ

0 11 0.833 0.163≤158 17 0.806 0.246≤236 22 0.775 0.306≤480 46 0.679 0.857

≤1200 54 0.700 0.868≤3138 115 0.727 0.702

Table 4 shows the model error statistics for diffe-rent subsets of data in classes with increasingmaximum subgrade modulus.In the Netherlands, piled embankments are usually constructed in soft soil areas with wouldotherwise give large settlements (subgrade modu-

lus k < 236 kN/m3).Hence, the range of application of the Dutch design guidelines was limited to subgrade moduliup to 240 kN/m3, which justified using only the 22 experiments reported in the third line of Table4 with a maximum value of 236 kN/m3. The modelbias for this data is illustrated in Figure 9.

6. 2 MODEL FACTOR (DESIGN VALUE)The dominant failure mechanism in the Service-ability Limit State (SLS) is excessive GR strain. The SLS target reliability index is 2.8, the targetprobability of failure is 0.24% (Pf = Φ )–2.8)).Figure 10 shows the results of a MC analysis with the calculated maximum GR strain on the horizontal axis and its probability of exceedance(Pf = εe < εt ) on the vertical axis. The calculatedmaximum strain with all factors equal to 1 wasabout 2.7%. The 0.24% failure strain was about3.60 (see figure 9). The model factor is calculatedwith:

Figure 10 – Probabilitycurve of occurrence calculated strains to

determine the model factor.

Figure 8 – Ratio re / rt versus subgrade modulus k. Figure 9 – Measured GR strain re versus calculated GR strain rt for the 22 datapoints from Van Eekelen et al (2015) with subgrade modulus k < 240 kN/m3.

CALIBRATION OF PAR TIAL FAC TO RS FO R BASAL REINFORCED PILED EMBANKMENTS


The model factor ensures a safe calculation modelwith a probability of failure of about 0.24% in theserviceability limit state (β= 2.8).

7 Step 5: Calibration of the Partial factors

7.1 CALIBRATION WORKFLOWThe calibration of the partial factors is based onfour reference cases that are characteristic forpiled embankments in the Netherlands. The par-tial factors are determined iteratively as shown inthe flow chart in Figure 11.

For each test case, data set and set of partial fac-tors, a design is made which meets the unity checkfor the envisaged design rule. Subsequently, thereliability index of the design is assessed with MCanalysis (i.e. the same probability distributions areused for deriving the characteristic values in thedesign as well as in the reliability analysis) andcompared to the target value. The partial factorsare amended in an iterative process until all testcases comply with the required reliability index β.

7.2 ANALYZED CASESTable 5 lists the general data of the four cases in

the MC-analysis. Case 3 is the common situationfor piled embankments. Case 1, 2 and 4 are excep-tional situations which represent the limits of thedesign method.

For all cases, the fill unit weight is 19 kN/m3,square pile caps and pile spacing are applied. Thecalculations were performed for a subgrade modulus of 0 and 100 kN/m3. The ratio betweenshort term strength and stiffness was 12.

8 Results

8.1 RESULTING SAFETY FACTORS AND MODEL FACTORFigure 12 presents the relation between the characteristic (95%) long term tensile strength and the calculated reliability index β (markers) for four reference cases. The figure shows that the influence of the requiredtensile strength on the calculated reliability indexβ is large for thin mattresses (case 2) and small for thick mattresses (case 1).

Table 6 presents the partial factors which complyfor all cases with the required reliability and at the same time do not over-design the construc-tion. It is not possible to calculate 1 single set of partial factors that exactly gives the required reliability for all cases.

8.2 CALCULATED RELIABILITYTable 7 presents the calculated reliability index βfor all 4 cases for the serviceability limit state (SLS)and the 3 reliability classes (RC1, RC2 and RC3) inthe ultimate limit state.

The values in italics in Table 7 are a slightly belowthe required target reliability index. The situationwithout surcharge load is not realistic and there-fore these relatively low values were accepted.

8.3 INFLUENCE OF GR STIFFNESS/STRENGTH RATIO The ratio between the GR stiffness (J) and the(short term) tensile strength has a limited influ-ence on the calculated reliability β. Table 8 showsthis influence.

With an increasing GR stiffness – strength ratio,the reliability index β reduces. The presented partial factors are only applicable for a ratio between strength and stiffness of 7 to 20.

8.4 NON-SQUARE PILED ARRANGEMENTS: SX ==/ SY

All considered cases so far have a square pile pattern (sx = sy). Table 9 presents the calculated reliability index β for the case sx =/ sy and a surcharge load of 20 kN/m2.The influence of the difference between the longitudinal and transversal pile spacing is negli-gible.

9 Lessons learnedIn this paper we wanted to share: – Selection of relevant subsets of experimental

data can help in constraining the model uncer-tainty for a specific application.

