A 3100 Inleiding en eisen/ keuzebepalende factoren

Om te komen tot vergelijkbare alternatieve keuzemogelijkheden van het funderingssysteem zullen de oplossingen zodanig moeten worden uitgewerkt dat er gemotiveerd kan worden gekozen. In eerste instantie houdt dit in dat van de funderingselementen de afmetingen, aantallen en de vereiste draagkrachtcapaciteit nader moet worden vastgesteld, waarbij voor de diverse systemen een gelijkwaardige kwaliteit in technisch opzicht moet worden nagestreefd. Verder moet worden nagegaan in hoeverre de toepassing van een bepaald systeem extra voorzieningen eist in de overgangsconstructie en/of de overige draagconstructie. Men denke daarbij bijvoorbeeld aan de afmetingen van kolomvoeten, funderingsbalken of de plaatsing van palen naast de systeemassen in verband met de beschikbare ruimte naast belendingen.

De consequenties van al deze omstandigheden dienen te worden nagegaan en in de vergelijking te worden opgenomen in termen van kwaliteit en hoeveelheid. Ten aanzien van de funderingssystemen kan in dit stadium nuttig gebruik worden gemaakt van de gegevens die over dimensionering en kwaliteit zijn opgenomen in deel B van het handboek. De overige aspecten vragen een meer algemeen gericht constructief inzicht, waarop in deze publikatie slechts beperkt kan worden ingegaan.

Teneinde de noodzakelijke funderingsparameters vast te kunnen stellen zullen uit een gewichtsberekening de belastingen op funderingsniveau bekend moeten zijn, inclusief de verhouding van permanente en variabele belasting. Bovendien zullen ook reeds de ontwerpeisen die niet rechtstreeks verband houden met de systeemkeuze, doch meer met de dimensionering van palen, in beschouwing moeten worden genomen.

Hierbij is bijvoorbeeld te denken aan de door de in het Bouwbesluit en de Voorschriften gestelde normen voor toelaatbare spanningen, vervaardigingscontrole en dergelijke of de aan te houden stijfheidseisen bij stabiliteitselementen. Voor funderingen op staal is het van doorslaggevend belang om te weten of de noodzakelijke aanlegdiepten en de daarbij behorende rekenwaarden voor de funderingsdrukken goed te realiseren zijn. Het zettingsgedrag van diepere lagen onder de totale bouwmassa en het al of niet vereist zijn van een bemaling om in den droge te kunnen werken zijn vaak keuzebepalend. Hier speelt met name ook de ervaring van de ontwerper en de funderingsadviseur een grote rol.

De grondslag zelf zal zo efficiënt mogelijk moeten worden onderzocht op draagkracht en samenstelling om op verantwoorde wijze een schematisering mogelijk te maken.

Opgemerkt moet worden dat het bij het ontwerpproces niet alleen een kwestie is van het vaststellen van de draagkracht van een funderingsplaat of een draagkracht per paaltype, afhankelijk van de gekozen aanlegdiepte. Het ontwerp dient te worden gemaakt aan de hand van de vele eisen die er vanuit allerlei invalshoeken aan een (funderings)constructie worden gesteld, uitgaande van de randvoorwaarden met betrekking tot de bovenbouw, de ondergrond, de omgeving, het bouwterrein, de uitvoering en het altijd optredende interactieproces tussen grondslag en fundering met de erop geplaatste constructie. Vanzelfsprekend spelen ook financiële aspecten bij de keuze van een funderingsoplossing een belangrijke rol.

Dit handboek biedt aanknopingspunten om het funderingsontwerp op methodische wijze tot stand te laten komen. Allereerst worden in dit gedeelte de eisen en keuzebepalende factoren gepresenteerd, waarna in A 3200 de ontwerpkeuze nader wordt uitgewerkt.

Zonder in detail aan te geven wat er precies geëist wordt, geeft de onderstaande checklist de belangrijkste aandachtspunten bij het ontwerpproces weer.

In het navolgende zal een aantal invloedsfactoren nader worden beschreven.

Constructieve opzet
Allereerst is de geplande bouwconstructie op een zodanige wijze te schematiseren dat er een goed inzicht ontstaat in de afdracht van de krachten naar de funderingsgrondslag. Daarom moeten van het bouwwerk de optredende lijn-, kolom- en plaatlasten zoals die zullen optreden worden bepaald. Hiermee kunnen de paal- en/of de poerafmetingen al globaal worden vastgesteld.

