www.fugro.com
De Eurocode komt eraan!
Wat zijn de effecten op de
berekeningen van paalfunderingen
Peter Nelemans
Fugro Ingenieursbureau BV
18 januari 2011
De 6e Nationale Houten Heipalendag
www.fugro.comDate
Inhoud
Inleiding
Europese normen voor de bouw
Veiligheidsfilosofie Eurocode
Ontwerpbenaderingen Eurocode 7
Ontwerp paalfundering volgens EC 7
Conclusies
www.fugro.com
Europese Normen voor Bouw
Eurocode 0 – Basis of Structural Design (EN 1990)
– Veiligheidsfilosofie, belastingfactoren
Eurocode 1 – Actions on Structures
– Belastingen
Eurocode 2 – Beton
Eurocode 3 – Staal
Eurocode 4 – Beton/staal constructies
Eurocode 5 – Hout
Eurocode 6 – Metselwerk
Eurocode 7 – Geotechniek
Eurocode 7.1 – Geotechniek – Algemene regels
Eurocode 7.2 – Grondonderzoek en Beproeving
+ test- en uitvoeringsnormen
Eurocode 8 – Aardbevingen
Eurocode 9 - Aluminium
3
www.fugro.com
Europese normen Geotechniek
Eurocode 7.1 – Geotechniek – Algemene regels– Paraplu ontwerp norm, alle geotechnische constructies
– Karakteristieke waarden, grondonderzoek
– Algemene principes voor ontwerp, partiele factoren
Eurocode 7.2 – Grondonderzoek en beproeving– Opzet grondonderzoek
– Globale beschrijving proeven + correlaties
– Rekenmethoden – Koppejan 4D/8D, Schmertmann
Europese onderzoeks normen – beschrijving van proeven– Classificatie, lab proeven, CPT, andere veldproeven
– Beproeven van palen (statisch + dynamisch!), ankers
Europese uitvoeringsnormen
– Boorpalen, Grondankers, Diepwanden, Grouten, Verticale drains, etc
4
www.fugro.com5
Vergelijking EC7 versus bestaande NEN 6740
• EC 7 veel breder van opzet dan NEN
• EC 7 veel globaler, minder in detail, minder dwingend dan NEN
• 3 Ontwerpbenaderingen
• Geen rekenmethoden voorgeschreven, weinig formules
• Waarden partiële factoren per land vast te stellen in Nationale Bijlage
• Restnorm absoluut nodig voor huidig veiligheidsniveau en rekenmethodiek
Eurocode 7.1 - Algemeen
Calibratie studie: Veiligheid afgestemd
met huidige praktijk in NL
Opstellen Nationale Bijlage en Restnorm NEN 9997-1
NEN 9997-1 in concept gereed, verschijnt Q1 - 2011
www.fugro.com6
Globale inhoud van NEN 9997-1 (Restnorm):
1 Algemeen (zaken, niet in EC7 bv: Grenstoestand 1B, rest NEN 6740,
taluds, grondwaterstroming)
2 Fundering op palen – rekenmethode druk- en trekpalen (rest NEN 6743/
CUR 2001-4, wordt dus norm!)
3 Fundering op staal – rekenmethodiek (NEN 6744)
4 Damwanden/grondkeringen/ankers
• Stappenplan Handboek Damwanden CUR 166, wordt norm!
Aanvullende Bepalingen Geotechniek NEN 9997-1
www.fugro.com
Eurocode 7.1 in Nederland
Eurocode 7.1 is globaal
Daarom: Nationale Bijlage – Nationale factoren
+ Aanvullende norm NEN 9097-1 Samen
NEN 9997-1
NEN-EN-1997.1
Geotechnisch
Ontwerp
Deel 1 –
Algemene regels
NEN-EN-
1997.1/NB
Nationale
Bijlage
NEN 9097-1
Aanvullende
bepalingen
voor
geotechnisch
ontwerp
NEN 9997-1
www.fugro.com
Notatie / symbolen NEN - EC 7
(voorbeelden)
grootheid NEN EC 7-1
belasting Fs;d
Fs;v;d
Fs;h;d
Fd
Vd
Hd
weerstand / sterkte Fr;d
Fr;punt Fr;schacht
Fr;proef
pr;max;punt
Rd
Rb;cal Rs;cal
Rm
qb;max
zetting / zakking w s
www.fugro.com9
Ontwerpbenadering 3 – verplicht in NL!
