Geïndiceerde aardbevingen Groningen Selectie

8 oktober 2013
Funderingen in Eurocode 8
•Dr. ir. Mandy Korff
Funderingsdag 2014
Opbouw presentatie
Aanleiding en onderzoeken
Aardbevingen ondergrond
Verweking
Funderingen
Vragen
Funderingsdag 2014
1
8 oktober 2013
Aardbevingen –consequenties
Funderingsdag 2014
NPR ontwikkeling 2013 / 2014
•
Vooruitlopend op Eurocode 8 invoering in Nederland wordt een
nationale praktijk richtlijn (NPR) ontwikkeld.
•
Hierin komen aan bod:
-
Aardbevingsbelasting voor Groningen
Gedrag van constructies (staal, hout, beton, metselwerk)
Geotechniek en Funderingen
•Status: groene versie voor eind 2014
Funderingsdag 2014
2
8 oktober 2013
Opbouw presentatie
Aanleiding en onderzoeken
Aardbevingen ondergrond
Verweking
Funderingen
Vragen
Funderingsdag 2014
Aardbevingsbelasting
Karakterisering sterkte aardbevingen
-
(magnitude)
(intensiteit)
accelerogram
PGA
respons spectrum
Funderingsdag 2014
3
8 oktober 2013
Geïnduceerd versus tektonische bevingen
Zwaardere bevingen zijn:
- sterker (hogere piek),
- langzamer (lagere
frequentie)
- langer (meer wisselingen).
- diepte: 2 à 3 km i.p.v. 20 à 50 km
- Tot nu toe:
- kort signaal
- relatief hoge PGA
- snelle afname met afstand
Huizinge 2012, station Westeremden
Funderingsdag 2014
Accelerogram,
PGA (Peak Ground Acceleration)
PGA
Funderingsdag 2014
4
8 oktober 2013
B03H0071
B10B0116
Ondergrond tot 200 m diepte
0m
-10 m
-20 m
-30 m
-40 m
-50 m
-60 m
-70 m
-80 m
-90 m
-100 m
-110 m
-120 m
-130 m
-150 m
-190 m
B13B0074
-180 m
B15B0042
-160 m
-170 m
1
1
-140 m
3
2
-200 m
-210 m
0m
-10 m
-20 m
-30 m
-40 m
-50 m
Legenda Profielen
-60 m
-70 m
-80 m
-90 m
-100 m
Holocene afzettingen
Fm. van Drachten
Fm. van Peize
Fm. van Boxtel
Fm. van Urk, Lp. van Tynje
Fm. van Oosterhout
Fm. van Kreftenheye
Fm. van Peelo
Fm. van Breda
Eem Formatie
Fm. van Urk, Lp. van Veenhuizen
Fm. van Drente
Fm. van Appelscha
-110 m
-120 m
-130 m
-140 m
-150 m
2
-160 m
-170 m
-180 m
10 m
-190 m
0m
-200 m
-10 m
-210 m
-20 m
-30 m
-40 m
-50 m
-60 m
-70 m
-80 m
-90 m
-100 m
Legenda Profielen
-110 m
-120 m
-130 m
-140 m
-150 m
-160 m
-170 m
3
Holocene afzettingen
Fm. van Drachten
Fm. van Peize
Fm. van Boxtel
Fm. van Urk, Lp. van Tynje
Fm. van Oosterhout
Fm. van Kreftenheye
Fm. van Peelo
Fm. van Breda
Eem Formatie
Fm. van Urk, Lp. van Veenhuizen
Fm. van Drente
Fm. van Appelscha
-180 m
-190 m
-200 m
-210 m
-220 m
Funderingsdag 2014
-230 m
-240 m
-250 m
-260 m
Hoogte (m +NAP)
-270 m
Seismische snelheid in de ondergrond
Funderingsdag 2014
5
8 oktober 2013
Grond gedraagt zich niet lineair
soil model: Mohr
Coulomb,  = 30
Geen verweking
Rayleigh damping: 5%
Funderingsdag 2014
Opbouw presentatie
Aanleiding en onderzoeken
Aardbevingen ondergrond
Verweking
Funderingen
Vragen
Funderingsdag 2014
6
8 oktober 2013