Daarnaast speelt de aanwezigheid van een onderkeldering van het gebouw en de stabiliteitselementen (kernen) een bijzondere rol, omdat zij funderings-technisch extra aandacht vragen en soms de ontwerpkeuze sterk kunnen beïnvloeden. Met name de grondwaterproblematiek en de invloed van opwaartse waterdrukken dienen in een vroeg stadium onderkend te worden.

Veiligheidsklassen en de in rekening te brengen belastingen
Deze worden meestal door de constructeur aangegeven. Gecompliceerde bouwwerken moeten aan hogere veiligheidseisen voldoen en vergen daarom ook uitgebreid grondonderzoek en gedetailleerde berekeningen. In 0440 en 0450 in het inleidende gedeelte is hier al een uiteenzetting van gegeven.

Bouwmassa's en dilataties
Het is evident dat een hoogbouwtoren een heel ander zettingsgedrag zal vertonen dan een licht belaste laagbouw. Juist de totale bouwmassa is hierbij van invloed en niet de individuele paalbelasting. In zulke situaties is een dilatatie te maken en moet bijzondere aandacht worden besteed aan het groepseffect en de uitvoeringsmogelijkheden (bijvoorbeeld heiverdichting) van paalfunderingen. Een sterke wisseling in draagkracht van de grondslag en het toepassen van meer dan één funderingssysteem maakt een dilatatie in veel gevallen gewenst.

Gewenste sterkte, stijfheid en schachtafmeting
Vanuit zijn ervaring het funderingsontwerp en de constructie van de bovenbouw wenst de constructie-adviseur bijvoorbeeld wel eens 300 kN draagkracht te kunnen realiseren. Elders wordt er, in verband met smalle funderingsbalken, een maximale schachtafmeting van 250 mm nagestreefd. Het ontwerp van de funderingspalen is hierop af te stemmen.

Bijzonderheden: trekelementen, horizontale belastingen, enzovoort
Niet alleen de verticale draagkracht in de eindsituatie is maatgevend voor het ontwerp, maar ook zaken als trekbelasting bij palen onder kelders in de bouwsituatie of onder windbelasting. Dit maakt soms het toepassen van een doorgaande wapening noodzakelijk. Deze wapening is ook nodig voor de opname van een kopmoment bij een excentrisch aangrijpende belasting (bijvoorbeeld door een plaatsingsonnauwkeurigheid) of horizontaalkrachten door gronddruk dan wel vanuit de bovenbouw. Bij een fundering op staal is de opname van momenten over het algemeen uitstekend mogelijk, maar vragen juist sterk excentrische oplegdrukken in het bouwstadium bij afwezigheid van hoge verticaalkrachten meer aandacht.

Voor een fundering is de bodemgesteldheid natuurlijk erg bepalend om tot een systeemkeuze te komen. In West-Nederland met zijn meters dikke klei- en veenafzettingen zal een fundering op staal niet gauw in aanmerking komen, op de zandgronden in het zuiden en oosten van het land daarentegen wel. Meer specifiek zijn hierbij de volgende aspecten te beschouwen.

Draagkracht ondergrond
Uit sondeergegevens is snel een indruk te verkrijgen over de mogelijkheid om op staal te funderen. Daar waar de draagkracht in alleen de bovenste meters gering is zal met een korte paalfundering volstaan kunnen worden. Hier is het vaak voordelig om met veel licht belaste korte elementen te werken. In West-Nederland zijn meestal paallengten van 18 tot 25 m noodzakelijk. Met de daarbij nog optredende negatieve kleefbelasting is het economisch aantrekkelijk om een funderingssysteem te kiezen met een geconcentreerde belastingsafdracht via een beperkt aantal zware en lange palen met een hoge draagkracht. In situaties met een sterke variatie in diepteligging van de vaste zandlagen kan het toepassen van in de grond vervaardigde funderingselementen efficiënt zijn.

De uitvoering van de paalkeuze wordt met name via een aantal keuzeschema's uit deel B van het handboek vergemakkelijkt.

Grondwaterstand
De grondwaterstand ligt in Nederland over het algemeen relatief ondiep onder maaiveld. Dit heeft een grote invloed op het funderingsontwerp. Er dient rekening mee te worden gehouden dat de natuurlijke grondwaterstand in natte perioden snel kan stijgen en daarmee het formeren van een droge werkplek om de fundering te kunnen maken sterk belemmert. Bij diepe funderingen op staal en het maken van kelders zal al snel een bemaling vereist zijn, hetgeen procedureel veel voeten in aarde kan hebben. Daarnaast neemt vooral aan het oppervlak het draagvermogen van de grond onder invloed van een hoger vochtgehalte heel snel af.

