A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pWater bou w22 cement 2007 6ir. H.L. Jansen, FUGRO IngenieursbureauIn oktober 2005 is de volledig herziene uitgave van CUR-publicatie 166, Damwandconstructies [1], verschenen,veelal aangeduid als `Handboek Damwanden'. Hetbestaat uit twee delen: een dun boekje van circa 250bladzijden voor de dagelijkse praktijk en een ongeveerdriemaal zo dik naslagwerk met de achtergronden.In dit artikel komen de belangrijkste veranderingen tenopzichte van de vorige druk aan de orde.B e r e k e n i n g s s c h e m a ' sDe damwandconstructie moet in elke fase voldoendeveilig zijn, hetgeen inhoudt dat elke fase moetworden getoetst. Het berekenen van de bouw- ofgebruiksfasen die voorafgaan aan een te controlerenfase, is nodig om de spanningshistorie en het niet-lineaire gedrag van de grond in rekening te kunnenbrengen.Debelastingsgeschiedenisvandedamwandin de voorgaande fasen is van invloed op het gedragvan de wand in de te toetsen fase. Sinds het verschij-nen van de vierde druk van het handboek kunnenvoor de berekening van de verschillende fasen tweeschema's worden gevolgd (tabel 1).Bij schema A worden aan het begin van de bereke-ning de rekenwaarden ingevoerd en vervolgensworden alle bouw- of gebruiksfasen hiermee door-gerekend. Dit is een veilige benadering. De ver-laagde grondsterkte kan evenwel leiden tot grotevervormingen en wellicht zelfs tot `bezwijken',zodat de berekening niet kan worden voltooid.Daarom is onderzocht of een andere werkwijzemogelijk is.Rekenwaarden zijn in principe zodanig veiligeschattingen van de grondsterkte, dat bij `net nietbezwijken' in de controleberekeningen, de veilig-heid tegen bezwijken van de constructie nog netvoldoende is verzekerd. De werkelijke grondsterk-tes zullen hoogstwaarschijnlijk (veel) groter zijndan de rekenwaarden. Door het rekenen met reken-waarden in de fasen (schema A) zullen de bere-kende verplaatsingen en vervormingen aan hetbegin van de te toetsen fase (veel) groter zijn dan inwerkelijkheid. Het effect dat te grote deformatiesworden berekend, kan nog eens worden versterktwanneer meer (bouw)fasen voorafgaande aan de tetoetsen fase moeten worden doorgerekend.Het deformatiegedrag van de damwand in de tetoetsen fase zal realistischer worden gesimuleerdnaarmate de voorgaande fasen in de berekening dewerkelijkheid beter benaderen. Het heeft daaromde voorkeur uit te gaan van representatieve waardenin de fasen voorafgaand aan de te toetsen fase.Aan het begin van de te toetsen fase worden vervol-gens, uitgaande van de vereiste veiligheidsklasse,rekenwaarden ingevoerd voor de sterkte, de geome-trie en de uitwendige belastingen. Met probabilisti-sche berekeningen is aangetoond dat deze aanpakleidt tot een voldoend veilig ontwerp.De berekening volgens schema B leidt in het alge-meen tot gunstiger rekenresultaten dan die volgensschema A. Dit kan leiden tot een scherper, meereconomisch ontwerp. In bepaalde gevallen kan eente kleine marge ontstaan tussen de rekenwaardenen de representatieve waarden van momenten enkrachten. In het stappenplan voor het geotechnischontwerp is dit ondervangen door een extra dimen-sioneringsberekening te maken, zie verder in ditartikel.Handboekdamwandenvierde, Herziene drukTabel 1 | Berekeningsschema's voor de verschillende fasenfase schema A rekenwaarden schema B rekenwaarden (d) in de(d) in alle fasen te toetsen fase(n) en representatievewaarden (rep) in voorgaande fasen1)1 d rep d 2 d rep d 3 d rep d ... d rep d 1) Op voorhand is niet te zeggen welke fase maatgevend is, zodat voor meerdere fasen ook eenberekening met rekenwaarden nodig is; de meest veilige procedure is voor alle fasen eenberekening met rekenwaarden uit te voeren.A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pWater bou wcement 2007 6 23S c h e v e b u i g i n g b i j U - p r o f i e l e nVan dubbele U-vormige profielen (sloten in de neu-trale lijn) is reeds lang bekend dat deze bij belastingniet alleen loodrecht op het vlak van de damwandverplaatsen, doch ook de neiging hebben evenwijdigaan het vlak te verplaatsen (fig. 1). Door de grond- enwaterdruk verplaatst de plank van ABC naar A'B'C'.De plank zelf roteert daarbij niet, de hoofdassen Y enZ wel. Dit verschijnsel wordt aangeduid als `schevebuiging'. Hierbij verschuiven de planken ook in hunlengterichting ten opzichte van elkaar.Uitgebreid onderzoek bij de damwandproef in Pernis[2] heeft opnieuw aangetoond dat met name in slappegrond het effect van scheve buiging op de damwand-parameters aanzienlijk kan zijn. Omdat over hetfenomeen scheve buiging niet overal hetzelfde wordtgedacht, is in maart 2004 in Delft een internationaleworkshop gehouden. Mede op basis van de daargevoerde discussie is onderstaande procedure in hethandboek opgenomen voor het in rekening brengenvan scheve buiging bij U-profielen.Bij Z-vormige profielen treedt dit fenomeen niet op.In navolging van Eurocode 3 worden bij schevebuiging de reductiefactoren Ben Dgebruikt. Deformules luiden:Wcorr= BWelIcorr= DIelwaarin:Wcorris het voor scheve buiging gecorrigeerdeweerstandsmoment, in mm3/m;Icorrhet voor scheve buiging gecorrigeerde kwa-dratisch oppervlaktemoment, in mm4/m;Bis de reductiefactor voor het weerstandsmo-ment (bending), B 1,0;Dis de reductiefactor voor het kwadratischoppervlaktemoment (deflection), D 1,0;Welis het elastisch weerstandsmoment van dedoorsnede bij volledig samenwerkende dam-wandplanken (alleen vloei in de uiterstevezel) bij buiging om de Y-as, in mm3/m;Ielis het elastisch kwadratisch oppervlaktemo-ment van de doorsnede bij volledig samen-werkende damwandplanken (alleen vloei inde uiterste vezel) bij buiging om de Y-as, inmm4/m.Voor warmgewalste U-profielen kunnen de reduc-tiefactoren als volgt worden berekend:B = B;0 + i=16B;i 1,0D = D;0 + i=16D;i 1,0waarin:B;0is het minimum van de absolute waarde vande reductiefactor voor het weerstandsmo-ment bij scheve buiging zonder de invloe-den van de grond, de ondersteuning en dewijze van installatie;B;iis de bijdrage van de verschillende invloedenop de waarde van B;D;0is het minimum van de absolute waarde vande reductiefactor voor het kwadratischoppervlaktemoment bij scheve buigingzonder de invloeden van de grond, de onder-steuning en de wijze van installatie;D;iis de bijdrage van de verschillende invloedenop de waarde van D.De waarden voor D;0en B;0volgen uit de geometri-sche eigenschappen. De leveranciers van U-profie-len verstrekken deze waarden bij hun profielgege-vens (tabel 2).Tabel 2 | D;0- en B;0-waarden van U-profielen [3]profiel D;0B;0L 22/10/10 0,59 0,68L23 0,57 0,66L24 0,53 0,56L25 0,50 0,50L600 0,53 0,46L600K 0,55 0,49L601 0,59 0,68L602 0,57 0,65L603 0,56 0,58L603K 0,55 0,58L604 0,54 0,57L605 0,53 0,56L605K 0,55 0,59L606n 0,52 0,52L607n 0,48 0,46L703 0,54 0,61L703K 0,54 0,59L704 0,54 0,60L755 0,50 0,51De parameters D;0en B;0geven de invloed van deverschillende aspecten die invloed hebben op schevebuiging (tabel 3).In slappe grond en enkelvoudige ondersteuningvan de damwandprofielen zijn D;0en B;0laag,A?A BuXXYvzCB? C?1 |Scheve buiging van eendubbele U-vormige dam-wandplankX-as verticaalY-as horizontaal, even-wijdig aan vlak damwandZ-as loodrecht op vlakdamwandA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pWater bou w24 cement 2007 6waardoor bijvoorbeeld de reductie voor schevebuiging voor profiel L25 bedraagt:B= 0,50 + (0,05 + 0,05 + 0,05 + 0,05 + 0,10 + 0)= 0,80Voor hetzelfde profiel, maar dan in redelijk vastgepakt zand, geldt veel minder reductie, namelijk:B= 0,50 + (0,10 + 0,05 + 0,05 + 0,05 + 0,10 + 0,10)= 0,95V i j f d i m e n s i o n e r i n g s b e r e k e n i n g e nVoor de dimensionering van de damwand zijn vijfberekeningen nodig, waarin de beddingsconstanteen de (grond)waterstanden worden gevarieerd(tabel 4). De berekening die de hoogste snedekrach-ten oplevert, is maatgevend.Met de berekeningen 6.2 en 6.4 zijn tevens eventu-ele onzekerheden in de buigstijfheid van dedamwand verwerkt.Berekening 6.5 (BGT) geeft representatieve waardenvan de krachten en vervormingen. Om rekenwaar-den te verkrijgen, moeten deze waarden wordenvermenigvuldigd met een factor 1,2:Ms;d= 1,2 Ms;repDs;d= 1,2 Ds;repFa;max= 1,2 Fa;repVooral als een groot deel van de belasting en weer-stand wordt geleverd door waterdruk, kan bereke-ning 6.5 maatgevend zijn. De parti?le factor op de-waarde, die voor een belangrijk deel voor eenvoldoende veilig ontwerp zorgt, heeft immers geeneffect op de waterdruk.O v e r i g e a a n p a s s i n g e nNaast bovengenoemde aanpassingen zijn recenteontwikkelingen in de vierde druk verwerkt. Ditbetreft onder meer het verschijnen van Eurocode 7[4]. In de binnenkort te verschijnen geotechnischerestnorm, die in combinatie met Eurocode 7 moetworden gebruikt, zal het stappenplan uit het Hand-boek Damwanden worden opgenomen.Toegevoegd is een stappenplan voor de toetsing vaneen damwand met de eindige-elementenmethode(EEM) bij kistdammen. Geheel herzien zijn dehoofdstukken over trillingsproblematiek, veranke-ringen en corrosie van stalen damwanden. nL i t e r a t u u r1. CUR-publicatie 166, Damwandconstructies.CUR, Gouda, 2005, inclusief Errata (zie www.curbouweninfra.nl - producten ? errata).2. Kort D.A., Steel Sheet Pile Walls in Soft Soil.Proefschrift TU Delft, DUP Science Delft, 2002,ISBN 90-407-2276-5.3. www.nedeximpo.nl/profielbladen/Larssen4. Tol, A.F. van, Betekenis van de Europese regel-geving voor de funderingstechniek. Geotechniek,Special Funderingen, oktober 2002.Tabel 4 | Dimensioneringsberekeningennr. grenstoestand beddingsconstante rekenwaarde grondwaterstand lage zijde6.1 UGT laag max(+ ; +) hoge grondwaterstand6.2 UGT hoog max(+ ; +) hoge grondwaterstand6.31)UGT laag min(- ; -) lage grondwaterstand6.41)UGT hoog min(- ; -) lage grondwaterstand6.5 BGT laag -UGT: uiterste grenstoestand; in een UGT-berekening worden parti?le factoren en geometrischetoeslagen gebruikt.BGT: bruikbaarheidsgrenstoestand; in een BGT-berekening zijn alle parti?le factoren gelijk aan1,0 en alle geometrische toeslagen gelijk aan 0,0.1) Bij een droge toestand (zoals een droge bouwput) mag de grondwaterstand niet hoger wordengekozen dan het grondniveau. Omdat vooraf niet is te zeggen welke situatie maatgevend is,zijn berekeningen met een hoge en een lage grondwaterstand noodzakelijk.Bij een vrije waterspiegel aan de lage zijde (zoals bij een beschoeiing of een kade) is een lagewaterstand het meest ongunstig. In dat geval kunnen berekeningen 6.3 en 6.4 achterwegeworden gelaten.Tabel 3 | Reductiefactoren Den Bvoor dubbele damwandplanken van warmgewalste U-profielennr. effect DBkwadratisch opp. weerstandsmoment moment1 schuifweerstand grondcohesief niet cohesiefcu 25 kPa qc 5 MPa 0,05 0,0525 < cu 100 kPa 5 < qc 15 MPa 0,10 0,10100 kPa < cu15 MPa < qc0,15 0,15ondersteuning en weerstand tegen verschuiving damwandplanken2 loodrecht op vlak geen ondersteuning 0 0damwand 1 ondersteuning 0,05 0,05(Z-richting) > 1 ondersteuning 0,15 0,153 evenwijdig aan geen weerstand 0 0vlak damwand wel weerstand 0,05 0,05(Y-richting)4 verticaal geen weerstand 0 0(X-richting) wel weerstand 0,05 0,055 installatiegedrukt of met maatregelen om de 0 0inbrengweerstand te verlagen (zoalsvoorspuiten, voorboren sloten, enz.)heien of intrillen, zonder maatregelen 0,10 0,106 zandlaag boven grondwaterspiegel (ten minste 5 m droog zand)niet aanwezig 0 0wel aanwezig 0,10 0,10