6.2.1. Situatie in België

Normen en richtlijnen

Het geotechnisch ontwerp in België wordt beschreven in deel 1 van Eurocode 7, - NBN EN 1997 – Deel 1 Algemene regels (+AC: 2009) -, en in de Belgische nationale bijlage NBN EN 1997-1 ANB:2014.

Voor de geotechnische rekenmethodiek van kerende constructies en van het axiale verticaal draagvermogen verwijst de Belgische nationale bijlage (ANB) respectievelijk naar:

“De richtlijnen voor de toepassing van de Eurocode 7 in België: het grondmechanisch ontwerp van kerende constructies”. Een voorlopige versie van dit document werd verspreid door (BGGG, 2015b). In de loop van 2016 zal dit document officieel uitgegeven worden als een WTCB publicatie.
“De richtlijnen voor de toepassing van de Eurocode 7 in België. Deel 1: het grondmechanisch ontwerp in de uiterste grenstoestand van axiaal op druk belaste funderingspalen”. WTCB Rapport nr. 12 (WTCB, 2009).

Voor de algemene grondslagen en de bepaling van de belastingen zijn respectievelijk Eurocode 0 (EN-1990 en nationale bijlagen) en Eurocode 1 (EN 1991-1-1 t.e.m. EN 1991-2 inclusief nationale bijlagen) van toepassing.

Voor wat de structurele berekening betreft, zijn de structurele Eurocodes en hun nationale bijlagen van toepassing, meer bepaald EN 1992-1-1, EN 1993-5 en EN 1994-1-1.

Algemene richtlijnen met betrekking tot beschoeiingstechnieken en aandachtspunten bij de uitvoering en het ontwerp zijn eveneens gegeven in het “Handboek beschoeiingen, draft versie 13 juni 2013” (BGGG, 2013). Algemene richtlijnen in verband met grondwaterverlagingen zijn opgenomen in de “Richtlijn Bemalingen” (Van Calster e.a., 2009).

Toetsing en ontwerpbenadering

Het geotechnisch ontwerp van een kerende constructie bestaat uit het toetsen van de stabiliteit en de vervormingen. Grenstoestanden die kunnen optreden en dus getoetst dienen te worden zijn:

het bezwijken van de keerwand door overschrijding van de grondweerstand, door het structureel bezwijken van de wand of door het bezwijken van één of meerdere anker(s) of stempel(s);
het falen van de verankering door bezwijken van de grond langs een hoog gelegen recht glijvlak (Kranz-stabiliteit);
het optreden van grondbreuk (in slappe gronden);
het verlies van de totale stabiliteit;
het bezwijken t.g.v. hydraulische gradiënten, bv. inwendige erosie (piping), verlies van korrelspanningen, het opdrijven van een waterafsluitende laag;
vervormingen van de keerwand en het achtergelegen grondmassief.

In (BGGG, 2015b) wordt de rekenmethodiek gegeven voor de bezwijkmechanismen in de klassen GEO en STR. Hierbij dient ieder bezwijkmechanisme berekend te worden naar zijn uiterste grenstoestand (UGT), waarbij E_d < R_d en zijn gebruiksgrenstoestand GGT (= bruikbaarheidsgrenstoestand BGT - NL), waarbij E_d < C_d met,

E_d de rekenwaarde van de (effecten) van de acties;
R_d de rekenwaarde van de weerstand;
C_d de grenswaarde voor de rekenwaarde van een belastingseffect.

In België gebeurt de berekening van de UGT volgens ontwerpbenadering 1 (DA 1). In (BGGG, 2015b) worden richtlijnen gegeven voor het bepalen van:

de rekenwaarde van de belastingen F_d = γ_F.F_rep,
de rekenwaarde van de grondparameters X_d = X_k/γ_M,
de rekenwaarde van de constructieve parameters;
de rekenwaarde van het uitgravingspeil;
de rekenwaarde van het waterpeil;
de karakteristieke waarden van geotechnische parameters: de cohesie c’, de wrijvingshoek φ’, de ongedraineerde cohesie c_u, de wrijvingshoek grond-wand δ, de horizontale beddingsconstante k_h, de elasticiteitsmodulus E, en de coëfficiënt van Poisson.

De partiële veiligheidsfactoren γ_F en γ_M zijn samengevat in I - Tabel 6.1.

I - Tabel 6.1. Partiële veiligheidsfactoren bij de berekening UGT (DA 1/1 en DA 1/2) en GGT voor berekeningen van beschoeiingen uit geotechnische categorie 2 – RK2.