Zettingsgevoelige diepere lagen
De geotechnieknormen leggen veel accenten op de risico's van het ontstaan van verschilzakkingen door de samendrukking van diepere klei-, veen- en leemlagen, zoals ze bijvoorbeeld in Amsterdam en Rotterdam geprononceerd aanwezig zijn. Met name het lange-duurgedrag van deze lagen bij hoogbouwprojecten leidt tot het ontstaan van niet onaanzienlijke zakkingen van het bouwwerk en de grond er omheen. Dit kan consequenties hebben voor belendende percelen.

Daarom is het aan te bevelen om niet alleen van sonderingen uit te gaan, maar ook gebruik te maken van de geologische informatie zoals die van vrijwel heel Nederland behoorlijk gedetailleerd bekend is. Ook de lokale overheid heeft met dit aspect ervaring en kan zinvolle ontwerprandvoorwaarden aanreiken.

Negatieve kleef
Negatieve kleef is een in het verleden bij het ontwerpen van (houten) paalfunderingen helaas sterk onderschat fenomeen, dat tot veel schade aan oude woningen heeft geleid. Met het toepassen van dieper gefundeerde en meer draagkrachtige paalsystemen is negatieve kleef beter beheersbaar geworden. Het consolideren van slappe lagen boven de funderingszandlaag leidt tot extra belasting op de paalschacht, omdat de grond aan de paal gaat hangen. Met de beschikbaarheid van uniforme rekenregels, zoals deze onder meer uit oudere SBR-publikaties afgeleid zijn en nu in de huidige normen verplicht voorgeschreven worden, is een bepaling van de in rekening te brengen extra belasting mogelijk.

Extra aandacht verdient het verschijnsel van grondwaterstandsdaling in diepere lagen door het uitvoeren van bemalingen en polderpeilverlagingen, met de door de extra kwel ook verlaagde potentiaal van het pleistocene spanningswater. De hierdoor optredende grondzakkingen voltrekken zich dan niet alleen nabij het oppervlak, maar ook in dieper gelegen lagen, zodat er extreem hoge negatieve kleefbelastingen kunnen optreden (het omslagpunt kan erg diep komen te liggen). Als de negatieve kleefbelasting zo hoog oploopt dat de gehele paal extra zakt, schuift het omslagpunt weer iets omhoog en ontstaat er daarna een stabiele eindsituatie. In dergelijke situaties is een grotendeels op puntdraagvermogen ontworpen paalsysteem met een stijve veerkarakteristiek in het voordeel. Met name het interactiegedrag met de bovenbouw dient dan onderzocht te worden, omdat deze opgelegde vervormingen spanningswisselingen in de constructie kunnen oproepen.

Bij het bouwen op locaties in verstedelijkte gebieden, met vaak kwetsbare oude bebouwing op korte afstand van het te realiseren bouwproject, is het zaak om terdege rekening te houden met de randvoorwaarden die dit met zich meebrengt. Een aantal ontwerpeisen wordt hier genoemd.

Toelaatbaarheid trillingen en geluidhinder
Vooral het heien van palen brengt in binnensteden risico's met zich mee voor trillingsoverlast en geluidhinder. In de grote steden is veel ervaring met het op korte afstand van belendingen inbrengen van grondverdringende paalsystemen. De zorgvuldigheid gebiedt echter om de overlast zo klein mogelijk te houden en de kans op het ontstaan van schade tot een aanvaardbaar minimum te beperken.

Funderingsaannemers hebben daarbij een aantal alternatieven ontwikkeld om het draagvermogen zo trillingsvrij mogelijk te realiseren. Met het relatieschema is hierbij een keuze te maken naar de wijze van inbrengen uit deel B van het handboek. Voor meer informatie over trillingen en geluid wordt verwezen naar A 4200 en 4300.

Toelaatbaarheid verlaging grondwaterstand
Gelet op de stringentere regelgeving is het toepassen van een permanente grondwaterstandsverlaging (bijvoorbeeld een kelder met het polderprincipe) slechts in specifieke gevallen toelaatbaar. In tijdelijke situaties kan nog ontheffing worden verleend om met inachtname van de omgevingsrandvoorwaarden het grondwater af te malen ten behoeve van een bouwput. Men dient zich er in een vroeg stadium van het ontwerp van te vergewissen wat de consequenties van een noodzakelijke bemaling zijn. Het toepassen van een retourbemaling kan uitkomst bieden.

In oostelijk Nederland is er veelal geen afsluitende bodemlaag aanwezig onder een bouwput op economisch aantrekkelijke diepte. Dit betekent dat ook bij de uitvoering van een bouwput met stalen damwanden er toch een zogeheten open bouwput in hydrologisch opzicht aanwezig is. Wel effectief kan het waterbezwaar worden opgelost door in den natte te ontgraven en daarna een waterafsluitende dikke onderwaterbetonvloer aan te brengen.

