stud hfdst 4

GrondwerkHoofdstuk 4

geconstateerd na oplevering vaak goed herstelbaar fouten in de fundering• vaak laat ontdekt• schade neemt toe• zakking blijft vaak door gaan• moeilijk herstelbaar• herstel is duur

Bouwfouten:


Basis van een gebouw Fundering afhankelijk van bodemkwaliteit Grondsoort is bepalend voor draagkracht Bedrijf voor grondmechanica onderzoekt:• grondsoort• eigenschappen grond• draagkracht bodem• grondwaterstand• verontreiniging bodem en grondwater• verantwoorde funderingconstructie

Fundering:


constructieonderdeel moet krachten opnemen en overbrengen mag niet vervormen of breken stabiele basis voor een gebouw dient berekend te worden

Fundering:


voor de bouwstart• terrein geschikt maken voor bebouwing

Bouwrijp maken:


Vereiste werkzaamheden:• Onvoldoende draagkrachtige grond verwijderen• Sloten uitbaggeren en bagger afvoeren• Puin, putten en leidingen verwijderen• Aanvullen met zand en verdichten• Leidingen in de bodem verklikken (KLIC)• Zover nodig egaliseren terrein

Bouwrijp maken:


Vervolg werkzaamheden:• Uitzetten van het gebouw

• Conform gegevens bestemmingplan• Geen geldend bestemmingsplan, dan volgen van de

richtlijnen in de Gemeentelijke Bouwverordening

Bouwrijp:


zand (korrelgrootte tot 2 mm) grind (korrelgrootte >2 mm) rots klei- of leemgrond veen mengsoorten

Grondsoort:


Zand naar structuur• Scherp zand• Fijn zand• Grof zand• Zilverzand• Oerzand• Stuifzand

Draagkrachtige grondsoort

Grondsoort:


Zand naar vindplaats• Rivierzand (scherp, hoekige korrel)• Duinzand (fijn, ronde korrel)• Zeezand• Heidezand

Grens grof / fijn zand is 0,2 mm• bepaald met normzeven

Grondsoort:


Grind• Goede bouwgrond bij voldoende laagdikte• Kleihoudend?

• Dan is de grondwaterstand belangrijk• Natte klei / leem spoelt uit waardoor verzakking

Grens grof / fijn grind is 16 mm• bepaald met normzeven

Grondsoort:


Rots• Goede bouwgrond bij voldoende laagdikte

Risico van rotsgrond• dunne laag kan afbreken• Afglijden van fundering

Grondsoort:


Klei- of leemgrond• Géén goede bouwgrond

Bebouwbaar bij:• voldoende laagdikte• Geen contact met grondwater

• Nat samendrukbaar• Waardoor gebouw verzakt

Grondsoort:


Veen• Ontstaan uit plantenresten

• Géén goede bouwgrond

• Weinig draagkracht en sterk samendrukbaar

Grondsoort:


Gemengde grondsoorten• Minder goede bouwgrond

• Afhankelijk van hoofdbestanddeel

• Vaak afhankelijk van grondwaterstand

• Afhankelijk van laagdikte en laagopbouw

Grondsoort:


Zwarte grond

• Bouwvoor

• Mengsel van organisch materiaal, zand en klei

Grondsoort:


Gesloten grondbalans:

Uitkomende grond = benodigde vulgrond

Grondsoort:


Grondwaterspiegel (freatisch vlak): vaststellen voor funderingsadvies hoogte grondwaterstand seizoensgebonden hoogteligging t.o.v. bouwputbodem:

hoger dan bouwputbodem, bronnering toepassen kop houten heipaal 40 cm – laagst bekende

grondwaterstand kelder in grondwater gaat drijven (opwaartse druk)

Grondwater:


Waterdoorlatendheid van grond belangrijk: op ondoorlatende laag blijft water staan

Bovenwater Foutrisico bij gebruik houten heipalen Paalkop 40 cm – laagst bekende grondwaterstand

bovenwater afvoeren via zandpeilers Verticale drainage (waterafvoersysteem)

