Geotechniek samenvatting
College 1: Inleiding geotechniek en Basis grondmechanica
Wat is grondmechanica:
- De wetenschap van het evenwicht en de beweging van verschillende grondlichamen
- Grond is het verweerde materiaal uit de bovenste lagen van de aardkost
- Rotsgesteenten betreffen niet verweerd materiaal en vallen onder rots- /
gesteentemechanica (geen grondmechanica)
- NEN-Normen, EUROCODE NEN 9997-1 Geotechnisch ontwerp van constructies. Europese
normering bouwwereld en nationale bijlagen. Nationale parameters zijn vastgelegd in
nationale bijlage.
- CUR – richtlijnen (aanbevelingen)
Waarom grondmechanica:
- Veiligheid geotechnische constructies (o.a. funderingen / dijken / grondkerende constructies)
te waarborgen
- Constructies realiseren tegen maatschappelijk aanvaardbare kosten
- Afwijkingen in parameters
➔ Staal ≈ 5%
➔ Beton ≈ 10%
➔ Grond ≈ 50% -
- De wetenschap grondmechanica is ontstaan na spoorwegongeval langs Amsterdam –
Rijnkanaal in 1918. Meer behoefte aan kennis ‘’gedrag van grond’’.
- Ontstaan Laboratorium voor grondmechanica Delft (tegenwoordig Deltares)
Wat is geotechniek:
- Geotechniek: verzamelnaam voor onderwerpen waarbinnen (grond)mechanica wordt
toegepast. Geotechniek is het fundament binnen de Civiele Techniek / Bouwkunde.
- Geotechnici trachten te voorspellen hoe grond en grondwater zich gedragen bij
➔ funderingen van constructies (bruggen, sluizen, tunnels, gebouwen, woningen)
➔ verhardingsconstructies voor wegen, vloeren en vliegvelden
➔ het ontgraven van bouwkuipen (kelders, parkeergarages, tunnels)
➔ het aanleggen van rioleringen, kabels, leidingen (zettingen)
➔ de aanleg van wegen, dijken, gronddepots, enz (zettingen)
Classificatie grondsoorten:
- Veel voorkomende grondsoorten en enkele belangrijke eigenschappen:
➔ Grind/zand: (loskorrelig, goed doorlatend, weinig samendrukbaar, ‘sterk’ materiaal)
➔ Klei: (kleine dunne plaatjes (lutumdeeltjes), cohesief (samenhangend), slecht doorlatend,
goed samendrukbaar, veelal rivier- en zeeafzetting)
, ➔ Veen: (dood plantaardig organisch materiaal (in gedroogde vorm: turf), enigszins cohesief
(samenhangend), slecht doorlatend, zeer goed samendrukbaar, slap), boven grondwater
oxidatie (compostering)
➔ Silt: qua korrelgrootte (en eigenschappen) tussen klei en zand in (eigenlijk is het extreem
fijn zand)
➔ Leem: fijnkorrelig, samenstelling van silt en zand, windafzetting
- In de praktijk komen veelal mengsels van grondsoorten voor.
