Verticale belasting in combinatie met buiging

In de meeste gevallen is aan de actieve zijde van een kerende wand sprake van neerwaarts gerichte, en aan de passieve zijde van opwaarts gerichte wandwrijving. Wanneer tevens een verticale belasting op de wand wordt uitgeoefend zal de richting van de wandwrijving kunnen wijzigen, hetgeen tevens invloed heeft op de horizontale gronddrukken op de wand.

In dergelijke situaties verdient een berekening met een EEM model de voorkeur, omdat daarin de richting van de wandwrijving vanzelf uit de berekeningen volgt zonder dat deze expliciet behoeft te worden gekozen.

Bij berekeningen met een verenmodel moet onderscheid worden gemaakt tussen situaties waarbij de verticale belasting opwaarts dan wel neerwaarts werkt.

Een veel voorkomend voorbeeld waarbij opwaartse verticale belasting op een diepwand wordt uitgeoefend, is de situatie waarbij de diepwand is gecombineerd met een onderwaterbetonvloer.

Als in een bepaalde bouwfase een opwaartse belasting moet worden opgenomen, heeft dit in het eerste instantie tot gevolg dat de wandwrijving aan passieve zijde afneemt en mogelijk zelfs negatief wordt. Gevolg hiervan is dat de horizontale passieve weerstand afneemt. Indien de berekening wordt uitgevoerd met een verenmodel dient dit in de berekening te worden meegenomen door, afhankelijk van de te verwachten verticale krachtswerking, de wandwrijvingshoek delta aan de passieve zijde van de wand voor de betreffende bouwfase(n) te verminderen of zelfs negatief te maken, al naar gelang nodig is om de optredende verticale opwaartse kracht te kunnen opnemen.

In het genoemde geval van een onderwaterbetonvloer is de afname van passieve weerstand in het algemeen op zichzelf niet bezwaarlijk, omdat in de bouwfase van droogzetten de onderwaterbetonvloer de functie van de passieve weerstand kan overnemen. Echter deze verandering heeft veelal wel een ongunstige invloed op de grootte van het berekende veldmoment en de doorbuiging van de wand.

Voor een uitgebreide beschrijving van de te volgen werkwijze wordt verwezen naar CUR166, paragraaf 4.10.10.

Diepwanden kunnen vanwege het grote puntoppervlak een groot verticaal draagvermogen mobiliseren, maar de punt zal relatief slap reageren; er is een grote verticale deformatie nodig alvorens deze draagkracht is opgebouwd. Omdat voor de mobilisatie van wandwrijving veel minder vervorming nodig is, zal een wand die aan een grote verticale belasting blootgesteld wordt, deze belasting veelal vooral aan het bovenpakket afdragen, waardoor de wandwrijvingshoek aan de actieve zijde van richting verandert. Het gevolg hiervan zal zijn dat de horizontale belasting op de wand sterk toeneemt, waardoor buigend moment en stempelkrachten groter worden. Dit effect wordt overigens nog eens versterkt door de relatief grote stijfheid van de diepwand tegen doorbuiging in vergelijking met andere typen wanden.

Met name bij zwaar verticaal belaste diepwanden dient de genoemde interactie tussen verticaal en horizontaal gedrag nader te worden bekeken. Dit kan aan de hand van berekeningen met een EEM model waarin de verticale belasting ook als zodanig wordt ingevoerd.

In 4.10.10 van CUR-publicatie 166 [3] wordt omschreven op welke wijze hiermee kan worden omgegaan, uitgaande van gebruik van een verenmodel. De hier weergegeven strategie is echter gebaseerd op het geval van stalen damwanden. In principe kan dezelfde werkwijze worden gevolgd, waarbij echter een kanttekening moet worden geplaatst bij de puntweerstand. In geval van een stalen damwand is de puntweerstand in veel gevallen weliswaar gering (m.u.v. een combiwand), maar is slechts weinig deformatie nodig om deze te mobiliseren.

Voor een diepwand geldt dit niet. Op basis van het in NEN 9997-1 gegeven verband tussen puntverplaatsing en opbouw van puntkracht voor boorpalen, kan worden berekend dat bij een geringe puntverplaatsing slechts een beperkte kracht wordt opgebouwd. Indien als rekenvoorbeeld wordt uitgegaan van een diepwandpaneel met een paneeldikte van 1 m volgt dat circa 14% van de puntkracht wordt gemobiliseerd bij 10 mm verticale deformatie.

Vanuit deze argumentatie wordt in sommige literatuur de puntkracht in het geheel niet meegerekend.

Tenslotte wordt vermeld dat er recent over het verband tussen puntkracht en deformatie is gepubliceerd door Allani en Huybrechts. [76].