– In order to determine which parameters shouldbe factored at all, we successfully followed a sequential approach, meaning that we startedwith the most influential variables and then


Table 6 - Resulting partial material- and load factors and the model factor

RC1 RC2 RC3Required β > 3.5 > 4.0 > 4.6

Angle of internal friction 1.05 1.10 1.15Unit weight 0.95 0.90 0.85Tensile strength GR 1.30 1.35 1.45Axial stiffness GR 1.00 1.00 1.00Subgrade modulus 1.30 1.30 1.30Top load 1.05 1.10 1.20Model factor 1.40 1.40 1.40

Table 8 - Influence of GR stiffness-strength ratio for case 3Fr;kd;k Fr;ld;k J Ratio Reliability

[kN/m] [kN/m] [kN/m] J / Fr;kd;k index β

178 111 1 260 7 3.53215 135 2 600 12 3.49260 163 5 200 20 3.46542 340 54 000 100 3.42

Table 7 - Calculated reliability index βCase Without surcharge load With surcharge load

SLS RC1 RC2 RC31 SLS RC1 RC2 RC31

1 2.82 3.56 4.05 2.81 3.58 4.02

2 2.67 3.31 3.67 2.63 3.28 3.653 2.78 3.50 3.98 4.75 2.76 3.49 3.95 4.314 2.72 3.42 3.84 2.70 3.38 3.80

1 Due to time not all cases were analysed in RC3 because this would have been required at least eighty million calculations.

Table 5 - General dimensions of the 4 cases

Case 1 2 3 4

sx and sy [m] 3.25 1.75 2.25 2.25

Height [m] 10 1.5 3.5 3.5

Square pile cap [m] 1.25 0.4 0.75 0.75

Friction angle [deg] 35 45 45 35

Top load [kN/m2] 20 50 20 20

checked one by one if additional factoringseemed efficient and relavent.

– Where very high reliability requirements (e.g.Eurocode RC3) impede the design verificationusing MC analysis, the partial factors are extra-polated from results of lower reliability (e.g. RC1and RC2).

– Calibration of partial factors using reliability analysis makes the deliberation process in ex-pert committees objective.

– It is not possible to design every constructionwith exactly the required reliability index with 1 set of partial factors. The partial factors are focused to design common constructions withthe required reliability index in an economicallyviable manner. For exceptional piled embank-ments (H < 1.5 m. H > 10 m or J/F > 20) a MC analysis is recommended.

References- CUR226, (2015). Ontwerprichtlijn paalmatras-systemen (Dutch Design Guideline Piled Embank-ments) updated version, to be published in 2015 (in Dutch).- NEN 1990: NEN-EN 1990+A1+A1/C2 (nl), Basis of structural design, ICS 91.010.30;91.080.01, (December 2011, Eurocode 0).- ISO 2394: (1998). General principles on reliability for structures. ICS 91.080.01 - Schweckendiek, T., Vrouwenvelder, A.C.W.M.,Calle, E.O.F., Jongejan, R.B., Kanning, W.: PartialFactors for Flood Defenses in the Netherlands.Modern Geotechnical Codes of Practice – Development and Calibration, Fenton, G.A. et al.

(eds.). Special Geotechnical Publication. Taylor & Francis. (2013).- Van Duijnen, P.G. Van Eekelen, S.J.M., Van der Stoel, A.E.C., (2010). Monitoring of arailway piled embankment. In: Proceedings of 9ICG, Brazil, 1461-1464.- Van Eekelen, S.J.M., Bezuijen, A., van Tol, A.F., (2013). An analytical model for arching in piled embankments. Geotextiles and Geomembranes; 39: 78 - 102.- Van Eekelen, S.J.M., Bezuijen, A., van Tol, A.F., (2015). Validation of analytical models for the design of basal reinforced piled embank-ments. Geotextiles and Geomembranes; 43: 56 - 81. �


CALIBRATION OF PAR TIAL FAC TORS FO R BASAL REINFORCED PILED EMBAN KMENTS

Figure 11 – Flow chart of the calibration workflow todetermine a set of partial factors which leads to the complying with the target reliability for all test cases.

Figure 12 – Reliability index – characteristic tensile strength (Fr;x;ld;k ) 4 cases,without top load (a) and with top load (b) and subgrade modulus k = 0 kN/m3.

Symbols_ _

Δ Δ = 1/N • ΣΔ iΔi Δ ln (δ i )s2 Standard variation coefficientΔ

of the error term: _

s 2 = 1/(N–1) • Σ (Δ i–Δ )2Δ

B Least squares best fit to the ratio between experimental and theoretical results: b=∑ re·rt /∑ rt2

Nfail Failure count (R < S)Pf Probability of failure

(Pf =Φ (-β) = Nfail / N).re Experiment result (test result)rt Theoretical results (calculate value)

t p Inverse student T distribution for n–1probability p and (n-1) degrees of freedom

Vδ Variation coefficient error term:

Z(R-S) Reliability functionδi Error term experiment / theoretical

result: rei / (b·rti)β Calculated reliability index _X Mean valueFr;ld;k Characteristic tensile strength

end of the lifetimeFr;kd;k Characteristic tensile strength

leaving the factory

Table 9. Influence irregular centre-to-centre distance piles

Case sx [m] sy [m] RC1 RC2

3 2.25 2.25 3.49 3.952.00 2.50 3.47 3.90

VAKBLA

D GEOTECHN

IEK20 JAAR

Geotechniek januari 2016

Documents

Transcript of Geotechniek januari 2016