16nalcprak voorblad syllabus - ie-net...2016/12/07 · paalbelastingsproeven, die de invloed van de...

BASISCURSUS

GRONDMECHANICA

Draagvermogen van paalfunderingen

Paul Meireman

7 december 2016

georganiseerd door

Expertgroep Grondmechanica & Funderingstechniek

Ingenieurshuis, Antwerpen

COPYRIGHT © 2016 – ie‐net Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze publicatie mag worden gereproduceerd, opgeslagen in de computer, overgenomen onder gelijk welke vorm (elektronisch, mechanisch, magnetisch) of gefotokopieerd zonder de schriftelijke toelating van ie‐net ingenieursvereniging vzw,

Desguinlei 214, B‐ 2018 Antwerpen 1. Tel. : 03/260.08.40, E‐mail info@ie‐net.be, Website HTTP ://www.ie‐net.be

Elke auteur is verantwoordelijk voor de inhoud van zijn/haar teksten. ie‐net vzw wijst alle aansprakelijkheid af wanneer gebeurlijke foutieve

gegevens zouden leiden tot discussies of geschillen.

Paalfunderingen

ir Paul MeiremanGEO-Design

1

Wat zien we in de basiscursus• Wat is een paal.• types palen• belasting op palen• normen en eurocodes• berekening axiaal draagvermogen individuele paal• horizontale belastingen individuele paal• organische berekening (beton)• Varia (werforganisatie, rendementen, bleeding)

2

Wat gaan we niet bespreken• Details van de verschillende soorten palen

(uitvoeringscursus)• Paalgroepen: axiaal draagvermogen (gevorderden)• Paalgroepen: horizontaal draagvermogen

(gevorderden)• Proefbelastingen (gevorderden)• micropalen

3

Inleiding

4

inleiding: wat is een paal ?

Doel: het overdragen van de lasten in de diepte in een bodem met slechte eigenschappen

5


paal zool

6


7

Types palen

8

types palen

Invloedsfactoren op het paalgedrag : installatie

9

types palengrondverdringende palen

hoge zijdelingse drukken tegen paal,verdichting 10

types palengronduithalende palen

Lage zijdelingse drukken tegen paal, geen verdichting,

risico aanzienlijke ontspanning11

types palen

Basis van de paalclassificatie – NAD-EC7Gebaseerd op hun verschillend gedrag

groep type

1 grondverdringing

2 weinig verdringing of ontspanning

3 met grondverwijdering

4 micropalen12

types palen

Kallo – vergelijkende proeven

heipaal 0.6m boorpaal 0.6m

13

types palen

paalkopzakking

verdringingspaal

Paal met grond-verwijdering

10%D

- Bij zeer grote zakking: Ruverdr = Ruboor

- Bij bezwijkbelasting 10%D:Ru,verdr > Ru,boor

- Bij dienstlast: Rs,verdr > Rs,boorSverdr < Sboor

Sverdr.Sboor

RU

ver

dr.

RU

boo

r

Rs,

boor

Rs,

verd

r.

14

types palen

boorpaalgronduithalend

cfagronduithalend

atlasgrondverdringend

15

types palen

16

types palen

17

types palen

18

Grondverdr. Schroefpalen: problemen

19

CFA palen

Risico op over-uitgraving:Als schroef sneller draait dan penetratiesnelheid, dan is de CFA een soort van “Archimedes” pomp: opvoeren van grond naar boven

20

Boorpalen

21

Belasting op palen

22

Belasting op palen

AXIALE BELASTINGEN AFKOMSTIG VAN DE GEDRAGEN STRUCTUUR

DRUK:SCHACHTWRIJVING PUNTWEERSTAND

TREK: SCHACHTWRIJVING

NPAAL NPAAL

23

Belasting op palenAXIALE BELASTINGEN AFKOMSTIG VAN GRONDVERPLAATSINGEN:

NEGATIEVE KLEEF

NPAALFNEG

OPHOGING, OVERLAST

ZETTING

24

IN WELKE LAGEN POSITIEVE WRIJVING MEEREKENEN ?Eerst kijken of negatieve kleef kan optreden door zetting

van de slappe laag

Kan zetting ontstaan groter dan paalzakking? Ja: dan negatieve kleef

Zetting bv tgv bemaling, belasting op

MV

25

Belasting op palen

AXIALE BELASTING VEROORZAAKT DOOR RIJZING VAN DE GROND (ZWELBELASTING OP PAAL)

NPAAL

ZWEL DOOR UITGRAVING

ANDERE MOGELIJKE OORZAKEN

Chemische expansie (bv. gips)

Opstuwing tijdens uitvoering grondverdringende palen

26

Belasting op palen

TRANSVERSALE BELASTINGEN DOOR STRUCTUUR

passieve weerstand

MPAAL MPAAL

UITWENDIG MOMENTHORIZONTALE KRACHT

27

Belasting op palen

Aanvulling of asymmetrische bovenbelasting

28

Belasting op palen

uitgraving

29

Belasting op palen

30

Belasting op palen

31

Belasting op palen

32

Belasting op palen

33

Belasting op palen: invloed stijfheden

Paal ≠ vast puntBerekeningen met vaste punten overschatten de maximale paalbelastingen, onderschatten de momenten in de funderingsplaat of –balk en verhinderen het uitvlakken van belastingen.� Palen altijd simuleren met veren in programma’s zoals ESA Engineer.

