Jellema 02 Onderbouw.pdf

JELLEMA 2

ONDERBOUW

06950416_voorwerk.indd 1 09-03-2005 11:20:25

II

omslagontwerp Marjan Gerritse, Amsterdamvormgeving binnenwerk Peter van Dongen, Amsterdamopmaak Van de Garde, Zaltbommel

De uitgever heeft ernaar gestreefd de auteursrechten te regelen volgens de wettelijke bepalingen. Degenen die desondanks menen zekere rechten te kunnen doen gelden, kunnen zich alsnog tot de uitgever wenden.

ThiemeMeulenhoff ontwikkelt leermiddelen voor: Primair Onderwijs, Algemeen Voortgezet Onderwijs, Beroepsonderwijs en Volwasseneneducatie en Hoger Beroepsonderwijs.Voor meer informatie over ThiemeMeulenhoff en een overzicht van onze leermiddelen:www.thiememeulenhoff.nl

ISBN 90 06 95041 6Tweede druk, tweede oplage

© ThiemeMeulenhoff, Utrecht/Zutphen, 2005

Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

Voor zover het maken van kopieën uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16B Auteurswet 1912 jo het Besluit van 20 juni 1974, Stb. 351, zoals gewijzigd bij het Besluit van 23 augustus 1985, Stb. 471 en artikel 17 Auteurswet 1912, dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan Stichting Publicatie- en Reproductierechten Organisatie (PRO), Postbus 3060, 2130 KB Hoofddorp (www.cedar.nl/pro). Voor het overnemen van gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezin-gen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16 Auteurswet 1912) dient men zich tot de uitgever te wenden.

06950416_voorwerk.indd 2 19-12-2005 16:34:50

III

BouwtechniekOnderbouw2B werktuigbouwkundig en gas

06950416_voorwerk.indd 3 09-03-2005 11:20:25

IV

De serie Jellema Hogere Bouwkunde bestaat naast het inleidende deel uit drie reeksen boeken: bouwtechniek, bouwmethoden en bouwproces. Tezamen vormt de inhoud de onontbeerlijke basiskennis voor het hoger beroepsonderwijs en wetenschappelijk onderwijs.

Ook deze vernieuwde uitgave is ontstaan vanuit de noodzakelijke interactie tussen het onderwijs enerzijds en het bedrijfsleven anderzijds. Beide sectoren leveren auteurs, maar zijn ook bereid tot het leveren van commentaar en kritiek in een voortdurende discussie tussen redactie, auteurs en het onderwijs.

De redactie:ir. K. HofkesDocent Bouwkunde, Hogeschool INHOLLAND,Haarlem en Alkmaar

ir. H. BrinksmaDocent Bouwkunde, Hogeschool van Utrecht,Utrecht

ir. A. van TolArchitect, Zwolle

ir. M. BonebakkerAdviseur Bouwmanagement, Geesteren

H.A.J. FlapperBouwinnovator, Amsterdam

ing. N. ZimmermannArchitect, Amsterdam

Auteurs deel 2:ir. H.L. JansenSenior Projectleider Adviesafdeling GeotechniekFugro Ingenieursbureau b.v., Leidschendam

ing. G.J.M. JanssenAdjunct directeurFugro Ingenieursbureau b.v., Leidschendam

drs. M. MuskensMilieukundig consultantFugro Ingenieursbureau b.v., Leidschendam

06950416_voorwerk.indd 4 09-03-2005 11:21:00

V

AM

ELLEJ

AM

ELLEJ

AM

ELLEJ

1

www.jellema-online.nl

7 102

Serieoverzicht

1183

1294

124

134

5

6

6

6

06950416_voorwerk.indd 5 09-03-2005 11:21:04

VI

Woord vooraf

De aanzet tot elk gebouw, waar ook ter wereld, vereist een weloverwogen keuze van de onder-bouw.Dit deel 2 uit de serie Jellema Hogere Bouw-kunde is het eerste deel in de reeks Bouwtechniek.

Dit boek behandelt de aspecten voor het ont-werpen en uitvoeren van funderingen.Waar nodig zijn relevante rekenvoorbeelden opgenomen, zoals een gewichtsberekening, het draagvermogen van een fundering op staal en van een fundering op palen.

Het boek wordt afgesloten met een hoofdstuk over bodemverontreiniging en -sanering.

De auteursmei 2005

06950416_voorwerk.indd 6 09-03-2005 11:21:07

VII

Inhoud

1 Funderingen algemeen 1Inleiding 21.1 Gegevens van het gebouw 31.2 Ondergrond 51.3 Overzicht typen funderingen 61.4 Invloeden bouwterrein, omgeving en organisatie 71.5 Gewichtsberekening 91.5.1 Belastingen op de fundering ter plaatse van de wand in stramien 5 111.5.2 Stabiliteit van de bovenbouw 12Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 16

2 De ondergrond 17Inleiding 182.1 Grondsoorten 202.2 Geotechnisch grondonderzoek 232.2.1 Veldonderzoek 232.2.2 Grondboringen 312.2.3 Laboratoriumonderzoek 332.3 Grondmechanica 342.3.1 Verticale grond-, korrel- en waterspanning 342.3.2 Wrijvingshoek en cohesie 352.3.3 Horizontale grond-, korrel- en waterspanning 36Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 39

3 Fundering op staal 41Inleiding 423.1 Funderingsconstructies op staal 433.1.1 Fundering op staal van metselwerk 433.1.2 Fundering op staal van gewapend beton 453.1.3 Doorgaande gewapendbetonplaat 473.1.4 Eenzijdige fundering (belendingen) 483.1.5 Fundering op poeren 503.2 Fundering op grondvervanging 533.2.1 Grondvervanging: methode met zandkoffer 533.2.2 Grondvervanging: de spaarmethode 533.2.3 Oppervlakteverdichting 543.3 Grondverbetering door diepteverdichting 553.4 Bestaande funderingen op staal 553.4.1 Ondermetselen, onderstromen 563.4.2 Grondverbetering door injectie 57

3.4.3 Grondverbetering door jetgrouting 583.4.4 Tijdelijke grondverbetering door bevriezing 603.5 Berekening van de draagkracht 603.5.1 Bezwijkdraagkracht 613.5.2 Vormveranderingsdraagkracht 62Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 64

4 Fundering op palen 65Inleiding 664.1 Houten palen 694.1.1 Houten palen met gemetselde fundering 694.1.2 Houten palen met betonopzetter 704.2 Prefab-betonpalen 734.3 In de grond gevormde betonpalen 754.3.1 Keuzecriteria 784.4 Speciale palen 794.4.1 Geheide stalen buispalen 814.4.2 Geschroefde stalen buispalen 824.4.3 Injectiepalen 834.5 Berekening van de draagkracht 844.5.1 Negatieve kleef 854.5.2 Schachtweerstand 854.5.3 Puntweerstand 864.5.4 Toetsing van de draagkracht 874.5.5 Verticale zakking van palen 87Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 90

5 Ontwerp en uitvoering 91Inleiding 925.1 Kruipruimte 925.2 Funderingsdetails 965.2.1 Dimensionering 965.2.2 Prefab-funderingsbalken 995.3 Rekenvoorbeeld: constructieberekening 1005.3.1 Gewichtsberekening 1005.3.2 Fundering op staal 1035.3.3 Alternatieve oplossing voor een fundering op staal 1075.3.4 Fundering op palen 1085.4 Bouwrijp maken van het bouwterrein 1115.5 Fundering op staal: grondwerk 1125.6 Fundering op palen: heiwerk 1135.6.1 Keuze van een heimachine 1155.6.2 Paalafwijkingen 1175.7 Keuze en uitvoering van de werkvloer 1185.7.1 Vloeibeton 1185.7.2 Schuimbeton 1195.7.3 Geëxpandeerde kleikorrels (Argex) 120

06950416_voorwerk.indd 7 19-12-2005 16:35:52

VIII

5.8 Keuze en uitvoering van de betonbekisting 1215.8.1 Eisen ten aanzien van een bekisting 1215.8.2 Uitvoeren van PS-funderingsbekisting 123Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 124

6 Bouwputten en kelders 125Inleiding 1266.1 Grondkering 1276.1.1 Berliner wand 1276.1.2 Damwanden 1276.1.3 Grondankers 1296.1.4 Diepwand 1316.1.5 Grondkering door injectie en jetgrouten 1346.2 Drooghouden van de bouwput 1346.2.1 Open bemaling 1346.2.2 Horizontale bemaling 1356.2.3 Verticale bemaling 1356.2.4 Gevolgen van verlagingen 1376.2.5 Retourbemaling 1376.2.6 Afdichting door injectie van de grond 1386.3 Kelders 1386.3.1 Grond- en waterdruk 1406.3.2 Kelders van gewapend beton 1406.3.3 Kelders op staal 1446.3.4 Kelders op palen 1456.4 Meervoudig ruimtegebruik 1466.4.1 Redenen om ondergronds te gaan 1486.4.2 Wat kunnen we ondergronds? 1486.4.3 Kenmerken van ondergronds bouwen in Nederland 1516.4.4 Toekomst van ondergronds bouwen in Nederland 151Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 152

7 Bodemverontreiniging en bodemsanering 153Inleiding 1547.1 Wat is bodemverontreiniging? 1547.1.1 Verontreinigende stoffen 1547.1.2 Schaal 1557.1.3 Stofgedrag 1557.1.4 Risicobeoordeling 1567.2 Milieukundig onderzoek 1577.3 Aanpak van bodemverontreinigingen 1607.3.1 Wettelijke regelingen bodemverontreiniging 1607.3.2 Saneringsmethoden 1607.4 Bodembescherming 165

7.4.1 Bodembeschermende voorzieningen (Wbb) 1657.4.2 Bouwstoffenbesluit (WVO) 166Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 168

Register 169

06950416_voorwerk.indd 8 09-03-2005 11:21:07

1Funderingen algemeenir. H.L. Jansen, ir. J.J.M. Brouwer

De fundering van een bouwwerk is de constructie die het gebouw-

gewicht overbrengt naar een draagkrachtige grondlaag. In Nederland

bestaan de draagkrachtige grondlagen hoofdzakelijk uit vast gepakt

zand.

Indien de draagkrachtige grondlaag zich vlak onder het maaiveld

bevindt, dan kan hierop rechtstreeks worden gefundeerd. Er is dan

sprake van een zogenaamde ‘fundering op staal’. Bevindt de draag-

krachtige grondlaag zich op grote diepte onder het maaiveld, dan is

meestal een fundering op palen nodig. De palen overbruggen hierbij

de afstand tussen gebouw en draagkrachtige grondlaag.

Beide funderingstypen komen in Nederland voor. In het westen van

het land wordt hoofdzakelijk op palen gefundeerd, terwijl in het

oosten van het land meestal een (goedkopere) ‘fundering op staal’

wordt toegepast.

06950416_h01.indd 1 09-03-2005 11:36:31

2

Inleiding

De fundering van een bouwwerk is de construc-tie die de belasting van het gebouw overbrengt op de daaronder gelegen draagkrachtige grond-lagen, en wel zo, dat geen grotere zettingen (zakkingen) of zettingsverschillen optreden dan

G

draagkrachtige laag

samendrukbare laag

fundering

Figuur 1.1 Fundering brengt gewicht gebouw over op

draagkrachtige laag

samendrukbarelaag

fundering

G

draagkrachtige laag

Figuur 1.2 Funderingsconstructie zorgt voor evenwicht/

stabiliteit

voor het bouwwerk toelaatbaar zijn. In Neder-land bestaan de draagkrachtige lagen hoofd-zakelijk uit vast gepakt zand. In het buitenland wordt ook gefundeerd op onder andere sterk samengedrukte kleilagen en uiteraard op rots-bodem.Bij het ontwerpen van een fundering gaat het om de verbinding tussen het bouwwerk en de draagkrachtige grondlagen, figuur 1.1 en 1.2.

Enerzijds zal daarom kennis nodig zijn omtrent de constructie, bestemming en inrichting van het gebouw. Aan de hand van deze gegevens wordt een gewichtsberekening gemaakt die de verschillende belastingen en de verdeling daarvan over de fundering geeft. Anderzijds is kennis van de ondergrond nodig om te weten hoe belastingen hierop veilig kunnen worden overgebracht.

ZettingenZettingen, maar vooral zettingsverschillen kunnen scheuren en zelfs verschuivingen ver-oorzaken. Om zettingsverschillen te kunnen overbruggen dient een fundering niet alleen sterk maar ook voldoende stijf te zijn.

Niettegenstaande de snelle ontwikkelingen van toegepaste mechanica en grondmechanica in de laatste decennia, is er nog altijd een aantal onze-kerheden betreffende de funderingsconstructie. De invloed hiervan kunnen we sterk verminderen door een zekere stijfheid aan de constructie te geven. Daarbij zijn een constructief gevoel en praktisch inzicht ook van groot belang.

Wanneer we verschuivingen in de ondergrond (die een enkele maal in ons land kunnen optre-den, bijvoorbeeld in de mijngebieden van Zuid-Limburg) buiten beschouwing laten, kunnen we drie soorten zettingen met betrekking tot het gebouw, figuur 1.3, onderscheiden:1 het gebouw kan in zijn geheel zakken;2 het gebouw kan scheef zakken;3 bepaalde onderdelen kunnen meer zakken dan andere.

Het eerste geval veroorzaakt in de regel weinig narigheid, mits de totale zetting maar gering

06950416_h01.indd 2 09-03-2005 11:36:33

1 FUNDERINGEN ALGEMEEN 3

Nederlandse praktijkrichtlijnen (NPR’s) en de productnormen).De belastingen omvatten onder andere:

• permanente belastingen (G), zoals het eigen gewicht van het gebouw;

• veranderlijke belastingen (Q), bijvoorbeeld door meubilair en personen, of door sneeuw;

• veranderlijke windbelastingen (QW);

• bijzondere belastingen (FA), zoals door aan-rijdingen, explosies en brand.

NEN 6702 (TGB-1990, Belastingen en vervor-mingen ) geeft voor de veranderlijke belastingen twee waarden:1 de extreme waarde van de veranderlijke belas-ting (Qe); dit is een hoge belasting die een enkele maal kan optreden gedurende de levensduur van de constructie. Voorbeeld: een extreem zware storm of een extreem aantal personen op een verjaardagspartijtje of als toeschouwers van een optocht op een dak;2 de momentane waarde van de veranderlijke belasting (Qm); dit is de belasting die gemiddeld altijd aanwezig is.

In de voorschriften (normen) staat beschreven hoe de genoemde belastingen dienen te worden gecombineerd tot zogenaamde belastings-gevallen, figuur 1.4.

G + Q

+ G + Quit

Qw

uit Qw

fundering

Figuur 1.4 Belastingen (druk/trek)

fundering

draagkrachtige laag

samendrukbarelaag

y

x

GG

Figuur 1.3 Zettingen (gelijkmatig/ongelijkmatig)

is en niet blijft voortduren. Indien een gebouw blijft zakken, dan zijn zeer kostbare ingrepen noodzakelijk.Het tweede geval kan wel onaangenaam zijn, ook in esthetisch opzicht.Het laatste geval, de ongelijke zetting, levert ge-vaar op, omdat hierdoor scheuren kunnen ont-staan. Een voldoende stijfheid met bijpassende sterkte van de fundering kan deze ongelijke zetting verminderen en zelfs geheel tegengaan. Hierbij geniet een constructie in gewapend be-ton de voorkeur.

Als aanvulling op de informatie in de hierna volgende paragrafen en hoofdstukken kun je gebruikmaken van het door de Stichting Bouw-research (SBR) opgestelde Handboek Funderingen. Dit is een losbladige uitgave die jaarlijks wordt geactualiseerd.

1.1 Gegevens van het gebouw

Voor wat betreft de belastingen die door het gebouw worden uitgeoefend op de fundering, zijn er afspraken gemaakt die zijn vastgelegd in zogenaamde normen (we onderscheiden onder andere de Nederlandse normen (NEN’s), de

06950416_h01.indd 3 09-03-2005 11:36:34

4

dilatatie

stabiliteitswand

draagkrachtige laag

samendrukbarelaag

kelder

schaal 1 : 200

Qw

Qw

Qw

Qw

Figuur 1.6 Heterogene bouwmassa

De afdracht van de belastingen op de fundering is afhankelijk van het gekozen constructie-systeem. Deze keuze wordt enerzijds bepaald

samendrukbarelaag

fundering

draagkrachtige laag

Figuur 1.5 Lijnlast

door de gebruikseisen die aan het gebouw wor-den gesteld, anderzijds door de wenselijkheid om de belastingen op een zo eenvoudig en doorzichtig mogelijke manier over te brengen op de fundering.In de belastingsafdracht op de fundering kunnen we de volgende typen onderscheiden:

• lijnlasten (gestapelde bouw), figuur 1.5;

• plaatselijk hoge belastingen (liftschachten, kernen, schoorstenen, hoge vloerbelastingen, machines, silo’s, enzovoort);

• puntlasten (skelet- en spantbouw).

Ook de vorm van het gebouw heeft grote in-vloed op het funderingsontwerp. Bij homogene bouwmassa’s is er sprake van een zich steeds repeterend funderingsysteem. Heterogene bouw-massa’s (hoog/laag, gedeeltelijke onderkelderin-gen, liftputten) veroorzaken een verstoring in het funderingspatroon. Vaak is het noodzakelijk om, in verband met ongelijke zettingen, de verschil-

06950416_h01.indd 4 09-03-2005 11:36:37


lende bouwdelen afzonderlijk te funderen. De bouwdelen worden dan gescheiden door een verticale voeg (dilatatie), figuur 1.6.

Spantconstructies oefenen op de fundering niet alleen verticale belastingen uit, maar leveren ook horizontale belastingen (spatkrachten), figuur 1.7. Machines die sterke trillingen veroorzaken, worden vaak op een afzonderlijke fundering geplaatst. Dit zogenaamde funderingsblok (zeer grote massa vereist) staat dan volkomen los van de overige fundatie.De fundering bij skelet- of spantbouw bestaat uit een verzameling van plaatselijke funderings-punten, de zogenaamde poeren, figuur 1.8. Het begrip poer is de benaming voor een, meestal vierkant of rechthoekig, funderingsblok van met-selwerk of beton (in tegenstelling tot lijnvormige funderingsconstructies, zoals stroken en balken).

trillingen

ss

Figuur 1.7 Spatkrachten/machinefundatie

Figuur 1.8 Poer

1.2 Ondergrond

Om tot een verantwoorde en goede keuze van een fundering te komen is kennis van de bodem ter plaatse van het te bouwen project noodza-kelijk. De draagkracht van een fundering wordt bepaald door een aantal factoren met betrekking tot de ondergrond. De belangrijkste zijn:

• de plaatselijke samenstelling van de grond. Het is van belang inzicht te krijgen in de mate waarin zettingen en vervormingen te verwachten zijn;

• de diepte van de draagkrachtige lagen en de dikte daarvan. Kennis van de ligging van de draagkrachtige lagen is noodzakelijk bij de keuze van het type fundering in relatie tot de daarop toe te laten belastingen;

• de grondwaterstand. Toekomstige verlagingen van het grondwater, die in polders nogal eens voorkomen, kunnen soms aanzienlijke zettingen teweegbrengen. Daarnaast is het van belang de grondwaterstand te kennen in verband met de aanleg van kelders en het uitvoeren van bemalin-gen voor funderingsputten.

De studie van grond als bouwmateriaal is be-trekkelijk laat gestart. Wel werd de wordingsge-schiedenis van de aardkorst, de geologie, al heel lang wetenschappelijk onderzocht. De grond-mechanica, die de grond op zijn mechanische eigenschappen beschrijft, is echter een relatief jong vak.Bij het grondonderzoek onderscheiden we:

• veldonderzoek;

• laboratoriumonderzoek.

Een voorbeeld van een veldonderzoek is het zo-genaamde sonderen (= peilen). Hiermee worden de draagkracht en de wrijvingsweerstand van de grondlagen onderzocht. Dit gebeurt door het in de grond drukken van een stalen buis (diameter 36 mm), voorzien van een binnenstang met aan de onderkant een kegelvormige punt (de conus), figuur 1.9. De conusweerstanden en de wrijvings-weerstanden worden in een grafiek (sondering) uitgezet ten opzichte van de diepte, figuur 1.10. Sonderingen bespreken we verder in hoofdstuk 2, subparagraaf 2.2.1, waar ook de elektrische sondeerconus aan de orde komt.

06950416_h01.indd 5 09-03-2005 11:36:38

6

ø 36

60°

sondeerstang

mantelbuis

10 cm2

conus

Figuur 1.9 Principe mechanische sondeerconus

qc [MN/m2]

fs [MN/m2]

z [m]

21

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

1

2

3

0

conusweerstand

wrijvingsweerstand

0,50,40,2 0,30,1

10987654321

Figuur 1.10 Veldonderzoek (sonderingsgrafiek)

De samenstelling van de grond moet in het labo-ratorium worden onderzocht. Laboratorium-onderzoek wordt verder behandeld in hoofd-stuk 2, subparagraaf 2.2.2.In ons land is in 1934 in Delft een laboratorium voor grondmechanica opgericht. Daar zijn door prof. ir A.S. Keverling Buisman tal van succesvolle onderzoekingen verricht. Er zijn tegenwoordig ook vele bedrijven en ingenieursbureaus die zich met grondonderzoek en grondmechanica bezighouden.Naast het grondmechanisch onderzoek kennen we ook het onderzoek op bodemverontreinigin-gen (zware metalen, minerale oliën, enzovoort). Veelal wordt een dergelijk onderzoek door de verschillende overheidsinstanties verplicht ge-steld, zie hoofdstuk 7.

1.3 Overzicht typen funderingen

Globaal worden drie typen funderingen onder-scheiden:1 fundering op staal;2 fundering op palen; 3 tussenvormen.

1 Fundering op staalDit is de Nederlandse benaming voor een ‘on-diep’ aangelegde fundering waarbij de krachten uit de bouwconstructie via plaat- of strook-achtige elementen of via poeren in de bodem worden geleid, figuur 1.11.

draagkrachtige laag

Figuur 1.11 Fundering op staal (vorstvrije aanleg)

06950416_h01.indd 6 09-03-2005 11:36:40

1FUNDERINGENALGEMEEN �

2 Fundering op palenDitisdebenamingvooreen‘diep’aangelegdefunderingwaarbijdekrachtenuitdebouw-constructieviapalen(hout,beton,staal)wordenafgevoerdnaareendiepergelegendraag-krachtigelaag,figuur1.12.

samendrukbarelaag

fundering

draagkrachtige laag

Figuur 1.12 Funderingoppalen

3 Fundering op grondvervangingWanneerwegrondsoortenmetonvoldoendedraagkrachtvooreenfunderingopstaalaantref-fen,kunnendezewordenafgegravenenvervan-gendoorzuiverzand.Wesprekendanvaneen

draagkrachtige laag

samendrukbare laag

grondvervanging(zand)

Figuur 1.13 Funderingopgrondvervanging

funderingopgrondvervanging,ziefiguur1.13.Economischgezienisdezemethodevaakalleenaantrekkelijkalsdeslechtdraagkrachtigelaagnietdikkerisdan1,0ofhooguit2,0mengeendureaanvullendemaatregelennodigzijnzoalseenkunstmatigeverlagingvandegrondwater-stand(bemaling)en/ofeentijdelijkegrondkering(damwand).Dedraagkrachtvaneenlosgepaktebovenlaagvanzandisookteverbeterendoormiddelvanverdichtingdoortrillenofdoorinjecterenvanhetzandmetcementofmetchemischestoffen.

1.4 Invloeden bouwterrein, omgeving en organisatie

Dekeuzevandefunderingwordtnietalleenbe-paalddoordegeschiktheidvandeondergrondendeliggingvandraagkrachtigelagen.Ookhetgebouwontwerpenhetbouwterreinzijnbepa-lendvoordekeuzevanhetfunderingssysteem.Omtoteenoptimalefunderingskeuzetekomen,gaatduseenanalysevandebouwkundigeenconstructievecriteriavanuithetgebouwontwerpvoorafaanhetfunderingsontwerp.Bijdezeana-lysedienendevolgendepunteninbeschouwingtewordengenomen:1 bereikbaarheidvanhetbouwterrein;2 werkruimteophetbouwterrein;3 aanwezigheidvanobstakels indebodem;4 beschikbaretijdenorganisatie.

1 BereikbaarheidDebereikbaarheidvanhetbouwterreinisvaakvaninvloedopdekeuzevaneenpaalsysteem.Hetkanbijvoorbeeldonmogelijkzijnomlangeprefab-betonpalenaantevoeren.Eensysteemwaarbijdepaleninsegmentenindegrondwordenaangebracht,kandandeoplossingzijn,figuur1.14.Dezelfdeoverwegingengeldenvoorhettoepassenvaneenprefab-funderingsysteem.Somsisechteralleeneeninhetwerktestortenbetonfunderingmogelijk.

2 WerkruimteDebeschikbarewerkruimteopeenbouw-terreinsteltookbeperkingenaandeteont-werpenfundering.Hierbijkunnenvooraldebelendende gebouweneenhinderendefactorzijn.

06950416_h01.indd 7 27-12-2005 09:54:17

8

Figuur 1.15 Belendingen (fundering op staal)

Een aanlegniveau van een nieuwe fundering beneden het aanlegniveau van een bestaand gebouw is wel mogelijk, maar is zeer kostbaar, omdat speciale voorzieningen moeten worden getroffen:

• indien de belending op staal is gefundeerd, is een ontgraving beneden het bestaande funde-ringsniveau zeer gevaarlijk in verband met

afw

erki

ng (

invu

llen

wan

den)

samen-drukbarelaag

draagkrachtige laag

snel

le o

pbou

w

Een relatief dure oplossing, zoals een staal-skeletbouw waarbij later de wandvlakken wor-den ingevuld met dragend metselwerk, kan in verband met de snellere bouwtijd toch tot een goedkopere oplossing leiden. Het voordeel van een dergelijk systeem is dat bij de afwerking op de bovenste bouwlaag kan worden begonnen: er kan ‘schoon’ naar het maaiveld worden af-gezakt. Er moet echter, bij het ontwerp van de fundering, rekening worden gehouden met de verschillende montagestadia: er is een periode tijdens de uitvoering, waarbij er sprake is van skeletbouw, terwijl in een latere periode de con-structie over gaat in zogenaamde stapelbouw.

Figuur 1.16 Bouwstroom

paal

hijskraan

segmenten

samendrukbarelaag

draagkrachtige laag

Figuur 1.14 Bereikbaarheid van het bouwterrein

06950416_h01.indd 8 09-03-2005 11:36:44


gelijk niveau

draagkrachtige laag

afstand tot bestaandepalen

samendrukbare laag

Figuur 1.17 Belendingen (fundering op palen)

verschuivingen; er kan onder het bestaande ge-bouw een zogenaamd glijvlak in de grond ont-staan, figuur 1.15;

• is de belending op palen gefundeerd, dan moet voorkomen worden dat de draagkracht van de bestaande palen wordt verstoord door het inbrengen van de nieuwe palen. Dit stelt eisen aan het paaltype en de diepte. Bij een kleine tussenafstand verdient het daarom veelal aanbeveling geen langere palen te gebruiken dan de bestaande palen, figuur 1.17.

3 Obstakels in de bodemObstakels in de bodem (leidingen, kabels, oude funderingsresten) stellen speciale eisen aan het funderingsontwerp. Nog in gebruik zijnde leidin-gen en kabels dienen, in verband met hun be-reikbaarheid, te worden omgelegd. Oude funde-ringsresten moeten eerst verwijderd worden. Het is echter ook mogelijk om een fundering zodanig te ontwerpen, dat een overbrugging wordt ge-maakt over de bestaande funderingsresten heen, figuur 1.18.

samendrukbare laag

draagkrachtige laag

funderings-resten

Figuur 1.18 Overbruggingsconstructie

4 Beschikbare bouwtijdDe beschikbare bouwtijd en de daarmee samen-hangende organisatie van de bouwstromen hebben grote invloed op het te kiezen bouw-systeem. De levertijd en de inbrengsnelheid van paalsystemen dienen te worden afgewogen ten opzichte van de kosten.

1.5 Gewichtsberekening

Bij de berekening van bouwconstructies dienen we uit te gaan van de eisen die zijn gesteld in de Technische Grondslagen voor Bouwconstructies, de zogenaamde TGB’s. De belastingen die moeten worden aangehouden voor de berekening van

06950416_h01.indd 9 09-03-2005 11:36:45

10

gebouwen, kunnen worden ontleend aan de TGB-1990, Belastingen en vervormingen (NEN 6702).

Aan de hand van de in figuur 1.19 getoonde beton-gietbouw, bestaande uit vijf traveeën en drie bouwlagen, wordt een globale indruk gege-ven van de belastingen die in rekening moeten worden gebracht en de afdracht van deze belas-tingen naar de fundering. Het gebouw heeft een zogenaamde woonfunctie.

Figuur 1.19 Bouwwerk in beton-gietbouw

Verdere gegevens zijn:

• de vloeren en het dak zijn 180 mm dik;

• de galerijvloeren zijn 120 mm dik;

• de vloeren en galerijen hebben een afwerk-laag van 30 mm zand-cementspecie;

• de dakvloer heeft een afschotlaag van gemid-deld 60 mm zand-cementspecie;

• alle betonwanden zijn 200 mm dik.

Figuur 1.20 tot en met 1.22 geven respectievelijk een horizontale en twee verticale doorsneden door het gebouw.De in rekening te brengen belastingen zijn:

• de permanente belasting (G);

• de veranderlijke verticale belasting (Q);

• de veranderlijke windbelasting (QW).

Deze belastingen dienen te worden gecombi-neerd overeenkomstig de TBG-1990, Belastingen en vervormingen (NEN 6702).Vrij vertaald luiden de zogenaamde fundamen-tele belastingcombinaties voor het toetsen of de uiterste grenstoestand (bezwijken) wordt over-schreden:

I 1,2 G + 1,5 Qm; p + 1,5 Qe; w

II 1,35 G

1 24800

34800

44800

54800 4800

6

A

1200

B

4800

1200

C

4800

schaal 1 : 200

Figuur 1.20 Verdiepingsvloer

06950416_h01.indd 10 09-03-2005 11:36:47


waarin:G = som van de representatieve waarden van de permanente belastingenQm; p = som van de representatieve waarden van de momentane (veranderlijke) belastingen door personen, meubilair en aankledingQe; w = som van de representatieve waarden van de extreme windbelastingen.Uit de berekening blijkt dat voor deze relatief zware beton-gietbouw de tweede combinatie (1,35 G) maatgevend is voor de toetsing van de fundering met betrekking tot de uiterste grens-toestand. Voor de bruikbaarheidsgrenstoestand (zettingen, vervormingen) dienen andere belastingscombinaties te worden beschouwd (zie hiervoor NEN 6702). Figuur 1.23 toont de berekening van de vier-kantemeterbelastingen voor de verschillende bouwelementen, zoals dak, vloeren, wanden en gevels De belastingen dienen te worden gesplitst in:

• permanente belastingen;

• veranderlijke belastingen.

De splitsing is noodzakelijk omdat deze belas-tingen dienen te worden vermenigvuldigd met afwijkende belastingsfactoren. Voor de verander-lijke belasting door personen, meubilair en aan-kleding zijn de momentane waarden berekend,

terwijl voor de windbelasting de extreme waarde is bepaald. Redenen hiervoor zijn:

• extreme windbelasting hoeft niet te worden gecombineerd met een extreme belasting door personen;

• een combinatie van momentane windbelas-ting met extreme belasting door personen is niet maatgevend. Dit komt omdat voor de wind-belasting een momentane waarde van nul mag worden aangehouden (zie NEN 6702).

1.5.1 Belastingen op de fundering ter plaatse van de wand in stramien 5Figuur 1.24 toont de gewichtsberekening van de permanente belasting voor de wand in stramien 5.Figuur 1.25 toont de gewichtsberekening van de momentaan veranderlijke belasting door perso-nen, meubilair en aankleding voor de wand in stramien 5.Figuur 1.26 toont de gewichtsberekening van de extreem veranderlijke windbelasting voor de wand in stramien 5.Figuur 1.27 toont de gewichtsberekening van de belastingscombinaties, permanent en verander-lijk, voor de wand in stramien 5.

De totale belasting wordt verkregen door de per-manente en veranderlijke belasting te vermenig-vuldigen met een belastingsfactor.

Figuur 1.21 Wand in stramien 5 Figuur 1.22 Wand in stramien 6

2200

2700

500

600

2700

1200 1200

8400

9600

600

A C

schaal 1 : 20022

0027

00

1200

2700

9600

12000

1200

A C

schaal 1 : 200

06950416_h01.indd 11 09-03-2005 11:36:48

12

1.5.2 Stabiliteit van de bovenbouwDe kantelzekerheid van het gebouw moet in twee richtingen worden aangetoond (dwars- en langs-stabiliteit). De dwarsstabiliteit wordt verzekerd door de bouwmuren in de stramienen 1 tot en met 6. De langsstabiliteit wordt verzekerd door de wand in stramien B, meestal gesitueerd ter plaatse van een trappenhuis, figuur 1.28.De berekeningen laten zien, dat in het geval van dit relatief lage flatgebouw, er geen problemen optreden: de verticale belasting ten gevolge van het eigen gewicht is vele malen groter dan de opwaartse belasting door de wind.Wel dient bij de toetsing van de stabiliteit, de representatieve waarde van het eigen gewicht

met een belastingsfactor van 0,9 te worden vermenigvuldigd (gunstig werkend), terwijl de representatieve waarde van de veranderlijke belasting door personen, meubilair en aankle-ding op nul dient te worden gesteld. Immers, alle neerkomende belastingen werken ‘gunstig’ voor wat betreft de kantelzekerheid. Ook moet worden nagegaan of de volledige belasting van de dwarswanden als tegenwicht in rekening mag worden gebracht. In het geval van deze beton-gietbouw lijkt dit juist in verband met de sterkte en stijfheid van de wanden. In het geval van gemetselde wanden of van wanden met door-gangen mag slechts een klein gedeelte van het wandgewicht worden meegeteld (meewerkende breedte).

Berekeningsblad

Permanente belastingen: Veranderlijke verticale (momentane) belastingenDak: Dak: 0,00 kN/m2

beton 0,18 × 24 = 4,3 kN/m2 Vloeren: 0,70 kN/m2

afschotlaag 0,06 × 20 = 1,2 kN/m2 Galerij: 1,25 kN/m2

dakbedekking 0,1 kN/m2 Trappenhuis: 1,00 kN/m2

5,6 kN/m2 Veranderlijke extreme windbelasting: Voor de fundering behoeft alleen gerekend teGalerijvloeren: worden op winddruk, windzuiging en windwrijving.beton 0,12 × 24 = 2,9 kN/m2 De belastingen worden verkregen door de stuw-druk- waarde volgens de TGB te vermenigvuldigen metafwerklaag 0,03 × 20 = 0,6 kN/m2 windvormfactoren. 3,5 kN/m2 Stuwdrukwaarde:Overige vloeren: Pw = 0,46 kN/m2

beton 0,18 × 24 = 4,3 kN/m2 (gebied III, bebouwde omgeving)afwerklaag 0,03 × 20 = 0,6 kN/m2

lichte scheidingswanden = 0,5 kN/m2 Windvormfactoren: Cd = 0,8 (druk) 5,4 kN/m2 Cz = 0,4 (zuiging) Cw = 0,04 (wrijving)Gevels per bouwlaag: 1 m metselwerk 1/1 st. = 4,0 kN/m1 De extreme windbelasting (druk + zuiging, metglaspui = 1,0 kN/m1 verwaarlozing van de windwrijving) bedraagt: Pw = (0,8 + 0,4) × 0,46 = 0,55 kN/m2

5,0 kN/m1 te rekenen loodrecht op de gevels

Figuur 1.23 Aangehouden belastingen

06950416_h01.indd 12 09-03-2005 11:36:48


Berekeningsblad

Belastingsschema fundering

G = dak 12,0 × 4,8 × 5,6 = 322 kNvloer 2e verd. 9,6 × 4,8 × 5,4 = 249 kNgalerij 2e verd. 2,4 × 4,8 × 3,5 = 40 kNvloer 1e verd. = 249 kNgalerij 1e verd = 40 kNbetonwand(3 × 2,52 × 9,6- 2,2 × 8,4) × 0,2 × 24 = 260 kNgevels 2 × 3 × 4,8 × 5,0 = 144 kN 1304 kN

F = 0,5 G = 0,5 × 1304 = 652 kN

q = beganegrondvloer 4,8 × 5,4 = 26 kN/m1

De aangegeven belastingen zijn representatieve waarden.In dit voorbeeld is slechts één belastinggeval beschouwd. In werkelijkheid moeten we meer belas-tinggevallen beschouwen, aangezien vooraf niet bekend is welk geval maatgevend is.

Figuur 1.24 Permanente belasting, wand in stramien 5


Q = dak = 0 kN vloer 2e verd. 9,6 × 4,6 × 0,70 = 31 kN galerij 2e verd. 2,4 × 4,8 × 1,25 = 14 kN vloer 1e verd. = 31 kN galerij 1e verd. = 14 kN

90 kN

F = 0,5 Q = 0,5 × 90 = = 45 kN

q = beganegrondvloer 4,8 × 0,70 = 3 kN/m1

De aangegeven belastingen zijn representatieve waarden.

Berekeningsblad

q = 3 kN/m1

F = 45 kNF = 45 kN

Q

96001200 1200

A C

Figuur 1.25 Veranderlijke belasting, wand in stramien 5

q = 26 kN/m1

F = 652 kNF = 652 kN

G

96001200 1200

A C

06950416_h01.indd 13 09-03-2005 11:36:49

14


I F = 1,2 × 652 + 1,5 × 45 + 1,5 × 10 = 865 kN

q = 1,2 × 26 + 1,5 × 3 = 36 kN/m1

II F = 1,35 × 652 = 880 kN

q = 1,35 × 26 = 35 kN/m1

Combinatie II (1,35 G) is maatgevend.


Berekeningsblad

q = 36 kN/m1

F = 865 kNF = 865 kN

96001200 1200

A C

q = 36 kN/m1

F = 865 kNF = 865 kN

Figuur 1.27 Belastingscombinaties (uiterste grenstoestand), wand in stramien 5


Qw = 8,1 × 4,8 × 0,55 = 22 kN

Mw = 0,5 × 8,1 × 22 = 89 kNm

Fw = 89 = 10 kN

9


Berekeningsblad

Fw = 10 kN

Qw

Qw

Fw = 10 kN

9600

9000

1200 1200

A C

4050

Figuur 1.26 Windbelasting, wand in stramien 5

06950416_h01.indd 14 09-03-2005 11:36:51



Representatieve waarden voor de windbelastingen:

Qw1 = windwrijving dakvlak: 12 × 24 × 0,04 × 0,46 = 5 kN

Qw2 = winddruk + windzuiging: 8,1 × 9,6 × (0,8 + 0,4) × 0,46 = 43 kN

windwrijving op gevels: 2 × 8,1 × 24 × 0,04 × 0,46 = 7 kN

windwrijving op galerijen: 2 × 5 × 1,2 × 24 × 0,04 × 0,46 = 5 kN

55 kN

De aangegeven belastingen zijn rekenwaarden.

Berekeningsblad

neerwaartse belasting op kern

6

9600

24000

1

wand

Qw1

R1 R2 R3 R4 R5 R6

Qw2

Rw

Rw

4050

4050

schaal 1 : 200

Figuur 1.28 Langsdoorsnede (stabiliteit)

06950416_h01.indd 15 09-03-2005 11:36:52

16

Geraadpleegde en aanbevolen literatuur

Handboek Funderingen. SBR, Ten Hagen Stam, losbladige uitgave met jaarlijkse aanvullingen.

NormenNEN 6702 Technische grondslagen voor bouwcon-structies - TGB 1990 - Belastingen en vervormingen

06950416_h01.indd 16 09-03-2005 11:36:52

2De ondergrondir. H.L. Jansen, ir. J.J.M. Brouwer

De methode van funderen wordt hoofdzakelijk bepaald door de

samenstelling van de ondergrond. Onder samenstelling verstaan we

de grondsoorten die plaatselijk aanwezig zijn, de opbouw van de

lagen en de mechanische eigenschappen van de grondsoorten.

Kennis van de geologie ofwel de geschiedenis van het ontstaan van

de aardkorst is belangrijk: aan de hand van geologische kaarten weten

we de globale opbouw van de grondlagen.

Door veldonderzoek, zoals sonderen en het nemen van grond-

monsters, kunnen we meer gedetailleerde gegevens verkrijgen.

In het laboratorium kunnen we door middel van proeven de mecha-

nische eigenschappen van de grond, zoals de samendrukbaarheid,

bepalen.

Hierna wordt beslist welk funderingstype het beste kan worden toe-

gepast.

Met behulp van grondmechanische berekeningen wordt dan de defi-

nitieve fundering ontworpen.

06950416_h02.indd 17 09-03-2005 11:52:50

18

Inleiding

Om een beter begrip te krijgen van het ont-staan en de eigenschappen van de verschillende grondsoorten, is het noodzakelijk om ons te verdiepen in de kennis van de aarde, de geologie. Een onderdeel hiervan is de historische geolo-gie, de geschiedenis van de aardkorst, ofwel de geschiedenis van de verschillende grondlagen. We onderscheiden daarbij hoofdtijdperken, tijd-perken, enzovoort. De ouderdom van de aarde wordt geschat op vier à vijf miljard jaar, figuur 2.1.

primair

secundair

precambrium

kwartair

tertiair

pleistoceen

holoceen

5000 miljoen jaar

10000 jaar

2 miljoen jaar

Figuur 2.1 Tijdperken

Door de beweging van de aarde in het planeten-stelsel en de ronddraaiende beweging om haar eigen as werd de aarde ongeveer bolvormig met afplattingen aan de polen. De vaste korst is ongeveer 50 km dik, figuur 2.2. Hieronder be-vinden zich nog steeds vloeibare gesteenten, die zo nu en dan door vulkanische uitbarstingen of erupties naar buiten komen. Hierdoor ontstaan de uitvloeiingsgesteenten, zoals basalt en lava. De gesteenten die op deze wijze zijn ontstaan en zich bevinden aan de oppervlakte, zijn bloot-gesteld aan de invloed van de vrije atmosfeer, de luchtlaag die de aarde omgeeft. Wind, regen en zon hebben vrij spel. De verweerde gesteen-ten worden eerst meegevoerd door rivieren, de zee of de wind en daarna vindt afzetting of sedimentatie plaats. We spreken dan van resp. fluviatiele afzetting, mariene afzetting en eolische afzetting.

kern

aardkorst, 50 km

6.30

0 km

Figuur 2.2 Aarde/aardkorst

Voor het funderen van gebouwen zijn alleen de grondlagen die zijn gevormd in het kwartair, van belang.De bovenkant van de in het pleistoceen ge-vormde aardlagen ligt in het westen van Neder-land op ongeveer 30 meter beneden het maai-veld, oplopend tot vlak onder het maaiveld in het zuiden en in het oosten. In het pleistoceen werden gedurende vier ijstijden en de daartussen gelegen perioden met hogere temperaturen, de pleistocene aardlagen gevormd. Deze aardlagen bestaan uit afzettingen van fijn en grof zand, met hier en daar wat leem en grind. Tijdens de zeer koude perioden was een groot deel van Europa en Noord-Amerika bedekt met ijs. Aan de voet van de gletsjers, aan de randen van de ijsvelden, bevonden zich morenen, dat wil zeg-gen opeenhopingen van gebroken gesteente en gruis (glaciale afzetting).

Vaak worden gebouwen gefundeerd op pleisto-cene aardlagen. We spreken dan over een fun-dering op het ‘diepe zand’ of pleistocene zand. De ijsmassa’s hebben plaatselijk diepe geulen uitgesleten in het pleistocene zand; op relatief korte afstand kan de diepte van de bovenkant sterk verschillen.Op de pleistocene aardlagen werden in het holoceen zand- en kleilagen afgezet en veenlagen gevormd. In het westen van het land worden de kleinere bouwwerken ook wel op de holocene aardlagen gefundeerd.

06950416_h02.indd 18 09-03-2005 11:52:52

2 DE ONDERGROND 19

jonge duinen

zeeafzettingen

holocene rivierafzettingenen veen

pleistocene afzettingendicht onder het maaiveld

oude duinen

Figuur 2.3 Geologische kaart van Nederland, in grote lijnen

06950416_h02.indd 19 09-03-2005 11:52:52

20

De grondsoorten die worden aangetroffen, wor-den met hun geologische herkomst aangegeven op geologische kaarten. Op de kaart van figuur 2.3 zijn de verschillende afzettingen in Neder-land vereenvoudigd weergegeven: met name holocene en pleistocene afzettingen.

ProfielenDe gegevens uit grondboringen en sonderin-gen kunnen we grafisch verwerken in dwars-profielen en lengteprofielen. Een profiel geeft het verloop van de lagen in verticale en hori-zontale richting weer. Het is een tekening van de doorsnede van een aardlaag. Een dergelijke doorsnede is slechts representatief voor een smalle strook. Toepassing vindt plaats voor dijken, wegen en kanalen.

Grondprofielen en sondeerprofielen geven inzicht in het verloop van de lagen, figuur 2.4 en 2.5.

Geotechnische kaarten geven inzicht in het ver-loop van de lagen over een bredere locatie, figuur 2.6.

2.1 Grondsoorten

Onder grond verstaan we die bestanddelen van onze aardkorst, die van een min of meer korreligeof vezelachtige samenstelling zijn. Bestaat de bodem uit een vast, samenhangend geheel, dan noemen we dit gesteente rots of semi-rots.Voor het grootste gedeelte bestaat ons land aan de oppervlakte uit losse gronden: grind, zand, leem, klei, löss en veen. In Zuid-Limburg en het oostelijk deel van Gelderland komt vast gesteente voor. Dit is meestal kalkzandsteen die vaak wordt aangeduid met de term mergel.De grond in Nederland onderscheiden we in de volgende drie typen:1 niet-samenhangende, anorganische grond-soorten, zoals zand en grind;2 samenhangende, anorganische grondsoorten, zoals klei en leem;3 samenhangende, organische grondsoorten, zoals veen.

ple

isto

cee

nh

olo

cee

n– 4.00 oppervlakteveenoude zeekleiveen op groterediepte

zand

NAP

– 8.00

– 12.00

– 16.00

– 20.00

0 - 150 kN/m2

93 94 95 96 97 98 99 100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

150 - 300 kN/m2 300 - 800 kN/m2 800 - 1000 kN/m2 > 1600 kN/m2

NAP

Figuur 2.4 Voorbeeld van een grondprofiel

Figuur 2.5 Voorbeeld van een sondeerprofiel

06950416_h02.indd 20 09-03-2005 11:52:55

2 DE ONDERGROND 21

1 Niet-samenhangende, anorganische grondsoortenNiet-samenhangende, anorganische grondsoorten zoals zand en grind zijn meestal goed waterdoorlatend en nauwelijks samendrukbaar.Zand is gruis van gesteente en is fijner dan grind. De korrelgrootte van zand ligt tussen 0,02 en 2 mm. Daarbij onderscheiden we fijn zand (korrelgrootte 0,02 tot 0,2 mm) en grof zand (0,2 tot 2 mm). Afhankelijk van vindplaats, kleur en eventuele bijmengsels onderscheiden we de volgende soorten zand:

• zeezand: in zee afgezet en zeer fijn en rond-korrelig;

• rivierzand: in rivierbeddingen afgezet. Het is grover en scherper gekant dan zeezand. Het voelt daardoor scherper aan. We noemen dit zand dan ook dikwijls scherp zand;

• bergzand (ook wel heidezand genoemd): komt voor op onze tegenwoordige en voormalige heidevelden;

• duinzand: van oorsprong zeezand; door ver-stuiving zijn de fijnere korrels afgezet;

• klapzand: fijn, rondkorrelig, enigszins kleihou-dend, waardoor het toch wat water vasthoudt.

Grind is een verzameling losse afgeronde brok-stukjes van gesteente, waarvan de korrelgrootte varieert van 2 tot 64 mm. De bovengrens van 64 mm komt overeen met de diameter van ope-ningen in een van de zeven voorkomend in het normblad NEN 2560. De benedengrens van 2 mm valt samen met de bovenste grens van de korrelgrootte van zand. Zand en grind lopen dus in elkaar over. De grens is willekeurig vastgelegd. De aaneengesloten grindbanken in onze bodem

12.50

12.50

12.5

0

13.00

11.00

11.00

11.0

0

11.0

0

14.00

14.00

11.00

12.0013

.00

11.0010.75

10.75

15.00

12.50

12.50

12.25

17.75

12.25

11.25

11.25

11.25 9.75

Figuur 2.6 Geotechnische kaart; lijnen met paalpuntniveaus

Indien er behoefte is aan een onderzoek over een bredere locatie, waarbij de ligging en het verloop van de grondlagen op verschillende plaatsen bekend moet zijn, dan worden geo-

technische kaarten samengesteld. Deze kaar-ten worden gebruikt bij uitbreidingsplannen van dorpen en steden, haven- en fabrieks-complexen.

06950416_h02.indd 21 09-03-2005 11:52:56

22

bevatten nagenoeg geen stenen die groter zijn dan de bovengrens.We onderscheiden de volgende soorten grind:

• zeegrind: komt voor op of in de zeebodem;

• riviergrind: is in de huidige beddingen en uiterwaarden van de grote rivieren aanwezig;

• berggrind: komt voor in voormalige rivier-beddingen en op de heide.

2 Samenhangende, anorganische grondsoortenSamenhangende, anorganische grondsoorten, zoals klei en leem zijn meestal slecht water-doorlatend en wel samendrukbaar. Ook deze grondsoorten bezitten een ‘korrelstructuur’. Het geven van een juiste definitie voor klei en leem is moeilijk. In het algemeen kunnen we zeggen, dat klei en leem beide een mengsel zijn van de fijnste deeltjes van de verweringsproducten van rotsgesteenten.Een veel toegepaste manier om klei en leem te onderscheiden is het uitrollen van een hoeveel-heid grond. Vochtige klei kan tot betrekkelijk dunne draden uitgerold worden zonder dat de klei zijn samenhang verliest. Met vochtig leem gaat dat niet, doordat leem bij het uitrollen in brokken uiteenvalt.Naar gelang er in klei en leem veen- of zand-delen aanwezig zijn, krijgen ze een andere naam. De voornaamste klei en leemsoorten volgen hier:

• teelaarde: een mengsel van klei of leem en zand. Met in ontbinding zijnde stoffen van plant-aardige oorsprong wordt teelaarde humus of ook

wel bovengrond of zwarte grond genoemd;

• zeeklei: in zee bezonken klei. Ze bevat een tamelijk hoog kalkgehalte (mariene afzetting);

• rivierklei: door rivieren aangevoerde klei die op de uiterwaarden is bezonken gedurende de perioden dat de rivier buiten het zomerbed is getreden (fluviatiele afzetting);

• potklei: een zeer taaie kleisoort met een hoge wrijvingsweerstand. Deze kleisoort is een product van de grondmorenen uit de ijstijd en komt in ons land voor in Groningen (glaciale afzetting);

• keileem: mengsel van leem en zand met gruis van gesteente. Het bevat dus zowel zeer fijne als grove bestanddelen. In verse vochtige toestand is het veelal zeer vast en stug; de korrels voelen hoekig en scherp aan. Evenals potklei is keileem een product van de grondmorenen uit de ijstijd (glaciale afzetting);

• löss: wordt in Limburg aangetroffen. De kleur is grijs, vuilgeel of bruinrood. De structuur is los, wat verklaard kan worden uit de eolische vor-ming.

3 Samenhangende, organische grondsoortenVeen is een voorbeeld van een samenhangende, organische grondsoort. Het is een verzameling van dode plantenresten die door het onvol-doende toetreden van zuurstof onvolledig zijn vergaan.We kennen laagveen en hoogveen. Het eerste wordt gevormd in stilstaand water waar de zuur-stof niet kan toetreden. Het hoogveen ontstaat

veen

leem

slib

klei

grind

teelaarde

keileem

plantenresten

hout

koolas

puin

schelpen

zand

Figuur 2.7 Aanduiding van grondsoorten in een boorprofiel

06950416_h02.indd 22 09-03-2005 11:52:56

2 DE ONDERGROND 23

op moerassige, waterrijke bodem, waar de lucht-toevoer wordt afgesloten door planten (veen-mossen).Evenals klei en leem is veen slecht waterdoorlatend, hoewel de horizontale doorlatendheid beduidend groter kan zijn dan de verticale. In tegenstelling tot klei en leem heeft veen geen ‘korrelstructuur’, maar een vezelachtige struc-tuur.

In figuur 2.7 is weergegeven hoe grondsoorten in een boorprofiel worden aangegeven. In figuur 2.8 is aangegeven hoe bijmengsels in een bodem-profiel worden weergegeven.

hoofdbestanddeelweinig bijmengsel

minste bijmengselmeeste bijmengselhoofdbestanddeel

veel bijmengselhoofdbestanddeel

hoofdbestanddeelmatig bijmengsel

28

5 3 2

4

37

6

Figuur 2.8 Aanduiding van een bodemprofiel, in geval van

bijmengsels

2.2 Geotechnisch grondonderzoek

Om de geschiktheid van de ondergrond te leren kennen en daaruit de draagkracht van een fun-dering te kunnen bepalen, wordt geotechnisch grondonderzoek uitgevoerd. Voor een gebouw

bestaat dit onderzoek ten minste uit:

• bepaling van de bodemopbouw;

• bepaling van de grondwaterstand;

• bepaling van de diepte van de draagkrachtige zandlaag bij een fundering op palen;

• bepaling van de samendrukbaarheid van de grondlagen bij een fundering op staal.