G, Qv belasting
(permanent,
variabel)
weerstand Rs
Rb
grondsterkte
, c
M
R
A
OB 3: partiële factoren op:
- A op belasting of belastingeffect
- M op materialen
OntwerpBenadering
Belasting/BelastingeffectA - Action
Materiaal-FactorM- Material
Factor totaleWeerstandR - Resistance
OB 1.1 > 1,0 = 1,0 = 1,0
OB 1.2 = 1,0> 1,0 (q - last)
> 1,0 = 1,0
OB 2 > 1,0 = 1,0 > 1,0
OB 3 > 1,0 > 1,0 = 1,0
Landen: NL, DK, IRL
(taluds: alle landen behalve F, E)
Palen NL: qc is grondparameter
materiaalfactor op qc
www.fugro.com
Belastingfactoren Eurocode NEN-EN-1990
NEN 6700 Eurocode 0
Klasse Klasse Toepassing
1 3,2
2 3,4
RC1 3,3
Eengezinswoningen Gebouwen < 3 verd.
3 3,6 RC2 3,8 Kantoren, Flats
RC3 4,3 Hoogbouw > 70 m tribunes
Belasting factoren F zijn gegeven voor RC2
RC1: = 0,9 * F
RC3: = 1,1 * F
Veiligheidsklassen en betrouwbaarheidindices
Let op: NEN-klasse 3 wordt EC-klasse RC2!!!
www.fugro.com
GRONDONDERZOEK
www.fugro.com
Grondonderzoek paalfunderingen – NEN9997-1
NEN 9997-1 – Hoofdstuk 3
Geotechnische Categorie 1 – geen onderzoek, geen negatieve kleef aanwezig,
wel kalenderen!
Geotechnische Categorie 2+3
Afstand sondeerpunten < 25 m
Minimaal 2 sonderingen tot 5 m onder puntniveau
Minimaal 1 sondering tot 10 * Diameter onder puntniveau
Bouwwerken RC3 sondering tot paalpuntniveau + 3 * breedte bouwwerk,
maximaal 25 m onder paalpuntniveau
Gemiddelde afstand agem:
– is afhankelijk van de variatie in draagkracht op 1 niveau
– Varieert tussen 15 m tot 25 m
www.fugro.com
Draagkracht uit sondering
Van Conusweerstand naar Koppejan 4D-8D
www.fugro.com
Maximum punt weerstand:
qb;max
15 MPa
qc;I;gem
qc;II;gem gemiddelde waarde van conusweerstand over trajecten I, II en III
qc;III;gem
p : paalklasse factor voor puntweerstand
: vormfactor voor de paalpunt (verzwaarde punt e.d.)
s : factor voor de l/b afmeting van de paalpunt
Berekeningsmethode Puntweerstand
14
2
2***cIII
cIIcI
p
qqq
s
www.fugro.com
Voorbeeld berekening punt draagvermogen
4Deq= 1,13 m
8Deq= 2,26 m
qc;Iqc;II
qc;III
Betonpaal
290 mm x 290 mm
Deq = 0,327 m
p = b = s = 1,0
Punt niveau: NAP–18 m
qc;I = 17,0 MPa
qc;II = 9,5
qc;IiI = 8,0
qb;max = 10,6 MPa
< 15 MPa
15
www.fugro.com
Schachtwrijving
qs;max = s ·qc
s = paalfactor voor wrijving
qc = conus weerstand
afsnuiten op 12 MPa, als laagdikte ≤ 1 m
afsnuiten op 15 MPa, als laagdikte > 1 m
Positieve wrijving langs de schacht
16
www.fugro.com
Positieve Schachtwrijving - voorbeeld
Prefab betonpaal
290 x 290 mm2
s =0,010
Puntniveau: NAP–
18,0m
qc;gem = 13,0 MPa
qs;gem = 0,13 MPa
qc;gem = 13,0 MPa
qc;max = 15,0
MPa
17
www.fugro.com
Paalfactoren – NEN 9997-1 Tabel 7c
Type paal Nadere specificatie αp αs αt
Prefab 1,0 0,010 0,007
Vibropaal 1,0 0,014 0,012
Fundex 0,9 0,009 0,009
Avegaarpaal 0,8 0,006 0,0045
Betonpaal
Boorpaal 0,5 0,006 0,0045
Profiel/open buis 1,0 0,006 0,004 Stalen paal
Tubex groutinjectie 0,9 0,009 0,009
niet afgeperst 0,008 f Micropaal
afgeperst 0,011 g
Andere paaltypen Hout 1,0 0,012
f indien controle proeven t = 0,012
g indien controle proeven t = 0,017
Waarden zijn geldig tot 2016!!