34


3,00 4,00 3,004,00

100kN/m

Lastenverdeling bij:slappe balk en vaste punten

slappe balk en dezelfde verenslappe balk en verschillende veren

stijve balk en vaste punten stijve balk en dezelfde veren

stijve balk en verschillende veren35


• slappe balk en vaste punten

3,00 4,00 3,004,00

100kN/m

36


• slappe balk en dezelfde veren (50MN/m)

3,00 4,00 3,004,00

100kN/m

37


• slappe balk en verschillende veren (50-33-25-33-50MN/m)

3,00 4,00 3,004,00

100kN/m

38


• stijve balk en vaste punten

3,00 4,00 3,004,00

100kN/m

39


• stijve balk en dezelfde veren (50MN/m)

3,00 4,00 3,004,00

100kN/m

40


• stijve balk en verschillende veren (50-33-25-33-50MN/m)

3,00 4,00 3,004,00

100kN/m

41


samenvatting

rigiditeit en randvoorwaarden reactiekrachten buigmomenten

1 2 3 max min

Slappe balk en vaste punten 109 387 408 69 -138

Slappe balk en dezelfde veren 111 383 412 71 -141

Slappe balk en verschillende veren 111 385 409 74 -134

Stijve balk en vaste punten 134 359 412 142 -70

Stijve balk en dezelfde veren 280 280 280 727 -

Stijve balk en verschillende veren 366 242 183 1123 -

100kN/m

1 12 23

Stijfheid bovenconstructie en palen spelen een rol bij lastenverdeling

42

Normen en regelsBerekenen paalfunderingen

43

Palen: eurocodesNBN EN 1990: algemene richtlijnenNBN EN 1991: belastingenNBN EN 1992-1-1: algemene regels beton (2010)NBN EN 1997: geotechnische berekeningen

NBN EN 12699 (2001): uitvoering van verdringingspalenNBN EN 1536 (2010): uitvoering boorpalenNBN EN 14199: uitvoering micropalen

WTCB rapport 12-2009: Richtlijnen voor toepassing van de eurocode 7 in België

NF P94-262 (2012) Fondations Profondes44

Palen: eurocodes

WTCB rapport 12-2009: Richtlijnen voor toepassing van de eurocode 7 in België

45

Palen: eurocodesUitvoeringsnormen: bv uit EN12699 (2001)

46

Palen: eurocodesUitvoeringsnormen: bv uit EN1536 (2010)

47

Axiale belasting

48

Ter vervanging van:STS 21AOSOTB104Rapport 12 (WTCB)

49

Wat staat er in het nieuwe rapport ?

�Partiële veiligheidsfactoren

�Valorisatie grondonderzoek

�Valorisatie bestaande systemen� monitoring uitvoering� geïnstrumenteerde paalbelastingsproeven

�Kader ontwikkeling nieuwe systemen� geïnstrumenteerde paalbelastingsproeven

�Axiale druk en trek.

�Extra verduidelijkingen grondonderzoek ennegatieve kleef

50

Bepaling van het draagvermogenvan een axiaal op druk belaste paalop basis van CPT-resultaten

volgens eurocode 7

Fc,d � Rc,d

51

Rekenwaarde van de belastingenFc,d = Fc,rep * �F

EN 1990

EN 1991 (Eurocode 1)

52

Rekenwaarde van de belastingen

53


54


55


EN 112699 verdringingspalen

EN 1536 Boorpalen EN 1991 (Eurocode 1)

56

Rekenwaarde van de weerstand

��Rd �� b �s

correlatiefactor

stijfheid v/d structuur,uitgebreidheid v/h grondonderzoek,

spreiding v/d grondkarakteristieken :

v/d reële weerstandenbetrouwbaarheid v/h model : t.o.v. de karakteristieke waarden :

modelfactor weerstandsfactoren

Rb,d + Rs,d = Rc,d

berekeningsmethode kans op ongunstige afwijkingen

resultaten Rb,i en Rs,i Rb,cal,i en Rs,cal,i Rb,k + Rs,k = Rc,k

1 reken-CPT waarden waarden waarde waardeN N berekende N gecalibreerde 1 karakteristieke

57


berekeningsmethode

N berekendewaardenRb,i en Rs,i

NCPT

resultaten

58

Rb,i en Rs,i (puntweerstand en wrijving)

Sondering is « modelpaal » :

Rekenregels :gemeten weerstanden omzetten naar punten schachtweerstanden.

Rekening houden met de verschillen tussen de sondering en de werkelijke paal :

� afmeting conus �� afmeting paal� vorm conus �� vorm paal

� materiaal conus �� materiaal paal (wrijving)� sondering is grondverdringend inbrengen

59

Sondering met mechanische conus : conversiefactor

of conversiefactor bepaald uit vergelijkende proeven op de site

conversiefactor toe te passen op qc

60

Sondering : invloed van uitgravingen

61

Sondering : invloed van uitgravingen

vb bouwput van 50x40m², uitgraving 10m, sonderingen van bovenaf

62

� qb : eenheidsdraagvermogen v/e verdringingspaal met diameter Db,eqrekenmethode : De Beer

� Ab : oppervlakte v/d paalbasis

� �� : reductiefactor voor palen met verbredebasis die ontspanning v/d grond rond de schacht veroorzaakt tijdens hetinstallatieproces

cf. paalfiches !