Verweking, voorbeelden van schade
Funderingsdag 2014
Verweking, voorbeeld in Nederland
Roermond 1992
Funderingsdag 2014
7
8 oktober 2013
Verweking, mechanisme
I
schuifvervorming van de
korrelstapeling
II
korrels willen verschuiven,
en een dichtere pakking
aannemen
water tussen korrels moet
weg => wateroverspanning
als water is weggestroomd
zitten korrels dichter op
elkaar => verdichting
III
ongedraineerd
na drainage
Funderingsdag 2014
Verweking, aanpak
Gebruikte aanpak:
• eenvoudige methode, beschreven in o.a.:
NCEER workshop 1996/1998 [Youd et al 2001]
•
EERI monograph MNO-12 [Idriss Boulanger
2008]
FS 
CRR7.5
* MSF * K  * K 
CSR
CRR : Cyclic Resistance Ratio
CSR : Cyclic Stress Ratio
MSF: Magnitude Scaling Factor
Funderingsdag 2014
8
8 oktober 2013
Verweking, mechanisme
u
u
’v0
instantane waterspanning
residuele water overspanning
N
-
7
+
NL -
Aantal wisselingen tot verweking, hier: NL = 7
Funderingsdag 2014
Modelproef
Funderingsdag 2014
9
8 oktober 2013
Grenswaarde versnelling voor verweking
geldig voor:
- Mw = 5; FC = 0%
- in geen enkel punt ru = 1 (FoS  1.0)
Funderingsdag 2014
Verweking, discussie en ontwikkelingen
-
gebruikte methode internationaal aanvaard
tot heden geen meldingen van verweking in Groningen, dit is
niet in tegenspraak met gebruikte methode
achterliggende database voor tektonische aardbevingen
geen methode bekend die specifiek geldt voor geïnduceerde
aardbevingen
nadere studie voor situatie Groningen naar locatie en dichtheid
zandlagen, verbeteren voorspelling voor specifiek type
bevingen.
Funderingsdag 2014
10
8 oktober 2013
Omgaan met verweking in EC8
•
Voor het toetsen van paalfunderingen: de ondergrond bestaat
tot de volgende diepten uitsluitend uit klei- en/of veenlagen (het
diepste niveau is maatgevend)
• tot 15 m onder maaiveld,
• tot 5 m onder paalpuntniveau, of
• tot 10 keer de paaldiameter onder paalpuntniveau.
•
•
•
Indien zandlagen voorkomen hoeven deze niet in beschouwing
te worden genomen indien de dikte minder is dan 0,25 m en
tevens de dikte van de klei- en veenlagen tussen de zandlagen
meer is dan 1 m.
De veiligheid tegen verweking, zoals bepaald met de procedure
(Bijlage VW), is 2,0 of hoger.
Er hoeft geen rekening te worden gehouden met verweking
indien de piekversnelling aan maaiveld kleiner is dan 0,1g.
Funderingsdag 2014
Opbouw presentatie
Aanleiding en onderzoeken
Aardbevingen ondergrond
Verweking
Funderingen
Vragen
Funderingsdag 2014
11
8 oktober 2013
Fundering op staal
Funderingsdag 2014
Fundering op staal
H5 en bijlage F van NEN-EN 1998-5:2004.
Stabiliteit toetsen
+
Horizontaal evenwicht
+
Zetting toetsen
Rekening houdend
met verweking
De totale vervorming (als gevolg van zetting, squeezing en eventueel
stabiliteit) dient te voldoen aan de eisen uit NEN9997.
