jellema 2 onderbouw

5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw

1/184

JELLEMA 2

ONDERBOUW


2/184

II

omslagontwerp Marjan Gerritse, Amsterdam

vormgeving binnenwerk Peter van Dongen, Amsterdam

opmaak 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.

ThiemeMeulenhoffontwikkelt 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 6

Tweede 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 fotokopien, opnamen, of enig andere manier, zonder voorafgaande

schriftelijke toestemming van de uitgever.

Voor zover het maken van kopien uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16B Auteurswet

1912 johet 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.


3/184

III

BouwtechniekOnderbouw2B werktuigbouwkundigen gas


4/184

IV

De serieJellema Hogere Bouwkundebestaat 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. Hofkes

Docent Bouwkunde, Hogeschool

INHOLLAND,

Haarlem en Alkmaar

ir. H. Brinksma

Docent Bouwkunde, Hogeschool van Utrecht,

Utrecht

ir. A. van Tol

Architect, Zwolle

ir. M. Bonebakker

Adviseur Bouwmanagement, Geesteren

H.A.J. Flapper

Bouwinnovator, Amsterdam

ing. N. Zimmermann

Architect, Amsterdam

Auteurs deel 2:

ir. H.L. Jansen

Senior Projectleider Adviesafdeling

Geotechniek

Fugro Ingenieursbureau b.v., Leidschendam

ing. G.J.M. Janssen

Adjunct directeur


drs. M. Muskens

Milieukundig consultant



5/184

V

AME

LLEJ

AME

LLEJ

AME

LLEJ

1

www.jellema-online.nl

7 102

Serieoverzicht

1183

1294

124

134

5

6

6

6


6/184

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 auteurs

mei 2005


7/184

VII

Inhoud

1 Funderingen algemeen 1

Inleiding 2

1.1 Gegevens van het gebouw 3

1.2 Ondergrond 5

1.3 Overzicht typen funderingen 6

1.4 Invloeden bouwterrein, omgeving en

organisatie 7

1.5 Gewichtsberekening 9

1.5.1 Belastingen op de fundering ter plaatse

van de wand in stramien 5 11

1.5.2 Stabiliteit van de bovenbouw 12

Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 16

2 De ondergrond 17

Inleiding 18

2.1 Grondsoorten 20

2.2 Geotechnisch grondonderzoek 23

2.2.1 Veldonderzoek 23

2.2.2 Grondboringen 31

2.2.3 Laboratoriumonderzoek 33

2.3 Grondmechanica 34

2.3.1 Verticale grond-, korrel- en

waterspanning 34

2.3.2 Wrijvingshoek en cohesie 35

2.3.3 Horizontale grond-, korrel- en

waterspanning 36


3 Fundering op staal 41

Inleiding 42

3.1 Funderingsconstructies op staal 43

3.1.1 Fundering op staal van metselwerk 43

3.1.2 Fundering op staal van gewapend

beton 45

3.1.3 Doorgaande gewapendbetonplaat 47

3.1.4 Eenzijdige fundering (belendingen) 48

3.1.5 Fundering op poeren 50

3.2 Fundering op grondvervanging 53

3.2.1 Grondvervanging: methode met

zandkoffer 53

3.2.2 Grondvervanging: de spaarmethode 53

3.2.3 Oppervlakteverdichting 54

3.3 Grondverbetering door

diepteverdichting 55

3.4 Bestaande funderingen op staal 55

3.4.1 Ondermetselen, onderstromen 56

3.4.2 Grondverbetering door injectie 57

3.4.3 Grondverbetering door jetgrouting 58

3.4.4 Tijdelijke grondverbetering door

bevriezing 60

3.5 Berekening van de draagkracht 60

3.5.1 Bezwijkdraagkracht 61