Berekeningsmethode voor het puntdraagvermogen :Rb = �b . �b . . � . Ab . qb

qc

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 300

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15diepte (m)

qb

63

Berekeningsmethode voor het puntdraagvermogen :Definitie paalpuntniveau en paalbasisdiameter :

"Het niveau van de paalpunt wordt gedefinieerd als het laagste niveauwaarop de paalbasis zijn volledige sectie heeft. Merk op dat voor sommige paaltypes het paalpuntniveau niet overeenstemt met de

fysische onderkant van de paal"

Db

Paalpuntniveau

Dbcfr. paalfiches ! 64

Berekeningsmethode voor het puntdraagvermogen :Definitie equivalente paalbasisdiameter :

��

�ba4Db,eq

�

�2

b,eqa6D

• Voor de bepaling van qb, �b en �• wordt een equivalente paalbasisdiameter Db,eq ingevoerd :

�voor een cirkelvormige sectie : Db,eq = Db

�voor een vierkante of rechthoekige sectie :

indien b � 1.5 a

indien b > 1.5 a

�voor een I-profiel of damplank :

�voor een open buispaal, situatie zonder propvorming :

�voor een open buispaal, situatie met propvorming : Db,eq = Db

�

2

b,eqe6D e

�

2

b,eqe6D e

cfr. paalfiches !

ba

65

Berekeningsmethode voor het puntdraagvermogen :Definitie paalbasisoppervlakte :

4DA

2b

b�

�

4DA

2b

b�

�

De paalbasisoppervlakte Ab wordt voor de verschillendepaalbasisvormen als volgt bepaald :

�voor een cirkelvormige sectie :�voor een vierkante of rechthoekige sectie : Ab = a*b

�voor een I-profiel of damplank : Ab = de staalsectie

�voor een open buispaal, situatie zonder propvorming : Ab = staalsectie

�voor een open buispaal, situatie met propvorming :

Cf. paalfiches !66

Berekeningsmethode voor het puntdraagvermogen :Waarde reductiefactor�� :

� palen met een verbrede basis die op diepte gevormd wordt : � = 1.00

� palen met een geprefabriceerde verbrede basis waarbij Db,eq < Ds + 5 cm � = 1.00

� alle andere palen met geprefabriceerde verbrede basis :

0,7

0,8

0,9

1,0

1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0

Db,eq²/Ds²

�

schroefpalenmet schacht

in plastisch beton

andere paaltypes

cf. paalfiches !

67

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 300

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15diepte (m)

� : vormfactor niet-cirkelvormige palen1 + 0.3 a/b

1.3� �b : schaalfactor gescheurde

O.C. Tertiaire klei1 – 0.01 (Db,eq / Dc – 1),maar steeds > 0.476

� �b : installatiefactorempirische factor, afgeleid uit statischepaalbelastingsproeven - effect uitvoeringsmethode

cf. paalfiches !

Berekeningsmethode voor het puntdraagvermogen :Rb = �b . �b . . � . Ab . qb

qc

qb

68

69

•70

71

HISTORISCH TWEE METHODEN :

1. Methode van de totale wrijvingMechanische sonderingVeel spreiding

2. Lokale wrijving afleiden uit conusweerstand (qc)Nu: de standaard

Berekeningsmethode voor het schachtdraagvermogen :

72

Spreiding totale wrijving –Wrijving afleiding uit conusweerstand: (17 sonderingen)

Berekeningsmethode voor het schachtdraagvermogen :

Palen aangezet op -10.8mSpreiding totale wrijving: 150kN � 850kNSpreiding wrijving afgeleid uit conusweerstand: 482kN � 742kN

•73

� qs,i = *p,i * qc,i

� qc,i : conusweerstand in laag i� *p,i grondtype-afhankelijke parameter ;

vertaalt qc naar eenheidswrijving� �s : omtrek paalschacht� hi : dikte laag i� �s,i : installatiefactor

empirische factor, afgeleid uit statischepaalbelastingsproeven, die de invloed van de installatiemethode en van de aard van de schacht invert

� Indien alternerende belasting (druk-trek) extra reductive met factor 1,33

Berekeningsmethode voor het schachtdraagvermogen :Rs = ��s . � (�s,i . hi . qs,i )

•qc

• *pi

74

Berekeningsmethode voor het schachtdraagvermogen :Waarde *p :

75

Berekeningsmethode voor het schachtdraagvermogen :grondsoort :

Uit kennis van de ondergrond (boorstaten, ervaring, enz)Op basis van wrijvingsgetal van een sondering met plaatselijke kleef

elektrische conus mechanische conus 76

Berekeningsmethode voor het schachtdraagvermogen :grondsoort :

FUGRO elektrische conus

77

Berekeningsmethode voor het schachtdraagvermogen :Definitie paalschachtomtrek :

De paalschachtomtrek �s wordt, afhankelijk van het inbrengsysteem,gelijk genomen aan de omtrek van de nominale sectie, de buitenomtrekvan de voerbuis, de max. buitenomtrek van het teruggetrokkensysteem,…

�voor I-profielen en damplanken : de totale omtrek van de staalsectie

�voor open buispalen, situatie zonder propvorming :de som van de binnen- en buitenomtrek van de buis

�voor open buispalen, situatie met propvorming :de buitenomtrek van de buis

�voor schroefpalen met schacht in plastisch beton : de maximalebuitenomtrek van het teruggetrokken systeem (buis ofverdringingsboor) – de in rekening te brengen breedte van de flenzenbedraagt maximum 10 cm (bv. 36/56)

cf. paalfiches !

paalschachtomtrek

78


��Rd

N N berekende N gecalibreerdeCPT waarden waarden

resultaten Rb,i en Rs,i Rb,cal,i en Rs,cal,i

berekeningsmethode

betrouwbaarheid v/h model :modelfactor

79

Calibration of Rc

0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.6

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

sb/Db [%]

Q/R

c [-]

Qgemeten = Rc : ULS ?

