0491 Eurocode 7
0491 Eurocode 7
Auteur:
Ir. M.T.J.H. Smits
Fugro Ingenieursbureau B.V.
Ir. M.T.J.H. Smits
Fugro Ingenieursbureau B.V.
De Eurocode 7 bestaat uit 2 delen:
Deel 1: Geotechnical Design - Part 1: Algemene regels
Deel 2: Geotechnical Design - Part 2: Ground investigation and testing
Deel 2: Geotechnical Design - Part 2: Ground investigation and testing
De Eurocode 7 kan worden besteld bij:
NEN
Vlinderweg 6
2623 AX Delft
Postbus 5059
2600 GB Delft
015-2690390
info@nen.nl
Vlinderweg 6
2623 AX Delft
Postbus 5059
2600 GB Delft
015-2690390
info@nen.nl
Deel 1: Algemene regels
Hoofdstukindeling Eurocode 7, deel 1 en 2
Eurocode deel 1, Algemene regels
- Algemeen
- Basis van het Geotechnisch Ontwerp
- Geotechnische gegevens
- Toezicht tijdens de Uitvoering, Monitoring en Onderhoud
- Ophogingen, Bemaling, Grondverbeteringen en Wapening
- Funderingen op staal
- Paalfunderingen
- Verankeringen
- Grondkerende Constructies
- Bezwijken door hydraulische invloeden
- Totale stabiliteit
- Ophogingen
Eurocode deel 2, Ground investigation and testing
- General
- Planning of ground investigations
- Soil and rock sampling and groundwater measurements
- Field tests in soil and rock
- Laboratory tests on soil and rock
- Ground investigation report
Terminologie en detailniveau in Eurocodes
De terminologie in Eurocodes is enigszins afwijkend van de terminologie in de NEN-serie. In de NEN-normen is het onderscheid in normtekst en toelichting duidelijk herkenbaar, ofwel doordat de normtekst op de rechter pagina staat afgedrukt en de toelichting links (NEN 6702), ofwel doordat de toelichting in een kleiner lettertype is gezet (bijvoorbeeld NEN 6740). In Eurocodes worden de normteksten niet toegelicht, maar wordt wel onderscheid gemaakt tussen zogenaamde 'Principles' en 'Application Rules'. Principles zijn eisen in de norm waar altijd aan voldaan moet worden; deze worden aangegeven met een hoofdletter P achter het betreffende artikelnummer. Application Rules zijn meer dan een toelichting, ze kunnen worden gezien als een aanwijzing hoe in concreto aan een Principle voldaan kan worden. Principles worden in termen van 'must' en 'shall' gesteld, terwijl bij Application Rules de werkwoorden 'should' en 'may' voorkomen. Naast normtekst komen bij de Eurocode ook informatieve bijlagen voor, vergelijkbaar met de bijlagen in de NEN-normen.
De terminologie in Eurocodes is enigszins afwijkend van de terminologie in de NEN-serie. In de NEN-normen is het onderscheid in normtekst en toelichting duidelijk herkenbaar, ofwel doordat de normtekst op de rechter pagina staat afgedrukt en de toelichting links (NEN 6702), ofwel doordat de toelichting in een kleiner lettertype is gezet (bijvoorbeeld NEN 6740). In Eurocodes worden de normteksten niet toegelicht, maar wordt wel onderscheid gemaakt tussen zogenaamde 'Principles' en 'Application Rules'. Principles zijn eisen in de norm waar altijd aan voldaan moet worden; deze worden aangegeven met een hoofdletter P achter het betreffende artikelnummer. Application Rules zijn meer dan een toelichting, ze kunnen worden gezien als een aanwijzing hoe in concreto aan een Principle voldaan kan worden. Principles worden in termen van 'must' en 'shall' gesteld, terwijl bij Application Rules de werkwoorden 'should' en 'may' voorkomen. Naast normtekst komen bij de Eurocode ook informatieve bijlagen voor, vergelijkbaar met de bijlagen in de NEN-normen.
Bij het lezen van de Eurocode 7 zal het de gebruiker opvallen dat de tekst veel algemener is dan die van de NEN-serie. Slechts zelden worden in Eurocode 7 rekenmodellen aangegeven of getalswaarden voor factoren in de rekenmodellen gekwantificeerd. De Eurocode is meer een verzameling aandachtspunten voor ontwerp en toetsing van geotechnische constructies. Voor de manier waarop wordt aangetoond dat aan het gestelde in de Eurocode wordt voldaan, wordt de ontwerper veel vrijheid gelaten. Deze vrijheid kan overigens door middel van NAD's alsnog per land worden ingeperkt.
