Print.pdf

# Grondsoorten en hun eigenschappen Dit onderwerp behandelt de classificatie, definities en eigenschappen van verschillende grondsoorten, met nadruk op pakkingsdichtheid en consistentiegrenzen [10](#page=10) [7](#page=7). ### 1.1 Definitie van grond en belang van verdichting Grond wordt gedefinieerd als het geheel van vaste, vloeibare en gasvormige deeltjes die een bepaald volume van de aardkorst uitmaken. Voor funderingen is het cruciaal dat grond goed verdicht is om overmatig zetten na de bouw te vermijden. Een stelregel is dat de grond minimaal 95 tot 98% proctordichtheid moet hebben [6](#page=6). ### 1.2 Classificatie van grondsoorten Er worden tien grondsoorten onderscheiden met hun definities [7](#page=7) [8](#page=8): #### 1.2.1 Rotsgronden Sterk gebonden steenmassa's van eruptieve of sedimentaire oorsprong. Ze bieden weerstand maar hebben een heterogeen karakter, wat belangrijk is bij verwering [7](#page=7). #### 1.2.2 Rolsteenbanken Grote stukken gebroken rots (> 64 mm) met afgeronde kanten, ontstaan door transport door water. Bindmiddel kan aanwezig zijn tussen de stenen. Deze grondsoort is onbetrouwbaar [7](#page=7). #### 1.2.3 Grindbanken Kleine stukken gebroken rots (> 5 mm), vergelijkbaar met rolsteenbanken. Ze vormen een geschikte ondergrond indien voldoende dik en de belasting loodrecht is [7](#page=7). #### 1.2.4 Zandlagen Bestaat uit kwartskorrels met afmetingen tussen 60 µm en 2 mm. De draagkracht wordt bepaald door de pakking van de korrels (dichtgepakt of losgepakt) [7](#page=7). * **Drijfzand:** Kan zowel vloeibaar als vast voorkomen. Nat drijfzand zorgt ervoor dat men erop blijft drijven, terwijl droog drijfzand een lage dichtheid heeft waardoor men erin valt [7](#page=7). #### 1.2.5 Klei Overwegend aluminiumsilicaat met afmetingen kleiner dan 2 µm, voorkomend in verschillende vormen. Er zijn drie hoofdgroepen: Kaolinietgroep, Illietgroep en Montmorillonietgroep. In Vlaanderen komt vooral glauconiet van de Illietgroep voor. Klei is doorgaans niet waterdoorlatend, neemt onbelast langzaam water op en perst dit bij belasting moeilijk uit. Dit kan leiden tot afschuivingen en zettingen [7](#page=7). #### 1.2.6 Mergel Een sedimentair gesteente dat een mengsel van klei en kalk bevat. Het is een grond met een niet-verwaarloosbare plasticiteit en kalkgehalte [7](#page=7). #### 1.2.7 Leem Bestaat voornamelijk uit silt met afmetingen tussen 2 µm en 60 µm (dus tussen zand en klei). Leem neemt water makkelijker en sneller op dan klei en wordt beschouwd als middelmatige bouwgrond [7](#page=7). #### 1.2.8 Veen Opgebouwd uit gehumificeerd plantaardig materiaal [8](#page=8). * **Hoogveen:** Gevormd boven water [8](#page=8). * **Laagveen:** Gevormd onder water [8](#page=8). Veen is zeer zettingsgevoelig [8](#page=8). #### 1.2.9 Slib Het beginstadium van klei, gevormd door het afzetten van zeer fijne kleideeltjes in water, wat resulteert in zeer slappe klei [8](#page=8). #### 1.2.10 Slijk Een mengsel van zand, slib en organische afvalstoffen van plantaardige en dierlijke oorsprong, gekenmerkt door een zwarte kleur en een papperige consistentie [8](#page=8). ### 1.3 Elementen van pakkingsdichtheid Pakkingsdichtheid verwijst naar de ruimtelijke ordening van gronddeeltjes en is cruciaal voor het bepalen van de eigenschappen van de grond. De volgende vijf elementen zijn hierbij van belang [10](#page=10): #### 1.3.1 Volume delen Het totale volume van de grond ($V$) bestaat uit het volume van de korrels ($V_d$) en het volume van de holten ($V_h$). Het volume van de holten kan verder worden onderverdeeld in het volume lucht ($V_l$) en het volume water ($V_w$) [10](#page=10). * **Droge grond:** Grond zonder water [10](#page=10). * **Met water verzadigde grond:** Grond zonder lucht [10](#page=10). #### 1.3.2 Drooggewicht ($\gamma_d$) Het gewicht van de gronddeeltjes per eenheidsvolume, exclusief het gewicht van het aanwezige vocht [10](#page=10). $$ \gamma_d = \frac{G_d}{V} $$ Dit is niet hetzelfde als het soortelijk gewicht, oftewel dichtheid [10](#page=10). #### 1.3.3 Poriënvolume ($n$) De verhouding van het volume van de holten ($V_h$) tot het totale volume van de grond ($V$) [10](#page=10). $$ n = \frac{V_h}{V} $$ Het poriënvolume kan gerelateerd worden aan het drooggewicht via de volgende formule: $$ \gamma_d = (1 - n) \ast \delta_k $$ #### 1.3.4 Poriëngetal ($e$) De verhouding van het volume van de holten ($V_h$) tot het volume van de vaste deeltjes ($V_d$) [10](#page=10). $$ e = \frac{V_h}{V_d} $$ #### 1.3.5 Relatieve pakkingsdichtheid ($D_r$) Deze parameter geeft aan hoe dicht de grond gepakt is en varieert tussen 0 (zeer losse pakking) en 1 (de meest dichte pakking) [10](#page=10). $$ D_r = \frac{n_{max} - n}{n_{max} - n_{min}} $$ Hierbij zijn $n_{max}$ en $n_{min}$ de maximale en minimale porositeit, die proefondervindelijk worden bepaald [10](#page=10). * De meest losse pakking wordt bepaald door grond uit een kroes te laten vloeien [10](#page=10). * De meest dichte pakking wordt bepaald met de versterkte proctorproef, waarbij de grond in lagen wordt verdicht met een vallende hamer [10](#page=10). ### 1.4 De versterkte Proctorproef Het doel van de versterkte proctorproef is het bepalen van het optimale watergehalte dat nodig is om de maximale pakkingsdichtheid te bereiken bij een specifieke verdichtingsarbeid [11](#page=11). #### 1.4.1 Benodigd materiaal en werkwijze De proef wordt uitgevoerd in een cilindrische vorm met een specifieke diameter en hoogte, voorzien van een verhogingsring. De grond wordt verdicht in lagen met een gestandaardiseerd aantal hamerslagen vanuit een bepaalde valhoogte. De proef wordt herhaald met toenemende watergehaltes [11](#page=11). #### 1.4.2 Afleiding van parameters en proctorkromme Met bekende waarden voor watergehalte ($w$), gewicht van de verdichte grond ($P$), volume van de proefvorm ($V$), en het absoluut soortelijk gewicht van de korrels ($\delta_k$), kunnen het volumegewicht ($\gamma_n$), drooggewicht ($\gamma_d$) en poriënvolume ($n$) worden afgeleid. De variatie van $\gamma_d$ en $n$ in functie van $w$ kan grafisch worden weergegeven in een proctorkromme. De vorm van deze kromme geeft inzicht in de gevoeligheid van de grond voor het watergehalte tijdens verdichting [11](#page=11). #### 1.4.3 Maximale drooggewicht en optimaal watergehalte Het maximale drooggewicht ($\gamma_{d,max}$) dat uit de proef naar voren komt, geeft de verdichtbaarheid van de grondsoort aan. Dit maximum kan alleen worden bereikt bij een specifiek watergehalte, het optimale watergehalte ($w_{opt}$) [11](#page=11). #### 1.4.4 Verhouding vocht en vaste deeltjes De verhouding van het gewicht van vloeistof tot het gewicht van de vaste deeltjes die in een bepaald volume grond aanwezig zijn, is ook een belangrijke factor [11](#page=11). ### 1.5 Consistentiegrenzen (Atterbergse grenzen) Consistentiegrenzen beschrijven de technische eigenschappen van samenhangende gronden en hoe deze veranderen met het watergehalte. Als het watergehalte verandert, verandert de pakkingsdichtheid, wat de toestand van volledige verzadiging beïnvloedt. Er zijn vijf consistentiegrenzen [12](#page=12) [13](#page=13): #### 1.5.1 Vloeigrens ($W_l$) Het watergehalte waarbij een grond overgaat van de vloeibare naar de plastische toestand. Deze wordt bepaald met het vloeigrensapparaat van Casagrande, waarbij het aantal slagen tot dichtvloeien