Modelfactor

80

Rc,cal = Rc / �Rd

�Rd wordt bepaald per paaltype opdat berekening een veilige aanname zou zijn

Modelfactor

81


��Rd ��

correlatiefactor



betrouwbaarheid v/h model :modelfactor

berekeningsmethode


N N berekende N gecalibreerde 1 karakteristiekeCPT waarden waarden waarde

82

Karakteristieke waarde wordt bepaald door :� Uitgebreidheid grondonderzoek : sondeerdichtheid

CPT's representatief voor beschouwde terrein !� Spreiding grondkarakteristieken : minimum tov gemiddelde� Stijfheid structuur : constructie al dan niet voldoende stijf om krachten v/e paal

in een zwakkere zone over te dragen naar naburige palenstijve structuur : slappe structuur :

Richtlijn : stijve structuur indien bij het wegnemen van één paal in de berekening, zetting op die plaats < 5 mm

Karakteristieke waarde van de weerstand

83

Correlatiefactor� � � �

��

��

��

��

��

4

mincal,c

3

gemiddeldcal,ck,c

R;

RminR

interpoleren voor tussenliggende waarden

CPT i/d as v/d paal of op max. 3 Db : �3 = �4 = 1.08

mits verantwoording (statistische analyse,…) mogen andere waarden toegepast worden

(zie gevorderde cursus)

84

� �3Rd

mean,smean,b

3Rd

mean,c

3

meancal,ck,c

RRRRR

��

��

�� OF � �4Rd

*s

*b

4Rd

min,c

4

mincal,ck,c

RRRRR

��

��

��

Rc,i,cal = Rc,i / �Rd = Rb,i / �Rd + Rs,i / �Rd

� � � ��

��

�4

mincal,c

3

meancal,ck,c

R;

RminR

��

85


��Rd �� b �s

correlatiefactor



v/d reële weerstandenbetrouwbaarheid v/h model : t.o.v. de karakteristieke waarden :

modelfactor weerstandsfactoren

Rb,d + Rs,d = Rc,d

berekeningsmethode kans op ongunstige afwijkingen


1 reken-CPT waarden waarden waarde waardeN N berekende N gecalibreerde 1 karakteristieke

86

Rc,d = Rb,k / �b + Rs,k / �s

garantie op de kwaliteit van de uitvoering van de paal ?--> goedgekeurd kwaliteitsplan --> uitvoeringscertificering


87

TOEPASSING van TREKPALEN en bijhorende ONTWERPSITUATIE in EC7

1. Structuren die evenwicht vinden onder bepaalde belastingscombinaties doortrek: STR/GEO ontwerpsituaties

• Masten

• Kademuren

• Landhoofden

2. Structuren onderworpen aan (water)drukken hoger dan hun gewicht: UPL ontwerpsituaties

• Open toeritten

• Waterreservoirs

• Onderwaterbetonvloeren

UGT Trekpalen

88

OPTREDENDE MECHANISMEN

1. TREKWEERSTAND VAN DE INDIVIDUELE PAAL

De schachtweerstand van elke paal moet groter zijn dan de optredende trek aan de paalkop

BEREKENING VAN HET DRAAGVERMOGEN IN

TREK VAN ELKE INDIVIDUELE PAAL: SCHACHTWRIJVING

UGT Trekpalen

89

OPTREDENDE MECHANISMEN

2. GEWICHT VAN DE « UITGERUKTE MASSA » MOET TREK WEERSTAAN

Het gewicht van de weerstandbiedende massa moet groter zijn dan de optredende trek = criterium kluitgewicht

BEREKENING VAN HET EVENWICHT

TUSSEN DE OPTREDENDE TREK

EN HET GEWICHT VAN DE BETROKKEN

GRONDMASSA

UGT Trekpalen

90

1 TREKWEERSTAND VAN DE INDIVIDUELE PAAL

1. De trek van een bovengelegen deel van de paal vermindert de korrelspanning dus ook

de wrijving op ondergelegen deel van de paal

De wrijvingsweerstand in trek is kleinerdan de wrijvingsweerstand in druk

Neem hiervoor factor 1,25

�’h

�’v

UGT Trekpalen

91

1 TREKWEERSTAND VAN DE INDIVIDUELE PAAL

2. Bij alternerende belastingen druk-trek, steltmen een verlaging van de wrijvingsweerstandtov situatie met uitsluitend trek of druk vast.

Controleer of belastingswisselingoptreedt in GGT en voer in dit gevalnog een bijkomende factor in tovstatische wrijving

Neem hiervoor factor 1,33

Omkering van de hoofdspanningen veroorzaakt altijd ongunstige effecten (herschikken korrels, « vermoeiing »…)

Belasting kan > 0 en vervolgens < 0

�’h

UGT Trekpalen

92

1 TREKWEERSTAND VAN DE INDIVIDUELE PAAL: REKENREGEL ter BEPALING VAN Rk

1 Check of de karakteristieke waarden van de belastingscombinaties permanent trek of alternerenddruk-trek kan zijn

! Indien twijfelgeval: evalueer aandachtig de combinaties, inachtname « zeldzaam, frequent… »

2 Bereken schachtwrijving volgens methode en coëfficiënten voor drukpalen en corrigeer

1 Bij niet alternerende belasting:

Rktrek = ��s/(1.25) *qc / s * X

2 Bij alternerende belasting:

Rktrek = � �s / ((1.25) *1.33) * qc / s * X

UGT Trekpalen

93

2 KLUITGEWICHTVerhinderen dat de paal samen met een volume grond uit de omgevende grond wordt getrokken.

UGT Trekpalen

94

UGT Trekpalen

�Rd = 1,495

(Nog) niet opgenomen in de richtlijnen :

• controle van het funderingselement op zich volgens Eurocode 2 voor betonnen palen, Eurocode 3 voor stalen palen

• controle van de zettingen• belastingen, andere dan axiale druk en trek• draagvermogen van paalgroepen• draagvermogen van “piled raft foundations”• controle op doorponsen slappere grondlagen