3.5.2 Vormveranderingsdraagkracht 62


4 Fundering op palen 65

Inleiding 66

4.1 Houten palen 69

4.1.1 Houten palen met gemetselde

fundering 69

4.1.2 Houten palen met betonopzetter 70

4.2 Prefab-betonpalen 73

4.3 In de grond gevormde betonpalen 75

4.3.1 Keuzecriteria 78

4.4 Speciale palen 79

4.4.1 Geheide stalen buispalen 81

4.4.2 Geschroefde stalen buispalen 82

4.4.3 Injectiepalen 83

4.5 Berekening van de draagkracht 84

4.5.1 Negatieve kleef 85

4.5.2 Schachtweerstand 85

4.5.3 Puntweerstand 86

4.5.4 Toetsing van de draagkracht 87

4.5.5 Verticale zakking van palen 87


5 Ontwerp en uitvoering 91

Inleiding 92

5.1 Kruipruimte 92

5.2 Funderingsdetails 96

5.2.1 Dimensionering 96

5.2.2 Prefab-funderingsbalken 99

5.3 Rekenvoorbeeld: constructieberekening 100

5.3.1 Gewichtsberekening 100

5.3.2 Fundering op staal 103

5.3.3 Alternatieve oplossing voor een fundering

op staal 107

5.3.4 Fundering op palen 108

5.4 Bouwrijp maken van het bouwterrein 111

5.5 Fundering op staal: grondwerk 112

5.6 Fundering op palen: heiwerk 113

5.6.1 Keuze van een heimachine 115

5.6.2 Paalafwijkingen 117

5.7 Keuze en uitvoering van de werkvloer 118

5.7.1 Vloeibeton 118

5.7.2 Schuimbeton 119

5.7.3 Gexpandeerde kleikorrels (Argex) 120


8/184

VIII

5.8 Keuze en uitvoering van de beton-

bekisting 121

5.8.1 Eisen ten aanzien van een bekisting 121

5.8.2 Uitvoeren van PS-funderingsbekisting 123


6 Bouwputten en kelders 125

Inleiding 126

6.1 Grondkering 127

6.1.1 Berliner wand 127

6.1.2 Damwanden 127

6.1.3 Grondankers 129

6.1.4 Diepwand 131

6.1.5 Grondkering door injectie en

jetgrouten 134

6.2 Drooghouden van de bouwput 134

6.2.1 Open bemaling 134

6.2.2 Horizontale bemaling 135

6.2.3 Verticale bemaling 135

6.2.4 Gevolgen van verlagingen 137

6.2.5 Retourbemaling 137

6.2.6 Afdichting door injectie van de grond 138

6.3 Kelders 138

6.3.1 Grond- en waterdruk 140

6.3.2 Kelders van gewapend beton 140

6.3.3 Kelders op staal 144

6.3.4 Kelders op palen 145

6.4 Meervoudig ruimtegebruik 146

6.4.1 Redenen om ondergronds te gaan 148

6.4.2 Wat kunnen we ondergronds? 148

6.4.3 Kenmerken van ondergronds bouwen in

Nederland 151

6.4.4 Toekomst van ondergronds bouwen in

Nederland 151


7 Bodemverontreiniging en

bodemsanering 153

Inleiding 154

7.1 Wat is bodemverontreiniging? 154

7.1.1 Verontreinigende stoffen 154

7.1.2 Schaal 155

7.1.3 Stofgedrag 155

7.1.4 Risicobeoordeling 156

7.2 Milieukundig onderzoek 157

7.3 Aanpak van bodemverontreinigingen 160

7.3.1 Wettelijke regelingen bodem-

verontreiniging 160

7.3.2 Saneringsmethoden 160

7.4 Bodembescherming 165

7.4.1 Bodembeschermende voorzieningen

(Wbb) 165

7.4.2 Bouwstoffenbesluit (WVO) 166


Register 169


9/184

1Funderingen algemeen

ir. 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 hetoosten van het land meestal een (goedkopere) fundering op staal

wordt toegepast.


10/184

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

deconstructie, 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 ondergrondnodig om te weten

hoe belastingen hierop veilig kunnen worden

overgebracht.