In West-Nederland kan er met de slappe en ondoorlatende holocene lagen van klei en veen wel gemakkelijk een waterafsluitende gesloten bouwkuip worden gemaakt. Hier is dan soms een spanningsbemaling nodig om het opbarstgevaar te elimineren. Ook het maken van in de grond gevormde palen vanuit een diepe bouwput, kan het toepassen van een spanningsbemaling nodig maken teneinde opbarsten of het ontstaan van wellen tegen te gaan. Met name de peilkeuze en het al of niet toepassen van een dubbele kelderlaag beïnvloedt dit aspect.

Naast het risico voor het droogvallen van houten funderingspaalkoppen of droogteschade aan beplanting speelt ook het optreden van grondzakkingen een rol. Het zakken van het maaiveld kan tot schade aan belendingen, leidingen en kabels leiden (zie ook lit. 6).

Niet alleen als gevolg van een bemaling kunnen grondvervormingen worden veroorzaakt; ook het formeren van de bouwput of het bouwwerk (hoogbouw) zelf kan tot zakking in de omgeving leiden. Bedacht dient te worden dat het inbrengen van damwanden ook trillingshinder en met name zakkingsschade met zich mee kan brengen. Bij het ontgraven van een bouwput ondergaat de naastliggende grond ook in horizontale richting verplaatsingen. Belendende panden kunnen door het optredende deformatieverschil enigszins uit elkaar worden getrokken, met scheurvorming tot gevolg.

Deze beïnvloeding van de omgeving leidt veel vaker tot schade bij belendingen dan onvolkomenheden bij het bouwwerk zelf.

Funderingswijze belendingen
Het is zaak om bij een korte afstand tussen de bestaande bebouwing en de geprojecteerde nieuwbouw aandacht te schenken aan de conditie van de bestaande fundering. Zo is er bij een fundering op staal bijna altijd sprake van een (sterk) verbrede voet, die zelfs door de rooilijn heen kan gaan. Ook kan het aanlegniveau bij oude panden van plaats tot plaats wisselen en is de kwaliteit van het metselwerk onder maaiveld soms slecht. Dergelijke randvoorwaarden vragen om een uitgekiende oplossing voor de nieuwe funderingswijze. Soms is het aanbrengen van versterkingen noodzakelijk om te kunnen ontgraven.

Ook bij het heien of inschroeven van palen moet rekening worden gehouden met de plaats en de diepte van de nabijgelegen funderingselementen. Heiwerk of grondontspanning bij grondverwijderende paalsystemen kan bij de bestaande fundering tot een reductie van de draagkracht en tot zakking leiden. Vooral dieper te maken funderingselementen brengen extra risico's met zich mee. Uiteraard kan ook het heien van grondverdringende palen op korte afstand van bestaande paalfunderingen, tot beneden het niveau van de bestaande funderingselementen, tot extra deformaties leiden.

Bouwputrandvoorwaarden
Gelden er voor het maken van een fundering tot circa 1 m onder maaiveld naast een belendend perceel al beperkingen, veel meer nog geldt dit als er een 3 à 5 m diepe bouwput gemaakt moet worden. Hier kan de toepassing van bijvoorbeeld een trillingsvrij te vervaardigen mortelschroefpalenwand veel uitkomst bieden.

In het algemeen kan worden gesteld dat bij dergelijke situaties het bouwput-ontwerp in grote mate op de omgeving afgestemd moet worden. Dit is typisch werk voor een grondmechanisch adviseur, waarbij wel voldoende technische informatie van de belendende percelen verstrekt moet worden. Bij oudere bouwwerken kan het verrichten van een aantal funderingsopgravingen om afmetingen en aanlegdieptes te verzamelen noodzakelijk blijken.

Het funderingsontwerp wordt in mindere mate bepaald door de ontwerpeisen zoals die uit de conditie van het bouwterrein tijdens de uitvoering van het werk worden aangetroffen. Hierbij spelen de volgende zaken een rol.

Grootte en bereikbaarheid
Relevante informatie over het terrein wordt meestal gepresenteerd in een zogeheten 'terreinverkenningsrapport'. In A 1200 wordt de opzet hiervan uitvoerig besproken. Hier volgen slechts de invloedsfactoren voor het ontwerp. Het is op een klein bouwterrein in de binnenstad woekeren met de ruimte. Dit impliceert dan ook beperkingen voor de inzet van zwaar en omvangrijk materieel.