96

Projectgegevens :

� Oppervlakte : 20 x 45 m²

� Palen diameter 50cm: boorpalen, heipalen, schroefpalen, CFA met betondruk

� Grondonderzoek :

3 elektrische CPT's, verdeeld over de oppervlakte van het gebouw

� Uitgraving na uitvoering grondonderzoek : 1 m

� Vertikaal: P = 1000kN; Q = 750kN (kantoorbelasting)

� Horizontaal: H = 100kN (wind)

� Moment: M = 800kNm (wind)

Voorbeeld

97

Belasting volgens eurocode:� Rekening houden met 10cm mogelijke excentriciteit per paal� Partiële combinatiefactoren �0 (0.7 voor wind- en kantoorbelasting)� Fundamentele belastingscombinatie: maximale axiale belasting:

DA1/1:kantoorbelasting: Nmax.1 = 1.35x1000kN/2 + 1.5x750kN/2 + 1.5x0.7(800kNm/1.3m) = 1884kNwindbelasting: Nmax.2 = 1.35x1000kN/2 + 1.5x(800kNm/1.3m) + 1.5x0.7x750kN/2 = 1992kNDA1/2kantoorbelasting: Nmax.1 = 1x1000kN/2 + 1.1x750kN/2 + 1.1x0.7(800kNm/1.3m) = 1386kNwindbelasting: Nmax.2 = 1x1000kN/2 + 1.1x(800kNm/1.3m) + 1.1x0.7x750kN/2 = 1466kN

� Fundamentele belastingscombinatie: minimale axiale belasting:DA1/1windbelasting: Nmin = 1x1000kN/2 - 1.5x(800kNm/1.3m) = -423kNDA1/2windbelasting: Nmin = 1x1000kN/2 - 1.1x(800kNm/1.3m) = -177kN

Belasting volgens globale veiligheid:� maximale axiale belasting:

Nmax = 1000kN/2 + 750kN/2 + 800kNm/1.5m = 1408kN� minimale axiale belasting:

Nmin = 1000kN/2 - 800kNm/1.5m = -33kN

Voorbeeld

98

Voorbeeld

CPT 1

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 300

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

diepte (m)

qc (MPa)

leem

zand

zandh. klei

CPT 2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 300

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

diepte (m)

leem

zandh. klei

zand

qc (MPa) CPT 3

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 300

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

diepte (m)

zand

leem

zandh. klei

qc (MPa)

99

Puntweerstand van 1 paal :

Rb = �b * �b * * � * Ab * qb

Berekening van qb :

- methode De Beer

- indien mechanische CPT : conversiefactor toepassen--> n.v.t. voor dit voorbeeld

- in te voeren paaldiameter : 0,5m

- indien meer qc-waarden beschikbaar dan één per 20 cm : neem hetgemiddelde van 10 cm boven en 10 cm onder het beschouwde peil

- gezien Db,eq geen veelvoud is van 20 cm : bereken qb voor Db,eq = 0.20 men voor Db,eq = 0.40 m en interpoleer

Voorbeeld

100

Voorbeeld

Ab = 0.1963 m²

� = 1.00 (geen verbrede voet)

= 1.00 (cirkelvormige paal)

�b = 1.00 (geen tertiaire klei)

�b = 1.00 (heipalen)0.70 (schroefpalen)0.50 (CFA met overdruk)0.50 (boorpalen)

Puntweerstand van 1 paal :

Rb = �b * �b * * � * Ab * qb

• ir Paul Meireman Basiscursus paalfunderingen 13/12/2010

101

Voorbeeldcpt1 cpt2 cpt3

102

Wrijvingsweerstand van 1 paal :

Rs = �s * � (�s,i * hi * qs,i)

Berekening van qs,i :- qs,i = *p,i * qc,i met max. waarde voor qs,i

- o.b.v. gemiddelde qc,i over de laag (of individuele waarden)- enkel lagen met qc � 1 MPa in rekening brengen- enkel lagen die relevant zijn, in rekening brengen

hi = 0.20 m

�s,i = 1.00 (hei en schroef)0.60 (CFA met overdruk)0.50 (boorpaal)

�s = * 0.5 m = 1.57 m

Grondsoort qc (MPa) *p of qs(-) (MPa)

Rf*(%)

Klei 1 – 4.5 *p = 1/30 3–6 %> 4.5 qs = 0.150

Leem 1 - 6 *p = 1/60 2–3 %> 6 qs = 0.100

Zandhoudende klei/leem

1 – 10 *p = 1/80 1-2 %

of kleihoudend zand/leem

> 10 qs = 0.125

Zand 1 – 10 *p = 1/90 < 1 %

10 – 20 qs = 0.110 + 0.004 * (qc – 10)> 20 qs = 0.150

103

VoorbeeldUltieme weerstand van 1 paal :

•Rc = Rb + Rs

104

VoorbeeldTotaal draagvermogen van 1 paal :

Rc = Rb + Rs

Calibratie van de rekenmethode :

Rc,cal = Rc / �R,d

�R,d = 1.00 heipalen1.00 schroefpalen (met SLT)1.15 CFA (met SLT)1.15 boorpalen

105

oude methode rapport 12

VoorbeeldGecalibreerde ultieme weerstand van 1 paal :

•Rc,cal = (Rb + Rs) / �Rd

106

Voorbeeld

Karakteristieke waarde van het draagvermogen :

� � � ��

��

��

��

��

4

mincal,c

3

gemiddeldcal,ck,c

R;

RminR

Sondeerdichtheid :

