zettingen-en-wat-doe-ik

W E R K D O C U M E N T
ZETTINGEN EN WAT DOE IK ER EIEE?
door
ir. M.A. Viergever
1980-138 Ado
april
M ' T N T S T E R I E V A N V E R K E E R E N W A T E R S T A A T
S D I E N S T V O O R D E I J S S E L M E E R P O L D E R S
9340
S M E D I N G H U I S - L E L Y S T A D
I. INLEIDING
In het westen van ons land hebben de rivieren en de zee in de loop der
eeuwen dikke klei- en veenlagen afgezet. Deze lagen varisren in dikte
van een enkele meter tot meer dan 20 m. Ook in het IJsselmeergebied
komen deze lagen voor. In Zuidelijk Flevoland is het lagenpakket in
de omgeving van Almere gemiddeld 5 m. dik. Deze lagen zijn erg slap en
doordoor niet geschikt als ondergrond voor wegen en bouwterreinen, daarom wordt er voor wegen en op de bouwplaatsen, in de nieuw te bouwen
stedelijke gebieden zand over de klei- en veenlagen aangebracht.
Als gevolg van het ontwateren van de grond en het opbrengen van de zandlaag gaat de bodem zakken of zetten. Daarentegen zijn gebouwen en kunstwerken o? palen gefundeerd en niet aan zetting onderhevig. Als gevolg
daarvan treden aansluitproblemen op. In deze nota zal een aantal aspecten van het optreden van zettingen worden bekeken en zal tevens worden bekeken wat dat inhoudt voor de uitvoering buiten.
Deze nota probeert enige achtergrondinformatie te $even die van belang
is voor de praktijk. Een theoretische uitdieping van het onderzoek kan
men in andere rapporten vinden.
2. MAT IS ZETTING EIGENLIJK
2.1.
De klei- en veenlagen bestaan uit kleine deeltjes die in het water
neergedwarreld zijn. De deeltjes liggen daardoor schots en scheef door
elkaar en op elkaar. De stapeling van de korrels is erg 10s en er is
veel tussenruimte (in klei en veen soms tot 75 3 80% holle ruimte).
Deze tussenruimte is gevuld met water. Als er belasting, dus druk, op
dit pakket wordt uitgeoefend, wil het pakket in elkaar gedrukt worden,
het korrelskelet wil sterker worden. Daarvoor is voldoende ruimte aanwezig, de holtes tussen de korrels, die opgevuld zijn met water, kunnen
voor een deel door korrels of deeltjes worden ingenomen. Het pakket
wordt daardoor samengeperst en stijver.
We onderscheiden in feite twee types van belasten. In de eerste plaats
is dat een belasting die bovenop de slappe lagen wordt gezet. Dit is
bijvoorbeeld een zandophoging, opslagloods, zwaar verkeer of wat dan
ook. Het gewicht van deze belasting perst de onderliggende slappe lagen
samen.
Een tweede vorm van belastingverhoging is de verlaging van de water- .
spiezel. Een voorwerp onder water weegt door de opwaartse kracht van
het water aanzienlijk minder. Verlaging van de waterspiegel betekent dht
een deel van de korrels niet langer de opwaartse kracht ondervindt en
daardoor zwaarder wordt. Als gevolg van deze belastingsverhoging treedt
zetting op. Een typisch voorbeeld hiervan is de polderklink.
Anderzijds zal door een zgn. spanningsbemaling of vacuumbemaling in
diepere lagen niet altijd de waterspjggel worden verlaagd maar voor
een deel alleen de waterqpanming worden verlaagd. De opwaartse kracht
blijft dan bestaan m a r wordt we1 minder. Dus ook bij spanningsbemaling
zal zetting optreden.
De relatie tussen spanning en zetting is niet rechtlijnig. Bij een tweemaal zo grote belasting is de zetting niet tweemaal zo groot (er blijft
altijd iets van de klei- of veenlaag over).
In figuur I is een voorbeeld van het verband tussen zetting en belasting gegeven.
In het eerste voorbeeld verloopt het verband tussen spanning en zetting
volgens een vloeiende kromme.
In de praktijk echter is de grond vaak a1 tot een bepanlde grootte
voorbelast geweest. In figuur 2 is de geschiedenis van een willekeurig
monster opgetekend.
Een monster wordt belast van :Pa=O tot :Pb en zakt daarbij .zb Bij ontlastins tot nu1 verdwijnt niet alle zetting, de grond veert slechts
terug tot z
Bij een hernieuwde belasting is de grond veel stijver
C
geworden, tot een belasting van p zal de zetting ook slechts toenemen
van zc tqt ?b .en.pas daarna weer Poenemen volgens, de lijn ABD tpt
bij een belastlng p Bij bela~tin~afname
reageert de grond weer v&dl
stijver volgens de fijn DE. Bij een herhaalde belasting blijft de grond
dan stijf tot aan een belasting van :p
d'
De belasting die de grond in het verleden gehad heeft kan veroorzaakt
zijn door een sronddepot, een bemaling of b.v. ijs in de ijstijd.