Naast geotechnisch grondonderzoek kunnen we ook milieukundig grondonderzoek uitvoeren, zie hoofdstuk 7.De manier waarop en op welke schaal geotech-nisch grondonderzoek plaatsvindt, is afhankelijk van de grootte van het gebouw en de wijze van uitvoering. Zo kunnen we voor lichte gebouwen, bijvoorbeeld garages, kleine sportgebouwen en tramhuisjes, met een eenvoudig onderzoek vol-staan, terwijl we bij grotere bouwwerken, al dan niet met diepe kelders, een uitgebreid onderzoek laten instellen om ook de uitvoeringstechnische zaken beter te kunnen bezien.Grondonderzoek wordt in het algemeen uit-gevoerd door gespecialiseerde bedrijven. Des-gewenst geven deze ook een deskundig funde-ringsadvies.

Het grondonderzoek kunnen we globaal indelen in veldonderzoek en laboratoriumonderzoek. Bij het veldonderzoek gaat het erom het niveau van de grondwaterspiegel te peilen (peilbuis) en de bodemopbouw en de diepte van de draagkrach-tige laag vast te stellen (sonderen).Bij het laboratoriumonderzoek willen we, aan de hand van zogenaamde ongeroerde grondmonsters (grondboring), de sterkte (triaxiaalproef) en de stijf-heid (samendrukkingsproef) van de grond bepalen.

2.2.1 Veldonderzoek

2.2.1.a Peilen grondwaterstandHet veldonderzoek wordt meestal gestart met het meten van de grondwaterstand. Deze hoogte kunnen we vinden door in het terrein een put te graven. Willen we deze stand regel-matig controleren, dan kunnen we beter een peilbuis in de grond brengen, figuur 2.9. Indien de grondwaterspiegel vrij ver onder het maaiveld ligt, is het aanbrengen van een peilbuis zonder meer noodzakelijk. In NEN 5120 staan richtlijnen voor het plaatsen van peilbuizen.

06950416_h02.indd 23 09-03-2005 11:52:57

24

peilklokje

korrels, alleporiën gevuld

korrels, veelverzadigde poriën

verzadigde poriën

korrels, zakwateren lucht

funiculair

filter

capillair

pendulair

freatisch vlak

dop met gaatje

Figuur 2.9 Peilbuis met soorten grondwater

Een peilbuis kan ook dienen om de spanning te meten van het onder niet-waterdoorlatende klei- of leemlagen aanwezige grondwater. Dit grond-water of spanningswater stijgt dan in de buis tot een niveau dat overeenkomt met de waterdruk. Dit kan dus zelfs hoger zijn dan het waterniveau in de peilbuis die boven de niet-waterdoor-latende laag staat.In slecht waterdoorlatende lagen is de stijg-hoogte van het grondwater met een peilbuis moeilijk te bepalen. Er is een zogenaamde insteltijd nodig, die afhankelijk van de doorlaat-baarheid van de betreffende grond, varieert van enkele dagen tot enkele weken.

De hoogte van de grondwaterspiegel is af-hankelijk van het jaargetijde (dus of er veel of weinig neerslag is geweest) en de mate van ondergrondse aanvoer van hoger gelegen gronden,bijvoorbeeld in droogmakerijen, nabij duinen en heuvellandschappen en nabij rivieren.Het grondwater tussen de korrels of vezels (bij veen) onderscheiden we in, zie figuur 2.9:

• freatisch water;

• capillair water;

• funiculair water;

• pendulair water.

Het freatische vlak is niet de bovengrens van het grondwater. In de nauwe poriën tussen de grondkorrels wordt het water opgezogen boven

het freatisch vlak. Hoe nauwer de poriën, des te groter is de capillaire stijghoogte. Tot aan deze capillaire grondwaterspiegel zijn dus alle poriën gevuld met water. Maar de grond hierboven zuigt nog water op in de naden tussen de grond-korrels. Het is vergelijkbaar met hoe water zich gedraagt tussen bijvoorbeeld twee glasplaten die een kleine hoek met elkaar maken. In deze hoek ontstaat dan een driehoekige waterdraad met een hol zijvlak. Dit zogenaamde funiculaire water (funiculus = draad) heeft een veel grotere stijg-hoogte dan het capillaire water. In dit gebied zijn de poriën niet geheel gevuld met water.Ten slotte is er in de bovenste grondlaag nog water aanwezig dat blijft hangen bij het door-zakken van het hemelwater en eventueel, wat lager, door het zakken van de grondwater-spiegel. Dit is het zogenaamde pendulaire grondwater. Tussen deze zones kan dus een laag geheel droge grond aanwezig zijn.

Bij het graven in grond kan in de drie zones bo-ven het freatische vlak het water niet uittreden, omdat de atmosferische druk groter is dan de druk die in dit water heerst. De snelheid waar-mee het water in een gat onder het freatisch vlak uittreedt, is sterk afhankelijk van de doorlaatbaar-heid van de omringende grond.

2.2.1.b SonderingenHet meest toegepaste veldonderzoek is het zogenaamde sonderen. Bij mechanische son-deringen wordt, door het in de grond drukken van een stalen buis (diameter 36 mm) voorzien van een binnenstang met aan de onderkant een kegelvormige punt (de conus), de puntweer-stand en de wrijvingsweerstand van de grond

conuspunt

conusmantel (taps)

mantelbuis

sondeerstang

a

a

a = hoogte van 1 waarneming

Figuur 2.10 Mechanische mantelconus

06950416_h02.indd 24 09-03-2005 11:52:59

2 DE ONDERGROND 25

gemeten, figuur 2.10. De mantelbuis bestaat uit geschroefde segmenten van 1 m lengte. De binnenstangen, eveneens 1 m lang, worden ge-woon opeengestapeld.

De in figuur 2.11 afgebeelde sondeerwagen, die voldoende gewicht moet hebben om de buizen de grond in te kunnen drukken, levert een zo-genaamde mechanische/discontinue sondering. Mechanisch, omdat de conus door middel van de binnenstangen wordt bewogen, en discon-tinu, omdat er wordt gemeten in stappen van 200 mm.

We hebben hier gekozen voor een discontinue sondering, omdat de werking hiervan een-voudig is weer te geven. In de praktijk wordt echter bijna alleen nog maar continu gemeten (mechanisch of elektrisch). Bij een elektrische sondering wordt in plaats van de binnenstangen een kabel aangebracht, die verbonden is met een meetlichaam in de conus. De vervorming van het meetlichaam door de tegendruk van de grond wordt door middel van rekstrookjes gemeten, figuur 2.12.

In NEN 3680 staan richtlijnen voor de uitvoering van sonderingen. Deze norm is alleen nog maar van toepassing voor sonderingen met de me-

flexibele ring

conuspunt

rekstrookje

meetlichaam

flexibele ring

kabel naar registratie-apparatuur

Figuur 2.12 Elektrische conus

chanische conus, aangezien voor sonderingen met de elektrische conus inmiddels NEN 5140 is verschenen. In deze laatste norm is ook een klassenindeling opgenomen, zie de tabel van figuur 2.13. In klasse 1 is de vereiste nauwkeurig-heid van de metingen het grootst, in klasse 4 het laagst. Klasse 1, die relatief hoge kosten met zich meebrengt, komt alleen in aanmerking voor spe-cifiek onderzoek. Voor het geotechnisch ontwerp van funderingen voldoen vaak de klassen 3 en 4.

70

mantelbuis ∅ 36 x 10

conus (10 cm2)

binnenstang ∅ 15

taps toelopendebeschermkap(geen wrijving)

130200

F1 : conusdruk

F2 : conusdruk + mantelwrijving

F1

F2 F2

F1

F2 F2

F1

F2 F2

Figuur 2.11 Sondeerwagen met mechanische conus (100–200 kN)

06950416_h02.indd 25 09-03-2005 11:53:00

26

Voor grondconstructies waar zetting en stabiliteit een rol spelen, is behoefte aan sonderingen vol-gens klasse 2.

Naast de conusweerstand kunnen bij gebruik van andere conustypen ook andere gegevens worden gemeten. De meest toegepaste conus is de elektrische kleefmantelconus. Daarmee wordt zowel de conusweerstand als de plaatselijke wrijving gelijktijdig geregistreerd. Hiertoe is een mantel met een oppervlak van 15.000 mm2 boven de punt aangebracht.De plaatselijke wrijving wordt op dezelfde wijze als de conusweerstand gemeten en geregi-streerd, figuur 2.14.

flexibele ringconuspunt

kleefmantel

flexibele ring

Figuur 2.14 Elektrische kleefmantelconus

We geven een overzicht van de typen sonderin-gen die worden toegepast, zie figuur 2.15.

Meting van zowel conusweerstand als plaatselijke wrijving maakt het mogelijk het wrijvingsgetal te berekenen. Het wrijvingsgetal definiëren we als: het quotiënt van plaatselijke wrijving en de op gelijke diepte gemeten conusweerstand, vermenigvuldigd met een factor 100. Hierbij wordt rekeninggehouden met scheidingen van de laag ter hoogte van de mantel.

Discontinue(in stappen)

Indicatiegrondsoort

Continue(20 mm/sec)

Conusdruk

Wrijvings-getal

veen – klei – zand?

+

Plaatselijkewrijving(wel/niet)

Mechanische(stangen)

Elektrische(rekstroken)

Typesondering

Uitvoering Metingen

Figuur 2.15 Typen sonderingen

Klasse Specifieke toepassingen

3,4 • Classificatie/schematisering van zand en klei/veen (onderscheid tussen klei en veen vaak niet goed mogelijk) • Ontwerp van fundering op drukpalen en trekpalen

2 • De toepassingen van klassen 3 en 4 en daarnaast: • Classificatie/schematisering van zand, stijve klei en veen • Ontwerp van funderingen op kleefpalen • Correlaties voor de bepaling van geotechnische parameters van (stijve) klei en zand

1 • De toepassingen van klasse 2, 3 en 4 en daarnaast: • Classificatie/schematisering van slappe klei en veen • Correlaties voor de bepaling van geotechnische parameters van slappe klei en veen

Figuur 2.13 Specifieke toepassingen voor de sondeerklassen in NEN 5140

06950416_h02.indd 26 09-03-2005 11:53:02

2 DE ONDERGROND 27

elektrode

flexibele ring

conuspunt

flexibele ring

kleefmantel

elektrode

Figuur 2.18 Elektrische geleidbaarheidsconus

flexibele ring

conuspunttemperatuursensor

flexibele ring

Figuur 2.19 Temperatuurconus

• elektrische geleidbaarheid : voor onderzoek naar de verspreiding van verontreiniging, fi guur 2.18;

• temperatuur: voor warmteoverdracht in de bodem en het bepalen van de temperatuur-gradiënt, fi guur 2.19.

Sonderingen onderscheiden we in:

• handsonderingen : alleen geschikt voor con-troleonderzoek bij bijvoorbeeld grondvervan-ging, fi guur 2.20;

Figuur 2.16 Enkele waarden van het wrijvingsgetal

Het wrijvingsgetal geeft samen met de conus-weerstand over het algemeen een goed beeld van de opbouw van de bodem onder de grond-waterstand. In de tabel van fi guur 2.16 zijn enige kenmerkende waarden van het wrijvingsgetal gegeven. Met nadruk stellen we dat deze waar-den slechts indicatief zijn en getoetst dienen te worden aan boringen, dan wel aan lokale erva-ring. Ze gelden uitsluitend voor de cilindrische elektrische kleefmantelconus. Boven de grond-waterstand en in geroerde grond kunnen grote afwijkingen ten opzichte van genoemde waar-den voorkomen.

Naast het meten van de conusweerstand en de plaatselijke wrijving is het mogelijk extra metin-gen uit te voeren, zoals meting van:

• waterspanning: voor het registreren van lagen die het water remmen en het bepalen van de stijghoogte van het grondwater, fi guur 2.17;

poreuze steenconuspunt

Figuur 2.17 Waterspanningsconus

Grondsoort Wrijvingsgetal

Grind, grof zand 0,2 – 0,6Zand 0,6 – 1,2Silt, leem, löss 1,2 – 4,0Klei 3,0 – 5,0Potklei 5,0 – 7,0Veen 5,0 – 10,0

06950416_h02.indd 27 09-03-2005 11:53:03

28

conus

sondeerstang

cilinder

plunjer

handvat

manometer

Figuur 2.20 Principe handsondeerapparaat

• middelzware sonderingen: alleen geschikt om de slappere lagen boven het ‘diepe zand’ te ver-kennen. Maximaal kan een conusweerstand van 10 MN/m2 worden gehaald. Dit type sondering gebruiken we bij een fundering op staal en bij de aanleg van wegen en dijken, waarbij we vooral geïnteresseerd zijn in de zettingen van de slap-pere lagen;

• diepsonderingen: hierbij worden de diepere draagkrachtige lagen verkend. Dit type sondering heeft pas zin als we de weerstand van het diepe zand moeten weten in verband met paalfunderingen van gebouwen en kunst-werken.

In figuur 2.21 tot en met 2.25 zijn diepsonderin-gen, verspreid over Nederland, respectievelijk in Amsterdam, Rotterdam, Groningen, Zwolle en Eindhoven, afgebeeld.De naast de sonderingen geplaatste bodem-profielen zijn schattingen op grond van de wrij-vingsgetallen.

0

-1

-2

-3

-4

-5

-6

-7

-8

-9

-10

-11

-12

-13

-14

-15

-16

-17

-18

-19

-20

-21

-22

-23

-24

wrijvingsweerstand in MN/m2

conusweerstand in MN/m2

toplaag zand

veen

veenlagen

klei

klei

klei

zandhoudende klei

zand

zand

zand

zand, zeer vast

zand, kleilagen

klei, plaatselijk zand

wrijvingsgetal W/C × 100

diep

te in

met

ers

t.o.

v. N

AP

0 01 02 03 04 05

0 2 4 6 8 10 20

sondering volgens NEN 5140conustype: cylindrisch elektrisch

6 5 4 3 2 1Amsterdam

MV = 0.90 m + NAP1.80 m voorgeboord

38.537.736.034.831.832.0

Altijd funderen op palen. Tot een maximale paalbelasting van 300 kN is een paalpunt-niveau van NAP –13 à 13,5 m. mogelijk. Voor hogere belastin-gen moet worden gefundeerd op circa NAP –19 m.In verband met de hier aan-wezige ophoging (bestrating op zandpakket) en de onder-liggende slappe lagen (veen, klei), moeten we rekenen op een extra paalbelasting ten-gevolge van het zetten van de grond (negatieve kleef, zie hoofdstuk 4).

Figuur 2.21 Sondering met plaatselijke kleefmetingen te Amsterdam

06950416_h02.indd 28 09-03-2005 11:53:05

2 DE ONDERGROND 29

0

-1

-2

-3

-4

-5

-6

-7

-8

-9

-10

-11

-12

-13

-14

-15

-16

-17

-18

-19

-20

-21

-22

2

1



zand, klei

zand

kleilaag

veen

veenlaag

klei

slib(oude ophoging)

wrijvingsgetal W/C × 100di

epte

in m

eter

s t.

o.v.

NA

P

0 01 02 03 04 05

0 2 4 6 8 10 20


6 5 4 3 2 1Rotterdam

MV = 1.37 m + NAPFunderen op palen met een paalpuntniveau van NAP –17 of –21 m.Gezien de aanwezige opho-ging en de daaronder gelegen slappe lagen, moeten we reke-nen op een aanzienlijke nega-tieve kleef.

Figuur 2.22 Sondering met plaatselijke kleefmeting te Rotterdam

0

1

2

3

4

5

6

7

8

-1

-2

-3

-4

-5

-6

-7

-8

-9

-10

-11

-12

-13

-14

-15

-16

-17



zand

zand, zeer vast

zand, minder vast

oplaag,wisselend zand / klei

potklei

klei


diep

te in

met

ers

t.o.

v. N

AP

0 01 02 03 04 05

0 2 4 6 8 10 20


6 5 4 3 2 1Groningen

MV = 6.85 m + NAP

40.6

40.3

Funderen op palen met een paalpuntniveau van circa NAP +3 m.Denk om de zettingsgevoelig-heid van de kleilagen tussen NAP –1 en –10 m.

Figuur 2.23 Sondering met plaatselijke kleefmeting te Groningen

06950416_h02.indd 29 09-03-2005 11:53:07

30

0

1

2

-1

-2

-3

-4

-5

-6

-7

-8

-9

-10

-11

-12

-13

-14

-15

-16

-17

-18

-19

-20

-21

-22



zand

zand,matig vast

zand, kleihoudend

zand, vast

klei / leem

wrijvingsgetal W/C × 100di

epte

in m

eter

s t.

o.v.

NA

P

0 01 02 03 04 05

0 2 4 6 8 10 20


6 5 4 3 2 1Zwolle

MV = 1.80 m + NAPFunderen op staal of op korte palen.

Figuur 2.24 Sondering met plaatselijke kleefmeting te Zwolle

Figuur 2.25 Sondering met plaatselijke kleefmeting te Eindhoven

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

-1

-2

-3

-4

-5



zand

zand

leem

leem,zandlagen

zand, leemlagen

zand

zand

zand

leem

leem

zand, wisselendevastheid

veenlaag

veenlaag


diep

te in

met

ers

t.o.

v. N

AP

0 01 02 03 04 05

0 2 4 6 8 10 20


6 5 4 3 2 1Eindhoven

MV = 16.40 m + NAPEen fundering op staal is voor lage belastingen mogelijk. Bij hoge belastingen moet wor-den gefundeerd op palen met een paalpuntniveau van circa NAP +7 m.

06950416_h02.indd 30 09-03-2005 11:53:10

2 DE ONDERGROND 31

2.2.2 GrondboringenVaak zijn grondboringen nodig om de met son-deringen vastgestelde bodemopbouw te verifië-ren en om grondmonsters te steken voor nader onderzoek in het laboratorium. We onderschei-den de volgende typen boringen:

• spoel-, spuit- wasboringen;

• avegaarboringen;

• pulsboringen;

• steekboringen.

Pulsboring en spoelboringEen veel toegepaste boormethode is de puls-boring. Hierbij wordt de grond binnen de boorbuis (steunbuis) met een puls omhoog gehaald, zie figuur 2.26. Een puls hangt aan een draad en bestaat uit een stukje stalen pijp met onderin een klep die automatisch sluit als de puls omhoog wordt gehaald. De grond in de puls is geroerd en veelal vermengd.Met een spoelboring wordt de grond nog meer geroerd en vermengd. Hierbij wordt on-derin de boorbuis water gepompt dat vervol-gens door de boorbuis omhoog stroomt en de losgewoelde grond meevoert. Door het water over een zeef te leiden kan de boorbaas de samenstelling van de grond vaststellen.

Voor een uitgebreide beschrijving van de ver-schillende typen boringen verwijzen we naar

NEN 5119 en de vele handboeken. Om fysische grondeigenschappen, zoals sterkte en stijfheid, te kunnen bepalen, moeten de mon-sters zoveel mogelijk ongeroerd boven worden gehaald. Gaat het alleen om een nadere beschrij-ving van de bodemlagen, dan kunnen we soms volstaan met geroerde monsters. Voor het steken van ongeroerde monsters gebruiken we in Nederland vaak Begemann- en Ackermann-monstersteekapparaten.

Begemann-steekapparaatDit door het Laboratorium voor Grondmecha-nica Delft ontwikkelde systeem gaat ervan uit dat er in één operatie een heel lang monster van bijvoorbeeld 20 m lengte wordt gestoken. We spreken dan van een Begemann-boring.Er zijn twee typen ontwikkeld, namelijk voor monsters met een diameter van 29 mm en van 66 mm.De boor- en steekbuis worden met een sondeer-apparaat in de grond gebracht.

binnenbuis

nauwe opening voorpassage nylonvlies

nylonvlies

plunjer (gefixeerd)

monster

nylonvlies

20 m

m/s

steunvloeistof

vast punt

boorbuis

∅ 29of ∅ 66

Figuur 2.27 Begemann-steekaparaat

puls

steunbuis

Figuur 2.26 Pulsboring Bron: NEN 5119

06950416_h02.indd 31 09-03-2005 11:53:12

32

Begemann-boringKenmerken van de Begemann-boring, zie figuur 2.27, zijn:

• de boorbuis heeft een grotere diameter dan de steekbuis en is gevuld met een vloeistof om steun te verlenen aan het grondmonster;

• de vloeistof heeft een volumegewicht van 16 kN/m3, om voldoende steundruk te geven aan het continue grondmonster teneinde in elkaar zakken te voorkomen;

• de plunjer wordt vastgezet ten opzichte van het maaiveld, terwijl de boorbuis in de grond wordt gedrukt met een snelheid van 20 mm/s;

• het grondmonster wordt direct na het binnenkomen van de steekbuis omhuld met een continue nylon kous;

• het voornaamste verschil tussen de Bege-mann-boring van 29 mm en die van 66 mm is, buiten het verschil in diameter, de aanwezig-heid van een extra streng plastic buizen die betrekkelijk nauw het door de nylon kous om-hulde monster omsluiten, zie figuur 2.28;

• na luchtdichte afsluiting aan boven- en onderzijde worden de tot 1 m lengte afgesne-den monsters in deze plastic buizen naar het laboratorium gestuurd.

d = 66,7 mmbuitenkant kous

monsterd = 66 mm

toevoer smeer-vloeistof

kous

smeervloeistof

verlengbuis

plastic buis

plastic buis d = 67,3 mm

Figuur 2.28 Dwarsdoorsnede Begemann-steekapparaat,

diameter 66 mm

Ackermann-steekaparaatHet Ackermann-steekapparaat kunnen we ge-bruiken om bij de uitvoering van een pulsboring monsters te steken van bepaalde grondlagen, die we nader in het laboratorium willen onderzoe-ken. Na het steken van het monster vervolgen we de boring door met een puls de grond te verwijderen. Zijn we in de volgende grondlaag aangekomen die we nader willen onderzoeken, dan nemen we daarvan weer een monster met het Ackermann-steekapparaat. Op deze wijze ge-bruiken we het steekapparaat discontinu: alleen op bepaalde diepten worden monsters gestoken. Met dit steekapparaat kunnen we echter ook een continu bodemprofiel maken, namelijk door over de gehele boordiepte monsters te steken.

dunwandigestalen buis (1 mm)

valgewicht40 à 100 kg

schoon gepulst

ongeroerd monster

stilstaande boorbuis

∅ 67

Figuur 2.29 Ackermann-steekapparaat

06950416_h02.indd 32 09-03-2005 11:53:14

2 DE ONDERGROND 33

2.2.3 LaboratoriumonderzoekOm de samenstelling en de eigenschappen van grond nader vast te stellen, worden de uit de boring verkregen grondmonsters in een labora-torium beproefd. Het doel hiervan is parameters vast te stellen over:

• samenstelling;

• mechanische eigenschappen;

• fysische eigenschappen;

• chemische eigenschappen.

De bekendste proeven zijn de samendrukkings-proef en de triaxiaalproef, die hierna nader zijn beschreven. De met de methode-Ackermann en -Begemann verkregen grondmonsters kunnen als zijnde ‘ongeroerd’ worden aangemerkt. Voor laboratoriumproeven, zoals de samendrukkings-proef, is de Begemann-steekboring met de kleine diameter (29 mm) minder geschikt.

2.2.3.a TriaxiaalproefVervormingseigenschappen van de grond kun-nen we bepalen met een zogenaamde triaxiaal-proef, figuur 2.30.

Bij deze proef wordt een ongeroerd grond-monster, omhuld door een rubber vlies en ge-steund door water, in een glazen cilinder (cel) geplaatst. Bij een constante horizontale

drainage grondmonster

p

steundruk binnenmonster d.m.v.waterdruk

rubber vlies

water

monster

rubber plaat

glazen cilinder

Figuur 2.30 Triaxiaalproef

Figuur 2.31 Triaxiaalmonster in cel

steundruk wordt de verticale belasting opge-voerd tot het monster bezwijkt, figuur 2.31.Tijdens de gehele proef wordt de verkorting van het monster gemeten, gelijktijdig met de op-tredende verticale kracht. Daaruit kan het span-ningsvervormingsgedrag worden afgeleid. De spanningstoestand is drie-assig (triaxiaal).Met de triaxiaalproef kunnen we de cohesie en de hoek van inwendige wrijving van het grond-monster bepalen.

2.2.3.b SamendrukkingsproefHet principe van de samendrukkingsproef is vrij eenvoudig, figuur 2.32.

Uit een ongeroerd grondmonster wordt een schijfje met een dikte van 20 mm gesneden en geplaatst in een stalen of koperen ring. De ring voorkomt dat zijdelingse vervormingen optre-den. Het uitpersen van water uit de poriën van de grond wordt gesimuleerd door, aan onder- en bovenzijde, het grondmonster op te sluiten tus-sen poreuze stenen die het water opnemen. In de proef gebeurt dit uitpersen uiteraard in een belangrijk kortere tijd dan in werkelijkheid. De

06950416_h02.indd 33 09-03-2005 11:53:15

34

tijd die nodig is om het water uit de poriën te laten afstromen (consolidatie), blijkt evenredig aan het kwadraat van de laagdikte te zijn (het zogenaamde laagdikte-effect).

Door het trapsgewijs aanbrengen van een verticale belasting op het monster, wordt de samendrukking gemeten over een bepaald tijdsverloop. Met behulp van de samendruk-kingsproef kunnen we de samendrukkings-constante (C) bepalen.

2.3 Grondmechanica

De grondmechanica is de leer van het evenwicht en de vervorming van de grond onder invloed van de erop uitgeoefende krachten.In de volgende subparagrafen bespreken we een aantal hoofdzaken betreffende de grondmecha-nica.

2.3.1 Verticale grond-, korrel- en water-spanningGrond kan bestaan uit korrels, water en lucht, zie figuur 2.33. Belastingen die op de grond wor-den uitgeoefend, kunnen door het water en de korrels worden overgedragen. Beide materialen reageren echter verschillend:

• water kan wel drukspanningen, maar geen schuifspanningen overbrengen; bovendien is de waterdruk in alle richtingen gelijk;

• korrels kunnen zowel druk- als schuif-spanningen overbrengen; de korrelspanning in

korrels

water

lucht

Figuur 2.33 De drie bestanddelen van grond: lucht, water

en vaste stof

horizontale richting kan zowel kleiner als groter zijn dan die in verticale richting.

Daarom maken we onderscheid tussen grond-, korrel- en waterspanningen. De grondspanning is de som van de korrel- en de waterspanning. In figuur 2.34 zijn de verticale grond-, korrel- en waterspanningen weergegeven.Trekspanningen kunnen door grond alleen wor-den overgedragen als deze samenhangend is (cohesief), en dan nog alleen in beperkte mate.

Figuur 2.34 laat een verticale doorsnede van een aantal grondlagen zien. De grond wordt belast met een bovenbelasting p; het grondwaterpeil bevindt zich beneden het maaiveld. Tevens is het verloop van de grondspanning in de ondergrond aangegeven, waarbij de korrelspanning wordt verkregen door de gronddruk te verminderen met de hydrostatische waterspanning.

Voorbeeld

h1 = 1 m; h2 = 2 m; h3 = 3 m.p = 10 kN/m2 (bovenbelasting)

De volumieke gewichten van de grond zijn:veen: γ = 13 kN/m3

zand: γ = 20 kN/m3

water: γ = 10 kN/m3

σv = 10 + 13 × 3,0 + 20 × 3,0 = 109 kN/m2

u = 10 × 5,0 = 50 kN/m2

De maximale korrelspanning σ’v is σv – u = 59 kN/m2

meethorloge voorzakkingsmetingvan het monster

poreuze stenengevat inkoperen ringen

belasting

messingbelastingplaatje

water

grondmonster

Figuur 2.32 Samendrukkingsproef

06950416_h02.indd 34 09-03-2005 11:53:17

2 DE ONDERGROND 35

Uit het voorgaande blijkt dat de schuifweerstand van grondmassa’s sterk afhankelijk is van de grondwaterstand. Immers: waterdruk vermindert de korrelspanning en dus de schuifweerstand.

schu

ifwee

rsta

nd

Rτ

korrelspanning 'σ

'ϕ

c'

c' + ' tg 'σ ϕ

[kN/m2 ]

[kN

/m2

]

Figuur 2.35 Schuifweerstand τR als functie van de

cohesie c ’, de korrelspanning σ’ en de hoek van inwendige

wrijving ϕ’

2.3.2 Wrijvingshoek en cohesieHet verband tussen normaalspanning en schuif-weerstand, dat rechtlijnig blijkt te zijn, is in 1776 door de Fransman Coulomb in een formule vast-gelegd, zie ook figuur 2.35:

τR = c ’ + σ’ ∙ tan ϕ’ (wet van Coulomb)

waarin:

τR = schuifweerstand van de grondc ’ = cohesie of haakweerstand van de grond; ook zonder bovenbelasting (korrelspanning) biedt de grond weerstand tegen verschuivenσ’ = korrelspanningϕ’ = hoek van inwendige wrijving; bij droge grond zonder cohesie komt deze hoek overeen met de hoek van het natuurlijke talud

grondwaterspiegel

σ

h1

p

p

h

u

h2

h3

veen

veen

bovenbelasting

waterdruk

verloop van deverticale korreldruk

zand

G

v'σ

vσ

vσ

vσ

σv = σ’v + uwaarin:σv = verticale grondspanning;σ’v = verticale korrelspanning;u = waterspanning.

Figuur 2.34 Verloop van de verticale grond-, korrel- en waterdruk

06950416_h02.indd 35 09-03-2005 11:53:19

36

2.3.3 Horizontale grond-, korrel- en water-spanningDe horizontale gronddruk (bijvoorbeeld op een grondkerende wand) bestaat uit de volledige waterdruk en een deel van de verticale korrelspan-ning. Hiertoe vermenigvuldigen we de verticale korrelspanningen met een coëfficiënt K. Deze is afhankelijk van de grootte van de hoek van in-wendige wrijving en de wrijving tussen de grond en de grondkerende constructie (wandwrijving).We onderscheiden hierbij:

• Ka = de actieve horizontale gronddrukcoëffi-ciënt; deze coëfficiënt geldt, indien de gronddruk een verschuiving of vervorming van een grond-kerende constructie veroorzaakt. De constructie beweegt zich van de grond af, figuur 2.36;

• Ko = de neutrale horizontale gronddrukcoëf-ficiënt; deze coëfficiënt geldt, indien de grond-druk geen verschuiving of vervorming van de grondkerende constructie veroorzaakt;

• Kp = de passieve horizontale gronddrukcoëf-ficiënt; deze coëfficiënt geldt, indien een grond-kerende constructie tegendruk (weerstand) ontleent aan een grondmassa. De grondkerende

constructie beweegt zich naar de grond toe, fi-guur 2.37.

Om een indruk te krijgen van de orde van grootte van de horizontale gronddrukcoëfficiën-ten, geven we een paar voorbeelden (vereenvou-digde formule):

• klei met ϕ’ = 20°: Ka = 0,49; Ko = 0,66; Kp = 2,04;

• zand met ϕ’ = 30°: Ka = 0,33; Ko = 0,50; Kp = 3,00.

De grootte van Ka en Kp is afhankelijk van vele factoren, zoals de hoek van inwendige wrijving ϕ van de grond, de helling van de wand, de helling van het maaiveld, de vorm van het schuifvlak en de ruwheid van de wand. Voor de algemene for-mules verwijzen we naar bijvoorbeeld NEN 6740 en de diverse handboeken. Voorgaande waarden gelden voor een gladde, verticale wand en een horizontaal maaiveld. De grootte van K0 is alleen afhankelijk van de ϕ-waarde.

(c' = 0)

bewegingsrichtingkeerwand

schuifvlakken

horizontale korreldrukop keerwand

45° + '12 ϕ

Ka · v'σ

(c' = 0)

bewegingsrichtingkeerwand

schuifvlakken

horizontale korreldrukop keerwand

45° - '12 ϕ

Kp · v'σ

Figuur 2.36 Verloop van de schuifvlakken en de horizontale korreldruk in de actieve situatie

Figuur 2.37 Verloop van de schuifvlakken en de horizontale korreldruk in de passieve situatie

06950416_h02.indd 36 09-03-2005 11:53:20

2 DE ONDERGROND 37

Gronddrukcoëfficiënten bij veen zijn niet zomaar aan te geven. Indien de grondslag uitsluitend uit veen is samengesteld, wordt de horizontale druk van de grond op de verticale wand vrijwel alleen bepaald door de waterdruk.

Qp

Qa

RH

RV

G

In figuur 2.38 zijn de krachten getekend die werken op een keerwand. Rechts werkt de actieve horizontale gronddruk en links de pas-sieve druk (weerstand) op de keerwand. Het eigen gewicht (G) van de keerwand voorkomt dat de constructie kantelt.

Figuur 2.38 Krachten, werkend op een keerwand

2.3.4 Logaritmische samendrukkingswet van TerzaghiIn de grondmechanica speelt de samendrukking van de grond een belangrijke rol. Bij het aanbren-gen van een aardebaan voor de aanleg van een weg wordt de ondergrond samengedrukt.Het is van belang om te weten hoeveel de te verwachten zetting bedraagt om de aardebaan de benodigde overhoogte te kunnen geven. Ook voor het inschatten van zettingen bij funderin-gen op staal zijn berekeningen nodig.Bij laboratoriumproeven (samendrukkingsproef) blijkt het verloop van de zetting in de tijd een gebogen lijn te zijn, figuur 2.41.

0 verplaatsing w

actieve gronddruk

deformatie naar actieve zijde

verplaatsing w

deformatie naar passieve zijde

(neutrale gronddruk)

passieve gronddruk

(horizontale korreldrukspanning)

α

Kp · v'σ

h'σ

Ko · v'σKa · v'σ

Figuur 2.39 Karakteristiek van een horizontale grondveer

In figuur 2.39 is het vereenvoudigde verloop van de horizontale gronddruk in samenhang met de verplaatsing van de grond te zien. We noemen dit ook wel de karakteristiek van een horizontale grondveer (verband tussen kracht en verplaatsing).De hoek α is een maat voor de stijfheid van de grond; tan α noemen we de beddings-constante (k).

In formule:

σ ’h = K × w

06950416_h02.indd 37 09-03-2005 11:53:21

38

zakk

ing

veen

klei

zand

tijd

Figuur 2.41 Zakkingsverloop van belaste grond voor

verschillende grondsoorten

Zetten we de samendrukking uit tegen de belas-ting, dan vinden we wederom een gebogen lijn, figuur 2.42. Deze lijn wordt een rechte, indien we de logaritmen van de belasting uitzetten, figuur 2.43.

zakk

ing

belasting p

Figuur 2.42 Last-zakkingsdiagram

Figuur 2.40 Verloop van de verticale en horizontale grond-, korrel- en waterspanningen bij de grondlagen uit figuur 2.34

In figuur 2.40 is het verloop van de verticale en horizontale grond-, korrel- en water-spanningen bij de grondlagen uit figuur 2.34 te zien. Voor de berekening van de horizontale

grondwaterspiegel

50

3 m

20

109 kN/m2

59

zand

2 m

1 m

10

veen

veen

80 kN/m2

50 30

20

5

29 15

h h

h'σv'σ

1 verloop van de verticale drukken 2 verloop van de horizontale drukken

gronddruk is hierbij uitgegaan van de neutrale gronddruk met een gronddrukcoëfficiënt Ko = 0,5.

06950416_h02.indd 38 09-03-2005 11:53:23

2 DE ONDERGROND 39

zakk

ing

belasting p

Figuur 2.43 Zakking als functie van de logaritmen van de

belasting

Op grond hiervan heeft Terzaghi de volgende wet geformuleerd:

z = h

∙ ln

σ’v + Δσ’v (wet van Terzaghi) C’ σ’v

waarin: z = zetting in eindtoestandh = laagdikte van de samendrukbare laagC’ = samendrukkingsconstanteσ’v = oorspronkelijke korrelspanning in het midden van de laag∆σ’v = verhoging van de korrelspanning, na ophoging of bovenbelasting van het terrein.

Het bereiken van de zetting in de eindtoestand vergt tijd (maanden, jaren), omdat het over-spannen water uit de poriën moet afstromen. De lengte van deze zogenaamde consolidatiepe-riode hangt af van de waterdoorlatendheid van de grondsoort: een korte periode bij zand en een lange periode bij klei en veen, figuur 2.41.De samendrukkingsconstante C ’ wordt bepaald in het laboratorium. De orde van grootte van de samendrukkingsconstante C ’ voor verschillende grondsoorten is als volgt:

• zand: 50–500;

• leem: 20–50;

• klei: 10–25;

• veen: 2–10.

We moeten erop bedacht zijn, dat de grond veel stijver reageert als deze al eerder een belasting heeft gedragen. De zetting is dan veel kleiner. Die vroegere belasting kan bijvoorbeeld zijn ver-oorzaakt door het gewicht van het ijs tijdens de

zetti

ng

log vσ 'pg

stijf gedrag bijontlasten enherbelasten (C)

normaalgedrag (C')

1

2

Figuur 2.44 Invloed vroegere voorbelasting op grond-

stijfheid

ijstijd of uit een vroeger bouwwerk dat op die plaats heeft gestaan. De vroegere belasting op de grond wordt de grensspanning genoemd. Als de nieuwe belasting beneden de grensspanning blijft, is de zakking een factor 3 à 5 kleiner, figuur 2.44. Anders gezegd: voor spanningen beneden de grensspanning werken we met de C-waarde en deze is een factor 3 à 5 hoger dan de C’-waarde. Met een samendrukkingsproef kunnen we de grensspanning bepalen.Ten slotte laten we een eenvoudige zettings-berekening zien voor een fundering op staal, fi-guur 2.45 (op de volgende bladzijde).


Veen, C. van der, E. Horvat en C.H. van Koope-ren, Grondmechanica. Waltman, Delft, 1981.

NormenNEN 2560 Controlezeven - Draadzeven, plaat-zeven en geëlektroformeerde zeven met ronde en vierkante gatenNEN 3680 Grondonderzoek - Statische sondeer-methodenNEN 5119 Geotechniek - Boren en monsterneming in grondNEN 5120 Geotechniek - Bepaling van stijghoog-ten van grondwater door middel van peilbuizenNEN 5140 Geotechniek - Bepaling van de conus-weerstand en de plaatselijke wrijvingsweerstand van grond - Elektrische sondeermethodeNEN 6740 Geotechniek - TGB 1990 - Basiseisen en belastingen

06950416_h02.indd 39 09-03-2005 11:53:24

40

Figuur 2.45 Voorbeeld van een zettingsberekening

De zetting van het zandpakket ten opzichte van de samendrukking van de veenlaag mogen we verwaarlozen. Voor de spreiding van de bovenbelasting gaan we uit van een spreidingshoek van 2 : 1, hetgeen een veilige aanname is.De eindzetting van 113 mm is erg hoog. Normaal is een gelijkmatige zetting van 10–30 mm toelaatbaar.

grondwaterspiegel

Q

veen

zand

zand

2:1

maaiveld

2:13,5 m

1,0 m

3,5

m

1,0

m

2,0

m1,

0 m

1,5

m

Q = 100 kN/m

Spanningsspreiding onder de strook: 2:1Volumiek gewicht van de grond:• zand: γn = 18 kN/m3 (nat) γo = 10 kN/m3 (onder water)• veen: γn = 1 kN/m3 (onder water)

Samendrukkingsconstante C’ = 10 (veen)

Berekeningsblad

Zetting in eindtoestand:

z = h

ln σ’v + Δσv’

(wet van Terzaghi) C’ σ’v

σ’v (– 3,5 m) = 1,5 × 18 + 1,0 × 10 + 1,0 × 1 = 38 kN/m2

Δσ’v = Q

= 100

= 29 kN/m2

3,5 3,5

h = 2,0 m.

z = 2000

ln 38 + 29

= 113 mm. 10 38

Er zijn nu twee mogelijkheden:1 verlagen van de belasting;2 fundering op palen.

Een verbreding van de fundering blijkt niet veel invloed uit te oefenen (ga dit zelf na met bij-voorbeeld een strookbreedte van 2 m).

06950416_h02.indd 40 09-03-2005 11:53:25

3Fundering op staalir. H.L. Jansen, ir. J.J.M. Brouwer

Onder een fundering op staal verstaan we het rechtstreeks op de

ondergrond plaatsen van het bouwwerk. Het aanlegniveau moet

vorstvrij zijn; aanlegdiepte minimaal 0,8 m.

Indien er sprake is van een ondergrond die tot op grote diepte bestaat

uit vastgepakt zand, dan is de keuze voor een fundering op staal van-

zelfsprekend. Bij matig verdicht zand en bij een ondergrond van klei

is deze keuze echter niet zo vanzelfsprekend. Hier is namelijk kennis

nodig van de eigenschappen van de grond, zoals sterkte en stijfheid.

Een investering in velden laboratoriumonderzoek kan zeer lonend

zijn, omdat op basis van de uitkomsten de meest economische funde-

ring kan worden ontworpen.

06950416_h03.indd 41 09-03-2005 12:51:27

42

Inleiding

In Nederland krijgen funderingen op staal door-gaans minder aandacht dan funderingen op palen. Te vaak wordt bij de afweging van het funderingstype, op grond van angst voor zetting en/of uit gewoonte, gekozen voor een fundering op palen, terwijl een fundering op staal een goed alternatief kan zijn.

De voornaamste reden dat niet wordt gekozen voor een fundering op staal is de onbekend-heid met de eigenschappen van de grond, zoals sterkte en stijfheid. Op veel plaatsen in Nederland, met name op de zandgronden, is de sterkte van de grond vaak voldoende. Door onvoldoende stijfheid van de grond kunnen echter ongelijke zettingen optreden, die kunnen leiden tot problemen zoals scheurvorming, klem-mende deuren en breuken in nutsleidingen. Het ontstaan van een niet al te grote en gelijkmatige zetting is vaak wel acceptabel.Het al of niet gelijkmatig zetten van een gebouw hangt in belangrijke mate af van het gebouw-ontwerp.Door een juiste keuze (homogene bouwmassa in combinatie met een stijve fundering) is veelal een relatief dure fundering op palen niet nodig.

Bij een fundering op staal moeten we kritisch letten op:1 aanlegniveau;2 belendingen;3 grondwaterstand.

Richtlijnen voor funderingen op staal zijn gege-ven in NEN 6740 en NEN 6744.

1 Aanlegniveau

• Vorstvrije aanleg: ten minste 800 mm bene-den het maaiveld in verband met de mogelijk-heid van opvriezen. Het bevriezen van de grond veroorzaakt een volumevergroting en bij het ontdooien zettingen, figuur 3.1.

• Bovenbelasting: een dieper aanlegniveau be-invloedt in gunstige zin de sterkte van de funde-ring. Immers bij het bezwijken van de grond (het ontstaan van schuifvlakken) moet de bovenlig-gende grond worden weggeperst, figuur 3.2.

aanlegbreedte>

800

mm

(vo

rstv

rij)

maa

tgev

ende

gron

ddek

king

vloer

Figuur 3.1 Vorstvrije aanleg

F

schuifvlakken

bovenbelasting

Figuur 3.2 Schuifvlakken bij het bezwijken van de grond

• Economische afweging: een aanlegniveau die-per dan 1,5 m zal veelal oneconomisch zijn.

2 Belendingen

• Door het weggraven van grond ten behoeve van een nieuwe fundering kan de belendende fundering op staal bezwijken (de bovenbelasting vervalt eenzijdig).

• De gronddruk onder een nieuwe fundering kan door belastingspreiding de gronddruk onder de belendende fundering verhogen, waardoor een ongelijkmatige (scheve) zetting kan op-treden, figuur 3.3.

06950416_h03.indd 42 09-03-2005 12:51:29

3 FUNDERING OP STAAL 43

In het laatste geval moeten we namelijk eerst de strokenfunderingen uitzetten, waarna we nogmaals profielen dienen te stellen voor het opgaande metselwerk. Om dit tweemaal maat-voeren te voorkomen, wordt dan een gemet-selde fundering toegepast. Een bijkomend voor-deel is dat we niet hoeven te wachten op het verharden van de betonstroken voordat we met het opgaande metselwerk kunnen beginnen, figuur 3.4.

De verzwaring van de voet wordt trapsgewijs ge-metseld, gewoonlijk door de muur om de twee lagen aan weerszijden een verbreding van een klezoor te geven, de zogenaamde versnijding. Bij zeer grote belastingen worden weleens versnijdingen van drie en soms zelfs vier lagen toegepast. Een enkele maal, bij zeer geringe belasting, worden versnijdingen van slechts één laag toegepast.

De onderste laag metselwerk komt niet direct op de grondslag. Eerst wordt een laag stampbeton (werkvloer) van 50 mm dikte of een vlijlaag (dit is een laag stenen die niet worden gemetseld, maar die eenvoudig naast elkaar komen te lig-gen) op de bodem van de funderingssleuven aangebracht. Deze sleuven moeten op de juiste diepte vlak en horizontaal zijn afgegraven (uit-vlakken).

Mocht, om welke reden dan ook (bijvoorbeeld vanwege een plaatselijk laagje slechte grond), de bodem te diep zijn uitgegraven, dan kunnen

Figuur 3.3 Spanningsgebieden onder funderingen op staal

3 GrondwaterstandEen (toekomstige) verlaging van de grondwa-terspiegel verhoogt, zoals we reeds besproken hebben in hoofdstuk 2, de korrelspanning. Hier-door treden zettingen op (subparagraaf 2.3.4: de logaritmische samendrukkingswet van Terzaghi). Daarnaast wordt ook de draagkracht beïnvloed door de grondwaterstand: hoe hoger de grond-waterstand, hoe lager de korrelspanning en hoe lager de draagkracht.

3.1 Funderingsconstructies op staal

In deze paragraaf bespreken we een aantal, veel voorkomende, funderingstypen.

3.1.1 Fundering op staal van metselwerkDit soort funderingen wordt nog maar zelden toegepast. Slechts bij kleine gebouwen waarvan de plattegrond veel onregelmatigheden vertoont in de vorm van inspringende hoeken en derge-lijke, kan het goedkoper zijn om de fundering te metselen in plaats van bijvoorbeeld betonstroken toe te passen.

F1 F2

sommatie vanspanningen

voorbelaste grond

2:1

bestaand

AB

C

nieuw belaste grond

D 2:1

nieuwaanlegniveau

Punt B zakt meer dan punt A vanwege de sommatie van gronddrukspanningen.Punt C zakt minder dan punt D vanwege de voorbelasting van de grond onder punt C.

06950416_h03.indd 43 09-03-2005 12:51:30

44

we het beste de fundering zoveel dieper aanleg-gen, of het te diep gegraven stuk aanvullen met stampbeton. Betreft het een klein verschil, dan kunnen we ook aanvullen met een laag zand, dat we zorgvuldig moeten verdichten.Dit laatste moet ook gebeuren met de vaste grondslag zelf, indien deze door het ontgraven (graafmachines en afvoerend materieel) mocht zijn losgewerkt.Bij klei- en leemgrond wordt soms, alvorens de vlijlaag te leggen, een dun laagje scherp zand aangebracht, dat dan ook zorgvuldig wordt aan-gestampt.

Voor de fundering kunnen we meestal volstaan met een vrij zachte steensoort. Deze moet ove-rigens niet al te zacht zijn, omdat deze dan na

verloop van tijd verweert en haar vastheid geheel verliest. Tegenwoordig gebruiken we vaak kalk-zandsteenklinker of betonsteen.Om te zorgen dat alle voegen goed vol komen en ook om een beschermend laagje te vormen tegen de schadelijke invloeden uit de grond, laten we de fundering vertinnen (afstrijken met cementmortel).

De in figuur 3.4 getekende aanlegbreedten zijn minimale waarden, zie ook paragraaf 3.4.De spouw mag niet te diep (0,200 m) onder het maaiveld doorlopen, anders bestaat de kans dat bij het machinaal aanvullen van de sleuven de halfsteensmuren door de grond naar elkaar toe worden gedrukt.

760

320

200 - m.v.

650

270

3 anderhalfsteens muur 4 spouwmuur

1 halfsteens muur (schuur) 2 steens muur

schaal 1 : 50

320

100

200 - m.v.

540

210

Figuur 3.4 Traditioneel gemetselde fundering op staal

06950416_h03.indd 44 09-03-2005 12:51:31


StampbetonVroeger werd een fundering op staal ook wel met stampbeton gemaakt. Hierbij werd een gat van de gewenste afmetingen ge-graven, dat vervolgens werd volgestort met betonspecie in aardvochtige toestand. Door aanstampen werd de betonspecie verdicht. Tegenwoordig passen we deze methode soms nog toe bij verbouwingen van of aanbouwen aan een bestaande fundering op staal.

3.1.2 Fundering op staal van gewapend betonIs de benodigde aanlegbreedte groot (hoge belasting of slechte grond), dan kunnen we besparen op de aanlegdiepte – en daardoor op materiaal, eigen gewicht en ontgraving – door gewapend beton toe te passen. Dit betekent dat we geen schrale betonsamenstelling mogen gebruiken, maar constructiebeton, bijvoorbeeld beton B25 van de betoncentrale moeten toe-passen.Voor de goede verwerkbaarheid dient dit beton half-plastisch te zijn met een maximale zetmaat van 70 à 80 mm.

De eenvoudigste vorm van een gewapendbe-tonfundering is weergegeven in figuur 3.5-1, de zogenaamde strokenfundering.De strook buigt door onder invloed van de be-lasting door de muur en van de reactie die de grond uitoefent, figuur 3.5-2. Deze reactie wordt meestal gerekend gelijkmatig verdeeld te zijn over de gehele breedte, figuur 3.5-3.Bij toenemende aanlegbreedte neemt het mo-ment en ook de dikte van de strook toe.De doorbuiging veroorzaakt onder in de strook, in breedterichting, trekspanning, zodat een hoofdwapening van korte staven nodig is.De Betonvoorschriften schrijven voor dit geval een minimum betondekking op de buitenste staven van 30 mm voor.Behalve deze hoofdwapening wordt er, evenals in elke plaatconstructie, een verdeelwapening loodrecht op de hoofdwapening aangebracht die ten minste 20% hiervan bedraagt. Deze verdeelwapening houdt de hoofdwapening op zijn plaats.

hoofdwapening

5015

0

verdeelwapening

werkvloer

F

b

3 belastingsschema

2 vervorming

1 dwardoorsnede

σg

De grootte van het maximale moment (in het midden van de strook) bedraagt:

• belasting: F [kN/m];

• strookbreedte: b [m];

• grondspanning: σg [kN/m2].

σg = F

[kN/m2] b

Mmax = 1 ∙ F ∙ ∙ b ∙2 = 1 ∙ F ∙ b [kNm/m]

2 b 2 8

Figuur 3.5 Strokenfundering van gewapend beton

Om uitvoeringstechnische redenen passen we minimaal een strookdikte van 150 mm toe.Om de wapening op de juiste afstand van de onderkant te kunnen houden en om te voorko-men dat zand of grond zich kan vermengen met het beton, brengen we eerst een werkvloer aan. Vroeger namen we hiervoor een laag stamp-beton van ten minste 50 mm dikte, figuur 3.5-1.

06950416_h03.indd 45 09-03-2005 12:51:32

46

Tegenwoordig passen we een laag van 30 mm vloeibeton toe.Vloeibeton is normaal constructiebeton met toe-voeging van een plastificeerder, die het geheel tijdelijk vloeibaar maakt. De ondergrond moet eerst goed nat gemaakt worden om het ont-trekken van water aan het beton te voorkomen, hetgeen de vloeibaarheid zou verstoren.

De belasting is zelden geheel gelijkmatig over de muur verdeeld. Is de variatie gering, dan wordt door de stijfheid van de muur de belasting gelijkmatig over de lengte van de fundering ver-deeld. Zijn er echter belangrijke verschillen, dan moeten we hiermee rekening houden door de breedte van de funderingsstrook te laten varië-ren, figuur 3.6-1.Zelden is de belastingsverdeling precies na te gaan. Bovendien is het onpraktisch met veel verschillende strookbreedten en verschillende wapeningen en dikten te werken. We kunnen dan beter over een bepaalde strooklengte een gemiddelde strookbreedte toepassen, figuur 3.6-2.

Vervangen werkvloerIn de praktijk wil men de werkvloer nog wel eens vervangen door wegenpapier of plastic folie (zogenaamd landbouwfolie). Deze me-thode is echter sterk af te raden, omdat door het lopen op het aangebrachte wapeningnet de afstandhouders in deze zachte onderlaag worden gedrukt. Daardoor is er niet meer vol-doende dekking en gaat de hoofdwapening roesten. Deze methode is alleen te overwegen indien de strook niet wordt belopen en kan worden toegepast bij smalle stroken, zoals bij de bouw van eengezinswoningen of bunga-lows.

Worden de variaties te groot, dan moeten we over de strook een doorgaande verstijvingsrib van gewapend beton aanbrengen, waardoor de muurbelasting gelijkmatiger over de strook wordt verdeeld.Ook als plaatselijk een grote opening in de muur voorkomt, bijvoorbeeld een brede ingangspartij of een breed puikozijn, is een verstijvingsrib no-dig om de belasting gelijkmatig over te brengen, figuur 3.7-1 en 3.7-2.Ter plaatse van de overgang van gevel naar kozijn treden in de rib trekspanningen op aan de onderzijde en in het midden van de opening aan

2300

1000

750

1500

1500

900

1200

1600

2000

5000

2000 25001200

2 bovenaanzicht

1 bovenaanzicht

schaal 1 : 100

Figuur 3.6 Vereffening van strookbreedten

06950416_h03.indd 46 09-03-2005 12:51:32


de bovenzijde, figuur 3.7-3. Op deze plaatsen is een relatief zware wapening nodig.

