Algemene beschouwing diepwand - Krachtswerking, bezwijkmechanismen en belastingen

Algemene beschouwing diepwand

Functie gewapend beton

Een diepwand in een dijkversterking wordt voornamelijk horizontaal belast. Op de wand zelf zullen in het algemeen (onder dagelijkse omstandigheden) geen grote krachten werken. In extreme situaties geeft de waterstand in het algemeen een grote horizontale belasting op de diepwand. Indien een wand van gewapend beton als gevolg hiervan doorbuigt zullen de belastingen aan de trekzijde voornamelijk opgenomen worden door de wapening en aan de drukzijde door het beton.

De diepwand wordt uit oogpunt van stabiliteit doorgezet tot in de draagkrachtige (zand)laag. De horizontale belasting kan via de diepwand naar de ondergrond worden afgedragen.

Daarnaast zijn diepwandsecties in staat om grote verticale lasten op de ondergrond (draagkrachtige laag) over te dragen waardoor zetting (verlaging van de kruin) vrijwel is uitgesloten.

Krachtswerking

Sterkte en stabiliteit van een diepwandconstructie worden bepaald door het materiaal (gewapend beton) en de omringende grond. De grond geeft enerzijds een belasting (aan de actieve zijde) op de wand en draagt anderzijds bij tot de oplegreaktie en tot evenwicht (aan de passieve zijde).

Doordat de diepwand over het algemeen tot in de draagkrachtige (pleistocene) zandlaag reikt, kan de diepwand opgevat worden als een uitkragende ligger ingeklemd in de draagkrachtige laag die op buiging belast wordt.

Hierbij zal, afhankelijk van de conusweerstand in de bovenzijde van het draagkrachtige laag, weinig of geen zakking van de diepwand optreden. Het bovenliggende, doorgaans relatief slappe (holocene) pakket zal ten gevolge van nog optredende zettingen aan het scherm kunnen gaan “hangen”. Deze negatieve kleef betekent een extra belasting op de wand, die echter goed opgenomen kan worden door middel van wandwrijving en puntweerstand als de diepwand in de draagkrachtige pleistocene zandlaag is gefundeerd.

Bezwijkmechanismen

Bij een diepwand kunnen de volgende faalmechanismen optreden:

• Uitwendige stabiliteit onvoldoende (door instabiliteit van het talud door een diep (recht of cirkelvormig) glijvlak).

• Grondbreuk aan de passieve zijde.

• Bezwijken van de diepwand.

• Wanneer een wand van gewapend beton doorbuigt, zal bij een zekere kromming scheurvorming optreden in het beton aan de trekzijde. Hierdoor wordt de stijfheid van de wand geringer. Bij verdere belasting kan de wapening gaan vloeien en uitein-

delijk zal het beton aan de drukzijde bezwijken. In betonnormen zijn regels opgenomen met betrekking tot maximaal toegestane scheurwijdtes [34].

• De stijfheid, die verandert ten gevolge van belasten en ontlasten, volgt een zekere wetmatigheid die kan worden weergegeven in een M-κ-diagram (zie figuur 3.2), waarin de moment-krommingsrelatie wordt vastgelegd.

Aangezien een diepwand wordt uitgevoerd in gewapend (of eventueel in geheel of gedeeltelijk voorgespannen) beton is voor een juist ontwerp van deze constructie een goede en intensieve samenwerking met een betonconstructeur absoluut vereist.

Figuur 3.2 Moment-krommingsrelatie

Ook voor de bezwijkmechanismen van een diepwand in een dijk geldt dat vanzelf- sprekend ook de bij dijken in het algemeen voorkomende bezwijkmechanismen in beschouwing dienen te worden genomen, zie hiervoor onder andere [49] en de volgende paragraaf.