Zettingen

Zettingen, 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 zettingenmet 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


11/184

1 FUNDERINGEN ALGEMEEN 3

Nederlandse praktijkrichtlijnen (NPRs) en de

productnormen).

De belastingen omvatten onder andere:

permanente belastingen(G), zoals het eigengewicht van het gebouw;

veranderlijke belastingen(Q), bijvoorbeelddoor 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 deextreme 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 1.4Belastingen (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 HandboekFunderingen.

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 (NENs), de


12/184

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 belastingsafdrachtop de fundering kunnen

we de volgende typen onderscheiden:

lijnlasten(gestapelde bouw), figuur 1.5; plaatselijk hoge belastingen(liftschachten,kernen, schoorstenen, hoge vloerbelastingen,

machines, silos, enzovoort);

puntlasten(skelet- en spantbouw).

Ook de vorm van het gebouw heeft grote in-

vloed op het funderingsontwerp. Bij homogene

bouwmassasis er sprake van een zich steeds

repeterend funderingsysteem. Heterogene bouw-

massas(hoog/laag, gedeeltelijke onderkelderin-

gen, liftputten) veroorzaken een verstoring in het

funderingspatroon. Vaak is het noodzakelijk om,

in verband met ongelijke zettingen, de verschil-


13/184


lende bouwdelen afzonderlijk te funderen. De

bouwdelen worden dan gescheiden door een

verticale voeg (dilatatie), figuur 1.6.

Spantconstructiesoefenen 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 poeris 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 draagkrachtvan een fundering wordt

bepaald door een aantal factoren met betrekking

tot de ondergrond. De belangrijkste zijn:

de plaatselijke samenstelling van de grond. Hetis van belang inzicht te krijgen in de mate waarin

zettingen en vervormingen te verwachten zijn;

de diepte van de draagkrachtige lagenen dedikte 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 verlagingenvan 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 grondonderzoekonderscheiden 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 conusweerstandenen de wrijvings-

weerstandenworden 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.


14/184

6

36

60

sondeerstang

mantelbuis

10 cm2

conus

Figuur 1.9 Principe mechanische sondeerconus

qc[MN/m2]

fs[MN/m2]

z[m]

1

0

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 opbodemverontreinigin-

gen(zware metalen, minerale olin, 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 staal

Dit 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)


15/184


2 Fundering op palen

Dit is de benaming voor een diep aangelegde

fundering waarbij de krachten uit de bouw-

constructie via palen (hout, beton, staal) worden

afgevoerd naar een dieper gelegen draag-

krachtige laag, figuur 1.12.

samendrukbarelaag

fundering

draagkrachtige laag

Figuur 1.12 Fundering op palen

3 Fundering op grondvervangingWanneer we grondsoorten met onvoldoende

draagkracht voor een fundering op staal aantref-

fen, kunnen deze worden afgegraven en vervan-

gen door zuiver zand. We spreken dan van een

draagkrachtige laag

samendrukbare laag

grondvervanging(zand)

Figuur 1.13 Fundering op grondvervanging

fundering op grondvervanging, zie figuur 1.13.

Economisch gezien is deze methode vaak alleen

aantrekkelijk als de slecht draagkrachtige laag

niet dikker is dan 1,0 of hooguit 2,0 m en geen

dure aanvullende maatregelen nodig zijn zoals

een kunstmatige verlaging van de grondwater-

stand (bemaling)en/of een tijdelijke grondkering

(damwand).

De draagkracht van een los gepakte bovenlaag

van zand is ook te verbeteren door middel van

verdichtingdoortrillenof door injecterenvan het

zand met cement of met chemische stoffen.

1.4 Invloeden bouwterrein,omgeving en organisatie

De keuze van de fundering wordt niet alleen be-

paald door de geschiktheid van de ondergrond

en de ligging van draagkrachtige lagen. Ook het

gebouwontwerp en het bouwterrein zijn bepa-

lend voor de keuze van het funderingssysteem.