Een andere reden voor het aanbrengen van een verstijvingsrib kan de ongelijkmatigheid van de ondergrond zijn. Daar waar de grondslag gro-tere draagkracht heeft, is de grondreactie groter (stijve grondveren) en op minder draagkrachtige lagen (slappe grondveren) is de grondreactie kleiner. Op de eerstgenoemde plaatsen moet

A

F F

doorsnede A

rib

penant penant

1 vooraanzicht

2 belastingsschema

3 vervorming

gσ

Figuur 3.7 Krachten op strook in langsrichting

dus een opbuigend moment en op de andere een neerbuigend moment door de rib worden opge-nomen. Het is van tevoren niet te zeggen waar en hoe het buigend moment in de lengterichting van de strook verloopt. Meestal is hier geen betrouwbare berekening voor op te stellen.

Daarom geven we de verstijvingsrib een door-gaande onder- en bovenwapening, die over de gehele lengte onder en boven gelijk is en die we evenals de ribhoogte naar constructief inzicht kiezen.De verstijvingsrib wordt verder gewapend als een normale balk, figuur 3.8-1.

Het is zaak de aanlegbreedten zo te bepalen dat voor elke muur de werklijnen van de resultanten van de belastingen en aangenomen grond-reacties samenvallen. Anders kunnen de werkelijk optredende spanningen belangrijk afwijken van de veronderstelde spanningen.

3.1.3 Doorgaande gewapendbetonplaatNaast de strokenfundering kennen we de funde-ring op een doorgaande gewapendbetonplaat, figuur 3.9. Redenen voor de keuze van een door-gaande plaat kunnen zijn:

• er is geen kruipruimte nodig; isolatie van de vloer tegen een koude ondergrond is mogelijk door toepassing van een speciale werkvloer. Bij gebouwen met een woonfunctie wordt een isolerende werkvloer toegepast om een te koude begane-grondvloer tegen te gaan;

• de muren van de bovenbouw staan zo dicht op elkaar dat er nauwelijks ruimte tussen de stro-ken overblijft;

• een zodanig grillige plaatsing van de muren, dat de benodigde ontgravingen niet uitvoerbaar zijn.

Ter plaatse van de buitengevel is een vorstrand nodig, figuur 3.9-1 en 3.9-2.Daar waar sprake is van zware neerkomende belastingen, kan het nodig zijn om de vloer plaatselijk te verdikken. We maken hier dan een zogenaamde versterkte strook, figuur 3.9-3. De versterkte strook kan in langsrichting worden beschouwd als een balk op meerdere steun-punten, figuur 3.9-4.De gronddruk werkt als een opwaartse belasting

06950416_h03.indd 47 09-03-2005 12:51:33

48

en de kolommen als steunpunten. Ter plaatse van de kolommen treedt trek op aan de onder-zijde van de versterkte strook; in het midden van de velden aan de bovenzijde. Op deze plaatsen is een relatief zware wapening nodig.De dikte van de strook moet niet alleen voldoen

aan eisen ten aanzien van buiging, maar wordt mede bepaald door het criterium ten aanzien van de veiligheid tegen het door de vloer ponsen van de kolommen.De vloer tussen vorstrand en versterkte strook wordt ook op buiging belast; zetting van rand en strook veroorzaken een opwaartse gronddruk op de vloer. De hiervoor optredende buiging geeft afwisselend trekspanningen onder en boven in de plaat. Een dubbel kruisnet is nodig (onder- en bovenwapening in twee richtingen).Indien het verschil in dikte tussen strook en vloer klein is, is het uit praktische overwegingen een-voudiger de vloer dezelfde dikte te geven als de strook.

3.1.4 Eenzijdige fundering (belendingen)Wanneer de zijgevel samenvalt met de erfschei-ding, kunnen we in de regel de normale funde-ring op staal niet toepassen, omdat de eigenaar van het belendende perceel het uitstekende deel hiervan niet op zijn terrein hoeft toe te laten.Ook bij het bouwen tegen een bestaand pand aan is het onmogelijk de normale constructie uit te voeren. We moeten een eenzijdige fundering toepassen.Bij geringe belasting en goede grondslag kun-nen we bij metselwerk volstaan met het aan één zijde aanbrengen van de versnijdingen, zie figuur 3.10-1. Een eenzijdige fundering op staal van stampbeton (figuur 3.10-2) of van gewapend beton (figuur 3.10-3) is ook mogelijk.

De gronddrukspanning onder de funderingsstrook verloopt driehoekig, figuur 3.10-4. Aangezien de resultante van de gronddruk en de boven-belasting samenvallen, bedraagt de meewer-kende strookbreedte maximaal anderhalf maal de muurdikte. Een bredere strook is zinloos: het uiteinde komt dan los van de grond.

Indien we een grotere strookbreedte nodig heb-ben, kan het toepassen van koppelbalken een oplossing zijn, figuur 3.10-5.Het niet-samenvallen van de bovenbelasting met de resultante van gronddrukspanningen (we nemen aan dat deze gelijkmatig is), veroorzaakt een moment M = F ∙ e. Dit geeft wringing in de strook, die we hiervoor moeten verzwaren.De wringing wordt overgedragen aan de koppel-

werkvloer

hoofdwapening

verdeelwapening

5015

0

balkwapening

beugels

a

A

b

a

A

F

12 (b - a) 1

2 (b - a)

gσ

1 vooraanzicht

2 belastingsschema

Het maatgevende moment in de strook bevindt zich nu niet in het midden van de breedte maar onder de zijkanten van de ver-stijvingsrib (punt A). De grootte van dit maxi-male moment bedraagt:

• belasting: F [kN/m];

• strookbreedte: b [m];

• grondspanning: σg [kN/m2].

σg = F

[kN/m2] b

Mmax = 1 ∙ F ∙ ∙ 1 ∙ (b – a)∙2

2 b 2

Mmax = 1 ∙ F ∙(b – a)2 [kNm/m]

8 b b

Figuur 3.8 Strokenfundering met verstijvingsrib

06950416_h03.indd 48 09-03-2005 12:51:34


balken die dwars op de strook staan (h.o.h. circa 3 m) en die het benodigde evenwicht verkrijgen uit een tegenovergelegen bouwmuur.De koppelbalken worden belast op buiging.

Een andere oplossing is de overkraging van de begane-grondvloer, figuur 3.10-6.

Een centrisch belaste funderingsstrook is nu mogelijk. De begane-grondvloer maken we van gewapend beton, waarbij het overstek moet worden berekend op een groot buigend mo-ment en een grote dwarskracht.

A B 8

00 m

m

g

kolom kolom kolom

F F F

vervorming

belastingsschema

werkvloer

afwerklaag

kolom

afwerklaag

werkvloer

vorstrand versterkte strook

kolom

1 verticale doorsnede

2 detail A: vorstrand

4 versterkte strook in langsrichting

3 detail B: versterkte strook

schaal 1 : 100

schaal 1 : 100

schaal 1 : 50

Figuur 3.9 Doorgaande gewapendbetonplaat

06950416_h03.indd 49 11-03-2005 11:57:15

50

3.1.5 Fundering op poerenIn de utiliteitsbouw komt het vaak voor dat we niet te maken hebben met lijnlasten van muren, maar met puntlasten tengevolge van de spanten van de bovenbouw.Het spreekt vanzelf dat we dan ook geen door-gaande funderingsstroken hoeven te maken. We kunnen volstaan met plaatselijke funderings-

punten, de zogenaamde poeren of stiepen, die vorstvrij worden aangelegd op de vaste grond-slag, zie figuur 3.11. De figuur toont een poer van metselwerk (figuur 3.11-1) en een poer van gewapend beton (figuur 3.11-2).Op deze manier kunnen we muren funderen waarbij de vaste grondslag wat dieper (tot maxi-maal circa 3 m) onder het maaiveld ligt.

R

200

400

100

belending

F

werkvloer

gewapend beton

200

belending metselwerk belending stampbeton

hard polystyreenschuim

1 gemetselde fundering 2 stampbeton fundering

3 gewapende betonfundering 4 verloop grondspanningen

5 strook met koppelbalk 6 uitgekraagde vloer

gσ

M = F · e

koppelbalk

Re

F

belending

belending

Figuur 3.10 Eenzijdige fundering

06950416_h03.indd 50 09-03-2005 12:51:36


1 metselwerk

2 gewapend beton

Figuur 3.11 Poeren of stiepen

Onder de muren komen gewapendbetonbalken, die de belasting via gemetselde of betonnen pijlers naar de vaste grond afvoeren. Deze pijlers kunnen alleen ‘in den droge’ worden uitgevoerd. Ze vergen naast het nodige graafwerk vaak kostbare voorzieningen ten behoeve van bema-ling . Deze diepe pijlers worden nog wel eens toegepast in combinatie met een gedeeltelijke onderkeldering. Hierdoor wordt het gehele ge-bouw op dezelfde grondslag gefundeerd (gelijk aanlegniveau). De betonnen pijlers worden als normale kolommen uitgevoerd. De gemetselde pijlers kunnen we beter maken als een kort muurtje, gemetseld in normaal vuilwerkverband, dan als een gemetselde vierkante kolom. Dit laat-ste is nogal arbeidsintensief. Het metselwerk van baksteen moet, door berapen, tegen agressieve invloeden vanuit de grond worden beschermd.

De poeren of stiepen voor de fundatie van kolom-men en de ondergrondse pijlerfunderingen

worden in principe net zo gemaakt als de funde-ringen voor doorgaande muren. Alleen komen hier de versnijdingen bij metselwerk, figuur 3.11-1, en de plaatoverstekken bij gewapend beton, figuur 3.11-2, aan alle vier zijden voor.

Voor het bepalen van de benodigde afmetingen (dimensionering) van een gewapendbetonpoer moeten we met de volgende aspecten rekening houden (figuur 3.12-1):

• bepaling van het benodigde oppervlak van de poer (b × b) met betrekking tot de toelaatbare gronddruk;

• de breedte/dikteverhouding van de poer (b < 6h); we streven naar een relatief stijve plaat-constructie zodat een gelijkmatige gronddruk optreedt;

• zodanige afmetingen van de plaatdoorsnede (b × h), dat het buigend moment kan worden opgenomen;

• een voldoende dikte (h) van de poer, zodat de kolom niet door de plaat ponst.

De grootte van het moment in de plaat kan wor-den bepaald zoals bij de strokenfundering met verstijvingsrib. Voor een goede verbinding van kolom en plaat dienen er in de plaat wapening-stekken te worden aangebracht, die voldoende laslengte hebben voor de later aan te brengen kolomwapening, figuur 3.12-2.

Het moment werkt in beide richtingen, zodat we te maken hebben met twee hoofdrichtingen, figuur 3.12-3; de momenten MI en MII zijn in de figuur aangegeven met een momentvector (kurkentrekker-regel).We dienen de wapening uit te rekenen in twee richtingen. De nuttige hoogte in de ene richting is daarbij groter dan in de andere richting, figuur 3.12-4.

De berekening van de ponsspanning is sterk vereenvoudigd (4 × a × h is het manteloppervlak van de kolom in de plaat, figuur 3.12-1).

06950416_h03.indd 51 09-03-2005 12:51:37

52

De grootte van de momenten zijn:• belasting: F [kN]• grondoppervlak: b2 [m2]• grondspanning: σg [kN/m2]

σg = F

[kN/m2]

b2

MI = MII = 1 ·

F · ∙b ∙

2

2 b2 2

MI

= MII = 1

· F [kNm/m] 8

ofwel

M = 1

· F · b [kNm], voor de totale poerbreedte. 8

De ponsspanning bedraagt circa (fig. 1):• belasting: F [N]• afm. kolomdoorsnede: a × a [mm2]• afm. plaat: b × b × h [mm3]

Ponsspanning: τ = F

[N/mm2] 4 · a · h

(4 · a · h is het manteloppervlak van de kolom in de plaat (fig. 1).

In werkelijkheid is het breukpatroon conusvormig.De toelaatbare ponsspanning bedraagt ongeveer1,0 N/mm2, afhankelijk van de betonkwaliteit (zie hiervoor de Betonvoorschriften).

Berekeningsblad

4

3

21

MI

MII

kolomstekken

a

F

h

b12 b1

2

b12

b12

b

b

h

b

a

aF

b

4

3

21

MI

MII

kolomstekken

a

F

h

b12 b1

2

b12

b12

b

b

h

b

a

aF

b

Figuur 3.12 Sterkteberekening van een poer

06950416_h03.indd 52 09-03-2005 12:51:38


3.2 Fundering op grondvervanging

Wanneer we grondsoorten met onvoldoende draagkracht voor een fundering op staal ont-moeten, kunnen we deze laten weggraven en vervangen door zuiver zand. Deze werkwijze heet grondvervanging.

Fundering op grondverbeteringIn plaats van een ‘fundering op grondvervan-ging’ spreekt men ook vaak van een ‘funde-ring op grondverbetering’. Omdat de slechte grond in werkelijkheid wordt vervangen en niet wordt verbeterd, hebben we in dit boek gekozen voor de term ‘fundering op grond-vervanging’.

3.2.1 Grondvervanging: methode met zandkofferDe slechte grond wordt over de gehele hoogte weggegraven. Vervolgens wordt een zandstorting aangebracht om een behoorlijk draagkrachtige laag te verkrijgen tussen de vaste grondslag en de zool van de fundering. Deze hoeft nu niet dieper te worden aangelegd dan voor het vorst-vrij zijn noodzakelijk is.

We kunnen volstaan met het zandpakket (meestal zandkoffer genoemd) uitsluitend aan te brengen onder de muren. De sleuven hiervoor worden minstens zo breed, dat de uitgeoefende drukkrachten zich door de aanvulling onder 45° kunnen spreiden, figuur 3.13-1.

Als de vaste grondslag vrij diep ligt, zodat de zandlaag nogal hoog wordt, zouden tussen de sleuven maar kleine onafgegraven gedeelten overblijven. Eenvoudigheidshalve wordt dan alles afgegraven, zodat de zandkoffer in zo’n geval onder het gehele gebouw doorloopt, figuur 3.13-3.

3.2.2 Grondvervanging: de spaarmethodeEen gedeelte van de slechte grond wordt niet af-gegraven. We maken de ontgraving dan minder diep, zodat over een zekere hoogte de slappere grond boven de vaste laag blijft staan.We gebruiken de zandkoffer om de druk van de bouwmuren over zo’n breedte te spreiden, dat de druk per vierkante meter veilig door deze slappere grond kan worden opgenomen, figuur 3.13-2.

1 zandkoffer onder draagmuur

3 volledige zandkoffer onder gehele gebouw

2 spaarmethode

zand

vaste grondslag

grondaanvulling grondaanvulling

H.W.

H.W. = hoogste waterstand

vaste grondslag

grondaanvulling

zand

vaste grondslag

grond-aanvulling

zand

Figuur 3.13 Fundering op zandstorting

06950416_h03.indd 53 09-03-2005 12:51:39

54

Deze methode kan echter ongelijke zettingen ge-ven door onregelmatigheden in de slappe laag.

Deze in de waterbouwkunde als spaarmethode bekend staande manier van werken, moet voor de bouw van enigszins belangrijke bouwwerken worden verworpen. Zelfs in de wegenbouw tre-den hierbij al zeer ernstige zettingsverschillen op.

Indien de dikte van de slappe lagen enige meters bedraagt (2 à 3 m), dan is het bij gebouwen mogelijk om het ontwerp aan te passen en het bouwwerk van een kelder te voorzien. Daardoor kan een dure zandaanvulling achterwege blijven.

3.2.3 OppervlakteverdichtingBij grondvervanging dienen we ernaar te streven de zandaanvulling zo dicht en vast mogelijk te maken, om inklinking van betekenis te voor-komen.We kunnen de draagkracht van voornamelijk zandlagen verbeteren door de korrels door trillen dichter in elkaar te drijven, waardoor de pakking wordt vergroot, figuur 3.14.

De draagkracht van de grondmassa wordt voor een belangrijk deel bepaald door de grootte van de wrijvingskrachten op de raakvlakken tussen de korrels. Dichtgepakte grond heeft per volume-eenheid meer raakvlakjes en daardoor een hogere draagkracht dan losgepakte grond.Goed gegradeerd zand laat zich goed verdich-ten, in tegenstelling tot zand met een gelijk-matige samenstelling, zoals duinzand. Met ver-

dichtingsmethoden worden niet-samenhangende, losgepakte grondsoorten verdicht; de draag-kracht neemt daardoor belangrijk toe en de zet-tingen worden sterk verminderd.

Door het verdichten wordt de pakkingsdichtheid opgevoerd. De grond wordt daartoe in trilling gebracht, zodat de wrijvingskrachten tussen de korrels tijdelijk kleiner worden. De korrels vinden een nieuw evenwicht in een dichtere pakking als gevolg van de trillingen en de werking van de zwaartekracht. Zandige soorten zijn weinig samenhangend. In het algemeen kan het zand het beste verdicht worden wanneer we het in trilling brengen combineren met inwatering.Elke aanvulling klinkt op den duur door samen-werking van trillingen en eigen gewicht in. De factor tijd speelt dus een belangrijke rol. Omdat we echter willen beginnen met de bouw zodra de aanvulling gereed is, moeten we middelen gebruiken die deze inklinking sneller doen verlo-pen. De voor dit doel geschiktste verdichters zijn trilmachines en explosiestampers. Ook mechani-sche stampers geven goede resultaten. Is het te verdichten oppervlak groot, dan kunnen we een trilwals gebruiken.

We gaan als volgt te werk: na het ontgraven wordt een zandbed, in dikte variërend van 200 tot 500 mm, aangebracht en verdicht. De laag-dikte is afhankelijk van de toe te passen verdich-tingsmachine, zie de tabel van figuur 3.15.

1 losse pakking 2 dichte pakking

Figuur 3.14 Grondverbetering door verdichting

06950416_h03.indd 54 09-03-2005 12:51:40


Figuur 3.15 Laagdikte zandaanvulling afhankelijk van te

gebruiken verdichters

Na het verdichten wordt de volgende laag zand opgebracht en verdicht. Dit proces wordt her-haald tot de vereiste dikte van het totale pakket is bereikt.

Na verdichten kan bij deze methode de toe-gestane funderingsdruk (gronddruk) variëren van 200–300 kN/m2, afhankelijk van de zandsoort en het gewicht van de trilplaat. Scherp zand geeft de beste resultaten en natuurlijk het gebruik van een zware trilplaat met hoge frequentie.Het verdichten van zand met trilmachines is alleen in den droge mogelijk. De waterspiegel moet minimaal 500 mm onder de te verdichten laag liggen, anders ontstaat door de trillende werking van de machine drijfzand.Het is duidelijk dat na het aanbrengen van de zandstorting de fundering zelf een normale fundering op staal of kelderfundering vormt.

3.3 Grondverbetering door diepteverdichting

Bij deze methode wordt het diepliggende zand verdicht, zo nodig tot een diepte van 35 meter. Het ondiepe zand direct beneden maaiveld moet altijd worden naverdicht met de hiervoor beschreven methoden. De dieptever-dichting geschiedt met een speciale trilmachine, figuur 3.16.

Met deze methode kunnen we ook onder water verdichten. Deze methode is niet alleen van belang voor het funderen van bouwwerken op staal, maar ook voor paalfunderingen. Goed

verdichte bodemlagen zijn stabiel en vertonen geen zettingen meer van betekenis.

Met behulp van sonderingen kan het resultaat van de diepteverdichting worden gecontroleerd. Er is een duidelijk verband tussen de grootte van de conusweerstand (qc) en de samendrukkings-constante C’. Voor zand geldt als vuistregel:

C’ = 1,5 à 3,0 qc

σ’v

waarin:qc = conusweerstandσ’v = verticale korrelspanning ter plaatse van de gemeten conusweerstand

3.4 Bestaande funderingen op staal

Het komt regelmatig voor dat een bestaande fundering te licht is uitgevoerd (te smalle aanleg-breedte en/of te ondiep aanlegniveau).Bij gebouwen uit vroegere eeuwen blijkt her-haaldelijk dat men weinig inzicht had in de funderingsproblematiek. Er zijn oude gebouwen met zware balklagen en dikke muren, waarbij de voet van de fundering weinig, soms zelfs in het geheel niet is verzwaard. Het is onbegrijpe-lijk hoe zo’n gebouw door de eeuwen heen is blijven staan. Bij sommige van deze gebouwen zijn dan ook grote zettingen en scheuren op-getreden. Bij andere beginnen die zich nu te vertonen onder invloed van trillingen door het hedendaagse verkeer. Deze scheuren kunnen ook ontstaan wanneer we de houten vloeren vervangen door betonvloeren of bij afbraak van een belendend perceel. Door de plotselinge ontlasting van de ondergrond gaat een deel van de draagkracht hiervan verloren. Belasting op de grond naast het fundament verhoogt immers de draagkracht. In dergelijke gevallen kan de funde-ring worden verdiept.

Ook wanneer een opdrachtgever een gebouw wil laten uitbreiden en dit nieuwe gebouw met een kelder moet worden uitgevoerd, onmiddel-lijk naast het bestaande gebouw zonder kelder, is het noodzakelijk de fundering van het bestaande gebouw te verdiepen. Hiervoor bestaan de vol-gende mogelijkheden:

Verdichter Laagdikte

Handstampers < 200 mm

Explosiestampers < 300 mm

Trilplaten< 1000 kg < 400 mm> 1500 kg < 500 mm

06950416_h03.indd 55 09-03-2005 12:51:41

56

• een ondermetseling toepassen;

• onder de bestaande fundering een beton-achtig materiaal aan te brengen voordat de bouwput wordt ontgraven; we spreken van injecteren en jetgrouten;

• door bevriezing van de grond.

3.4.1 Ondermetselen, onderstromenOndermetselen wordt bloksgewijs uitgevoerd; dat wil zeggen over een geringe lengte van ongeveer 1 meter. Onder de bestaande muur wordt de grond plaatselijk weggegraven, ten minste tot een diepte die nodig is om een voet met het vereiste aantal versnijdingen aan te brengen, figuur 3.17-1. Verder wordt de diepte van de uitgraving bepaald door de plaats van een draagkrachtige laag en de aanlegniveaus van een nieuwe kelder.

We sluiten onder het bestaande metselwerk aan met een stroomlaag, figuur 3.17-3. We spreken daarom ook wel van het onderstromen van een bestaande fundering. De vlijlaag onder de be-staande muur en soms ook enkele lagen van het funderingsmetselwerk, indien dit slecht blijkt te zijn, verwijderen we.

Deze methode van ondermetselen heeft het voordeel, dat onder de nieuwe fundering de druk vrijwel gelijkmatig wordt verdeeld. Daar-tegenover staat, dat het nieuwe metselwerk nogal wat zetting kan krijgen. In de praktijk wordt de verhardingskrimp van het nieuwe metselwerk grotendeels opgevangen door de stroomlaag een dag na voltooiing van het overige metselwerk aan te brengen.

inspuiten

verdichten punt gereed

De machine bestaat uit een motorlier met arm, waaraan een trilelement is opgehan-gen. Het trilelement is aangesloten op een waterpomp. Het water kan aan de onderzijde van het trilelement uittreden. Het stelsel van trilelement en verlengingsbuizen wordt in de zandgrond gebracht.De overvloedige hoeveelheid water, gecom-bineerd met de trillingen, doet plaatselijk drijfzand ontstaan; de verdichter zakt door zijn eigen gewicht daarin weg. Wanneer de gewenste diepte is bereikt, wordt de water-

toevoer afgesloten; dan begint de eigenlijke ver-dichting. De trillingen en de werking van de zwaartekracht zorgen ervoor dat een cilindervormige moot van het zandpakket wordt verdicht. Wanneer de verdichting op een punt is voltooid, wordt de verdichter over een kleine afstand opgetrokken: de inklinkende grondmassa wordt vanaf het maaiveld bijgevuld met zand. De hoeveelheid zand is in sommige gevallen een maatstaf voor de bereikte verdich-ting.

Figuur 3.16 Diepteverdichting

06950416_h03.indd 56 09-03-2005 12:51:42


Figuur 3.17 Ondermetseling van een bestaande fundering

Het bezwaar dat we telkens moeten wachten totdat de strook onder een blok verhard is, al-vorens we een naastgelegen blok kunnen ont-graven, is bij het gebruik van snelverhardend cement tot een minimum te beperken.

OnderblokkenBehalve met metselklinkers kunnen we een bestaande fundering ook verdiepen met prefab-betonblokken. In dat geval spreken we wel van onderblokken. De blokken zijn bijvoorbeeld 1 m breed en 0,5 m hoog.

3.4.2 Grondverbetering door injectieLosse gronden en zand- en grindlagen, die door te geringe dichtheid een onvoldoende draag-kracht hebben, zijn te verbeteren door het inbren-gen van cementwater of een chemisch preparaat waarmee de korrels worden omhuld. Na verhar-ding wordt een verstening van de desbetreffende laag bereikt. Dit noemen we injecteren. Hierbij pompen we een geschikte vloeistof in de holle ruimte tussen de korrels, die na verharding de zandkorrels onderling verbindt. De korrels kitten

zo aan elkaar. Hierdoor ontstaat een versteend massief onder de fundering dat de gebouwbelas-ting naar een dieper niveau overdraagt en tevens dient als grondkering, zie figuur 3.18. In deze figuur zijn twee voorbeelden van een dergelijke grondverbetering gegeven, één zonder stempe-ling, figuur 3.18-1, en de ander voorzien van groutankers, figuur 3.18-2. Bij beide zien we de mogelijkheid om kelders aan te brengen tegen of zelfs onder bestaande gebouwen.

De injectievloeistof stroomt veelal niet verder dan ongeveer 0,5 m vanaf het injectiepunt, af-hankelijk van de grondsoort en de vloeistof. We maken min of meer bolvormige lichamen met een diameter van ongeveer 1 m. Om een door-gaand injectiemassief van voldoende omvang te verkrijgen, moeten we op een groot aantal plaatsen injecteren. Dit maakt de methode arbeidsintensief en daardoor kostbaar.

3.4.2.a Injecteren met cementGrof zand en grind kunnen we verstenen door injecteren met een water-cementmengsel (in klei, leem en veen is deze methode niet toepas-baar). Voor het inpersen hiervan bestaan ver-schillende toestellen.In plaats van een mengsel van cement en water zoals we bij zandgrond kunnen gebruiken, moet voor grindgrond een mengsel van cement, water en zand worden ingeperst.

A

2 doorsnede A

1 doorsnede ondermetseling 3 aanzicht stroomlaag

ED

B C

F

A

keldervloer

stroomlaag

bestaand metselwerkvlak hakken

nieuw

bestaand

nieuw funderings-metselwerk

stroomlaag

bestaandmetselwerk

schaal 1 : 20

De werkvolgorde is achtereenvolgens de blok-ken A, B en C aanbrengen. Daarna, als A, B en C voldoende zijn verhard, beginnen we met de blokken D, E en F.

06950416_h03.indd 57 09-03-2005 12:51:42

58

De samenstelling van het mengsel is afhankelijk van het percentage zand dat tussen het grind reeds aanwezig is.

3.4.2.b Injecteren met chemische stoffenBij dit systeem wordt door middel van dunne, aan het ondereind geperforeerde boorbuizen eerst een kiezelzuurverbinding onder druk in de grond gespoten. Hiervoor moet de grond voldoende doorlatend zijn. Deze methode is daarom alleen geschikt in zand, mits hierin niet te veel fijne delen aanwezig zijn. In klei, leem en veen is deze methode niet toepasbaar. Daarna wordt een zoutoplossing ingebracht, die met het kiezelzuur een verbinding aangaat die de grond-deeltjes omhult en onderling bindt. Tegenwoor-dig worden ook andere chemicaliën gebruikt.Gaat de verbinding in vaste toestand over, dan ontstaat een blijvende verstening.Door de juiste keuze van de injectievloeistof heeft het versteende grondmassief voldoende sterkte gekregen. Er zijn injectievloeistoffen waar-mee de grond vooral waterdicht wordt gemaakt. We spreken dan van een gellaag. Zo’n gellaag heeft echter maar weinig sterkte en is ongeschikt als funderingsversterking.

Met de juiste injectievloeistof krijgt los zand een druksterkte van 200 à 250 kN/m2, hetgeen over-eenkomt met de druksterkte van zandsteen.

Tot een diepte van 25 m is het mogelijk de grond chemisch te verstenen.De versteende grondmassa is uitstekend bestand tegen schadelijke bodemzuren.Deze werkwijze is ook toe te passen om lekke kelders weer te dichten, door aan de buitenkant een versteende aardlaag aan te brengen. Dit kan zelfs geschieden vanaf de binnenkant, zodat ont-gravingen niet nodig zijn.Deze methode is onder andere ook toegepast om de grond onder pijlers waarop naderhand een grotere belasting moest worden toegelaten, te verstenen. Hierdoor was vergroting van het funderingsoppervlak niet meer nodig.

3.4.3 Grondverbetering door jetgroutingMet jetgrouten kunnen we onder de bestaande fundering overlappende betonkolommen aan-brengen. Met een roterende spuitlans wordt de aanwezige grond onder hoge druk losgespoten en verwijderd. Tegelijkertijd voegen we een water-cementmengsel toe, zodat na verharding een steenachtig massief (grondbeton) ontstaat, die de gebouwbelasting naar een dieper niveau overdraagt en tevens dient als grondkering.

We noemen jetgrouting ook wel VHP-grouting (Very High Pressure) of HDI (Hoge Druk Injectie), figuur 3.19. In tegenstelling tot de hiervoor be-sproken injectiemethoden, kunnen we jetgrou-

grondwaterstand

1 zonder stempels/ankers 2 met groutankers

bestaand gebouw

geïnjecteerde grond

nieuwe kelder bestaand gebouw nieuwe kelder

groutanker

Figuur 3.18 Grondverbetering door injectie onder een bestaand gebouw

06950416_h03.indd 58 09-03-2005 12:51:45


In hoofdlijnen zijn er drie uitvoeringsmethoden mogelijk, figuur 3.20:1 mono-jetsysteem, figuur 3.20-1. De boorkroon heeft één injectieopening. De spuitdruk bedraagt circa 40–80 MPa. Dit systeem passen we hoofd-zakelijk toe als er alleen zandlagen zijn;2 bi-jetsysteem. De groutstraal heeft een druk van 40–50 MPa en wordt omhuld door een luchtstraal met een druk van 0,7–1,2 MPa. Door de luchtstraal wordt het bereik van de grout-straal vergroot. Bovendien wordt door de op-stijgende lucht het transport van het materiaal naar het maaiveld verbeterd (airliftwerking).3 tri-jetsysteem. Hierbij wordt de grond door een waterstraal met een druk van 40–50 MPa losgespoten. De waterstraal is omhuld door een luchtstraal. Enkele decimeters lager wordt grout geïnjecteerd, waardoor de ontstane ruimte wordt opgevuld.

Als we in een bepaalde ondergrond nog maar weinig of geen ervaring hebben met jetgrou-ting, maken we vaak enkele proefkolommen om het juiste systeem en de uitvoeringsparameters (draaisnelheid, druk, treksnelheid) te kunnen bepalen.

ting in alle grondsoorten toepassen, mits we de specifieke uitvoeringswijze aanpassen aan de grondsoort. Ook hangt het bereikte resultaat af van het type grond waarin we jetgrouten.

De uitvoeringswijze is in grote lijnen als volgt:1 Een stalen hulpbuis wordt door boren of spoe-len op de gewenste diepte gebracht. Aan de on-derzijde is een speciale boorkroon met injectie-openingen bevestigd. 2 De buis wordt langzaam, draaiend getrokken. Onder zeer hoge druk wordt een water-cement-mengsel in de grond gespoten.3 De aanwezige grond wordt laagje voor laagje afgeschraapt en vermengd met grout. Op deze wijze wordt een groutkolom geformeerd.4 Eventueel kan achteraf, als het grout nog vloeibaar is, wapening in de groutkolom worden aangebracht.

De losgespoten grond die via het boorgat naar het maaiveld afstroomt, moet daar worden op-gevangen en vervolgens worden afgevoerd van de bouwplaats.Als we naast elkaar een aaneensluitende rij kolommen willen maken, moeten we versprin-gend werken om te verhinderen dat de eerder gemaakte en nog niet verharde kolom wordt beschadigd.

Figuur 3.19 Jetgrouting Bron: Handboek Funderingen

06950416_h03.indd 59 09-03-2005 12:51:46

60

3.4.4 Tijdelijke grondverbetering door bevriezingDoor de grond onder de bestaande fundering kunstmatig te bevriezen, ontstaat een steen-achtig materiaal waardoor de draagkracht van de grond hoger wordt. Uiteraard is dit maar tijde-lijk. Net als bij het injecteren van grond, moeten ook voor kunstmatige bevriezing op een groot aantal plaatsen vrieslansen in de grond worden gebracht om een vrieslichaam van voldoende omvang te verkrijgen. Bij kunstmatig bevriezen van cohesieve grond zoals klei en veen treden vervormingen op (volumevergroting door ijs-vorming), hetgeen betekent dat we de methode in dat geval beter niet kunnen toepassen.

3.5 Berekening van de draagkracht

Voor het bepalen van de draagkracht van een fundering op staal moeten we twee grens-toestanden in beschouwing nemen:1 de uiterste grenstoestand:

• grondmechanische;

• constructieve;2 de bruikbaarheidsgrenstoestand.

1 Uiterste grenstoestandDit is de toestand waarbij de constructie van het bouwwerk, ten gevolge van het bereiken van de draagkracht van de grond of van constructieve elementen van het bouwwerk, volledig onbruik-

baar wordt en er geen veiligheidsmarge meer aanwezig is.De grondmechanische grenstoestand wordt ook wel de bezwijkdraagkracht genoemd. Deze grens-toestand wordt bereikt indien een steeds door-gaande vormverandering (zetting) optreedt. De constructieve grenstoestand betreft het bezwijken van constructieonderdelen (balken, kolommen enzovoort), bijvoorbeeld door ongelijke zettingen.

2 BruikbaarheidsgrenstoestandDit is de toestand waarbij het bouwwerk de grens van eisen voor normaal gebruik heeft bereikt. We noemen dit ook wel de vormveran-deringsdraagkracht. Deze grenstoestand wordt bereikt wanneer de vormveranderingen, bijvoor-beeld de zettingen, ontoelaatbaar groot worden.

Rekenwaarden en partiële factorenDe veiligheid van de constructie wordt berekend met behulp van de belastingsfactoren en de materiaalfactoren, die zijn verwerkt in de reken-waarden van respectievelijk de belastingen en de grondeigenschappen, zie TGB-1990 (NEN 6700 en NEN 6702), Belastingen en vervormingen en de TGB’s Geotechniek (NEN 6740 en NEN 6744).De rekenwaarden van de belastingen uit de bo-venbouw en uit de fundering mogen niet groter zijn dan de rekenwaarden van de draagkracht (sterkte) en de vervorming (stijfheid) van de grond.

1 mono-jet 2 bi-jet 3 tri-jet

water-cement water-cement

luchtlucht

water

water-cement

Figuur 3.20 Uitvoeringswijzen jetgrouting

06950416_h03.indd 60 09-03-2005 12:51:47


Uiterste grenstoestandtangens van de hoek van inwendigewrijving ϕ’ 1,15cohesie c’ 1,6samendrukkingsconstante C ’ 1,3volumiek gewicht γ 1,1

Bruikbaarheidsgrenstoestandsamendrukkingsconstante 1,0

Figuur 3.21 Materiaalfactoren volgens NEN 6740;

TGB 1990 – Geotechniek, Basiseisen en belastingen

Onder rekenwaarden verstaan we de bij de toet-sing van de fundering aan de grenstoestanden aan te houden waarden voor de belasting en de grondeigenschappen.

De rekenwaarden voor de belastingen verkrijgen we door de representatieve belastingen te ver-menigvuldigen met een belastingsfactor. Voor de uiterste grenstoestand (1) is de belastingsfactor groter dan 1,0.De rekenwaarden voor de grondeigenschappen verkrijgen we door de representatieve waarden te delen door een materiaalfactor. Voor de uiter-ste grenstoestand (1) is de materiaalfactor groter dan 1,0, zie figuur 3.21. De grondeigenschap-pen, zoals de hoek van inwendige wrijving, de cohesie en de samendrukkingsconstante worden in een laboratorium bepaald.Voor de bruikbaarheidsgrenstoestand (2) werken we met een belastingsfactoren en materiaalfactoren van 1,0. Dit komt er op neer dat we deze grenstoestand (2) toetsen onder de gebruiksbelasting.

3.5.1 BezwijkdraagkrachtIn figuur 3.22 zijn de schuifvlakken afgebeeld die ontstaan ten gevolge van de bezwijk-belasting; de grond wordt zijdelings weggeperst. De gronddekking (bovenbelasting) werkt gunstig op de draagkracht. We moeten dus conservatieve waarden voor de dekking in rekening brengen.

De bezwijkdraagkracht van een strokenfundering kan met behulp van de volgende formule wor-den bepaald (zie NEN 6744):

Fr;v;d = B ∙ L ∙ (c’ ∙ NC + σ’V ∙ Nq + 0,5 ∙ γ’ ∙ B ∙ Nγ)

waarin:Fr;v;d = rekenwaarde van de bezwijkdraagkracht in kNB = aanlegbreedte van de strook in mL = lengte van de strook (L > 10 ∙ B) in mc’ = rekenwaarde van de cohesie in kPaσ’v = oorspronkelijke korrelspanning op diepte z van het aanlegniveau in kPaγ = rekenwaarde van het volumiek gewicht van de grond onder het aanlegniveau, in kN/m3

Nc = draagkrachtfactor voor de invloed van de cohesieNq = draagkrachtfactor voor de invloed van de gronddekkingNγ = draagkrachtfactor voor de invloed van de aanlegbreedte en het volumiek gewicht van de grond onder het funderingsoppervlak

45 + '

Fs;d

bovenbelasting

schuifvlakken

bovenbelasting

45 – 'σ12 45 – 'σ1

2 45 – 'σ12 45 – 'σ1

2

σ12 45 + 'σ1

2

Figuur 3.22 Schuifvlakken volgens Prandtl

06950416_h03.indd 61 09-03-2005 12:51:48

62

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

00 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Nq

N

Nc

'e;dσ

In deze figuur zien we een grafiek met de waarden voor de draagkrachtfactoren. De fac-toren zijn alleen afhankelijk van de hoek van inwendige wrijving van de betreffende grond.De grootte van de draagkrachtfactoren berus-ten op onderzoek van Prandtl, Meyerhof en Brinch Hansen.

Figuur 3.23 Draagkrachtfactoren

Indien de grond zich onder de waterspiegel bevindt, moeten we het volumiek gewicht onder opdrijving in rekening brengen.

Indien de strokenfundering niet voldoet aan de eis L > 10 ∙ B, moeten we in de draagkrachtbereke-ning vormfactoren opnemen. Als de belasting on-der een hoek gericht is (dus niet verticaal), loopt het schuifvlak minder diep door de ondergrond. Hierdoor neemt de draagkracht sterk af. Dit wordt in rekening gebracht met hellingfactoren.Als de belasting niet midden op het fundament staat, maar excentrisch, neemt de draagkracht ook af. In feite wordt maar een deel van de breedte van de strokenfundering benut. Dit brengen we in rekening door in de formule de breedte te reduceren.

Figuur 3.24 toont de berekening van de bezwijk-draagkracht van een funderingsstrook. Uit de berekening blijkt, dat de rekenwaarde van de strookbelasting niet groter mag zijn dan

115 kN/m. In het algemeen passen we stroken-funderingen toe indien de ondergrond bestaat uit zand. Een strokenfundering op kleigrond is bij niet al te grote belastingen ook mogelijk.

3.5.2 VormveranderingsdraagkrachtDe vormveranderingsdraagkracht betreft twee grenstoestanden:

• de uiterste (constructieve) grenstoestand; hierbij moeten we controleren of de constructie-elementen in de fundering en in de bovenbouw (balken, kolommen enzovoort) de vervormingen kunnen volgen;

• de bruikbaarheidsgrenstoestand; hierbij moeten we controleren of de zettingen niet zodanig zijn dat de bouwconstructie niet meer voldoet aan de eisen ten aanzien van de bruikbaarheid.

De twee grenstoestanden moeten worden ge-toetst met verschillende belastings- en mate-riaalfactoren. Voor de uiterste grenstoestand zijn deze factoren groter dan 1,0; voor de bruikbaar-heidsgrenstoestand zijn de factoren gelijk aan 1,0. Om de vervormingen te kunnen uitrekenen (bijvoorbeeld met behulp van de logaritmische samendrukkingswet van Terzaghi), moeten we het verloop van de belastingspreiding in de ondergrond kennen.In hoofdstuk 2 hebben we bij een zettingsbere-kening een spreiding van 2 : 1 aangenomen en dit gekwalificeerd als een veilige aanname. Hoe veilig is deze aanname eigenlijk?

De Fransman Boussinesq heeft de belasting-spreiding in formulevorm vastgelegd. In figuur 3.25 is het verloop van de belasting-spreiding grafisch weergegeven. Zo is de belas-tingsdruk op een diepte van anderhalf maal de aanlegbreedte van de fundering, in het midden, nog maar 40% van de druk ter plaatse van het aanlegniveau.De belastingsdruk neemt naar de zijkanten toe, af. In berekeningen houden we veiligheidshalve vaak ter vereenvoudiging een belastingspreiding van 2 : 1 aan. In NEN 6744 is verder vermeld dat bij het bepalen van de zakking alleen die grond-lagen hoeven te worden meegenomen, waarin de toename van de korrelspanning groter is dan 20% van de oorspronkelijke verticale korrelspan-ning.

06950416_h03.indd 62 09-03-2005 12:51:49


800

200

5010

060

0

200

200

500

800

grondwaterstand

kruipruimte

schaal 1 : 20

Peil÷

maatgevendegronddekking

Figuur 3.24 Bezwijkdraagkracht van een funderingsstrook

Voorbeeld:Een fundering heeft een aanleg-breedte van 0,8 m en een grond-dekking van 0,2 m.De hoogste grondwaterstand is gelijk aan de onderkant van de fundering.

Berekeningsblad

Voorts is gegeven:C’ = 0 (geen cohesie)ϕ’rep = 35˚ → ϕ’d = 31,3˚ (zand)γ1 = 16 kN/m3 → γ1;d = 14,55 kN/m3

γ2 = 20 kN/m3 (onder water) → γ2;d = ∙ 20 – 10∙ = 8,18 kN/m3

1,1

In de grafiek lezen we af:Nc = 33,6, Nq = 21,5 en N

γ = 24,9.

De bezwijkdraagkracht per strekkende meter bedraagt nu:Fr;v;d = 0,8 × 1,0 × (0 × 33,6 + 0,2 × 14,55 × 21,5 + 0,5 × 8,18 × 0,8 × 24,9) = 115 kN/m1.

06950416_h03.indd 63 09-03-2005 12:51:50

64

F

b

b1 2

b1 2

b1 2

–0,4

–0,9

1

–0,645°

spannings-trajectorie

45°

F1 F2

b2

b1

b 11 2

b 11 2

b 11 2

b 21 2

b 21 2

b 21 2

2F2F1

bestaand nieuw

3Figuur 3.25 Belastingspreiding onder een fundering op

staal

Bij een nieuw gebouw dat naast een be-staand gebouw moet komen, beïnvloeden de spanningsgebieden elkaar, zodat er hogere grondspanningen optreden. Dit resulteert in extra zettingen, wat het scheefzakken van de gebouwen tot gevolg kan hebben (zie ook figuur 3.3).

Naarmate de funderingsvoet breder is, zullen de diepere grondlagen meer tot de zetting bijdragen. Bredere funderingen zullen dus bij gelijke specifieke druk een grotere zakking geven dan smallere funderingen.

De belasting die door de funderingsvoet op de ondergrond wordt overgebracht, spreidt zich naar beneden toe. De belasting per een-heid van oppervlakte wordt met toenemende diepte dus steeds kleiner. We kunnen nu onder de funderingsvoet door middel van spanningstrajectoriën (lijnen van gelijke verticale spanningsverhoging) verschillende spanningsgebieden aangeven. Dieper gelegen lagen ondervinden dus minder invloed van de belasting door de fundering, dan lagen direct onder de funderingsvoet.


1 Handboek Funderingen. SBR, Ten Hagen Stam, losbladige uitgave met jaarlijkse aanvullingen.2 Veen, C. van der, E. Horvat en C.H. van Kooperen, Grondmechanica. Waltman, Delft, 1981.

NormenNEN 6700 Technische grondslagen voor bouw-constructies - TGB 1990 - Algemene basiseisenNEN 6702 Technische grondslagen voor bouwcon-structies - TGB 1990 - Belastingen en vervormingenNEN 6740 Geotechniek - TGB 1990 - Basiseisen en belastingenNEN 6744 Geotechniek - Berekeningsmethode voor funderingen op staal

06950416_h03.indd 64 09-03-2005 12:51:52

4Fundering op palen

ir. H.L. Jansen, ir. J.J.M. Brouwer

Indien de draagkrachtige grondlaag ver beneden het aanlegniveau

van een bouwwerk ligt, funderen we op palen. Om een juiste keuze te

kunnen maken is een gedegen kennis van typen palen en heimiddelen

nodig.

De keuze wordt bepaald door randvoorwaarden zoals nieuwbouw of

renovatie, de invloed van heitrillingen, de grondwaterstand en de aan-

wezigheid van zettingen van de slappe lagen boven het inheiniveau.

Ten slotte is kennis nodig van grondmechanische berekeningen om de

draagkracht van de paal vast te stellen.

06950416_h04.indd 65 09-03-2005 12:58:55

66

Inleiding

Een fundering op palen passen we toe als we een bouwwerk moeten optrekken waarbij de vaste grondslag zo ver beneden de aanleg van het bouwwerk ligt, dat noch in technisch noch in eco-nomisch opzicht een fundering op poeren, putten of grondvervanging mogelijk is. Maar de draag-krachtige lagen zijn wel met palen te bereiken.

Nadat de palen als dragende elementen zijn ge-plaatst, moet daarover een voldoende stijve vloer

en/of balkenrooster worden aangebracht om op verder te kunnen bouwen.De verbinding tussen paal en vloer of balk moet uiteraard bijzonder goed worden uitgevoerd (paalstekken).

In figuur 4.1 zijn schematisch weergegeven:

• houten palen (figuur 4.1-1 en 4.1-2);

• prefab-betonpalen (figuur 4.1-3 en 4.1-4);

• in de grond gevormde betonpalen (figuur 4.1-5).

laagste grondwaterstand

4 betonpaal met verzwaarde voet 5 in de grond gevormde paal

1 houten paal 2 houten paal met betonopzetter 3 gladde betonpaal

vaste zandlaag

funderingsbalk

Figuur 4.1 Verschillende paaltypen, schematisch weergegeven

06950416_h04.indd 66 09-03-2005 12:58:57

4 FUNDERING OP PALEN 67

• schroefboren: met behulp van een zoge-naamde avegaar (spiraalboor) wordt op diepte geboord, waarna door de holle as van de boor betonmortel wordt ingeperst, terwijl de boor wordt getrokken;

• boren: een geboord gat, vaak van zeer grote diameter, wordt tijdelijk gevuld met een steunvloei-stof, die later vervangen wordt door betonmortel.

De palen, hoe ze ook in de grond gebracht wor-den, kunnen hun draagkracht op twee manieren verwerven, figuur 4.2:1 wanneer de paalpunt de vaste laag niet bereikt; de palen staan dan op kleef;2 wanneer de paal de vaste laag wel bereikt; de palen staan dan op stuit.

Evenals bij een fundering op staal kunnen we bij een fundering op palen onderscheid maken tussen de bezwijkdraagkracht en de vormverande-ringsdraagkracht.Bij stuitpalen is voor een enkele paal de bezwijk-draagkracht maatgevend. Deze draagkracht wordt het beste bepaald door een diepsonde-ring. De mantelbuis met conus kunnen we daarbij beschouwen als een proefpaal met kleine diameter.De vormveranderingsdraagkracht speelt voor een enkele stuitpaal geen rol. De zandmassa onder de punt is weinig samendrukbaar en de sprei-ding van de last in de ondergrond vindt voor de enkele paal ongehinderd en snel plaats.

Voor een paalgroep van stuitpalen wordt in het algemeen per paal dezelfde belasting toegelaten als voor de enkele paal, zoals deze op grond van de uitkomsten van de diepsondering(en) is vast-gesteld.De zetting is voor een paalgroep aanzienlijk groter dan voor een enkele paal, omdat het spreidingsgebied van elke paal van de groep in ongunstige zin wordt beïnvloed door de neven-palen. Daardoor wordt een dikkere zone in het draagproces betrokken, figuur 4.3.

Zijn de afmetingen van de paalgroep aanzien-lijk, dan is het zelfs mogelijk dat de dikte van de bedoelde zone zo groot wordt, dat deze reikt tot onder de draagkrachtige zandlaag waarin de palen zijn geheid.

Palen kunnen ook ingedeeld worden naar andere criteria, zoals:

• wel/niet grondverdringend;

• wel/niet trillingsarm respectievelijk trillingsvrij;

• wel/niet geluidarm;

• benodige werkhoogte.

Het in de grond brengen van de palen geschiedt op zeer uiteenlopende manieren, afhankelijk van het paalsysteem. We onderscheiden hierbij:

• heien: de paal wordt in de grond geslagen met behulp van bijvoorbeeld een valgewicht (valblok) of een dieselblok;

• drukken: korte paalsegmenten worden in de grond gedrukt, waarbij veelal het benodigde tegenwicht wordt ontleend aan de bestaande bebouwing;

• trillen: met behulp van een vibrator met een groot eigen gewicht wordt de paal op diepte getrild;

FF

draagkrachtige laag (zand)

samendrukbare laag (klei)

kleefpaal stuitpaal

Figuur 4.2 Draagkracht van palen door kleef en door stuit

06950416_h04.indd 67 09-03-2005 12:58:58

68

Bevindt zich onder deze zandlaag een samen-drukbare grondlaag, dan moet uiteraard een grondig onderzoek worden ingesteld naar de vormveranderingsdraagkracht. Hierbij dient ten minste een laagdikte gelijk aan tweemaal de breedte van de paalgroep in beschouwing te worden genomen.

Bij een zeer hoog gebouw, waarbij sprake is van een geconcentreerde paalplaatsing, komt dit overeen met een laagdikte ter grootte van twee-maal de breedte van het gebouw.

Zoals we reeds hiervoor hebben besproken, kan een paal zijn draagkracht ontlenen aan kleef. Deze kleef noemen we positieve kleef.Het is ook mogelijk dat een paal die op stuit is geheid, een extra belasting krijgt als de boven de draagkrachtige laag gelegen slappe lagen wor-den belast door bijvoorbeeld een opgespoten zandpakket.De slappe lagen ondergaan nu een zetting en gaan aan de paal ‘hangen’ en geven een extra paalbelasting. Het opgespoten zandpakket en de slappe lagen vormen samen een extra belasting, die zeer aanzienlijk kan zijn. Dit noemen we negatieve kleef, figuur 4.4.

puntweerstand

negatieve kleef tengevolge van inklinkendegrondlagen

positieve kleef

veen- of kleilagen

opgebrachte grond

Figuur 4.4 Negatieve en positieve kleef

Ook een grondwaterstandverlaging veroorzaakt vaak zettingen (de grond wordt immers zwaar-der) en dus negatieve kleef op bestaande palen, zie subparagraaf 6.3.2.

1 enkele paal 2 paalgroep

spanningsspreiding

klei (samendrukbaar)

zand

F

spanningsspreiding

klei (samendrukbaar)

zand

F

Figuur 4.3 Draagkracht van palen; spanningsspreiding aan de punt

06950416_h04.indd 68 09-03-2005 12:59:00


3 paalrooster bij een smalle aanleg van de muur

2 paalroosterwerk

1 funderingsdoorsnede

kesp

langshout

schuifhout

250 400 à 500

440

220

330

houten paal

250

kesp

langshout

schuifhout

Figuur 4.5 Amsterdamse paalfundering

4.1 Houten palen

4.1.1 Houten palen met gemetselde funderingHoewel de houten paal met gemetselde funde-ring niet meer wordt toegepast, is het in verband met renovatie van oude gebouwen noodzakelijk iets van deze vroeger toegepaste funderings-constructies te weten.

De in ons land meest gebruikte methoden van houten paalroosterwerken zijn de zogenaamde Amsterdamse en de Rotterdamse methode.Voor beide methoden geldt dat het aanleg-niveau van het metselwerk ruimschoots onder de grondwaterspiegel moet liggen, om het verrot-ten van de houten paalkoppen en het daarover-heen gelegen houten roosterwerk te voorkomen. Vanwege kwaliteit, vorm en afmetingen werd Europees naaldhout toegepast.

De Amsterdamse methode, die in Amsterdam en van daaruit in geheel Noord-Holland de geijkte constructie werd, is afgebeeld in figuur 4.5.De palen werden zodanig ingeheid, dat de vrije ruimte tussen de beide palen van een paaljuk niet minder werd dan ongeveer 200 mm. Daar-door bedroeg de hart-op-hartafstand van de palen ongeveer 400 mm en bij dikkere palen meestal 500 mm.Bij een smallere aanleg van een muur werden de kespen niet haaks, maar schuin op de muur-richting gelegd, om een gunstiger belasting van de kespen te bereiken, figuur 4.5-3.