Eurocode 7, part 1: General Rules
Inhoud van Eurocode 7, part 1
De inhoud van het eerste deel van de Eurocode is ongeveer gelijk aan het totaal van de Nederlandse normen NEN 6740, 6743 en 6744. Ook de methodiek die bij het toetsen van geotechnische constructies wordt gehanteerd, is in grote lijnen gelijk. Dit betekent dat ook in Eurocode 7 uitgegaan wordt van het toetsen van grenstoestanden, waarbij, even als in NEN 6740, onderscheid gemaakt wordt in uiterste grenstoestanden (ultimate limit states) en bruikbaarheidsgrenstoestanden (serviceability limit states).
De inhoud van het eerste deel van de Eurocode is ongeveer gelijk aan het totaal van de Nederlandse normen NEN 6740, 6743 en 6744. Ook de methodiek die bij het toetsen van geotechnische constructies wordt gehanteerd, is in grote lijnen gelijk. Dit betekent dat ook in Eurocode 7 uitgegaan wordt van het toetsen van grenstoestanden, waarbij, even als in NEN 6740, onderscheid gemaakt wordt in uiterste grenstoestanden (ultimate limit states) en bruikbaarheidsgrenstoestanden (serviceability limit states).
Voor de toetsing wordt gebruik gemaakt van partiële veiligheidsfactoren, welke als zogenaamde 'boxed values' worden opgegeven. Deze partiële factoren dienen in ieder land afzonderlijk te worden ingevuld. Voor de toetsing van de bruikbaarheidsgrenstoestanden worden alle partiële factoren gelijkgesteld aan 1,0.
Toetsing van grenstoestanden en belastinggevallen
Een belangrijk verschil tussen Eurocode 7, deel 1 en NEN 6740 zit in de toetsing van de uiterste grenstoestanden. In de Nederlandse norm wordt onderscheid gemaakt tussen grenstoestand 1A en 1B, waarbij de partiële factoren voor beide grenstoestanden gelijk zijn. In de Eurocode worden in de uiterste grenstoestand 3 belastinggevallen onderscheiden, 'cases A, B and C', met 3 sets partiële factoren, zowel voor de belasting als voor de sterkte. De bruikbaarheidsgrenstoestand is in Eurocode 7 op vergelijkbare wijze gedefinieerd als in NEN 6740.
Een belangrijk verschil tussen Eurocode 7, deel 1 en NEN 6740 zit in de toetsing van de uiterste grenstoestanden. In de Nederlandse norm wordt onderscheid gemaakt tussen grenstoestand 1A en 1B, waarbij de partiële factoren voor beide grenstoestanden gelijk zijn. In de Eurocode worden in de uiterste grenstoestand 3 belastinggevallen onderscheiden, 'cases A, B and C', met 3 sets partiële factoren, zowel voor de belasting als voor de sterkte. De bruikbaarheidsgrenstoestand is in Eurocode 7 op vergelijkbare wijze gedefinieerd als in NEN 6740.
Voor het bepalen van de belastinggevallen A, B en C baseert Eurocode 7 zich op ENV 1991;1994, Eurocode 1: part 1: Basis of Design. In tegenstelling tot NEN 6702;1991 wordt hierin geen verschil gemaakt tussen de veiligheidsklassen 1, 2 en 3.
Volgens Eurocode 7 is de bezwijktoestand A alleen relevant voor berekening van opdrijfsituaties, ofwel het evenwicht tussen de opwaartse kracht van het water en het eigen gewicht van grond en constructie. Noch de sterkte van de constructie, noch de sterkte van de grond spelen bij dit evenwicht een rol van betekenis.
Bezwijktoestand B is vrijwel altijd alleen relevant als het gaat om de dimensionering op sterkte van constructie-elementen. Dit is eigenlijk ook de toestand waarop tabel 2 van NEN 6702;1991 is gebaseerd.
Bezwijktoestand C is in het algemeen bepalend voor situaties als evenwicht van taluds en dergelijke, waarbij de sterkte van bouwconstructie-elementen geen rol speelt in het bezwijken van de geotechnische constructie. Dit geldt dus bijvoorbeeld ook voor damwanden als het gaat om de bepaling van de inheidiepte of voor de grondmechanische draagkracht van funderingen. Toestand C is vrijwel nooit relevant als de sterkte van de grond geen rol speelt in de toetsing. In NEN 6702;1991 wordt deze toestand in artikel 5.2.3 apart geregeld voor 'geotechnische constructies, niet zijnde funderingen'.
