ribFVB01 Funderen van een bouwwerk les 4

Presentatie over: "ribFVB01 Funderen van een bouwwerk les 4"— Transcript van de presentatie:

1 ribFVB01 Funderen van een bouwwerk les 4
Paalfunderingen vervolg HRO Cursus rib FVB01

2 Huiswerk oefensom Gegeven: sondering HK728 Vibropaal, Gevraagd:
doorsnede Ø 300 mm αp = 1,0 Paalpuntniveau NAP -22 m Gevraagd: Bereken het puntdraagvermogen HRO Cursus rib FVB01

3 qc in MPa 10 20 D = 300 mm dus: 0,7 D = 0,21 m 4 D = 1,2 m 8 D = 2,4 m
inheiniveau 0,7D 4D HRO Cursus rib FVB01

4 qc in MPa 10 20 8D inheiniveau qcI HRO Cursus rib FVB01

5 qc in MPa 10 20 qcI = 9,5 MPa qcII = 7 MPa qcIII = 6 MPa 8D
inheiniveau qcIÌI qcII qcI HRO Cursus rib FVB01

6 Berekening: qcI = 9,5 MPa qcII = 7 MPa qcIII = 6 MPa
Fpunt = Apunt αp * { (9,5 + 7) / } / 2 = π*0,1502 * 1 * 7,1 *106 = 0,5 * 106 N = 500 kN < 15 MPa, dus ok HRO Cursus rib FVB01

7 Paalpuntdraagvermogen
Hoe bepalen we D in het geval van een paal met vierkante doorsnede? puntoppervlak vertalen naar een paal met ronde doorsnede, diameter Deq met gelijke doorsnede Deq = 1,13*a a 1,13a HRO Cursus rib FVB01

8 Welke krachten werken op een funderingspaal?
1 Paalbelasting Negatieve kleef Positieve kleef Puntweerstand 1 2 2 2 2 3 3 4 4 HRO Cursus rib FVB01

9 Positieve kleef in zand
Werkt over de schachtlengte in de draagkrachtige zandlaag De schuifspanning is een percentage van de conusweerstand, afhankelijk van het paaltype 0,5% tot 1,4% (in zand) Gladde prefab betonpaal => 1,0 % Hoge conusweerstanden (>12 MPa) worden afgesnoten HRO Cursus rib FVB01

10 Positieve kleef in formule
= afhankelijk van paaltype en de grondsoort: In zand, afhankelijk van het paaltype: 0,5 tot 1,4 % In klei met een conusweerstand qc > 1 MPa : 3,5 % Waarden voor qc > 12 MPa nemen we niet mee HRO Cursus rib FVB01

11 Voorbeeld Positieve kleef in zand
qc [MPa] 10 20 -10 -15 -20 -25 HRO Cursus rib FVB01

12 Voorbeeld Positieve kleef in zand
qc [MPa] 10 12 20 -10 aanvangsniveau zandlaag -12 -15 inheiniveau -18,5 -20 deel van de conusweerstand dat bijdraagt aan de positieve kleef -25 HRO Cursus rib FVB01

13 Voorbeeld Positieve kleef in zand
qc [MPa] gemiddelde qc = ca. 10,5 MPa 10 12 20 oppervlakte = -10 aanvangsniveau zandlaag -12 -15 inheiniveau -18,5 -20 deel van de conusweerstand dat bijdraagt aan de positieve kleef -25 HRO Cursus rib FVB01

14 Voorbeeld Positieve kleef in zand
0,35m 0,35m qc [MPa] gemiddelde qc = ca. 10,5 MPa 10 12 20 Stel: Prefab betonpaal met een doorsnede van 0,35 m x 0,35 m Inheiniveau NAP - 18,5 m αs = 1,0 % Totale positieve kleef Fschacht = qc;gemiddeld*αs*lengte * omtrek Fschacht = 10500*1%* 6,5 * 0,35*4 = = 956 kN -10 -12 6,5 m -15 -18,5 -20 -25 HRO Cursus rib FVB01