Bij het funderen op twee rijen palen, zoals bij de Amsterdamse methode, werd alleen bij hoge en zware gebouwen de draagkracht van de palen benut. Omdat bij normale stuit op een houten paal ongeveer 80 kN mag worden toegelaten, zou deze belasting van 160 kN per paaljuk bij een paalafstand van 1,2 m pas worden bereikt als de muur 133 kN/m (160 : 1,2) zou wegen. Bij muren met een belasting van de helft of minder zou dus met één rij palen kunnen worden volstaan.In de meeste woonhuizen komen niet zulke hoge muurbelastingen voor. Daarom wordt in Rotter-dam de voorkeur gegeven aan een fundering met één paal (Rotterdamse methode).

06950416_h04.indd 69 09-03-2005 12:59:02

70

op dezelfde wijze doet. Vervolgens kunnen we de dragende doorsnede van de houten paal be-rekenen om ten slotte de draagkracht te controleren.

4.1.2 Houten palen met betonopzetterFunderingen op houten palen worden nog steeds toegepast voor lichte bouwwerken, zoals eengezinswoningen, bungalows en opslag-loodsen. De toelaatbare paalbelasting varieert van 80–120 kN, afhankelijk van de grondgesteld-heid.Belangrijke redenen om nog steeds houten palen toe te passen zijn:

• de snelle levertijd;

• een lichte heimachine is veelal voldoende om de palen in de grond te brengen.

Bij een vrij lage grondwaterstand moet een be-langrijke ontgraving worden uitgevoerd. Het is dan voordeliger een opzetstuk te maken in de vorm van een korte gewapendbetonpaal. Deze plaatsen we op de houten paal, als de laatste zo ver is ingeslagen, dat de kop nog net boven het maaiveld uitsteekt. Daarna worden ze tezamen verder geheid.We spreken dan van een gewapendbetonopzetter of -oplanger.We nemen de lengte van de opzetter zodanig, dat het boveneinde boven het peil van de on-derkant van de funderingsbalken uitsteekt. Dit

In figuur 4.6 zijn de doorsneden voor dit type aangegeven voor een halfsteens-, een éénsteens- en een anderhalfsteensmuur. Er waren dus geen kespen. Wel was er het schuifhout, dat hier niet meer is dan een schuiflat met spijkers op de plaat bevestigd.De Rotterdamse fundering had veel voordelen boven de Amsterdamse, behalve wanneer er zijdelingse krachten optraden. Het is dus te be-grijpen dat deze methode ook buiten Rotterdam veel werd toegepast, soms in combinatie met de Amsterdamse methode.

Aantasting houten palenOm aantasting te voorkomen, is lange tijd ge-dacht dat het voldoende was de houten palen geheel beneden de laagste grondwaterspiegel weg te heien. Bepaalde houtsoorten kunnen echter ook dan nog in de loop van de tijd wor-den aangetast. Daarom is voor onderzoek naar houten palen in opdracht van het ministerie van VROM (Directoraat-Generaal Wonen - directie Strategie) in 2003 een protocol opgesteld om vast te leggen welke informatie bij een funde-ringsinspectie moet worden verzameld en op welke wijze dat moet plaatsvinden. Het protocol is door de VNG verspreid onder alle gemeenten van Nederland. De kwaliteit van houten palen bepalen we door met een priem in de paal te prikken. In het protocol zijn hiervoor richtlijnen gegeven, om ervoor te zorgen dat iedereen dit

1 fundering halfsteensmuur 2 fundering steensmuur 3 fundering anderhalfsteensmuur

langshout 280 x 150

schuifhout 50 x 70

paalkop

220

110

220

langshout 330 x 150

schuifhout 80 x 60

330

schuifhout 80 x 60

langshout 330 x 150

Figuur 4.6 Rotterdamse paalfundering

06950416_h04.indd 70 09-03-2005 12:59:02


/

laagstegrondwaterlijn

slecht goed

1 het op stuit heien van houten palen 2 aansluiting betonopzetter op houten palen

o.k. funderingsbalk

b = fout

d = goedc = fout

a = goed

lijn vanvoldoende stuit Heien met gehakte kop

zonder mesband:Kop soms opnieuwzagen en hakken

Heien met goedingezaagde kop:Gezaagde kop splijt afin vezelrichting houtKlemkracht alleen dooriets overmaat vanhoutdiameter in de bus

aanstorting funderingsbalk

a

b

d

c

200

230-

280

250

7080

50

stalen bus

spiraalwapeningspoed : 60 mm

spiraalwapening o 8

spoed : 30 mm

ontluchtingsgat

50200

300

8 o 8+

stuk hakken we vervolgens af, het koppensnellen, zodat de wapeningsstaven van de opzetter 200 à 250 mm bloot komen en in de betonbalk kun-nen worden ingewerkt.In sommige opzetters zijn de staven over deze lengte bovenin haaks omgebogen, zodat we maar weinig hoeven te hakken om de staven ver genoeg vrij te krijgen.

Bij het heien van een houten paal met beto-nopzetter moeten we bedenken, dat het niet altijd voldoende is de paal te heien tot deze de verlangde stuit heeft bereikt, figuur 4.7-1. Bij een plaatselijk hogere ligging van de vaste laag zou de houten paal boven het grondwater kunnen uitsteken. We moeten in zo’n geval doorheien totdat de bovenkant van de houten paal onder dit niveau staat. In de regel zagen we dan van de volgende palen iets af, omdat langdurig door-heien in de vaste grond kostbaar is en niet zon-der gevaar voor zowel de opzetter als de houten paal (stukslaan of pruikheien).

Ook kan het voorkomen dat de paal pas vol-doende stuit heeft, als het boveneinde van de opzetter al beneden de onderkant van de fun-deringsbalk is gekomen. We hakken dan toch normaal de opzetter af en storten onderaan de funderingsbalk een betonpoer die de opzetter verlengt.

Figuur 4.7 Houten palen met betonopzetter

06950416_h04.indd 71 09-03-2005 12:59:04

72

Bij alle systemen voor gewapendbetonopzetters bestaat de opzetter uit een ronde of vierkante betonkolom, voorzien van een langs- en spiraal-wapening die aan de onderzijde eindigt in een huis of bus, die om het passend gemaakte boveneinde van de houten paal sluit. Deze verbinding is uiteraard het kwetsbare punt. Bij zijdelingse krachten, in het werk of tijdens het heien, kan de paal hier afbreken. Bij de huidige systemen blijkt dat dit punt niet zwakker is dan de houten paal zelf.

Er kan zich een enkele maal lucht bevinden tus-sen de paalkop en de opzetter, waardoor houtrot kan optreden. Eén of twee ontluchtingsgaten verhelpen dit euvel.

Het huis van de betonopzetter wordt gevormd door een stalen buis, die bijna geheel in het beton is ingestort en waar de wapening omheen

doorloopt, figuur 4.7-2. In deze figuur is ook aangegeven dat de paalkop op de juiste wijze moet worden ingezaagd om een goede aanslui-ting tussen betonopzetter en paal te verkrijgen.

Ook kan de houten paal worden geheid met een paalband waarvan de inwendige diameter over-eenkomt met die van de stalen buis. Daardoor past, na het verwijderen van de band, de opzet-ter juist om de gekruinde paal. Bij het verder heien snijdt nu de buis in de paal; zodoende ont-staat hieraan een cilindervormige verdunning die de ruimte in de opzetter geheel opvult. Het hout wordt hierbij zeer vast samengeperst.

De opzetters worden in de regel in verschillende afmetingen in voorraad gehouden, in lengte op-klimmend met 250 mm.

Figuur 4.8 geeft enige informatie over houten palen met betonopzetters.

BetonopzettersDiameter : 280 310 350 mmMinimale busdikte : 2 2 2 mmMaximale lengte : 3 3 4 m

Houten palenOmtrek kop : 650 700 750 800 850 mmOmtrek punt : 400 400 400 400 400 mmMaximale lengte : 16 17 23 23 23 m

De omtrek van de kop wordt gemeten op 1 m van de bovenkant van de paal.

HeiblokkenValblokken : 250 – 1200 kg

Dieselblokken : Delmag D4, zuigergewicht 380 kg : D5 500 kg : D8 800 kg

: Robot 500, zuigergewicht 500 kg : 800 800 kg

Bovenkant houten paal ten minste 0,5 m onder de laagste grondwaterstand.

Figuur 4.8 Houten palen met betonopzetters

D

bovenkant houten paal

heien met gehaktekop en mesband

ontluchtingsgat

stalen ring, t = 2 mm

betonopzetter

180 - 230

250

tota

le le

ngte

bus

wer

kend

e le

ngte

06950416_h04.indd 72 09-03-2005 12:59:04


4.2 Prefab-betonpalen

De gladde prefab-betonpaal is het meest ge-bruikte paaltype in Nederland. De paalwapening bestaat tegenwoordig meestal uit voorspanstaal, maar ook zachtstaal wordt nog toegepast. In figuur 4.11 is een voorbeeld te zien van een specificatie van een voorgespannen betonnen heipaal.

De wapening in de paal dient:

• om buigende momenten op te nemen die optreden tijdens transport, hijsen en heien van de paal (transportwapening);

• om de trekkrachten (trekgolf) op te nemen die ontstaan tijdens het heien van de paal. Het hei-blok veroorzaakt een drukgolf in de paal, die bij bereiken van de paalpunt terugkeert als trekgolf;

• om een zekere weerstand te geven tegen loodrecht op de paal gerichte gronddrukken (horizontale paalbelastingen).

In de tabel van figuur 4.9 staan de standaardaf-metingen van voorgespannen heipalen.

Vroeger werden ook palen met een verzwaarde paalpunt (voet) toegepast. Het voordeel van dit type paal was de grote stuitweerstand die kan worden verkregen. Een nadeel was dat alleen positieve kleef wordt ontwikkeld ter plaatse van de verzwaarde paalpunt, figuur 4.10. Daarnaast geeft een verzwaarde paalpunt extra gevaar

voor een kwelwaterstroom langs de paalschacht. Tegenwoordig worden daarom nagenoeg alleen nog gladde prefab-palen gebruikt.

De schachtafmeting van een gladde prefab-betonpaal wordt onder andere bepaald door:

• de draagkracht van de ondergrond. Aan de hand van de resultaten van (een) sondering(en) kan de grondmechanische draagkracht van de paal worden bepaald, zie paragraaf 4.5;

• de toelaatbare drukspanning in de schacht. De draagkracht van een paal wordt ook be-grensd door de kwaliteit van het materiaal;

• de paallengte. Vooral tijdens het heien ont-staat knikgevaar. Een paal mag daarom niet te slank zijn. Veelal wordt als eis gesteld dat de paallengte niet groter mag zijn dan 70 × de dia-meter van de schacht.

Figuur 4.9 Standaardafmetingen van voorgespannen hei-

palen volgens opgave leverancier

Figuur 4.10 Prefab-betonpaal als schakelpaal Bron: Handboek Funderingen

140 × 140 13 350 × 350 31180 × 180 16 380 × 380 34220 × 220 20 400 × 400 36250 × 250 23 420 × 420 36290 × 290 27 450 × 450 36320 × 320 29 500 × 500 36

Schacht- Max. Schacht- Max.doorsnede lengte doorsnede lengtein mm in m in mm in m

06950416_h04.indd 73 09-03-2005 12:59:05

74

PAA

L T

YP

E4

2 0

WE

RK

TE

:

TE

K N

R

:G

ET.

:

DD

.W

IJZ

.A

1 W

IND

ING

E

XT

RA

BU

ITE

NS

PIR

AA

L

2E

XT

RA

WIN

DIN

GE

N

SL

AG

SP

IRA

AL

3

EX

TR

A W

IND

ING

EN

VO

ET

DO

OR

SN

ED

E

A

KO

P

A

ac

60

60

50

50

50

50

85

85

2525

42

0

MA

TE

N

IN M

M

50555550 8080 2525

420

60

TR

AN

SP

OR

TM

ER

KE

N

SL

AG

SP

IRA

AL

SP

OE

DV

ER

DE

LIN

G

BU

ITE

NS

PIR

AA

L1

50

15

0

420

a

c

SP

OE

DV

ER

DE

LIN

G

SL

AG

SP

IRA

AL

40

3 x

70

n

x

3

00

LE

NG

TE

SP

EC

IFIC

AT

IEP

AL

EN

AA

NTA

LL

EN

GT

Ea

= c

21

00

0

21

50

0

22

00

0

22

50

0

23

00

0

23

50

0

43

50

44

50

45

55

46

60

47

60

48

65

TR

AN

SP

OR

TM

ER

KE

N +

HIJ

SM

ER

KE

N

(GR

OE

N)

HIJ

SE

N M

ET

2TA

KE

LS

M E R K

8

x

70

7

x 7

0

HO

OF

DW

AP

EN

ING

:

17

Ø 9

,3 S

TR

EN

GE

N F

eP

1

86

0

RE

LA

XA

TIE

NIV

EA

U 2

SP

IRA

ALW

AP

EN

ING

: Ø

5 F

eB

4

00

HK

N

L

BE

TO

NK

WA

LIT

EIT

:

NA

2

8

DA

GE

N

B 5

2,5

BIJ

A

AN

SP

AN

NE

N f

' CK

1 =

30

N/M

M2

BE

TO

ND

EK

KIN

G

T.P.

V.

DE

SC

HA

CH

T

: B

EU

GE

LS

3

5 M

M

VO

OR

SP

AN

STA

AL

45

MM

'

b

:

4,7

7 N

/MM

2

PE

R S

TR

EN

G S

PA

NN

EN

OP

:

53

80

8 N

VE

RL

EN

GIN

G P

ER

ST

RE

NG

:

5

,17

MM

/M1

TO

LE

RA

NT

IES

:

ZIE

M

AA

TA

FW

IJK

ING

EN

BL

AD

OP

M.

20

00

20

00

30

0c

a3

00

TR

AN

SP

OR

T

Fig

uu

r 4.1

1 V

oorb

eeld

van

de

spec

ifica

tie v

an e

en v

oorg

esp

anne

n be

tonn

en p

aal

06950416_h04.indd 74 09-03-2005 12:59:05


Als we te maken hebben met een zeer grote paallengte kunnen zogenaamde schakelpalen uitkomst bieden. Dergelijke palen bestaan uit segmenten die onderling verbonden zijn door een hechte aansluiting die trek- en drukkrachten en een buigend moment kan overbrengen, zie figuur 4.10.

4.3 In de grond gevormde betonpalen

Bij in de grond gevormde palen wordt eerst, op een voor de verschillende systemen eigen wijze, een gat in de bodem gemaakt tot in de draag-krachtige lagen. Daarna wordt dit gat eventueel van een wapening voorzien en met beton vol-gestort.Alle systemen hebben gemeen, dat de paal-lengte niet van tevoren hoeft te zijn vastgesteld. Voor elke paal kan de onderkant tijdens de uit-voering in het werk worden bepaald, namelijk daar waar de paalpunt voldoende diep in de draagkrachtige laag is geplaatst.

Indien uit het grondonderzoek blijkt dat voor een bouwwerk een paalfundering noodzakelijk is waarvan de benodigde paallengten sterk verschil-lend zijn, komt een fundering van in de grond gevormde palen als de goedkoopste fundering in aanmerking. Behalve de prijs is een ander voor-deel van in de grond gevormde palen de zeer grote lengte die met dit paaltype kan worden ver-wezenlijkt. De normale prefab-paal is door productie en vervoer gebonden aan een maximale lengte van ongeveer 36 m. Bij in de grond ge-vormde palen zijn grotere lengten mogelijk. Ook kunnen in de grond gevormde palen op kortere termijn geleverd worden dan prefab-betonpalen.

De transportwapening, die een belangrijke rol speelt bij prefab-palen, is bij in de grond ge-vormde palen niet nodig.De aan te brengen wapening dient alleen om de draagkracht van de paal te vergroten. Indien de bodemgesteldheid het toelaat, is het zelfs moge-lijk de wapening voor een groot gedeelte weg te laten en ten behoeve van de verbinding met de bovenbouw alleen een korte wapeningskorf aan te brengen.

Nadelen van de in de grond gevormde palen kunnen zijn:

• de opbouw van de paal in het in de grond gevormde gat is niet tijdens het proces te controleren;

• indien de lagen waarin de paal gevormd moet worden zeer slap zijn en dus niet voldoende steundruk geven, is de betonpaal moeilijk tot aan het maaiveld op te bouwen. Daardoor moeten er zeer speciale en kostbare maatregelen worden genomen.

Controle op de kwaliteit van de paal is moge-lijk door middel van akoestische metingen. De draagkracht kan met behulp van (dynamisch) proefbelasten worden gecontroleerd. Beide werkzaamheden worden door verschillende instituten en adviesbureaus uitgevoerd.Van de vele paalsystemen die in Nederland wor-den toegepast, bespreken we:1 de Vibro-paal;2 de schroefpaal type avegaar.

1 Vibro-palenBij dit van oorsprong Engelse systeem wordt de paal gemaakt in een dikwandige stalen buis, die later weer wordt opgetrokken. De buis wordt geplaatst op een stalen schoen, die op de juiste plaats op de grond wordt gezet.

Omdat er geen grondwater of grond in de buis mag dringen, wordt de aansluiting tussen buis en paalschoen gedicht met een rubberring.De buis wordt nu in de grond geheid, zie figuur 4.12-1.Over het laatste traject wordt de zakking per slag gemeten, om te bepalen of de punt op de juiste diepte is gekomen. Als dit het geval is, wordt de buis eerst gecontroleerd op de eventuele aan-wezigheid van grondwater of grond. Enig water is nog wel te accepteren, maar in geen geval grond. Is de buis gecontroleerd, dan kan met de opbouw van de paal worden begonnen. De buis wordt voorzien van wapening en gevuld met beton, figuur 4.12-2.De buis wordt vervolgens getrokken, figuur 4.12-3. Dat kan op twee manieren:

• om de buis wordt een mantelvibrator geplaatst. Daarna wordt het geheel trillend getrokken;

06950416_h04.indd 75 09-03-2005 12:59:05

76

• indien wordt geheid met een hydraulisch blok, dan is het mogelijk om de slagrichting te keren. Daarna wordt het geheel al heiend getrokken. De maximale omhoog gerichte slagkracht be-draagt circa 10% van de maximale neergaande slagkracht.

In beide gevallen is een aanzienlijke trekkracht (tot 400 kN) nodig om de buis uit de grond te krijgen.Het in de buis aanwezige beton komt door het trillen of het heien in vloeibare toestand en vormt de paalschacht gelijktijdig met het omhoog-trekken van de heibuis. Dit gaat door tot aan het maaiveld, al of niet met navulling van beton.

Vibro-palen hebben het doordringingsvermogen van een stalen paal en kunnen worden toege-

past als zwaar heiwerk noodzakelijk is. Door de geringe massa van de buis kan met een naar verhouding licht heiblok worden gewerkt, dat een minimum aan trillingen veroorzaakt. De pa-len worden vervaardigd met behulp van speciale stellingen, waarmee zowel te lood als schoor kan worden geheid. Palen tot 40 m lengte worden met een normale Vibro-buis gemaakt. Voor lan-gere palen wordt gebruikgemaakt van gekop-pelde buizen. De diameter van de buizen varieert tussen 300 en 720 mm. Een draagkracht van de paal tot 3000 kN is mogelijk.

Vibro-palen hebben een gegolfd oppervlak en sluiten goed aan op de omringende grond. Ze zijn daarom bij uitstek geschikt voor het op-nemen van trekkrachten (bijvoorbeeld door opwaartse waterdruk op kelders).

A

1 heien van de buis

2 aanbrengen wapenkorf en storten beton

3 trekken van de buis

heimachineexplosieblok

mantelvibrator

stalen buis

stalen schoen

detail A

rubberen ring

stalen schoen

vullen

gevormde paal

trekken + trillen

Figuur 4.12 Principe Vibro-paal

06950416_h04.indd 76 09-03-2005 12:59:07


Door toepassing van een centrale ankerstaaf van hoogwaardig staal is het mogelijk de paal na ver-harding met een moerverbinding aan de boven-bouw te koppelen en na te spannen.

2 Schroefpalen type avegaarDoor grote renovatieprojecten in oude stadsker-nen ontstond rond de jaren zeventig behoefte aan een trillingsvrij en geluidarm type paal. De normale heisystemen voldeden hier niet goed meer, omdat zij schade aan de belendingen kon-den veroorzaken.In de oude stadskernen werd vroeger veel op staal gefundeerd. De huidige gebouwen moeten door hun grootte en constructiewijze (grote geconcentreerde belastingen), op een lagere vaste laag op palen worden gefundeerd. Hier-voor zijn trillingsvrije paalsystemen nodig.

De schroefpaal type avegaar, die uit de Verenigde Staten afkomstig is, is geschikt gemaakt voor de Nederlandse bodem. De toe-passing heeft aanvankelijk een zeer grote vlucht genomen, maar lijkt de laatste jaren weer af te nemen.De werkwijze is als volgt. Met behulp van een boormotor wordt een holle buis, die aan de bui-

tenzijde is voorzien van een doorgaande schroef-gang (avegaar), de grond ingeboord, figuur 4.13-1. De avegaar is aan de onderzijde van een boorkop voorzien. Deze boorkop kan eventueel aan de grondsoort waarin geboord moet wor-den, worden aangepast.De holle (stort)buis is aan de onderzijde afge-sloten. Wanneer de avegaar bijna op diepte is, wordt deze ongeveer 10 centimeter gelicht, teneinde de afsluiting aan de onderzijde van de stortbuis los te persen met behulp van de beton-mortelpomp. Daarna wordt onder de volle morteldruk nog iets dieper gedraaid.

Dit laatste is van belang, aangezien door het trekken van de boor de grond kan ontspannen (geroerde grond), wat een verhoogde beginzet-ting van de paal tot gevolg kan hebben. Door nu onder de morteldruk naar een dieper niveau te draaien dan waar de afsluiting is uitgeperst, wordt de punt van de paal in ongeroerde grond gevormd.

De paalschacht wordt nu gevormd door de boor op te trekken en de mortel met behulp van een hogedrukpomp door de holle kern van de boor in het boorgat te persen, figuur 4.13. Tijdens het

holle(stort) buis

2 trekken van de avegaar vullen paalschacht

3 aanbrengen wapening

4 paal gereed

1 inboren van de avegaar

Figuur 4.13 Principe schroefpaal type avegaar

06950416_h04.indd 77 09-03-2005 12:59:09

78

trekken van de boor wordt de druk op de mortel automatisch door een zelfregistrerende schijf gehandhaafd. Hierdoor vult de ruimte onder de boorkop zich met mortel op, zonder dat holle ruimten kunnen ontstaan. Op deze wijze kan de paal tot aan het maaiveld worden opgebouwd, figuur 4.13-2.Tijdens het trekken van de boor, die in de boor-richting blijft doordraaien, wordt de grond die tussen de schroefbladen achterblijft, uitgestoken. In het bovenste gedeelte van de paal (circa 0,5 m) kan zich eventueel invallende grond ver-zamelen; deze bovenkant is dus ondeugdelijk en dient afgekapt te worden. Nadat de paal is vervaardigd, kan desgewenst een wapeningskorf van beperkte lengte (een grotere lengte komt niet op diepte en is niet centrisch te houden) in de paal worden aangebracht, figuur 4.13-3 en figuur 4.13-4.

De schroefpaal type avegaar is bijzonder geschikt voor die gebieden waar de vaste zandlaag zich op wisselende diepte bevindt. De paallengte kan worden aangepast aan de diepte van de vaste laag.Daar waar zwaar heiwerk wordt verwacht, biedt de schroefboorpaal ook uitkomst. Het blijkt namelijk dat het boren door zeer vaste grond-soorten geen enkel probleem oplevert.Als nadeel geldt dat dit paaltype erg gevoelig is voor de uitvoeringswijze. Als de avegaar te snel wordt getrokken, kan een onregelmatige en mogelijk zelfs te kleine paaldiameter ontstaan. Ook is het paaltype moeilijk toepasbaar als slappe bovenlagen aanwezig zijn. Deze geven onvoldoende zijdelingse steun waardoor de verse betonmortel kan uitzakken. Daarnaast kan de afvoer van de grond die bij het trekken van de avegaar vrijkomt, een extra kostenpost zijn, mede vanwege strenge milieueisen.

Afhankelijk van de benodigde draagkracht van de paal en de draagkracht van de ondergrond wordt de diameter van de boor aangepast. De meest gebruikte schachtdiameters zijn 250, 260, 450 en 600 mm, met draagvermogens van 300 kN tot en met 2000 kN.Controle op het gerede product kan geschieden door ultrasone testen en een eventuele (dynami-sche) proefbelasting.

4.3.1 KeuzecriteriaBij de keuze van het paaltype spelen vele criteria een rol. De belangrijkste zijn:

• kosten; we kiezen altijd het goedkoopste paal-type, mits aan alle overige voorwaarden wordt voldaan;

• levertijd; prefab-betonpalen moeten vol-doende verhard zijn voordat ze geheid kunnen worden;

• trillingen geluidhinder; ingeheide of ingetrilde paalsystemen zoals prefab-betonpalen en Vibro-palen geven in bebouwde omgeving veel trillingen geluidhinder;

• invloed op belendingen; naast trillingsinvloed, moet ook gekeken worden naar de vervorming van een belending; zowel te veel grondontspan-ning (bij grondverwijderende palen) als te veel grondopspanning (bij grondverdringende palen) zijn ontoelaatbaar;

• afvoer van grond; bij sommige paaltypen komt grond vrij die meestal van het bouwterrein moet worden afgevoerd;

• grondmechanische draagkracht; bij een grondverdringende installatiemethode is de grondmechanische draagkracht hoger dan bij een grondverwijderende methode; dit betekent in grote lijnen dat minder materiaal (beton) nodig is voor grondverdringende palen;

• ook voor de stijfheid van de paalfundering: grondverdringende palen gedragen zich stijver;

• bereikbaarheid bouwplaats; de moeilijke bereikbaarheid van de bouwplaats, bijvoorbeeld in de binnenstad, kan een reden zijn geen pre-fab-betonpalen toe te passen;

• paallengte en variabiliteit van de ondergrond; een grote paallengte of een sterk wissellende diepte van de draagkrachtige laag kan een reden zijn om te kiezen voor in de grond gevormde palen;

• slappe bovenlagen; in slappe bovenlagen kan de nog niet verharde betonmortel gemakkelijk zijdelings indringen, waardoor de paalschacht uit kan zakken; dit is vooral voor schroefpalen type avegaar een beperking.

Daarnaast kunnen andere factoren een rol spe-len, zoals beschikbare werkruimte en bijzondere belastingen. Deze komen in de volgende para-graaf aan de orde.

06950416_h04.indd 78 09-03-2005 12:59:09


4.4 Speciale palen

Naast de hiervóór besproken paalsystemen is een groot aantal speciale systemen op de markt, die we als volgt kunnen indelen:

• palen in beperkte werkruimte, bijvoorbeeld in een bestaand gebouw of onder een hoog-spanningsleiding; deze palen worden ook wel aangeduid met de term renovatiepalen;

• palen met bijzondere belastingen, zoals een trekbelasting of een horizontale belasting.

Genoemde indeling is niet strikt. Sommige paal-typen kunnen in beide categorieën ingedeeld worden. Voortdurend komen nieuwe of ver-beterde paaltypen op de markt om te voldoen aan de gestelde eisen. Vooral bij toepassing in stedelijk gebied zijn vaakgestelde eisen: hoge draagkracht en weinig hinder voor de omgeving.

bestaande bouwmuur

bestaande fundering

200 500

segmentpaal

nieuwe betonvloer inkassenin bestaande bouwmuur

paalwapening

schaal 1 : 20

Figuur 4.14 Nieuwe paalfundering bij renovatie

Trillingsarme of trillingsvrije, grondverdringende paalsystemen scoren hierbij goed. Een nadeel van deze paaltypen is de vaak wat hogere prijs.

De laatste jaren worden steeds vaker diepe parkeerkelders aangelegd. Om de opwaartse waterdruk te weerstaan, zijn vaak trekpalen benodigd. Dit heeft geleid tot een verdere ont-wikkeling van speciaal voor dit doel geschikte paaltypen.

Hierna worden enkele paaltypen nader beschre-ven. Voor een compleet overzicht van alle in Nederland gangbare paaltypen wordt verwezen naar het Handboek Funderingen (SBR).

Bij renovatiewerkzaamheden kan het voorkomen dat onder het bestaande gebouw een nieuwe paalfundering moet worden aangebracht. Een

06950416_h04.indd 79 09-03-2005 12:59:09

80

mogelijke oplossing is het aanbrengen van segmentpalen, met eroverheen een betonvloer. De betonvloer wordt ingekast in de bestaande bouwmuren (inkassingen, breed circa 500 mm, h.o.h. circa 1 m), figuur 4.14.

Het te kiezen paalsysteem moet voldoen aan de volgende criteria:1 beperkte werkhoogte;2 trillingsarm;3 grondverdringend;4 economisch haalbaar.

1 Beperkte werkhoogteVeelal moeten de nieuwe palen binnen in het gebouw worden aangebracht, waardoor de beschikbare werkhoogte beperkt is. Dit leidt tot systemen waarbij een paalsegment van 1 à 2 m in de grond wordt gebracht, waarna een vol-gend segment wordt aangekoppeld.

Bij stalen palen geschiedt dit koppelen meestal door elektrisch lassen of met een speciale schroefdraadverbinding, figuur 4.15.

2 TrillingsarmTeneinde beschadigingen aan het te renoveren gebouw en de belendingen te voorkomen, dient een trillingsarm paalsysteem te worden gekozen. Hiervoor komen systemen in aanmerking waar-bij de paal wordt ingeheid met behulp van een lichte snelslaghamer (trillingsarm), of waarbij de paal in de grond wordt geschroefd (trillingsvrij).Bij twijfel omtrent de schadelijkheid van trillingen op de bestaande bebouwing kunnen meetpunten worden aangebracht op gevels en bouwmuren. Door het meten van de maximale versnelling en de frequentie van de trillingen kan, aan de hand van door Stichting Bouwresearch (SBR) en TNO-Bouw ontwikkelde grafieken, worden vastgesteld of de kans op scheurvorming aanwezig is.

Figuur 4.15 Koppeling voor stalen buispalen

V- las

hoeklas

hoeklas

hoeklas

hoeklas

schroef-draad

1 getrompt 2 met band

3 V-naad (las) 4 schroefkoppeling

06950416_h04.indd 80 09-03-2005 12:59:10


De in ons land meest toegepaste segmentpalen met grondverdringing zijn:

• geheide stalen buispalen;

• geschroefde stalen buispalen;

• injectiepalen.

4.4.1 Geheide stalen buispalenBij het indrijven van stalen buispalen kan gebruik worden gemaakt van een valblok dat, afhankelijk van de grondmechanische gegevens en de werk-omstandigheden, in of op de paal valt, figuur 4.16.

De stalen buissegmenten, 1 à 2 m lang, afhan-kelijk van de beschikbare werkhoogte, worden gekoppeld zoals afgebeeld in figuur 4.15. Is de paal op de gewenste diepte gebracht, dan wordt de stalen buis gevuld met beton en voorzien van een kopwapening, figuur 4.17. Beschikbare buis-diameters: oplopend van 168 mm tot 600 mm. Toelaatbare draagkracht van de palen: oplopend vanaf 150 kN.

1 op de buis geheid 2 in de buis geheid 3 vullen met beton en voorzien van topwapening

4 paal gereed

Figuur 4.16 Aanbrengen van een geheide stalen buispaal

3 GrondverdringendTijdens het aanbrengen van de renovatiepalen mag, in verband met de kans op zetting van de reeds aanwezige palen, geen grondontspanning plaatsvinden. Pulsen of het werken met een con-tinue avegaar zijn in dat geval uitgesloten. Het te kiezen paalsysteem dient te behoren tot de cate-gorie grondverdringende palen.

4 Economisch haalbaarMeestal bestaat een duidelijk verband tussen de kosten en de baten van een renovatie. De be-oogde levensduur en de veiligheidsklasse spelen hierin een belangrijke rol. Op grond van een kosten/batenanalyse kan een selectie worden gemaakt uit de beschikbare paalsystemen.Nadrukkelijk dient te worden gesteld dat dit niet inhoudt dat we het goedkoopste systeem moe-ten kiezen. Er dient gekeken te worden naar de prijs/prestatieverhouding.Daarbij is het van groot belang om vooraf de minimaal vereiste prestatie (draagkracht, zetting, levensduur enzovoort) vast te stellen.

06950416_h04.indd 81 09-03-2005 12:59:11

82

eerste buissegment in boortafelen in positie brengen van de boortafel

aanlassen van de boorpuntaan het eerste buissegment

combinatie van boren en drukken

vastlassen van een volgendbuissegment etc.

aanbrengen van wapeningen storten van beton

Figuur 4.18 Aanbrengen van een Tubex-paal

leng

te w

apen

ing

beton kwaliteit B 25

stalen buis Fe 360

betonprop

wapening FeB500 HWL

Figuur 4.17 Stalen buispaal

4.4.2 Geschroefde stalen buispalenEen voorbeeld van een geschroefde stalen buis-paal is de Tubex-paal, die geheel in Nederland is ontwikkeld. De Tubex-paal is een in de grond gevormde geschroefde paal, waarbij de stalen boorbuis als blijvende paalmantel fungeert. De boorbuis is voorzien van een vastgelaste boor-punt met een grote diameter. De boorbuis wordt in een boortafel geklemd en door een combi-natie van gelijktijdig drukken en schroeven op diepte gebracht. Afhankelijk van de beschikbare werkhoogte, kan de boorbuis worden verlengd door het oplassen van nieuwe paalsegmenten, figuur 4.18.

Nadat de paal op diepte is geplaatst, wordt de overlengte van de stalen buis afgebrand. Ten slotte wordt de boorbuis gevuld met beton en worden, voor de vereiste verbinding met de fun-dering, stekeinden aangebracht.

Indien gewenst kan een nog stijver en sterker paalsysteem worden verkregen door het toepas-sen van de Tubex-paal met groutinjectie (grout is een mengsel van cement en water). Hierbij

06950416_h04.indd 82 09-03-2005 12:59:13


4.4.3 InjectiepalenBij een injectiepaal wordt gestreefd naar kosten-beperking door middel van een relatief hoge inbrengsnelheid. Een injectiepaal is een stalen buispaal die omhuld en gevuld is met verharde cementgrout. Bij het installeren wordt de grond verdrongen, hetgeen een gunstige invloed heeft op de draagkracht van de paal.

Het op diepte brengen van de stalen buis ge-schiedt door schroeven en/of heien met een snelslaghamer, onder gelijktijdig injecteren van cementgrout. Tijdens het installeren fungeert dit cementgrout als smeermiddel, waardoor de te overwinnen weerstand tijdelijk wordt geredu-ceerd.Na verharding levert het cementgrout een bij-drage aan de sterkte en de stijfheid van de paal, draagt een gedeelte van de kracht over naar de grond en beschermt de stalen buis tegen corrosie.

We onderscheiden de volgende soorten injectie-palen, figuur 4.20:1 de gekoppelde injectiepaal, diameter circa 150 mm, die zijn draagkracht (max. 350 kN) hoofd-zakelijk ontleent aan positieve kleef;2 de schroefinjectiepaal, die voorzien is van een schroefblad (diameter 300 tot 550 mm) en die zijn draagkracht (maximaal 1200 kN) hoofd-zakelijk ontleent aan puntweerstand.

Door de manier van aanbrengen is de schacht-diameter van de gekoppelde injectiepaal onge-veer gelijk aan de diameter van de paalschoen, zie figuur 4.20-1.Bij de geschroefde systemen is de zaak wat ge-compliceerder. In slappe lagen is de penetratie-snelheid groot, waardoor om de stalen buis een groutschil ontstaat ter dikte van 15 tot 40 mm, figuur 4.20-2 en 4.20-3. In draagkrachtige zand-lagen neemt de penetratiesnelheid sterk af. Hier wordt het zand laagje voor laagje afgeschraapt en intensief vermengd met een overmaat aan cementgrout. Daardoor wordt de paaldiameter ongeveer gelijk aan die van het schroefblad.

wordt tijdens het schroeven van de paal de grond ter plaatse van de draagkrachtige laag geïnjecteerd met grout, figuur 4.19. Het grout vormt samen met de grond een steenachtige mantel om de boorbuis ter grootte van de dia-meter van de boorpunt.

boorpunt

stalen buis, 355,6 x 8

groutinjectie

Ø 560

wapening

Figuur 4.19 Tubex-paal met groutinjectie

Het injecteren geschiedt door een leiding in de boorbuis, die is verbonden met een opening in de boorpunt. De verdere afwerking, zoals het vullen van de boorbuis met beton, komt overeen met de normale Tubex-paal.

Bij gebruik van een speciale boorpunt is het zelfs mogelijk om door in de grond aanwezige obsta-kels, zoals beton en metselwerk, heen te boren. Standaard diameters van de boorbuizen zijn 220 à 460 mm, met een diameter van de boor-punt van respectievelijk 300 à 670 mm. Afhankelijk van de bodemgesteldheid zijn paal-belastingen mogelijk van 200 tot 2300 kN. Tubex-palen zijn onder andere toegepast bij de renovatie van het Concertgebouw te Amster-dam.

06950416_h04.indd 83 09-03-2005 12:59:14

84

4.5 Berekening van de draagkracht

Voor het bepalen van de draagkracht van een fundering op palen moeten we kijken naar de-zelfde grenstoestanden als die voor een funde-ring op staal:1 de uiterste grenstoestand:

• grondmechanische;

• constructieve;2 de bruikbaarheidsgrenstoestand.

We noemen de grondmechanische grenstoestand ook wel de bezwijkdraagkracht. Hierbij ontstaan schuifvlakken in de grond ter plaatse van de paalpunt.De constructieve grenstoestand betreft het bezwij-ken van constructieonderdelen (balken, kolom-men enzovoort), bijvoorbeeld door ongelijke zettingen van paalgroepen.De bruikbaarheidsgrenstoestand (2) komt overeen met criteria voor normaal gebruik, bijvoorbeeld een scheefstand van het bouwwerk, waardoor het niet meer voldoet aan zijn gebruiksfunctie.De rekenwaarden van de belastingen uit de bovenbouw en uit de fundering mogen niet groter zijn dan de rekenwaarden van de draag-kracht (sterkte) en de vervorming (stijfheid) van de paalfundering. Onder rekenwaarden verstaan we hierbij de, bij de toetsing van de fundering

aan de grenstoestanden, aan te houden waarden voor de belastingen en de weerstand van de grond.De rekenwaarden voor de belastingen verkrijgen we door de representatieve waarden van de belastingen te vermenigvuldigen met een belas-tingsfactor (zie hiervoor NEN 6702; TGB-1990, Belastingen en vervormingen).De rekenwaarden voor de bezwijkdraagkracht en de vormveranderingsdraagkracht van een paal verkrijgen we door de berekende waarden (stuit en positieve kleef) te delen door een materiaal-factor, zie de tabel van figuur 4.21.

In dit hoofdstuk beschouwen we alleen de draag-kracht op druk. Voor een nadere beschrijving wordt verwezen naar NEN 6740 en NEN 6743.

Uiterste grenstoestand • met sonderingen: 1,25 • zonder sonderingen: – met slagdiagram: 1,40 – zonder slagdiagram: 1,80

Bruikbaarheidsgrenstoestandγm = 1,0 (met of zonder sonderingen)

Figuur 4.21 Materiaalfactoren

1 gekoppelde injectiepaal 2 schroefinjectiepaal

kern van cementgrout

schroefblad

stalen buis

schil van cementgrout

zandlaag

Ø 200 mm

schil van cementgrout

kern van cementgrout

stalen buis

Ø 150 mm

Figuur 4.20 Principe van injectiepalen

06950416_h04.indd 84 09-03-2005 12:59:14


4.5.1 Negatieve kleefOnder invloed van een (zand)ophoging kunnen slappe lagen (klei, veen) inklinken. Door deze terreinzakking oefenen de slappe grondlagen boven de draagkrachtige laag wrijving uit op de schacht van de palen.Deze zogenaamde negatieve kleef moeten we als een permanente belasting op de paal in rekening brengen. Het berekenen van de grootte van de negatieve kleef is zeer complex. Van invloed zijn onder andere:

• de bovenbelasting;

• de samendrukking van de grond;

• de zakking van de paal;

• de wrijving tussen grond en paalschacht;

• de weerstand van de draagkrachtige laag.

Er zijn vele rekenmethoden, die vaak sterk plaats-gebonden zijn. De aspecten van negatieve kleef zijn zo gevarieerd, dat het zeer moeilijk is om een universele rekenmethode te ontwikkelen. Een veilige methode is de zogenaamde slip-methode. Bij deze methode wordt de hoogst mo-gelijke waarde van de negatieve kleef vastgesteld door sommatie van de maximale waarden van de wrijvingsweerstand over dat deel van de paal-schacht, dat zich bevindt boven de laag waarin de paalpunt is geplaatst.Voor een gladde prefab-betonpaal mag worden gerekend op een paalbelasting door negatieve kleef van:

Fs;nk;d = γf ∙ 0,25 ∙ σ’v ∙ Aschacht

waarin:Fs;nk;d = rekenwaarde van de belasting door negatieve kleefγf = belastingsfactor. Daarvoor mogen we 1,0 nemen wanneer we de volledige belasting door de slappe lagen boven het paalpuntniveau in rekening brengenσ’v = verticale korrelspanning van de grond;Aschacht = schachtoppervlak van de paal dat onderhevig is aan negatieve kleef

Een meer realistische berekening, waarbij de interactie van de beweging van de paal en van de grond in rekening wordt gebracht, kan door een grondmechanisch adviesbureau worden

gemaakt. Bij een dergelijke berekening kan de grootte van de negatieve kleef beduidend lager uitvallen. Daar staat tegenover dat, als gerekend wordt met interactie, een grotere partiële factor en dus een hogere rekenwaarde van de nega-tieve kleef van toepassing is.

4.5.2 SchachtweerstandDe schachtweerstand wordt ontleend aan posi-tieve kleef.De berekening van de positieve kleef moet zijn gebaseerd op de conusweerstanden en/of plaat-selijke wrijvingsweerstanden over het traject waarover de paalschacht zich in de draag-krachtige laag bevindt. De waarde van de ge-middelde wrijvingsweerstand wordt uitgedrukt in een percentage van de gemiddelde conus-weerstand, zie de tabel van figuur 4.22.

Tapse houten paal 1,2%Gladde prefab betonpaal 1,0%Stalen buispaal met gesloten punt 1,0%Schroefboorpaal 0,6%Pulspaal 0,5%

De bovenstaande waarden gelden voor alleenstaande palen in fijn tot matig zand.

Figuur 4.22 Wrijvingsweerstand op palen als percentage

van de gemiddelde conusweerstand

De formule voor de schachtweerstand luidt:

Fr;schacht = Op ∙ Σ αs ∙ qc ∙ ΔZ

waarin:Fr;schacht = schachtweerstand;Op = omtrek van de paal in de draagkrachtige laagαs = schachtwrijvingsfactor, die afhankelijk is van het paaltype, zie de tabel in figuur 4.22qc = conusweerstand in de betreffende laag;ΔZ = dikte van de betreffende laag

06950416_h04.indd 85 09-03-2005 12:59:15

86

4.5.3 PuntweerstandDeberekeningvandedraagkrachtvandepaalpuntmoetgeschiedenopgrondvaneensondering,figuur4.23.Deberekeningsmethodeverlooptalsvolgt:1 Bepaaldegemiddeldeconusweerstand I overhettrajectvanafhetgekozenpaalvoetniveautot0,7à4Dbenedenditniveau,figuur4.23.HierbijisDdediametervandepaalpuntbijrondepalenofdeequivalentediameter(1,13√A)bijpalenmeteenafwijkendedoorsnede.Dewaarde0,7à4Dmoetzodanigwordengekozendatdelaagstebe-zwijkweerstandvoordepaalpuntwordtgevonden.2 Neemdeminimumconusweerstand II overhetonderpunt1genoemdetraject.3 Bepaaldegemiddeldewaardevan I en II.

4 Bepaaldegemiddeldewaarde III vandeco-nusweerstandvandeafgesnotensondeergrafiektot8Dbovendepaalpunt,ziedestreeplijninfiguur4.23.Hetafsnuitendienttegeschiedenvanbenedennaarboven,tebeginnenbijdewaarde II,waarbijdeopeenvolgendewaardensteedslagerzijndanofgelijkzijnaandevooraf-gaandewaarden.Demaximaleweerstandvandepaalpuntwordtdangevondenuit:

I+I+III I2p

r,punt=2

[MN/m2]

Figuur 4.23 4D–8D-methode

Berekeningsblad

DetrajectenABenBDgevenhogeregemiddeldeconuswaardendanACenCD.Wemoetendusuitgaanvandelaatstgenoemdetrajecten.

Gemiddeldeconusweerstanden:trajectAC =ItrajectCD =IItrajectDE =III

Gemiddeldebezwijkspanningonderdepaalpunt:I+II2

Gemiddeldebezwijkspanningonderenbovendepaalpunt:III

Gemiddeldebezwijkspanningonderenbovendepaalpunt:

I+II+III

2Pr;punt=

2 [MN/m2]

VoordemaximalepaalpuntweerstandPr;puntinfijntotgrofzandmoetenweeenlimietwaardeaanhoudenvan15MN/m2.Voorgrindhoudendzandgeldthier-vooreenlagerewaarde.

diep

te [m

]

conusweerstand [MN/m2]

4D

8D

basisniveau D

C

B

A

E

D

06950416_h04.indd 86 27-12-2005 10:06:30


6 Vermenigvuldig de aldus verkregen bezwijk-spanning met het oppervlak van de paalpunt, teneinde de representatieve waarde van de grenspuntweerstand te vinden.De formule voor de puntweerstand luidt:

Fr;punt = Apunt ∙ αp ∙ pr;punt

waarin:Fr;punt = puntweerstandApunt = paalpuntoppervlakαp = paalklassefactor, die afhankelijk is van het paaltype, zie de tabel van figuur 4.24

Voor prefab-betonpalen is de paalklassefactor αp gelijk aan 1,0. Voor andere paaltypen dient een correctie op de grensstuitkracht te worden toe-gepast, zie de tabel van figuur 4.24.

Houten palen 1,2Stalen buispalen 1,0Schroefpaal type avegaar 0,6Pulspaal 0,5

Figuur 4.24 Paalklassefactoren αp op de grensstuitkracht

van verschillende soorten palen

Ook op palen met een verbrede paalvoet moet een reductie worden toegepast, die afhankelijk is van de vorm van de voet (zie NEN 6743). Hiervoor gebruiken we de factor β, die een waarde heeft tussen 0,7 en 1,0.

Ten slotte geven we in paragraaf 4.5.4 een voor-beeld van een paalberekening voor een geheide gladde prefab-betonpaal, figuur 4.25.

4.5.4 Toetsing van de draagkrachtDe rekenwaarde van de belastingen in de uiter-ste grenstoestand mogen niet hoger zijn dan de bezwijkdraagkracht van de paal, verminderd met de belasting door de negatieve kleef:

Fs;d < Fr;d – Fs;nk;d

waarin:Fs;d = rekenwaarde van de paalbelastingFr;d = rekenwaarde van de bezwijkdraagkracht van de paal

Voor Fr;d geldt:

Fr;d = 0,75 ∙ (Fr;punt + Fr;schacht)

γm

Het getal 0,75 in voorgaande formule stelt de factor ξ voor. Deze factor heeft een dubbele functie. We brengen ermee in rekening:

• de capaciteit van een gebouw om krachten over te dragen van een punt met een ‘zwak’ funderingselement naar punten met een ‘sterk’ funderingselement;

• de betere kennis die we van de grond hebben als we meer sonderingen uitvoeren.

De waarde van ξ varieert tussen 0,75 en 0,92. het gebouw en hoe meer sonderingen, des te hoger is ξ.

Voor de materiaalfactor mag γm = 1,25 worden aangehouden, indien voldoende sonderingen op de bouwplaats zijn gemaakt; er dienen ten minste twee sonderingen te worden gemaakt, waarbij de gemiddelde afstand tussen de sonde-ringen ten hoogste 25 m is, en er per sondering een oppervlakte van ten hoogste 25 × 25 m2 mag worden bestreken.

Indien bij lichte bouwwerken (Geotechnische Categorie 1, volgens NEN 6740) uitgegaan wordt van sonderingen uit de directe omgeving (ten minste twee sonderingen ter weerszijden van de bouwplaats met een maximale afstand ten opzichte van de bouwplaats van 50 m), dan dient er een grotere materiaalfactor in rekening te worden gebracht, zie de tabel van figuur 4.21:γm = 1,40; heien met slagdiagram;γm = 1,80; heien zonder slagdiagram.

4.5.5 Verticale zakking van palenVoor het berekenen van de verticale zakking van een alleenstaande paal gaan we meestal uit van op ervaring gebaseerde gegevens. De zakking blijkt te kunnen worden uitgedrukt als een per-centage van de paaldiameter, afhankelijk van de verhouding van de paalbelasting inclusief nega-tieve kleef (Fs;tot;d), en de bezwijkdraagkracht van de paal (Fr;punt + Fr;schacht), figuur 4.26.

06950416_h04.indd 87 09-03-2005 12:59:16

88

Berekeningsblad

= 20 kN/m3γzand

25

z [m]

1311 15

= 20 kN/m3γveen

20

19

15

10

5

= 20 kN/m3γzand

2,5

1,5

02

8

4D = 1800

8D = 3600

400 (D = 450 mm)geheide prefabbetonpaal

eq

c [MN/m2]conusweerstand

8

8

46

G.W.S

10

q

De grootte van de paalbelasting (Fs;tot;d) kunnen we voor de bruikbaarheidsgrenstoestand globaal stellen op maximaal 50% van de bezwijkdraag-kracht. We kunnen in figuur 4.26 de verticale paalzakking aflezen, uitgedrukt in procenten van de equivalente paaldiameter. Hierbij komt nog de elastische verkorting van de paal zelf.Als vuistregel wordt ook wel gerekend met een totale zakking van het boveneinde van de paal ter grootte van tweemaal de elastische samen-drukking van de paal.

Uit figuur 4.26 kun je tevens aflezen dat schroef-palen en boorpalen een aanzienlijk slapper ge-drag vertonen dan grondverdringende palen, zoals heipalen. Voor dit paaltype wordt ook wel de vuistregel gehanteerd dat 1 mm paalkop-zakking optreedt per 100 kN paalbelasting.Voor paalgroepen is de zakking per definitie groter dan voor een enkele paal, omdat bij paal-groepen rekening moet worden gehouden met samendrukking van de grond tot een grotere diepte. Als daarin ook nog samendrukbare lagen

06950416_h04.indd 88 09-03-2005 12:59:16


Stuit

13 + 11 + 8

2Pr; punt = 2

= 10 MN/m2

Fr; punt = 10 · 103 × 0,4 × 0,4 = 1600 kN

Positieve kleefFr; schacht = 0,01 · qc;gem × Aschacht = 0,01 × 10 · 103 × 4 × 1,6 = 640 kN

Negatieve kleefFs; nk = 0,25 · σv’ · Aschacht = 0,25(15 × 1,5 + 35 × 1,0 + 52 × 12) × 1,6 = 274 kN

Fs; nk;d = 1,0 × 274 = 274 kN

Rekenwaarde voor de bezwijkbelasting van de paal

Fr;d = 0,75∙Fr;punt + Fr;schacht∙ = 0,75[1600 + 640]

= 1344 kN 1,25 1,25af: negatieve kleef Fs;nk;d = 274 kN – Fs;d ≤ 1070 kN

BruikbaarheidsgrenstoestandStel dat de paalbelasting voor de bruikbaarheidsgrenstoestand, inclusief negatieve kleef, 800 kN bedraagt:

(γf = 1,0): Wel;d = F · I

= 800 × 19

= 0,005 m E · A 20,106 × 0,16

We stellen de totale zakking van de paal op ongeveer twee maal de elas-tische zakking:

Wtot ≈ 2 × 5 = 10 mm.

Verloop van de verticale korrel-spanning in de slappe lagen

[kN/m2]σ 'v

z [m

]

64

40

30

14,5

2,5

1,5

Volgens NEN 6743 hoeft, voor de berekening van de uiterste grenstoestand IA, de negatieve kleef niet in rekening te worden gebracht. Echter bij grenstoestand IB moet wel worden

gerekend met de negatieve kleef. Voor de glo-bale dimensionering van een geheide gladde prefab-betonpaal is de voorgestelde bereke-ningswijze voldoende nauwkeurig.

Figuur 4.25 Berekening van de bezwijkdraagkracht van een gladde prefab-betonpaal

06950416_h04.indd 89 09-03-2005 12:59:17

90

geschroefde palen

15

10

5

0

boorpalen

50

heipalen

100

F r ; d

s ; dF[%]

punt

; d

Deq

W[ %

]

Figuur 4.26 Last-zakkingsgedrag van geheide, geschroefde

en geboorde palen in zandgrond

aanwezig zijn, drukken deze door de paal-belasting samen, waardoor de paalgroep een nog grotere zakking ondergaat.

De zakking kan worden benaderd door de paal-groep ter plaatse van het puntniveau van de palen te beschouwen als een funderingsplaat met een diameter ter grootte van de paalgroep die wordt ondersteund door grond met bed-dingsconstante k. Voor een globale berekening kunnen we volstaan met uit te gaan van een grondmoot met een dikte van tweemaal de af- belastingspreiding van 2 : 1 (zie ook hoofdstuk

meting van de paalgroep, in combinatie met een 2, de logaritmische samendrukkingswet van Terzaghi).Raadpleeg de literatuur voor een exactere bere-kening.