Het is niet altijd eenvoudig om vast te stellen welk belastinggeval - A, B of C - van toepassing is voor een funderingsconstructie. Vaak zijn voor verschillende onderdelen verschillende belastinggevallen van toepassing. Dit kan worden geïllustreerd aan de hand van het onderstaande voorbeeld van een kelderconstructie, verankerd met trekpalen; zie figuur 04-15. Hieruit komt tevens het verschil tussen de benadering volgens de Eurocode en volgens de Nederlandse normen goed naar voren.
Figuur 04-15
Illustratie uiterste grenstoestanden volgens Eurocode en Nederlandse normen
Illustratie uiterste grenstoestanden volgens Eurocode en Nederlandse normen
Voorbeeld: een kelderconstructie, verankerd met trekpalen
Opdrijven (belastinggeval A)
De toetsing van het opdrijfmechanisme voor de constructie als geheel valt volgens Eurocode 7 onder belastinggeval ('Case') A. Volgens de bijbehorende partiële factoren dient hierbij het eigen gewicht met een factor 0,95 te worden vermenigvuldigd en kan voor de opwaartse belasting door waterdruk de representatieve waarde met 1,0 worden vermenigvuldigd.
Omdat het opdrijfprobleem als een geotechnisch probleem wordt opgevat, is volgens de Nederlandse normen de omhoog gerichte belasting door de waterdruk hetzelfde als hiervoor aangegeven. Een eventueel verschil zit dus aan de kant van het eigen gewicht. Volgens de NEN-normen dient dit eigen gewicht door 1,1 te worden gedeeld.
De NEN-normen zijn dus in dit opzicht iets veiliger dan de Eurocodes. Het is overigens mogelijk om in Nederland afwijkende partiële factoren te hanteren, via de zogenaamde 'boxed value'. In paragraaf 0493 wordt hier op teruggekomen.
De toetsing van het opdrijfmechanisme voor de constructie als geheel valt volgens Eurocode 7 onder belastinggeval ('Case') A. Volgens de bijbehorende partiële factoren dient hierbij het eigen gewicht met een factor 0,95 te worden vermenigvuldigd en kan voor de opwaartse belasting door waterdruk de representatieve waarde met 1,0 worden vermenigvuldigd.
Omdat het opdrijfprobleem als een geotechnisch probleem wordt opgevat, is volgens de Nederlandse normen de omhoog gerichte belasting door de waterdruk hetzelfde als hiervoor aangegeven. Een eventueel verschil zit dus aan de kant van het eigen gewicht. Volgens de NEN-normen dient dit eigen gewicht door 1,1 te worden gedeeld.
De NEN-normen zijn dus in dit opzicht iets veiliger dan de Eurocodes. Het is overigens mogelijk om in Nederland afwijkende partiële factoren te hanteren, via de zogenaamde 'boxed value'. In paragraaf 0493 wordt hier op teruggekomen.
Sterkte van de keldervloer en van de palen (belastinggeval B)
Voor de sterkte van de keldervloer en voor de sterkteberekening van de palen (niet grondmechanisch) is de constructie niet meer op te vatten als een geotechnische constructie. Het grondgedrag heeft immers geen invloed op de krachtverdeling, althans niet in een eenvoudig berekeningsmodel.
Vatten we de opwaartse waterdruk op als een permanente belasting, dan is zowel in het geval van de Eurocode (belastinggeval B) als van de NEN-normen de partiële belastingfactor 1,35. Er is dan in dit opzicht geen verschil tussen Eurocodes en NEN-normen.
Voor de sterkte van de keldervloer en voor de sterkteberekening van de palen (niet grondmechanisch) is de constructie niet meer op te vatten als een geotechnische constructie. Het grondgedrag heeft immers geen invloed op de krachtverdeling, althans niet in een eenvoudig berekeningsmodel.
Vatten we de opwaartse waterdruk op als een permanente belasting, dan is zowel in het geval van de Eurocode (belastinggeval B) als van de NEN-normen de partiële belastingfactor 1,35. Er is dan in dit opzicht geen verschil tussen Eurocodes en NEN-normen.
Grondmechanische draagkracht van de palen (belastinggeval C)
Volgens Eurocode 7 zijn de belastingfactoren voor alle permanente belastingen (dus eigen gewicht en waterdruk) in belastinggeval C gelijk aan 1,0.
De representatieve waarde voor de draagkracht wordt bepaald met de ξ-waarden uit hoofdstuk 7 van Eurocode 7, die de reciproke zijn van de ξ-waarden uit NEN 6743. De rekenwaarde van de draagkracht wordt vervolgens gevonden door de representatieve waarde te delen door de van toepassing zijnde partiële materiaalfactor, welke in het geval van trekpalen 1,6 bedraagt.