Om tot een optimale funderingskeuze te komen,

gaat dus een analyse van de bouwkundige en

constructieve criteria vanuit het gebouwontwerp

vooraf aan het funderingsontwerp. Bij deze ana-

lyse dienen de volgende punten in beschouwing

te worden genomen:

1 bereikbaarheid van het bouwterrein;

2 werkruimte op het bouwterrein;

3 aanwezigheid van obstakelsin de bodem;

4 beschikbare tijd en organisatie.

1 Bereikbaarheid

De bereikbaarheid van het bouwterrein is vaak

van invloed op de keuze van een paalsysteem.

Het kan bijvoorbeeld onmogelijk zijn om lange

prefab-betonpalen aan te voeren. Een systeem

waarbij de palen in segmenten in de grond

worden aangebracht, kan dan de oplossing zijn,

figuur 1.14. Dezelfde overwegingen gelden voor

het toepassen van een prefab-funderingsysteem.

Soms is echter alleen een in het werk te storten

betonfundering mogelijk.

2 Werkruimte

De beschikbare werkruimte op een bouw-

terrein stelt ook beperkingen aan de te ont-

werpen fundering. Hierbij kunnen vooral de

belendende gebouweneen hinderende factor zijn.


16/184

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, iseen ontgraving beneden het bestaande funde-

ringsniveau zeer gevaarlijk in verband met

afw

erking(invullenwanden)

samen-drukbare

laag

draagkrachtige laag

snelleopbo

uw

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


17/184


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 glijvlakin de grond ont-

staan, figuur 1.15;

is de belending op palengefundeerd, danmoet 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 bodem

Obstakels 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

4Beschikbare bouwtijd

De 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 TGBs. De belastingen die moeten

worden aangehouden voor de berekening van


18/184

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 traveen 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 2

4800

3

4800

4

4800

5

4800 4800

6

A

1200

B

4800

1200

C

4800

schaal 1 : 200

Figuur 1.20 Verdiepingsvloer


19/184


waarin:

G = som van de representatieve waarden

van de permanente belastingen

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 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 wordengecombineerd 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 5

Figuur 1.24 toont de gewichtsberekening van de

permanente belasting voor de wand in stramien

5.


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.


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 : 200

2200

2700

1200

2700

9600

12000

1200

A C

schaal 1 : 200


20/184

12

1.5.2 Stabiliteit van de bovenbouw

De kantelzekerheidvan het gebouw moet in twee

richtingen worden aangetoond (dwars- en langs-

stabiliteit). De dwarsstabiliteitwordt verzekerd

door de bouwmuren in de stramienen 1 tot en

met 6. De langsstabiliteitwordt 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 belastingsfactorvan 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) belastingen

Dak: 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 te

Galerijvloeren: 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 met

afwerklaag 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, met

glaspui = 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 1.23Aangehouden belastingen


21/184


Berekeningsblad

Belastingsschema fundering

G = dak 12,0 4,8 5,6 = 322 kN

vloer 2e verd. 9,6 4,8 5,4 = 249 kN

galerij 2e verd. 2,4 4,8 3,5 = 40 kN

vloer 1e verd. = 249 kN

galerij 1e verd = 40 kN

betonwand

(3 2,52 9,6- 2,2 8,4) 0,2 24 = 260 kN

gevels 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 n 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


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


22/184

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.


waarden.

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


waarden.

Berekeningsblad

Fw= 10 kN

Qw

Qw

Fw= 10 kN

9600

9000

1200 1200

A C

4050

Figuur 1.26 Windbelasting, wand in stramien 5


23/184



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

405

0

4050

schaal 1 : 200

Figuur 1.28 Langsdoorsnede (stabiliteit)


24/184

16

Geraadpleegde en aanbevolenliteratuur

Handboek Funderingen. SBR, Ten Hagen Stam,

losbladige uitgave met jaarlijkse aanvullingen.

Normen

NEN 6702 Technische grondslagen voor bouwcon-

structies- TGB 1990 - Belastingen en vervormingen


25/184

2De ondergrond

ir. 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.