Deze algemene beschouwing maakt echter wel duidelijk dat bij een hoog gebouw met dicht op elkaar staande palen de onder het paalpunt-niveau liggende grondlagen tot op grote diepte (ten minste tweemaal de gebouwbreedte) in de zettingsberekening moeten worden betrokken, figuur 4.27.


1 Handboek Funderingen. SBR, Ten Hagen Stam, losbladige uitgave met jaarlijks aanvullingen.2 Meet- en beoordelingsrichtlijnen voor tril-lingen, deel A - Schade aan gebouwen. Stichting Bouwresearch, Rotterdam, 2002.3 Protocol voor het uitvoeren van een inspectie aan houten paalfunderingen, versie 2003. Ministerie van VROM.4 Veen, C. van der, E. Horvat en C.H. van Kooperen, Grondmechanica. Waltman, Delft, 1981.5 Weele, A.F. van, Moderne funderingstechnieken. Waltman, Delft, 1981.

NormenNEN 6702 Technische grondslagen voor bouw-constructies – TGB 1990 – Belastingen en vervor-mingenNEN 6740 Geotechniek – TGB 1990 – Basiseisen en belastingenNEN 6743 Geotechniek – Berekeningsmethode voor funderingen op palen – Drukpalen

Figuur 4.27 Belastingspreiding bij paalgroepen

zand

klei

zandinvloedsgebied

06950416_h04.indd 90 09-03-2005 12:59:18

5Ontwerp en uitvoeringir. H.L. Jansen, ir. J.J.M. Brouwer

Het ontwerp van een fundering start met het vaststellen van de rand-

voorwaarden waaraan moet worden voldaan. Randvoorwaarden zijn

onder andere de methode van funderen (‘op palen’ of ‘op staal’), de

grondwaterstand, de obstakels in de bodem, de aanwezigheid van

belendingen en de bereikbaarheid van het bouwterrein.

Bij het ontwerp moeten we ons afvragen of een kruipruimte wel of

niet noodzakelijk is. Door een goede detaillering van de kruipruimte

kunnen problemen zoals optrekkend vocht en koudebruggen worden

voorkomen.

Kennis van de werkzaamheden behorend tot de uitvoering van een

fundering, zoals het bouwrijp maken van het terrein en de keuze en

uitvoering van de werkvloer en de bekisting, is van belang.

In dit hoofdstuk geven we een rekenvoorbeeld van een ‘fundering op

staal’ en een ‘fundering op palen’.

06950416_h05.indd 91 09-03-2005 13:03:21

92

Inleiding

Het ontwerp en de uitvoering van een fundering zijn van vele factoren afhankelijk. Zelfs voor een eenvoudig gebouw moeten we eerst de randvoorwaarden vaststellen waaraan de funde-ring moet voldoen. Het blindelings kiezen van een funderingstype en het maken van sterkte- berekeningen daarvoor, kan tijdens de uitvoering tot dure aanpassingen van het ontwerp leiden.

Bij het ontwerp van een fundering zijn de vol-gende punten van betekenis:

• de keuze voor een fundering op staal, op palen of een tussenvorm: een juiste keuze kun-nen we alleen maken, indien we de eigenschap-pen van de grond ter plaatse kennen;

• de uiterste grenzen waarbinnen de grondwa-terstand varieert: we hebben deze grenzen nodig voor het ontwerpen van de fundering (droge kruipruimte, waterdrukken op kelders enzovoort) en – tijdens de uitvoering – voor een eventuele bemaling van de bouwput (dit kan gevaar op-leveren voor belendingen!);

• de aanwezigheid van obstakels in de bodem, zoals oude funderingsresten en nog in gebruik zijnde leidingen;

• de aanwezigheid van belendingen en de wijze waarop deze zijn gefundeerd;

• het dilateren (dilatatie) van de fundering in verband met ongelijke zettingen van bouwdelen (hoog/laag), te grote vervormingen door fluctu-aties in de temperatuur, te grote vervormingen door krimp bij een omvangrijke betonfundering;

• de bereikbaarheid van het bouwterrein: beperkingen in de aan- en afvoer van bouw-materialen en materieel zijn van invloed op het ontwerp en de uitvoering.

Bij de uitvoering van een fundering krijgen we te maken met de volgende werkzaamheden:

• het bouwrijp maken van het bouwterrein. We verstaan hieronder globaal: het verwijderen van obstakels en begroeiing met humuslaag, even-tueel het uitvoeren van een grondverbetering en/of ophoging van de grond;

• het uitzetten van het bouwwerk; dat wil zeg-gen het landmeetkundig vastleggen van de situ-ering en afmetingen van het gebouw;

• bij een fundering op staal: het geschikt maken van de ondergrond;

• bij een fundering op palen: voorbereiding en toezicht op het heiwerk;

• keuze en uitvoering van de werkvloer. De betonconstructie wordt gestort op een over het algemeen steenachtige werkvloer. De keuze van het type werkvloer is afhankelijk van factoren zoals afmetingen van de betonconstructies (balken, kelder) en vereiste isolatiewaarde van de fundering;

• keuze en uitvoering van de betonbekisting.

In de volgende paragrafen gaan we dieper in op de genoemde werkzaamheden. We richten ons vooral op de verschillende keuzeaspecten en op de wijze van uitvoering.

5.1 Kruipruimte

Een van de eerste beslissingen die we bij het ontwerp van de fundering moeten nemen, is het al of niet toepassen van een kruipruimte. Bij het toepassen van een houten begane-grondvloer is een kruipruimte vereist in verband met de beno-digde ventilatie onder de vloer (houtrot, grond-lucht, enzovoort).Volgens het Bouwbesluit zijn houten begane-grondvloeren niet zonder meer toegestaan. Alleen bij kleine ondergeschikte bouwwerken mag dit type vloer nog worden toegepast.

Bij steenachtige vloeren is een kruipruimte alleen nuttig, indien onder de vloer leidingen worden aangebracht. Het toepassen van een kruipruimte is duur. Indien geen leidingen onder de vloer nodig zijn, is een op de ondergrond aange-brachte betonvloer met isolatie tussen onder-grond en vloer veelal goedkoper. Echter bij een fundering op palen ontstaat vaak een kruip-ruimte als overbrugging tussen het aanlegniveau van de funderingsbalken en het peil van de be-gane-grondvloer.

De functie van een kruipruimte kan zijn:

• ventilatie onder houten vloeren;

• ruimte voor leidingen;

• overbrugging tussen aanlegniveau van funde-ring en begane-grondvloer.

06950416_h05.indd 92 09-03-2005 13:03:21

5 ONTWERP EN UITVOERING 93

• muisdichte ventilatieopeningen in twee tegen-over elkaar staande buitenwanden;

• de gezamenlijke vrije doorlaatopening moet 400 mm2/m2 vloeroppervlak bedragen;

• de verdeling van de ventilatieopeningen in de gevels moet zodanig zijn dat in de kruipruimte geen ‘dode hoeken’ ontstaan waar onvoldoende ventilatie plaatsvindt;

• de ventilatie van de kruipruimte en van de gevelspouw moet gescheiden zijn in verband met vochttransport, ongedierte zoals muizen en ratten, en explosiegevaar bij gaslekkage.

Bij een ongunstige ligging van een gebouw of een kruipruimte met veel ‘dode hoeken’ is een aanzienlijk grotere ventilatieopening nodig.In NEN 1078, die GAVO-1987 vervangt, worden eveneens eisen gesteld met betrekking tot de ventilatie van kruipruimten waarin zich gasleidin-gen bevinden.

2 Begane-grondvloerDe ventilatie heeft een gunstige invloed op de vochthuishouding in de kruipruimte, voorkomt stankoverlast (grondlucht, lekkage riolering) en voorkomt explosiegevaar bij gaslekken.Een nadeel is dat de temperatuur in de kruip-ruimte ‘s winters sterk daalt, wat sommige bewo-ners ertoe aanzet de ventilatieopening te dichten, met alle gevaren van dien. Isolatie van de begane-grondvloer moet de klachten ten aanzien van de onbehagelijke vloertemperatuur verhelpen.Het Bouwbesluit eist meestal voor de begane-grondvloer een warmteweerstand Rc van ten minste 2,5 m2 K/W. Daarvoor is isolatiemateriaal

Indien de leidingen in de kruipruimte ten be-hoeve van onderhoud en vervanging bereikbaar moeten zijn, is een hoogte van ten minste 0,500 m vereist. Verder moeten we voldoende kruipluiken in de begane-grondvloer aanbrengen met dezelfde bouwfysische eigenschappen als de vloer. Indien we niet voldoende kruipluiken kun-nen plaatsen, dan zijn kruipgaten in de wanden onder de vloer noodzakelijk. De kruipluiken en -gaten moeten afmetingen hebben van ten minste 0,400 × 0,700 m.

De vrije hoogte van kruipruimten moet zijn:

• voor alleen ventilatie: 0,300–0,500 m;

• voor leidingen: minimaal 0,500, beter is 0,800 m. Voor kruisende leidingen en luchtkana-len is veelal een vrije hoogte van 1 m nodig.

Een goed ontworpen kruipruimte, figuur 5.1, heeft:1 een goede ventilatie met buitenlucht, ook bij steenachtige vloeren (zie subparagraaf 5.1.2);2 een goed geïsoleerde begane-grondvloer;3 een bodemafsluiting en eventueel een drainage indien de bodemgesteldheid dat ver-eist;4 geen open verbinding met de gevelspouw;5 waterdichte verticale begrenzingen van beton en/of een trasraam bij metselwerk;6 geen koudebruggen ter plaatse van de begane-grondvloer.

1 VentilatieEen goede ventilatie moet aan de volgende mini-male eisen voldoen:

afvoerhemelwater

ventilatie

verticale doorsnede

hemelwater

dampdichtheidt.p.v. leidingdoorvoer

( vo

rstv

rij )optrekkend

vocht

stuclaag afdrukken afzetten

van zouten

> 8

00 m

m_

Figuur 5.1 Aandachtspunten bij het maken van de kruipruimte

06950416_h05.indd 93 09-03-2005 13:03:22

94

van 70–100 mm dikte nodig. Bij prefab-vloeren wordt de isolatie fabrieksmatig aangebracht. Bij vlakke plaatvloeren is het mogelijk om de isolatie bovenop de vloer aan te brengen met hierop weer een steenachtige dekvloer.

Naast eisen ten aanzien van warmte-isolatie, gelden er ook eisen ten aanzien van de damp-

dichtheid van vloeren. Bij de huidige kierdichte woningen, die zijn voorzien van mechanische afzuiging, heerst in de woonruimte ten opzichte van de kruipruimte een onderdruk. Via opening-en in de begane-grondvloer (bijvoorbeeld kieren rond kruipluiken, leidingdoorvoeringen, vooral ter plaatse van de meterkast!) wordt vochtige lucht uit de kruipruimte aangezogen. Dit is veelal de oorzaak van het vochtprobleem in laagbouw-woningen.

3 BodemafsluitingDe onderste horizontale begrenzing van de kruipruimte is de bodem, die de overgang vormt naar de ondergrond. De bodem dient altijd ruimschoots boven het hoogste grondwaterpeil te liggen. Desondanks kan bij hevige regenval wateroverlast ontstaan in de kruipruimte, indien de ondergrond bestaat uit een slecht waterdoor-latende laag (leem, klei, veen), figuur 5.1. Het aanbrengen van een laag zand in combinatie met een drainage is in dat geval noodzakelijk. Maar de vraag is dan wel waarop deze drainage kan worden afgevoerd. Veel gemeenten laten lozing op de riolering niet meer toe.Een dunne stampbetonnen bodemafsluiting, dik 60–70 mm wordt alleen toegepast bij een hou-ten begane-grondvloer en bij een steenachtige begane-grondvloer als de ondergrond slecht waterdoorlatend is. Indien de hoogste grond-waterstand boven het niveau van de kruipruimte ligt, moeten we – ook bij een steenachtige be-gane-grondvloer – een waterdichte kelderbak toepassen.

Enige punten waarmee we rekening moeten houden zijn:

• Wanneer langs gevels in geval van een hoge grondwaterstand een drainage wordt toegepast, kan dat gevaar opleveren voor de stabiliteit van de fundering. Zo kunnen bij een te diepe aanleg van de drainage bij een fundering op staal door de verhoogde korrelspanningen in de grond zettingen ontstaan. Tevens kan de fundering in-stabiel worden door het tijdens de aanleg tijdelijk weghalen van de bovenbelasting.

• In veel gebieden in ons land staan de woningen op palen die door een dunne hardere bovenlaag zijn geheid. Als zich onder deze har-dere bovenlaag (meestal tijdelijk) overspannen

geeft instelmogelijkheid aan

152

250

specieslab

105

102

108

100

14544

50

120

50

Tegenwoordig worden nagenoeg alleen kunststof ventilatiekokers toegepast, figuur 5.2. De kokers zijn voorzien van een specie-slab. Deze voorkomt dat valspecie een vocht-brug vormt tussen binnen- en buitenspouw-blad. Van het in figuur 5.2 getoonde type moeten we, per 6 m2 vloeroppervlak, één koker toepassen (netto luchtdoorstroom-opening van de koker: 2400 mm2).

Figuur 5.2 Kunststof ventilatiekoker

06950416_h05.indd 94 09-03-2005 13:03:23


grondwater bevindt, ‘brult’ dit water door al die perforaties in de bovenlaag de kruipruimte in. Het toepassen van een drainage kan hier de op-lossing zijn.

• In nieuwbouwwijken in het westen van het land worden de bouwterreinen vaak op-gehoogd met zand. De onderliggende veen-lagen worden door de langzame consolidatie nog lange tijd na het gereedkomen van de wijk samengeperst.

• We moeten soms rekenen op een zakking van de bodem van de kruipruimte van 0,200 tot0,500 m. De kruipruimten lopen nu, ongeacht de grondwaterstand, vol met regenwater. Een oplossing van dit probleem kan zijn het navullen met lichte steenachtige materialen, zoals schuim-beton, schelpen of geëxpandeerde kleikorrels (Argex).

• De vullaag wordt met behulp van een silo-auto en slangen via de kruipluiken in de kruip-ruimte geblazen. De bewoners ondervinden hiervan weinig ongemak.

4 GevelspouwEen open verbinding van de kruipruimte met de gevelspouw is de oorzaak van veel bouwschade. De relatief warme lucht in de kruipruimte stijgt ‘s nachts op in de spouw, met als gevolg condensatie ter plaatse van kozijnen en dakaan-

sluiting. Een goede oplossing is, zoals besproken, het toepassen van ventilatiekokers.

5 WandenDe wanden van kruipruimten moeten water-dicht zijn om het optrekken van vocht uit de ondergrond en tengevolge van condensatie (koudebruggen) te voorkomen. De waterdichte wanden kunnen worden gemaakt van beton of bij metselwerk met een zogenaamd trasraam, zie figuur 5.3.

Het trasraam of cementraam plaatsen we altijd voor de ene helft boven het maaiveld en voor de andere helft onder het maaiveld. Het trasraam bestaat meestal uit 10 à 12 lagen metselwerk, uitgevoerd in klinkers in klare cementspecie (vroeger gebruikte men hiervoor een specie-mengsel van tras en kalk). We passen kinkers toe omdat deze waterdicht zijn; de capillairen in bak-steen zijn bij klinkers door de hoge temperaturen tijdens het bakproces dicht gesinterd.We kunnen het trasraam ook vervaardigen uit kalkzandsteenklinkers of uit betonsteen dat vol-doende waterdicht is.

Indien geen tras- of cementraam aanwezig is, kan vooral bij massieve bouwmuren optrekkend vocht optreden. De beste oplossing voor der-gelijke situaties is verlaging van de temperatuur in de kruipruimte (door isolatie van de begane-grondvloer) en verbetering van de ventilatie in de kruipruimte.Uiteraard zijn er meerdere oplossingen mogelijk, zoals het waterdicht maken van de wanden door injecteren (epoxiehars) of het aanbrengen van een waterdicht scherm (tussenvoegen van een loodslab), maar deze oplossingen zijn veel duur-der.

Optrekkend vochtOptrekkend vocht via funderingsmuren ver-dampt vooral in centraal verwarmde wonin-gen vlak boven de begane-grondvloer. Zo ontstaat een voortdurende vochtstroom naar boven. Een bijkomend verschijnsel is dat door het vocht zouten uit metselwerk, en vooral uit voegmortel, worden opgenomen, die ter plaatse van de ‘verdampingszone’ weer wor-den afgezet. Door deze hardnekkige

tras(cement)raam+ afwerklaag

oplegnokkenwater-afvoer

_> 8

00

spouw-ventilatie

trasraam

Figuur 5.3 Trasraam

06950416_h05.indd 95 09-03-2005 13:03:24

96

zoutafzetting kan schoonmetselwerk blijvend worden ontsierd en kunnen stuclagen van de muur af worden gedrukt.

6 KoudebruggenOp koudebruggen kan vanuit de kruipruimte in overvloedige mate condensatie optreden, waarbij het vocht door de (betonnen) vloerelementen optrekt en hinder veroorzaakt in de erboven gelegen woonvertrekken. Om koudebruggen te voorkomen is het verstandig een drukvast isolatie-materiaal (bouwvilt, gasbeton enzovoort) als vloeroplegging toe te passen. Bij paalfunderin-gen kunnen we een PS-funderingsbekisting toe-passen. Dit is een blijvende bekisting, gemaakt van hard polystyreenschuim. De bekisting heeft isolerende eigenschappen en voorkomt koude-bruggen in de aansluiting met de begane-grond-vloeren, figuur 5.4.

badding

bandstaal

polystyreenschuim

tengels h.o.h. 600 mm

regel 30 mm

Figuur 5.4 PS-funderingsbekisting

5.2 Funderingsdetails

Bij het bepalen van de funderingsdetails starten we met het vaststellen van een programma van eisen, waarbij de volgende punten in beschou-wing worden genomen:

Functie van het gebouw1 woningbouw → wel/geen kruipruimte2 utiliteitsbouw → isolatie-eisen belastingen

Belastingstype1 lijnlasten (q)2 verdeelde belastingen (p)3 puntlasten (F)

Methode van funderen1 fundering op palen2 fundering op staal

Funderingsonderdelen1 balk/strook: hoge q-last2 plaat: hoge p-last3 poer: hoge F-last

Lage belastingen (q-, p- of F-lasten) kunnen door ieder willekeurig funderingsonderdeel worden opgenomen.

5.2.1 DimensioneringDe berekening van de diverse onderdelen van een betonfundering (balken, platen, poeren) worden bij het vak Betonconstructies besproken. Hier geven we een aantal factoren die bij dimen-sionering van belang zijn.

5.2.1.a Balken over palen

• De breedte van de balken wordt onder andere bepaald door de afmetingen van de paalschacht; indien we uitgaan van een maximale hei-afwijking van 50 mm naar weerszijde, wordt de balkbreedte: Dpaal + 100 mm.

• De hoogte van de balken kan globaal wor-den gesteld op circa 1/10 van de gemiddelde paalafstand, uitgaande van een niet al te zware belasting. Uiteraard moeten we de velden met extreme belastingen en grotere overspanningen afzonderlijk controleren op sterkte en stijfheid.

• De afmetingen van de dwarsdoorsnede van de balken (breedte × hoogte) moeten we afstemmen op de maximale paalbelasting; de betonbalk + de standaard beugelwapening (∅ 8–250 à 300 mm) moet ten minste een dwarskrachtcapaciteit hebben ter grootte van de helft van de draagkracht van de paal.

• Dit uitgangspunt is gebaseerd op een even-redige belasting van de balken, links en rechts van de paal.

• Afwijkende belastingssituaties moeten we op een zwaardere dwarskrachtwapening berekenen.

5.2.1.b Platen

• Bij een fundering op staal wordt de benodig-de plaatdikte meestal bepaald door de stijfheid (beddingsconstante) van de ondergrond. De ver-vorming van de plaat moet klein zijn ten

06950416_h05.indd 96 09-03-2005 13:03:24


opzichte van de gemiddelde zetting van de grond, om een gelijkmatige drukverdeling te verkrijgen.

• Bij een fundering op palen wordt de beno-digde plaatdikte bepaald door de afstand tussen de palen en door het ponscriterium ter plaatse van de palen.

5.2.1.c Poeren

• Bij een fundering op staal wordt de beno-digde dikte van de poer meestal bepaald door het ponscriterium.

• Bij een fundering op palen maken we de poer-dikte zodanig dat er een zogenaamde drukboog met trekband kan ontstaan, zie figuur 5.5-1. Hier-door ontstaat een constructie-element met een grote momenten dwarskrachtcapaciteit. De hoek van de drukboog mag niet te flauw zijn. We ge-ven de poer daarom een dikte van circa de halve paalafstand (minimum paalafstand 2,5 Dpaal). Een en ander geldt voor zowel twee-, drie- als vier-paalspoeren, figuur 5.5-2 en figuur 5.5-3.

In figuur 5.6 en 5.7 zien we een ontwerp van een paalfundering voor gemetselde laagbouw. We gebruiken meestal palen met een geringe draagkracht. In dit voorbeeld is gekozen voor een houten paal met betonopzetter (∅ 280–300 mm). De breedte van de balk wordt nu 400 mm (paalafwijkingen). Een balkhoogte van 400 mm geeft in dit geval een voldoende sterkte en stijfheid. Tussen funde-ringsbalk en vloer brengen we metselwerk aan, waardoor we:

• een comfortabele hoogte voor de kruipruimte krijgen;

• een mogelijkheid scheppen voor de doorvoer van leidingen, door het sparen of boren van gaten in het metselwerk.

Willen we een mogelijkheid scheppen voor het maken van kruipgaten, dan moet het funderings-metselwerk een minimale hoogte krijgen van 400 mm.

De gevelspouw is voorzien van isolatie, terwijl in het buitenspouwblad voldoende open stoot-voegen (hart-op-hartafstand circa 1 m) aanwezig zijn voor ventilatie van de spouw en voor afvoer van zakkend vocht.

3 vierpaalspoer

1 drukboog/trekband

2 driepaalspoer: kolom in zwaartepunt van de palen

60°

wapeningtrekband

drukboog

200 200500 500

1400

600

500 500

druk

druk

trek

1000

1300

500 500

1400

900

300

600

Figuur 5.5 Paalfundering met betonpoeren

06950416_h05.indd 97 09-03-2005 13:03:25

98

A B

Figuur 5.6 Dwarsdoorsnede woning

De begane-grondvloer bestaat uit een geïso-leerde betonnen systeemvloer (isolatie 70 à 100 mm; Rc > 2,5 m2K/W).De paalwapening steekt 250 tot 300 mm in de funderingsbalk. De betonopzetter zelf wordt

afgehakt op 20 mm boven de onderkant van de balk.

In figuur 5.8 en 5.9 zien we het ontwerp van een fundering op palen voor een loods waarbij de bovenbouw bestaat uit een stalen halconstructie. De vloer krijgt een hoge veranderlijke vloer-belasting. De vloer wordt rechtstreeks ondersteund door prefab-betonpalen, die in de lengte- en breedte-richting van het gebouw op gelijke hart-op-hart-afstanden worden geplaatst (4 tot 5 m), afhan-kelijk van de belasting. Ter plaatse van de palen hebben we veelal een plaatselijke verdikking van de vloer (kolomplaat) nodig om doorponsen van de paal te voorkomen.De randbalken en de vloer worden verbonden door een haarspeldwapening. De ankerbouten voor de staalconstructie verankeren we bij hoge

Figuur 5.7 Paalfundering van een woonhuis

400 400

PeilPeil

detail A detail B

5040

0

20

400

100

betonopzettersØ 280 - Ø 300

paalwapening

geïsoleerdesysteemvloer+ afwerklaag

oplegnokken

kruipruimte

ventilatie

ventilatie

te vergroten naar400 - 500 i.v.m.eventuele kruipgaten

doorvoer vanleidingen

250

250

06950416_h05.indd 98 09-03-2005 13:03:26


kolombelastingen in de funderingsbalken. Bij kleine belastingen kunnen we volstaan met een verankering in de vloer.

5.2.2 Prefab-funderingsbalkenBij een fundering op palen voor woningbouw en utiliteitsbouw met serie-effecten, worden vaak geprefabriceerde funderingsbalken toegepast.

A B

schaal 1 : 200

palen

Figuur 5.8 Dwarsdoorsnede van een bedrijfshal

prefab betonpalen 250

5050

010

0

stalenwandplaat

werkvloer

2 ankers M16

stalen kolomHE 180 A

paalwapening

kolomplaat 500 t.b.v.ponsweerstand

3010

020

0

afwerkvloer

4000

detail A

400

detail B schaal 1 : 20

250 250

Figuur 5.9 Paalfundering van een bedrijfshal

06950416_h05.indd 99 09-03-2005 13:03:27

100

sparing 100 x 200aangieten met beton

prefabfunderingsbalk

ingelijmd stekeind in paalkop

prefabpaalmanchet (p.s.)

betonpaal

krimpvrije gietmortel

schaal 1 : 20

Figuur 5.10 Dwarsdoorsnede paalmanchet

De voordelen hiervan zijn:

• hoge betonkwaliteit;

• kortere bouwtijd;

• geringe afhankelijkheid van het weer.

De vele systemen die in de handel zijn (Prefunko, Ringvaart, enzovoort), wijken slechts van elkaar af door het type manchet dat over de paal-koppen wordt geplaatst als verbindingselement tussen paal en balk, figuur 5.10.De paalmanchetten worden op de juiste hoogte gesteld en gevuld met krimpvrije mortel. De verbinding tussen paal en funderingsbalk bestaat uit een in de paal te lijmen stekeind, dat in een sparing in de balk valt. De manchetten zijn van beton of van polystyreenschuim.

De werkwijze is als volgt:1 heien van de benodigde palen;2 paalkoppen ontgraven en eventueel snellen;3 inlijmen van de stekeinden;4 plaatsen van de paalmanchet en aangieten met mortel;5 aanbrengen prefab-balken over de stalen stek-ken;6 aangieten van de sparingen in de balken ter plaatse van paalkoppen.

Er kunnen funderingen worden gemaakt met een zeer gevarieerd legplan, figuur 5.11. De ontmoetingen van elkaar kruisende balken worden uitgevoerd als ’halve overkepingen’.

schaal 1 : 200

Figuur 5.11 Legplan prefab-fundering met

balkoverkepingen

5.3 Rekenvoorbeeld: constructieberekening

Bouwconstructies dienen te voldoen aan de eisen die zijn gesteld in de Technische Grondslagen voor Bouwconstructies, de zogenaamde TGB’s. De belastingen die moeten worden aangehou-den kunnen worden ontleend aan de TGB-1990, Belastingen en vervormingen (NEN 6702).

In hoofdstuk 1 hebben we een gedeeltelijke gewichtsberekening gemaakt voor een beton-gietbouw van vijf traveeën en drie bouwlagen, figuur 1.19 en figuur 5.13. De berekening betrof slechts de wand in stramien 5. We maken nu echter de gehele gewichtsberekening (subpara-graaf 5.3.1).Op basis van deze gewichtsberekening ontwerpen we voor de bewuste beton-gietbouw een funde-ring op staal (subparagraaf 5.3.2) en vervolgens een fundering op palen (subparagraaf 5.3.3).

5.3.1 GewichtsberekeningDe afmetingen van het ‘beton-gietgebouw’ zijn te vinden in hoofdstuk 1, figuur 1.20 tot en met 1.22.

06950416_h05.indd 100 09-03-2005 13:03:28


Overige gegevens zijn:

• de vloeren en het dak zijn 180 mm dik;

• de galerijvloeren zijn 120 mm dik;

• de vloeren en galerijen hebben een afwerk-laag van 30 mm zand-cementspecie;

• de dakvloer heeft een afschotlaag van gemid-deld 60 mm zand-cementspecie;

• alle betonwanden zijn 200 mm dik.

A

1 funderingsbalk t.p.v. bouwmuren

3 doorsnede A

2 gevelbalken

schaal 1 : 20

schaal 1 : 50

schaal 1 : 50

100

betonpaal

500

150

sparing 100 x 200

paalmanchet

200

150

500

300

hartmaat bouwmuren

300

sparing 100 x 200aangieten met beton

ingelijmd draadeind

funderingsbalk

paalmanchet

stelmoer + plaatje

betonpaal

2 verende staven

100

100

500

300

Figuur 5.13 Bouwwerk in beton-gietbouw

Prefunko-funderingssysteemHet Prefunko-funderingssysteem onderscheidt zich van andere systemen door een paal-manchet met inveermechanisme, figuur 5.12-3. Door de vering komen tijdens de montage de prefab-funderingsbalken nagenoeg spannings-vrij op de paalmanchetten te liggen. Afwijkin-gen in de peilhoogte van de manchetten en de vlakheid van de prefab-balken, tot een totaal van 5 mm per manchet, worden aldus gecor-rigeerd. Na het plaatsen van de funderingsbal-ken worden de paalmanchetten en de balksparingen volgestort met beton.

Figuur 5.12 Prefab-funderingssysteem Prefunko

06950416_h05.indd 101 09-03-2005 13:03:30

102

De in rekening te brengen belastingen zijn:

• permanente belasting (G);

• veranderlijke verticale belasting (Q);

• veranderlijke windbelasting (Qw).

Deze belastingen dienen gecombineerd te wor-den overeenkomstig de TGB-1990, Belastingen en vervormingen (NEN 6702). Vrij vertaald luiden de zogenaamde fundamen-tele belastingscombinaties voor het toetsen of de uiterste grenstoestanden (bezwijken) worden overschreden als volgt:

I 1,2 G + 1,5 Qm;p + 1,5 Qe;w

II 1,35 G

waarin:G = som van de representatieve waarden van de permanente belastingen (eigen gewicht)Qm;p = som van de representatieve waarden van de momentane (veranderlijke) belastingen door personen, meubilair en aankleding

Qe;w = som van de representatieve waarden van de extreme windbelastingen

Uit de berekeningen in hoofdstuk 1 is gebleken dat voor deze relatief zware beton-gietbouw de tweede combinatie (1,35 G) maatgevend is voor de toetsing van de fundering met betrekking tot de uiterste grenstoestand. We gaan daarom voor de gehele gewichtsberekening uit van de maat-gevende combinatie II: 1,35 G.

Permanente belastingen

Dak:beton 0,18 × 24 = 4,3 kN/m2

afschotlaag 0,06 × 20 = 1,2 kN/m2

dakbedekking 0,1 kN/m2

totaal dak 5,6 kN/m2

Galerijvloeren:beton 0,12 × 24 = 2,9 kN/m2

afwerklaag 0,03 × 20 = 0,6 kN/m2

totaal galerijvloeren 3,5 kN/m2

G

q = 125 kN/m1

9600

Figuur 5.14 Permanente belasting op de fundering ter plaatse van de wanden in de stramienen 1 en 6

Berekeningsblad

G = dak 12,0 × 2,4 × 5,6 = 161 kN vloer 2e verdieping 9,6 × 2,4 × 5,4 = 124 kN galerij 2e verdieping 2,4 × 2,4 × 3,5 = 20 kN vloer 1e verdieping = 124 kN galerij 1e verdieping = 20 kN beganegrondvloer = 124 kN betonwand 3 × 2,52 × 9,6 × 0,2 × 24 = 348 kN kopgevels 3 × 2,7 × 9,6 × 2,0 = 156 kN (1/2) st. metselwerk) langsgevels 2 × 3 × 2,4 × 5,0 = 72 kN fundering (geschat) = 50 kN

1354 kN

q = 1199

= 125 kN/m 9,6

Spreiding van de gevelbelasting over de volle wand-breedte in verband met de stijfheid van de betonwand.

De aangegeven waarden zijn representatieve waarden.

06950416_h05.indd 102 09-03-2005 13:03:30


Overige vloeren:beton 0,18 × 24 = 4,3 kN/m2

afwerklaag 0,03 × 20 = 0,6 kN/m2

lichte scheidingswanden 0,5 kN/m2

totaal overige vloeren 5,4 kN/m2

Gevels per bouwlaag:1 m metselwerk 1/1 st. 4,0 kN/mglaspui 1,0 kN/m

totaal 5,0 kN/m

Figuur 5.14 tot en met 5.16 zijn berekenings-bladen voor de bepaling van de representatieve waarden van de permanente belastingen op de fundering ter plaatse van de wanden in de stramienen 1 tot en met 6. Figuur 5.17 is het berekeningsblad waarop de maatgevende belastingscombinaties (1,35 G) voor het ontwerp van de fundering met betrekking tot de uiterste grenstoestand zijn vastgesteld.

5.3.2 Fundering op staalIn figuur 5.18 zien we het ontwerp van een strokenfundering voor onze beton-gietbouw. Hierna is de berekening van par. 3.5.1 uitge-werkt.

Uitgangspunten voor de belastingen zijn (figuur 5.17):

• stramien 1 en 6: 169 kN/m;

• stramien 2 en 5: 40 kN/m + twee puntlasten van 914 kN;

• stramien 3 en 4: 256 kN/m (inclusief gewicht wand in stramien B).

Uitgangspunten voor de ondergrond zijn:

• zand, schoon, matig vast (geen cohesie);

• hoogste grondwaterstand is gelijk aan onder-kant fundering;

• maatgevende gronddekking: 0,25 m.

Berekeningsblad


G = dak 12,0 × 4,8 × 5,6 = 322 kN/m vloer 2e verdieping 9,6 × 4,8 × 5,4 = 249 kN/m galerij 2e verdieping 2,4 × 4,8 × 3,5 = 40 kN/m vloer 1e verdieping = 249 kN/m galerij 1e verdieping = 40 kN/m betonwand (3 × 2,52 × 9,6 – 2,2 × 8,4) × 0,2 × 24 = 260 kN/m gevels 2 × 3 × 4,8 × 5,0 = 144 kN/m fundering (geschat) = 50 kN/m

1354 kN/m

F = 0,5 G = 0,5 × 1354 = 677 kN/m

q = beganegrondvloer 4,8 m 5,4 = 26 kN/m fundering (geschat) 4 kN/m

30 kN/m



G

q = 30 kN/m1

F = 677 kN F = 677 kN

9600

06950416_h05.indd 103 09-03-2005 13:03:31

104


Figuur 5.17 Belastingscombinatie (1,35 G) voor het ontwerp van de fundering met betrekking tot de uiterste grenstoestand

Berekeningsblad


G = dak 12,0 × 4,8 × 5,6 = 322 kN vloer 2e verdieping 9,6 × 4,8 × 5,4 = 249 kN galerij 2e verdieping 2,4 × 4,8 × 3,5 = 40 kN vloer 1e verdieping = 249 kN galerij 1e verdieping = 40 kN beganegrondvloer = 249 kN betonwand 3 × 2,52 × 9,6 × 0,2 × 24 = 348 kN betonwand 3 × 2,52 × 2,3 × 2,0 × 24 = 84 kN in stramien B gevels 2 × 3 × 4,8 × 5,0 = 144 kN fundering (geschat) = 100 kN

1825 kN

q = 1825

= 190 kN/m 9,6

Spreiding van de gevelbelasting over de volle wand-breedte in verband met de stijfheid van de betonwand.Inclusief gewicht wand in stramien B.


G

q = 190 kN/m1

9600

Berekeningsblad

Wand in stramien 1 en 6

qd = 1,35 × 125 = 169 kN/m1


qd = 1,35 × 30 = 40 kN/m1

Fd = 1,35 × 677 = 914 kN


qd = 1,35 × 190 = 256 kN/m1

q = 256 kN/m1

q = 169 kN/m1

q = 40 kN/m1

F = 914 kN F = 914 kN

06950416_h05.indd 104 09-03-2005 13:03:32


Figuur 5.18 Strokenfundering

Berekeningsblad

De rekenwaarden voor de grensdraagvermogens kunnen worden berekend met de formule:

Fr;v;d = B · L · (σv’ · Nq · Sq + 0,5 · γ’ · B · Nγ · Sγ)

waarin:B = breedte van het funderingselementL = lengte van het funderingselementσv’ = korrelspanning door de maatgevende gronddekkingγ’ = gewicht van de grond onder het funderingselementNq en Nγ = draagkrachtfactorenSq en Sγ = vormfactoren

Strookbreedte = 0,50 mqr;v;d = 0,50 · (0,25 × 16 × 15 × 1,0 + 0,5 × 8 × 0,5 × 15 × 1,0) = 45 kN/m1



Poer = 2,40 × 2,40 m2

Fr;v;d = 2,40 × 2,40 × (0,25 × 16 × 15 × 1,4 + 0,5 × 8 × 2,4 × 15 × 0,7) = 1064 kN

De hier berekende rekenwaarden voor de draagkracht zijn groter dan de rekenwaarden voor de belasting (1,35 G); de fundering voldoet derhalve aan de eisen met betrekking tot het bezwijken van de grond.

B

A

C

1 2 3 4 5 6

500

4800

1450

500

950

500

500

4800

1300

1450

950

4800

2400

4800

1600

500

2400

4800

1600

4800

1300

4800

schaal 1 : 200

06950416_h05.indd 105 09-03-2005 13:03:33

106

Representatieve waarden van de grondeigen-schappen volgens tabel 1 van NEN 6740:

• gewicht grond boven water: 18 kN/m3;

• gewicht grond onder water: 20 – 10 = 10 kN/m3;

• hoek van inwendige wrijving: 31,5°.

Rekenwaarden van de grondeigenschappen met betrekking tot de uiterste grenstoestand:

• gewicht grond boven water: 18/1,1 = 16 kN/m3;

• gewicht grond onder water: 20/1,1 – 10 = 8 kN/m3;

• hoek van inwendige wrijving: tan (31,5°)/1,15 geeft ϕ’ = 28°.

OpmerkingFeitelijk moeten we tan ϕ’ delen door 1,15 en vervolgens weer terugrekenen naar de hoek. De hier gevoerde rekenwijze geeft echter weinig verschil.

De rekenwaarden worden verkregen door de representatieve waarden te delen door de mate-riaalfactoren volgens tabel 3 van NEN 6740.

Draagkrachtfactoren volgens tabel 1 van NEN 6744:

• Nq = 15 en Nγ = 15 (zie ook hoofdstuk 3,

figuur 3.23)

Vormfactoren:

• stroken: Sq = 1,0 en Sγ = 1,0;

• poeren: Sq = 1,4 en Sγ = 0,7.

Verder moeten we de sterkte van de betonstro-ken en de platen controleren. Er moet gerekend worden op extra momenten en dwarskrachten ten gevolge van verschillen in de grondspan-ning. Grondspanningsverschillen over een kleine tussenafstand zijn in verband met de starheid van de fundering niet mogelijk; de zettingen en dus de spanningen zullen zich vereffenen, wat extra krachten op de fundering veroorzaakt.

In figuur 5.19 zien we een dwarsdoorsnede over de stramienen 1 en 2. Het aanlegniveau is op 0,800 m onder het maaiveld gekozen, om opvriezen van de fundering te voorkomen. De spouw is ter plaatse van stramien 1 doorgezet tot op de funderingsplaat, hetgeen gevaar kan op-leveren in verband met horizontale gronddruk-

Peil

1 2

650

werkvloer

kruipruimte

650

afwerkvloer

500

200

5050

250

bodem-afsluiting

250

170

30

Figuur 5.19 Funderingsdetails, verticale dwarsdoorsneden

06950416_h05.indd 106 09-03-2005 13:03:34


ken. We vullen de spouw gedeeltelijk (eventueel met een drukvast isolatiemateriaal ter voorko-ming van een koudebrug). Het lijkt zinvol om een bodemafsluiting toe te passen, onder andere om de in rekening gebrachte gronddekking van 0,250 m in stand te houden.

5.3.3 Alternatieve oplossing voor een fundering op staalEen alternatieve oplossing voor het funderings-ontwerp zien we in figuur 5.20 getekend. Hier is een doorgaande plaat toegepast waarvoor aanmerkelijk meer gewapend beton nodig is. Door de eenvoud van de bekisting en van het vlechtwerk kan deze fundering toch economisch aantrekkelijk zijn. De gekozen oplossing levert een mooie droge kruipruimte op.De berekening van het grondspanningsverloop is echter minder eenvoudig; het wordt bepaald door de verhouding van de stijfheid van de

ondergrond (beddingsconstante) en de stijfheid van de funderingsplaat (EI).In figuur 5.20 is tevens het belastingsschema van de (elastisch ondersteunde) funderingsplaat in langsrichting getekend.

Uitgangspunten voor de berekening zijn:

• alle dwarswanden zijn voldoende stijf en sterk om de belastingen in dwarsrichting gelijkmatig te verdelen;

• ook de funderingsbalken in de stramienen 2 en 5 verdelen de belastingen gelijkmatig; hier-voor is een aanzienlijke balkwapening nodig;

• de beddingsconstante wordt in eerste instan-tie gelijk gesteld aan 104 kN/m3; bij volgende berekeningen dienen hogere en lagere waarden voor de beddingsconstante te worden ingevoerd om de invloed hiervan te kunnen bepalen.

A A

A

B

C

1 2 3 4 5 64800 4800 48004800 4800

F = 2460 kN

belastingschema volgens doorsnede A–A(beddingsconstante ca 104 kN/m3)

F = 1620 kN

rekenwaarden (1,35 G)

4800

F = 2220 kN

4800

F = 2460 kN

betonplaat, dik 0,2 m, breed 10,10 m

F = 2220 kN F = 1620 kN

Figuur 5.20 Plaatfundering

06950416_h05.indd 107 09-03-2005 13:03:34

108

Het zwak of sterk gekromde verloop van de grondspanningen hangt af van de doorbuiging van de funderingsplaat; immers de spanningen zijn evenredig met de zettingen (σ = k ∙ z).De ongunstigste aanname van het spannings-verloop voor de berekening van de wapening in de funderingsplaat is een gelijkmatig verdeelde grondspanning.De ongunstigste aanname van het spannings-verloop voor de grensdraagkracht en de bruik-baarheidsdraagkracht is een sterk ongelijkmatig verdeelde grondspanning.

Exacte waarden kunnen nooit worden verkregen. We raden daarom aan om voor de verschillende controles (wapeningsberekening of grond-spanningsberekening) uit te gaan van het ongunstigste grondspanningsverloop.We kunnen de berekende grondspanningen ook gebruiken om de dwarskrachten en de momenten in de dwarsrichting te schatten; de funderingsplaat kunnen we beschouwen als een vierzijdig ondersteunde plaat waarop de grond-spanning als uitwendige belasting in rekening wordt gebracht (het zogenaamde ‘denkbeeldig omkeren’ van de constructie).Ten slotte maken we nog een schatting van de zetting van de funderingstrook in stramien 1 (figuur 5.18). In verband met de spreiding van de belasting in de ondergrond kunnen we voor de zettingsberekening uitgaan van een laagdikte die niet groter is dan tweemaal de breedte van de funderingstrook.

Uitgangspunten:

• zand, matig, vast;

• grondwaterstand: onderkant fundering;

• gewicht van de grond: 18 kN/m3 en 10 kN/m3 (onder water);

• samendrukkingsconstante C = 600;

• laagdikte: 2 × 1,30 = 2,60 m (onder de fun-dering);

• belastingspreiding in ondergrond 2 : 1;

• belastingsfactor: 1,0 (bruikbaarheidsgrens-toestand);

• representatieve belasting: q = 125 kN/m (permanent) + ca. 10 kN/m (momentaan);

• rekenwaarde van de belasting: 135 kN/m (γf = 1,0).

De oorspronkelijke grondspanning, halverwege de in rekening te brengen laag, bedraagt:

σ’v = 0,80 × 18 + 1,30 × 10 = 27,4 kN/m2

De spanningsverhoging halverwege de laag is:

Δσ’v = 135

= 52 kN/m2

(2,6 × 1,0)

Terzaghi:

z = h

∙ ln σ’v + Δσ’v =

2600 ∙ ln

27,4 + 52 = 5 mm

C’ σ’v 600 27,4

De zetting vindt tijdens de bouw geleidelijk aan plaats en zal niet worden opgemerkt. Grond-spanningsverschillen (stel 40%) leiden tot kleine zettingsverschillen (2 mm). Deze zijn zeer goed op te nemen door de betonconstructie.

5.3.4 Fundering op palenVoor het ontwerp van een fundering op palen zijn de volgende gegevens nodig:

• de rekenwaarde van de maximale paal-belasting Fs;d;

• de rekenwaarde van de negatieve kleef (Fs;nk;d);

• de rekenwaarde van de draagkracht van de palen Fr;d.

We moeten voldoen aan de eis:

Fs;d + Fs;nk;d < Fr;d

De rekenwaarde voor de totale belasting per wand zijn aangegeven in figuur 5.20, doorsnede A–A:

• stramien 1 en 6: F = 1620 kN (5 palen × 324 kN);

• stramien 2 en 5: F = 2220 kN (7 palen × 317 kN);

• stramien 3 en 4: F = 2460 kN (7,5 palen × 328 kN).

Het aangegeven aantal palen geeft redelijke paalafstanden en paalbelastingen. De onderlinge verschillen in belasting zijn klein. De ‘halve’ paal in de stramienen 3 en 4 verkrijgen we door een paal onder de betonwand in stramien B te plaat-sen, figuur 5.21.

06950416_h05.indd 108 09-03-2005 13:03:35


Figuur 5.21 Palenplan

De maximale paalbelasting stellen we op 400 kN (uit het bouwwerk 350 kN en uit negatieve kleef 100 kN). (Kies een paal met een bezwijkdraag-kracht van 500 kN). Veelal kan een gladde betonpaal met een schachtafmeting van 250 × 250 mm2 om hier-voor voldoende draagkracht leveren.De volgende punten zijn hierbij van belang:

• de draagkracht van de paal moet worden vastgesteld overeenkomstig de eisen die worden gesteld in de TGB’s-1990, Geotechniek (NEN 6740 en 6743);

• de draagkracht van de paal wordt ook be-paald door de materiaalsterkte van de paal zelf. Raadpleeg hiervoor de opgave van de fabrikant.

Indien de rekenwaarde voor de draagkracht van de paal kleiner blijkt te zijn dan de rekenwaarde voor de paalbelasting, kunnen we de volgende stappen nemen:

• verlaging van de paalbelasting door het toe-passen van meer palen;

• vergroting van de doorsnede van de paal;

• plaatsing van de paalpunt in een diepere en draagkrachtiger laag, eventueel in combinatie met een vergroting van de doorsnede.

- te heien 39 st. prefab-betonpalen, afm. 250 x 250 mm, bruto lengte: 15 m- rekenwaarde van de maximale paalbelasting (uiterste grenstoestand), inclusief negatieve kleef: 450 kN

1000

noordpeil

1000

diepsondering

4800

4800

2400

2400

900

2400

2400

900

4800

1000

900

900

4800 4800

1000

4800 4800

1600

1600

1600

1600

1600

1600

A

B

C

1 2 3 4 5 6

S-1 S-2

PalenplanOp het palenplan moeten we vermelden:

• het aantal palen, paalsoort, paaldoorsnede, paallengte;

• de rekenwaarde van de draagkracht van de palen en de in rekening gebrachte negatieve kleef;

• de plaats van de gemaakte sondering(en);

• een Noordpeil;

• nummering van alle palen in verband met het heiregister;

• de ‘peilmaat’ van het bouwwerk ten opzichte van NAP;

• het paalpuntniveau ten opzichte van NAP;

• afhakhoogte van de palen en de vereiste mini-male steklengten;

• de merken en typenummers van de toe-gestane heimachines;

• de omtrekken van de funderingselementen (balken, poeren, platen, enzovoort).

Benodigd grondonderzoekIndien de ligging van de draagkrachtige laag niet al te veel in hoogte varieert kunnen we volstaan met circa 1 sondering per 400 m2. Dat komt overeen met hart-op-hartafstanden van 20 m.

06950416_h05.indd 109 09-03-2005 13:03:35

110

Het verdient aanbeveling om altijd ten minste één op de drie sonderingen te laten uitvoeren met een plaatselijke kleefmeting. Met behulp van de kleefgegevens kunnen we:

• de opbouw van het grondprofiel bepalen; het wrijvingsgetal geeft een indicatie van de grond-soort;

• een schatting maken van de positieve en negatieve kleef.

Bij onzekerheden dient verder onderzoek te wor-den verricht met behulp van boringen en labora-toriumproeven.

Ten slotte nog een opmerking over de te ver-wachten paalzettingen tijdens de bouw. Een vuistregel luidt: 1 mm zetting per 100 kN, zie par. 4.5.4.Verschillen in paalbelastingen leiden tot zettings-verschillen. De betonconstructie moet in staat zijn om deze zettingsverschillen op te nemen.

FunderingsdetailsIn figuur 5.22 en 5.23 zien we een aantal details van het funderingsontwerp. De afmetingen van de betonbalken moeten voldoen aan de volgende eisen:

• de onderkant van de gevelbalken dienen ten minste 0,60 m onder het maaiveld te liggen ten-einde opvriezen en/of vorming van rattennesten onder de fundering te voorkomen;

• de hoogte van de balken wordt bepaald door de gewenste hoogte van een eventuele kruip-ruimte;

• in het werk te storten betonbalken hebben voor de sterkte een hoogte nodig van circa 1/10 × L, waarin L de maximale hart-op-hart-afstand van de palen is;

• uitgaande van een toegestane heiafwijking van 50–75 mm dient de balkbreedte 100–150 mm groter te zijn dan de doorsnede van de paal;

• de balken moeten een zodanige afmeting hebben, dat de dwarskrachtcapaciteit bij een normale beugelafstand iets groter is dan de

detail t.p.v. stramien 1 detail t.p.v. stramien 2 schaal 1 : 20

1 2

750

200300

spouw

peil

200200

50

250 x 250

500

stek

leng

te

werkvloer

170

30

afwerkvloer

Figuur 5.22 Verticale dwarsdoorsnede van een fundering

06950416_h05.indd 110 09-03-2005 13:03:36


helft van de maximale paalbelasting, exclusief de negatieve kleef. Dit geeft een economische wapening, waarbij alleen ter plaatse van een ongelijkmatige belastingsafdracht extra dwars-krachtwapening nodig zal zijn.

Indien we de voorgaande eisen toepassen op het funderingsontwerp van onze beton-gietbouw, dan resulteert dit in een balkafmeting van 400 × 500 mm2.Figuur 5.23-1 en 5.23-2 tonen een boven-aanzicht van de fundering ter plaatse van kolom C-2. Het zwaartepunt van de kolom dient samen te vallen met het zwaartepunt van de paalgroep (verhouding eenderde/tweederde) om een ongeveer gelijke paalbelasting van de afzonder-lijke palen te verkrijgen.De dwarskracht in de balk is ter plaatse van de kolom zeer hoog, waardoor mogelijk een con-structie zoals afgebeeld in figuur 5.23-2, nood-zakelijk is.

5.4 Bouwrijp maken van het bouwterrein

De uitvoering van een bouwwerk start met het bouwrijp maken van het terrein. In grote uitbrei-dingsgebieden met een veenachtige ondergrond bestaat dit meestal uit het opspuiten van het gebied met zand. Dit moet in een zeer vroeg stadium gebeuren in verband met het consolida-tieproces (enkele jaren). Hierna worden openbare voorzieningen, zoals wegen, gasleidingen, riole-ring en elektriciteit, aangebracht. Het zandpakket zorgt voor een verhoging van het maaiveld ten opzichte van de grondwaterstand, het vergemak-kelijkt het graven van sleuven ten behoeve van leidingen en het dient als drukverdelende laag voor de aan te leggen wegen. Voor een terrein in de bebouwde omgeving bestaat het bouwrijp maken uit het verwijderen van de humuslaag, het uitgraven tot iets onder de onderkant van de fun-dering en eventueel het aanbrengen van een laag zand om de bouwplaats toegankelijk te maken voor personen en materieel.

schaal 1 : 20 schaal 1 : 50

2

2

C

C

650

200200

250

250

200 x 600

200 x 600

Figuur 5.23 Bovenaanzicht fundering: paalgroep ter plaatse van de kolom C-2

06950416_h05.indd 111 09-03-2005 13:03:37

112

Als het terrein bouwrijp is, worden rondom het bouwwerk bouwplanken aangebracht met merktekens voor de stramienlijnen. De bouw-planken vervangen als het ware de maatlijnen op de plattegrond van de fundering. Door het spannen van draden tussen de tegenover elkaar geplaatste bouwplanken of door het toepassen van geavanceerde meettechnieken (laserstralen, enzovoort) kunnen de funderingsonderdelen (bijvoorbeeld de plaats van de heipalen of van de funderingsstroken) worden uitgezet, figuur 5.24.

5.5 Fundering op staal: grondwerk

Het aanlegniveau van een fundering op staal moet altijd door ten minste drie gangen worden verdicht met een geschikte verdichtingsmachine. De te gebruiken apparatuur dient vermeld te staan in het funderingsadvies van een geo-technisch adviesbureau en kan bestaan uit:

• explosiestampers, figuur 5.25: bij een slag-kracht van 4 tot 6 kN kan een verdichting worden verkregen tot een diepte van 0,300 à 0,400 m;

A

A

maaiveld

bouwplank

funderingsbalk

heipaal

merkstreep

draadnagel

Figuur 5.24 Bouwplanken

Figuur 5.25 Explosiestamper

06950416_h05.indd 112 09-03-2005 13:03:38


Figuur 5.26 Trilplaat

Figuur 5.27 Trilwals

• trilplaten, figuur 5.26: afhankelijk van het ge-wicht en de centrifugaalkracht kan een verdich-ting worden verkregen tot een diepte van 0,300 tot 1,00 m;

• zware trilwalsen, figuur 5.27: trilwalsen met een gewicht van 40 kN kunnen afhankelijk van het te verdichten materiaal en het aantal gangen een laag van circa 1,00 m verdichten. Het is meestal wel noodzakelijk om de toplaag met een trilplaat na te verdichten.