Grondwater:


Waterdoorlatendheid van grond belangrijk: onder ondoorlatende laag stijgt waterstand niet

spanningswater

spanningswater afvoeren via gaten in laag draagkracht grond verbeterd

Grondwater:


NAP (Normaal Amsterdams Peil): punt op de Dam onwrikbaar verankert sommige delen van Nederland liggen lager (-NAP) sommige delen liggen hoger (+NAP) peilbuizen voor grondwaterstand in alle gemeenten

Bovenkant peilbuis bekend t.o.v. NAP Waterstand gepeild t.o.v. NAP Metingen landelijk geregistreerd

Grondwater:


NAP (Normaal Amsterdams Peil): de mast van een zeilboot steekt 7,50 m boven water uit de waterspiegel in het kanaal ligt op 2 m –NAP onderzijde brug ligt op 5,00 m +NAP kan ik onder de bug door varen? van 2.00 m –NAP tot 0.0 m is een afstand van 2.00 m. van 0.0 m tot 5.00 m +NAP is 5.00 m. doorvaarthoogte 2 + 5 = 7.00 m. Boot kan niet door!

Grondwater:


Plaatselijk verlagen grondwaterpeil: met geperforeerde kunststof buizen met terracotta buizen kunststof buizen omwikkeld tegen verstoppen buizen op afschot naar afvoer of verzamelput

Verticale drainage: afvoeren bovenwater omhoog halen grondwater (capillaire werking)• voor verdichten zandgrond• verbeteren draagkracht

Drainage:


Plaatselijk verlagen grondwaterpeil

Open bemaling:

vuilwaterpomp op laagste punt bouwput verwijderen regenwater zeer geringe overlast grondwater afvoer naar riool of open water vergunning of toestemming nodig

Bemaling:


Plaatselijk sterk verlagen grondwaterpeilBronnering (bemaling):

zuigbuizen op regelmatige afstand in de bodem zuigbuizen gekoppeld aan ringleiding en deze aan pompen continue pompen gedurende maanden vergunning nodig van provincie voor grondwateronttrekking voorwaarden mogelijk b.v:

• lozen via zandvang • beschermen monumentale beplanting• retourbemaling (via infiltratiepunt)• damwand tegen verzakken gebouwen in de omgeving

Bemaling:


Plaatselijk sterk verlagen grondwaterpeilBronnering (bemaling):

zuigbuizen op regelmatige afstand in de bodem zuigbuizen gekoppeld aan ringleiding en deze aan pompen

Bemaling:


Mogelijke gevolgen voor de omgeving schade aan gebouwen

door daling grondwaterspiegel verdergaande zetting funderingschade bij houten heipalen

schade aan bomen door maanden laag waterpeil geen voeding en water groot afsterf risico

milieuproblemen verzanding riolering of injectiepunt te grote aanvoer naar rioolwaterzuivering

risico tot uitspoelen bacterielaag in installatie afvoer water kan daarom begrensd worden

Bemaling:

Hoofdstuk 4

Damwand:

Grondwerk

Wanneer wordt een damwand toegepast: bij bemaling met risico voor omgeving

damwand plaatsen afpompen binnen damwand

bij een bouwput met géén ruimte voor talud tegengaan grondverschuiving tegengaan verzakking belendingen


Wanneer niet onder talud wordt gewerkt talud is de hoek waaronder de grond van zelf blijft liggen is per grondsoort anders voor fijn zand een kleine natuurlijke hellingshoek droge klei kan te lood worden ontgraven

Damwand:


Verschillende soorten grondonderzoek: grondonderzoek op geringe diepte

grondstructuur en -samenstelling grondwaterstand

grondboring grondstructuur en -samenstelling grondwaterstand

sondering draagvermogen grondwaterstand

Grondonderzoek:


Grondonderzoek op geringe diepte informatie van gemeente proefgat graven

nadruk op bovenste grondlagen instortrisico door grondwater, stutten

visiteer- of sondeerijzer ronde stalen staaf van 3 à 4 m. lang 20 à 30 mm diameter inkervingen voor nemen grondmonster weerstand voelbaar bij indraaien samenstelling hoorbaar, grind knarst

Grondonderzoek:


Grondboring informatie van gemeente boorgaten maken

grondboor in de vorm van holle schroef totale samengestelde lengte 3 meter de grond in draaien grondmonster in boorkop bij ophalen boor alle monsters op rij geven totaal overzicht monsters worden onderzocht in laboratoria

Grondonderzoek:


Pulsboring voerbuis in delen van 3 m. in de grond schroeven ondereind heeft een boorschoen, snijkanten puls in voerbuis laten vallen

lang 700 mm, diameter 100 mm scherpe rand aan onderzijde klep in de pulsvoet geroerd monster uit puls halen alle monsters op rij geven totaal overzicht monsters worden onderzocht in laboratoria

Grondonderzoek:


Snelsteekapparaat van Ackerman om ongeroerde monsters te nemen

i.p.v. een puls onderaan een steekbuis steekbuis is verwisselbaar buis wordt in de grond gedrukt kleppen sluiten bij ophalen steekbuis monster blijft in de steekbuis steekbuis wordt met paraffine afgesloten voor onderzoek naar laboratorium

Grondonderzoek:


Boorstaat: wordt bij pulsen gemaakt

diepte is op schaal

grondlagen gearceerd de monsters zijn geroerd uitslag klopt in grote lijnen onderzoek in laboratorium

Grondonderzoek:


Boorstaat: hoeveel centimeter is de laag klei/zand dik? 4.000-3.250= 750 mm = 75 cm = 0,75 m

hoever ligt het grind onder de teelaarde? 5.700-400= 5.300 mm = 530 cm = 5,30 m

hoe diep ligt de grindlaag onder maaiveld? 5.700 mm = 5,70 m

Grondonderzoek:


Bepaling draagvermogen: elke grondsoort heeft eigen draagvermogen draagvermogen in N/mm2

1 N = 0,1 kg onderzoek in laboratorium

factoren die draagvermogen bepalen soort en dikte van de grondlagen water doorlatendheid en wateropnemend vermogen grondwaterstand watergehalte samendrukbaarheid

Grondonderzoek:


Sonderen: het in de grond drukken van conus conus met tophoek van 60o

conus heeft oppervlak van 1.000 mm2

bij sondering wordt een sondeergrafiek gemaakt draagvermogen in N/mm2 draagvermogen is N (druk) : 1.000 in N/mm2

veiligheidscoëfficiënt 0,3 tot 0,4 sommige conussen kunnen kleef meten

Grondonderzoek:


Sonderen: sondeergrafiek

diepte t.o.v. NAP weerstand in MN

Grondonderzoek:


Sondeergrafiek op welke hoogte ligt het

maaiveld t.o.v. NAP? 9,12 meter +NAP

op welke hoogte is de conusweerstand 1,6 MN/m2?

2,00 m. +NAP wat is de conusweerstand op

NAP? 0,8 MN/m2

Grondonderzoek:


Proefbelasting: groot belangrijk bouwwerk als controle op sondering uitgevoerd op een heipaal belasten tot grensdraagvermogen belasting meten wanneer paal in beweging komt proef is representatief voor sondering

Grondonderzoek:


Laboratoriumonderzoek: gelaagdheid blijkt uit boorstaat plaats van genomen monster is bekend chemische en mineralogische samenstelling korrelgrootte en –verdeling van zand en grind volumegewicht, watergehalte, percentage holte samendrukbaarheid en doorlatendheid indringingsproef

Grondonderzoek:


Grondverbetering, -vervanging: verbetering aanwezige grond

vibreren (trillen) injecteren vervanging

Grondverbetering:


Grondverbetering door trillen: met “trilnaald” en toevoeging van water inbrengen door trillen en waterinjectie op diepte dan ophalen en water injecteren grond aanvullen verdichte “paal” met diameter tot 4 meter

Grondverbetering:


Grondverbetering door injecteren: van cement in grofkorrelige laag van chemicaliën in zandlagen weinig toegepast vanwege milieu

Grondverbetering:


Grondverbetering door vervanging: te vervangen laag mag niet te dik zijn in lagen tot 200 mm aanstampen/aanwateren voor dichtere pakking toepassen gestabiliseerd zand

door toevoegen cement

Grondverbetering:


Zetting: treedt in geringe mate op, eindig proces ingebrachte grond daarom verdichten

aanstampen/wateren voor dichtere pakking door mechanisch aanstampen door laagsgewijze trillen met trilplaat

Zakking: als zetting, maar onbeheersbaar proces

Grondverbetering:


in terrein op de juiste plek aangeven van de muren en fundering

van alle onderdelen, hoofd- en bijbouw conform voorschrift bestemmingsplan peil wordt door bouwtoezicht gegeven gemerkt met piketten bouwraam plaatsen 1½ m. buiten bouw bouwraam op peilhoogte

Uitzetten en maatvoering:


Bouwraam bouwraam op peilhoogte maten beneden Peil; P- maten boven Peil ; P+ plaats fundering merken op bouwraam plaats alle muren merken op bouwraam

Uitzetten en maatvoering:


Kracht en spanningen op een constructie uitwendige krachten of belasting

inwendige krachten door belasting

inwendige krachten of spanningen

Beginselen sterkteleer:


Kracht weergeven en tekenen

krachten worden op schaal getekend

krachten worden als pijlen in de werkingrichting getekend

meer krachten op een constructie kunnen vervangen door één


1

23

R


Eenheid van kracht N = Newton 1 N = 1 N

kN = kilo-Newton 1 kN = 1.000 N

mN = mega-Newtom 1 mN = 1.000.000 N



Spanning in N/mm2 of mN/m2

voor berekening van dimensie van de constructiedelen

vergelijking van sterkte van diverse materialen



Spanning berekenen kracht van 1.200 N

oppervlak 20 * 30 mm

spanning 1.200 / 20 * 30 = 2 N/mm2



Spanning berekenen oppervlak 1 * 1 m

kracht van 1 mN

1.000.000 / 1.000 * 1.000 mm =

1 N/m2


1

1

1 mN


Soorten krachten in constructies drukkracht

trekkrach

wringing

buiging

schuifkracht

knikkracht



In de bouw meest voorkomend druk

trek



Balk of ligger vrij opgelegd bij belasting


Onbelast

Belast


Balk of ligger vrij opgelegd bij belasting


1.000 N


Balk of ligger vrij opgelegd gevolg van belasting



Belaste balk met neutrale laag


• balk rechthoekig of vormsymmetrie• homogeen materiaal• neutrale laag in midden, door zwaartepunt

• max. spanningen aan de buitenzijden• trek- en drukspanning gelijk ondanks vorm• neutrale laag in midden, door zwaartepunt


Belaste balk in relatie tot zijn hoogte hoogte is belangrijker dan breedte, formuledeel: B.H2

H blijft gelijk, balk B = 100 mm is 2* sterker dan B = 50 mm

B blijft gelijk, balk H = 140 mm is 4* sterker dan H = 70 mm 70 * 70 = 4.900 140 * 140 = 19.600

H * 2 betekent sterkte 22 = 4



Sterkte balk in relatie tot zijn hoogte


50

15

0

100

15

0

1 250

20

0

3100

20

0

4

A) Hoeveel sterker is 2 dan 1 B) Hoeveel sterker is 3 dan 1 C) Hoeveel sterker is 4 dan 1

A) B.H2 bij 1= 1.125.000 bij 2= 2.250.000 2* sterker (2*B)B) B.H2 bij 1= 1.125.000 bij 3= 2.000.000C) B.H2 bij 1= 1.125.000 bij 4= 4.000.000


Kolom de slankheid is maatgevend voor het knikrisico

hoeveelheid materiaal bepaald sterkte

verdeling materiaal bepaald (doorsnede) bepaald slankheid

Een staaf en een buis met dezelfde materiaaloppervlakte:


Staaf L = 4 meterSlankheid is verhouding:Lengte : diameter

Buis L = 4 meterSlankheid is verhouding: L : DGrotere knikweerstand


Sterkte en stijfheid constructie berekenen op sterkte

Constructie berekenen op stijfheidin verband met doorbuiging en vervorming

constructie kan in geheel vervormen b.v. door winddruk

totale constructie eveneens controleren op stijfheid



Stabiliteit


1 2 43

1) Onstabiel in langsrichting, kan naar links/rechts omvallen2) Onstabiel in alle richtingen3) Stabiel, maar groot beslag op grondvlak4) Stabiel in alle richtingen??


Bouwconstructies en normen Veel normen van toepassing o.a.

verzamelnaam: Technische Grondslagen Bouwconstructies TGB Algemeen

TGB Steenconstructies

TGB Houtconstructies

TGB Beton

etc.



ConstructieveiligheidLevensduur van gebouw kent twee referentieperiodes bouwfase: minimaal één jaar of de werkelijke bouwtijd

gebruiksfase

veiligheidsklasse I 15 jaar

veiligheidsklasse II 50 jaar

veiligheidsklasse III 50 jaar



Constructieberekeningen taak en verantwoordelijkheid constructeur

moeten een veilig gebruik garanderen

regelen dat alle krachten naar fundering gaan

minimum aan materiaal

maximale sterkte en stijfheid

berekening behoeft goedkeuring gemeentelijk constructeur



Constructieberekeningen aan de basis ligt één begrip verwoordt in de formule:

s=F/A spanning in N/m2 = belasting : oppervlakte F is de uitgeoefende kracht inclusief eigen gewicht

A is de oppervlakte in mm2 waarop de kracht werkt

in berekeningen is altijd een veiligheidfactor ingebouwd veiligheidcoëfficiënt 4 wil zeggen:

maximale spanning : 4 = toelaatbare spanning



Begrippen afschuiving

dubbele buiging

buiging in twee richtingen



Belastingsoorten eigen gewicht constructie(delen) waterdruk

keldervloer, -wand, zwembad etc. veranderlijke belasting

sneeuw, mensen, meubels dynamische belasting

bewegende belasting, voertuigen, stromend water

windbelasting bijzondere belastingen



Opleggingen vrije oplegging

bewegingsvrijheid in alle richtingen, alleen druk opnemen inklemming

constructiedeel ingeklemd in wand of gietbouw scharnieroplegging

constructiedelen bewegen t.o.v. elkaar, alleen trek en druk roloplegging

constructiedeel kan vrij bewegen, alleen verticale krachten

momentvaste oplegging neemt alle soorten krachten op



Welke twee factoren, samenhangend met de grond-samenstelling op een bouwperceel, spelen een rol bij de keuze van het funderingtype voor een gebouw?

De draagkracht en de samendrukbaarheid in verband met de te verwachten zetting of zakking

Opgave 1


Een fundering uit een strook gewapend beton en een versterkingsrib ligt op kunstmatig staal van een 0,8 m dikke laag aangetrild zand. Aanlegbreedte is 0,60 m. Wat moet de bodembreedte van de sleuf waarin het zand is gestort minimaal zijn?

Opgave 2

80

cm

60 cm


De druk van de funderingsvoet verspreidt zich onder 45o vanaf de randen van de strook. De schuine grenslijn mag de sleufwand niet snijden.Loodlijn van funderingsrand naar sleufbodem is 80 cm.Er worden twee gelijkbenige driehoeken gevormd met rechthoekszijden van 80 cm.De sleufbreedte is minimaal 60 + 2* 80 = 220 cm.