26/184

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 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 afzettingen eolische

afzetting.

kern

aardkorst, 50 km

6.300km

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 pleistoceenge-

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 ijsmassas 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

holoceenzand- en kleilagen afgezet en veenlagen

gevormd. In het westen van het land worden de

kleinere bouwwerken ook wel op de holocene

aardlagen gefundeerd.


27/184

2 DE ONDERGROND 19

jonge duinen

zeeafzettingen

holocene rivierafzettingen

en veen

pleistocene afzettingen

dicht onder het maaiveld

oude duinen

Figuur 2.3 Geologische kaart van Nederland, in grote lijnen


28/184

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.

Profielen

De 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.

Grondprofielenen sondeerprofielengeven inzicht

in het verloop van de lagen, figuur 2.4 en 2.5.

Geotechnische kaartengeven 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 korrelige

of 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, lss 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.

pleistoceen

ho

loceen 4.00 oppervlakteveen

oude 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


29/184

2 DE ONDERGROND 21

1 Niet-samenhangende, anorganischegrondsoorten

Niet-samenhangende, anorganische grond-

soorten zoals zand en grind zijn meestal goed

waterdoorlatend en nauwelijks samendruk-

baar.

Zandis 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): komtvoor 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.

Grindis 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

.50

13.00

11.00

11.00

11

.00

11

.00

14.

00

14.00

11.001

2.001

3.00

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.


30/184

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 enuiterwaarden 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 kleien 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 enzand. Met in ontbinding zijnde stoffen van plant-

aardige oorsprong wordt teelaarde humusof ook

wel bovengrond of zwarte grond genoemd;

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

rivierklei:door rivieren aangevoerde klei dieop de uiterwaarden is bezonken gedurende de

perioden dat de rivier buiten het zomerbed is

getreden (fluviatiele afzetting);

potklei:een zeer taaie kleisoort met een hogewrijvingsweerstand. 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 gruisvan 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);

lss:wordt in Limburg aangetroffen. De kleuris grijs, vuilgeel of bruinrood. De structuur is los,

wat verklaard kan worden uit de eolische vor-

ming.

3 Samenhangende, organische grondsoortenVeenis 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 laagveenen 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


31/184

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 waterdoor-

latend, 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.

hoofdbestanddeel

weinig bijmengsel

minste bijmengsel

meeste bijmengsel

hoofdbestanddeel

veel bijmengsel

hoofdbestanddeel

hoofdbestanddeel

matig 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 draagkrachtigezandlaag bij een fundering op palen;

bepaling van de samendrukbaarheid van degrondlagen 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 grondwaterstand

Het 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

peilbuisin 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.


32/184

24

peilklokje

korrels, alleporin gevuld

korrels, veelverzadigde porin

verzadigde porin

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 spanningswaterstijgt 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 porin tussen de

grondkorrels wordt het water opgezogen boven

het freatisch vlak. Hoe nauwer de porin, des te

groter is de capillaire stijghoogte. Tot aan deze

capillaire grondwaterspiegel zijn dus alle porin

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 porin 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-

heidvan de omringende grond.

2.2.1.bSonderingen

Het 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-

standen de wrijvingsweerstandvan de grond

conuspunt

conusmantel (taps)

mantelbuis

sondeerstang

a

a

a= hoogte van 1 waarneming

Figuur 2.10 Mechanische mantelconus


33/184

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 sonderingwordt 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)

binnenstang15

taps toelopende

beschermkap

(geen wrijving)

130200

F1

: conusdruk

F2

: conusdruk +

mantelwrijving

F1

F2

F2

F1

F2

F2

F1

F2

F2

Figuur 2.11 Sondeerwagen met mechanische conus (100200 kN)


34/184

26

Voor grondconstructies waar zetting en stabiliteit

een rol spelen, is behoefte aan sonderingen vol-

gens klasse 2.