www.fugro.com
Achtergrond - Paalfactoren
CUR 229: - Onderzoek draagkracht geheide palen
- Puntdraagvermogen wanneer geheid > 8 D in zandlaag lager
p = 0,6 ipv 1,0
- Overige rekenregels voldoen!
NEN-commissie: - Beeld is niet compleet (alleen geheide palen in CUR 229)
- Schade gevallen niet bekend
- Alleen geheide palen marktverstoring
- Veel “nieuwe paalsystemen” zonder proefbelastingen
www.fugro.com
Paalfactoren in NEN 9997-1 – Tabel 7c
Paalfactoren p, s, en t ongewijzigd tov NEN 6743-1
“De in de tabel 7c gegeven waarden hebben een maximale geldigheidsduur
tot 2016. Binnen die periode moeten de waarden zijn bepaald uit
proefbelastingen, die leveranciers voor hun eigen paaltype(n) laten
uitvoeren en waarvan een voor ieder toegankelijke en goedgekeurde
beschrijving van het paalsysteem en van het installatieproces bij NEN is
gedeponeerd. Bij het achterwege blijven van deze onderbouwing zullen de
factoren voor het betreffende paalsysteem in 2016 worden gereduceerd met
33 %.”
Houten palen staan i.h.a. < 8D in het zand. Op dit moment nog onduidelijk
of voor dit paaltype de parameters ook opnieuw moeten worden
vastgesteld. Een reductie van 33% zou desastreus zijn.
www.fugro.com21
Karakteristieke waarde draagkracht op grond van aantal
sonderingen:
DRUKPALEN
Rc;cal = berekend draagvermogen volgens Koppejan – NEN 9097-1
3 en 4 zijn afhankelijk van stijfheid gebouw, aantal in situ-proeven
t = partiele factor op draagvermogen (druk t = 1,2)
})(
;)(
{4
min;
3
;;
;
calcgemcalccalc
kc
RRMin
RR
Karakteristieke waarde en rekenwaarde
Draagkracht uit sonderingen
t
kc
dc
RRerekenwaard
;
;
www.fugro.com
Partiële factoren – draagkracht uit sondering
Ontwerpbenadering OB3 weerstandsfactoren R3
Weerstandsfactoren (R) conform NEN6740 (mb)
Tabel A.6/A.7/A.8 - Partiële weerstandsfactoren (R) - paalfundering
Weerstand Symbool Set
R1 R2 R3 R4
a b c d
Punt b nvt nvt 1,4 1,8 1,2 1,15 nvt
Schacht (op druk) s nvt nvt 1,4 1,8 1,2 1,15 nvt
Totaal/gecombineerd (op druk) t nvt nvt 1,4 1,8 1,2 1,15 nvt
Schacht (op trek) s;t nvt nvt - - 1,35 1,25 nvt a zonder onderzoek; hierbij moet gebruik zijn gemaakt van slagdiagrammen die bij het heien zijn
opgenomen b zonder onderzoek
c afgeleid uit proefbelastingen of berekend uit sonderingen
d voor palen die zijn proefbelast
Trekpalen s;t van 1,4 naar 1,35 ivm gewijzigde -waarde in NEN 6743-1
PAO EC7 05 22
www.fugro.com
Paalfundering - - waarden
Achtergrond NEN 9997-1-waarde hangt af van: - kennis van de bodem (aantal sonderingen)
- herverdeling van belasting in het bouwwerk (stijve of slappe constructie)
Bij alle sonderingen:
Bepaling van paal draagkracht Rc;cal op één niveau voor alle sonderingen N
Bepaling van het gemiddelde waarde Rc;cal;gem
Bepaling van de minimale waarde Rc;cal;min
Bepaling van variatie coëfficiënt v = standaardafwijking/gemiddelde
