DEL024 1230372 Validatie van prototype van monitoringsysteem

Aanleiding van het project

4/7
AANVRAAG FORMULIER VOOR PROJECTEN met TKI-programma toeslag
Projecttitel: Validatie van prototype van monitoringsysteem voor
kwaliteitsbewaking van de installatie van grondverdringende schroefpalen
Datum aanvraag: 4 februari 2016
OMSCHRIJVING PROJECT
Aanleiding voor het
project
Geo-Impuls Werkgroep 4 ‘Kwaliteitscontrole In de Grond Gevormde
Elementen’ richt zich in het onderzoek deel C op mogelijkheden van
certificering van in de grond gevormde palen door middel van de tijdens
de uitvoering gemeten procesparameters. Doel van het onderzoek is
vast te stellen of door het meten en interpreteren van
procesparameters een uitspraak kan worden gedaan over de kwaliteit
van de paal. Bij het beschouwen van de kwaliteit van de paal zijn er
meerdere soorten kwaliteit te onderscheiden: de geotechnische
kwaliteit van de paal en de structurele kwaliteit. Bij de geotechnische
kwaliteit kan men denken aan een zodanige installatie, dat de
geotechnische omstandigheden die bij het ontwerp zijn verondersteld,
op basis van het eerder uitgevoerde grondonderzoek, minimaal
aanwezig zijn of zijn verbeterd gedurende de installatie. Bij de
structurele kwaliteit kan men denken aan het intact zijn van de paal en
de paal de voorziene doorsnede bezit.
GeoConsult is bezig met de innovatieve ontwikkeling van een
monitoringsysteem SBPMonitor (systeem of gereedschap) waarmee van
grondverdringende schroefpalen:
– de geotechnische kwaliteit kan worden beoordeeld
– de geotechnische parameters ter plaatse van de paal tijdens het
inbrengen bepaald kunnen worden
– een draagkrachtberekening “in real-time” uitgevoerd kan
worden
Het systeem maakt gebruik van metingen die tegenwoordig standaard
door vrijwel alle aannemers die deze palen produceren geregistreerd
worden: tijd, diepte paalvoet, aandrukkracht, draaimoment en
omwentelingsnelheid (Fig 1).

Fig.1

Tijdens het terugtrekken van de buis kunnen tevens tijd, diepte en
optrekkracht gemeten worden. Bij het inbrengen van grout-
injectiepalen kan tevens het ingebrachte groutvolume geregistreerd
zijn. AANVRAAG FORMULIER VOOR PROJECTEN met TKI-programma toeslag
Projecttitel: Validatie van prototype van monitoringsysteem voor
kwaliteitsbewaking van de installatie van grondverdringende schroefpalen
Datum aanvraag: 4 februari 2016
OMSCHRIJVING PROJECT
In het SBPMonitor worden een aantal van de geregistreerde data bij het
inbrengen van de paal middels een softwareprogramma herleid naar de
conusweerstand van een virtuele sondering, die daarmee de
geotechnische eigenschappen van de grond vóór het inbrengen van de
paal representeert.
In de algoritmen waarmee deze virtuele sondering berekend wordt,
worden een aantal correlatiefactoren gebruikt, welke zijn vastgesteld bij
de ijking met het systeem bij een vooraf in het grondonderzoek van een
project uitgevoerde sondering. Deze correlatiefactoren zijn specifiek
voor de paaldiameter, paalvoetconfiguratie en de geologische en
geotechnische karakteristieken van de laageenheden ter plaatse van het
uitgevoerde project.
Uit de geotechnische parameters die gegenereerd zijn bij de berekening
van de virtuele sondering kan tevens de schachtwrijving welke bijdraagt
aan de toelaatbare paalbelasting berekend worden. Het
puntdraagvermogen wordt berekend op basis van de sonderingen uit
het grondonderzoek, dat vooraf voor het project is uitgevoerd
Om het nu beschikbare prototype (Technical Readiness Level 6 (TRL6)),
bestaande uit een aantal onafhankelijk werkende software modules,
verder te ontwikkelen tot een operationeel product met TRL9 is in dit
stadium een validatie nodig om vast te stellen of de uitgangspunten van
het systeem aansluiten bij de nationaal en internationaal geaccepteerde
geotechnische principes en de normgeving voor geotechnisch ontwerp
en uitvoering.