Naast de conusweerstandkunnen 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 ring

conuspunt

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 wrijvingsgetalte

berekenen. Het wrijvingsgetal definiren we als:

het quotint 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)

Type

sondering

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


35/184

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 naarde verspreiding van verontreiniging, figuur 2.18;

temperatuur:voor warmteoverdracht in debodem en het bepalen van de temperatuur-

gradint, figuur 2.19.

Sonderingen onderscheiden we in:

handsonderingen:alleen geschikt voor con-troleonderzoek bij bijvoorbeeld grondvervan-

ging, figuur 2.20;

Figuur 2.16 En e e waar en van et wrijvingsgeta

Het wrijvingsgetal geeft samen met de conus-

weerstan over et a gemeen een goe ee

van de opbouw van de bodem onder de grond-

waterstan . In e ta e van guur 2.16 z n en ge

enmer en e waar en van et wr v ngsgeta

gegeven. Met na ru ste en we at eze waar-

en s ec ts n cat e z n en getoetst enen te

worden aan boringen, dan wel aan lokale erva-

r ng. Ze ge en u ts u ten voor e c n r sc e

elektrische kleefmantelconus. Boven de grond-

waterstan en n geroer e gron unnen grote

afwijkingen ten opzichte van genoemde waar-

en voor omen.

Naast het meten van de conusweerstand en de

p aatse e wr v ng s et moge extra met n-

gen uit te voeren, zoals meting van:

waterspann ng:voor et reg streren van agendie het water remmen en het bepalen van de

st g oogte van et gron water, guur 2.17;

poreuze s een

conuspunt

.17 aterspann ngsconus

Grondsoort Wrijvingsgetal

Grind, grof zand 0,2 0,6

Zand 0,6 1,2

Silt, leem, lss 1,2 4,0

Klei 3,0 5,0

Potklei 5,0 7,0

Veen 5,0 10,0


36/184

28

conus

sondeerstang

cilinder

plunjer

handvat

manometer

Figuur 2.20 Principe handsondeerapparaat

middelzware sonderingen:alleen geschikt omde slappere lagen boven het diepe zand te ver-

kennen. Maximaal kan een conusweerstand van

10 MN/m2worden gehaald. Dit type sondering

gebruiken we bij een fundering op staal en bij de

aanleg van wegen en dijken, waarbij we vooral

genteresseerd zijn in de zettingen van de slap-

pere lagen;

diepsonderingen:hierbij worden de dieperedraagkrachtige 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

die

pteinmeterst.o.v.NAP

0 01 02 03 04 05

0 2 4 6 8 10 20

sondering volgens NEN 5140

conustype: 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 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


37/184

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)


diepteinmeterst.o.v.NAP

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



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


38/184

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



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



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.


39/184

2 DE ONDERGROND 31

2.2.2 Grondboringen

Vaak zijn grondboringen nodig om de met son-

deringen vastgestelde bodemopbouw te verifi-

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 spoelboring

Een 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-steekapparaat

Dit door het Laboratorium voor Grondmecha-

nica Delft ontwikkelde systeem gaat ervan uit

dat er in n 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

nylonvlies20mm/s

steunvloeistof

vast punt

boorbuis

29of 66

Figuur 2.27 Begemann-steekaparaat

puls

steunbuis

Figuur 2.26 Pulsboring Bron: NEN 5119


40/184

32

Begemann-boring

Kenmerken van de Begemann-boring, zie

figuur 2.27, zijn:

de boorbuis heeft een grotere diameter dande steekbuis en is gevuld met een vloeistof om

steun te verlenen aan het grondmonster;

de vloeistof heeft een volumegewicht van16 kN/m3, om voldoende steundruk te geven

aan het continue grondmonster teneinde in

elkaar zakken te voorkomen;

de plunjer wordt vastgezet ten opzichte vanhet maaiveld, terwijl de boorbuis in de grond

wordt gedrukt met een snelheid van 20 mm/s;

het grondmonster wordt direct na hetbinnenkomen 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- enonderzijde worden de tot 1 m lengte afgesne-

den monsters in deze plastic buizen naar

het laboratorium gestuurd.