Als een grondvervanging onder de fundering wordt toegepast, moet in het funderingsadvies ook de aanlegbreedte van deze grondvervanging worden vermeld. Er wordt hiervoor meestal uit-gegaan van een spreidingshoek van de boven-bouwbelasting van 45°. Uiteraard dienen slechte plekken, zoals veen, klei, wortels, sloten en oude funderingsresten, te worden verwijderd en aan-gevuld met grof zand dat laagsgewijs dient te worden aangebracht en verdicht.

De aanwezigheid van niet-opgemerkte oude waterlopen, zoals sloten, kunnen veel schade veroorzaken.

Grondvervanging mag alleen worden uitgevoerd met grof zand. Tijdens de oppervlakteverdichting van een grondlaag dient de grondwaterstand zich minimaal 0,500 m beneden de onderkant van de betreffende grondlaag te bevinden. Zonodig moet de grondwaterstand worden ver-laagd.Grondvervanging moet altijd worden gecon-troleerd door middel van (hand)sonderingen of andere onderzoeksmethoden.

5.6 Fundering op palen: heiwerk

Ten behoeve van het heien moet per dag het opzichtersdagboek ingevuld worden. Daarin moet worden vermeld:

• naam van de heiopzichter;

• de namen van alle personen die uit hoofde van hun functie het werk bezoeken en contro-leren/registreren;

• weersgesteldheid (drrog, regen, temperatuur, enzovoort);

• datum en werktijd;

• het aantal geslagen palen;

• de heiroute;

• de gebruikte hoeveelheid beton bij in de grond gevormde palen;

• alle bijzonderheden, zoals eventuele obstakels in de grond, paalbreuk, maatafwijkingen;

• goedkeuringen/afkeuringen/correctieve maat-regelen.

Van iedere geheide paal dienen de gegevens vol-ledig te worden ingevuld op de heistaat, die een onderdeel is van het opzichtersdagboek. Het hei-register is een handzamer formulier (zakformaat). De opzichter gebruikt dat onder de heistelling. Deze zogenaamde kalenderformulieren staan afgebeeld in figuur 5.28.

06950416_h05.indd 113 09-03-2005 13:03:40

114

Figuur 5.28 Kalenderformulieren

toch

t van

25

cm z

akki

ng

Aan

tal k

alen

ders

lage

n pe

r

Vereiste kalender

Paalpuntdiepte t.o.v. NAP

t.o.v. NAP na de inheiing

Hoogte van het bovenvlak

Toelichting

7

5

6

4

Hei-register

Paallengte in meters

Toelaatbare zakking

o

Nummer op het heiplan

1 tocht

in mm / slag

3

2

Paalafmetingpunt

schacht

- Datum heien paal

moet worden vermeld

- Aantal kalenderslagen per tocht

van 25 cm zakking, waarbij voor

iedere tocht de diepte t.o.v. NAP

Opmerkingen:

- Bloknummer

- Datum maken paal

- Paalnummer

- Schachtafmetingen

- Wapening / lengte

- Heiblok

- Sondering

HeistaatVermelden:

o

o

o

o

o

o

vermelden:

- plaats

- opdrachtnr.

- paalnummer

- sonderingnr.

- m.v. t.o.v. NAP

- paalafmetingen

- paalpuntniveau

t.o.v. NAP

- blokgewicht

diep

te t.

o.v.

NA

P /

m.v

. [m

]

aantal slagen per 25 cm zakking

conusweerstand qc [MN/m2]

10 20 30 40 6050

2015105 25 30

6

7

8

2

3

4

5

0

1

Figuur 5.29 Sondering met ingetekend slagdiagram

06950416_h05.indd 114 09-03-2005 13:03:41


De toelaatbare draagkracht van een funderings-paal wordt, zoals we hebben besproken, op basis van sonderingen bepaald volgens rekenregels die zijn ontwikkeld uit vergelijkingen tussen son-deringen en proefbelastingen. Een sondering is hierbij te beschouwen als een proefbelasting op kleine schaal.Daar de bodemopbouw in het algemeen niet-homogeen is en afwijkingen zich op korte af-stand kunnen voordoen, is een controle op de weerstand van de te heien palen noodzakelijk. Deze controle kan plaatsvinden door tijdens de uitvoering van het heiwerk te kalenderen.De eerste paal van het project moet ter plaatse van een sondering worden geheid en over de volle lengte per tocht van 0,250 m worden geka-lenderd. Onder kalenderen verstaan we het tel-len van het aantal slagen dat nodig is om de paal 0,250 m te laten zakken. De resultaten hiervan tekenen we op de betreffende sonderingsgrafiek in figuur 5.29.

Op grond van de vergelijking van het slag-diagram en de sondeergrafiek leggen we een waarde voor de vereiste kalender en de inhei-diepte van de nabij te heien palen vast. Van deze palen worden de laatste 2 m (8 tochten van 0,250 m) gekalenderd.De inheidiepte dient steeds te worden aangepast, waarbij het kalenderbeeld van de voorgaande palen in beschouwing dient te worden geno-men. Sterke afwijkingen in de kalenderwaarden kunnen worden veroorzaakt door paalbreuk of door obstakels. Een constante analyse van het verloop van de draagkrachtige laag is nood-zakelijk.Wijzigingen in het kalendergedrag kunnen vele oorzaken hebben. We noemen er een paar:

• mutsvulling niet in orde; natte of oude muts-vullingen zijn minder veerkrachtig en geven de slagenergie directer door aan de paal. Daardoor wordt een lagere kalenderwaarde verkregen;

• een warm of vervuild blok geeft minder energie af en kan dus de oorzaak zijn van een hogere kalenderwaarde;

• verdichting van de pakking van het zand-pakket bij kleine paalafstanden geeft een verho-ging van de kalenderwaarde;

• wateroverspanning: tijdens het heien moet de met water verzadigde grond worden ver-

drongen. Indien het water niet snel genoeg kan afstromen, ontstaat een ‘drijfzandeffect’ en dus een lagere kalenderwaarde.

Bij twijfel over de draagkracht op basis van het kalendergedrag, is het nodig om contact op te nemen met de constructeur of de grondmecha-nisch adviseur. Eventueel is dan een aanvullend grondonderzoek en/of het plaatsen van een extra paal noodzakelijk. Een mogelijke paalbreuk bij betonpalen is eenvoudig te controleren door middel van het akoestisch doormeten van de paal.

5.6.1 Keuze van een heimachineDe in Nederland in gebruik zijnde heimachines zijn naar type onder te verdelen in:

• valblokken;

• dieselblokken;

• persluchtblokken;

• hydraulische blokken.

Vroeger werden valblokken en dieselblokken het meest gebruikt, figuur 5.30 en 5.31. Tegenwoor-dig gebruiken we steeds vaker een hydraulisch blok.Het type en de massa van het heiblok moet zodanig worden gekozen, dat de paal zonder beschadiging op het gewenste inheiniveau kan worden gebracht. De zwaarte van de paal en de te verwachten heiweerstand spelen hierbij een rol. Enige vuistregels voor de keuze van een hei-blok zijn:

• de massa van het heiblok (zuigergewicht) is ten minste gelijk aan de massa van de paal;

• de massa van het heiblok mag niet groter zijn dan tweemaal de massa van de paal;

• de te verwachten eindkalenderwaarden moe-ten tussen de 15 en 25 slagen per 0,250 m paal-zakking bedragen.

Toezicht op heiwerkGezien het belang van een goede fundering voor de uiteindelijke kwaliteit van het te bou-wen object is een deskundig toezicht tijdens het heiwerk een vereiste. Alle palen dienen te worden gekalenderd. Het is verder van groot belang alle bijzonderheden die zich tijdens het heiwerk voordoen, op te nemen, vast te leggen en te bewaren.

06950416_h05.indd 115 09-03-2005 13:03:41

116

makelaar

heiblok

heimuts

prefab-betonpaal

blokgeleider

boomstop

schuiftafel

giek

kat

optoppengiek

aftoppengiek

optrekkencilinder

rups

Figuur 5.30 Heistelling met dieselblok

06950416_h05.indd 116 09-03-2005 13:03:42


1 slaggewicht wordt omhooggetrokken2 vrije val van het slaggewicht/inspuiten dieselolie/comprimeren van het olie-lucht-mengsel3 explosie van olie-luchtmengsel

1 2 3 4 5

4 omhoog stoten van het slaggewicht/ ontsnappen van verbrandingsgas5 aanzuigen van versie lucht/vrije val slaggewicht, enzovoort

Figuur 5.31 Werking Delmag-dieselblok

5.6.2 PaalafwijkingenDe plaats van de geheide palen wordt zo snel mogelijk ingemeten. Paalafwijkingen die groter zijn dan de in het bestek gestelde maximale maat (50–75 mm), vermelden we op het palen-plan; een pijltje geeft de richting aan van de afwijking loodrecht op en/of in de balk-as. De constructeur bepaalt op grond van deze afwijkingen welke maatregelen er dienen te

worden genomen. De maatregelen kunnen bestaan uit:

• het slaan van extra palen;

• het toepassen van wringwapening (beugels + langswapening); paalafwijkingen loodrecht op de balk-as veroorzaken een wringend moment in de funderingsbalken;

• het aanbrengen van koppelbalken loodrecht op de balk-as.

06950416_h05.indd 117 09-03-2005 13:03:43

118

Paalafwijkingen loodrecht op de balk-as leiden altijd tot het treffen van extra voorzieningen.Paalafwijkingen in de balk-as hebben meestal weinig invloed op het verloop van de buigende momenten in de funderingsbalk. Hiervoor zijn dan ook geen extra voorzieningen nodig.

5.7 Keuze en uitvoering van de werkvloer

Alvorens we kunnen overgaan tot het bekisten, het vlechten van de wapening en het storten van het beton voor de verschillende constructie-onderdelen, moeten we een zogenaamde werk-vloer aanbrengen.Traditioneel bestaat de werkvloer uit stampbeton met een mengselverhouding in volumedelen van 1 cement : 3 zand : 5 grind.Dit mengsel bevat ongeveer 225 kg cement per m3 beton. De toegevoegde hoeveelheid water bedraagt 60 tot 80 liter per m3 beton en is net voldoende voor de binding en het vochtverlies aan de omgeving. Het mengsel, dat aardvochtig is, wordt met behulp van houten stampers ver-werkt.

Plastic folie als werkvloerAls werkvloer voor relatief smalle constructie-onderdelen, zoals balken, worden tegenwoor-dig zware plastic folies toegepast. De folie wordt strakgetrokken en vastgezet aan de bekisting. Voor grote oppervlakken, zoals vloeren, is het straktrekken en vastzettennauwelijks mogelijk. Het is dan ook onver-standig om hier een folie toe te passen.

De dikte van de werkvloer bedraagt ongeveer 5 cm voor een niet al te slappe ondergrond. Voor een zeer slappe ondergrond en/of zeer zware betonconstructies kan het echter nodig zijn om in plaats van de traditionele werkvloer andere typen toe te passen, bijvoorbeeld een dikkere werkvloer van gewapend beton.

De laatste jaren worden naast de traditionele stampbetonvloeren andere werkvloertypen toe-gepast. Deze nieuwe vloertypen zijn enerzijds ontstaan door productontwikkelingen en ander-zijds door de behoefte om de op de ondergrond

rustende betonvloeren te isoleren (de thermo-vloer als isolerende werkvloer).We bespreken de belangrijkste materialen voor deze werkvloeren, te weten:

• vloeibeton;

• schuimbeton;

• geëxpandeerde kleikorrels (Argex).

Het toepassen van een verloren bekisting van spaanplaat of anderszins houtachtige werk-vloeren komt steeds meer in zwang.We verkrijgen hiermee een maatvaste opbouw van de funderingskist.

5.7.1 VloeibetonAlhoewel vloeibeton in eerste instantie ontwik-keld is voor het maken van gewapendbetoncon-structies, kan het als toepassing voor werkvloeren economisch voordelig zijn. Bij gebruik van een zetmaat van 18 tot 20 cm vloeit het beton auto-matisch uit. Het voordeel is dat er weinig man-kracht nodig is voor de verwerking.Nadelen zijn echter de hoge prijs en de noodzaak tot een snelle verwerking van het beton.

Zetmaat vloeibetonOnder vloeibeton verstaan we beton met een zetmaat groter dan 12 (consistentiegebied 4).Deze grote zetmaat wordt bereikt door toe-voeging van een vloeimiddel. Met goede vloeimiddelen kan de zetmaat tot circa 20 cm worden verhoogd. Omdat de verwerkings-duur van het vloeimiddel beperkt is, krijgen we naderhand weer het oorspronkelijke beton met bijbehorende consistentie.

Afgezien van zijn tijdelijke vloeibaarheid, veran-deren de eigenschappen van het verse beton niet. De eigenschappen van verhard beton kun-nen door de betere verwerkbaarheid (zelfver-dichting) van het vloeibeton over het algemeen zelfs beter worden.

Bij toepassing van vloeibeton voor de werkvloer moet de ondergrond (zand) goed nat worden gehouden om de vloeibaarheid van het beton niet te verstoren. De vastheid van de ondergrond kan eventueel worden verhoogd door het be-sproeien van het zandpakket met cementwater.

06950416_h05.indd 118 09-03-2005 13:03:44


5.7.2 SchuimbetonHet toepassen van schuimbeton onder een fun-deringsplaat op staal heeft de volgende voor-delen:

• warmte-isolatie van de betonnen begane-grondvloer;

• het ontbreken van een kruipruimte (geen vochtigheid);

• vermindering van de bovenbelasting op de grond.

Massavolume schuimbetonSchuimbeton is een cement-gebonden mate-riaal met een laag massavolume. Schuim-beton bestaat uit een matrix van cementsteen en kunstmatig ingebrachte luchtbelletjes, al of niet samen met fijn toeslagmateriaal. Dit toeslagmateriaal kan bestaan uit fijn zand, ge-expandeerde en gebakken kleikorrels (bijvoor-beeld Argex) of uit gesinterd vliegas (bijvoor-beeld Lytag), maar ook uit polystyreenkorrels.Het massavolume schuimbeton kan variëren van circa 400 tot 1600 kg per m3; een fors verschil dus met grindbeton met zijn massa-volume van circa 2350 tot 2400 kg per m3.

Bij de vervaardiging van schuimbeton wordt altijd eerst een zogenaamde basisspecie aan-gemaakt. Deze basisspecie bevat in ieder geval cement en water en eventueel toeslagmateriaal. Aan deze basisspecie wordt de berekende hoe-veelheid schuim toegevoegd waardoor een dun vloeibare specie ontstaat, die zich gemakkelijk laat verwerken.

Doorgaans wordt de basisspecie betrokken van een betonof metselmortelcentrale. We kunnen de basisspecie ook op de bouwplaats aan-maken, waarbij we dan uitgaan van droge voor-gemengde grondstoffen (silo-systemen).Het zogenaamde schuimaggregaat, waarin het schuim wordt geproduceerd, wordt doorgaans samen met de meng- en pompapparatuur op het bouwwerk opgesteld.

Schuimbeton is evenals grindbeton een cement-gebonden materiaal en vereist om voortijdig uitdrogen te voorkomen, een overeenkomstige nabehandeling. Ook bij schuimbeton is de sterk-teontwikkeling afhankelijk van de temperatuur.

Een verdere overeenkomst is, dat het materiaal ongevoelig is voor de inwerking van vocht, schimmels en ongedierte. Uit praktijkwaarnemin-gen en uit experimenteel onderzoek blijkt dat schuimbeton bestand is tegen extreme weers-invloeden; het is onder andere vorst- en hitte-bestendig.

Bij toepassing van schuimbeton voor isolerende werkvloeren worden als toeslagmateriaal vaak polystyreenkorrels gebruikt.Een hoge dagproductie is mogelijk, pomp-afstanden van 200 m zijn realiseerbaar. De hoge plasticiteit van het materiaal geeft een groot ‘zelfnivellerend vermogen’: eenvoudig navlakken van het materiaal met behulp van een drijfrei is voldoende om een vlakke en horizontale werk-vloer te krijgen.

Een andere toepassing van schuimbeton vindt plaats bij de zogenaamde evenwichtsfundering. Het principe van dit type fundering is dat bij een uitgraving het gewicht van de verwijderde grond vervangen kan worden door een bovenbelasting zonder dat extra zettingen optreden. Met andere woorden: we kunnen dit gewicht benutten voor bebouwing. In het geval van een schuimbeton-fundering geldt het verschil in gewicht tussen schuimbeton en de verwijderde grond.

schaal 1 : 20

250

550

schuimbeton

700

cementdekvloer

grindbeton

3010

0

randdoorsnede

vorstvrij

Figuur 5.32 Evenwichtsfundering

06950416_h05.indd 119 09-03-2005 13:03:44

120

De evenwichtsfundering kan worden toegepast voor laagbouw, zoals woningen, houtskelet-bouw, agrarische of lichte industriële bouw.In figuur 5.32 zien we een randdoorsnede van een evenwichtsfundering voor een bungalow. De rand van de schuimbetonnen fundering is ver-diept ten behoeve van een randbalk. De vloer is van gewapend beton.

5.7.3 Geëxpandeerde kleikorrels (Argex)De voordelen van het toepassen van een werk-vloer van geëxpandeerde kleikorrels komen over-een met die van een schuimbetonnen werkvloer.

De geëxpandeerde gebakken kleikorrels zijn rond van vorm, hebben een harde roodbruine micro-poreuze schaal en een cellulaire kern. Door de met lucht gevulde cellen is het materiaal licht en heeft het een hoge isolatiewaarde. De gesorteerde korrelgrootte bedraagt 0–4 mm, 4–10 mm en 10–16 mm. Afhankelijk van de korrelgrootte bedraagt het volumegewicht respectievelijk 650, 425 en 350 kg/m3.Ook de thermische isolatie is afhankelijk van de korrelgrootte en varieert voor droog materiaal van 0,10 tot 0,20 W/mK.

Vervaardiging ArgexArgex is een geëxpandeerde korrel van speci-ale klei.De Rupeliaanse klei van Kruibeke in België, ook bekend onder de naam ‘Boomse klei’, werd ongeveer 35 miljoen jaren geleden af-gezet.Het vervaardigen van de geëxpandeerde klei-korrels gebeurt in stadia:1 baggeren van de klei;2 het homogeen vermengen van de verschil-lende kleilagen;3 drogen, korrelvorming, expanderen en bak-ken in een draaioven bij een temperatuur van circa 1100 °C;4 zeven, sorteren en opslaan in silo’s.

Het materiaal heeft de volgende eigenschappen:

• isolerend en nauwelijks hygroscopisch;

• bestand tegen elke vorm van aantasting, zoals schimmels, chemicaliën, ongedierte;

• sterk en geen vervorming, ook bij langdurige belasting;

• houdt blijvend holle ruimten, ook tussen de korrels, en blijft dus goed drainerend;

• vorstbestendig;

• onbrandbaar, veroorzaakt ook geen rook of schadelijke gassen;

• ongevaarlijk voor het milieu.

De korrels worden vervoerd met silo-auto’s, wor-den vervolgens op de bouwplaats in het werk geblazen en daarna op de gewenste laagdikte afgewerkt. De verwerkingscapaciteit bij het blazen bedraagt circa 25 m3 per uur.

Doeleinden ArgexDe geëxpandeerde kleikorrels kunnen we voor vele doeleinden gebruiken, zoals:

• lichte vulling achter verankerde dam-wanden en keermuren;

• lichte grondaanvulling in de wegenbouw;

• lichte drainerende fundaties onder sport-velden;

• lichte drainerende werkvloeren voor kabel-sleuven;

• fundatie op staal voor lichte constructies;

• lichte ophoging van bestratingen;

• lichte aanvulling tegen fundaties ter ver-mindering van de gronddruk en/of de nega-tieve kleef;

• dempen van sloten;

• volblazen van niet meer in gebruik zijnde olietanks;

• aanleg van daktuinen, bijvoorbeeld op parkeergarages.

Bij toepassing van geëxpandeerde kleikorrels als isolerende werkvloer wordt de toplaag gestabili-seerd door besproeiing met zogenaamde cement-melk (samenstelling 1 kg cement op 1 liter water).We hebben 13 liter cementmelk per m2 vloer no-dig. Deze geringe hoeveelheid cement is genoeg om het oppervlak beloopbaar te maken. Voor een fundering op staal moet, alvorens de vloer te stabiliseren, de geëxpandeerde kleikorrellaag worden getrild met een lichte trilslee.In figuur 5.33 zien we een randdoorsnede van een op staal gefundeerde bungalow. De gewa-pendbetonnen randbalk en begane-grondvloer zijn gestort op een isolerende werkvloer van geëxpandeerde kleikorrels, waarvan de toplaag is gestabiliseerd met cementwater.

06950416_h05.indd 120 09-03-2005 13:03:45


Figuur 5.33 Isolerende thermovloer, randdoorsnede

5.8 Keuze en uitvoering van de betonbekisting

5.8.1 Eisen ten aanzien van een bekistingFunderingsbekistingen zijn meestal eenvoudig van vorm. Ze bestaan hoofdzakelijk uit balkbekis-tingen of in geval van plaatvormige constructie-delen, zoals poeren en stroken, uit randbekistin-gen.In figuur 5.34 zien we twee dwarsdoorsneden van balkbekistingen.Alle bekistingen dienen te voldoen aan eisen ten aanzien van:1 sterkte;2 stijfheid;3 stabiliteit;4 waterdichtheid;5 uiterlijk;6 isolatie;7 ontkisten.

1 SterkteBetonspeciedrukken zijn ‘korteduurbelastingen’, waardoor het toegestaan is de toelaatbare materiaalspanningen te verhogen.Voor de rekenbelastingen mag de belastings-factor worden verlaagd.Voor houtconstructies geldt dat rekening moet worden gehouden met de hoogste vochtklasse,

schaal 1 : 20

gestabiliseerdeArgex korrels

Argex

betonvloer

cementdekvloer

randdoorsnede

800

waardoor de toelaatbare materiaalspanningen weer moeten worden gereduceerd.

2 StijfheidIn het bouwbestek dienen de toelaatbare vervor-mingen te zijn vastgelegd voor de verschillende bekistingsonderdelen. Alhoewel in de Beton-voorschriften maximale maattoleranties worden gegeven, raden we aan om voor ieder bouwwerk en voor ieder bekistingsonderdeel de maat-toleranties zelf te definiëren.

3 StabiliteitDe stabiliteit van de bekisting, waaronder we hier verstaan de weerstand tegen horizontale stootbelastingen, is voor een bekisting sterk afhankelijk van de wijze van storten. Er dient al-tijd te worden gerekend op een horizontale be-lasting, bijvoorbeeld ter grootte van 1% van het gewicht van de betonconstructie. Het is echter nauwelijks mogelijk om een kist te ontwerpen die een onnodige ruwe stortwijze kan weerstaan.

4 WaterdichtheidDe naden in de bekistingshuid moeten water-dicht zijn om weglopen van de zogenaamde cementmelk te voorkomen. De reparatie van de grindnesten die aldus ontstaan, is erg duur.

06950416_h05.indd 121 09-03-2005 13:03:46

122

Bovendien is een onzichtbare reparatie onmoge-lijk. Kleine grindnesten moeten direct na het ontkisten worden volgepoetst met zand-cement-specie. De grote grindnesten dienen eerst te worden uitgehakt alvorens reparatie kan plaats-vinden. De te nemen maatregelen dienen in het bouwbestek te zijn vermeld.

5 UiterlijkDe keuze van het uiterlijk van de betonopper-vlakken hangt af van de toe te passen bekistings-huid. In het geval van een fundering is dit niet van belang.

6 IsolatieDe thermische isolatie van een bekisting mag niet te laag zijn in verband met het verhardings-proces van het beton. Een combinatie van een lage isolatiewaarde en een lage buitentempera-tuur vereist aanvullende maatregelen, zoals het afdekken en/of verwarmen van de bekisting. Het toestaan van een langzame verharding is onjuist, omdat er dan ten gevolge van de verdamping van het niet-gebonden water, krimpscheuren optreden. Een snelle verharding van het beton in

combinatie met een langzame verdamping voor-komt krimpscheuren.

7 OntkistenHet ontwerp van een bekisting dient zodanig te zijn dat er ontkist kan worden zonder schade te veroorzaken aan de verse betonconstructie en aan de bekisting. Beschadiging van het beton leidt tot dure reparaties. Beschadiging van de bekisting maakt hergebruik onmogelijk.Het is raadzaam om speciale bekistingsnagels als bevestigingsmiddel voor houtconstructies te gebruiken. Door de dubbele kop kunnen ze met behulp van een klauwhamer gemakkelijk wor-den verwijderd. Bij stalen bekistingen verdienen klemmen en wiggen de voorkeur boven bouten; de fijne schroefdraad van een normale bout is door de aanhechting van zand-cementspecie sterk aan slijtage onderhevig.

In figuur 5.34-1 zien we een traditionele houten bekisting.Hiervoor kunnen we de volgende werkzaam-heden onderscheiden:

• uitgraven en vlakken van de ondergrond op

1 dwarsdoorsnede

3

2 dwarsdoorsnede schaal 1 : 20

22 x 70 h.o.h. 600 mm 22 x 70 h.o.h. 600 mm

22 x 70 h.o.h. 600 mm

betonplex 22 mm

22 x 70 mm

22 x 70 mm

horizontale speciedruk

- hoogte H in meters- beton: 24 kN/m3

- reacties in kN/m1

- speciedruk in kN/m2

piketten 30 x 30 h.o.h. 600 mm

stampbeton50 mm

H

24 x H

4 x H 2

8 x H 2

badding bandstaal

30 x 60 mm

polystyreen

Figuur 5.34 Bekisting funderingsbalk

06950416_h05.indd 122 09-03-2005 13:03:47


ongeveer 5 cm beneden de onderkant van de balk;

• het slaan van piketten en het overdwars koppelen van de piketten met houten delen, waarvan de bovenkant exact op hoogte gesteld wordt met de onderkant van de betonbalk;

• aanbrengen van de werkvloer van stampbeton tussen en onder de dwarskoppelingen;

• het plaatsen van de wandschotten in com-binatie met spatdelen aan de onder- en boven-kant.

De horizontale dwarsstabiliteit van de bekisting kunnen we verkrijgen door:

• koppeling aan in de grond geslagen perkoen-palen met een hart-op-hartafstand van 1,800–2,400 m;

• horizontaal afschoren van de dwarsbalken op de langsbalken met behulp van houten delen over de bovenkant van de bekisting.

In figuur 5.34-2 zien we een moderne bekisting van hard polystyreenschuim. Deze zogenaamde PS-funderingsbekisting is een blijvende bekisting en is geschikt voor funderingsbalken bij paal-funderingen in woningen utiliteitsbouw.

De bekisting heeft isolerende eigenschappen en voorkomt koudebruggen in aansluiting met be-gane-grondvloeren. Er is geen werkvloer nodig.PS-funderingsbekisting bestaat uit standaard-elementen (twee typen, zie figuur 5.35), lengte-elementen, in de fabriek in verstek gezaagde hoekelementen, kunststof hoekprofielen, pennen en krammen.

De standaardelementen zijn 1200 mm lang. De materiaaldikte van de bekistingsbodem is 70 mm. De wanden zijn geprofileerd, waardoor

de wanddikte varieert. De grootste wanddikte voor type I is 100 mm en voor type II 130 mm.De krammen zijn van verzinkt staal en dienen om de elementen te koppelen. De pennen zijn voor de koppeling van de hoekelementen; de kunststof hoekprofielen zijn voor de koppeling en afdichting van de buitenhoeken.

5.8.2 Uitvoeren van PS-funderingsbekistingNadat de bouwplaats is uitgezet, de palen zijn geheid en de paalkoppen zijn gesneld, moet de bodem van de funderingssleuf worden geëgali-seerd. De volgende werkfasen kunnen we hierbij onderscheiden:

• het stellen van de onderkrans op een vlak afgewerkt zandbed. De onderkrans bestaat uit twee evenwijdige baddingen, gekoppeld met bandstaal h.o.h. 600 mm;

• het zandbed rondom de paalkoppen met zand-cementspecie afwerken; hierdoor wordt een goede afdichting tussen de nog aan te brengen funderingsbekisting en de paalkoppen gewaarborgd;

• hoekelementen plaatsen en koppelen met pennen en profielen;

• standaardelementen aanbrengen tussen de geplaatste hoekelementen. De sparingen voor de paalkoppen kunnen door de eerder aange-brachte zand-cementspecie zonder bezwaar met enige overmaat uit de bodem worden gesneden;

• passtukken zagen en aanbrengen; passtukken kleiner dan 500 mm en elementen met grote sparingen moeten extra worden gesteund;

• het vlechtwerk boven op de bekisting samen-stellen en voorzichtig laten zakken. Afstand-houders gebruiken met een groot, op poly-styreen afgestemd, drukvlak;

• de bovenkrans aanbrengen; vooral letten op de koppeling van de hoeken.

Figuur 5.35 Standaardelemenenten PS-funderingsbekisting

Type I: bedoeld voor woningbouwInwendige afmetingen in mm (h × b): 400 × 300 400 × 350 400 × 400 450 × 300 450 × 350 450 × 400 500 × 300 500 × 350 500 × 400

Type II: bedoeld voor utiliteitsbouwInwendige afmetingen in mm (h × b): 550 × 400 600 × 400

06950416_h05.indd 123 09-03-2005 13:03:47

124

Ook hier geldt dat het storten en verdichten van het beton met zorg moet gebeuren.De elementen zijn in vorm en afmetingen aan-gepast aan de gebruikelijke belasting bij gebruik van kubel, betonpomp of trilnaald.

In figuur 5.34-3 zien we het belastingsschema voor de wandspeciedruk. Bij grote beton-constructies dienen hierbij ook de zetmaat, de specietemperatuur, de stijgsnelheid en de silo-werking van het beton in beschouwing te worden genomen.De kleine afmetingen van de hier getoonde bal-ken leiden echter tot een zeer grote stijgsnelheid, waardoor meteen kan worden uitgegaan van een hydrostatische drukverdeling.


1 Prefunko Funderingssysteem. Van Neerbos Bouwmaterialen.2 Publicaties over vloei- en schuimbeton, Vereni-ging Nederlandse Cementindustrie, ‘s-Hertogen-bosch.3 Publicaties geëxpandeerde kleikorrels, Argex, Gouda.4 SBR rapport B2-20, Kruipruimten. Rotterdam, 1983.

NormenNEN 1078 Eisen en bepalingsmethoden voor huis-houdelijke gasleidinginstallatiesNEN 6702 Technische grondslagen voor bouwcon-structies - TGB 1990 - Belastingen en vervormingenNEN 6740 Geotechniek - TGB 1990 - Basiseisen en belastingenNEN 6743 Geotechniek - Berekeningsmethode voor funderingen op palen - DrukpalenNEN 6744 Geotechniek - Berekeningsmethode voor funderingen op staal

06950416_h05.indd 124 09-03-2005 13:03:47

6Bouwputten en keldersing. G.J.M. Janssen, ir. H.L. Jansen, ir. J.J.M. Brouwer

Voor het onderkelderen van een gebouw dienen kostbare voor-

zieningen te worden getroffen voor het maken en droog houden van

de bouwput.

De bouwput kan onder talud worden ontgraven of, indien hiervoor

de ruimte ontbreekt, worden uitgevoerd met behulp van een grond-

kering.

Afhankelijk van de diepte van de bouwput kan de grondkering

bestaan uit eenvoudige houten schotten, uit stalen damwanden of uit

diepwanden van beton of cement-bentoniet. Voor de grondkerende

constructie zijn meestal stempelramen of grondankers nodig.

Ten slotte besteden we in dit hoofdstuk aandacht aan het ontwerp

van een kelder; een goede detaillering, van bijvoorbeeld de beno-

digde ventilatie en de waterdichtheid, zijn van zeer groot belang.

06950416_h06.indd 125 09-03-2005 13:10:48

126

Inleiding

De bouwput wordt in het algemeen machinaal ontgraven. Een gedeelte van de uitgegraven grond, voornamelijk zand, wordt in depot op-geslagen om later te worden gebruikt voor het aanvullen van leidingsleuven en de bouwput. Overtollige grond wordt afgevoerd.Diepe bouwputten en bouwputten naast belen-dingen en wegen kunnen niet onder het natuur-lijk talud ontgraven worden. Allerlei steun-constructies, zoals damwanden, moeten worden aangebracht. Bouwputten die dieper worden ontgraven dan het grondwaterpeil, moeten wor-den bemalen.Zodra de funderingen of kelder gereed is, wordt de bouwput weer gevuld met uitgegraven grond of, indien deze van slechte kwaliteit is (veen-houdend), met vulzand.

Voor het ontgraven van bouwputten werd vroe-ger veelal de dragline toegepast, uitgerust met een sleepemmer of met een grijper, figuur 6.1. De laatste jaren worden meer de hydraulische graafmachine, doorgaans met dieplepel uitge-rust, gebruikt, figuur 6.2. Ook als de grond met vrachtwagens wordt afgevoerd, gaat het laden met de dieplepel sneller dan met de dragline.

Een veel gebruikte graafmachine is de laadschop op luchtbanden, figuur 6.3. Deze zeer goed wendbare machine laadt ook bijzonder snel de

Figuur 6.2 Hydraulische dieplepel

vrachtauto’s vol die benodigd zijn voor het afvoeren van de grond die niet in depot gaat. Vooral in grotere bouwputten is, als we de put voorzien van een open afrit voor de vracht-auto’s, de laadschop goed te gebruiken.Om grond over niet al te grote afstand te ver-schuiven en om het terrein te egaliseren, gebrui-ken we de bulldozer, figuur 6.4. De bulldozer wordt ook veel gebruikt bij het ontruimen van het terrein, omdat de machine bijzonder krach-tig is en dus geschikt voor verwijdering van struiken, bomen, wortelstronken en funderings-resten.Het ontgraven van bouwputten moet zoveel mogelijk ‘in den droge’ gebeuren.

Figuur 6.3 Laadschop op luchtbandenFiguur 6.1 Dragline

06950416_h06.indd 126 09-03-2005 13:10:49

6 BOUWPUTTEN EN KELDERS 127

6.1.1 Berliner wandEen niet-waterdichte grondkering, bestaande uit stalen profielen en houten of betonnen planken, is de zogenaamde Berliner wand.Voor deze grondkering worden gaten in de grond geboord tot de berekende diepte en wor-den in deze gaten stalen profielen (HE-A of IPE) geplaatst, die vervolgens worden aangestort. Indien het mogelijk is, worden de profielen ook wel door heien aangebracht. De afstand tussen de profielen is afhankelijk van de toe te passen planken. Deze worden gelijktijdig met het ont-graven van de bouwput tussen de flenzen van de profielen geplaatst, figuur 6.5.De ingeheide profielen kunnen na het gereed-komen van de kelder met behulp van trilappara-tuur uit de grond getrokken worden en gaan dus niet verloren.

6.1.2 DamwandenVoor niet al te diepe bouwputten komt de geheide houten damwand in aanmerking. Deze stellen we samen uit houten delen (dam- of schermplanken), 50 à 120 mm dik, 250 à 300 mm breed en van zodanige lengte, dat bij niet te slechte grond het gedeelte dat zich in de grond bevindt even groot is als dat wat boven de bodem van de put uitsteekt. We voorzien de planken van rechthoekige mes-singen en groeven.De planken worden aan één zijde afgesnoten. Soms snuiten we de planken ook nog over de dikte enige centimeters af, figuur 6.6. De dam-planken moeten we inheien met de messing vooruit, omdat de grond beter zijdelings kan uit-wijken dan uit de groef. We moeten daarom de genoemde zijdelingse afschuining aan de kant van de messing maken, zodat de plank door de grond die tegen de afschuining aandrukt, goed tegen de reeds ingeslagen planken aanwerkt.

Voor diepere bouwputten met een hogere waterdruk is de houten damwand meestal niet geschikt. Dan komt een stalen damwand in aan-merking. Deze wordt samengesteld uit stalen damplanken die, volgens verschillend profiel ge-walst, in de handel voorkomen, figuur 6.7.

Figuur 6.4 Grader

6.1 Grondkering

In de bebouwde kom kan het vanwege de hoge grondprijs nodig zijn om iedere vierkante meter grond te benutten. We maken dan die-pere kelders onder het gebouw voor parkeren, rijwielberging, opslag, archiefruimten, kluizen en dergelijke. Het komt vaak voor dat, door de aan-wezigheid van belendingen of wegen, de ruimte ontbreekt om de bouwput onder natuurlijk ta-lud te ontgraven. We ontgraven dan verticaal, waarbij gebruik wordt gemaakt van grondkerende wanden van hout, staal of beton.

Figuur 6.5 Berliner wand

A

doorsnede A

2 à 2,5 m 2 à 2,5 m

06950416_h06.indd 127 09-03-2005 13:10:50

128

Door de wand in de grond in te klemmen krijgt deze weerstand tegen vooroverdrukken ten gevolge van de achter de damwand aanwezige grond. Meestal is inklemming niet voldoende en moet bij diepere bouwputten aan de bovenkant van de wand een gording worden aangebracht, die op ruime afstand in het omringende ter-rein wordt verankerd. Vaak ontbreekt echter de ruimte voor het aanbrengen van de ankerstaven met ankerschotten. Dan moeten we de tegen-over elkaar liggende wanden stutten door zware stempelramen, figuur 6.8. Deze stempelramen worden gemaakt van stalen profielbalken (HE-A of IPE), stalen buizen of houten stempels.

Een bouwputstempeling is voor de uitvoering van een kelder bijzonder lastig. De kelderwanden moeten ter plaatse van dwars- en langsstempels worden voorzien van sparingen. Deze moeten naderhand meestal weer waterdicht worden aangestort. Ook tijdens het uitgraven van de bouwput moeten we de stempeling ontzien, waardoor we zelfs gedeeltelijk met de hand moeten ontgraven.

Figuur 6.6 Aanzicht en doorsnede van een houten wand

3 dampaal

2 dampaal

gronddruk

h

b'

b

b' = 1/3 b à 1/2 b

h = b

b

b'

1

06950416_h06.indd 128 09-03-2005 13:10:51


Na afloop van de werkzaamheden in de bouw-put worden de damwanden getrokken, zodat ze meerdere malen kunnen worden gebruikt.De damwanden moeten op voldoende afstand van de te vervaardigen kelderwanden worden geplaatst, om het aanbrengen en weer weg-nemen van de wandbekisting mogelijk te maken. Is er zeer weinig ruimte beschikbaar, dan kan de damwand tevens dienst doen als buitenkist, maar hij is dan natuurlijk wel ‘verloren’.

6.1.3 GrondankersOm de eerder genoemde nadelen van de stem-peling van een bouwput te vermijden, kunnen we zogenaamde grond- of groutankers gebrui-ken.

Een groutanker is een verankeringselement dat zonder ontgraving in de bestaande grondslag kan worden aangebracht. Het anker bestaat uit een hoogwaardige stalen staaf die aan het einde is ingebed in een cementspecie (grout), en wel over een lengte van 3 tot 5 m. Het groutanker is

Figuur 6.7 Stalen damwand van een kantoorgebouw

A

4 detail A (ankerkop)

250

90

binnenwand

2 platen250 x 280 x 6las 4

200

90 UNP 260

2 x UNP 120

gordingen vastlassenmet kettinglas 4

UNP 260

buitenwand


grondanker

1 plattegrond bouwput

18 g

rond

anke

rs h

.o.h

. 2,0

m18 grondankers h.o.h. 2,0 m

2 damwandprofielen

Z - profiel

U - profiel

06950416_h06.indd 129 09-03-2005 13:10:51

130

cilindervormig en ontleent zijn trekkracht aan de schuifspanning tussen de mantel en de omrin-gende grond.De dimensionering van de ankers, zoals lengte, helling, hoogte, doorsnede en corrosiebescher-ming, vindt vooraf plaats aan de hand van gege-vens uit het grondonderzoek en gegevens zoals bovenbelasting, belendingen, leidingen, riolen en andere te ontwijken obstakels. De werkzaamhe-

den op de bouwplaats beginnen nadat de damwand geplaatst is en de bouwput tot even beneden het insteekniveau van de ankers is ont-graven, figuur 6.9-1. Door een gat in de dam-wand wordt een buis onder de vooraf bepaalde hoek in de grond gebracht door middel van boren of slaan. Deze buis is voorzien van een losse punt aan de onderzijde. Wanneer de buis op de gewenste diepte is ingeslagen, wordt een

Figuur 6.8 Bouwputstempeling

7 detail E

5 detail C

D

F

EA B

C

8 detail F

4 detail B

5 bouwput1 bouwput

3 detail A 6 detail D

langsstempel

kopplaten

dwarsstempel

houten schoor

houten gording

houten gording

dwarsstempel

kopplaat

gording

schoor

gordingkopplaat

gording

kopplaat

gording

schoor

dwarsstempel

06950416_h06.indd 130 09-03-2005 13:10:52


stalen staaf (dywidag-staal) of een aantal strengen voorspanstaal in de buis geschoven, figuur 6.9-2. Vervolgens wordt grout (water-cementmeng-sel) in de ruimte tussen staaf en buis geperst en wordt tegelijkertijd de buis geleidelijk getrokken, figuur 6.9-3. Door het onder druk houden van het grout wordt de vrijkomende ruimte opgevuld. Zodoende ontstaat aan het einde van de staaf een lichaam van sterk verdicht cementgrout. Als het eigenlijke verankeringslichaam is gevormd, wordt de buis geheel getrokken. Het einde van de stalen staaf steekt dan door de damwand heen. Als het grout voldoende is verhard, wordt de ankerstaaf afgespannen op de gording, figuur 6.9-4; elk anker wordt daardoor op zijn trekkracht gecontroleerd.

6.1.4 DiepwandEen andere grondkering van een bouwput kunnen we verkrijgen door het toepassen van

beton, figuur 6.10. Het voordeel hiervan is dat we meteen de definitieve kelderwand maken. We hoeven dus geen damplanken meer te heien en te trekken. Vooral in de bebouwde kom is deze methode gunstig, omdat we geluidhinder en mogelijke schade door trillingen voorkomen. Een diepwand is een in de grond gevormde beton-nen damwand die geschikt is om als dragend en als gronden waterkerend deel van de constructie te worden toegepast. De wand wordt met grijpers of boormachines gemaakt.

We graven of boren een sleuf voor een paneel van ongeveer 2,5 m lengte. Het gat blijft ge-durende het graafwerk steeds gevuld met een steunvloeistof, in hoofdzaak bestaande uit een suspensie van bentoniet in water. Hierdoor blijven de wanden van de sleuf gehandhaafd en ont-staat er geen instortingsgevaar.De steunvloeistof, ook wel dikspoeling genoemd,

Figuur 6.9 Grondanker

3 - 5 m

3 aanbrengen groutlichaam + trekken buis

groutlichaam

lengte

trekken buis

injecteren

gording

4 aanbrengen gording + afspannen groutanker

1 gedeeltelijk uitsparen bouwput en inslaan van de buis

insteekniveau

buis op diepte

damwand (staal, betonof combinatie) eventueelkelderwand

α

2 inbrengen ankerstaaf

vijzel

ankerstaaf

06950416_h06.indd 131 09-03-2005 13:11:03

132

bestaat uit circa 50 kg bentoniet (gemalen klei-poeder) op 1000 liter water. Het volumiek ge-wicht bedraagt ongeveer 10,5 kN/m3 en kan na vervuiling met grond oplopen tot 12,5 kN/m3.Door een lange vultrechter wordt onder in de sleuf beton gepompt.Het zwaardere beton verdrijft nu de dikspoeling, die aan de bovenzijde wordt afgezogen en even-tueel wordt gezuiverd (regenereren) en opnieuw gebruikt.

In het uitgegraven paneel wordt, indien nodig, in de dikspoeling een gelast wapeningsnet ge-hangen. Indien de wand met een vloer moet worden verbonden, kan de wapening ter hoogte van de vloer van stekeinden worden voorzien. Deze zijn aan het wapeningsnet gelast en zo omgebogen, dat ze na ontgraven van de wand teruggebogen kunnen worden in de daarna te storten vloer.

Het maken van de sleuf geschiedt door graven of boren, afhankelijk van de grondgesteldheid. Het graven van sleuven kan bij iedere grondsoort worden toegepast; een nadeel van graven is dat het proces discontinu is, waardoor het minder nauwkeurig is.Het boren van sleuven en het afzuigen van de grond (zuigboren) is een continu proces en dus

nauwkeuriger. Zuigboren is echter moeilijker toe te passen in klei- en veengronden; in kleigronden is het op te zuigen mengsel van grond en steun-vloeistof moeilijk te regenereren. Veengronden tasten de stabiliteit van de steunvloeistof aan.Voor beide methoden is het vooraf maken van betonnen geleidewanden (afmeting circa 0,200 × 1,000 m) noodzakelijk om een goede maatvoe-ring te verkrijgen en om instorten van de boven-kant van de sleuf te voorkomen.

In figuur 6.11 zien we een afbeelding van een zuigboorinstallatie. Aan een op rails verrijdbaar frame is een boormachine met vijf boren op-gehangen. De opgeboorde grond wordt als een mengsel van grond en steunvloeistof via een slang naar boven gepompt en naar een zeef- en ontzandingsinstallatie vervoerd (regenereren). Met deze machine kunnen wanden tot 50 m diepte worden gemaakt met een dikte van 400–800 mm.Het beton wordt gestort via een vultrechter met een stortkoker die tot op de bodem van de sleuf wordt afgehangen. De betonspecie, die een belangrijk groter volumiek gewicht heeft dan de steunvloeistof, verdringt de steunvloeistof naar boven. Uit proeven is gebleken dat de dik-spoeling de aanhechting tussen beton en wapenstaal nauwelijks beïnvloedt.

g.w.s. = NAP

schaal 1 : 100 schaal 1 : 200

1e deel diepwand gestort

2e deel diepwand gestort

1 volgorde van werken 2 doorsnede diepwand

pvc-pijp voorevt. injectie

gegraven sleuf

wapeningbeton

bekistingsbuis

diepwand

12000 –

7000 –

ontgraving

500 –

1000 +

geïnjecteerdgrondanker

Figuur 6.10 Aanbrengen diepwand

06950416_h06.indd 132 09-03-2005 13:11:06


Figuur 6.11 Zuigboorinstallatie

In figuur 6.10-1 zien we, in bovenaanzicht, de volgorde van werken. De eerste sleuf wordt gegraven, voorzien van een stalen bekistings-buis en volgestort met beton. Nadat het beton is opgestijfd wordt de bekistingsbuis getrokken en de volgende sleuf gegraven. Door de ronde vorm van de buis wordt een goede aansluitvoeg verkregen tussen de opeenvolgende wanddelen. De waterdichtheid kan nog worden verbeterd door het injecteren van de voeg met een mortel; hiertoe wordt een injectiepijp meegestort in het beton.

Prefab-diepwanden worden ook wel gebruikt. De gegraven sleuf wordt dan niet met plastisch beton gevuld, maar met een complete geprefa-briceerde wandsectie. Duidelijke voordelen hier-van zijn: een betere betonkwaliteit, geringere toleranties in afmeting en een veel regelmatiger uiterlijk.

We moeten bijzondere aandacht besteden aan de voegoplossing (waterdichtheid). Alvorens het

element in te hangen, vullen we de sleuf met zogenoemde gestabiliseerde bentoniet. Dit is een dikspoeling, bestaande uit een mengsel van ongeveer 50 kg bentoniet (kleipoeder) en 350 kg cement, per m3 spoeling. De gestabili-seerde bentoniet blijft in de sleuf rondom het pre-fab-wandelement aanwezig. Dit materiaal wordt heel langzaam hard, zodat er voldoende tijd is om de naastgelegen wandsectie te ontgraven en aan te sluiten. Na verharding vormt de gestabiliseerde bentoniet als het ware een stevige pleisterlaag met goede dichtingseigenschappen. Willen we na het ontgraven van de diepwand het geprefa-briceerde oppervlak in het zicht hebben, dan kan deze pleisterlaag eenvoudig worden verwijderd.

De diepwand is, in vele gevallen, economisch voordelig voor bouwwerken die geheel of ge-deeltelijk onder het maaiveld zijn gelegen, zoals tunnels en diepe kelders. Hulpdamwanden, tot nu toe vereist tijdens de bouwfase, zijn door de toepassing van de diepwand overbodig, omdat de betonnen wanden als gronden

1 zijaanzicht 2 vooraanzicht

06950416_h06.indd 133 09-03-2005 13:11:08

134

waterkerende constructie dienstdoen. De diep-wand wordt evenwel niet afgebroken, maar als permanente wandconstructie in het bouwwerk opgenomen. De bouwput kan hierdoor dezelfde afmeting krijgen als het onder het maaiveld gelegen gedeelte van het bouwwerk, zodat het grondwerk tot een minimum beperkt blijft.De diepwand wordt ook als dragend constructie-element gebruikt. Indien de wand reikt tot in de draagkrachtige lagen, kunnen grote belastingen worden overgebracht.Diepwanden kunnen direct naast belendingen worden aangebracht.De wanden worden door vloeren gesteund of voorzien van grondankers, figuur 6.10-2.

6.1.5 Grondkering door injectie en jetgroutenAls laatste grondkering of bouwputomgrenzing noemen we de methode van het verstenen van de omringende grond door injecteren en jet-grouten. Deze technieken zijn beschreven in par. 3.4.2 en 3.4.3. Met deze methoden ontstaat een zandsteenstructuur en -sterkte. De nu verkregen ‘grondsoort’ is zonder problemen verticaal in te graven. De methoden kunnen zelfs onder de bestaande bebouwing worden toegepast, zodat geen ruimte verloren gaat aan de dikte van een normaal toe te passen damwand.We moeten er echter op wijzen dat bij deze me-thode de kosten voor toepassing in verhouding met de eerder genoemde methoden, zeer hoog zijn.

6.2 Drooghouden van de bouwput

Voor gebouwen die worden onderkelderd, zijn in ons land in het algemeen diepe bouwputten tot ver onder de grondwaterstand nodig. Om het graven ‘in den droge’ mogelijk te maken, moeten we de put voortdurend drooghouden. Na voltooiing van de bouwput moet deze zolang worden drooggehouden, totdat alle funde-ringswerken gereed en voldoende verhard zijn. Bovendien moet het gebouw zo hoog zijn op-getrokken, dat het gewicht hiervan in evenwicht is met de opwaartse waterdruk; anders zou het gebouw kunnen opdrijven. Bouwputten kunnen door een open bemaling of door een bron-bemaling worden drooggehouden. We kunnen ook door injectie de grond, tijdelijk of perma-nent, waterdicht maken.

6.2.1 Open bemalingBij de open bemaling wordt het in de put vloei-ende grondwater en het regenwater tot even onder de bodem van de put verwijderd. We kun-nen dus geen hoge eisen stellen aan de ontwate-ringsdiepte. Het water wordt met behulp van op afschot gegraven greppels of ondiepe drains op-gevangen en naar verzamelputten geleid. Hieruit wordt het met pompen afgevoerd, figuur 6.12.Hiervoor gebruiken we een zelfaanzuigende vuilwaterpomp. Dit type pomp wordt op grote schaal in het bouwbedrijf toegepast. Het voor-deel van deze pomp is, dat hij eenvoudig te verplaatsen en in werking te stellen is. Aan de onderzijde van de zuigleiding is een zuigkorf aangebracht om te verhinderen dat stukjes hout en dergelijke in de leiding komen. De zuigbuis hangen we in een pompput of pompgat.

Ook wordt de klokpomp veel gebruikt; dit is een centrifugaalpomp met verticale as, die elektrisch wordt aangedreven. De pomp wordt met de onderkant in het water gezet of gehangen. De bodem van de pomp is van gaatjes voorzien; deze werken als een zeef. Direct boven de zeef bevindt zich de waaier, die om een verticale as draait en het water naar boven in de afvoerslang perst.

drain

zand

klei

zuigslangmetzuigkorf

1 doorsnede bouwput

2 alternatief, klokpompin putje, geen drain

3 doorsnede over drain(2 varianten)

klokpomp

Figuur 6.12 Schematische weergave open bemaling

06950416_h06.indd 134 09-03-2005 13:11:09


6.2.2 Horizontale bemalingHorizontale bemaling of drainage passen we toein sterk gelaagde bodems of bij langgerekte bouwputten zoals leidingsleuven. De drains (∅ 80–125 mm) worden met behulp van graaf-machines of speciale draineermachines in sleuven onder de bouwputbodem aangebracht.

Voordeel van horizontale bemaling is dat de grondwaterstand in de omgeving van de drains sneller wordt verlaagd dan met een verticaal filter en dat we aan het maaiveld geen last heb-ben van allerlei leidingwerk. Omdat de drains niet veel dieper worden aangelegd dan de be-nodigde verlaging, wordt de hoeveelheid water die we moeten afvoeren sterk (circa 30%) be-perkt ten opzichte van een verticale bemaling. Hierdoor zijn de effecten op de omgeving ook geringer.

In een gelaagd profiel kunnen stabiliteits-problemen van taluds optreden. Dit kunnen we voorkomen door de bodemlagen te doorsnijden met een drainsleuf, figuur 6.13. Indien de te bouwen constructie op staal wordt gefundeerd, moet de drainsleuf (opnieuw) voldoende worden verdicht om verzakking te voorkomen.

6.2.3 Verticale bemalingVerticale bemaling wordt toegepast indien de bodem van de bouwput beneden de grond-waterspiegel ligt. Vooral bij korrelachtige, dus doorlatende grondsoorten is de toestroming van water uit de bodem en de taluds zo groot, dat de open bemaling de hoeveelheid water niet kan verwerken. We verlagen de grondwaterstand door in de verschillende watervoerende lagen bronnen te slaan en deze te bemalen. Een bij-komend voordeel bij het toepassen van een bronbemaling is de mogelijkheid om de taluds van de bouwput steiler op te zetten.