Doel van het project

De doelen van dit project zijn:
• Uitvoeren van een validatie van SBPMonitor
• Beoordeling van de aansluiting van SBPMonitor bij nationaal en
internationaal geaccepteerde geotechnische principes en
normgeving voor geotechnisch ontwerp en uitvoering
• Vaststelling van eventuele beperkingen, waarvan bij de verdere
ontwikkeling van het systeem getracht moeten worden deze
weg te nemen

Uitgevoerde activiteiten

2015
– Omschrijving van het toepassingsgebied, het systeem en
gereedschap
– Opstelling van een gedetailleerde systeembeschrijving
– Opstelling van een overzicht van de gebruikte parameters in het
systeem en de achtergrond van de parameters.
2016
– Beoordeling van toepassing op data van Almere Poort
– Beoordeling van het theoretisch kader
– Beoordeling van de volledigheid
Beoordeling van toepassing op data van 3 andere projecten
– Rapportage en openbaarmaking van resultaten

Gerealiseerde resultaten

Omdat er bij de beoogde werking van het systeem bij elke nieuwe paal
een virtuele sondering beschikbaar komt, wordt er verwacht dat kan
worden uitgegaan van een lagere partiële factor, en mogelijk tevens
van lagere materiaalfactoren. Een dergelijke hogere toe te kennen
veiligheid kan leiden tot kortere palen. Dit is in het bijzonder van
belang, omdat recentelijk bekend is geworden, dat per begin 2016
volgens de norm het berekende aandeel van het puntdraagvermogen
voor alle funderingspalen verminderd moet worden met 30%.
In algemeenheid kan worden gesteld dat het systeem onzekerheden in
de berekening van het paaldraagvermogen, die voortkomen uit
onbekendheid over de kwaliteit van de installatie, voor het grootste deel
door de monitoring worden weggenomen. Tevens wordt de variatie in
de geologie en in de geotechnische eigenschappen van de ondergrond,
die kunnen leiden tot een, “in real-time”, aanpassing van het paalniveau
tussen de onderzoekslocaties van de vóór-sonderingen, hiermee tijdens
het inbrengen van de palen onderkend.
Voortzetting van de PPS
Na de validatie van SBPMonitor in dit project zal het nu nog uit
onafhankelijk te gebruiken modules bestaande systeem verder
ontwikkeld kunnen worden tot een volledig operationeel systeem, dat
op paalboormachines gebruikt zal kunnen worden. Binnen deze PPS zal
het systeem in een eventueel vervolgproject dan weer gevalideerd
kunnen worden in de operationele situatie, waarbij vergelijkbare doelen
gesteld kunnen worden als in het voorgaande genoemd.
Het is mogelijk om de PPS voort te zetten tijdens het gebruik van het
systeem door de partners, waarbij registratiegegevens gegevens en
interpretaties beschikbaar komen van het gebruik van SBPMonitor in
diverse geologische en geotechnische situaties, paalconfiguraties en
gebruikte uitvoeringsprocedures. Het wordt voorzien om deze data
binnen de PPS in een langere tijd doorlopend project te analyseren om
te komen tot een beter inzicht in de systeemparameters voor de diverse
omstandigheden, waarmee gaandeweg een optimalisatie van het
systeem en de resultaten ervan mogelijk zal zijn.

Innovativiteit

Op het gebied van de interpretatie van geregistreerde boorparameters
van grondverdringende schroefboorpalen hebben zich nationaal en
internationaal nog slechts zeer geringe ontwikkelingen voltrokken. De
gegevens worden uitsluitend in kwalitatieve zin gebruikt.
De ontwikkeling van SBPMonitor is een innovatie, waarmee de
verkregen boorparameters in kwantitatieve zin (“in real-time”) worden
geïnterpreteerd en waarmee een koppeling wordt verkregen met de in-
situ, oorspronkelijke en door de installatie veranderde, geotechnische innovaties.

Valorisatie

De doelstelling van Geo-Impuls is om het geotechnisch falen te
reduceren. In het kader van dit programma zullen generieke en waar
noodzakelijk geanonimiseerde, resultaten van de validatie voor iedereen
toegankelijk zijn o.a. via www.geoimpuls.org of via een aan een
toekomstig consortium verbonden vergelijkbaar medium.

Link naar projectresultaten…