d= 66,7 mm

buitenkant 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-steekaparaat

Het 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 100 kg

schoon gepulst

ongeroerd monster

stilstaande boorbuis

67

Figuur 2.29 Ackermann-steekapparaat


41/184

2 DE ONDERGROND 33

2.2.3 Laboratoriumonderzoek

Om 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 Triaxiaalproef

Vervormingseigenschappen 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 porin 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


42/184

34

tijd die nodig is om het water uit de porin 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-

spanning

Grond 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 geenschuifspanningen 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: = 13 kN/m3

zand: = 20 kN/m3

water: = 10 kN/m3

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

u = 10 5,0 = 50 kN/m2

De maximale korrelspanning vis

v u=

59 kN/m2

meethorloge voor

zakkingsmeting

van het monster

poreuze stenen

gevat in

koperen ringen

belasting

messingbelastingplaatje

water

grondmonster

Figuur 2.32 Samendrukkingsproef


43/184

2 DE ONDERGROND 35

Uit het voorgaande blijkt dat de schuifweerstand

van grondmassas sterk afhankelijk is van de

grondwaterstand.Immers: waterdruk vermindert

de korrelspanning en dus de schuifweerstand.

schuifweerstand

R

korrelspanning '

'

c'

c' + ' tg '

[kN/m2 ]

[kN/m2

]

Figuur 2.35 Schuifweerstand Rals functie van de

cohesie c, de korrelspanning en de hoek van inwendige

wrijving

2.3.2 Wrijvingshoek en cohesie

Het verband tussen normaalspanningen schuif-

weerstand, dat rechtlijnig blijkt te zijn, is in 1776

door de Fransman Coulomb in een formule vast-

gelegd, zie ook figuur 2.35:

R = c + tan (wet van Coulomb)

waarin:

R = schuifweerstand van de grond

c = cohesie of haakweerstand van de grond;

ook zonder bovenbelasting (korrel-

spanning) biedt de grond weerstand tegen

verschuiven

= korrelspanning

= hoek van inwendige wrijving; bij droge

grond zonder cohesie komt deze hoek

overeen met de hoek van het natuurlijke

talud

grondwaterspiegel

h1

p

p

h

u

h2

h3

veen

veen

bovenbelasting

waterdruk

verloop van deverticale korreldruk

zand

G

v'

v

v

v

v=

v+ u

waarin:

v= verticale grondspanning;

v= verticale korrelspanning;

u = waterspanning.

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


44/184

36

2.3.3 Horizontale grond-, korrel- en water-

spanning

De 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 cofficint 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 gronddrukcoffi-cint; deze cofficint 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 gronddrukcof-ficint; deze cofficint geldt, indien de grond-

druk geen verschuiving of vervorming van de

grondkerende constructie veroorzaakt;

Kp= de passieve horizontale gronddrukcof-ficint; deze cofficint 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 gronddrukcofficin-

ten, geven we een paar voorbeelden (vereenvou-

digde formule):

klei met = 20: Ka= 0,49; K

o= 0,66;

Kp= 2,04;

zand met = 30: Ka= 0,33; K

o= 0,50;

Kp= 3,00.

De grootte van Kaen K

pis afhankelijk van vele

factoren, zoals de hoek van inwendige wrijving

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 K0is alleen

afhankelijk van de -waarde.

(c' = 0)

bewegingsrichtingkeerwand

schuifvlakken

horizontale korreldrukop keerwand

45 + '12

Ka

v'

(c' = 0)

bewegingsrichtingkeerwand

schuifvlakken

horizontale korreldrukop keerwand

45 - '12

Kp

v'

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


45/184

2 DE ONDERGROND 37

Gronddrukcofficinten 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 Terzaghi

In de grondmechanica speelt de samendrukking

van de grondeen 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)

Kp

v'

h'

jellema 2 onderbouw

Documents