- In het veld zijn klei- en leemlagen veelal moeilijk te onderscheiden van elkaar. Waterproef:
leem valt uit elkaar onder water; klei blijft samenhangend (cohesief)
(bijzondere) eigenschappen grond:
- Grond kan geen trekspanningen opnemen. Wel drukspanningen en schuifspanningen
- Bij alzijdige samendrukking wordt grond stijver (denk aan een pak koffie dat onder vacuüm
staat)
- Vervormingen zijn bij klei en veen sterk tijdsafhankelijk
- Er bevindt zich veelal (deels) water in de poriën. Water heeft een grote invloed op het gedrag
van grond
- Grond is sterk inhomogeen; in verschillende richtingen verschillende eigenschappen
- Geotechnisch ontwerpers moeten ontwerpen met grond en dus rekening houden met deze
‘bijzondere’ eigenschappen. Omdat de hoeveelheid informatie (grondonderzoek) soms
beperkt is, gaan voorspellingen in grondgedrag (bouwkuipen, funderingen, zettingen, enz)
vrijwel altijd gepaard met enige onzekerheid
Basis grondmechanica:
- Grond = korrels + poriën (poriën = water en/of lucht)
- Boven de grondwaterstand: alleen korrels
- Onder de grondwaterstand: korrels en water (grond volledig verzadigd)
, - Waterdruk / -spanning Pw
Soortelijk gewicht water ρw = 1000 kg/m³
Zwaartekracht, oftewel versnelling g = 10 m/s²
Pw = h x ρw x g = h x 1000 kg/m³ x 10 m/s² = h x 10.000 N/m³ = h x 10 kN/m³
Pw = h x γw
Elke meter neemt de waterdruk dus toe met 1,0 m x 10 kN/m³ = 10 kN/m²
- Spanningen in grond
1. waterspanningen (alzijdig)
2. korrelspanningen (contactdruk tussen de korrels)
De spanningen tussen de korreltjes onderling (korrelspanningen) zijn nodig om een
grondlichaam in evenwicht te houden.
Op een willekeurig horizontaal vlak in de ondergrond heersen in verticale richting een tweetal
spanningen: verticale korrelspanning én waterspanning (indien het vlak zich onder de
freatische waterstand bevindt) Deze twee spanningen opgeteld noemen we de verticale
grondspanning
* Verticale grondspanning = waterspanning + verticale korrelspanning
σg = σw + σ’v,k [kN/m²]
*In de ondergrond heerst op een bepaalde diepte h een verticale grondspanning :
σg = h x γgr [eenheden: kN/m² = m x kN/m³ ]
*In de ondergrond heerst op een bepaalde diepte h onder de waterstand een waterspanning:
σw = h x γw = h x 10 [eenheden: kN/m² = m x kN/m³ ]
* De verticale korrelspanning op een diepte h is de verticale grondspanning op deze diepte
minus waterspanning :
σ’v,k = σg - σw [kN/m²]
College 1: Inleiding geotechniek en Basis grondmechanica
Wat is grondmechanica:
- De wetenschap van het evenwicht en de beweging van verschillende grondlichamen
- Grond is het verweerde materiaal uit de bovenste lagen van de aardkost
- Rotsgesteenten betreffen niet verweerd materiaal en vallen onder rots- /
gesteentemechanica (geen grondmechanica)
- NEN-Normen, EUROCODE NEN 9997-1 Geotechnisch ontwerp van constructies. Europese
normering bouwwereld en nationale bijlagen. Nationale parameters zijn vastgelegd in
nationale bijlage.
- CUR – richtlijnen (aanbevelingen)
Waarom grondmechanica:
- Veiligheid geotechnische constructies (o.a. funderingen / dijken / grondkerende constructies)
te waarborgen
- Constructies realiseren tegen maatschappelijk aanvaardbare kosten
- Afwijkingen in parameters
➔ Staal ≈ 5%
➔ Beton ≈ 10%
➔ Grond ≈ 50% -
- De wetenschap grondmechanica is ontstaan na spoorwegongeval langs Amsterdam –
Rijnkanaal in 1918. Meer behoefte aan kennis ‘’gedrag van grond’’.
- Ontstaan Laboratorium voor grondmechanica Delft (tegenwoordig Deltares)
Wat is geotechniek:
- Geotechniek: verzamelnaam voor onderwerpen waarbinnen (grond)mechanica wordt
toegepast. Geotechniek is het fundament binnen de Civiele Techniek / Bouwkunde.