Opgave 2

GrondwerkHoofdstuk 4 Opgave 2

80

60

45°

8080 60


Welke maatregelen kunnen in de constructie van een betonfundering op staal worden genomen om scheur-vorming in het opgaande werk als gevolg van ongelijke zetting te voorkomen bij:a) ongelijkmatige samenstelling van de

ondergrond?b) ongelijkmatige belasting van de fundering?

Opgave 3


Bij een funderingsconstructie in gewapend beton kan:a) Ongelijkmatige zetting van de grond doorbuiging in de lengterichting /en daardoor scheurvorming in de muren/ tot gevolg hebben. Dit kan worden tegen- gegaan door óf de betonstrook dikker te maken en de hoeveelheid wapening in de lengterichting te ver-

groten óf de fundering te voorzien van een verste- vigingrib en de daarbij behorende extra wapening in de lengterichting. Opgave 3


Bij een funderingsconstructie in gewapend beton kan:b) Ongelijke belasting van de funderingsstrook

ongelijke zetting tot gevolg hebben met als gevolg scheuren in het metselwerk. Dit kan worden tegen gegaan door de aanlegbreedte ter plaatse van de hogere belasting te vergroten, zodat de druk op de ondergrond /uitgedrukt in kN/m2 zoveel mogelijk overal gelijk blijft

Opgave 3


De grond onder een strokenfundering heeft een draag-vermogen van 0,7 N/mm2. De funderingsvoet is 3,50 m lang en wordt belast met 350 kN/m1. Hoeveel moet de aanlegbreedte van de fundering minimaal worden? Berekening bijvoegen!!

Opgave 4


Voor de berekening speelt de lengte van de strook geen rol. Uitgegaan van een strook, lang 1.000 mm. Zo´n part heeft een dragend oppervlak van 1.000 mm * B in mm. Toelaatbare draagvermogen van de grond is 0,7 N/mm2. 1 m2 is 1.000.000 mm2. Draagvermogen: 1.000.000 * 0,7 N of 700.000 N/m2 = 700 kN/m2. De belasting is 350 kN/m1, om dit te dragenIs per meter lengte 350/700 is 0,5 m2 draagvlak nodig. De breedte van de funderingstrook wordt dus 0,50 cm.

Opgave 4


Wat is het belangrijkste verschil tussen kracht en spanning?

Bij een kracht gaat het om de totale belasting van een constructie of een deel daarvan.

De spanning is een kracht per oppervlakte-eenheid, b.v. N/mm2

Opgave 5


Als in een houten balk van een vloerconstructie een horizontaal gat moet worden geboord moet dit dan gebeuren bij de onderrand, bij de bovenrand of in het midden van de hoogte?

In het midden van de hoogte, dus in de neutrale laag. Daar treden geen inwendige trek- of drukspanningen op, daar is de spanning 0.

Opgave 5


Waardoor ontstaat een sondeerdiagram en wat kunnen we hierop aflezen?

Het diagram ontstaat door de druk te meten die nodig is om een sondeerconus in de grond te drukken.In het sondeerdiagram is het nummer van de sondering af te lezen waaronder die op de situatietekening staat.De ligging van het maaiveld ten opzichten van NAP.De conusweerstand op elke diepte en de maximale conusweerstand.

Opgave 6


Wat is de oorzaak van het ontstaan en aanwezig zijn van spanningswater?

Er is lager dan het freatische vlak een koepelvormige niet waterdoorlatende laag aanwezig. De grondwater-stand wordt op die plek onnatuurlijk laag gehouden en ontstaat dus druk in de koepelvormige ruimte.

Opgave 6


Op een vlak met een lengte van 120 mm en een breedte van 50 mm wordt een drukkracht uitgeoefend van 60.000 N. Wat is de drukspanning?

De oppervlakte is 120 * 50 = 6.000 mm2.

De kracht is 60.000 N.

De drukspanning is: kracht : oppervlak = 60.000 : 6.000 = 10 N/mm2.

Opgave 6

Documents

stud hfdst 4