15 Draagkrachtfactoren Paaltypen
HRO Cursus rib FVB01

16 Globale vergelijking Paaltypen
HRO Cursus rib FVB01

17 Berekeningsvoorbeelden
Gegevens: Prefab betonpaal 0,29 m x 0,29 m Inheiniveau’s: NAP - 13,5 m en - 14,0 m Gevraagd: Bezwijkdraagvermogen HRO Cursus rib FVB01

18 Berekeningsvoorbeelden
Gegevens: Prefab betonpaal 0,29 m x 0,29 m Inheiniveau’s: NAP - 13,5 m en - 14,0 m Gevraagd: Bezwijkdraagvermogen HRO Cursus rib FVB01

19 Berekeningsvoorbeeld
Bepaling Deq: Apunt = 0,29 x 0, 29 = 0,0841 m2 Apunt = p/4 * Deq2 Deq = 0,33 m HRO Cursus rib FVB01

20 Paalpuntdraagvermogen
Invloedsgebieden volgens Koppejan: traject I en II onder de punt 0,7 à 4 * Deq traject III boven de punt 8 * Deq HRO Cursus rib FVB01

21 Berekeningsvoorbeeld
Inheiniveau NAP - 14 m Indien traject I = 0,7*D: qc , I = 15,8 MPa HRO Cursus rib FVB01

22 Berekeningsvoorbeeld
Indien traject I = 4*D: qc , I = 12,5 MPa In dit geval geeft 4*Deq de laagste waarde! HRO Cursus rib FVB01

23 Berekeningsvoorbeeld
grafische bepalingswijze van qc , I HRO Cursus rib FVB01

24 Berekeningsvoorbeeld
traject II: qc , II = 6,2 MPa HRO Cursus rib FVB01

25 Berekeningsvoorbeeld
traject III: qc , III = 5 MPa HRO Cursus rib FVB01

26 Berekening puntdraagvermogen
Volgens Koppejan geldt voor de paalpuntspanning: ppunt = { (qc,I + qc,II ) / qc,III } / 2 ={ (12,5 + 6,2)/ } / 2 = 7,2 MPa = 7,2 * 103 kN/m2 (mag maximaal 15 MPa zijn) Bezwijkdraagvermogen punt: Fpunt = ap* Apunt * ppunt = 7,2 * 103 * 0,0841 = 603 kN HRO Cursus rib FVB01

27 Berekening positieve kleef
positieve kleef traject: qc , gem = 11 MPa hoogte: 2,1 m HRO Cursus rib FVB01

28 Berekening positieve kleef
positieve kleef traject: qc , gem = 11 MPa hoogte: 2,1 m HRO Cursus rib FVB01

29 Bezwijkdraagvermogen
Fschacht = omtrek*hoogte * 1%*qc,gem = 4*0,29 * 2,1 * 1% *11*103 = 268 kN Ftot = Fschacht + Fpunt = = 870 kN HRO Cursus rib FVB01

30 Berekeningsvoorbeeld 2
Zelfde paal, ander niveau Gegevens: Prefab betonpaal 0,29 m x 0,29 m Inheiniveau’s: NAP - 13,5 m Gevraagd: Bezwijkdraagvermogen HRO Cursus rib FVB01

31 Berekeningsvoorbeeld 2
traject I: qc , I = 15 MPa In dit geval geeft 3,5*Deq de laagste waarde! HRO Cursus rib FVB01

32 Berekeningsvoorbeeld 2
traject II: qc , II = 11,9 MPa HRO Cursus rib FVB01

33 Berekeningsvoorbeeld 2
traject III: qc , III = 7 MPa HRO Cursus rib FVB01

34 Berekening puntdraagvermogen
Volgens Koppejan geldt voor de paalpuntspanning: ppunt = { (qc,I + qc,II ) / qc,III } / 2 ={ ( ,9)/ } / 2 = 10,2 MPa = 10,2 * 103 kN/m2 (mag maximaal 15 MPa zijn) Bezwijkdraagvermogen punt: Fpunt = ap*Apunt * ppunt = 10,2 * 103 * 0,0841 = 860 kN HRO Cursus rib FVB01

35 Berekening positieve kleef
positieve kleef traject: qc , gem = 10,8 MPa hoogte: 1,6 m HRO Cursus rib FVB01

36 Bezwijkdraagvermogen
Fschacht = omtrek*hoogte * 1%*qc,gem = 4*0,29 * 1,6 * 1% *10,8*103 = 200 kN Ftot = Fschacht + Fpunt = = 1060 kN HRO Cursus rib FVB01

37 Bezwijkdraagvermogens ter vergelijking:
HRO Cursus rib FVB01

38 Nóg een voorbeeld berekening
Paal met een ronde doorsnede (Stalen buispaal met gesloten voet) Diameter 0,30 m Inheiniveau NAP - 23 m HRO Cursus rib FVB01

39 Puntdraagvermogen qc;I = 8,5 MPa HRO Cursus rib FVB01

40 Puntdraagvermogen qc;II = 8 MPa HRO Cursus rib FVB01

41 Puntdraagvermogen 8D = 2,4 m qc;III = 5,2 MPa HRO Cursus rib FVB01

42 Puntdraagvermogen qc;I = 8,5 MPa qc;II = 8,0 MPa qc;III = 5,2 MPa
ppunt = {(8,5 + 8,0)/ ,2 }/2 = 6,8 MPa < 15 MPa dus goed Fpunt = αp * ppunt * Apunt = 1 * 6,8*1000 * (π/4)*(0,3)2 = 475 kN HRO Cursus rib FVB01

43 Positieve kleef qc;gem = 7,8 MPa HRO Cursus rib FVB01

44 Uitwerking qc;gem = 7,8 MPa Fschacht = αs * qc;gem * lpaal * Opaal
= 1,0% * 7,8*1000 * 7,7 * π*0,3 = 566 kN Ftotaal = = 1040 kN HRO Cursus rib FVB01

45 Paalbelasting Negatieve kleef Positieve kleef Puntweerstand
HRO Cursus rib FVB01

46 Negatieve kleef Werkt in de grondlagen die rond de paal omlaag zakken
Van belang indien de maaiveldzetting >0,02m Werkt als een belasting op de paal HRO Cursus rib FVB01

47 Tussenonderwerp Spanningen in de ondergrond: Waterspanning
Grondspanning Korrelspanning HRO Cursus rib FVB01

48 Spanningen in de ondergrond
Vertikale grondspanning is de spanning veroorzaakt door het gewicht van alle bovenliggende lagen. Waterspanning is de hydrostatische waterdruk in de poriën HRO Cursus CGD 30

49 Wat is eigenlijk spanning?
Spanning = kracht / oppervlak Kracht [kN] Spanning [kN/m2 = kPa] HRO Cursus CGD 30

50 Waterdruk met de diepte
waterdruk p [kPa] diepte p [m] p = 10 * h HRO Cursus CGD 30

51 Grondspanning HRO Cursus CGD 30

52 Water- en korrelspanning
HRO Cursus CGD 30

53 Korrelspanning Korrelspanning is het verschil tussen grond- en waterspanning Korrelspanning is daarmee een maat voor de krachten die de vaste bestanddelen op elkaar uitoefenen. HRO Cursus CGD 30

54 Spanningen in de ondergrond
γnat > γdroog let op de knik Vertikale Grondspanning sv = S gi * hi Waterspanning p = sw = gw * hw Vertikale Korrelspanning sv‘ = sv - sw HRO Cursus CGD 30

55 Voorbeelden berekeningen
Vraag A Teken het verloop van de grond- water- en korrelspanningen. Onder maaiveld bevinden zich de volgende lagen: zandlaag gdroog = 17 kN/m3 en gnat = 19 kN/m3 , dikte 5 m daaronder een kleilaag met gnat = 16 kN/m3 , dikte 7 m daaronder een veenlaag met gnat = 11 kN/m3 , dikte 3 m daaronder zand met gnat = 20 kN/m3 , dikte 10 m Grondwaterstand: 2 m onder maaiveld Vraag B Idem indien de waterstand 3 m boven het maaiveld (bodem) ligt HRO Cursus CGD 30

56 Uitwerking A: Grondspanningen sv
s [ kPa = kN/m2 ] 100 200 300 400 gdroog = 17 kN/m3 sv = 17*2 = kPa gnat = 19 kN/m3 -5 *3 = 91 gnat = 16 kN/m3 -12 *7 = 203 gnat = 11 kN/m3 -15 *3 = 236 gnat = 20 kN/m3 -25 *10 = 436 HRO Cursus CGD 30

57 Uitwerking A: waterspanningen sw
s [ kPa = kN/m2 ] 100 200 300 400 gdroog = 17 kN/m3 -2 w = kPa gnat = 19 kN/m3 -5 10*3 = 30 gnat = 16 kN/m3 -12 10*10 = 100 gnat = 11 kN/m3 -15 10*13 = 130 gnat = 20 kN/m3 -25 23*10 = 230 HRO Cursus CGD 30

58 Uitwerking A: korrelspanningen sv‘
s [ kPa = kN/m2 ] 100 200 300 400 gdroog = 17 kN/m3 -2 sv' = = kPa gnat = 19 kN/m3 -5 = 61 gnat = 16 kN/m3 -12 = 103 gnat = 11 kN/m3 -15 =106 gnat = 20 kN/m3 -25 = 206 sv‘ HRO Cursus CGD 30

59 Voorbeelden berekeningen
Vraag A Teken het verloop van de grond- water- en korrelspanningen. Onder maaiveld bevinden zich de volgende lagen: zandlaag gdroog = 17 kN/m3 en gnat = 19 kN/m3 , dikte 5 m daaronder een kleilaag met gnat = 16 kN/m3 , dikte 7 m daaronder een veenlaag met gnat = 11 kN/m3 , dikte 3 m daaronder zand met gnat = 20 kN/m3 , dikte 10 m Grondwaterstand: 2 m onder maaiveld Vraag B Idem indien de waterstand 3 m boven het maaiveld (bodem) ligt HRO Cursus CGD 30

60 Uitwerking B: sv s [ kPa = kN/m2 ] 100 200 300 400 +3 sv = 0 sv = -5
10*3 = kPa gdroog = 17 kN/m3 gnat = 19 kN/m3 -5 *5 = 125 gnat = 16 kN/m3 -12 *7 = 237 gnat = 11 kN/m3 -15 *3 = 270 gnat = 20 kN/m3 -25 *10 = 470 HRO Cursus CGD 30

61 Uitwerking B: sw s [ kPa = kN/m2 ] 100 200 300 400 +3 sw = 0 sw = -5
10*3 = kPa gdroog = 17 kN/m3 gnat = 19 kN/m3 -5 10*8 = 80 gnat = 16 kN/m3 10*15 = 150 -12 gnat = 11 kN/m3 -15 10*18 = 180 gnat = 20 kN/m3 10*28 = 280 -25 HRO Cursus CGD 30

62 sv‘ Uitwerking B: sv’ s [ kPa = kN/m2 ] 100 200 300 400 +3 sv ‘ = 0
= kPa gdroog = 17 kN/m3 gnat = 19 kN/m3 -5 = 45 gnat = 16 kN/m3 = 87 -12 gnat = 11 kN/m3 -15 = 90 gnat = 20 kN/m3 = 190 -25 sv‘ HRO Cursus CGD 30

63 Indien gws = maaiveld sv
s [ kPa = kN/m2 ] 100 200 300 400 sv = kPa gdroog = 17 kN/m3 gnat = 19 kN/m3 -5 19*5 = 95 gnat = 16 kN/m3 -12 *7 = 207 gnat = 11 kN/m3 -15 *3 = 240 gnat = 20 kN/m3 -25 *10 = 440 HRO Cursus CGD 30