Check v < 12% Rc;cal;min > 0,8 * Rc;cal;gem,, anders aparte groep sonderingen
Rc;k = karakteristieke waarde van het paaldraagvermogen (5 % ondergrens)
t = coëfficiënt Student t-verdeling (hangt af van N)
gemcalc
N
gemcalckc RN
vtRR ;;
;3
;;;
1)
11(
23
min;;
;4
;
1calc
N
kc RR
www.fugro.com
Paalfundering - - waarden
24
Sonderingen N - slappe constructie EC7.1/NB – Tabel 10a 1 2 3 4 5 7 10
3 1,39 1,32 1,30 1,28 1,28 1,27 1,25
4 1,39 1,32 1,30 1,03 1,03 1,01 1,00
Eurocode 7.1 – maakt alleen onderscheid naar sonderingen N
3 = 1 / NEN
4 = 1 / NEN, N ≤ 3, 4 = 0,8 * 3 ,N > 3
})(
;)(
{4
min;
3
;
;
calcgemcalc
kc
RRMinR
3;stijf = 3;slap / 1,1 (volgens EC7.1 – 7.6.2.3(7))
4 = 0,8 * 3
Sonderingen N – stijve constructie EC 7.1 / NB – Tabel 10b 1 2 3 4 5 7 10
3 1,26 1,20 1,18 1,17 1,17 1,15 1,14
4 1,26 0,96 0,94 0,93 0,93 0,92 0,91
www.fugro.com
Voorbeeld - paalberekening
www.fugro.com
Hoe werkt ontwerpen met EC7 in de praktijk
Voorbeeld: berekening van prefab heipalen op druk
EC7-1: artikel 7.6.2.3 – Draagkracht op basis van beproeving van grond
Algemene formules: karakteristieke waarde met
Stijve, slappe constructie
Nationale Bijlage, tabel A6, A10 - Partiele factoren, -waarde
Aanvullende bepalingen Geotechniek, artikel 7.6.2.3 (met subnummers) –
Berekening volgens NEN 6743, methode Koppejan met s, p, etc.
26
www.fugro.com
Voorbeeld Paalfundering (1)
Paalfundering – paalpunt niveau op 1 diepte
Meer dan 10 prefab beton palen - 5 sonderingen
27
CPT R_b;cal R_s;cal
[kN] [kN]
1 450,0 150,0
2 380,0 120,0
3 415,0 158,0
4 350,0 140,0
5 406,0 160,0
R_b;cal+R_s;cal
[kN]
600,0
500,0
573,0
490,0
566,0
R_c;cal mean 545,8
[kN] min 490,0
Check: St. afwijking = 43 kN, v = 43/546 = 0,08 < 0,12
Sonderingen te beschouwen als 1 groep!
www.fugro.com28
gemiddelde waarde
Rc;cal;gem = 545,8 kN
3 = 1,28 (tabel A.10a) Rc;k = 545,8 / 1,28 = 426,4 kN
minimale waarde
Rc;cal;min = 490,0 kN
4 = 1,03 (tabel A.10a) Rc;k = 490,0 / 1,03 = 475,7 kN
niet maatgevend
Voorbeeld Paalfundering (2) - slappe constructie
bepaling rekenwaarde:
t = 1,2 Rc;d = 426,4 / 1,2 = 355 kN
www.fugro.com29
gemiddelde waarde
Rc;cal;gem = 545,8 kN
3 = 1,17 (tabel A.10b) Rc;k = 545,8 / 1,17 = 466,4 kN
minimale waarde
Rc;cal;min = 490,0 kN
4 = 0,93 (tabel A.10b) Rc;k = 490,0 / 0,93 = 526,9 kN
niet maatgevend
Voorbeeld Paalfundering – stijve constructie (3)
bepaling rekenwaarde:
t = 1,2 Rc;d = 466,4 / 1,2 = 389 kN
www.fugro.com
Conclusie
Ontwerp met Eurocode 7 en NEN 9997-1: VERANDERING VALT MEE!!!!!!!!
EC7 is erg algemeen, veel in Nationale norm
Kleine veranderingen ten opzichte van huidige praktijk (NEN 6743:2006)
Voornamelijk verschil in veiligheid benadering
Trekpalen (CUR-rapport) nu in norm opgenomen
Paalfactoren geldig tot 2016, daarna reductie óf proefbelasten
Nadruk op dynamisch en statisch proefbelasten in NEN 9997-1!!!!
Top Related