Een belasting wordt vaak in fasen aangebracht. Dit betekent niet dat
de zetting zl behorenJ bij een belasting pl opgeteld kan worden bij de
zettins z2 ten gevolg van de belasting p2' De zetting tengevolgen van
de belastlng p l + p2 zal kleiner zijn dan zl + z neem b.v. in figuur
1 de zetting t.g.v. p 1s 0,40 m en t.g.v. 2p 0,5?'m. De zetting t.g.v.
p + 2p = 3p is niet 0,40 + 0,57 = 0,97 maar slechts 0,74 m.
.
-
2.2. De zetting in de tijd
Behalve de grootte van de belasting speelt de factor tijd een erg belangrijke rol bij het optreden van de zetting. Het grootste deel van
de zettingen treed snel op, echter een deel van de zetting blijft toenemen in de tijd. De toename wordt echter steeds kleiner. Bij elke vertienvoudiging van de tijd blijft de zetting gelijk, dus de zetting die
eerst in 10 jaar tijd is opgetreden heeft daarna ongeveer 100 jaar nodig. Praktisch wordt ervan uitgegaan dat na 30 jaar (= 10.000 dagen)
het einde van de zetting we1 bereikt is.
Naast deze in de tijd toenemende zetting wordt de zetting in de tijd
beinvloed door de tijd die nodig is om het water tussen de korrels te
laten afstromen. Dit afstromen is nodig om ruimte te maken voor de korrels. Als gevolg van de vaak slechte doorlatendheid van met name kleigrond en enigszins voor veen wordt de zetting hiervan tijdelijk afgeremd. Het proces van het uitpersen van water noemt men "consolideren".
In de Zuidelijke IJsselmeerpolders blijkt dat door de slechte doorlatendheid van de kleigronden pas na ca. 5 jaar a1 het onder spanning
staande water verdwenen is. Dit wordt de hydraudynamische periode genoemd. Het verloop van de zetting in de tijd is weergegeven in figuur 3.
2.3. Zetting en de dikte van de laag
Als een samendrukbare laag tweemaal zo dik wordt betekent dit dat ook
de zetting tweemaal zo groot wordt.
Als gevolg van de opgebrachte belasting komt het grondwater onder spanning te staan en zal willen afstromen. Bij een grotere laagdikte zal
het meer tijd kosten voordat a1 het water is afgestroomd. Dit heeft tot
gevolg dat het zettingsproces in eerste instantie wat meer vertraagt
wordt en wat langer merkbaar zal zijn.
3. ZETTINGEN EN WAT DOE IK ER MEE
Voor de praktijk zijn onderstaande zaken van belang om te weten:
- iedere belastingverhoging, veroorzaakt door een ophoging of door een
bronbemaling.of verlaging van de grondwaterspiegel, heeft zettingen
tot gevolg;
- hoe groter de belasting is, hoe groter de zetting. Een twee maal zo
grote belasting betekent echter niet een tweemaal zo grote zetting;
- hoe dikker de laag is hoe groter de zetting is en hoe langer het duurt
voordat a1 het overspannen water verdwenen is.
Bovenstaande heeft tot gevolg dat aanleg van b.v. een weg met een zandbed van 1 m op een pakket slappe lagen van 5 m 0,50 m zetting kan opleveren maar ook een weg met een zandbed van 5 m (grondverbetering) op
een resterend pakket slappe lagen van I m, 0,50 m zetting kan opleveren
alleen in het laatste gevalzal de zetting veel sneller verlopen.
Bovendien zal in het laatste geval bij een plaatselijke verhoging van
de weg de zetting niet zo snel toenemen, in het eerste geval is de belasting veel sneller verdubbeld en zal de zetting dus ook veel sterker
toenemen.
- Zetting kost tijd.
Vaak wordt een weglichaam met extra hoogte (overhoogte) aangelegd
zodat na verloop van tijd het gewenste peil wordt bereikt. Echter
direkt na de aanleg begint het zettingsproces. Het is dus niet mogelijk het weglichaam op hoogte aan te leggen. Op het moment van afwerken van de baan is reeds een deel van de zetting opgetredenen
wordt daardoor teveel zand aangebracht. Het is noodzakelijk om de
zanddikte te bepalen met b.v. zakbakens of sonderingen achteraf.
Op die manier speelt de reeds opgetreden zetting en het tijdstip van
afwerken geen rol.
-
Versnellen van het optreden van zetting kan worden verkregen door een
tijdelijke overbelasting.
Als gevolg van de hogere belasting is de primaire (tijdsonafhankelijke
deel) zetting groter en als de belasting enige tijd aanwezig blijft
verloopt de zetting volgens de hogere belasting. Als bij het afwerken
de extra belasting wordt weggenomen gedraagt de grond zich bij het
ontlasten veel stijver.
D O O ~de extra belasting is echter ook reeds een deel van de te verwachten totale zetting bij de oorspronkelijke belasting opgetreden.
De resterende zetting is dan aanzienlijk kleiner (zie figuur 4 ) .

Download Report