Achtergrond keuze gedraineerde of ongedraineerde analyse - Bijlage C Beschrijving materiaalgedrag

Voor een beschrijving van de sterkte van de grond in sterkte-reductie berekeningen zijn er twee benaderingen mogelijk: een beschrijving met effectieve sterkteparameters (dus (c’ en ’) en die met ongedraineerde32 sterkte-parameters (dat wil zeggen, c’ = cu en ’ = 0).

De beschrijving met effectieve sterkteparameters kan zowel in een gedraineerde32 als ongedraineerde32 sterkte-reductie berekening worden toegepast; in het laatstgenoemde geval moet van niet-samendrukbaar water worden uitgegaan (zie bijlage C.3.3). De beschrijving met ongedraineerde32 sterkteparameters kan alleen in de ongedraineerde32sterkte-reductie worden toegepast. Hieronder komen de achtergronden aan bod waarom op dit moment ongedraineerde32 analyses niet goed kunnen worden uitgevoerd.

1. Ongedraineerd grondgedrag

   Bij een ongedraineerde32 analyse kan het grondwater niet afstromen in de analyse, er ontstaan wateroverspanningen. Omdat water in vergelijking tot de grond niet samendrukbaar is wordt de grond als geheel onsamendrukbaar. De duur van de belasting ten opzichte van de drainagecapaciteit van de laag bepaald of een laag als ongedraineerd33 moet worden beschouwd. Een criterium voor het bepalen van ongedraineerd33 belasten is:

   

   waarin:

   h : laagdikte

   t : belastingduur

   cv : consolidatiecoëfficiënt

   k : permeabiliteit

   w : massadichtheid van water

   mv : verticale samendrukbaarheid van de laag en

   n: samendrukbaarheid van de het grondwater.

   1. 1. (on)gedraineerd in relatie tot de wijze van analyseren in de sterkte-reductie (terminologie b, paragraaf 1.4)

      2. ongedraineerd in relatie tot de omstandigheden waaronder de te beschouwen spannings- en sterkteverdeling ten gevolge van de belasting in werkelijkheid tot stand komt (terminologie a, paragraaf 1.4)

         Bij lage doorlatendheid, korte belastingduur en dikke lagen moet uitgegaan worden van ongedraineerd34gedrag.

         De ongedraineerde35 bezwijkanalyses hebben als verschijnsel dat de waterdrukken lokaal zeer groot kunnen worden en dat deze over een korte afstand in teken kunnen wisselen (veelal zelfs binnen een element). De betrouwbaarheid van deze berekeningen is daardoor onduidelijk. Problemen zoals de oscillerende veiligheidsfactoren doen zich bij deze analyses

         niet voor. Mohr-Coulomb materialen met een dilatantiehoek ongelijk aan nul mogen niet toegepast worden voor ongedraineerde35 berekeningen, omdat in dat geval er een overschatting of onderschatting van de sterkte gemaakt wordt.

2. Uitvoering van ongedraineerde analyses

   De ongedraineerde35 sterkte kan op twee manieren worden bepaald: enerzijds door te rekenen met een ongedraineerde35 sterkte (cu) en anderzijds met een ongedraineerd35 c-materiaal in PLAXIS. Beide benaderingen worden in PLAXIS met het Mohr-Coulomb model beschreven en worden hieronder kort toegelicht.

   Ongedraineerd35 rekenen met ongedraineerde35 sterkte (cu)

   Bij ongedraineerd35 rekenen met de ongedraineerde35 sterkte wordt de sterkte bepaald door het verschil van de grootste en kleinste hoofdspanning bij bezwijken:

   

   (C.9)

   Als invoer in PLAXIS moet = 0º en = 0º, worden gegeven. De cohesie (c) moet overeenkomen met de ongedraineerde35 sterkte. De cohesie kan in PLAXIS opgegeven worden als variërend over de diepte bij de advanced options van het model. Als met ongedraineerde35 sterkte wordt gewerkt is dit een optie die vaak gebruikt moet worden.

   De ongedraineerde35 sterkte kan bijvoorbeeld uit een triaxiaalproef worden bepaald. De ongedraineerde35 sterkte is geen materiaalparameter, maar is een rekengrootheid die afhankelijk is van het gemiddelde effectieve spanningsniveau en van de manier van belasten: compressie, schuif of extensie. Dit vereist dat deze sterktes zowel in de proeven maar ook op

   iedere plaats in de simulatie kloppen. Dit vergt precieze administratie. Bovendien gaat dan de indeling in grondlagen niet meer op, omdat de belastingcondities niet uniform over een laag zijn. De methode geeft enerzijds een directe koppeling tussen proef en som, maar andere kant is het scala aan spanningsniveaus en belastingsituaties en praktijk en EEM simulatie zo groot dat er altijd geschipperd moet worden. Bij deze analyse is er geen invloed van de beginspanningssituatie.

   1. 1. ongedraineerd in relatie tot de omstandigheden waaronder de te beschouwen spannings- en sterkteverdeling ten gevolge van de belasting in werkelijkheid tot stand komt (terminologie a, paragraaf 1.4)

      2. ongedraineerd in relatie tot de wijze van analyseren in de sterkte-reductie (terminologie b, paragraaf 1.4)

         Ongedraineerd rekenen met ongedraineerd c-materiaal

         Als met deze benadering wordt met het gedraineerde36 Mohr-Coulomb model gewerkt in combinatie met niet samendrukbaar water. In deze benadering is het essentieel dat het effectieve spanningsmodel klopt met de ongedraineerde sterktes36 uit de proeven.

         De ongedraineerde36 sterkte wordt hier bepaald door de effectieve gemiddelde spanning aan het begin van het ongedraineerd belasten:

         

         (C.10)

         De oriëntatie van hoofdspanningen speelt hierbij geen rol. De beginspanningssituatie speelt daarom een belangrijke rol in de grootte van de ongedraineerde36sterkte.

         Om de waarde van de sterkte niet te overschatten kan de wrijvingshoek lager geschat worden door deze gelijk te stellen aan het equivalent sterkte model zoals bij de gedraineerde36 analyses. Daarbij moet niet uitgegaan worden van het Best Guess Equivalent model. Voor het toe te passen equivalente model geldt dan:

         tan * sin 

         *  0

         c* c cos

         (C.11)

3. Conclusie ongedraineerd gedrag

   Er wordt echter geconcludeerd dat de ongedraineerde36 simulaties niet goed kunnen worden uitgevoerd, doordat er onvoldoende onderbouwing is voor de te gebruiken sterkteparameters. De sterkte is mogelijk nog lager omdat het niet goed mogelijk is de wateroverspanningen, die tijdens het bezwijken gegenereerd worden, te kwantificeren. Daarom is de ongedraineerde36

   sterkte op basis van effectieve parameters gevaarlijk.