- Geotechnici trachten te voorspellen hoe grond en grondwater zich gedragen bij
➔ funderingen van constructies (bruggen, sluizen, tunnels, gebouwen, woningen)
➔ verhardingsconstructies voor wegen, vloeren en vliegvelden
➔ het ontgraven van bouwkuipen (kelders, parkeergarages, tunnels)
➔ het aanleggen van rioleringen, kabels, leidingen (zettingen)
➔ de aanleg van wegen, dijken, gronddepots, enz (zettingen)
Classificatie grondsoorten:
- Veel voorkomende grondsoorten en enkele belangrijke eigenschappen:
➔ Grind/zand: (loskorrelig, goed doorlatend, weinig samendrukbaar, ‘sterk’ materiaal)
➔ Klei: (kleine dunne plaatjes (lutumdeeltjes), cohesief (samenhangend), slecht doorlatend,
goed samendrukbaar, veelal rivier- en zeeafzetting)
, ➔ Veen: (dood plantaardig organisch materiaal (in gedroogde vorm: turf), enigszins cohesief
(samenhangend), slecht doorlatend, zeer goed samendrukbaar, slap), boven grondwater
oxidatie (compostering)
➔ Silt: qua korrelgrootte (en eigenschappen) tussen klei en zand in (eigenlijk is het extreem
fijn zand)
➔ Leem: fijnkorrelig, samenstelling van silt en zand, windafzetting
- In de praktijk komen veelal mengsels van grondsoorten voor.
- In het veld zijn klei- en leemlagen veelal moeilijk te onderscheiden van elkaar. Waterproef:
leem valt uit elkaar onder water; klei blijft samenhangend (cohesief)
(bijzondere) eigenschappen grond:
- Grond kan geen trekspanningen opnemen. Wel drukspanningen en schuifspanningen
- Bij alzijdige samendrukking wordt grond stijver (denk aan een pak koffie dat onder vacuüm
staat)
- Vervormingen zijn bij klei en veen sterk tijdsafhankelijk
- Er bevindt zich veelal (deels) water in de poriën. Water heeft een grote invloed op het gedrag
van grond
- Grond is sterk inhomogeen; in verschillende richtingen verschillende eigenschappen
- Geotechnisch ontwerpers moeten ontwerpen met grond en dus rekening houden met deze
‘bijzondere’ eigenschappen. Omdat de hoeveelheid informatie (grondonderzoek) soms
beperkt is, gaan voorspellingen in grondgedrag (bouwkuipen, funderingen, zettingen, enz)
vrijwel altijd gepaard met enige onzekerheid
Basis grondmechanica:
- Grond = korrels + poriën (poriën = water en/of lucht)
- Boven de grondwaterstand: alleen korrels
- Onder de grondwaterstand: korrels en water (grond volledig verzadigd)
, - Waterdruk / -spanning Pw
Soortelijk gewicht water ρw = 1000 kg/m³
Zwaartekracht, oftewel versnelling g = 10 m/s²
Pw = h x ρw x g = h x 1000 kg/m³ x 10 m/s² = h x 10.000 N/m³ = h x 10 kN/m³
Pw = h x γw
Elke meter neemt de waterdruk dus toe met 1,0 m x 10 kN/m³ = 10 kN/m²
- Spanningen in grond
1. waterspanningen (alzijdig)
2. korrelspanningen (contactdruk tussen de korrels)
De spanningen tussen de korreltjes onderling (korrelspanningen) zijn nodig om een
grondlichaam in evenwicht te houden.
Op een willekeurig horizontaal vlak in de ondergrond heersen in verticale richting een tweetal
spanningen: verticale korrelspanning én waterspanning (indien het vlak zich onder de
freatische waterstand bevindt) Deze twee spanningen opgeteld noemen we de verticale
grondspanning
* Verticale grondspanning = waterspanning + verticale korrelspanning
σg = σw + σ’v,k [kN/m²]
*In de ondergrond heerst op een bepaalde diepte h een verticale grondspanning :
σg = h x γgr [eenheden: kN/m² = m x kN/m³ ]
*In de ondergrond heerst op een bepaalde diepte h onder de waterstand een waterspanning:
σw = h x γw = h x 10 [eenheden: kN/m² = m x kN/m³ ]
* De verticale korrelspanning op een diepte h is de verticale grondspanning op deze diepte
minus waterspanning :
σ’v,k = σg - σw [kN/m²]
