Jaargang 21, 2017 - nummer 4 incl. Special Geotechniekdag

In 1920 publiseerde Prandtl een artikel over het bezwijken van een materiaal onder een strookbelasting. De bezweken grondmoot is hierbij verdeeld in drie zones, die tezamen de zogenoemde Prandtl-wig vormen. Prandtl heeft nooit aan de funderingstechnische toepassing gedacht, maar geotechnici vertalen deze oplossing nu als een analytische oplossing voor de draagkracht van de grond onder een strookfundering. Deze oplossing is uitgebreid door Reissner met een bovenbelasting naast de funderingsstrook en door Keverling Buisman en Terzaghi voor het grondgewicht. Terzaghi schreef dit als eerste met drie gescheiden draagkrachtfactoren en Meyerhof als eerste met “inclinatie-” en “shape” factoren, voor de drie afzonderlijke draagkrachtcomponenten; cohesie, bovenbelasting en het grondgewicht. Deze schrijfwijze werd later door Brinch Hansen overgenomen.

In dit artikel zijn een groot aantal numerieke berekeningen gemaakt om het bezwijkmechanisme van de Prandtl-wig en de bijbehorende draagkrachtfactoren te controleren. Het blijkt dat het Prandtl-wig bezwijkmechanisme juist is, maar niet in alle gevallen. Ook blijkt dat de analytische oplossingen voor de draagkrachtfactoren die tegenwoordig worden gebruikt, alleen juist zijn voor grond met een onrealistisch hoge dilatantiehoek.

In 2000 verscheen CUR 198; “Kerende constructies in gewapende grond, taludhelling steiler dan 70^o”. Begin 2018 verschijnt een geheel herziene versie. De nieuwe ontwerprichtlijn is een stuk duidelijker geworden en geschikt gemaakt voor bijvoorbeeld kerende constructies met een flauwe helling of een geknikt maaiveld. Hiervoor is de stabiliteitsanalyse uitgebreid met meerdere glijvlak-vormen. De ontwerprichtlijn is volledig op de Eurocode aangesloten, inclusief de bijbehorende veiligheidsbenadering. Het geheel is gecompleteerd met vier uitgebreide rekenvoorbeelden.

Trillingen kunnen een oorzaak zijn voor schade aan bouwwerken. SBR Richtlijn A geeft methoden voor het meten en beoordelen van trillingen, met het doel schade aan bouwwerken te voorkomen. Deze richtlijn A is in 2017 herzien en opnieuw uitgebracht. De belangrijkste veranderingen betreffen (1) de nadere specificatie van de kans op schade bij overschrijding van de grenswaarden, (2) herziene formulering van de grenswaarden voor trillingsgevoelige funderingen, (3) een nieuwe methode om de bouwkundige staat te bepalen. Daarnaast is de tekst voorzien van uitgebreide toelichtingen op aspecten die in de praktijk tot discussie en vragen leidden.

Het belang van omgevingsvariabelen op civieltechnische projecten wordt in Vlaanderen weerspiegeld in de nieuwe omgevingsvergunning. Er wordt sterk ingezet op toenemende digitalisatie. In dit kader werkt AGT n.v. aan systeem dat hydrogeologische kennis en beschikbare GIS data bundelt in beslisregels om zo het beleid te ondersteunen in de evaluatie van nieuwe projectaanvragen voor bemalingen. De recente ontwikkelingen bij de Databank Ondergrond Vlaanderen zouden het ook mogelijk maken om boor- en sondeergegevens mee te nemen in deze werkwijze. Deze studie toont echter aan dat ‘big data’ eerst ‘smart’ moeten zijn alvorens een generiek kader kan uitgewerkt worden. Aan boor- en sondeergegevens wordt immers pas betekenis gegeven na interpretatie door een expert.

Over de hele wereld worden laaggelegen delta’s en kustgebieden in hun voortbestaan bedreigt door bodemdaling veroorzaakt door de mens. Bodemdaling wordt veroorzaakt door de diktevermindering van ondergrondse lagen. Het kwantitatief begrijpen van dikteverminderingen is essentieel om bodemdaling uiteindelijk te kunnen aanpakken. In veenrijke gebieden wordt bodemdaling onder andere veroorzaakt door de samendrukking van veenlagen. Ook al hebben veel gebieden te maken met bodemdaling; er zijn slechts enkele methoden ontwikkeld om samendrukking te kunnen inschatten. Hier is verkend of sonderingen kunnen worden ingezet om de diktevermindering van holoceen veen door samendrukking te schatten. We vonden een sterke relatie tussen de dikteafname van het veen door differentiële bovenbelasting, en verhoging van de conusweerstanden. De gevonden relatie is ook toegepast op veen in de Sacramentodelta en in Kalimantan. De gevonden relatie bleek ook hier toepasbaar. Dit opent de deur om sonderingen eventueel toe te passen ten behoeve van bodemdaling.

Het bepalen van de invloed van grond- en funderingswerken op de omgeving is wellicht het moeilijkste aspect van de geotechniek. Dit is toe te schrijven aan het feit dat voor het bepalen van de invloed van de omgeving:

• de samenstelling en eigenschappen van de ondergrond niet alleen ter plaatse van de uit te voeren werken moet gekend zijn, maar ook voor het volledige gebied dat door de werken wordt beïnvloed;

• de verspreiding van de invloed van bepaalde fenomenen, zoals grondverlagingen, trillingen en vervormingen alleen op betrouwbare wijze kan bepaald worden indien er gebruik kan gemaakt worden van mathematische modellen die op basis van eerder uitgevoerde metingen afdoend kunnen geijkt worden.