	Belasting γ F				Grondparameters γ M
	γ G (permanente last)		γ Q (variabele last)		γ γ	γ φ	γ c	γ cu
	ongunstig	gunstig	ongunstig	gunstig
UGT
DA 1/1	1,35	1,00	1,50	0,00	1,00	1,00	1,00	1,00
DA 1/2	1,00	1,00	1,10	0,00	1,00	1,25	1,25	1,40
GGT	1,00	1,00	1,00	0,00	1,00	1,00	1,00	1,00

Volgens EN 1990 is het in bepaalde omstandigheden en mits verantwoording toegelaten om met afwijkende partiële veiligheidsfactoren te rekenen indien men een hogere betrouwbaarheid of een lagere betrouwbaarheid van de beschoeiing verwacht/toelaat. In België zijn er drie risicoklassen gedefinieerd: RK1, RK2 en RK3. Voor het bepalen van de risicoklasse van een beschoeiing kan men zich eventueel inspireren op het voorstel van beoordelingsmethodiek in de informatieve bijlage 1 van WTCB (2016).
In principe dient het bestek aan te geven in welke risicoklasse een welbepaalde beschoeiing ondergebracht kan worden. Indien in het bestek hieromtrent geen informatie is opgenomen, dient men er vanuit te gaan dat de beschoeiing behoort tot risicoklasse 2 (partiële veiligheidscoëfficiënten uit I - Tabel 6.1).

Voor het uitvoeren van de wandberekening komen verenmodellen, eindige elementen of eindige differentie methoden in aanmerking.

Bij het verenmodel is het rekenschema gebaseerd op ontwerpbenadering 1 uit Eurocode 7, deel 1. De berekening gebeurt als volgt (schematisch weergegeven in figuur 6.2):

Een startberekening van de wand in UGT-DA1/2 voor de meest bepalende fase, ter bepaling van de vereiste wandlengte (steek). Hierbij wordt het criterium gehanteerd dat de passieve weerstand maximaal voor 100% wordt gemobiliseerd.
Voor alle fasen: een vereenvoudigde berekening voor het dimensioneren van de wand en de horizontale ondersteuning, met de factoren van de GGT en met een factor α_ver gelijk aan 1,1^1*¹ die toegepast wordt op de variabele lasten. Uit deze berekeningen worden voor de verschillende fasen de volgende waarden afgeleid:
Uit de GGT-berekeningen worden voor de verschillende fasen de volgende waarden afgeleid:

^1* Waarden voor RK 2; in geval van RK 1 mogen en RK 3 moeten aandere waarden worden toegepast

Bij toepassing van eindige elementen of eindige differentie modellen worden voor het dimensioneren van de wand en de horizontale ondersteuning alle fasen doorgerekend met de factoren van de GGT en met de factor α_ver gelijk aan 1,1 waarmee de variabele lasten vermenigvuldigd dienen te worden. Op dezelfde manier als bij het verenmodel worden voor iedere fase anker- of stempelkrachten en de snedekrachten (M, N, Q) geverifieerd. Op de maatgevende fase wordt een φ-c reductie toegepast, waarbij een veiligheid van minimum 1,25^1* dient te worden gehaald.
Vervolgens wordt voor alle fasen een GGT berekening uitgevoerd, om de toelaatbare vervormingen en verplaatsingen te beoordelen.

[ link ]

^*: Waarden voor RK 2; in geval van RK 1 mogen en RK 3 moeten aandere waarden worden toegepast

I - Fig. 6.2. Vereenvoudigd rekenschema bij een verenmodel voor het rekenen doorheen de verschillende fasen (gebaseerd op ontwerpbenadering 1 van de EC7).

Ontwerpaanpak

Voor het ontwerp van beschoeiingen met een verenmodel kan in België het volgende stappenplan gevolgd worden:

Stap 1	Bepaling van de maatgevende uitgangspunten. Dwarsdoorsnede, peil horizontale ondersteuning(en), nevenbelastingen, waterdrukken, risicoklasse, fasering.
Stap 2	Bepaling van de karakteristieke waarden van de volgende parameters. Geotechnische parameters, stijfheidsparameters van de wand en steunpunt(en), belastingen, geometrische parameters, uitgravingsniveau en waterstanden.
Stap 3	Bepaling van de rekenwaarden van de parameters voor de maatgevende fase (meestal diepste uitgraving). ierbij worden de belasting- en materiaalfactoren in UGT DA1/2 toegepast (cfr. hiervoor).
Stap 4	Startberekening ter bepaling van de minimale inbeddingsdiepte op basis van de rekenwaarden van de parameters uit stap 3. Dit betreft een toetsing van de geotechnische (GEO) grenstoestand.
Stap 5	Voorgaande stappen kunnen herhaald worden met bv. ander geometriëen, enz., om te onderzoeken of een economischer ontwerp gerealiseerd kan worden. Bepaling van de finale geometrie en inbeddingsdiepte.
Stap 6	Vervolgens wordt iedere fase apart doorgerekend. Hiertoe wordt voor de bepaling van de rekenwaarden van de parameters een vereenvoudigde methode toegepast waarbij de belastings-, materiaalfactoren in GGT toegepast worden én een factor α ver op de variabele belastingen. Voor iedere fase volgen hieruit berekende waarden van de anker- of stempelkrachten (F a,1 ) en de snedekrachten in de wand (momenten, dwarskrachten, normaalkrachten). Bepaling van de maatgevende anker- of stempelkrachten en de maatgevende snedekrachten. Voor iedere fase wordt vervolgens een berekening in de GGT uitgevoerd, waaruit de maatgevende vervormingen en verplaatsingen van de wand afgeleid worden. Uit deze GGT-berekening volgen eveneens anker- of stempelkrachten (F a,2 ). F a,2 wordt aangewend in het ontwerp van grondankers op basis van proeven. Indien geen berekening in de GGT wordt uitgevoerd, bijv. omdat de verplaatsingen niet maatgevend zijn, dan moet worden gesteld dat F a,1 = F a,2 .
Stap 7	Controle op de snedekrachten (STR). De maatgevende snedekrachten uit stap 6 worden met een factor 1,35 vermenigvuldigd. Op die manier verkrijgt men de rekenwaarden van de snedekrachten in de wand (moment, dwarskracht, normaalkracht) in UGT die verder gehanteerd worden voor de controle conform de relevante structurele Eurocodes.
Stap 8	Controle op de anker- of stempelkracht (STR). De maatgevende anker- of stempelkrachten uit stap 6 worden met een factor 1,35 vermenigvuldigd. Op die manier verkrijgt men de rekenwaarden van de normaalkrachten in het anker of de stempel in UGT, die verder gehanteerd worden voor de structurele controle conform NBN EN 1993-5 en de ANB. NBN EN 1993-5 en de ANB zijn in de meeste gevallen ook van toepassing voor de structurele controle van micropalen op trek of nagels. Ankerplaten, gordingen en verbindingselementen worden eveneens gecontroleerd volgens de methode in NBN EN 1993-5 en de de ANB.
Stap 9	Controle op de ankerkracht (GEO). De maatgevende anker- of stempelkrachten uit stap 6 worden met een factor 1.35 vermenigvuldigd. Op die manier verkrijgt men de rekenwaarde van de ankerkracht voor de controle van de grondmechanische draagkracht van het groutlichaam. Het grondmechanisch ontwerp wordt uitgevoerd volgens de methodes in de NBN EN 1997-1 en de ANB; voor grondankers en (micro)palen op trek wordt er momenteel nog een Belgisch toepassingsdocument opgesteld.
Stap 10	Controle op vervormingen. De maatgevende vervormingen en verplaatsingen van de wand in de GGT die volgen uit stap 6 worden getoest aan de geldende grenswaarden: E d ≤ C d
Stap 11	Controle van overige mechanismen. Kranz-stabiliteit Grondbreuk Stabiliteit diep glijvlak Piping, hydraulische grondbreuk (HYD), opbarsten waterafsluitende laag (UPL) Verticale geotechnische draagkracht
Stap 12	Uitvoeringsaspecten. Opstellen van aanwijzingen voor de uitvoering en beschrijven van QA/QC – proces (uitvoeringsmonitoring, controleproeven, benodigde monitoring, …).
Stap 13	Verificatie van gemaakte keuzes. Controle van mogelijk tijdens het ontwerpproces gewijzigde maatgevende uitgangspunten, parameterbepaling, rekenschema en inbeddingsdiepte ten opzichte van de oorspronkelijke uitgangspunten en aannamen.

Bij toepassing van eindige elementen of eindige differentie modellen worden voor het dimensioneren van de wand en de horizontale ondersteuning alle fasen doorgerekend met de factoren van de GGT en met de factor α_ver gelijk aan 1,1^1* waarmee de variabele lasten vermenigvuldigd dienen te worden. Op dezelfde manier als bij het verenmodel worden voor iedere fase anker- of stempelkrachten en de snedekrachten (M, N, Q) geverifieerd. Op de maatgevende fase wordt een φ-c reductie toegepast, waarbij een veiligheid van minimum 1,25^1* dient te worden gehaald.
Vervolgens wordt voor alle fasen een GGT-berekening uitgevoerd om de toelaatbaarheid van vervormingen en verplaatsingen te beoordelen.

^1* Waarden voor RK 2; in geval van RK 1 mogen en RK 3 moeten aandere waarden worden toegepast

Interesse?

6.2.1. Situatie in België