3 CPT's / 900 m² = 1 CPT / 300 m²--> bepaling van �3 en � 4

�3 = 1.36�4 = 1.31

�3

�4

107

Voorbeeld

Karakteristieke waarde van het draagvermogen :

� � � ��

��

��

��

��

4

mincal,c

3

gemiddeldcal,ck,c

R;

RminR

108

Voorbeeld

Rekenwaarde van het draagvermogen : (combinatie 2)

Rc,d = Rb,k / �b + Rs,k / �s

Rcd > Fd = 1466kN

Combinatie 1 Combinatie 2 Zonder

kwaliteits-garantie

Met kwaliteits-garantie

Zonder kwaliteits-garantie

Met kwaliteits-garantie

Groep van paaltypes

��b �s �b �s �b �s �b �s

Geheide en ingeperste palen

1.00 1.00 1.00 1.00 1.35 1.35 1.35 1.35

Schroefpalen 1.00 1.00 1.00 1.00 1.45 1.35 1.35 1.35 CFA-palen 1.10 1.00 1.00 1.00 1.50 1.35 1.35 1.35 Boorpalen 1.20 1.00 1.00 1.00 1.65 1.35 1.35 1.35

109

Conclusies NADNAD:Veranderlijke veiligheden in functie van paaltype, sondeerdichtheid, kwaliteitscontrole: (50% veranderlijk, 50% permanente belasting)� �f x �Rd x �3of4 x (�b & �s)

Heipalen, sondeerdichtheid 1/10m², >10palen per zool: 1,62 op gemiddelde en 1,42 op minimum

Schroefpalen, sondeerdichtheid 1/100m², 4 palen per zool, kwaliteitscontrole en SLT beschikbaar:1,72 op gemiddelde en 1,60 op minimum

Schroefpalen, sondeerdichtheid 1/100m², 4 palen per zool, geen kwaliteitscontrole en SLT beschikbaar:2,22 op gemiddelde en 2,07 op minimum

CFA palen , sondeerdichtheid 1/1000m², 2 palen per zool, geen kwaliteitscontrole en SLT beschikbaar2,83 op gemiddelde en op minimum

110

Voorbeeld in heterogene gronden

111

GGT van paalfunderingen in EC7-1

GGT-nazicht van paalfunderingen wordt slechts summier behandeld :

• §7.6.4.1(1) Vertical displacements under serviceability limit state conditions shall be assessed and checked against the requirements given in 2.4.8 and 2.4.9”

• §7.6.4.1 NOTE For piles bearing in medium-to-dense soils and for tension piles, the safety requirements for the ultimate limit state design are normally sufficient to prevent a serviceability limit state in the supported structure.

• §7.6.4.2 (for compression piles) NOTE When the pile toe is placed in a medium-dense or firm layer overlying rock or very hard soil, the partial safety factors for ultimate limit state conditions are normally sufficient to satisfy serviceability limit state conditions.”

• §7.6.4.2 (2) Assessment of settlements shall include both the settlement of individual piles and the settlement due to group action.”

• §7.6.4.2 (4) When no load results are available for an analysis of the interaction of the piles foundation with the superstructure, the load-settlement performance of individual piles should be assessed on empirically established safe assumptions.”

• §7.6.4.3 (for tension piles) NOTE Particular attention should be paid to the elongation of the pile material.”

112

Database 1(F. De Cock, 2001)

Pile type Shaft bearing Shaft+end bearing

End bearing

Atlas 0.5 - 0.75 % 0.75 – 1.50 % 1.5 – 1.75 %Fundex No data 0.75 – 1.0 % 0.75 – 1.25 %Omega 0.5 – 0.75 % No data 2.0 – 2.5 % *

27 screw piles pPeriod 1970

p7070-00-2000

Note : normalised versus ote : normalised versQu=Qasymptotic

•113

Database 2(BBRI)

20 piles in sand ( (Limelettee a.o.o.)p (16 piles in clay (SKW WW a.o.o.o )pPeriod 20030303-

y (y33-2007

•

Clay - All piles

0

20

40

60

80

100

120

0 2 4 6 8 10 12 14s0/Db,eq (%)

Q/Q

_s0=

10%

Db,

eq (%

)

C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10C11C12C13C14C15C16

Sand - All piles

0

20

40

60

80

100

120

0 2 4 6 8 10 12 14s0/Db,eq (%)

Q/Q

_s0=

10%

Db,

eq (%

)

S1S2S3S4S12S13S14S15S16S17S18S19S20S26S27S28S29S30S31S32

Pile type Shaft bearing End bearing Driven Precast concrete 0.5 – 0.75 % 1.0 – 2.0 %Screw piles 0.5 – 1.0 % No data 0.75 – 1.5 %Bored and CFA 0.5 % bentonite

1.0 – 1.5% casing0.5 – 1.5 % *

114

Zettingen van enkelvoudige palen

Berekening via dimensieloze mobilisatie-curven

Cf. NEN 9997 – drukpalen

1 heipalen2 avegaarpalen3 boorpalen

115

Horizontale belastingPaalkopmomenten

116

passieve weerstand

MPAAL MPAAL

UITWENDIG MOMENT

HORIZONTALE KRACHT

uitwendige krachten

GrondverplaatsingenZie cursus gevorderden

Aanvulling of asymmetrische bovenbelasting

Horizontale belastingen en paalkopmomenten

117

passieve weerstand

MPAAL MPAAL

UITWENDIG MOMENT

HORIZONTALE KRACHT

Onderscheid tussen


Paalkop rotatief

Paalkop ingeklemd

Excentriciteit axiale belasting:

Extra excentriciteitsmoment

in paal

Aanpassing axiale belasting in palen

118


Hoe snedekrachten voor een individuele paal afkomstig van uitwendige krachten berekenen ?

