jellema 2 onderbouw
Post on 12-Oct-2015
1.735 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
1/184
JELLEMA 2
ONDERBOUW
-
5/22/2018 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.
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
3/184
III
BouwtechniekOnderbouw2B werktuigbouwkundigen gas
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
Fugro Ingenieursbureau b.v., Leidschendam
drs. M. Muskens
Milieukundig consultant
Fugro Ingenieursbureau b.v., Leidschendam
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 39
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
Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 64
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
Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 90
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 124
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
Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 152
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
Geraadpleegde en aanbevolen literatuur 168
Register 169
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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.
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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-
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
13/184
1 FUNDERINGEN ALGEMEEN 5
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.
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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)
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
15/184
1 FUNDERINGEN ALGEMEEN 7
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.
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
17/184
1 FUNDERINGEN ALGEMEEN 9
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
19/184
1 FUNDERINGEN ALGEMEEN 11
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.
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 : 200
2200
2700
1200
2700
9600
12000
1200
A C
schaal 1 : 200
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
21/184
1 FUNDERINGEN ALGEMEEN 13
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
Belastingsschema fundering
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
22/184
14
Belastingsschema fundering
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.
De aangegeven belastingen zijn representatieve
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
Belastingsschema fundering
Qw = 8,1 4,8 0,55 = 22 kN
Mw= 0,5 8,1 22 = 89 kNm
Fw =
89 = 10 kN
9
De aangegeven belastingen zijn representatieve
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
23/184
1 FUNDERINGEN ALGEMEEN 15
Belastingsschema fundering
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)
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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.
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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.
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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.
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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.
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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)
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
wrijvingsweerstand in MN/m2
conusweerstand in MN/m2
zand, klei
zand
kleilaag
veen
veenlaag
klei
slib(oude ophoging)
wrijvingsgetal W/C 100
diepteinmeterst.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 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
wrijvingsweerstand in MN/m2
conusweerstand in MN/m2
zand
zand, zeer vast
zand, minder vast
oplaag,wisselend zand / klei
potklei
klei
wrijvingsgetal W/C 100
diepteinmeterst.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 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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
wrijvingsweerstand in MN/m2
conusweerstand in MN/m2
zand
zand,
matig vast
zand, kleihoudend
zand, vast
klei / leem
wrijvingsgetal W/C 100
diepteinmeterst.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 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
wrijvingsweerstand in MN/m2
conusweerstand in MN/m2
zand
zand
leem
leem,zandlagen
zand, leemlagen
zand
zand
zand
leem
leem
zand, wisselendevastheid
veenlaag
veenlaag
wrijvingsgetal W/C 100
diepteinmeterst.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 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.
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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
-
5/22/2018 Jellema 2 Onderbouw
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'
top related