64 Indien gws = maaiveld sv
s [ kPa = kN/m2 ] 100 200 300 400 sw = 10*0 = kPa gdroog = 17 kN/m3 gnat = 19 kN/m3 -5 10*5 = 50 gnat = 16 kN/m3 10*12 = 120 -12 gnat = 11 kN/m3 -15 10*15 = 150 gnat = 20 kN/m3 10*25 = 250 -25 HRO Cursus CGD 30

65 Indien gws = maaiveld sv
s [ kPa = kN/m2 ] 100 200 300 400 sv ‘ = 0 sv‘ = 0 - 0 = kPa gdroog = 17 kN/m3 gnat = 19 kN/m3 -5 = 45 gnat = 16 kN/m3 = 87 -12 gnat = 11 kN/m3 -15 = 90 gnat = 20 kN/m3 = 190 -25 sv‘ HRO Cursus CGD 30

66 Negatieve kleef Werkt in de grondlagen die rond de paal omlaag zakken
Van belang indien de maaiveldzetting >0,02m Werkt als een belasting op de paal HRO Cursus rib FVB01

67 Negatieve kleef Fnk = S Opaal * hi * ti met: Opaal = paalomtrek
hi = laagdikte Neerwaarts gerichte schuifspanning per laag ti: ti = 0,25 * sv’ met: vertikale korrelspanning sv’ HRO Cursus rib FVB01

68 Negatieve kleef voorbeeld
prefab betonpaal 0,35 m x 0,35 m lengte 17 m 0 m -1 zand met g droog = 18 kN/m3 gnat = 20 kN/m3 -2 veen met gnat = 12 kN/m3 -7 klei met gnat = 16 kN/m3 -14 HRO Cursus rib FVB01

69 Negatieve kleef voorbeeld
0 m sv’ = 0 -1 sv’ = 1 *18 = 18 kN/m2 -2 sv’ = * *10 = 28 kN/m2 -7 sv’ = * *10 = 38 kN/m2 -14 sv’ = * *10 = 80 kN/m2 sw sv’ sv HRO Cursus rib FVB01

70 Negatieve kleef voorbeeld
Fneg.kleef = S Opaal * hi * ti = Opaal * S hi * 0,25 sv’ = Opaal * 0,25 S hi * sv’ = 0,35 * 4 * 0,25*{ 1*(0+18)/2 + + 1*(18+28)/2 + 5*(28+38)/2 + + 7*(38+80)/2 } = 0,35 * 4 * 0,25 * 610 = 213,5 kN 0 m sv’ = 0 -1 sv’ = 18 kN/m2 -2 sv’ = 28 kN/m2 -7 sv’ = 38 kN/m2 sv’ = 80 kN/m2 -14 sw sv’ sv HRO Cursus rib FVB01

71 Berekening negatieve kleef
HRO Cursus rib FVB01

72 Berekening negatieve kleef
HRO Cursus rib FVB01

73 Berekening negatieve kleef
Fnk = S Opaal * hi * ti = S Opaal * hi * 0,25 * sv’ = Opaal * 0,25* S hi*sv’ Fnk = 4*0,5*0,25*(1,4*11,9 + 0,7*27 + 3,6*31,9 + 3*42,7 + 1,2*52,9) = 171 kN HRO Cursus rib FVB01

74 Belangrijke overwegingen NEN drukpalen
Op basis van toepassing van partiele factoren wordt een overall-veiligheid bereikt tussen circa 1,8 en 2,2. Je wordt beloond voor meer grondonderzoek door een lagere overall-veiligheid. Idem, indien een groep palen elkaars functie (deels) kunnen overnemen. Toetsing vindt niet alleen plaats op basis van draagvermogen, maar ook op basis van deformaties. HRO Cursus rib FVB01

75 Veiligheidsbeschouwing voor deze oefening
Ga uit van de representatieve waarden van de belasting Neem een overall-veiligheid 2 tussen belasting en draagvermogen => draagvermogen ≥ 2,0 * belasting HRO Cursus rib FVB01