Er zijn drie hoofdsystemen:1 zwaartekrachtbemaling;2 vacuümbemaling;3 bemaling van putten met onderwaterpompen (diepwel of deep well).

1 ZwaartekrachtbemalingWe passen een zwaartekrachtbemaling toe wan-neer de ondergrond bestaat uit een doorlatend, maar gelaagd profiel. Door filters met omstorting aan te brengen, worden de storende lagen door-broken. De filters (∅ 25–100 mm) worden vaak over de gehele lengte geperforeerd en voorzien van een haalbuis (∅ 25 mm) die diep in het filter wordt gehangen opdat we geen lucht aan-zuigen. De onderzijde van de haalbuis wordt schuin afgezaagd, zodat deze zich niet aan de putbodem kan vastzuigen, figuur 6.14.

filteromstorting (eventueel)

verhanglijn

zandvang

zuigleiding

kleistop

haalbuis 1"

filterbuis 2"

boordiameter > 2"

Figuur 6.14 Doorsnede zwaartekrachtfilter

sleuf

bouwputtalud- drainage

pomp

drain drain

blinde buis

1 sleufbemaling met drain

2 doorsnede bouwput

dwarsdoorsnede langsdoorsnede

3 drain in drainsleuf

Figuur 6.13 Schematische weergave horizontale bemaling

06950416_h06.indd 135 09-03-2005 13:11:11

136

2 VacuümbemalingWanneer de doorlatendheid van de bodem beperkt is, gebruiken we een vacuüm-bemaling. Met behulp van een vacuümpomp wordt rondom het filter (∅ 25 mm) een onder-druk (vacuüm) gecreëerd. Hierdoor bereiken we een extra grote afname van de grondwater-druk (verhang) en zal het water naar het filter toe stromen. Vacuümbemalingen hebben een positief effect op de stabiliteit van fijnkorrelige bodempakketten en dragen dus ook bij aan de stabiliteit van taluds, figuur 6.15.

De maximale verlaging die met zuigsystemen kan worden bereikt is 4 à 5 meter als gevolg van de atmosferische druk en verliezen in leidingen en pompen.Wanneer we grote verlagingen (> 4 à 5 m) wil-len bereiken of veel water moeten verpompen, kunnen we zwaartekracht- of vacuümbemaling in meerdere ‘trappen’ aanbrengen. Hierbij wordt de volgende ring bemalingsfilters geplaatst als

bovenleiding

kleistop

filter Ø 1"- 2''

1 -

2 m

3 -

8 m

Figuur 6.15 Doorsnede vacuümfilter

persleiding

pomp

filter

gezamenlijke verhanglijn

verhanglijn per bemalingstrap

zuigleiding

Figuur 6.16 Doorsnede meertrapsbemaling

door de al aangebrachte bemaling voldoende verlaging is bereikt. Dit is erg bewerkelijk en kost bovendien erg veel ruimte, figuur 6.16.

3 OnderwaterpompenAlternatief voor een meertrapsbemaling is een bemaling van putten met onderwaterpompen (diepwel of deep well). De onderwaterpompen worden ruim beneden het grondwater aange-bracht in filters van ∅ 150–500 mm die zijn geplaatst in boorgaten van ∅ 250–1000 mm. De grond waarin de putten worden geplaatst, dient voldoende doorlatend te zijn, omdat sprake is van toestroming onder invloed van de zwaarte-kracht, figuur 6.17.

kleistop

o.w. pomp

bovenleiding

persbuis

perforatiezandvang

filteromstorting

Figuur 6.17 Doorsnede put met onderwaterpomp

Een voordeel van onderwaterpompen is dat deze pompen persen. Hiermee vervallen de kwetsbare zuigleidingen. De pershoogte is vrijwel on-beperkt. Daarnaast is het werken met filters voor-zien van onderwaterpompen erg bedrijfszeker en gemakkelijk te voorzien van een alarminstallatie. Diepwellen worden daarom vaak gebruikt voor spanningsbemalingen waarbij bij uitvallen van de installatie grote schade kan ontstaan als dit niet snel wordt ontdekt.

Plaatsing van bronnenDe bronnen worden als volgt geplaatst. We hebben ons reeds vóór het ontwerpen van de bronbemaling georiënteerd omtrent de bodemgesteldheid. Bekend is dus tot welke diepte we moeten boren om bron en filter te kunnen plaatsen. We pulsen een gat door middel van boorbuizen tot op de gewenste diepte. Op diepte gekomen, wordt op de

06950416_h06.indd 136 09-03-2005 13:11:13


bodem van het boorgat filtergrind gestort ter dikte van 1 à 2 m. Dan plaatsen we het filter met daarop bevestigd de bronbuis. De diameter van het boorgat is, naar gelang de diepte en de te gebruiken pomp, 300 à 450 mm. Het filter, met een middellijn van 150 à 250 mm, kan worden gemaakt van geperforeerde buis met een omwikkeling van tressengaas. Na het plaatsen van het filter met de bronbuis wordt de boorbuis getrok-ken en wordt gelijktijdig de ruimte tussen filter en boorbuis met grind aangevuld. We storten grind tot ongeveer 1 à 2 m boven de bovenkant van het filter. Daarboven vullen we aan met uitgegraven grond. Vaak laten we het filter tot het maaiveld doorlopen; dan wordt het grind ook tot bovenaan aangevuld. In de bronbuis wordt nu de stijg- of haalbuis gehangen, die op een ringleiding aansluit met daartussen een afsluiter. Als we een onderwa-terpomp willen gebruiken, moet onderaan de persbuis tot even boven de zogenaamde zandvang een elektrische pomp worden aan-gebracht.

6.2.4 Gevolgen van verlagingenWe moeten er bij de toepassing van een bron-bemaling uitdrukkelijk op letten dat er geen schadelijke gevolgen kunnen optreden voor de omgeving. Door een bronbemaling wordt namelijk de grondwaterstand tot in de wijde omtrek verlaagd. Het is dan mogelijk dat water-bronnen, bomen, beplantingen en gewassen verdrogen. Schade aan bestaande bebouwing kan optreden door zakkingen ten gevolge van de vergroting van de korrelspanning bij verlaging van de grondwaterstand; grond boven water weegt meer dan onder water! Hierdoor kunnen zettingen van samendrukbare lagen optreden. Ook kan door zetting van deze grond nega-tieve kleef op funderingspalen van belendingen worden veroorzaakt. Bij overschrijding van de draagkracht van deze palen kan dat zakking van het gebouw veroorzaken. Indien deze zakking gelijkmatig is, hoeft dit nog geen catastrofale gevolgen te hebben. Maar vaak is deze zetting door ongelijkmatige dikte van de samendrukbare lagen wel verschillend.

Andere nadelige gevolgen van bronbemaling kunnen zijn: verzilting van het oppervlakte-water waarop het uitgepompte, vaak zoute water, wordt geloosd. Ook kunnen de paalkop-pen van bestaande houten paalfunderingen boven de grondwaterspiegel komen, waardoor rotting kan optreden.

Genoemde schadelijke gevolgen hebben geleid tot het invoeren van een vergunningenstelsel bij het toepassen van een bronbemaling. Een ver-gunning wordt kan worden geweigerd of er wor-den strenge beperkingen opgelegd.

6.2.5 RetourbemalingEen retourbemaling wordt gebruikt om het ont-trokken water weer terug de bodem in te pom-pen. Dit doen we om de verlagingen te compenseren bij schadegevoelige bebouwing zoals in de vo-rige paragraaf beschreven, of wanneer het zout-gehalte van het water te hoog is om op open water te mogen lozen, of wanneer er helemaal geen gelegenheid is om het water kwijt te raken. Als de hoeveelheid water erg groot is kan de Provincie eisen dat het water geretourneerd wordt op grond van de Grondwaterwet.

Door de retourbemaling moet, doordat bema-lingswater terugstroomt naar de bouwput, (‘terugslag’ of ‘rondpompen’), meer water wor-den onttrokken ter plaatse van de bouwput. Als de retourbemaling te dicht bij de bouwput staat, geeft dat vaak problemen, figuur 6.18.

max. 1,5 - 2,0 m

bouwput

compensatie (verhoging)

verlaging(verhanglijn)

positieve bron retourbron

zand

waterremmende laagvariabel

Figuur 6.18 Doorsnede principe retourbemaling

06950416_h06.indd 137 09-03-2005 13:11:13

138

Om verdroging van bomen, beplanting en ge-wassen te voorkomen, kunnen we bevloeien, be-regenen of met ondiepe drains water aanvoeren.

6.2.6 Afdichting door injectie van de grondOm verlagingen in de omgeving te voorkomen kunnen we, behalve een waterkerende wand plaatsen, ook de onderkant van de bouwput waterkerend maken door bijvoorbeeld injecteren.Dit doen we als er geen natuurlijke afsluitende lagen zijn zoals klei en veen, of als deze niet mooi aaneengesloten in de bodem voorkomen. De methode van injectie van de grond wordt bepaald door de doorlatendheid van de grond en is alleen geschikt voor zand en grindhoudend zand.Door injecteren worden de oorspronkelijke eigenschappen van de grond gewijzigd. Het procédé is aan te passen aan de te stellen eisen.De zandkorrels kunnen aan elkaar worden gekit, zodat een eindproduct ontstaat dat op zand-steen lijkt. Ook kan in de poriën van het zand-pakket een gelei worden aangebracht, die de waterdoorlatendheid sterk vermindert, maar het zandpakket niet versteent.Een gelei in de poriën van een zandpakket wordt bijvoorbeeld toegepast bij de aanleg van tunnels en kelders die onder de grondwaterstand komen te liggen. Tussen twee diepwanden of stalen damwanden brengen we een laag aan die praktisch geen water meer doorlaat. Hierdoor

g.w.s

meng- enpompunit

grondkerendewand

injectiebuizen

injectielaag

Figuur 6.19 Afsluiten van de onderzijde van een bouwput

door injectie

ontstaat een kuip die aan de onderzijde min of meer afgesloten is, figuur 6.19.

Ook met de jetgrouttechniek (zie par. 3.4.3) is een dergelijke ondoorlatende laag aan te brengen.

De diepte waarop de waterafsluitende laag ligt, volgt uit de volgende eis: het gewicht van de grond vermeerderd met het gewicht van het water dat zich boven de laag bevindt, moet ten minste even groot zijn als de opwaartse druk daaronder.

De gesloten bouwkuip met waterafsluitende laag wordt soms voor kelders ook als permanente constructie toegepast. Het voordeel hierbij is, dat de keldervloer niet wordt belast door een grote opwaartse waterdruk. De geringe hoeveelheid water die aan de onderzijde toestroomt, moet worden weggepompt (de poldermethode). Het nadeel hiervan is dat tot in lengte van jaren een dergelijk systeem moet blijven werken, omdat anders de boel onder water loopt.

6.3 Kelders

Van oudsher werden in ons land kelders gemaakt van metselwerk. Staat een kelder in het grond-water, dan wil de bodem door de opwaartse waterdruk opbuigen. Ook de wanden ondervin-den, naar gelang de waterhoogte, een kleiner

1 à 1 steen-12

1 à 2 klamplagen,soms een klamplaagaan de buitenkant

kim

Figuur 6.20 Gemetselde kelder

06950416_h06.indd 138 09-03-2005 13:11:16


of groter buigend moment. Het metselwerk kan een trekspanning van enige betekenis niet opnemen. Het gewicht van de vloer zelf moet voldoende zijn om de door opbuiging ontstane trekspanning teniet te doen. Bij niet te diepe kelders was aan deze eis te voldoen, maar bij een enigszins belangrijke waterdruk zou de gemetselde kelder-vloer al gauw te dik worden. In figuur 6.20 zien we een verticale dwarsdoorsnede over de aan-sluiting van een gemetselde keldervloer op een dito kelderwand, voor een fundering op staal.

Het spreekt vanzelf dat gewapend beton het metselwerk heeft verdrongen in gevallen waarbij sprake is van een enigszins belangrijke water-druk, zowel voor de keldervloer als voor de kelderwanden. Maar ook bij geringe waterdruk prefereren we gewapend beton; door de relatief kleine dikte van vloeren en wanden krijgen we een kleinere ontgraving en een betere water-dichtheid, figuur 6.21.

werkvloer

stekeinden

stortnaad

Figuur 6.21 Kelder van gewapend beton

Indien we een kelder aanleggen boven het niveau van de hoogste grondwaterstand, is een combinatie van een betonvloer en gemetselde wanden mogelijk. We maken de wanden ten minste anderhalfsteens of tweemaal een halve steen met een spouw die we vullen met beton (eventueel voorzien van een enkel wapenings-net), figuur 6.22.

Het aanbrengen van een kim, die gelijktijdig met de vloer dient te worden gestort, verhoogt

de waterdichtheid van de naad tussen vloer en wand en geeft extra steun voor het opnemen van de horizontale gronddruk tegen de kelder-wand.Kelders moeten altijd goed geventileerd worden, figuur 6.23. Ook bij waterdichte kelders treedt een vochttransport op van buiten naar binnen. Een goede waterdichtheid vertraagt het vocht-transport, maar kan het nooit volledig stoppen. Door een goede ventilatie lijkt de kelder vol-komen waterdicht!

werkvloer

kim (2 lagen)

spouw, gevuld met beton

kunststof strook

Figuur 6.22 Gemetselde wand en betonvloer

zakwater

ventilatie

prefab.vloer

Figuur 6.23 Aansluiting kelder op bovenbouw

06950416_h06.indd 139 09-03-2005 13:11:18

140

Wanneer de kelder wordt gebruikt, kan dat een hoge vochtigheidsgraad met zich meebrengen, wat bij een lagere buiten- dan binnentempera-tuur, condensatie tegen de koude kelderwand en -vloer kan veroorzaken.

natuursteen ofmetselwerk

lood

waterafvoer

Figuur 6.24 Koekoek

Een combinatie van ventilatie en toetreding van daglicht verkrijgen we door het toepassen van een zogenaamde koekoek, figuur 6.24. De boven-kant van een koekoek wordt afgedekt met een stalen roosterwerk. De bodem van de koekoek wordt voorzien van een waterafvoer.

6.3.1 Grond- en waterdrukIn figuur 6.25 zijn de belastingen aangegeven die op kelderwanden en keldervloer kunnen op-treden, te weten:

• een bovenbelasting (bijvoorbeeld verkeers-belasting); deze veroorzaakt een horizontale druk op de wand, groot circa 0,5 × de verticale belas-ting per eenheid oppervlak (1);

• de grond; deze veroorzaakt een horizontale

druk op de wand ter grootte van ongeveer 0,5 × het verticale grondgewicht. Ter plaatse van de grondwaterstand neemt de horizontale druk minder snel toe, omdat grond onder water lichter is (2);

• de waterdruk; deze is alzijdig, zodat we op een horizontale druk op de wand moeten reke-nen, groot 1,0 × het verticale watergewicht per eenheid van oppervlakte (3).

De waterdruk aan de onderkant van de wand is gelijk aan de opwaartse druk van het water tegen de onderzijde van de vloer (5). De kelder-vloer moeten we berekenen op de opwaartse waterdruk (5), verminderd met het eigen gewicht van de vloer (4).De totale neerwaartse belasting van het gebouw moet uiteraard groter zijn dan de totale opwaartse waterdruk.

Dit houdt in dat, na het gereed komen van de kelder, de eventueel aanwezige bronbemaling nog niet kan worden verwijderd; het totale neerwaartse gewicht is nog niet voldoende. Een evenwichtstoestand is meestal pas bereikt wan-neer de tweede verdiepingvloer gereed is.De belasting van de kelder kan worden vergroot door deze gedeeltelijk te vullen met water (dit belastingsgeval moet dan ook berekend zijn!). Na het bereiken van de evenwichtstoestand kan het water worden verwijderd.

6.3.2 Kelders van gewapend betonZoals we reeds hebben opgemerkt, zal een geheel betonnen kelderconstructie de oplossing zijn, zodra de waterdruk enige betekenis heeft. De kelderwanden geven we vaak de dikte van het bovenliggende metselwerk, hoewel dit niet altijd noodzakelijk is. Hoe dik we de wanden moeten maken is van vele factoren afhankelijk, onder andere van de hoog-ste grondwaterstand, van de gronddruk en de vrije hoogte van de wand. Door toename van een van deze factoren wordt ook de horizontale druk en het in de wand optredende buigende moment groter, waardoor weer meer kans op lekkage ontstaat.Zowel de sterkte als de waterdichtheid beïn-vloedt de dikte van de wanden. De storthoogte speelt hierbij een belangrijke rol. Een hoge

06950416_h06.indd 140 09-03-2005 13:11:18


grondwaterspiegel

2 belastingschema

1 doorsnede

1 = horizontale belasting tegen wand ten gevolge van verticale bovenbelasting2 = belasting ten gevolge van actieve groddruk3 = belasting ten gevolge van waterdruk4 = eigen gewicht keldervloer5 = opwaartse waterdruk tegen keldervloer

n.b. de maximale grootte van 3 is gelijk aan 5

q waterdruk

q wat

erdr

uk

3500 -

5

4

3 2 1

1500 -

peil = 0

3500 -

1500 -

peil = 0

bovenbelasting

kelderwand

keldervloer

beganegrondvloermaaiveld

dunne betonwand kan moeilijk, zo niet onmoge-lijk, waterdicht worden uitgevoerd.De keldervloer en -wanden kunnen niet gelijk-tijdig als één geheel worden gestort. Niet alleen zou dit grote moeilijkheden bij de bekisting ge-ven, maar na het storten zou door het nazakken van het beton toch een naad ter plaatse van de onderlinge aansluiting ontstaan die lekkage ver-oorzaakt, figuur 6.26.

KimconstructieDe kim wordt in beton als volgt uitgevoerd. In de keldervloer worden ter plaatse van de kelder-wanden wandstekken met voldoende laslengte aangebracht. Op de vloer wordt tevens een ver-hoogde rand gestort ter breedte van de wand en ter hoogte van een badding. Binnen- en buiten-kist kunnen hierdoor op de juiste plaats worden vastgeklemd, figuur 6.26-3.De stortvoeg tussen de reeds verharde vloerrand en de te maken wanden eist een zorgvuldige uitvoering. Deze plaats is door de aanwezigheid van de wandstekken moeilijk schoon te maken, wat na aanbrenging van de bekisting en de wapening van de wand bijzonder belangrijk is. Er komt onderin de kist veel vuil, zand, zaagsel, binddraad en dergelijke te liggen, dat vooral bij hoge wanden moeilijk is te verwijderen. Hierdoor wordt een goede verbinding van het nog te stor-ten beton en het bestaande beton onmogelijk en ontstaan lekken. Daarom worden wel spoelluiken

aangebracht, maar ook dan blijft een goede con-trole moeilijk. Om de aanhechting te verbeteren wordt het bestaande beton aangebrand.

Aanbranden betonHet aanbranden bestaat uit het in de kist brengen van een hoeveelheid cementbrij bestaande uit cement, zand en water. Deze brij wordt voor het te storten beton uit-gedreven, zodat de stortvoeg en de zich daar bevindende wapening door een cementhuidje worden omgeven, waardoor een goede ver-binding ontstaat. We moeten erop bedacht zijn niet te veel van deze brij in de kist te brengen, omdat hij anders door de beton-specie wordt overspoeld en dan een zwakke plek in de betonwand veroorzaakt; de brij heeft door het ontbreken van het grind namelijk een veel grotere krimp dan de normale specie.

Storten van de kelderwandBehalve de moeilijkheden die kunnen ontstaan bij de kim, wachten ons ook nog moeilijkheden bij het storten van het beton in de kist. Het is noodzakelijk door trilnaden het beton goed te

Figuur 6.25 Grond- en waterdruk

grondwaterspiegel

2 belastingschema

1 doorsnede

1 = horizontale belasting tegen wand ten gevolge van verticale bovenbelasting2 = belasting ten gevolge van actieve groddruk3 = belasting ten gevolge van waterdruk4 = eigen gewicht keldervloer5 = opwaartse waterdruk tegen keldervloer

n.b. de maximale grootte van 3 is gelijk aan 5

q waterdruk

q wat

erdr

uk

3500 -

5

4

3 2 1

1500 -

peil = 0

3500 -

1500 -

peil = 0

bovenbelasting

kelderwand

keldervloer

beganegrondvloermaaiveld

06950416_h06.indd 141 19-12-2005 11:20:03

142

g.w.s.

6 doorvoer

2 koekoek

3 kim

1 kelder

5

4 aansluiting nieuw op oud

7 afrit schaal 1 : 100

schaal 1 : 50

hemelwaterafvoer

dilatatievoeg

stootplaat

methode a methode b

= 1

200

mm

stortvoeg

kim

Figuur 6.26 Geheel betonnen kelders

06950416_h06.indd 142 09-03-2005 13:11:21


verdichten. Daarvoor moet voldoende ruimte tussen de dubbele wapening aanwezig zijn.Bij hoge wanden krijgen we een lange stortnaad, omdat het beton onder een hoek van ongeveer 30° blijft staan. Het is dan noodzakelijk het beton eerst over een hoogte van bijvoorbeeld een meter rondom aan te brengen. Indien de ontwik-kelde lengte van de kelderwand groot is, moet er, om het beton niet te lang te laten staan, op verschillende stortplaatsen tegelijk worden ge-werkt. Het te lang wachten met de aansluiting van het verse beton veroorzaakt meestal op deze naden ontmenging en/ of grindnesten. Deze zijn bijna altijd de oorzaak van lekkage. Deze lekkages kunnen in betonwanden en -vloeren alleen met de grootste moeite worden gedicht. De slechte plekken moeten worden uitgehakt en dichtgezet, waarbij krimp van de nieuw aan-gebrachte specie weer een rol speelt. Tegen-woordig zijn er middelen in de handel die deze krimp opheffen, maar deze zijn vrij duur.

Een andere oorzaak van lekkages kan het beton zelf zijn. Een van de nadelen die aan het mate-riaal zijn verbonden, is het optreden van verhar-dingskrimp. Voor het verwerken van het beton is meer water nodig dan voor de chemische reactie noodzakelijk is. Deze extra hoeveelheid water moet uit het beton treden, waardoor dit poreus wordt en ook krimpt. Het is dus zaak de hoeveel-heid water tot een minimum te beperken om krimpscheuren te voorkomen.

Door gebruik te maken van (super)plastificeerders is het mogelijk om bij toepassing van een kleine hoeveelheid water toch een grote vloeibaarheid van het beton te bereiken. De verwerkingsduur is beperkt. Na het verstrijken ervan stelt zich het oorspronkelijke beton met bijbehorende consi-stentie weer in. Afgezien van zijn tijdelijke vloei-baarheid, veranderen de eigenschappen van het verse beton niet. Voor het verharde beton geldt dat de eigenschappen door de betere verwerk-baarheid (zelfverdichting) van het beton zelfs beter kunnen worden.

Indien we geen (super)plastificeerder gebruiken, moeten we beton met een lage zetmaat gebrui-ken. De binding van het beton verloopt dan zo snel, dat een goede verwerking niet meer moge-

lijk is. Voor de uitvoering van een waterdichte betonwand is het om de eerder genoemde redenen raadzaam, de betonwand minimaal 160 mm dik te maken. Is de waterdruk groot, bijvoorbeeld 2 m, dan is een wand dunner dan 200 mm af te raden.

Om de waterdichtheid van de kelder te contro-leren wachten we nog een tijdje met de grond-aanvulling en laten de grondwaterstand langzaam opkomen. Dit kan geschieden door een aantal pompen van de bronbemaling af te zetten. Zo kunnen we de kelder controleren en eventuele lekken aan de buitenzijde van de kelderwand re-pareren. Dit laten opkomen van het grondwater is natuurlijk alleen mogelijk als het gewicht van het gebouw of een gedeelte daarvan voldoende is om de opwaartse druk tegen te gaan.

Diverse voorzieningenDe aansluiting van een kelder op de bovenbouw, bijvoorbeeld een spouwmuur, is afgebeeld in figuur 6.26-1, en in figuur 6.26-2 zien we de reeds besproken koekoek. Het liefst brengen we deze koekoeken boven grondwaterspiegel aan, omdat zij weer aanleiding geven tot een aantal stortvoegen.In de vloer van een kelder kunnen nog een aantal constructies voorkomen die enige verduidelijking vergen. In figuur 6.26-4 zien we de aansluiting van een bestaande kelder (links) met een nieuw te bouwen kelder. Bij de bouw van de eerste is met een eventuele uitbreiding rekeninggehouden. Bij de bouw van de eerste kelder is een dilatatievoe-genband aangebracht die is uitgevoerd zoals in de figuur is aangegeven. Deze band, die hoofdzake-lijk uit rubber bestaat, is voor de helft in het reeds bestaande bouwwerk gebetonneerd en voor de andere helft moet hij in de nieuwe vloer worden opgenomen. Deze voegenbanden zijn in verschil-lende vormen in de handel.

In figuur 6.26-5 zien we de verdieping in een keldervloer, die noodzakelijk is voor de uitloop van een lift. Voor de aansluiting van de put aan de vloer zijn twee oplossingen gegeven.Bij methode a wordt weinig beton verbruikt, maar deze winst wordt weer tenietgedaan door de dure bekisting van de wanden, die desnoods als verloren kist kan worden uitgevoerd.

06950416_h06.indd 143 09-03-2005 13:11:21

144

loop min of meer overeen, zoals weergegeven in figuur 6.27-2 of figuur 6.27-3.

De evenredigheid van grondspanning en -zetting kunnen we als volgt vastleggen in formulevorm:

σg = k · z

waarin:σg = grondspanning [kN/m2]k = beddingsconstante [kN/m3]z = zetting [m]

We houden een grondspanningsverloop volgens figuur 6.27-2 aan, indien de vervorming van de betonvloer relatief klein is ten opzichte van de maximale zetting van de grond.

Beschouwen we de vloer als een ligger op twee steunpunten, dan geeft deze situatie het groot-ste buigend moment in de vloer:

M = 1 ∙ σg ∙ ℓ2 = 1 ∙ F . ℓ

8 4

We houden een grondspanningsverloop volgens figuur 6.27-3 aan, indien de vervorming van de betonvloer relatief groot is ten opzichte van de maximale zetting van de grond. Deze situatie geeft de grootste grondspanning

(σg = 4F

) ℓ

en een kleiner moment M = 1 ∙ F ∙ ℓ . 6

Indien we twijfelen over het verloop van de grondspanning, dan wapenen we de vloer op het grootste moment, overeenkomstig figuur 6.27-2, en controleren we de grondspanning met betrekking van de grootste waarde volgens figuur 6.27-3.Een concentratie van de neerkomende belas-tingen in verzwaarde stroken, figuur 6.28, kan tot een kleinere hoeveelheid wapening in de keldervloer leiden. Deze vloer is dan goedkoper. Dit kan alleen als de belastingen niet te hoog zijn (toelaatbare grondspanning) én als de vrije over-spanning van de vloer niet te groot is. We storten de keldervloer op een verende onder-grond (bijvoorbeeld kunststof schuim), waardoor we de grondspanning, ter plaatse, beperken.

Methode b wordt toegepast als de grond onder een vrij steile helling kan blijven staan; desnoods kunnen we de aanvulling gedeeltelijk in stamp-beton uitvoeren. Ook hier moeten we ervoor zorgen dat de stortvoegen goed worden uitge-voerd, omdat de waterdruk, doordat de put nog dieper ligt dan de keldervloer, groot is.

Het komt voor dat er in de vloer of wanden van een gewapendbetonkelder doorvoeringen moeten worden aangebracht, bijvoorbeeld de doorvoer van een cilinder ten behoeve van een hydraulische lift. In figuur 6.26-6 is een moge-lijke toepassing voor een dergelijke stalen buis-doorvoer te zien. De manchetten zijn vooraf aan de buis gelast. Hierdoor wordt de door eventueel lekwater af te leggen afstand sterk vergroot, wat de kans op lekkages aanzienlijk vermindert.

In figuur 6.26-7 is de doorsnede van een afrit naar de kelder getekend. We moeten eraan denken dat het hemelwater dat via de afrit naar beneden stroomt, goed wordt afgevoerd. De afmetingen van de afvoer mogen dan ook niet te klein zijn. Een ander probleem waar we hier mee te maken hebben is de mogelijkheid van opdrij-ven van de lichte afrit. Er staan ons verschillende oplossingen ten dienste. We kunnen de vloer van de afrit zo zwaar maken, dat de opwaartse druk geheel wordt opgenomen. We kunnen trekpalen toepassen, waarbij voor de vloer een aantal spe-ciale aansluitingen ter plaatse van de palen zijn vereist. Ook bestaat er de mogelijkheid van het toepassen van groutankers.

6.3.3 Kelders op staalBij een kelder op staal wordt de bovenbelasting direct op de draagkrachtige laag overgebracht. Dit kan geschieden door de gehele keldervloer mee te laten dragen, figuur 6.27, of door het aanbrengen van verzwaarde stroken, figuur 6.28.Indien we de gehele keldervloer laten meedra-gen, dan moeten we deze ook op een dergelijke belasting berekenen. Hiertoe dienen we het grondspanningsverloop onder de vloer te kennen. Dit spanningsverloop is onder andere afhankelijk van de zetting van de kelder en de vervorming van de vloer, figuur 6.27-1.Indien de spanning evenredig is met de indruk-king van de grond, dan komt het spanningsver-

06950416_h06.indd 144 19-12-2005 11:20:04


Bij een gedeeltelijke onderkeldering van een bouwwerk krijgen we te maken met een on-gelijk aanlegniveau van de kelder en het overige bouwwerk, figuur 6.29. We moeten nu rekening houden met ongelijke zettingen. Deze ongelijke zettingen worden enerzijds veroorzaakt door de ongeroerde grond naast de kelder ten gevolge van de ontgraving, anderzijds door het verschil in de beddingsconstante ter plaatse van kelder en de hoger gelegen fundering. Over het al-gemeen is de grond onder de kelder stijver, waardoor deze minder zal zetten. Er zijn nu twee mogelijkheden: óf we houden het bouwdeel ter plaatse van de kelder vrij van de rest van het bouwwerk (dilateren), óf we verbinden de hoog-gelegen fundering buigvast aan de kelder, figuur 6.29, detail A. In het laatste geval dienen we

zetting kelder /vervorming keldervloer

z

F [kN/m1] F [kN/m1]

schaal 1 : 100

3

2

1

g = [kN/m2]σ 4 F

g = [kN/m2]σ 2 F

uiteraard de funderingssloof te berekenen op het zettingsverschil, hetgeen leidt tot het toepassen van een onder- en bovenwapening.De overige betonsloven van de hooggelegen fundering krijgen alleen een onderwapening, figuur 6.29, doorsnede B.

6.3.4 Kelders op palenDe palen plaatsen we onder het hart van de kel-derwanden, bij kleine paalafstanden direct onder de keldervloer. Bij grote paalafstanden brengen we onder de keldervloer een verzwaarde rand aan, die berekend dient te worden op het stort-gewicht van de kelderwand. Na verharding gaat de kelderwand als draagconstructie werken en brengt de kelderwand de bovenbelasting over naar de palen. Passen we een balkloze vloer toe,

Figuur 6.27 Kelder op staal

06950416_h06.indd 145 09-03-2005 13:11:23

146

dan zijn ook ter plaatse van de middenkolom-men verzwaringen (poeren) nodig om ponsen van de kolommen door de vloer te voorkomen, figuur 6.30.

Bij grote overspanningen brengen we, om de vloer niet al te dik te maken, een balkenrooster aan, figuur 6.31.

Indien we te maken hebben met een hoge grondwaterstand in combinatie met een relatief lichte bovenbouw, dan kan het economisch voordeliger zijn om een balkloze keldervloer te maken met een dikte van 0,60 à 0,80 m. Het alternatief zou zijn, groutankers of trekpalen toe te passen, maar dat is vaak duurder.

Bij het ontwerp van een palenplan moeten we de palen onder de kelderwand zo plaatsen, dat de resultante van de bovenbelasting (G) zoveel mogelijk samenvalt met het zwaartepunt van de paalgroep (R). Indien G en R samenvallen, dan krijgen alle palen een gelijke belasting, figuur 6.32.

6.4 Meervoudig ruimtegebruik

In de voorgaande paragrafen is vooral ingegaan op de technische aspecten van ondergronds bouwen. Ondergronds bouwen is echter meer dan alleen techniek: de interactie tussen tech-nische en niet-technische aspecten neemt een belangrijke plaats in.We gebruiken de ondergrond in toenemende mate voor uiteenlopende functies, zoals trans-port, opslag, wonen, werken en vrijetijdsbeste-ding. De ontwikkelingen hierin gaan erg snel. Tot nu toe in de meeste gevallen succesvol, maar we lopen ook in toenemende mate tegen allerlei ‘probleempjes’ aan. Zoals de beperkingen van de techniek, bodemomstandigheden, financiële middelen, veiligheid en onze eigen beleving van ‘onder de grond leven’. In deze paragraaf gaan we dus de techniek even verlaten en storten we ons op het multidisciplinaire karakter van onder-gronds bouwen en ondergronds ruimtegebruik. Een voorbeeld van ondergronds ruimtegebruik is gegeven in figuur 6.33.

Figuur 6.28 Concentratie van de belastingen

b b

schaal 1 : 100

F [kN/m1] F [kN/m1]

g = [kN/m2]σ Fb

zachte kunststof platen

06950416_h06.indd 146 09-03-2005 13:11:23


AB

schaal 1 : 100

schaal 1 : 20

schaal 1 : 20

grondveren

kelder

peil

geroerde grond

ongelijkebeddingsconstanten

45°

systeemvloer

metselwerk

grondveren

systeemvloer

metselwerk

werkvloer

wandstekken

onder- + bovenwapeningt.p.v. geroerde grond

beugels

detail A

doorsnede B

200

5020

0

Figuur 6.29 Ongelijk aanlegniveau

06950416_h06.indd 147 09-03-2005 13:11:24

148

dacht voor leefbaarheid, efficiënt ruimtegebruik, stedenbouwkunde en architectuur. In verband met deze groeiende behoefte aan kwaliteit kan ondergronds bouwen een belangrijke rol gaan spelen.

6.4.2 Wat kunnen we ondergronds?Als we willen bepalen welke rol ondergronds bouwen kan spelen, kunnen we het beste on-derscheid maken in functies van ruimten die ver-band houden met onze menselijke activiteiten:1 transport;2 opslag;3 wonen, werken en recreëren.

1 TransportBinnen deze categorie maken we onderscheid in ‘grote’ en ‘kleine’ infrastructuur. Onder de grote verstaan we tunnels voor verkeer en ver-voer, eventueel weer onder te verdelen naar diepteligging of bouwmethode. Onder de kleine verstaan we kabels, buizen en leidingen, zoals post- en goederendistributie (bijvoorbeeld

6.4.1 Redenen om ondergronds te gaanWe hebben Nederland aardig ‘vol’ gebouwd. Zelfs wat wij ‘landelijk gebied’ noemen heeft een wegendichtheid die tot de grootste in de wereld behoort. Daar nog wat bijbouwen geeft in toe-nemende mate ‘problemen’ op het gebied van ruimtelijke ordening. Dit leidt onherroepelijk tot de vraag of gebruik van de ondergrond struc-tureel kan bijdragen aan de (her)inrichting van Nederland.

Ondergronds bouwen is daarom de laatste jaren sterk in de belangstelling gekomen. Technieken die in het buitenland technisch en economisch haalbaar bleken, zijn in Nederland geïntrodu-ceerd. De schaarse ruimte, toenemende verkeers-drukte en de groeiende economie in de jaren negentig zorgden voor een gunstig ‘klimaat’ om dit te doen. Daarnaast biedt ondergronds bouwen voordelen vanuit maatschappelijk opzicht. We worden ons steeds meer bewust van de waarde van milieu, natuur en landschap en willen steeds meer aan-

Figuur 6.30 Balkloze vloer

schaal 1 : 50

schaal 1 : 502 bovenaanzicht

1 doorsnede

06950416_h06.indd 148 09-03-2005 13:11:25



2 bovenaanzicht keldervloer schaal 1 : 50

kolom

peil

kolom

kelder

Figuur 6.31 Balkenrooster

06950416_h06.indd 149 09-03-2005 13:11:25

150

bovenbelasting

aanzicht kelderwand

palen

G

R

Figuur 6.32 Verdelen van de paalbelasting

het Ondergronds Logistiek Systeem (OLS) van Aalsmeer-Schiphol-Hoofddorp), transport van huishoudelijk en industrieel afval (Pneumatisch Afval Transport (PAT)) en transport van olie, gas en water.

2 OpslagEen belangrijke reden voor ondergrondse opslag van goederen kan zijn dat we deze goederen van de omgeving willen isoleren: soms om de omgeving te beschermen, zoals bij industrieel

Figuur 6.33 Voorbeeld ondergronds ruimtegebruik

of radioactief afval of opslag van olie en gas, maar ook om de goederen te beschermen, zoals bijvoorbeeld levensmiddelen. We kunnen dan in de grond extra voorzieningen treffen om bij-voorbeeld te voorkomen dat opgeslagen afval ‘weglekt’.

3 Wonen, werken en recreërenDeze categorie zal het meest herkenbaar zijn: hierbinnen vallen bijvoorbeeld ondergrondse parkeergarages, stations, winkelcentra, archief-ruimten, militaire bunkers, concertzalen, geluids-walwoningen en de chip-industrie, maar er zijn ook ondergrondse discotheken waardoor een ‘beetje meer volume’ niet tot geluidsoverlast leidt!

Bouwen ‘onder de grond’ brengt voor het ont-werp, de architectuur en bouwkundig wel een paar bijzondere aandachtspunten met zich mee:

• boven de grond zijn er meestal meerdere in- en uitgangen. Onder de grond is er vaak maar één weg naar boven of naar een aangrenzende ruimte waarheen we in noodsituaties kunnen vluchten;

• boven de grond is de toevoer van verse lucht eenvoudig; onder de grond moet luchtverver-sing en de beheersing van de vochtigheid kunst-matig worden geregeld;

• mensen hebben liever daglicht dan kunstlicht. Steeds vaker zie je dan ook slimme oplossingen waardoor toch daglichttoetreding plaatsvindt (periscoopachtige ramen, hoge binnenruimten die tot boven maaiveld reiken met glaswerk),

06950416_h06.indd 150 09-03-2005 13:11:27


waardoor we minder het idee hebben ‘begraven’ te zijn;

• grond is een goede isolator voor geluid. Dit is prettig voor geluid waarvan je niet wilt dat het de ruimte inkomt of uitgaat, maar ondergronds ruimten zijn vaak ook ‘echogevoelig’. Dat is ver-velend, maar kan door een slim ontwerp worden voorkomen. Daarnaast worden in de grond laag-frequente trillingen, bijvoorbeeld van treinen, juist weer erg goed gevoeld en hiermee moeten we dus bij het ontwerp rekening houden;

• grond is ook een goede isolator voor tempe-ratuur. Grond en grondwater zijn in Nederland 10 à 12 °C en de laatste jaren is Koude Warmte Opslag (KWO) als duurzame energie maatregel erg in zwang. Dit betekent dus ook dat als je met veel mensen in een ondergrondse ruimte zit, je de geproduceerde warmte (mensen, verlichting, installaties) ook moet afvoeren (want die gaat niet vanzelf of slechts heel langzaam weg);

• ten slotte zijn er extra veiligheidsaspecten. Door recente ongelukken in tunnels in het bui-tenland is brandveiligheid een actueel thema maar ook de ‘beleving’ van de ondergrondse ruimte speelt een aparte rol. Een ondergrondse ruimte is al snel ‘enger’ dan een bovengrondse ruimte. Dat ligt niet altijd aan de ruimte zelf maar vaak aan de omgeving waarin die ruimte ligt.

6.4.3 Kenmerken van ondergronds bouwen in NederlandIn Nederland is er vaak sprake van slappe bodem-lagen. Als we de grond in willen, moeten we er dus rekening mee houden dat de zijwanden van een ontgraving niet zonder hulpmiddelen stabiel zijn. We moeten dan dus bijvoorbeeld damwan-den, boorpalenwanden of diepwanden maken. Daarnaast betekent in Nederland ‘bouwen onder de grond’ ook bijna altijd ‘bouwen onder het grondwater’ en moeten we grondwaterstanden tot diepe niveaus verlagen of de spanning van diep grondwater onder afsluitende lagen verla-gen om opbarsten van de bouwput te voorko-men.

Als we gaan graven komen we vaak ‘obstakels’ tegen zoals fossiele bomen, archeologische objecten, oude funderingen en bijvoorbeeld ook bommen en verontreinigingen. Deze vergen veel

extra onderzoek en brengen vaak vertraging in bouw en kosten met zich mee om deze te conser-veren, onschadelijk te maken of te verwijderen.

In de meeste gevallen wordt een bouwput ge-woon vanaf maaiveld ontgraven. Bij kruisingen met water heeft Nederland internationaal veel aanzien verworven door het ‘afzinken’ van in bouwdokken geprefabriceerde tunnelelementen en deze methode is ook ‘op land’ toepasbaar. Daarnaast zijn er ook methoden waarbij vanaf maaiveld wordt begonnen met de bouw en dan laag voor laag de diepte in wordt gewerkt (‘top-down’- of ‘wanden-dak’-methode)Technisch gezien zijn er eigenlijk geen belem-meringen voor het bouwen van constructies onder het maaiveld; er is bijna altijd wel een technische oplossing te bedenken. De eerder genoemde ongunstige bodemomstandigheden hebben wel grote invloed op de betaalbaarheid van ondergronds bouwen. Dit betekent dat de ‘haalbaarheid’ vaak bepaald wordt door de ‘betaalbaarheid’.

6.4.4 Toekomst van ondergronds bouwen in NederlandOndergronds bouwen schept nieuwe mogelijk-heden voor het oplossen van ons ruimteprobleem.Of dit ook werkelijk gebeurt, hangt af van allerlei belangenafwegingen die niet alleen van techni-sche, maar ook van politieke aard zijn.Hierbij worden de voorstanders vaak door de tegenstanders geconfronteerd met de volgende (schijnbare?) bezwaren:

• ondergronds bouwen is duurder dan boven-gronds bouwen. Dit is op zich juist, maar aan de andere kant is het heel moeilijk in geld uit te drukken wat het oplevert als je dezelfde vierkante meter twee keer gebruikt (boven en onder de grond), geen verkeersproblemen meer hebt, het milieu minder belast en bovengronds een pret-tigere leefomgeving in stand kunt houden;

• ondergrondse bouwprojecten zijn vaak grootschalig en gaan gepaard met veel over-last (geluid, trillingen, verlagingen, zettingen, verkeershinder door afzettingen). Veel van deze hinder kan worden beperkt door slimmer te bou-wen en veel van de hinder is weer verdwenen als het project ‘klaar’ is. Dit wordt niet altijd door het publiek beseft en we worden dan ook vaak

06950416_h06.indd 151 09-03-2005 13:11:27

152

geconfronteerd met tijdrovende vergunnings- en bezwaarprocedures;

• de Nederlandse bodem is grillig. Grondonder-zoek geeft nooit een volledig betrouwbaar beeld. Dit kan ondervangen worden door het onder-zoek tactisch uit te laten voeren en vooraf te bedenken wat je moet doen als het in de praktijk anders blijkt te zijn (‘what-if’-scenario’s);

• ondergrondse bouwwerken zijn veel ‘defini-tiever’ dan bovengrondse. Bovengronds kun je gemakkelijk iets slopen of juist uitbreiden (stukje aanbouwen), ondergronds is dat niet zo eenvou-dig. Dat betekent dat we een langere periode moeten overzien dan we tot nu toe gewend zijn. Bovengronds hebben we alles vastgelegd in bestemmingsplannen, ondergronds is er maar weinig geregeld. Misschien moet er ook wel een ondergronds bestemmingsplan komen, of iets dat boven- en ondergronds combineert? Onder-gronds kom je ondertussen ook al veel infrastruc-tuur tegen, dus helemaal ‘leeg’ is het onder-gronds ook niet, net zo min als het bovengronds helemaal ‘vol’ is, want Nederland is ‘maar’ voor circa 13% ‘bebouwd’;

• al eerder genoemd zijn de negatieve gevoe-lens die door het begrip ‘ondergrond’ worden opgeroepen. De ondergrond mist een aantal dingen die we zo prettig blijken te vinden: zon-licht, uitzicht, een horizon, flora en fauna, tem-peratuurwisselingen en zelfs neerslag. Dit zou ertoe leiden dat we ondergrondse ruimten ver-mijden. Een extra uitdaging voor de architecten dus om aan deze bezwaren tegemoet te komen en daar passende oplossingen voor te bedenken en vooral om er ‘iets moois’ van te maken.

In een strategische studie door de TU Delft, het Centrum Ondergronds Bouwen COB, Adviesbu-reau DHV en de Rijks Planologische Dienst wordt geconcludeerd dat goederenvervoer, transport zonder voertuigen en opslag van olie, gas, wa-ter, gevaarlijk afval (industrieel, radioactief en chemisch) het meest geschikt lijken om ‘onder-gronds’ te doen. Onder de grond wonen wordt het minst geschikt geacht.

Door het COB is een speciaal op ondergronds bouwen gericht leerboek uitgebracht waarin alle mogelijkheden en onmogelijkheden tot in detail worden uitgesponnen, zie de literatuuropgave.


1 Bemaling van bouwputten. Stichting Bouw-research (SBR), Rotterdam, 2003.2 Inleiding Ondergronds Bouwen. Centrum Ondergronds Bouwen, COB, Gouda, 2002.3 Veen, C. van der, E. Horvat en C. H. van Kooperen, Grondmechanica. Waltman, Delft, 1981.4 Weele, A. F. van, Moderne funderingstechnieken. Waltman, Delft, 1981.

06950416_h06.indd 152 09-03-2005 13:11:28

7Bodemverontreiniging en bodemsaneringdrs. M. Muskens

Wij Nederlanders beschouwen de bodem als een waardevol goed,

met verscheidene gebruiksfuncties die in het heden en voor de

toekomst dienen te worden behouden en beschermd.

Ons streven is om mensen, planten, dieren en goederen te

beschermen tegen verontreinigingen, nu en in de toekomst en de

gebruiksfuncties van de bodem duurzaam te behouden.

06950416_h07.indd 153 09-03-2005 13:15:29

154

Inleiding

De bodem heeft verschillende gebruiksfuncties:

• ecologische functie: planten en bodemleven voeden zich met stoffen uit de bodem, de che-mische samenstelling van de bodem bepaalt mede de typen en diversiteit van de daarin en daarop voorkomende ecosystemen;

• esthetische functie: de bodem, en dan met name de vorm (geomorfologie) van de grond bepaalt mede de beleving van het landschap en de recreatie mogelijkheden;

• draagfunctie: de bodem steunt gebouwen en infrastructuur, zowel op als in de grond;

• landbouwfunctie: de bodem wordt gebruikt voor het telen van gewassen voor menselijke en dierlijke consumptie;

• wetenschappelijke functie: de bodem bevat een historisch archief. Dit kan zowel een archeo-logisch als een geologisch archief zijn.

Menselijke activiteiten op en in de bodem tas-ten de gebruiksfuncties aan. Door middel van bodemsanering worden verontreinigingen uit het verleden opgeheven, terwijl actieve bodem-bescherming de gebruikswaarde in de toekomst dient te verzekeren.

7.1 Wat is bodemverontreiniging?

De bodem kan stoffen bevatten die schadelijk zijn voor mensen. Mensen kunnen deze stof-fen door inademen, contact met de huid, door consumptie van gewassen of direct (bijvoorbeeld door te spelen met de grond) binnenkrijgen.

7.1.1 Verontreinigende stoffenVerontreinigende stoffen vallen uiteen in een aantal categorieën, ingedeeld naar stofgedrag en herkomst:

• zware metalen, zoals kwik, koper, lood en zink. Deze stoffen komen van nature in de bodem voor en worden pas schadelijk boven een bepaalde concentratie;

• vluchtige organische stoffen, zoals vluchtige aromaten (in benzine) en oplosmiddelen (thinner). Deze voornamelijk synthetische stof-fen komen zelden van nature in de bodem voor. Deze stoffen kunnen zeer giftig zijn;

• minder tot niet-vluchtige organische stoffen, zoals teer en olieproducten. Deze stoffen zijn vaak minder schadelijk dan de vluchtige organi-sche verbindingen, maar komen meer voor;

• zeer giftige stoffen als bestrijdingsmiddelen en dioxinen;

• asbest.

Sommige stoffen kunnen van nature in een der-mate hoog gehalte in de bodem voorkomen, dat deze bodem minder geschikt is voor gebruik als woonomgeving of voor de landbouw. Dit geldt bijvoorbeeld voor enkele plekken in de kust-provincies waar arseenhoudend grondwater om-hoog komt en giftige arseenafzettingen vormt in de grond. Andere voorbeelden zijn ertsen en teerzanden.

Naast deze kernstoffen kunnen vele andere stof-fen de kwaliteit van de bodem beïnvloeden, of het ecosysteem verstoren, zoals chloride en sul-faat, en voedingsstoffen zoals nitraat en fosfaat, zonder dat ze direct schadelijk zijn voor mensen.

AsbestAsbest is een mineraal dat van nature voor-komt in metamorfe en vulkanische gesteentes. Het bezit eigenschappen waardoor het in het verleden veelvuldig is toegepast in onder andere isolatie, dakbedekking, afvoerleidingen en vloerbedekking.Onderzoek naar longkanker heeft aangetoond dat het inademen van zeer kleine asbestvezels kankerverwekkend kan zijn. Na deze ontdek-king is het gebruik van asbest in 1993 in Ne-derland verboden. Omdat asbest nog wel veel voorkomt in woningen, gebouwen en indus-triële installaties, zijn voor sloop en onder-houd hiervan strenge regels opgesteld. Indien sloop onzorgvuldig gebeurt, kan asbest in de bodem terechtkomen. Zolang de grond voch-tig is, is de kans op verstuiving en inademing van asbest gering. Pas wanneer de bodem zeer droog is, of wanneer de grond wordt be-werkt, bestaat er een kans op verstuiving van de vezels. Asbest in de bodem, en dan met name als het voorkomt als losse vezels op het maaiveld, wordt tegenwoordig ook als een verontreiniging beschouwd.

06950416_h07.indd 154 09-03-2005 13:15:29

7 BODEMVERONTREINIGING EN BODEMSANERING 155

van verontreinigd bouwmateriaal zijn potentiële puntbronnen van bodemverontreiniging.

7.1.3 StofgedragBij de beschrijving van het stofgedrag van een verontreiniging wordt onderscheid gemaakt tussen:1 mobiele verontreinigingen;2 immobiele verontreinigingen.

1 Mobiele verontreinigingen Sommige mobiele verontreinigingen kunnen zich via het grondwater verspreiden.Een voorbeeld van zo’n mobiele stof is minerale olie. Olie is lichter dan water en drijft als het ware op de grondwaterspiegel. De verontreiniging kan zich met het grondwater door de bodem verspreiden. In een goed doorlatende grindlaag verspreidt een olieverontreiniging zich daarom snel over een groot oppervlak, terwijl een olie-verontreiniging in een kleiige bodem met een zeer lage grondwaterstroomsnelheid geconcen-treerd blijft rondom de plek waar de morsing plaatsvond. Het ‘puur product’ dat op de grond-waterspiegel drijft wordt een drijflaag genoemd, figuur 7.1.

Er bestaan ook verontreinigingen die zwaarder zijn dan water zolang ze niet zijn opgelost. Deze verontreinigingen verplaatsen zich verticaal

7.1.2 SchaalBij de beschrijving van bodemverontreiniging wordt onderscheid gemaakt tussen diffuse ver-ontreinigingen en puntbronnen, waarmee de schaal wordt aangegeven waarop de verontreini-ging voorkomt.

7.1.2.a Diffuse verontreinigingenDiffuse verontreinigingen zijn min of meer ge-lijkmatig verdeeld over grote oppervlakken, en kunnen bijvoorbeeld veroorzaakt zijn door het uitbaggeren en verspreiden van verontreinigd slib van waterbodems.De ligging van Nederland aan de monding van enkele grote rivieren maken van Nederland het afvoerputje van Europa. Vroeger voerden deze rivieren grind, zand en klei mee, maar tegen-woordig worden ook schadelijke stoffen meege-voerd van de grootschalige industrieën aan de oevers van deze rivieren.Andere bekende diffuse verontreinigingen zijn de atmosferische depositie van metalen, gebruik van bestrijdingsmiddelen en historische ‘toemaak-dekken’ (een mengsel van dierlijke mest en stads-vuil dat vroeger als bemesting gebruikt werd in voedingsarme gebieden rond grote steden).

7.1.2.b PuntbronnenLekkage van olie en chemicaliën, metaalbewer-king, gebruik van oplosmiddelen en het gebruik

grondwater-spiegel

grondwater-stroming

lekkende tank

puur productzwaarder danwater

gasfase

productin oplossing

drijflaag

zaklaag

maaiveld

zand of grind

klei of veen

Figuur 7.1 Vorming van drijflaag (rechts) en zaklaag (links) van mobiele verontreinigingen in de bodem

06950416_h07.indd 155 09-03-2005 13:15:30

156

door de bodem, waarbij ze stagneren op slecht doorlatende (klei- of veen-) lagen en zaklagen vormen, figuur 7.1. Vandaar uit lossen ze lang-zaam op en verspreiden zich horizontaal op grote diepte met de grondwaterstroming. Een voorbeeld van dergelijke verontreinigingen zijn gechloreerde oplosmiddelen die in chemische was-serijen werden gebruikt. Deze verontreinigingen in de diepe ondergrond vormen geen direct con-tactgevaar, maar kunnen bijvoorbeeld een pro-bleem gaan vormen bij drinkwatervoorziening uit grondwater en bedreigen de kwaliteit van de bodem voor toekomstige generaties. Daarnaast dampen ze langzaam uit en kunnen de lucht in kruipruimtes vergiftigen.