De aanvoer van lange prefab-palen kan daardoor problematisch verlopen, terwijl ook de afvoer van (verontreinigde) grond beperkingen kan inhouden voor de toepassing van grondverwijderende systemen of bouwputmogelijkheden. Bij een groot bouwterrein zijn er meer mogelijkheden voor de plaatsing van keten, de positionering van de kranen en de routing van de stelling. Het laatstgenoemde aspect is onder meer van belang bij de fasering van de uitvoering van in de grond gevormde palen op korte onderlinge afstand.

Obstakels in de bodem en de 'historie' van het terrein
In binnensteden treft men veelvuldig oude (paal)funderingsresten in de bodem aan. Ook resten van stadswallen en dergelijke kunnen het toepassen van paalsystemen beperken. Soms is te volstaan met een inmeting van de obstakels, waarna er door verschuivingen of het maken van overkluizingsconstructies relatief ongestoord mee om te gaan is. In andere gevallen moeten de oude funderingselementen geheel verwijderd worden. Palen kunnen getrokken worden, al of niet met een waterafdichtende bentonietinjectie.

Het is problematischer als oude putten of buizen pas tijdens de uitvoering van het funderingswerk worden gevonden. Vooral bij funderingen op staal kunnen lokale grondverstoringen aanleiding geven tot aanzienlijke meerkosten. Het is dan ook van belang de ondergrondcondities tijdig in kaart te brengen. Oude ophogingen kunnen leiden tot het ontstaan van niet verwachte negatieve kleef, terwijl het later afgraven van een terrein de conusweerstand van de grond doet teruglopen. Dit aspect speelt met name een rol bij de fundering van kelders en tunnels.

Hellende gebieden
Vanuit het gegeven dat de straathoogte onveranderd blijft is er bij grotere bouwwerken en meer ingangen vaak een peilaanpassing nodig. Dit kan consequenties met zich meebrengen voor de aanlegdiepten van belendingen. Ook de horizontale stabiliteit van het totale bouwwerk (juist ook bij een paalfundering) moet hierbij getoetst worden. De aanwezigheid van taluds heeft een sterke invloed op het draagvermogen van een fundering op staal, terwijl er mogelijk ook grondkerende constructies moeten worden gemaakt. Te denken valt bijvoorbeeld aan het (al of niet onderkelderd) bouwen tegen een (voormalige) dijk aan. In veel steden langs rivieren komt een dergelijke situatie voor.

Bouwrijp maken
Alhoewel dit meestal in het verleden al is geschied (bijvoorbeeld door een gemeente), kan in de weinig draagkrachtige veengebieden in West-Nederland een nadere terreinontsluiting noodzakelijk zijn. Dit hoeft niet alleen met zand te gebeuren, maar kan - ter beperking van de zettingen, de negatieve kleef en horizontale belasting op funderingspalen - ook met lichte korrelmaterialen of schuimbeton plaatsvinden.

Dit zijn aspecten die niet alleen 'des aannemers' zijn. Uiteraard kan hij vanuit zijn deskundigheid en ervaring een zodanige aanpak nastreven dat er optimaal kan worden gewerkt. Ontwerptechnisch zijn deze aspecten wel degelijk mee te nemen om het mogelijk te maken de fundering ook op een verantwoorde en veilige wijze gestalte te geven. Van geval tot geval is er bij paalfunderingen na te gaan wat de consequenties van de keuze van het paalsysteem vanuit de uitvoeringskant zijn, om bij het specifieke bouwproject een succesvolle applicatie mogelijk te maken. Bij de beschrijving van de vele systemen in deel B van het handboek worden dergelijke zaken zoveel mogelijk benoemd en gekwantificeerd. Hier wordt volstaan met een meer algemene checklist.

Deze randvoorwaarde is niet direct als eis aan te merken, maar geeft met name aan dat de funderingsconstructie zoals deze in de bestaande grondlaag gerealiseerd is niet op zichzelf staat, maar door de optredende vervormingen ook een sterke wisselwerking kan hebben met de erop gebouwde bovenbouw of draagconstructie. Zo kunnen er bij stijve schijfvormige elementen die op een paalfundering worden geplaatst, belangrijke herverdelingen optreden. Allereerst zal daartoe het mechanisme worden beschreven.

Bij een 'slap' gebouw wordt de belasting direct via de funderingselementen onder de kolommen naar de grond overgebracht. Door een verschil in veerstijfheid van de onderscheiden funderingselementen of een verschil in belasting zal dit resulteren in:

Bij een 'stijf' gebouw zal er weinig verschilzakking optreden. Door een verschil in veerstijfheid van de funderingselementen of een verschil in belasting zal dit resulteren in relatief grote spanningen in de bovenbouw als gevolg van lastoverdracht.