Verend ondersteunende ligger (Msheet, Rido, enz)passieve weerstand = formules Brinch Hansenveerkonstante = formules Menard (één stijfheid)(zie cursus gevorderden)

API standaard: P-y curvesstijfheid afhankelijk van verplaatsing(zie cursus gevorderden)

Palen in elastisch medium (grafieken NEN)119

Horizontale belastingenPalen in elastisch medium (grafieken NEN)

In Belgische gronden, vnl kolom 2 en 3(khD = 3qc)

paaldiameters<0.7m

“normale” belastingen (elastisch medium)

Opgelet bij “korte” palen

•120

UGT Horizontalebelasting


Paalkop rotatief: paal is niet ingeklemd in een stijver structuurelement, paal vormt voor de structuur een stijf punt.paal belast door horizontale belasting en momentbelasting aan de paalkopmomenten vanuit de structuur worden opgenomen als moment in de paalkopexcentriciteit van axiale belasting niet vergeten (0.1m x axiale belasting)

klei 1MPa, interne wrijvingshoek 20°, cohesie 5kPa, limietdruk qc/3=0.33MPa, Emenard = 2.5xqc = 2.5MPaFormule NEN: 2.1 x H x D

klei 1MPa

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 50 100 150 200 250

horizontale belasting H

mom

ent M Msheet (water 0m)

Msheet water -10mNEN grafieken

121



Paalkop rotatief: paal is niet ingeklemd in een stijver structuurelement, paal vormt voor de structuur een stijf punt.paal belast door horizontale belasting en momentbelasting aan de paalkopmomenten vanuit de structuur worden opgenomen als moment in de paalkopexcentriciteit (0.1m x axiale belasting)

zand 10MPa

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 50 100 150 200 250

H

M

Msheet water 0mMsheet water -10mNEN grafieken

Zand 10MPa, interne wrijvingshoek 32°, limietdruk qc/9=1.1MPa, Emenard = qc = 10MPaFormule NEN: 1.2 x H x D

122



klei 1MPa, interne wrijvingshoek 20°, cohesie 5kPa, limietdruk qc/3=0.33MPa, Emenard = 2.5xqc = 2.5MPaFormule NEN: kopmoment 3.3 x H x D

buikmoment 0.7 x H x D

ingeklemd: paal is verankerd in een veel stijvere zool of plaat.paal belast door horizontale belasting � horizontale belasting veroorzaakt inklemmingsmomentmomenten vanuit de structuur worden opgenomen als druk-trek in de palenexcentriciteit palen geeft herverdeling belasting, geen moment in de palen

klei 1MPa

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 50 100 150 200 250

H

MMsheet kopmoment water 0mMsheet buikmoment water 0mMsheet kopmoment water -10mMsheet buikmoment water -10mNEN kopmomentNEN buikmoment

123



zand 10MPa, interne wrijvingshoek 32°, limietdruk qc/9=1.1MPa, Emenard = 1xqc = 10MPaFormule NEN: kopmoment 1.9 x H x D

buikmoment 0.4 x H x D

ingeklemd: paal is verankerd in een veel stijvere zool of plaat.paal belast door horizontale belasting � horizontale belasting veroorzaakt inklemmingsmomentmomenten vanuit de structuur worden opgenomen als druk-trek in de palenexcentriciteit palen geeft herverdeling belasting, geen moment in de palen

zand 10MPa

0

50

100

150

200

250

300

350

0 50 100 150 200 250

H

M

Msheet kopmoment water 0mMsheet buikmoment water 0mMsheet kopmoment water -10mMsheet buikmoment water -10mNEN kopmomentNEN buikmoment

124

Structureel draagvermogen

125

UGT organisch

Voorr betonpalenen:pBetonnorm

pmm NBN EN 199292-2-1-1-1--1

Uitvoeringsnormmm NBN EN 1536 en NBN EN 12699 (

tvoeringsnormm NBNNUit((uitvoeringsnormen

N EN 1536 BNnn boorpalen

en N36 nn en

NBN EN 12699en Nn n verdringingspalen

9enen)

<<-<-> > > vroegeree bestekkenen: STS21 en TB104

Bepaling van het organisch draagvermogen van een paal

� �ascdd AAfP 14��

5

cubckcd

ff �

126

UGT organisch

Eurocode 2 en uitvoeringsnormen: Randvoorwaarden:

voor in de grond gevormde palen zonder permanente casing bijkomende partiëleveiligheidsfactor (1.1) op druksterkte beton.voor in de grond gevormde palen zonder permanente casing rekendiameter 0.95 x de nominale boordiameter. vermindering diameter minimaal 20mm en maximaal 50mm.nominale betondekking bedraagt minimaal 50mm bij wapening geplaatst in boorbuisen 75mm bij achteraf geplaatste wapening; 40mm bij permanente voerbuisminimum wapening:0.5% van de betonsectie voor palen <0.5m³ �� betonnen kolommen 0.3%2500mm² voor palen 0.5m²<x<1m² 0.25% van de betonsectie voor palen > 1m³(aangepast in voorstel NAD NBN EN 1992-1-1: 0,8% van betonsectie: NEN = 0.3%)tussenafstand langswapening min 100mm en max 400mm, mag tot 80mm indien kleine aggregaten gebruikt worden.diameter wapening beugels minimum 1/4 van diameter langswapeningronde sectie minimum 4 staven 12mm (uitvoeringsnormen); (NBN EN 1992-1-1: minimum 6 staven 12mm; max tussenafstand 200mm ??)Lange termijn betoncoëfficiënt: 0,85 (NEN = 1)

127

UGT organisch

Eurocode 2 en uitvoeringsnormen: toegelaten betondruk:

Toegelaten betondrukspanning:beton.c

ck

FF

cdadmc 1.1

f85.01ff

��

��

rekenwaarde diameter ! (0.95x nominale diameter)

fck = 25MPa, 30MPa of 35MPa voor resp C25/30, C30/37 of C35/45�f = 1.35 tot 1.5 i.f.v. belasting�c.staal = 1.15�c.beton Normale

belastingAccidentele

belastingGevolgde keuring in fabriek 1.3 1.15Gevolgde keuring op bouwplaats

1.4 1.2

Eigen keuring 1.5 1.3Verminderde keuring 1.6 1.4

Toegelaten staalspanning:

staalc

yk

FF

ydadmy

fff

.

