9340 LELYSTAD

' —
•
•
• »
BtBLiO-. i-EEK
RIJK "•• r-:OOti
OS
W E R K D O C U M E N T
ZETTINGEN
door
W.A. V i e r g e v e r
oktober
1979-270 Ado
3105
RIJKSDIENST
9340
q^io
V O O R DE
IJSSELMEERPOLDERS
SMEDINGHUIS
LELYSTAD
Als de waterspiegel gelijk blijft neemt de waterdruk niet toe zodat
wel de korreldruk moet toenemen. Bij een toenemende korreldruk
willen de korrels een dichtere pakking aannemen. Het water in de porien is echter onsamendrukbaar en kan niet zo snel uitstromen. Het
water komt onder druk te staan en neemt in eerste instantie de belasting op (zie fig. 3). Door de overdruk waaronder het water nu staat
zal het willen afstromen naar de boven en onderzijde van de samendrukbare laag. De tijd die nodig is om het water te laten afstromen noemt
men de hydrodynamische periode. Deze periode bedraagt in het gebied
van Almere 5-9 jaar.
Bij een bemaling wordt plaatselijk de waterspanning NTW verlaagd zonder
dat de totale grondspanning toe of afneemt. Als gevolg hiervan moet de
korrelspanning dan met hetzelfde bedrag toenemen als de waterspanning
afneemt.
Het verloop van de zettingen wordt beschreven met de formule van
Terzaghi-Bui sman-Koppej an.
z
-
h /. I+* I lom
t \lo,
6
(c\,
Cp Cl
Cs ^z£)
to / 8
"6
Po+P
Po
z= zetting
h= laagdikte, bij een 2x zo dikke laag klei is de zetting ook 2 x zo
groot
l_
Cp= de samendrukkingsco'efficient (primair)
- = de samendrukkingscoefficient (seculair)
J^
Cp
en
J. zijn materiaalconstanten die de zetting als functie van de
Cs belastingstoename aangeven, de tweede term geeft het verloop
aan van de tijdsafhankelijke zetting, het seculair effect.
Men neemt aan dat het praktisch einde van de zetting bereikt
is na +_ 30 jaar.
t/to = het aantal dagen na het begin van de zetting;*,30 jaar«'10"* dagen
-•log t/to •» 4
P is de belastingtoename van de effectieve korrelspanning.
Bij het zettingsproces moet onderscheidt gemaakt worden tussen belastingen onder en boven de grensspanning. De gronden waar wij mee te
maken hebben in het gebied van Almere zijn meestal niet voorbelast
geweest. Als dat wel het geval is geweest, b.v. door vroegere ijsafzetting, dan gedraagt de grond zich veel stijver zolang de vroegere
belasting niet wordt overschreden. Deze overgangspanning is de grensspanning P-grens. Het versschil in stijfheid wordt uitgedrukt in de samendrukkingscoef f icienten j_ » J. e n j. 9 I I
Cp Cs
Cv* ' Cs*
Het verloop van een willekeurig zettingsproces is op logaritraische tijdschaal uitgezet in fig. 4. Als gevolg van de hydrodynamische periode
vindt in deze lijn een afbuiging plaats.
Bij elke nieuwe belastingverhoging start het proces opnieuw (zie fig.5).
Stel, er is eerst een opspuiting verricht waardoor het terrein (z,l) gaat
zakken. Voor het maken van een oprit wordt een terp met overhoogte aangelegd. Het terrein zakt tot .(2-2-2\) onder het omliggende terrein, de
tweede zetting gaat toe naar een eindzetting die onafhankelijk is van
de ervoor opgetreden zetting, echter de grootte van de zetting na het
aanbrengen van de laatste belasting is afhankelijk van de grootte van
de zetting die hiervoor reeds is opgetreden. Wanneer dan ook na verloop van tijd een gedeelte van de belasting wordt weggehaald kan het
zijn dat hierdoor reeds een zo grote zetting is opgetreden dat de
resterende zetting betrekkelijk gering is. In elk geval zou de zetting
1. Achtergronden van het zettingsproces
Het opspuiten van terreinen met zand, het aanleggen van wegen, het maken van opritten en het ophogen van percelen bestaande uit een bovenlaag van klei en /of veen heeft zettingen tot gevolg. Ook het verlagen
van de grondwaterstand of het toepassen van bronbemaling heeft eenzelfde effect.
Het optreden van de zettingen vraagt tijd. Nog lange tijd na het aanbrengen van de ophoging of het in werking stellen van de bemaling blijft
het zettingsproces zichtbaar. Vooral wanneer de optredende zettingen
betrekkelijk groot zijn betekent dit een regelmatig terugkerend • stuk
extra onderhoud, zoals herstrating, herstellen van rioolaansluitingen
en dergelijk.
Een zetting die overal in dezelfde grootte en met dezelfde snelheid
optreedt veroorzaakt weinig problemen. Echter als gevolg van verschil
in grondsoort, laagdikte, grootte van de bovenbelasting of afmaling
zullen de zettingen van plaats tot plaats verschillen.
Daarnaast worden bouwwerken gefundeerd op betonnen heipalen die met
nun punt in de vaste zandlaag staan zodat deze gebouwen niet aan
zakkingen onderhevig zijn. De overgang vankabels'en leidingen, rioleringen e.d. van het niet-zakkende gebouw naar het wel-zakkende
terrein vraagt veel onderhoud.
Zettingen treden vooral op in klei en veenlagen. Klei en veenlagen
zijn vaak afgezet in betrekkelijk stilstaand water. De deeltjes zijn
daar bezonken en hebben een hele losse stapeling opgebouwd, er is veel
tussenruimte tussen de deeltjes aanwezig (zie fig. 1).
Het holle-ruimtepercentage bedraagt ca. 85 a 95%, het volume-gewicht
bedraagt 10,5 a 12,5 KN/m3 (Vnat).
Wanneer er nu op dit pakket een bovenbelasting wordt geplaatst zullen
de korreltjes een wat dichtere pakking willen aannemen. Het water dat
in de nolle ruimte tussen de korrels zit moet er daarvoor worden uitgeperst. Dit proces kost tijd omdat in klei de porien en kanaaltjes
zo klein zijn dat het water niet snel kan afstromen.
Dit proces noemt men Consolidatie. De mate waarin de korrels worden
samengeperst tot een dichtere pakking hangt af van de grootte van de
effectieve toename van de belasting.
Grond bestaat uit korrels (kleiplaatjes voor klei) en water. Water is
een vloeistof die de druk in de vloeistof in alle richtingen afgeeft.
Het water tussen de korrels staat dan ook onder een "hydrostatische"
druk, die onafhankelijk is van de hoeveelheid korrels die zich daarin
bevinden. Op een bepaald vlak heerst een druk die gelijk is aan de
hoogte van de kolom grond erboven vermenigvuldigd met het volumegewicht (5f„*z).
De waterdruk op datzelfde vlak bedraagt de hoogte maal het gewicht
van het water (jfs/*z).
Het verschil tussen de totale gronddruk en de waterdruk is de effectieve korreldruk. Deze druk moet door de aanrakingsvlakjes van de
korrels overgebracht worden ( zie fig. 2).
Door het aanbrengen van een extra belasting, b.v. door ophoging, opspuiting e.d. neemt de totale gronddruk toe met Pb.
3059/4-10-1979/MS
zonder voorbelasting veel groter zijn geweest, vergelijk b.v. in figuur
5 (Z3-Z4) en {Z^Z ^ .
2. Praktische uitwerking
Bij het uitvoeren en ontwerpen van civieltechnische en bouwkundige grondconstructies dient men met onderstaande feiten rekening te houden:
- Iedere toename van korrelspanningen veroorzaakt een toename van zettingen. Toename van korrelspanningen wordt veroorzaakt door het aanbrengen of verhogen van bovenbelasting en/of door het verlagen van de
waterstand en de waterspanning (bemaling).
- Zettingen hebben een tijdsafhankelijk gedrag. Dat betekent dat bij gelijkblijvende omstandigheden toch zettingen optreden die het gevolg
zijn van eerder aangebrachte bovenbelastingen of waterspanningsverlagingen.
- De grootte van de zettingen neemt af, met verloop van tijd. De afname
van de grootte van de zettingen is mede afhankelijk'van de doorlatendheid van de grond (grootte van de hydrodynamische periode) en van de
laagdikte.
- Versnellen van het optreden van de zetting kan worden verkregen op onderstaande manieren:
a. het aanbrengen van een overhoogte waardoor in betrekkelijk korte
tijd reeds een zeer groot deel van de bij de kleinere belasting
behorende zetting is opgetreden
b. het aanbrengen van een spanningsbemaling waarmee hetzelfde effect
bereikt wordt als met het aanbrengen van een extra bovenbelasting
c. vergroten van de doorlatendheid waardoor het overspannen water
sneller kan afstromen en de hydrodynamische periode sterk wordt
bekort. Vergroting van de doorlatendheid kan worden bereikt door
toepassing van zandpalen, verticale drainage of dynamsiche consolidatie. Het effect van deze methoden dient in Zuidelijk Fievoland
minstens eerst beproefd te worden.
- Tijdens het aanbrengen van een belasting (ophogen v. zandpakket) treedt
al een deel van de zettingen op. Afwerken tot een vast peil enige tijd
na het aanbrengen leidt tot een te grote dikte van het zandpakket. Om
tot de gewenste dikte te komen moet de zanddikte met behulp van zakbakens worden gecontroleerd.
fig.1
voorbeeld van de als een
gestapelde kleiplaatjes
kaartenhu'is
If
6grond = Ynat- z
s
^korrel+^water
"Ofnat
water'z+Ywater,z
11
^r-V
fig.2
_,
grond-»korrel- /Waterspanning
Pb
Pb
Gw=VPb
05 k = C k
t
J
hydrodynamische
p e r i o d e th
-Z
grond + P b
fig 3
verloop waterspanningen na belasten
o
o
i_
>
O)
C
<D
N

Download Report