De stijfheid van de constructie ten opzichte van de stijfheid van de ondergrond is bepalend voor de grootte van de te verwachten spanningen en de mate waarin zettingsverschillen optreden. De interactie tussen bouwwerk, fundering en ondergrond is dan ook een fenomeen dat moet worden onderkend.

Bij grote plaatfunderingen wordt gewoonlijk geen rekening gehouden met het feit dat de tegendruk van de grond een paraboolvorm wil aannemen, afhankelijk van de stijfheid van de bovenbouw. Dit fenomeen is weergegeven in figuur A 31-1.

Figuur A 31-1
Verloop zetting en tegendruk bij een slappe en stijve funderingsplaat

Dit verschijnsel kan ook optreden bij funderingen op palen. Vanwege spanningsspreiding naar de omgeving zal de grond onder het paalpuntniveau nabij de randen minder worden samengedrukt dan in het midden of onder bijvoorbeeld kernen met grote paalconcentraties. Door de grotere veerstijfheid van de palen aan de randen zal bij een stijve bodembouw, door bijvoorbeeld betonwanden loodrecht op de gevel, de paalbelasting aldaar ook groter zijn dan de als gemiddelde berekende paalbelasting; zie ook figuur A 31-2.

Het gevolg van dit verschijnsel is dat er een extra dwarskracht in de stijve bouwdelen optreedt. Vooral bij hoogbouw kan dit een niet meer te verwaarlozen rol spelen. Dit verschijnsel wordt weer genivelleerd wanneer de paalbelasting aan de randen zo hoog wordt dat de veerstijfheid van deze palen afneemt en automatisch de middenpalen weer een grotere belasting naar zich toe trekken. Het totale draagvermogen van de fundering is dan ook gewoonlijk verzekerd.

Figuur A 31-2
Verloop paalbelasting bij een stijve bovenbouw

Het bovenstaande mechanisme maakt duidelijk dat de optredende paalbelasting gerelateerd naar plaats en paalveerkarakteristiek niet zonder meer direct kan worden berekend. Er treedt namelijk vaak een interactieproces op. Met name bij hoogbouw kan nader onderzoek geboden zijn om de invloed van de lastverdeling op de constructie betrouwbaar te kunnen meerekenen. Bij gebouwen waar het vormveranderingscriterium (zakkingsverschillen) volgens de bruikbaarheidsgrenstoestand een belangrijke rol speelt, kan het zelfs voordelig zijn om actief gebruik te maken van dit interactiemechanisme om de hoekverdraaiingen te reduceren en aldus met een minder zwaar uitgevoerde fundering te kunnen volstaan. Dit levert een reële besparing van de funderingskosten op.

Het interactieproces speelt niet alleen een rol bij grote gebouwen, maar kan ook van invloed zijn bij minder hoge gebouwen en zelfs bij woningscheidende betonwanden. Figuur A 31-3 laat bijvoorbeeld zien dat, bij gelijk gehouden veerstijfheid van de palen, de fundatie bij toenemende wandhoogte verandert van relatief star (met een groot verschil in paalbelasting) naar relatief slap (met een overal gelijke zetting en paalbelasting).

Figuur A 31-3
Invloed hoogte woningscheidende betonwand op verdeling paalreacties (bron: Cement 1994/11)

Voor het interactieproces zijn twee parameters van belang, te weten de stijfheid van de grond/fundering en de stijfheid van de bovenbouw. In figuur A 31-4 is het karakteristieke interactieproces weergegeven.

Figuur A 31-4
Invloed stijfheid bovenbouw en fundering op de zakking en het zakkingsverschil

Zowel de stijfheid van de bovenbouw (al of niet gescheurd beton) als de stijfheid van de fundering zijn slechts bij benadering te berekenen. Uit de grafiek blijkt dan ook dat het gewenst is een gebouw met fundering te ontwerpen dat resulteert in ofwel een stijf gebouw (grote K-waarde), ofwel een slap gebouw (kleine K-waarde). Onderstaand wordt een methode gegeven waarmee de stijfheidsklasse kan worden berekend.

Als parameter geldt de factor KΔ = Δfund/Δvrij.

In plaats van de slechts kwantitatieve factor k van figuur A 31-4, waarbij de stijfheidsverhouding in grote mate van de afmetingen van het gebouw afhangt, is er hier een dimensieloze stijfheidsfactor ingevoerd, welke een objectieve klasse-indeling in stijve of niet-stijve constructies mogelijk maakt. Aan de hand hiervan kan snel de indruk verkregen worden of het zinvol dan wel nodig is om een nauwkeuriger interactieberekening uit te voeren. In figuur A 31-5 zijn Δfund en Δvrij nader gedefinieerd.