Funderingsdag 2014
12
8 oktober 2013
Fundering op staal – quasi statische analyse
Funderingsdag 2014
Fundering op staal – quasi statische analyse
Verschillende formules voor
Zand
Klei
Funderingsdag 2014
13
8 oktober 2013
Vervorming talud – verfijning tijddomein
Newmark analyse / sliding block analyse
10
versnelling
aardbeving
grensversnelling
8
6
amax
Gsin
Ffric
a [m/s2]
4
2
0
Gcos
-2
G
-4
-6
6
6,5
7
t [s]
7,5
8
Funderingsdag 2014
Fundering op staal – horizontaal evenwicht
Ned
VEd < FRd
Ved
Frd
Φ bij verweking lager
Funderingsdag 2014
14
8 oktober 2013
Omgaan met verweking in NPR
•
Stap 1: verweking EN PGA tegelijkertijd
•
Indien constructie niet voldoet:
•
Stap 2a: PGA en deel verweking (vaak 50%)
•
•
Stap 2b: 100% verweking, geen PGA
Maatgevende situatie bepalen
•
Indien constructie niet voldoet: maatregel?
Funderingsdag 2014
Fundering op staal - zakking
•
Zakking door verdichting
•
Zakking door verticale belasting (bijkomend in geval van
Newmark)
•
Zakking door squeezing
•
Toetsing aan EC7 of constructieve toets ivm bovenbouw
Funderingsdag 2014
15
8 oktober 2013
Gedrag paalfunderingen
•
Directe belasting uit bovenbouw en indirecte belasting uit
ondergrond
Funderingsdag 2014
Effect paalfundering
•
Aardbevingen veroorzaken een grondbeweging (free field). De
fundering zal deze beweging mogelijk niet helemaal kunnen
volgen. Dit leidt tot kinematische interactie (kinematic load).
Anderzijds zal de massa van de bovenbouw de door de
beweging van de bovenbouw veroorzaakte traagheidskracht
overbrengen op de fundering welke een inertie interactie (inertial
load) veroorzaakt.
Alleen voor:
importance klasse III (scholen,
culturele instellingen) of IV
(ziekenhuizen, energie centrales)
Funderingsdag 2014
16
8 oktober 2013
Paalfunderingen
•
Verweking: verlaging sterkte = conusweerstand
•
Stap 1: verweking EN PGA tegelijkertijd
•
Indien constructie niet voldoet:
•
Stap 2a: PGA en deel verweking (vaak 50%)
•
•
Stap 2b: 100% verweking, geen PGA
Maatgevende situatie bepalen
Funderingsdag 2014
Paalfundering – quasi statisch verticaal
•
Draagkracht verticaal – quasi statisch (= verticale belasting uit
bovenbouw inclusief aardbeving toetsen aan sterkte ocnform
NEN997)
•
•
Zakking – NEN 9997
+ zakking door verdichting tgv verweking
Funderingsdag 2014
17
8 oktober 2013
Paalfundering - horizontaal
Horizontaal
•
Veerstijfheid
•
EC8 – Bijlage C
Buiging
Torsie
Funderingsdag 2014
Paalfundering - horizontaal
Toetsen met statische berekening
- verenmodel bvb Dsheetpiling oid
-1
-2
-3
Rotterdamseweg 185
2600 MH Delft
-4
-5
TELEPHONE 088 335 8273
TELEFAX
Depth [m]
-6
-7
date
D-Sheet Piling 9.3 : Groningen3-stiffsoil.shi
-
13-Jun-14
-
-
Buckling bij verweking
Sand, ve sil,
Sand,
loose3
ve sil, loose3
Sand, ve sil,
Sand,
loose4
ve sil, loose4
Sand, ve sil,
Sand,
loose5
ve sil, loose5
Sand, ve sil,
Sand,
loose6
ve sil, loose6
Sand, ve sil,
Sand,
loose7
ve sil, loose7
Sand, ve sil,
Sand,
loose8
ve sil, loose8
Sand, ve sil,
Sand,
loose9
ve sil, loose9
Sand, ve sil,
Sand,
loose10
ve sil, loose10
Sand, ve sil,
Sand,
loose11
ve sil, loose11
Sand, ve sil,
Sand,
loose12
ve sil, loose12
Sand, ve sil,
Sand,
loose13
ve sil, loose13
Pile
Sand, ve sil,
Sand,
loose14
ve sil, loose14
Clay, clean,Clay,
weak1
clean, weak1
-9
Clay, clean,Clay,
weak2
clean, weak2
Clay, clean,Clay,
weak3
clean, weak3
[kN/m²]
Effective Stress
0
0
-1
-1
-2
-2
-3
-3
-4
-4
-5
-5
-6
-6
-7
-7
-8
-8
-9
-9
-10
-10
-11
Clay, clean,Clay,
weak4
clean, weak4
-11
-11
-12
Clay, clean,Clay,
weak5
clean, weak5
-12
-12
Clay, clean,Clay,
weak6
clean, weak6
-13
-13
-13
drw.