De techniek van beschoeide sleuven wordt vandaag toegepast daar waar machinale uitgravingen niet mogelijk of gewenst zijn. Geconfronteerd met het archaïsche karakter van deze methodiek nam Denys het initiatief deze techniek te automatiseren. De Wallslotrobot, ofte Wallie, is het resultaat van een intensief en nog lopend onderzoeks- en ontwikkelingstraject in samenwerking met Participatiemaatschappij Vlaanderen (PMV) en het Vlaams agentschap innoveren ondernemen (VLAIO). Het verhaal van dit traject is er één van tegenslagen en successen, onverwachte wendingen, compromissen sluiten, ambitie en vooral veel doorzettingsvermogen.

Om het transport van 3 kazematten met een maximaal gewicht van 1,6 miljoen kilo in een gebied met slappe bodem mogelijk te maken zijn een aantal transportbanen aangelegd. In het ontwerp is niet alleen rekening gehouden met een ondergrond bestaande uit klei- en veenlagen, maar ook met het risico op opbarsten van de bodem bij ontgraving voor de transportbaan. De stabiliteit van deze transportbanen wordt mogelijk gemaakt door het gebruik van verschillende geokunststoffen.

Nauwkeurig inzicht in de doorlatendheidsvariatie van de ondergrond kan veel optimalisatieruimte bieden in het geotechnisch ontwerp. De gecombineerde sondeertechniek op basis van de Hydraulic Profiling Tool (HPT) en mini-pompproeven (MPT) maakt het mogelijk deze ruimte te benutten. De HPT-MPT techniek kan tegelijkertijd met standaard sondeerwerk worden ingezet waarbij water in de bodem wordt geïnjecteerd en de druksrespons van de bodem in-situ wordt gemeten. De techniek geeft een nauwkeurig en continu doorlatendheidsprofiel van de ondergrond. Het artikel beschrijft een tweetal ontwerpprojecten waarin de HPT-MPT sondeertechniek succesvol is ingezet.

Bij dijkversterkingsprojecten is lokale kennis onmisbaar voor een goed ingepast dijkontwerp. Tot op heden wordt deze kennis van bewoners, bedrijven en belangengroeperingen beperkt gebruikt. We slagen er nog niet in om deze informatie nuttig of bruikbaar in te zetten. Deze constatering heeft geleid tot de vraag hoe de kennis wel ingezet kan worden.

Ervaring is opgedaan bij de dijkversterking tussen Gorinchem en Waardenburg op welke wijze kennis effectief en efficiënt ingezet kan worden, waardoor een gedragen en goed ingepast dijkontwerp tot stand kan komen, met oog voor nevendoelen.

Doorgrond je omgeving. Ken je omgeving. Omgevingsbewust. Het lijken allemaal open deuren. Logisch toch? In de praktijk bar lastig! En vaak veel te laat in het proces. In Rotterdam wordt gemiddeld 40 kilometer per jaar aan riolering vervangen in dicht stedelijk gebied. Het is dus een must om de omgeving te kennen om zo risico’s in de uitvoering zoveel mogelijk te beperken. Hoe doen we dat?

Verkeer kan hoge cyclisch –dynamische belastingen uitoefenen op een wegconstructie. Omdat ongebonden wegfunderingen geen trekkrachten kunnen opnemen, kunnen deze constructielagen worden verbeterd door het aanbrengen van een geogrid (funderingswapening). Een belangrijke vraag bij het ontwerpen is bij welke vervormingen de geogrids gaan functioneren. Zijn grote vervormingen nodig om het geogrid een voorspanning te geven? Of werken ze al bij zeer kleine rekken? De afgelopen 10 jaar is een uitgebreid testprogramma uitgevoerd om antwoord te vinden op deze vragen. Daarvoor zijn veldmetingen uitgevoerd op asfaltwegen en straatsteenverhardingen. Tevens zijn systematische grootschalige proeven op wegen zonder deklaag en cyclische triaxiaalproeven uitgevoerd.

Het onderzoek bestond uit 3 fasen. In fase I werd in een proefvak de ideale opbouw van de wegconstructie onderzocht met bepaling van de laagdikte en stijfheid van de fundering en de draagkracht van de ondergrond. In fase II zijn metingen uitgevoerd op wegen met een verharding van asfalt of straatstenen. Hiermee werden de relevante spanningen en rekken in het versterkte gebied vastgesteld. In de laatste fase III zijn met de nieuw verkregen inzichten op systematische wijze laboratoriumproeven uitgevoerd. In een volgend artikel (deel 2) zullen de resultaten van fase II en III worden gepubliceerd.

De conclusie uit fase I is dat geogrids de funderingslagen al stabiliseren bij zeer geringe rekken, ruim lager dan 1%. De geogrids werken daarbij als trekwapening wat een hoge stijfheid vereist om optimaal te werken.

De Van ’t Hek Groep is een grote speler in de funderingswereld. Een gesprek met directeur Ruud van ’t Hek en adjunct-directeur Patrick IJnsen. “We zoeken uitdagingen en willen onszelf blijven prikkelen.”