Volgens de NEN-normen is er wel sprake van belastingfactoren ongelijk aan 1,0: het eigen gewicht (gunstig werkende belasting) dient met 0,9 te worden vermenigvuldigd, terwijl de waterdruk een belastingfactor van 1,2 krijgt. Volgens tabel 3 van NEN 6740 is de partiële materiaalfactor 1,4. Het verschil met de Eurocode (materiaalfactor 1,6) wordt voor een belangrijk deel gecompenseerd doordat de rekenwaarde van de belasting volgens de NEN-normen hoger is dan volgens geval C van de Eurocode.
In totaal zijn de NEN-normen voor dit belastinggeval iets minder veilig.
Volgens Eurocode 7 zijn de belastingfactoren voor alle permanente belastingen (dus eigen gewicht en waterdruk) in belastinggeval C gelijk aan 1,0.
De representatieve waarde voor de draagkracht wordt bepaald met de ξ-waarden uit hoofdstuk 7 van Eurocode 7, die de reciproke zijn van de ξ-waarden uit NEN 6743. De rekenwaarde van de draagkracht wordt vervolgens gevonden door de representatieve waarde te delen door de van toepassing zijnde partiële materiaalfactor, welke in het geval van trekpalen 1,6 bedraagt.
Volgens de NEN-normen is er wel sprake van belastingfactoren ongelijk aan 1,0: het eigen gewicht (gunstig werkende belasting) dient met 0,9 te worden vermenigvuldigd, terwijl de waterdruk een belastingfactor van 1,2 krijgt. Volgens tabel 3 van NEN 6740 is de partiële materiaalfactor 1,4. Het verschil met de Eurocode (materiaalfactor 1,6) wordt voor een belangrijk deel gecompenseerd doordat de rekenwaarde van de belasting volgens de NEN-normen hoger is dan volgens geval C van de Eurocode.
In totaal zijn de NEN-normen voor dit belastinggeval iets minder veilig.
Eurocode 7, part 2 en 3: Geotechnical Design assisted by laboratory and field tests
De delen 2 en 3 van Eurocode 7 zijn opgesteld om de verbinding te kunnen maken tussen enerzijds de algemene ontwerpeisen uit deel 1 van de Eurocode 7 en anderzijds de reeds bestaande (veelal nationale) normen voor de uitvoering van grond- en laboratoriumonderzoek. De uitvoeringsnormen beschrijven in detail de uitvoeringsprocedure van metingen en tests, maar niet hoe de resultaten van deze metingen en tests dienen te worden vertaald naar grondparameters of coëfficiënten die in het ontwerp kunnen worden gebruikt. Om deze reden bevatten de delen 2 en 3 de volgende onderwerpen:
De delen 2 en 3 van Eurocode 7 zijn opgesteld om de verbinding te kunnen maken tussen enerzijds de algemene ontwerpeisen uit deel 1 van de Eurocode 7 en anderzijds de reeds bestaande (veelal nationale) normen voor de uitvoering van grond- en laboratoriumonderzoek. De uitvoeringsnormen beschrijven in detail de uitvoeringsprocedure van metingen en tests, maar niet hoe de resultaten van deze metingen en tests dienen te worden vertaald naar grondparameters of coëfficiënten die in het ontwerp kunnen worden gebruikt. Om deze reden bevatten de delen 2 en 3 de volgende onderwerpen:
- basiseisen die aan het grond- en laboratoriumonderzoek dienen te worden gesteld ten aanzien van de apparatuur, de testprocedures en de presentatie van de resultaten
- aanwijzingen over de interpretatie van testresultaten en de manier waarop uit de resultaten parameters of coëfficiënten (de zogenaamde 'derived values') voor het geotechnisch ontwerp kunnen worden afgeleid; zie het voorbeeld in figuur 04-16, het betreft hier testresultaten in één homogene grondlaag.
Figuur 04-16
Voorbeeld van afleiding van parameterwaarden uit verschillende soorten tests
Voorbeeld van afleiding van parameterwaarden uit verschillende soorten tests
De Eurocode geeft wel aan hoe waarden voor fund zouden kunnen worden afgeleid uit een in-situ- of laboratoriumtest, maar er wordt niet aangegeven hoe in het hierboven gegeven voorbeeld van meerdere testresultaten in één grondlaag uiteindelijk de representatieve of karakteristieke waarde voor de laageigenschap dient te worden bepaald. Dit wordt aan de ontwerper overgelaten; zie ook paragraaf 0493.
In de delen 2 en 3 worden de (semi-empirische) correlaties niet bindend voorgeschreven, maar hoofdzakelijk vermeld in de bijlagen, die slechts een informatief karakter hebben.