2 Immobiele verontreinigingen Andere verontreinigingen zijn minder oplosbaar of worden aan de klei- en humusdeeltjes in de grond gebonden, waardoor ze minder mobiel zijn. Met name metalen hechten zich aan klei- en humusdeeltjes. Hoe meer klei en humus de

grond bevat, hoe beter de grond verontreinigin-gen met metalen kan binden.

7.1.4 RisicobeoordelingEen geval van bodemverontreiniging wordt be-oordeeld op het risico dat deze verontreiniging vormt voor de mens en het ecosysteem. Dit risico wordt bepaald door een bron-pad-object-benadering, figuur 7.2:

• in de bron wordt de hoeveelheid, de concen-tratie en de aard en giftigheid van de verontrei-nigende stof beoordeeld;

• vervolgens wordt gekeken welke onderdelen van het ecosysteem en/of de mens (object) kun-nen worden blootgesteld aan deze stof, en wat de gevolgen zijn;

• deze blootstelling kan alleen plaatsvinden indien er de mogelijkheid is van directe blootstel-ling, of een pad aanwezig is. Het pad is over het algemeen verspreiding door verdamping, via het grondwater of de voedselketen.

object

pad

bron

opname doorplanten

consumptie

fysiek contact

lokale bron

inademingconsumptie

gezondheid

drinkwater

grondwater

verontreiniging

binnenatmosfeer

kruipruimtes

lucht

diffuse bron

Figuur 7.2 Risicoanalyse volgens een bron-pad-object redenering

06950416_h07.indd 156 09-03-2005 13:15:31


Verontreinigingen kunnen direct met de mond worden ingenomen, met name door spelende kinderen. Andere stoffen kunnen door de huid heendringen. In lucht in kruipruimtes onder woningen kan ophoping ontstaan van vluchtige verontreinigingen afkomstig uit de bodem. Door het eten van gewassen afkomstig van veront-reinigde grond kunnen verontreinigingen in de voedselketen komen. Verder kunnen verontrei-nigingen door grondwateronttrekkingen op het land of in de drinkwatervoorziening terecht-komen.

Gevolgen van blootstellingMensen kunnen ziek worden door inname van schadelijke stoffen. Na enkele gifschandalen bleken genetische afwijkingen bij ongeboren kinderen, kanker en aantasting van het zenuw-stelsel tot de effecten te behoren. De relatie tus-sen de concentratie en de mate waarin een stof schadelijk is wordt de dosis-effectrelatie genoemd.

7.2 Milieukundig onderzoek

Eventuele bodemverontreiniging tast de ge-bruiksmogelijkheden van een terrein aan, dus ook de waarde van het onroerend goed. Aan-koop en verkoop van terreinen gaat over het algemeen gepaard met een bodemonderzoek, net als bij een bestemmingswijziging. Bij woning-bouw is bodemonderzoek verplicht. Daarnaast is bij oprichting, wijziging en beëindiging van een vergunning voor potentieel bodembedreigende installaties, zoals bij brandstofverkoop en indu-striële bedrijven, een bodemonderzoek vereist.

Een bodemonderzoek kan uit de volgende stadia bestaan, figuur 7.3:1 vooronderzoek (inventarisatie van gegevens);2 verkennend onderzoek;3 nader onderzoek;4 saneringsonderzoek;5 bestek en uitvoering;6 controle en nazorg.

1 VooronderzoekVerontreinigingen worden onderzocht door monsters te nemen van de grond en het grond-water en deze te analyseren op verontreinigende

stoffen. Omdat er zo veel stoffen potentieel de bodem verontreinigd kunnen hebben, is het belangrijk om informatie over de historie van de locatie te achterhalen. Dit wordt het voor-onderzoek genoemd. De meeste verontreinigingen zijn door de mens tijdens de afgelopen eeuw veroorzaakt en veel van deze (bedrijfsmatige) activiteiten zijn gear-chiveerd bij de gemeente en soms de provincie. Daarnaast kunnen de gebruiker van de locatie en omwonenden informatie geven over cala-miteiten, zoals bijvoorbeeld brand, en om de gegevens uit de archieven verifiëren. Luchtfoto’s geven informatie over sloop van gebouwen en ophoging van terreinen. Op basis van de resultaten van het voor-onderzoek wordt een hypothese opgesteld voor de locatie. Hierbij worden verdachte deellocaties aangegeven, de activiteiten die op de locatie hebben plaatsgevonden en met welke stoffen er op de locatie gewerkt is.

2 Verkennend onderzoekAan de hand van de in het vooronderzoek op-gestelde hypothese wordt een boorplan opge-steld, waarbij verdachte terreindelen intensiever worden bemonsterd dan de onverdachte ter-reindelen. De grond kan worden bemonsterd met een simpele handboor of guts of met een mechanische boor zoals een avegaar of pulsboor. Als het nodig is om ongeroerde grondmonsters te nemen, wordt de grond bemonsterd met een steekbus of een sonische boor. Tijdens de boringen mag uiteraard geen olie of vet worden gebruikt en wordt bij voorkeur geen werkwater gebruikt. De grondopbouw wordt beschreven en verdachte kleuren en bijmengingen worden genoteerd. Grondwater wordt bemonsterd door het plaatsen van peilbuizen met een ge-perforeerd filter onder de grondwaterspiegel, figuur 7.4.

De gronden grondwatermonsters worden in het laboratorium geanalyseerd op ‘verdachte stoffen’, ondergebracht in standaardpakketten, met daarin de meest voorkomende verontrei-nigende stoffen en parameters indicatief voor bodemverontreiniging. Deze standaardpakketten kunnen worden uitgebreid al naar gelang de be-vindingen van het vooronderzoek.

06950416_h07.indd 157 09-03-2005 13:15:32

158

nee

ja

nee

ja

ja

nee

geenmilieubezwaar

geenmilieubezwaar

geenmilieubezwaar

• veldmetingen

• monstername

• laboratoriumonderzoek

• veldmetingen

• monstername

• laboratoriumonderzoek

• kaarten

• archieven

• interviews

• inspecties

nazorg

saneringsonderzoek(par. 7.2.4.)

controle

bestek en uitvoering(par. 7.2.5.)

nader onderzoek(par. 7.2.3.)

vooronderzoek(par. 7.2.1.)

verkennendonderzoek(par. 7.2.2.)

probleemopgelost ?

methode vansaneren en

kosten

risico'sacceptabel ?

indicatievoor

verontreiniging ?

aard, omvangen

milieurisico's

hypothese voorverkennendonderzoek

Onderdelen Fase Resultaat

Figuur 7.3 Stadia in milieukundig bodemonderzoek

06950416_h07.indd 158 09-03-2005 13:15:33


filters

stijgbuis

waterremmendelaag

watervoerendelaag

straatpot

Figuur 7.4 Filters voor bemonstering van grondwater

Om de laboratoriummetingen te kunnen inter-preteren, wordt van de grond het percentage klei en organisch stof bepaald. De referentie-waarden van bepaalde stoffen in de bodem worden berekend via deze klei- en organisch-stofpercentages en zogenaamde bodemtype-correctiefactoren. Deze bodemtypecorrectie-factoren geven voor een bepaalde stof de mate aan waarin deze stof zich aan organisch stof of aan klei bindt.

Als uit het verkennend onderzoek blijkt dat er sterke verontreinigingen op de locatie aanwezig zijn, moet een nader onderzoek worden uit-gevoerd om de ernst en de omvang van de verontreiniging te bepalen.

3 Nader onderzoekIn het nader onderzoek wordt de grond en/of het grondwater in een raster rondom de aange-troffen verontreiniging bemonsterd, net zolang tot de contouren van de verontreiniging in de grond en/of het grondwater bekend zijn. Indien de verontreiniging deel uitmaakt van een diffuse verontreiniging moet in overleg met het be-voegd gezag worden bepaald in hoeverre nader onderzoek noodzakelijk is. Gevallen van ernstige verontreiniging, zie de leestekst, moeten door de eigenaar worden gemeld bij de overheid.

Omvang, ernst en urgentie van bodemverontreinigingAls er verontreinigingen zijn aangetroffen op een perceel, moet worden bepaald of deze verontreinigingen gesaneerd moeten worden. Op basis van de omvang en de ernst van de verontreiniging wordt de urgentie van de ver-ontreiniging bepaald.

OmvangAls een verontreiniging kleiner is dan 25 m3 in grond of 100 m3 in grondwater, hoeft deze verontreiniging niet te worden gesaneerd.

ErnstDe ernst van een verontreiniging heeft te maken met de concentratie van de verontrei-nigende stoffen in relatie tot hun giftigheid. Hiervoor zijn door de overheid normen opge-steld: de streef- en interventiewaarden. Een geval van ernstige verontreiniging wil zeg-gen dat de verontreiniging met stoffen boven de interventiewaarden groter is dan 25 m3 in grond en/of 100 m3 in grondwater. Een geval van ernstige verontreiniging moet in principe altijd worden gesaneerd. NB: Voor verontrei-nigingen die zijn ontstaan ná 1987 geldt dat deze ook moeten worden gesaneerd als ze niet ernstig zijn.

UrgentieDe urgentie bepaalt wanneer de verontreini-ging moet worden gesaneerd. De urgentie hangt af van een groot aantal factoren, zoals economische belangen (ontwikkeling van so-ciale woningbouw, eventuele bedrijfssluiting, enzovoort) en gebruik van een locatie (een verontreiniging in een tuin is urgenter dan wanneer deze op een industrieterrein ligt). Hiervoor is door de overheid een systematiek ontwikkeld, die veel ruimte laat voor politieke besluitvorming.

4 SaneringsonderzoekTijdens het saneringsonderzoek wordt de sane-ringsmethode gekozen en beschreven in het saneringsplan. In het saneringsplan komen mini-maal de volgende punten aan de orde:

• de wijze waarop de sanering zal worden uit-gevoerd;

06950416_h07.indd 159 11-03-2005 11:59:59

160

• de kwaliteit van de bodem na de sanering;

• (indien na de sanering verontreiniging in de bodem aanwezig blijft) nazorg op het terrein bij isolatie en te treffen maatregelen in verband met gebruiksbeperkingen;

• een begroting van de kosten van de sanering;

• (indien de verontreinigde grond zal worden afgegraven of het verontreinigde grondwater zal worden onttrokken) de bestemming van de verontreinigde grond of dat verontreinigde grondwater;

• een beschrijving van de uit te voeren controle-werkzaamheden.

Dit saneringsplan wordt ter goedkeuring voor-gelegd aan het bevoegd gezag, dat binnen 13 weken een beschikking op het plan geeft. In de beschikking wordt aangegeven op welke termijn de sanering moet worden uitgevoerd. Dit wordt kadastraal geregistreerd.

5 Bestek en uitvoeringNadat de beschikking is afgegeven, kan het bestek worden opgesteld en de sanering worden uitgevoerd tot op de uiterste termijndatum van de beschikking. De sanering wordt gecontroleerd door een onafhankelijke milieukundige begelei-der. Na beëindiging van de sanering worden het resultaat van de sanering, en eventuele gebruiks-beperkingen die een waardevermindering van de grond aangeven, bij het Kadaster geregistreerd en een saneringsevaluatie bij het bevoegd gezag ingediend.

6 Controle en nazorgSoms is het nodig om een restverontreiniging te blijven monitoren, waarbij periodieke evaluaties moeten worden opgesteld, zie het sanerings-plan.

7.3 Aanpak van bodemverontreinigingen

7.3.1 Wettelijke regelingen bodemveront-reinigingDe aanpak van bodemverontreiniging is wet-telijk geregeld in vele documenten, zoals de Wet bodembescherming, Wet verontreiniging oppervlaktewateren (Bouwstoffenbesluit), Wet

op de Ruimtelijke Ordening, Woningwet, Monu-mentenwet en, in Europees verband, in het Ver-drag van Malta, de Kaderrichtlijn Water en waar-schijnlijk binnenkort de Kaderrichtlijn Grond. Het bevoegd gezag zijn de gemeenten, en in sommige gevallen rijkswaterstaat of de provincie. Gemeentes en provincies stellen naast de be-staande landelijke regels ook vaak nog eens hun eigen beleidsregels op. Momenteel wordt door ambtenaren van diverse ministeries geprobeerd om eenvoudigere overkoepelende wetgeving op te stellen.

Een grondeigenaar is tevens de eigenaar van eventuele verontreinigingen in de grond, ondanks dat deze verontreiniging al zeer oud kan zijn en niet veroorzaakt is door de huidige eigenaar. De eigenaar kan de veroorzaker van de verontreiniging aansprakelijk stellen. Dat kan bijvoorbeeld een buur zijn, of een bedrijf dat ondertussen is verhuisd naar een andere locatie. Het Kadaster registreert gevallen van ernstige bodemverontreiniging op percelen.

Vroeger waren mensen zich nog niet zo bewust van de gevaren van milieuverontreiniging en was de overheid ook nog niet zo bezig met het beperken van het gebruik van milieugevaarlijke stoffen. In de loop van de jaren groeide dit be-sef. Juridisch is vastgelegd dat verontreinigingen die na 1987 zijn ontstaan, verwijtbaar zijn. Deze verontreinigingen dienen onmiddellijk te worden gesaneerd, waarbij de bodem zijn multifunctio-nele eigenschappen moet terugkrijgen, ook als de verontreinigingen niet worden aangemerkt als een ernstig geval.

Van gevallen van ernstige verontreiniging die voor 1987 zijn ontstaan wordt de sanerings-urgentie systematisch bepaald, waarbij er naar gestreefd wordt alle verontreinigingen voor 2030 te saneren of beheersen. De grond mag hierbij functioneel worden gesaneerd, waarbij het beoogde gebruik van de locatie bepaalt hoe schoon de bodem moet zijn.

7.3.2 SaneringsmethodenBij een keuze van de methode van saneren wordt per geval een afweging gemaakt tussen de kostenen het resultaat, ofwel de doelmatigheid.

06950416_h07.indd 160 09-03-2005 13:15:35


7.3.2.a Volledige verwijderingHet volledig verwijderen van de verontreiniging door het ontgraven van de grond en/of het af-pompen van verontreinigd grondwater verdient de voorkeur. De ontgraven grond wordt indien mogelijk gereinigd, bijvoorbeeld door natte reiniging, verhitting (thermische reiniging),

figuur 7.5, een chemische behandeling (chemi-sche reiniging) of biologische reiniging (landfar-ming) figuur 7.6. Als de grond niet gereinigd kan worden, wordt deze gestort op een speciale stortplaats voor grond. Het afgepompte verontreinigde grond-

verontreinigde grond

gereinigde grond

gloeitrommel

koeltrommel

rookgasventilator

brandstof

doekenfilter

schoorsteen

naverbrander

transportbanden

Figuur 7.5 Processchema thermische grondreiniging

In figuur 7.5 is een installatie voor het reini-gen van grond door verbranding afgebeeld. Bij dit type oven is er direct contact tussen de verontreinigde grond en de rookgassen, die nog een aanzienlijk deel lucht bevatten. Hierdoor worden de bodemverontreinigingen afgestoten, verdampt en met de rookgassen afgevoerd naar de naverbrander. De droog-trommel en de gloeitrommel zijn geplaatst onder een lichte helling (circa 4°) en draaien langzaam om de lengte-as. De trommels zijn voorzien van schoepen die een tegenstroom van de grond bewerkstelligen, waardoor een beter resultaat wordt bereikt. Door de rond-draaiende beweging en de lichte helling wordt de grond door de trommel getranspor-

teerd. De temperatuur in de oven bedraagt circa 700 °C. De trommels zijn dan ook bekleed met vuurvaste steen.Deze techniek is geschikt voor zandgrond, klei-houdend zand en veenhoudend zand, veront-reinigd met organische stoffen zoals benzine en olie.Bij te hoge temperaturen in de gloeitrommel (> 650 °C) treedt sintering en verglazing van de grond op, terwijl alle levende organismen worden gedood. De grond verliest dan zijn ecologische waarde. Bij temperaturen lager dan 650 °C blijven de vegetatieve eigenschappen behouden en kan de grond, na bevochtiging, weer worden gebruikt.

06950416_h07.indd 161 09-03-2005 13:15:37

162

Figuur 7.6 Landfarming

water wordt gezuiverd, figuur 7.7, en het residu verbrand of gestort.

7.3.2.b Gedeeltelijke verwijderingIndien het niet mogelijk is om de verontreiniging geheel te verwijderen, of als dit niet doelmatig is, wordt de verontreiniging gedeeltelijk verwijderd. Hierbij wordt de kern van de verontreiniging verwijderd en blijft er een ‘stabiele’ restverontrei-niging achter. Stabiel houdt in dat de verontrei-niging zich niet zal verplaatsen. Door natuurlijke processen in de bodem worden de meeste verontreinigingen langzaam afgebroken. Dit natuurlijke vermogen van de grond om te her-stellen kan op allerlei manieren worden vergroot, bijvoorbeeld door extra zuurstof en organisch materiaal in de grond te brengen zodat er meer

micro-organismen komen. Dit wordt ‘in-situ’ saneren genoemd.

7.3.2.c LeeflaagEen leeflaag kan een oplossing zijn voor de sanering van immobiele verontreinigingen, waarbij de grond geschikt wordt gemaakt voor het beoogde gebruik door het aanbrengen van een leeflaag van schone grond. Een leeflaag is standaard een halve meter tot één meter dik, en wordt gescheiden van de verontreiniging door een signaleringsfolie. Indien grondwerk wordt uitgevoerd op een locatie met een leeflaag kan het dus nodig zijn een (aanvullende) sanering uit te voeren voordat het werk kan worden uit-gevoerd. In figuur 7.8 is het leeflaagprincipe weergegeven.

In figuur 7.6 zien we de inrichting van een zogenaamde landfarm. Landfarming is een bodemsaneringstechniek, waarbij de afbraak van verontreinigingen door micro-organismen in de bodem wordt gestimuleerd door regel-matig beluchten en keren van de grond met behulp van landbouwwerktuigen (ploegen). Hiertoe wordt de verontreinigde grond afge-graven en op een speciaal ingericht terrein bewerkt. De afbraak wordt versneld door het toevoegen van extra zuurstof in de vorm van nitraten (kunstmest). Besproeien, zuiveren van

recirculatie (optioneel)

drain t.b.v. afvoerperkolaatwater

zand

verontreinigde grondmet micro-organismen

injectie van luchtvia leiding

lozingsriool evt.via W.Z.I.

kunststoffolie

watersproeiers

overkoepeling (broeikas)

het percolatiewater en het overkappen van het terrein met tuinbouwkassen bespoedigen het proces. Door het plaatsen van een tuinbouwkas wordt de temperatuur verhoogd, waardoor de afbraak door micro-organismen sneller verloopt.Ook deze techniek is geschikt voor het ver-wijderen van organische stoffen zoals benzine en olie.Een nadeel van deze techniek is dat vaak1 à 2 jaar nodig is om het gewenste resultaat te bereiken.

06950416_h07.indd 162 09-03-2005 13:15:38


injectiebron

verontreinigd

schoon water

contactlichaam

sproeiers

striptoren

grondwater

grondwater

onttrekkingsbron

lucht in

pomp

lucht naarluchtzuivering

verontreinigd water

In figuur 7.7 is een mobiele installatie afge-beeld die de bodem zuivert door het spoelen met water. Door het relatief grote specifieke oppervlak van fijne gronddeeltjes is een belangrijk deel van de verontreiniging gebonden aan deze deeltjes. Juist deze kleine deeltjes worden bij het spoelen opgezogen, waar-

door een groot deel van de verontreiniging verdwijnt. Uiteraard wordt ook bij de grotere gronddeeltjes een deel van de verontreiniging door spoeling weggehaald. Deze techniek is al-leen toepasbaar bij zandgrond met een hoge horizontale doorlaatbaarheid.

Figuur 7.7 Waterzuivering met behulp van een striptoren

verontreinigdegrond

kruipruimte metbodem afsluiting

niet verontreinigd

Nota bene: paalfundering is niet getekend

veen

drainsignaleringsfolie

isolatiescherm

groenstrookriool

drain afvoerhuisaansluiting

schone grond

Figuur 7.8 Toepassing van een leeflaag

06950416_h07.indd 163 09-03-2005 13:15:44

164

7.3.2.d IsolatieAls alle hiervóór genoemde saneringsvarianten niet doelmatig zijn, is de laatste optie om de ver-ontreiniging te isoleren, zodat deze zich niet kan verspreiden en er geen contactmogelijkheden zijn.

Isolatietechnieken zijn bedoeld om het effect van een verontreiniging op de omgeving tegen te gaan. Het effect op de omgeving kan bijvoor-beeld bestaan uit verspreiding via het grond-water. Een ander mogelijk effect is het fysiek contact met de verontreinigde bodem. Isolatie-technieken zijn bedoeld om dergelijke effecten tegen te gaan zonder de daadwerkelijke bron van verontreiniging te verwijderen.De volgende technieken kunnen worden toege-past, zie figuur 7.9:1 afdekken;2 verticale afscherming;3 horizontale afscherming onder de verontreini-ging;4 hydrologische isolatie.

1 AfdekkenMet het afdekken van de verontreiniging worden twee positieve effecten bewerkstelligd. Ten eerste

wordt de kans op fysiek contact verkleind. Ten tweede zorgt de afdekking ervoor dat er geen percolatie van regenwater plaatsvindt en dat dus de kans op uitspoelen en dus verdere versprei-ding van verontreinigingen wordt verkleind.Verschillende materialen kunnen als afdekmiddel worden toegepast, bijvoorbeeld beton, asfalt, folie of natuurlijk materiaal zoals een ondoor-laatbare kleilaag. De materialen moeten voldoen aan eisen voor waterdichtheid, stofdichtheid en chemische resistentie. Er moet veel aandacht worden besteed aan de waterhuishouding onder en boven de isolatielaag. Er bestaat met name risico voor openbarsten.

2 Verticale afschermingAls een verontreiniging zich in het grondwater bevindt, kunnen we de verspreiding via grond-waterstroming tegengaan door het aanbrengen van isolerende schermen, bijvoorbeeld dam-wanden. Aangezien een absolute water- en stofdichtheid wordt vereist, voldoen traditionele damwanden vaak niet vanwege de lekkage door de sloten. Er zijn verscheidene alternatieven zoals verticale folies en bentonietschermen.

afsluitende laag(horizontale afscherming)

grondwaterstand

afvoer

verticale scheidingswand(verticale afscherming)

hydrologischeisolatie

regen

afdekkingd.m.v. folie

verontreinigde grond

Figuur 7.9 Verschillende vormen van isolatie

06950416_h07.indd 164 09-03-2005 13:15:47


3 Horizontale afscherming onder de verontreinigingIndien een verspreiding van verontreiniging in verticale zin optreedt, dan is het noodzakelijk om onder de verontreiniging een isolerende voorzie-ning aan te brengen. Feitelijk is hiervoor slechts één techniek beschikbaar, namelijk injectie van de ondergrond met een waterremmend middel. Deze techniek is erg duur en tevens is de effecti-viteit moeilijk te garanderen. Indien er een risico voor verticale verspreiding is, wordt als isolatie-maatregel ook eerder gekozen voor hydrologi-sche isolatie.

4 Hydrologische isolatieHierbij wordt de grondwaterstand ter plaatse van de verontreiniging verlaagd, zodat alle grond-waterstroming naar de verontreiniging toe gericht is. Er kan dus geen verdere verspreiding via het grondwater plaatsvinden.

Bij deze oplossing dient continu grondwater ont-trokken en gezuiverd te worden.

7.4 Bodembescherming

Tegenwoordig is iedereen zich bewust van de gevaren die het gebruik van milieugevaarlijke stoffen met zich meebrengt. De bodembescher-mende maatregelen die moeten worden geno-men om verontreiniging te voorkomen zijn vast-gelegd in de Wet bodembescherming (Wbb) en de Wet verontreiniging oppervlaktewateren (WVO).

7.4.1 Bodembeschermende voorzieningen (Wbb) In milieuvergunningen van bedrijven worden afspraken opgenomen over de opslag en het ge-bruik van milieugevaarlijke stoffen. Het gebruik van milieugevaarlijke stoffen wordt beperkt,

drainagesysteem

waarnemingsfilters

stromingsrichting grondwater

bodemafsluiting

Figuur 7.10 Voorbeelden van bodembeschermende maatregelen

06950416_h07.indd 165 09-03-2005 13:15:48

166

bodembeschermende voorzieningen moe-ten worden aangebracht en de kwaliteit van de bodem moet bekend zijn voordat er met milieugevaarlijke stoffen op een locatie mag worden gewerkt. Typische bodembescher-mende maatregelen zijn het aanbrengen van vloeistofdichte vloeren in werkplaatsen, opslag van milieugevaarlijke stoffen boven lekbakken of in dubbelwandige tanks, het scheiden van industrieel afvalwater en het plaatsen van allerlei typen zuiveringsinstallaties, zoals scheidingsbak-ken voor olie. Enkele voorbeelden van bodem-beschermende maatregelen zijn in figuur 7.10 weergegeven.

7.4.2 Bouwstoffenbesluit (WVO)In de Wet verontreiniging oppervlaktewateren is het gebruik van bouwstoffen in de bodem of het oppervlaktewater geregeld in het Bouwstof-fenbesluit. Alle bouwmaterialen die voor meer dan 10% bestaan uit silicium, calcium en/of aluminium en die buiten worden toegepast vallen onder het Bouwstoffenbesluit. Het gaat hierbij dus onder andere om bakstenen, stoep-

tegels, dakpannen, puin- en metselgranulaat, AVI-bodemassen, asfalt en beton, maar ook grond valt onder het Bouwstoffenbesluit. De kwaliteit van de bouwstoffen moet voldoen aan eisen met betrekking tot het vrijkomen van verontreinigingen uit de gebruikte bouw-materialen door contact met regen- of grondwa-ter (‘uitlogen’).

De kwaliteit van de meeste in Nederland ge-bruikte vormgegeven bouwmaterialen, zoals bakstenen en tegels, die in contact komen met bodem en/of water wordt door de fabrikant ge-certificeerd. Voor aanbieders van niet-vormgege-ven bouwstoffen zoals steenslag, granulaat, beton en asfalt is het soms lastig om hun bouwmateri-alen te laten certificeren en voor aanbieders van grond geldt hetzelfde vanwege de natuurlijke va-riatie en de mogelijkheid van verontreinigingen in partijen bouwstoffen. Dergelijke bouwstoffen wor-den in dat geval gekeurd, waarbij de kwaliteit van de bouwstof wordt aangegeven in categorieën. Categorie 1 bouwstoffen vormen slechts een mar-ginale belasting voor de ontvangende bodem en

Categorie grond Herbruikbaarheid Voorwaarden

Schone grond Vrij toepasbaar op of in • Desgevraagd gegevens binnen 1 jaar naar de bodem bevoegd gezag

Categorie 1 Ongeïsoleerd toepasbaar • Hergebruik melden bij bevoeg gezag onder voorwaarden • 2 werkdagen van tevoren gegevens naar bevoegd gezag • Ten minste 50 m3 tegelijk toepassen • Regels voor de verwerking, terugnemen en verwijderen

Categorie 2 Geïsoleerd toepasbaar • 1 maand van tevoren gegevens naar bevoegd onder voorwaarden gezag • Ten minste 0,5 m boven gemiddeld hoogste grondwaterpeil toepassen • Bovenzijde afdichten en controle onderhoud • Ten minste 1.000, respectievelijk 10.000 ton tegelijk toepassen • Regels voor verwerking, terugnemen en verwijderen

Niet toepasbaar Niet toepasbaar • Reinigen of storten

Figuur 7.11 Overzicht regelgeving hergebruik van grond

06950416_h07.indd 166 09-03-2005 13:15:48


mogen ongeïsoleerd worden toegepast. Catego-rie 2 bouwstoffen voldoen voor één of meerdere stoffen niet aan de uitloogeisen van het Bouwstof-fenbesluit en mogen dus alleen geïsoleerd worden toegepast. Voor categorie 2 bouwstoffen en voor categorie 1 grond geldt een meldingsplicht wan-neer deze worden toegepast in een werk. Voor grond bestaat er een derde categorie, namelijk “schone grond”. Voor alle bouwstoffen, met uit-zondering van “schone grond”, geldt een terug-name plicht bij sloop.

Rol van de projectontwikkelaar/bouwkundig architectDe plan- of projectontwikkelaar moet met milieuwetgeving rekening houden:

• bij aankoop van terreinen: het is dan ge-bruikelijk een milieukundig bodemonderzoek te verlangen van de verkopende partij;

• voordat een bouwvergunning wordt afge-geven door de gemeente: de projectontwikke-laar moet eerst aanwezige verontreinigingen saneren, zie par. 7.3 voor typen saneringen. Informatie over ernstige gevallen van veront-reiniging is openbaar en beschikbaar bij het Kadaster en de gemeente. Mogelijk kan een sanering gefaseerd worden uitgevoerd in samenhang met bouw- of inrichtingsplannen;

• als op een locatie een (gedeeltelijke) gebruiksbeperking en/of nazorgmaatregelen rusten. Dan moet de projectontwikkelaar in-ventief zijn voor wat betreft de inrichting en het gebruik van deze locatie;

• bij het bouwen op verontreinigingen. De projectontwikkelaar is verantwoordelijk voor de naleving van veiligheidseisen. Voor het werken met verontreinigde grond zijn Arbo-richtlijnen opgesteld;

• bij de inrichting van bedrijven. In de milieu-vergunning van bedrijven kunnen eisen aan de inrichting worden gesteld, zoals het aan-brengen van vloeistofdichte vloeren, bezink-putten, ventilatie, isolatie, enzovoort. Derge-lijke milieuvoorschriften zijn generiek bepaald voor bepaalde bedrijfsactiviteiten. Alleen voor zeer grote industriecomplexen geldt dat zij momenteel een grote mate van eigen inbreng krijgen in het ontwerp van hun milieubescher-mingsmaatregelen, zie par. 7.4.1);

• bij naleving van het Bouwstoffenbesluit, bijvoorbeeld de eis van terugneembaarheid van bouwstoffen, zie par. 7.4.2.

Categorie bouwstoffen Herbruikbaarheid Voorwaarden

Schone grond Ongeïsoleerd toepasbaar • Desgevraagd gegevens aan het bevoegd gezag onder voorwaarden tot 5 jaar na verwerken • Regels voor verwerking, terugnemen en verwijderen

Categorie 1 Geïsoleerd toepasbaar • 1 maand van tevoren gegevens naar bevoegd onder voorwaarden gezag • Ten minste 0,5 m boven gemiddeld hoogste grondwaterpeil toepassen • Isolerende bovenzijde en controle onderhoud • Ten minste 1.000, respectievelijk 10.000 ton tegelijk toepassen • Regels voor de verwerking, terugnemen en verwijderen

Niet toepasbaar Niet toepasbaar • Reinigen of storten

Figuur 7.12 Overzicht regelgeving hergebruik van bouwstoffen

06950416_h07.indd 167 09-03-2005 13:15:48

168

Aanbeveling aan planontwikkelaarNiet alleen economische factoren, maar ook de toestand van de bodem en het water die-nen systematisch te worden meegewogen bij de aard en intensiteit van het bodemgebruik. Bij keuze van een planlocatie kan een (histo-risch) vooronderzoek inzicht geven in mogelijk aanwezige milieukundige gebruiksbeperkingen.Dergelijk vooronderzoek zou ook geotech-nische, geohydrologische en archeologische inventarisaties moeten omvatten, waarbij bodemopbouw, waterpeil, archeologische vindplaatsen en historische milieubelasting aan bod komen.Voor grotere plangebieden zoals in structuur- en streekplannen is dergelijk vooronderzoek en vooroverleg geformaliseerd in de water-toets en in de toekomst ook in de bodem-toets. Voor de (her)inrichting van gebieden moet de initiatiefnemer zich informeren over het effect van het plan op de waterhuishou-ding en het functioneren van de bodem. Hier-bij moet het beoogde gebruik het functione-ren van de bodem en de waterhuishouding optimaal in stand houden.


1 Aan het werk met het Bouwstoffenbesluit. Een handreiking voor het werken met het Bouwstoffen-besluit. CUR i.s.m. Rijkswaterstaat en CROW, Sdu Uitgevers, Den Haag, 2001.2 Copius Peereboom, J.W. en en L. Reijnders, Hoe gevaarlijk zijn milieugevaarlijke stoffen? Boom, Meppel/Amsterdam, 1989.3 Copius Peereboom, J.W. en L. Reijnders, Hoe gevaarlijk zijn milieugevaarlijke stoffen? 2. Boom, Meppel/Amsterdam, 1991.4 Gaast, N.G. van der, A.L. van der Priem, M. in ’t Veld en J.M. Wezenbeek, Richtlijn nader onder-zoek deel 1 voor specifieke categorieën van gevallen van bodemverontreiniging. Sdu Uitgevers, Den Haag, 1995.5 In ’t Veld, M., N.G. van der Gaast en J.M. Wezenbeek, Nadere onderzoeksrichtlijn Ernst, Urgentie en Tijdstipbepaling. Sdu Uitgevers, Den Haag, 1997.

6 Janssen, C.A., Teksten Bodemregelgeving. Sdu Uitgevers, Den Haag, 2002.7 Koning, W. de, A. de Groof, K. van Muiswin-kel en R. Hakstege, Handleiding afwegingsproces saneringsdoelstelling. Ervaringen en aandachts-punten uit de saneringspraktijk voor de toepassing van ’Van trechter naar zeef‘, Sdu Uitgevers, Den Haag, 2000.8 Koolenbrander, J.G.M, Urgentie van bodem-sanering. De Handleiding. Sdu Uitgevers, Den Haag, 1995.9 Lamé, F.P.J. en R. Bosman, Protocol voor het nader onderzoek deel 1. Sdu Uitgevers, Den Haag, 1993.10 Langenhuijsen, M. en M. Veul, Index bodem-bescherming. Sdu Uitgevers, Den Haag, 2003.

NormenNEN 5740: 1999, Bodem – Onderzoeksstrategie bij verkennend onderzoek – Onderzoek naar de milieuhygiënische kwaliteit van bodem en grond. NVN 5725: 1999, Bodem – Leidraad voor het uit-voeren van vooronderzoek bij verkennend, oriënte-rend en nader onderzoek.

06950416_h07.indd 168 19-12-2005 11:27:04

7 BODEMVERONTREINIGING EN BODEMSANERING

Register

Aaanlegbreedten 47Ackermann-steekaparaat 32afdekken

bodemverontreiniging 164afdichting van grond door

injectie 138afscherming, horizontale 165afzetting, eolische 18afzetting, fluviatiele 18, 22afzetting, glaciale 18, 22afzetting, mariene 22afzetting , mariene 18Amsterdamse methode 69ankerstaaf, centrale 77anorganische grondsoorten,

niet-samenhangende 21anorganische grondsoorten,

samenhangende 22Argex 120asbest 154avegaar 67avegaar, schroefpaal type 77

Bbalkbekistingen 121balken over palen 96beddingsconstante 37begane-grondvloer 93Begemann-boring 32Begemann-steekapparaat 31bekisting, funderings- 121bekisting, houten 122belastingen 3belastingen, permanente 3belastingen, rekenwaarden 60,

84belastingen, veranderlijke

wind- 3Belastingen en vervormingen

(NEN 6702) 10belastingen op keldervloer 140belastingen op

kelderwanden 140belastingsafdracht 4belastingsfactor 12

belastingsgevallen 3belastingspreiding 62belendende gebouwen 7belendingen 42belending op palen 9bemaling 51bemaling, horizontale 135bemaling, open 134bemaling, verticale 135bentoniet 131bentoniet, gestabiliseerde 133bereikbaarheid bouwterrein 7berggrind 22, 23, 24, 27, 28,

34bergzand 21, 22, 23, 24, 27,

28, 34Berliner wand 127bestek en uitvoering bij

milieukundig bodemonderzoek 160

betonbekisting, keuze en uitvoering van de 121

betondekking 45betonmortelpomp 77betonopzetter 70betonpalen, in de grond

gevormde 75betonplaat, doorgaande

gewapend- 47betonsteen 44Betonvoorschriften 45bevriezing, tijdelijke

grondverbetering door 60bezwijkdraagkracht 60, 61,

67, 84bezwijkdraagkracht,

strokenfundering 61bi-jetsysteem 59biologische

bodemreiniging 161bodem, gebruiksfuncties van

de 154bodemafsluiting,

stampbetonnen 94bodemafsluiting

kruipruimte 94bodembeschermende

voorzieningen 165bodembescherming 165bodemonderzoek 157

bodemreiniging, biologische 161

bodemreiniging, thermische 161

bodemsanering 153bodemsaneringsmethoden 160bodemtoets 168bodemtypecorrectiefactoren

159bodemverontreiniging 153,

154bodemverontreiniging,

gedeeltelijke verwijdering van 162

bodemverontreiniging, risicobeoordeling 156

bodemverontreiniging, urgentie 159

bodemverontreiniging, volledige verwijdering 161

bodemverontreinigingen, aanpak van 160

bodemverontreinigingen, onderzoek op 6

boorplan 157boren 67boring, Begemann- 32boring, puls- 31boring, spoel- 31boringen, typen grond- 31bouwmassa, heterogene 4bouwplanken 112bouwputstempeling 128bouwput drooghouden 134bouwrijp maken 92bouwrijp maken van het

bouwterrein 111Bouwstoffenbesluit 166bouwterrein, bereikbaarheid 7bron 156bron-pad-

objectbenadering 156bronbemaling 135bronbemaling, vergunning

bij 137bronnering 51bruikbaarheids-

grenstoestand 11, 60, 62buitenkist 129bulldozer 126

REGISTER

06950416_h07.indd 169 19-12-2005 11:27:05

Ccapillair water 24cementgrout 83cementraam 95centrale ankerstaaf 77cohesie 35consolidatie 34consolidatieperiode 39constructieberekening

rekenvoorbeeld 100constructiebeton 45constructieve

grenstoestand 60, 84controle en nazorg bij

milieukundig bodemonderzoek 160

conusweerstanden 5, 26

Ddampdichtheid van vloeren 94damplanken 127damwand, stalen 127deep well 136diepe zand 18dieplepel 126diepteverdichting,

grondverbetering door 55diepwand 131diepwel 136dieselblok 115diffuse verontreinigingen 155dikspoeling 131dilatatievoegenband 143dimensionering van de

fundering 96doorgaande

gewapendbetonplaat 47doorvoeringen 144dosis-effectrelatie 157draagkracht, berekening van

de 60draagkracht,

vormveranderings- 60, 62draagkrachtfactoren 62draagkrachtige lagen 5draagkracht fundering 5dragline 126drainage 135drainsleuf 135

drijflaag 155drooghouden bouwput 134drukboog met trekband 97duinzand 21dwarsstabiliteit 12dywidag-staal 131

Eeenzijdige fundering 48eolische afzetting 18ernst bodem-

verontreiniging 159evenwichtsfundering 119explosiestampers 54

Ffluviatiele afzetting 18, 22freatisch water 24fundamentele

belastingcombinaties 102fundering, draagkracht 5fundering, eenzijdige 48fundering, randvoorwaarden

voor een 92fundering, uitvoering van

een 91funderingen 1funderingen, typen 6funderingen op staal,

bestaande 55funderingontwerp 91funderingsbalken, prefab - 99funderingsbekisting,

isolatie 122funderingsbekisting,

uiterlijk 122funderingsbekisting,

houten 122funderingsbekisting,

PS- 96, 123funderingsbekisting,

stabiliteit 121funderingsbekisting,

sterkte 121funderingsbekisting,

stijfheid 121funderingsbekisting,

waterdichtheid 121

funderingsblok 5funderingsconstructies op

staal 43funderingsdetails 96, 110funderingsdimensionering 96funderingsontwerp 92funderingstypen 43funderingsuitvoering 92fundering op

grondvervanging 53fundering op kunstmatig

staal 7fundering op palen 6, 65, 108fundering op poeren 50fundering op staal 6, 41, 103 grondwerk 112, 113fundering op staal, alternatieve

oplossing 107fundering op staal van

gewapend beton 45fundering op staal van

metselwerk 43fundering op zandstorting 53funiculair water 24

Ggebouwen, belendende 7gebruiksfuncties van de

bodem 154gechloreerde

oplosmiddelen 156gedeeltelijke verwijdering van

bodemverontreiniging 162geëxpandeerde kleikorrels

(Argex) 120geleidewanden 132gellaag 58gemetselde kelder 138geologie 18geotechnische kaart 20geotechnisch

grondonderzoek 23geschroefde stalen

buispalen 82gevelspouw 95gewapendbetonoplanger 70gewapendbetonopzetter 70gewapendbetonplaat, door-

gaande 47

06950416_h07.indd 170 19-12-2005 11:27:06

gewapendbetonpoer 51gewapend beton 45gewapend beton, kelders

van 140gewichtsberekening 9gewichtsberekening

beton-gietbouw 100glaciale afzetting 18, 22glijvlak 9grensspanning 39grensstuitkracht 87grenstoestand,

constructieve 60, 84grenstoestand,

grondmechanische 60, 84grenstoestand, uiterste 10,

60, 62grind 21grindnesten 143grondankers 129grondboringen 31gronddruk 55, 73, 140gronddruk, horizontale 36gronddrukcoëfficiënt,

horizontale 36gronddrukspanning 48grondkerende wanden 127grondkering 127grondkering door injectie 134grondkering door

jetgrouten 134grondmechanica 34grondmechanische

grenstoestand 60, 84grondonderzoek 5grondonderzoek,

geotechnisch 23grondonderzoek,

milieukundig 23grondprofiel 20grondsamenstelling 5grondsoorten 20grondsoorten, niet-samen-

hangende, anorganische 21grondsoorten, samen-

hangende, organische 22grondspanning, verticale 34grondspannings-

berekening 108

grondspanningsverloop 144grondverbetering door

bevriezing, tijdelijke 60grondverbetering door

diepteverdichting 55grondverbetering door

injectie 57grondverbetering door

jetgrouting 58grondverdringende palen 81grondvervanging

spaarmethode 53grondvervanging, fundering

op 53grondwaterstand 5, 23, 42grondwerk, fundering op

staal 112, 113groutanker 129

Hhaakweerstand 35handsonderingen 27HDI 58heiblok 115heidezand 21heimachines 115heiregister 113heistaat 113hellingfactoren 62holoceen 18hoofdwapening 45hoogveen 22horizontale afscherming 165horizontale bemaling 135horizontale gronddruk 36houten

funderingsbekisting 122houten palen met

betonopzetter 70houten palen met gemetselde

fundering 69humus 22hydraulische

graafmachine 126hydraulisch blok 76, 115hydrologische isolatie 165

Iin-situ saneren 162infrastructuur, grote 148infrastructuur, kleine 148inheidiepte 115injecteren 56injectie, afdichting van grond

door 138injectie, grondkering door 134injectie, grondverbetering

door 57injectiepaal, gekoppelde 83injectiepaal, schroef- 83inkassingen 80inklinking 54inwendige wrijving 35isolatie

bodemverontreiniging 164isolatie

funderingsbekisting 122isolerende werkvloer 47

Jjetgrouten 56jetgrouten, grondkering

door 134jetgrouting, grondverbetering

door 58

Kkaart, geotechnische 20kalenderen 115kalenderformulieren 113kalkzandsteenklinker 44kantelzekerheid 12keileem 22, 23, 27, 28, 34kelder, gemetselde 138kelders, ventilatie van 139kelders op palen 145kelders op staal 144kelders van gewapend

beton 140keldervloer, belastingen op

de 140kelderwand, storten van

de 141kelderwanden, belastingen op

de 140

REGISTER

06950416_h07.indd 171 19-12-2005 11:27:07

kiezelzuurverbinding 58kim 139Kimconstructie 141kleef 67kleef, negatieve 68, 85kleef, positieve 68, 85kleefmantelconus 26kleefmeting 110klei 22kleikorrels (Argex),

geëxpandeerde 120klokpomp 134koekoek 140, 143koppelbalken 48, 117koppensnellen 71korrelspanning, verticale 34,

36koudebruggen 95, 96Koude Warmte Opslag

(KWO) 151kruipgaten 93kruipluiken 93kruipruimte 92kruisnet 48kurketrekker-regel 51kwartair 18

Llöss 22, 24laadschop op

luchtbanden 126laagdikte-effect 34laagveen 22laboratoriumonderzoek 33landfarming 161, 162langsstabiliteit 12leeflaag 162leem 22lijnlasten 4

Mmantelvibrator 75mariene afzetting 18, 22meervoudig

ruimtegebruik 146metalen 156meting van elektrische

geleidbaarheid 27

middelzware sonderingen 28milieukundig

bodemonderzoek, bestek en uitvoering 160

milieukundig bodemonderzoek, controle en nazorg 160

milieukundig bodemonderzoek, nader onderzoek 159

milieukundig bodemonderzoek, saneringsonderzoek 159

milieukundig bodemonderzoek, verkennend onderzoek 157

milieukundig bodemonderzoek, vooronderzoek 157

milieukundig onderzoek 157minder vluchtige organische

stoffen 154minerale olie 155moment, neerbuigend 47moment, opbuigend 47mono-jetsysteem 59morenen 18mutsvulling 115

Nneerbuigend moment 47negatieve kleef 68, 85NEN 1078 93NEN 3680 25NEN 5119 31NEN 5140 25NEN 6700 60NEN 6702 3, 10, 60, 84, 100,

102NEN 6740 42, 60, 87NEN 6743 89NEN 6744 42, 60niet-vluchtige organische

stoffen 154normaalspanning 35

Oobject 156obstakels in de bodem 7olie, minerale 155omvang

bodemverontreiniging 159onderblokken 57ondergrond 17ondergronds bouwen,

aandachtspunten 150ondergronds bouwen,

mogelijkheden bij 148ondergronds bouwen, redenen

voor 148ondergronds bouwen in

Nederland, kenmerken van 151

ondergronds bouwen in Nederland, toekomst van 151

onderkeldering 145ondermetselen 56onderstromen 56onderwaterpompen 136onderzoek, milieukundig 157ongelijke zettingen 3, 145ontkisten 122opbuigend moment 47opdrijven 62, 144open bemaling 134oplosmiddelen,

gechloreerde 156oppervlakteverdichting 54opslag 150optrekkend vocht 95organische grondsoorten,

samenhangende 22organische stoffen, minder

vluchtige 154organische stoffen,

niet-vluchtige 154organische stoffen,

vluchtige 154overkraging 49

Ppaalafwijkingen 117paalband 72paallengte 73

06950416_h07.indd 172 19-12-2005 11:27:07

paalmanchetten 100paalpunt, verzwaarde 73paalstekken 66paalsysteem, trillingsarm 80paalsystemen, speciale 79paalsystemen, trillingsvrije 77pad 156pakking 54pakkingsdichtheid 54palen, grondverdringende 81palen, in de grond

gevormde 75palenplan 109palen met betonopzetter,

houten 70palen met gemetselde

fundering, houten 69peilbuis 23pendulair water 24permanente belasting 10plastificeerders 143platen 96pleistoceen 18poer, gewapendbeton- 51poeren 5, 50, 97poeren, fundering op 50poldermethode 138ponsen 48positieve kleef 68, 85potklei 22Prandtl, schuifvlakken

volgens 61prefab-betonpalen 73prefab-diepwanden 133prefab-funderingsbalken 99Prefunko-

funderingssysteem 101pruikheien 71PS-funderingsbekisting 96,

123pulsboring 31puntbronnen 155puntlasten 4, 21, 22, 23, 24,

27, 28, 34, 50puntweerstand 86puntweerstand van de

grond 24

Rrandbekisting 121randvoorwaarden voor een

fundering 92rekenvoorbeeld

constructieberekening 100rekenwaarden van de

belastingen 60renovatiepalen 79retourbemaling 137risicobeoordeling

bodemverontreiniging 156riviergrind 22rivierklei 22Rotterdamse methode 69ruimtegebruik,

meervoudig 146

Ssamendrukkingsconstante 34,

39samendrukking van de

grond 37saneren, in situ 162saneringsmethoden van de

bodem 160saneringsonderzoek bij

milieukundig bodemonderzoek 159

saneringsplan 159schachtafmeting 73schachtweerstand 85schermplanken 127schroefboren 67schroefinjectiepaal 83schroefpaal type avegaar 77schuifhout 70schuifvlakken 61schuifweerstand 35schuimaggregaat (voor

schuimbeton) 119schuimbeton 119segmentpalen 80skelet- of spantbouw 5slagdiagram 115sleuven, boren van 132sleuven, graven van 132slipmethode 85sondeerprofiel 20

sondering 5, 24, 115sondering, elektrische 25sondering, mechanische/

discontinue 25sonderingen, diep- 28sonderingen, hand- 27sonderingen, middelzware 28sonderingen, typen 26sonderingsgrafiek 115spaarmethode 54spanningstrajectoriën 64spanningswater 24spantconstructies 5spatkrachten 5spoelboring 31staalskeletbouw 8stabiliteit

funderingsbekisting 121stalen buispalen, geheide 81stalen buispalen,

geschroefde 82stampbeton 118stampbetonnen

bodemafsluiting 94steekapparaat, Ackermann- 32steekapparaat, Begemann 31stempelramen 128stiepen 50stijfheid

funderingsbekisting 121stofgedrag van een

verontreiniging 155storten van de

kelderwand 141stramienlijnen 112strokenfundering 45, 103strokenfundering,

bezwijkdraagkracht 61strook, versterkte 47strookbreedte 46strookdikte 45stroomlaag 56stuit 67stuitpalen 67

TTechnische Grondslagen voor

Bouwconstructies (TGBís)í 9teelaarde 22

REGISTER

06950416_h07.indd 173 19-12-2005 11:27:08

temperatuurmeting 27Terzaghi, wet van 39TGB-1990 60, 84, 100TGB‘s 9thermische

bodemreiniging 161toemaakdekken 155transport 148transportwapening 73trasraam 95trekgolf 73trekspanningen 46tri-jetsysteem 59triaxiaalproef 33trillen 7trillingsarm paalsysteem 80trillingsvrije paalsystemen 77trilmachines 54trilplaten 113trilwalsen 54, 113Tubex-paal 82Tubex-paal met

groutinjectie 82

Uuiterlijk funderings-

bekisting 122uiterste grenstoestand 10, 60,

62uitlogen 166uitvlakken 43uitvloeiingsgesteenten 18uitzetten van een

bouwwerk 92urgentie

bodemverontreiniging 159

Vvalblokken 115veldonderzoek 5, 23ventilatiekokers, kunststof 94ventilatie van de

kruipruimte 93ventilatie van kelders 139veranderlijke verticale

belasting 10veranderlijke windbelasting 10verdeelwapening 45

verdichten 44verdichters 54verdichtingsmachine 112verdichtingsmethoden 54verdichting door injecteren 7verdichting door trillen 7vergunning bij

bronbemaling 137verhardingskrimp 143verkennend onderzoek bij

milieukundig bodemonderzoek 157

verlagingen, gevolgen van 137verontreinigende stoffen,

categorieën 154verontreiniging, stofgedrag

van een 155verontreinigingen, diffuse 155verontreinigingen,

immobiele 156verontreinigingen,

mobiele 155verontreinigingsschaal 155versnijding 43versterkte strook 47verstijvingsrib 46verticale bemaling 135verticale zakking 87verzwaarde paalpunt 73VHP-grouting 58Vibro-buis 76vlijlaag 43vloeibeton 46, 118vluchtige organische

stoffen 154voegoplossing 133volledige verwijdering van

bodemverontreiniging 161volumiek gewicht 62vooronderzoek bij milieu-

kundig bodemonderzoek 157voorspanstaal 73voorzieningen,

bodembeschermende 165vormfactoren 62vormveranderingsdraag-

kracht 60, 62, 67vorstrand 47vuilwaterpomp,

zelfaanzuigende 134

Wwanden van kruipruimten 95wandwrijving 36wapeningsberekening 108warmteweerstand 93water, capillair 24water, freatisch 24water, funiculair 24water, pendulair 24waterdichtheid

funderingsbekisting 121waterdoorlatendheid 39waterdruk 140wateroverspanning 115waterspanning, verticale 34waterspanningsmeting 27watertoets 168werkruimte 7werkvloer 43werkvloer, isolerende 47werkvloer, keuze en uitvoering

van de 118Wet bodembescherming 165wet van Terzaghi 39Wet verontreiniging

oppervlaktewateren 165, 166

windbelastingen, veranderlijke 3

wonen, werken en recreëren 150

wrijving, inwendige 35wrijvingsgetal 26wrijvingshoek 35wrijvingsweerstanden 5wrijvingsweerstand van de

grond 24wringwapening 117

Zzakking, verticale 87zand 21zand, diepe 18zandkoffer 53zandstorting, fundering op 53zeeklei 22zeer giftige stoffen 154zettingen 2zettingen, ongelijke 3, 145

06950416_h07.indd 174 19-12-2005 11:27:09

zettingsverschillen 2zetting van een

funderingsstrook 108zuigboren 132zwaartekrachtbemaling 135zware metalen 154

REGISTER

06950416_h07.indd 175 19-12-2005 11:27:10

176

06950416_h07.indd 176 19-12-2005 11:27:10

Jellema 02 Onderbouw.pdf

Documents

Transcript of Jellema 02 Onderbouw.pdf