ctr.
A4
form.
•
Resulting Stress [kN/m²]
Sand, ve sil,
Sand,
loose2
ve sil, loose2
-8
-10
Stress States
[kN/m²]
Sand, ve sil,
Sand,
loose1
ve sil, loose1
Depth [m]
Water Pressure
0
Depth [m]
•
•
Sand, sl sil,Sand,
moderate1
sl sil, moderate1
-14
-14
Sand, sl sil,Sand,
moderate2
sl sil, moderate2
150
50 sl sil,
00moderate3
50
Sand, 100
sl sil,Sand,
moderate3
Maximum left:
100
140.2
Maximum
right:
140.2
Sand,
sl sil,Sand,
moderate4
sl sil, moderate4
150
-14
-600
-400
-200
0
200
Max. eff. stress: 429.7
Max. tot. stress: 429.7
400
600
600
400
200
Maximum left:
Maximum right:
00
200
400
600
171.2
429.7
Sand, sl sil,Sand,
moderate5
sl sil, moderate5
Funderingsdag 2014
Sand, sl sil,Sand,
moderate6
sl sil, moderate6
Sand, sl sil,Sand,
moderate7
sl sil, moderate7
18
8 oktober 2013
Effect paalfundering - overdrachtsfactor
•
•
NEN-EN-1998 als een paal als flexibel geen effect
(overdrachtsfactor=1)
•
tubex 457-10 , prefabbeton vierkant 400 mm en 220 mm, en
betonnen schroefinjectie rond 500 mm kan aangetoond worden
dat Zmax groter is dan 5
•
Zware bevingen : non lineariteit kan overdracht < 1 leveren
Funderingsdag 2014
Gebouwen, invloed fundering op responsie gebouw
- met PLAXIS 3D, dynamisch
- ondersteuning door PLAXIS bv
- 2 versnellingssignalen
Funderingsdag 2014
19
8 oktober 2013
Validatie met 3D EEM
0,07g en 0,21g signalen gebruikt
Palen lin-el
Grond el-plastisch
Funderingsdag 2014
Gebouwen, invloed fundering op respons gebouw
Funderingsdag 2014
20
8 oktober 2013
Samenvatting
•
Eurocode 8 toepasbaar, veel mist of is niet van toepassing.
•
Verweking – berekenen met behulp van EERI rapport (komt in
NPR, staat al in SBE handreiking)
•
Fundering op staal/palen:
-
Met wateroverspanning en volledige belasting of gefaseerd
Quasi statisch (veelal gelijk aan statisch met hogere belasting
en lagere sterkte)
Zetting door verdichting tgv verweking erg belangrijk.
-
•Overdrachtsfactor: voorlopig 1, tenzij gekoppelde berekening.
Funderingsdag 2014
Opbouw presentatie
Aanleiding en onderzoeken
Aardbevingen ondergrond
Verweking
Funderingen
Vragen
Funderingsdag 2014
21