Figuur A 31-5
Verklaring van (a) en (b) aan de hand van een schets van een eenvoudig gebouw

Op grond van de relatieve stijfheidsfactor KΔ worden drie categorieën onderscheiden:

Niet alleen voor het gebouw zelf is een eventuele interactieberekening van belang, maar soms ook door het zettingsverloop van de grondslag naast een gerealiseerde hoogbouw. Zijn er binnen circa 10 m bijvoorbeeld bestaande gebouwen gesitueerd, dan moeten deze het zakkingsverloop volgen en speelt zich ook daar een interactieproces af, met alle gevolgen vandien. Daarbij kan ook de hoogbouw, met eventueel aangrenzende minder hoge zones, zelf zodanig geconstrueerd of gedilateerd worden dat er minder grote zakking langs de rand ontstaat, waarmee ook de beïnvloedingszone kleiner wordt.

Auteur:
A. de Jong
Adviesburo Nieman b.v., Utrecht

Bouwfysische voorschriften
Bij het ontwerpen van een funderings- en vloerconstructie moet naast de constructieve aspecten rekening worden gehouden met een aantal voorschriften van meer bouwfysische aard. Onderstaand is een korte omschrijving van deze voorschriften gegeven, in volgorde van de voorschriften in het Bouwbesluit. Daarbij gelden deze voorschriften steeds voor de uitwendige scheidingsconstructie van verblijfsgebieden, toiletruimten en badruimten. Daarbij moet wel worden opgemerkt dat omringende constructies die misschien niet direct grenzen aan het verblijfsgebied of de toilet- of badruimte, van invloed kunnen zijn op het voldoen van die constructie aan de gegeven voorschriften. Een strokenfundering vormt bijvoorbeeld niet direct een onderdeel van de uitwendige scheidingsconstructie van een verblijfsgebied, maar kan wel van invloed zijn op de binnenoppervlaktetemperatuur in het verblijfsgebied. Bij het beoordelen of aan de voorschriften inzake de binnenoppervlaktetemperatuur wordt voldaan, moet dus rekening worden gehouden met het effect van de strokenfundering.

Bouwfysische ontwerpeisen kunnen leiden tot onder meer de volgende bouwkundige maatregelen in het funderingsontwerp van gebouwen:

Waterdichtheid
Voorschriften inzake de waterdichtheid (wering van vocht van buiten) van uitwendige scheidingsconstructies worden gegeven in artikel 26 (woningen en woongebouwen) en 197 (niet tot bewoning bestemde gebouwen). Of een constructie al of niet waterdicht is, dient te worden bepaald volgens NEN 2778. Daarbij gelden als beoordelingscriteria dat de constructie geen zichtbaar water doorlaat en dat het binnenoppervlak van de constructie over een dikte van 0,01 m niet vochtig wordt.

Hieruit kan worden geconcludeerd dat bij op staal gefundeerde constructies behalve met de waterdichtheid ook rekening moet worden gehouden met het voorkomen van optrekkend vocht. De funderings- en vloerconstructies moeten dus zodanig worden uitgevoerd dat optrekkend vocht is uitgesloten. Door het waterdicht zijn van bedoelde constructie-onderdelen blijft de kwaliteit van het binnenmilieu gewaarborgd.

Koudebruggen
In het [ link ] zijn concrete voorschriften gegeven om koudebruggen te voorkomen. Net als de voorschriften inzake waterdichtheid zijn deze voorschriften opgenomen in het hoofdstuk over gezondheid. Op vochtige plaatsen in een gebouw kunnen schimmels gedijen en huisstofmijten zich voortplanten; dit zijn veroorzakers van allergenen die bij mensen allergisch reacties teweeg brengen die hinderlijk en schadelijk voor de gezondheid zijn. Vochtophoping als gevolg van (oppervlakte)condensatie wordt voorkomen door relatief koude binnenoppervlakken te vermijden.

De voorschriften inzake koudebruggen worden gegeven in de vorm van een maximaal toelaatbare 'factor van de temperatuur van de binnenoppervlakte', ook wel f-factor genoemd. Deze factor geeft de verhouding aan tussen enerzijds het verschil tussen de temperatuur op het binnenoppervlak van een constructie-onderdeel en de buitentemperatuur en anderzijds het verschil tussen de binnentemperatuur en de buitentemperatuur. In formulevorm:

waarin:

In figuur A 31-6 is een overzicht opgenomen van de artikelen uit het Bouwbesluit waarin eisen worden gesteld aan de f-factor.

