Gebruik Koppejan om de zetting uit te rekenen

Indien grond wordt opgehoogd met bijvoorbeeld een aardebaan voor een weg of nieuwbouw project, dan zal de onderliggende bodemopbouw gaan werken. Belastingstoename houdt in dat de spanningen toenemen, waardoor vocht wordt uitgedreven en daarmee deeltjes dichter op elkaar worden gepakt. Dat houdt in dat de grond gaat zakken oftewel zetten. Hoe reken je de mate van zetting middels Koppejan uit bij een bepaalde bodemopbouw?

Koppejan: zetting uitrekenen

• Welke onderdelen vallen te onderscheiden?
• Samendrukbaarheid
• Hoe is de formule van Koppejan opgebouwd?
• De noodzaak van iteratief rekenen
• Parameters grond
• Voorbeeld berekening zetting

Welke onderdelen vallen te onderscheiden?

Afhankelijk van de type bodemopbouw kan zetting worden onderscheiden in twee soorten. Dit zijn:

• primair: vervorming welke direct plaatsvindt op het moment dat de belasting wordt aangebracht tot het moment dat al het grondwater is afgevoerd;
• secundair: vervorming welke geleidelijk met de tijd plaatsvindt. Door de permanente belastingstoename vervormt de grond door kruip, waarbij de grond deeltjes herschikken naar de gewijzigde omstandigheid.

Deze twee dienen afzonderlijk te worden bepaald. Welke parameters liggen ten grondslag aan de mate van zetting en welke verschillen zijn er aan te geven?

Samendrukbaarheid

Koppejan heeft in het verleden reeds bepaald wat de samendrukbaarheidsparameters zijn van verschillende grondsoorten. De parameters zijn daartoe bepaald voor in Nederland typische grondsoorten. Denk daarbij aan zand, grind, klei, leem, veen enzovoorts. De ene grondsoort is de ander niet. Zand heeft namelijk een korrelstructuur met een stevig en stabiel skelet, waarop veel belasting kan rusten. Klei aan de andere kant bestaat uit minuscule lutum deeltjes, welke als plaatjes op elkaar liggen. Met een toename van de belasting moet het bodemmateriaal gaan aanpassen door grondwater af te voeren, zodat de plaatjes dichter op elkaar komen te liggen. Omdat het materiaal slecht doorlatend is duurt het een poos voordat die vervorming (zetting) heeft plaatsgevonden. Dit wordt ook wel consolidatie genoemd. Koppejan heeft daartoe per bodemmateriaal samendrukkingscoëfficiënten bepaald.

Hoe is de formule van Koppejan opgebouwd?

Zetting wordt volgens NEN 6740 – basiseisen voor de Geotechniek - bepaald middels:

• w = w1+w2 met daarin;
• w1 = initiële zetting welke direct optreedt = ∑1/C;p;i*h;i*ln ((σ;v;z;0+Δσ;v;z)/σ;v;z;0) over de verschillende lagen onder de constructie waar een spanningstoename merkbaar is;
• w2 = secundaire zetting oftewel kruip = ∑1/C;s;i*h;i log(t/t0)*ln ((σ;v;z;0+Δσ;v;z)/σ;v;z;0)
• σ;v;z;0 = de oorspronkelijke grondkorrelspanning in laag h in kPa;
• Δσ;v;z = de toename van de grondkorrelspanning in laag h in kPa;
• C;p = de primaire samendrukkingscoëfficiënt van de beschouwde laag volgens Koppejan;
• C;s = de secundaire samendrukkingscoëfficiënt dan de beschouwde laag volgens Koppejan;
• t = de oneindige duur van secundaire zetting uitgedrukt in 10.000 dagen;
• t0 = de eerste dag oftewel 1.

De noodzaak van iteratief rekenen

Omdat grond gaat zetten dalen alle grondlagen wat betekent dat ook eerst droog zijnde grondlagen nat worden. Het daaruit resulterende gewicht verandert door de opname van grondwater. Droog zand weegt namelijk 18 kPa, echter nat zand weegt 20 kPa waarvan 10 kPa aan grondwater wordt toegerekend.

Parameters grond

Koppejan heeft onder andere de volgende waarden voor zand en klei bepaald, waarmee de zetting kan worden berekend. Let wel dat je alle parameters van alle grondsoorten kunt opzoeken in NEN 6740:

Hieruit zie je dat voor zand er geen secundaire zetting valt te verwachten. Dit heeft te maken met de open structuur van zand, waardoor het grondwater op het moment van belasten direct wordt afgevoerd.

Lees verder

• Fundering: waar staat een gebouw op, hoe is het gefundeerd?
• Verbeter de vochtigheid met een drainagegeul!
• De samendrukbaarheid van klei en zand: oorsprong en gevolg