1

��

beton fc adm

C25/30 9,2C30/37 11,0C35/45 12,9

�f = 1.4�c beton = 1.5

128

UGT organisch

Eurocode 2 en uitvoeringsnormen: vb toegelaten betondruk:

Paaldiameter 420mm, (paalsectie 138544mm²)wapening 5 staven 16mm (=1005mm² > 0.5% betonsectie = 693mm²), beton C25/30, standaard keuringsmethode (Benor), belasting 70% permanent, 30% variabel

Eurocode:

« toegelaten » betondrukspanning

Rekenwaarde diameter: 0.95x420mm=399mm,

Rekenwaarde betonsectie: Abd = 125036mm² - 1005mm² = 124031mm²

Toegelaten belasting: 1457kN

TB104 index 21: = 916kN (63% eurocode)

MPa23.95.11.1

MPa2585.05.13.035.17.0

11.1

f85.01fbeton.c

ck

Fadmc �

��

��

� �ascubck

d AAf

P 145

��129

UGT organisch

Eurocode 2 en uitvoeringsnormen: berekening langswapening:

Website:www.alashki.com

Opgelet:

Voor in de grond gevormde palen:�c = 1.1x1.5=1.65

130

UGT organisch

Eurocode 2 en uitvoeringsnormen: berekening dwarskracht wapening: Nauwkeurige methode: (artikel cement 2006 blz 72-76, thesis Nathan Persyn secanspalen)

Tekeningen overgenomen uit thesis Nathan Persyn “Studie naar rekentechnische aspecten van betonnen palenwand”

nuttige hoogte ss rr

DrDd 637.0

41

21

��

� !

"��

vc

Sdck

v

slRd A

ANMPaf

AA

dV �

��

� !

"��

��

� !

"�� 15.0

5.0100

200112.0 3

1

1

weerstandbiedende dwarskracht zonder beugelwapening

controle drukschoren:

betonsectie boven zwaartepunt trekwapening

��

!" ��

cossin2

2rAv metr

rs

�

2

4sin �

� � � �##$�

tancot

1

max �� vcdcw

RdAfV

131

UGT organisch

Eurocode 2 en uitvoeringsnormen: berekening dwarskracht wapening: Nauwkeurige methode: (artikel cement 2006 blz 72-76)


nodige sectie spiraal:Schoorhoek %&'

� �

ydv

sSdsvh

frA

pkVA9.0

�

rpks

225.01

1

(�met

p = spoed spiraalAsvh = staaldoorsnede spiraalbeugel

nodige wapening spiraal:Schoorhoek #

� �� #cot9.0 yd

v

sSdsvh

frA

pkVA �

132

UGT organisch

Eurocode 2 en uitvoeringsnormen: berekening dwarskracht wapening: Nauwkeurige methode: (artikel cement 2006 blz 72-76)


� �5.2

25.095.0

min.

yd

ctkssvh f

fprkA �

Minimum staalsectie spiraal ter voorkoming van brosse breuk

133

UGT organisch: kopwapening

Uitvoeringsnormen EN12699: verdringingspalen

134

Werftopics

135

Uitvoering

In de grond gevormde grondverdringende palen

cu = qc/15

136

Uitvoering

Paaltype Aantal dagen

Atlaspalen/Omegapalen 3

boorpalen 30m/dag

Franki palen met verbrede voet (schacht in vloeibare beton)

3

heipalen (igg) 3

geschroefde kokerpalen 1

geheide kokerpalen 1

micropalen var

prefab 1

3D

Werf 3 palen

Grondverdringende IGG palen mogen op dezelfde dag gemaakt worden indien tussenafstand > 6D137

Uitvoering

Type palen ?138

WerkterreinVlak, stabiel en berijdbaar met betonmixers

139

WerkterreinStabiel terrein, rendement ?

140

WerkterreinNooit risico onderschatten

141

Werkterrein

142

Werforganisatie

143

Palen snellen

na snellen verwijderen losse stukken m.b.v. compressor

controle op loszittende brokken (hamer)

kopwapening vermijden (paalbreuk onder de kopwapening)144

Palen snellen

145

Palen snellen: recepieux

146

Akoestische integriteitsmeting

• akoestische doormeting van de paal.

147


148

Toepassingsgebied:• controle aanzetpeil (10% nauwkeurigheid)• controle integriteit van de paal (breuken,

insnoeringen, uitstulpingen) : niet altijd 100 % vertrouwbaar voor igg palen.


149

Bleeding toevoer water vanuit ondergrond door vers beton� Beperkte bleeding (liters per uur): invloed beperkt

Bleeding palen

150

Bleeding toevoer water vanuit ondergrond door vers beton� grote bleeding (liters per minuut): beton uitgespoeld

Bleeding palen

151


Bleeding palen

152


Bleeding palen

153

vragen

154

16nalcprak voorblad syllabus - ie-net...2016/12/07 · paalbelastingsproeven, die de invloed van de...

Documents