Go to Top
  Bel ons direct: +31 (0)546 - 67 10 31 

Seismisch sonderen

Heeft u vragen op het gebied van

  • Vaststellen van de aardbevingsbestendigheid bestaande en nieuwe gebouwen
  • Vaststellen trillingsgevoeligheid ondergrond  van constructies met dynamische belasting (windturbines, gasverdeelstations, machinefundaties)
  • Grondgesteldheid op locaties met verkeersbelasting
  • Trillingen ten gevolge van delfstofwinning

Dan kunnen wij u met de inzet van seismisch onderzoek en met name seismische sonderingen adviseren.

 Probleemstelling en het nut van seismisch sonderen

In Nederland wordt vaak op zand gefundeerd. Middels uitvoering van een reguliere sondering kan de draagkracht van het zandpakket worden vastgesteld. Waarom dan (alsnog) seismisch sonderen? Wanneer een zandpakket beinvloed wordt door trillingen (bijvoorbeeld bij een aardbeving), gaan de korrels anders liggen waardoor zettingen kunnen ontstaan. Dit heet verweking van de bodemlaag. Voorts is de stijfheid van de bodemlagen bepalend voor de wijze waarop gebouwen reageren op aardbevingen. Deze ‘site respons’ en de mate waarin verweking plaatsvindt, kan worden onderzocht met een seismische sondering.

 Aardbevingsbestendig bouwen

In aardbevingsgebieden is per definitie sprake van een aardbevingsbelasting: effecten van een aardbeving vertalen zich in een grondbeweging, die op haar beurt weer wordt doorgegeven aan objecten (constructies en bouwwerken). Een object  weerstaat een beving niet alleen door zijn sterkte maar ook door vervormingen toe te staan. Een bepaalde mate van vervorming van objecten kan worden geaccepteerd.

Een aardbevingsbelasting is een dynamische belasting. Teneinde de mate van dynamische belasting te bepalen die op een bepaalde locatie in een aardbevingsgebied te verwachten is, dienen de dynamische grondparameters bepaald te worden. Voor het bepalen van dynamische grondparameters is informatie over de schuifgolfsnelheid in de ondergrond noodzakelijk. Deze grondparameters kunnen met seismische sonderingen bepaald worden. Vervolgens kunnen deze parameters gebruikt worden om aardbevingsbestendig te bouwen. Deze parameters bepalen namelijk het dynamisch grondgedrag, en dragen hiermee bij aan de bepaling van de eigenfrequenties van de panden, de grootte van de base shear kracht en uiteindelijk ook in de mate van versterking van de panden.

Toepassing en advisering

De berekeningen voor aardbevingsbestendig bouwen worden verricht met behulp van voornoemde parameters.Door uitvoering van seismisch onderzoek, kunnen benodigde maatregelen worden geïnventariseerd die noodzakelijk zijn om schade door bijvoorbeeld aardbevingen te voorkomen en/of te beperken. Met behulp van de meetgegevens kunnen in het ontwerp van de fundering en de constructie kostenbesparingen gerealiseerd worden en wordt overdimensionering van constructies voorkomen.

Wetgeving

Volgens de Nederlandse voorschriften moet met een extra belasting op objecten in aardbevingsgebieden gerekend worden. Sinds kort is een NPR praktijkrichtlijn beschikbaar.De praktijkrichtlijn NPR 9998 dient als handleiding voor het ontwerp van nieuwe constructies en bij het beoordelen van bestaande gebouwen in Noord-Nederland. De NPR 9998 schrijft voor dat de bodemopbouw en schuifgolfsnelheid moeten worden bepaald om de aardbevingsbelasting van gebouwen te bepalen: het ‘elastisch responsspectrum’. De NPR 9998 schrijft tevens voor dat bij gebouwen in gevolgklasse CC3 (grote gevolgen t.a.v. verlies van mensenlevens zoals ziekenhuizen, scholen en hulpverlenende instanties) tenminste één seismische sondering uitgevoerd dient te worden.

Theorie

Informatie over dynamische grondparameters kan worden verkregen via seismisch sonderen. Seismische sonderingen worden toegepast om de in-situ snelheden van schuifgolven te meten en de dynamische grondparameters van verschillende lagen in de ondergrond: de schuifmodulus, elasticiteitsmodulus en het Poisson getal. De schuifgolfsnelheid (Vs) wordt gebruikt om de site response te bepalen die nodig is voor het verschalen van het aardbevingssignaal, om zo de juiste schuifgolfamplitude te bepalen aan het aardoppervlak. Tevens worden uit de Vs-waarde de dynamische grondparameters afgeleid.

Werkwijze

De seismische sondering (SCPT seismic cone penetration test) wordt aangeboden in combinatie met de standaard sondering (CPT). Met de CPT worden de conusweerstand, wrijvingsgetal, helling en eventueel waterspanning en magnetische inductie gemeten.Met deze door Hoogveld ontwikkelde SCPT methode wordt de seismische golfsnelheid gemeten. De seismische golf wordt opgewekt door de zijdelingse impact tegen een metalen plaat op het maaiveld. De seismische sonde heeft een lengte van 1 meter en bevat 2 sensoren waarmee de seismische golf met diepte-intervals van 1 meter wordt geregistreerd.
Seismisch Hoogveld 1Seismisch Hoogveld Sonderen

Met behulp van de geavanceerde software SeisImager/DH (met Pickwin module) worden de seismische signalen bewerkt c.q. geïnterpreteerd.

Uit het verticale verloop van de golfsnelheid kunnen de verschillende bodemlagen worden afgeleid met voor elke  grondlaag karakteristieke grondparameters.  Ter indicatie kan worden aangegeven dat de schuif- of transversale golfsnelheid in verwekingsgevoelige lagen (drijfzand) nihil is.

In onderstaande figuur zijn de first-arrivals van de kunstmatig opgewekte schuifgolf uitgezet tegen de diepte. In het dieptetraject van 10 meter zijn 3 lagen met karakteristieke Vs-waarden te onderscheiden.

15360_pickwinplaatje17-11-201515360_PSLogplaatje17-11-2015

Product

De gemiddelde schuifgolfsnelheid in de bovenste 30 meter (Vs,30) wordt gebruikt om de aardbevings-belasting te bepalen van gebouwen conform de NPR9998. Indien Vs,30 > 250 m/s en er zijn geen individuele lagen met Vs < 200 m/s dan wordt voor de berekeningen van de aardbevingsbelasting het ontwerpresponsspectrum voor ‘speciale condities’ gebruikt. In de andere gevallen wordt uitgegaan van ‘normale condities’.

 

De Vs kan bovendien gebruikt worden om per laag de volgende grondparameters te berekenen:

 

Schuifmodulus (Shear modulus)                       G = r*Vs2;
Poisson factor (Poisson’s Ratio)                      Pr = ((Vp/Vs)2 – 2) / (2*(Vp/Vs)2 – 2)
Elastisciteitsmodulus (Young’s Modulus)          E = 2G*(1+Pr)
Bulk modulus                                                  K = 1/3 * E/(1-2Pr)

met:     Vp         = primaire (longitudinale) golfsnelheid #
               p         = dichtheid

# In de verzadigde zone (onder grondwaterniveau) bedraagt Vp circa 1500 m/s.

De schuifmodulus geeft het effect van het aanbrengen van een schuifspanning (b.v. tengevolge van een aardbevingsgolf) op een materiaal.
In formulevorm:

Knipsel

 

Plaats een reactie