Figuur A 31-6
Eisen aan wering van vocht van binnen

Ter plaatse van een geïsoleerde vloer of wand zal de f-factor altijd aan de gegeven waarden voldoen. Kritisch zijn de plaatsen waar de isolatielaag wordt onderbroken door constructieve elementen. Dit komt onder andere voor ter plaatse van de aansluiting tussen de vloer en de fundering. Nagenoeg altijd zijn daarbij de uitwendige gebouwhoeken, oftewel de aansluiting van kops- en langsgevel aan de fundering en de vloer, maatgevend. De plaats van het isolatiemateriaal in de constructie is daarbij eveneens van belang. Bij een vloerconstructie met isolatie op de dragende vloer zal de binnenoppervlaktetemperatuur in het algemeen lager zijn dan bij een vloer met de isolatie direct op de ondergrond en dus onder de constructieve vloer.

Voor de bepaling van de f-factor wordt verwezen naar NEN 2778. De hierin beschreven berekeningsmethode is slechts efficiënt uit te voeren met behulp van speciaal hiervoor ontwikkelde computerprogramma's.

Schadelijke stoffen of straling uit de bodem
De artikelen 34 en 205 van het Bouwbesluit hebben betrekking op de beperking van het kunnen binnendringen van uit de grond afkomstige schadelijke stoffen of straling. Daarbij kan met name gedacht worden aan het weren van in de bodem voorkomend radon, een radioactief gas waarvan bekend is dat het vanuit de bodem als gevolg van druk en concentratieverschillen via de vloer in de binnenlucht van het gebouw terecht kan komen. Concrete voorschriften kunnen gegeven worden bij ministeriële regeling. Thans zijn echter nog geen voorschriften geformuleerd.

Thermische isolatie
De uitwendige scheidingsconstructie van een woning (artikel 70) of van een verwarmd gebouw (artikel 227) moet een warmteweerstand (R_c) hebben van ten minste 2,5 m²K/W. Voor de bepaling van de R_c-waarde wordt verwezen naar NEN 1068. Dit betekent dat ook de vloer moet worden uitgevoerd met een Rc-waarde van ten minste 2,5 m²K/W. In de woningbouw is dit thans volledig gemeengoed. De invulling van dit voorschrift voor niet tot bewoning bestemde gebouwen vraagt echter enige toelichting.

In artikel 227 wordt gesproken over verwarmde gebouwen. Er wordt niet exact aangegeven wanneer een gebouw als verwarmd moet worden aangemerkt. Uit enkele ministeriële regelingen blijkt echter dat gebouwfuncties waarvoor een eis inzake de energieprestaties geldt, als verwarmd gebouw moeten worden aangemerkt. Dat geldt dus in ieder geval voor bijeenkomstgebouwen, cellengebouwen, gezondheidszorggebouwen, horecagebouwen, onderwijsgebouwen, sportgebouwen, winkelgebouwen, kantoorgebouwen en logiesgebouwen. Bij niet genoemde gebouwfundaties als een industriegebouw, een stationsgebouw of een niet eerder genoemd algemeen niet tot bewoning bestemd gebouw, is voor het al of niet verwarmd zijn bepalend of het gebouw voor het verblijf van mensen op grond van bijvoorbeeld Arbo-regels verwarmd moet worden. In het algemeen wordt een gebouw als verwarmd gebouw aangemerkt als het tot meer dan 13 °C verwarmd wordt.

Op grond van het bovenstaande kan worden geconcludeerd dat de vloer van een fabriekshal die, om een verantwoord werkklimaat te realiseren, verwarmd wordt tot een temperatuur van bijvoorbeeld 15 °C, moet worden uitgevoerd met een R_c-waarde van ten minste 2,5 m²K/W. In het verleden, toen dit voorschrift eveneens gold, zij het in een wat andere formulering, werd isolatie van de vloer nog wel eens vermeden door aan te tonen dat bij een ongeïsoleerde vloer toch voldaan werd aan een isolatie-index (l_t) van 14. Met het van kracht worden van de voorschriften inzake energieprestatie zijn de voorschriften inzake de l_t-waarde echter komen te vervallen. Bij verwarmde gebouwen geldt derhalve: het toepassen van een geïsoleerde vloer en voldoen aan de voorschriften inzake energieprestatie is verplicht.

Luchtdichtheid
Wat betreft de luchtdichtheid in relatie met vloer- en funderingsconstructies is er sprake van een aantal voorschriften met verschillende achtergronden: