8 MODELLERING MET BAYESIAANSE NETWERKEN
8.5 SCHADE AAN BELENDINGEN DOOR INSTALLATIE DAMWAND
8.5.1 Kwalitatieve analyse schade door trillingen
Deze kwalitatieve analyse is tot stand gekomen met behulp van paragraaf 7.2. Bij schade aan bebouwing door trillingen is er sprake van twee typen schade:
- de directe schade, veroorzaakt door het meetrillen van onderdelen van het
gebouw;
- de indirecte schade, veroorzaakt door zakken van de bebouwing door verdichting
van de grond als gevolg van trillingen.
Deze twee typen schade worden apart behandeld, maar zijn wel alle twee in het Bayesiaans Netwerk verwerkt.
Directe schade
De kans op directe schade aan bebouwing door trillingen is afhankelijk van twee factoren:
1. de kans dat er trillingen ontstaan die tot schade aan bebouwing leiden
2. de kans dat trillingen leiden tot schade aan bebouwing
De eerste factor is afhankelijk van vier parameters:
- installatiemethode;
- zwaarte van het inbrengmaterieel;
- grondopbouw;
- afstand van de bebouwing tot de trillingsbron.
Installatiemethode
Om een damwand te grond in te brengen zijn er verschillende methodes. De drie meest voorkomende methodes zijn intrillen van de damwand, inheien en indrukken. Bij dit onderzoek is er gekozen om te kijken naar de eerste twee methodes, intrillen en inheien. Dit zijn namelijk de twee methodes die voor de grootste trillingen zorgen (drukken is nagenoeg trillingsvrij). Wat van belang is bij deze methodes is de frequentie (aantal trillingen per seconde) van de trillingen die ontstaan door het installeren van de damwand. Bij heien ligt deze frequentie gemiddeld tussen de 10 en de 15 Hz en bij trillen tussen de 20-25 Hz (laagfrequent trillen) en de 35-40 Hz (hoogfrequent). Bij de directe schade geldt dat onderdelen van een gebouw eerder gaan meetrillen, resoneren, bij laagfrequente trillingen, waardoor schade ontstaat. Dus des te lager de frequentie, des te groter de kans op directe schade.
Wat verder van belang is, is het type trilling. De trilling kan kortdurend zijn (een enkele knal, bijvoorbeeld een explosie), herhaald kortdurend (bij heien) en continu (bij trillen). Bij een continu trilling wordt het gebouw voortdurend belast en is er een grotere kans op schade (door vermoeiing).
Zwaarte inbrengmaterieel
Om een damwand in te grond te brengen wordt er gebruikt gemaakt van een stelling met een hei- of trilblok. Des te zwaarder een blok is, des te groter de trillingen zijn die
Pagina 83 van 121
gegenereerd worden. De zwaarte van een blok wordt bepaald door het type grond (losse tot zeer vaste grond), de lengte van de damwand en het type profiel. In dit onderzoek wordt er vanuit gegaan dat de zwaarte van het blok al is vast gesteld.
Grondopbouw
Hoe de grond is opgebouwd bepaalt hoe de trillingen worden overgedragen van de trillingsbron naar de bebouwing toe. De grond zorgt voor het dempen van de trilling. In de systematiek van de CUR 166 [1997] wordt er met behulp van 7 karakteristieke grondprofielen bepaald wat de bronsterkte is. Deze bronsterkte is afkomstig uit metingen die verricht zijn. Er is echter nog weinig bekend van de invloed van de grondopbouw op de overdracht van de trillingen en daarom wordt er in dit onderzoek gebruikt gemaakt van de CUR-systematiek om de grootte van trillingen te kunnen voorspellen.
Afstand van de bebouwing
Trillingen worden gedempt over de afstand. Des te verder een gebouw van de trillingsbron afstaat, des te kleiner de trillingen zijn. De kans op directe schade is dus groter wanneer een gebouw op een korte afstand van de trillingsbron staat.
Deze vier factoren bepalen tezamen de trillingsintensiteit op afstand.
De tweede factor, de kans dat trillingen leiden tot schade aan bebouwing, is afhankelijk van één parameter.
- het type gebouw (volgens de SBR, de gebouwcategorie).
Gebouwcategorie
De SBR deelt gebouwen in, in drie categorieën. Categorie 1:
- In goede staat verkerende onderdelen van de draagconstructie, indien deze
bestaan uit gewapend beton of hout.
- Draagconstructies van bouwwerken, geen gebouw zijnde, die bestaan uit
metselwerk, zoals pijlers van viaducten, kademuren en dergelijke. Categorie 2:
- In goede staat verkerende onderdelen van de draagconstructie van een gebouw,
indien deze bestaan uit metselwerk.
- In goede staat verkerende onderdelen van een gebouw, die niet tot de
draagconstructie behoren, zoals bijvoorbeeld scheidingsconstructies, die bestaan uit niet gewapend beton, metselwerk of uit brosse steenachtige materialen.
Categorie 3:
- Onderdelen van oude en monumentale gebouwen met grote cultuurhistorische
waarde.
- In slechte staat verkerende gebouwen uit metselwerk of in slechte staat
verkerende onderdelen van gebouwen.
Des te lager de categorie van een gebouw, des te kleiner de grenswaarde is. Dit betekent dat bij een gelijkblijvende trillingsintensiteit de kans op schade groter is bij een lage gebouwcategorie. De categorieën zijn zo gemaakt dat ze rekening houden met het type bebouwing (gewapend beton, hout , metselwerk) en de staat van de bebouwing. Dit heeft te maken met het gedrag dat het gebouw vertoont onder belasting.
Pagina 84 van 121
Indirecte schade
De kans op indirecte schade aan bebouwing door trillingen is afhankelijk van twee factoren:
1. de kans dat trillingen leiden tot zakking van het maaiveld
2. de kans dat zakking leidt tot schade aan bebouwing
De eerste factor is afhankelijk van drie parameters:
- grondopbouw;
- trillingintensiteit;
- installatiemethode.
Grondopbouw
De grondopbouw bepaalt in hoeverre een trillingsversnelling leidt tot verdichting van de grond. De lagen die zettingen geven zijn de zandlagen. De factor die hierbij van grote invloed is, is de relatieve dichtheid van de grond. Met de relatieve dichtheid wordt er bepaald wat de pakking is van de zandgrond, is de relatieve dichtheid laag dan wordt er gesproken over losgepakt zand en is deze hoog dan wordt er gesproken over dichtgepakt zand. Bij losgepakt zand, dus een lage relatieve dichtheid is de kans groter dat een trillingsversnelling leidt tot een dichtere pakking van het zand. Wat ook van belang is, is de ligging en de dikte van de zandlagen. Des te dikker de zandlaag is, des groter de consolidatie van het zandpakket (in verhouding).
Trillingsintensiteit
Bij de behandeling van de directe schade is vastgesteld dat de trillingssnelheid wordt bepaald door de installatiemethode, de zwaarte van het inbrengmaterieel, de grondopbouw en de afstand tot de trillingsbron. Des te zwaarder het gebruikte inbrengmaterieel en des te kleiner de afstand tot de bron, des te groter de trillingsintensiteit. Des te groter de trillingsintensiteit, des te groter de kans dat losgepakt zand een dichtere pakking aanneemt, waardoor de grond zakt.
Installatiemethode
Wat verder van belang is om te bepalen hoe groot de kans is op zakking van de grond is de frequentie van de trilling. Des te groter deze frequentie is, des te groter de kans dat de zandkorrels in beweging worden gebracht en een dichtere pakking aannemen. Deze frequentie wordt bepaald door de installatiemethode. Bij heien ligt deze frequentie gemiddeld tussen de 10 en de 15 Hz en bij trillen tussen de 20-25 Hz (laagfrequent trillen) en de 35-40 Hz (hoogfrequent). Bij trillen is er dus een grotere kans op het zakken van de grond als gevolg van damwandinstallatie.
Deze twee factoren tezamen bepalen de trillingsversnelling.
De tweede factor, de kans dat zakking leidt tot schade aan bebouwing, is afhankelijk van één parameter.
- schadegevoeligheid van de bebouwing.
Schadegevoeligheid
De gevoeligheid van bebouwing voor schade wordt voor een groot deel bepaald door de funderingswijze. Een gebouw wat gefundeerd is op staal zal de zettingen aan het maaiveld volgen. Een gebouw op palen, daarentegen, is gefundeerd in diepere zandlagen en zal minder schade ondervinden. Ook een gebouw op palen kan echter ook schade ondervinden van zakkingen. Als gevolg van een toename van de negatieve kleef kunnen de palen overbelast worden en kan het gebouw gaan zakken. Vooral gebouwen met een oudere fundering kunnen hier gevoelig voor zijn, omdat er vroeger geen rekening werd gehouden met negatieve kleefbelasting op palen.
Op de tweede plaats bepaalt de grootte van een gebouw de schadegevoeligheid. De invloed van de grootte van een gebouw op de schadegevoeligheid heeft twee kanten. Aan de ene kant kan gesteld worden dat een groter gebouw gevoeliger is voor zettingen dan een klein gebouw.
Pagina 85 van 121
Schade ontstaat door onregelmatige ondersteuning van het gebouw. Aan de andere kant is de hoekverdraaiing (bij hetzelfde zettingsverschil) bij een klein gebouw groter dan bij een groot gebouw. Hierdoor vindt de krachtafdracht van de constructie naar de grond op een andere manier plaats, waardoor er schade optreedt.
Op de derde plaats is de staat van de bebouwing van invloed op het optreden van schade. Een gebouw wat in slechte staat is, wat vaak al scheuren vertoont, is kwetsbaarder voor zakkingen. Dit gebouw is al eens belast, waardoor een deel van zijn weerstand tegen belasting weg is. Hierdoor zal er eerder schade optreden.
Wat verder nog van belang is, is het materiaal waaruit het gebouw bestaat. Een houten gebouw is beter in staat de zettingen te volgen, dan een gebouw met metselwerk. Dit gedraagt zich stijver en kan de zetting niet volgen wat eerder tot schade aan de bebouwing leidt.
Figuur 8.15. Resultaat kwalitatieve analyse schade door trillingen.