van een gestandaardiseerde grondlaag met een V-groef wordt geteld. Door dit te herhalen voor verschillende watergehaltes, kan een grafiek worden opgesteld [13](#page=13). #### 1.5.2 Uitrolgrens ($W_p$) Het watergehalte waarbij een grond overgaat van de plastische naar de vaste toestand. Dit wordt gemeten door het watergehalte te bepalen waarbij een draad van 3 mm begint te brokkelen na herhaaldelijk samenballen en uitrollen op vloeipapier [13](#page=13). #### 1.5.3 Plasticiteitsindex ($i_p$) Het verschil tussen de vloeigrens en de uitrolgrens [13](#page=13). $$ i_p = W_l - W_p $$ De plasticiteitsindex is een maat voor de uitgestrektheid van het plastische gebied; een grotere $i_p$ duidt op een meer samenhangende grond [13](#page=13). #### 1.5.4 Vloeiindex ($I_l$) Deze index relateert het werkelijke watergehalte ($W$) aan de vloeigrens en uitrolgrens [13](#page=13). $$ I_l = \frac{W - W_p}{W_l - W_p} $$ Er bestaat een verband tussen de vloeigrens en de plasticiteitsindex [13](#page=13). #### 1.5.5 Krimpgrens ($W_k$) Het watergehalte vanaf welk punt een verdere afname van het watergehalte niet meer leidt tot een vermindering van de uitwendige afmetingen van de grond. Bij uitdroging na het bereiken van de krimpgrens daalt het watergehalte zonder volumeverandering [14](#page=14). $$ W_k = \frac{\delta_w}{\gamma_d} - \frac{\delta_w}{\delta_k} $$ Hierbij is $\delta_w$ het soortelijk gewicht van water en $\delta_k$ het soortelijk gewicht van de korrels [14](#page=14). ### 1.6 Methode Bestuur van Geotechniek Deze methode, ontwikkeld door het Bestuur van Geotechniek, biedt een wetenschappelijke benadering voor de benaming van gronden, met name voor gronden met meer dan 10% fracties I + II en/of significante hoeveelheden humus en kalk [15](#page=15). #### 1.6.1 Bepaling van organische stoffen en kalkgehalte Het gehalte aan organische stoffen wordt bepaald door het gewichtsverlies na behandeling met waterstofperoxyde ($H_2O_2$). Het kalkgehalte wordt bepaald door het gewichtsverlies na behandeling met verdund zoutzuur ($HCl$) [15](#page=15). **Voorbeeld berekening organische stoffen:** Eerst wordt de massa van een gedroogd monster ($M_1$) bepaald. Na behandeling met waterstofperoxyde, drie keer wassen en opnieuw drogen, wordt de massa ($M_2$) bepaald [15](#page=15). $$ \text{Gehalte organische stoffen} = \frac{M_1 - M_2}{M_1} \ast 100 $$ **Voorbeeld berekening kalk:** Na behandeling met zoutzuur, wassen en drogen wordt de massa ($M_3$) bepaald [15](#page=15). $$ \text{Gehalte kalk} = \frac{M_2 - M_3}{M_1} \ast 100 $$ #### 1.6.2 Bepaling korrelverdeling De korrelverdeling wordt bepaald door natte zeving op 63 µm en droge zeving van de fracties groter dan 63 µm [15](#page=15). * **Natte zeving op 63 µm:** Het monster wordt met water verpulverd, gezeefd, het water met fijne deeltjes afgeschud, en daarna gedroogd en gewogen [15](#page=15). * **Droge zeving van > 63 µm:** De zeefrest groter dan 63 micrometer wordt verzameld, gedroogd en gewogen [15](#page=15). Het onderscheid tussen leemhoudend en kleihoudend zand wordt gemaakt door de verhouding van de gewichtspercentages in fracties I en IIa te berekenen [15](#page=15). --- # Grondmechanisch onderzoek en laboratoriumproeven Een grondmechanisch onderzoek omvat een gestructureerde reeks stappen, beginnend met een algemene verkenning van het terrein en voortbouwend op specifieke veld- en laboratoriumproeven om de geotechnische eigenschappen van de bodem te bepalen [18](#page=18). ### 2.1 Fasen van een geotechnisch onderzoek Een geotechnisch onderzoek verloopt typisch in vier hoofdfasen [18](#page=18): #### 2.1.1 Terreinverkenning Deze fase omvat een eerste, visuele inspectie en beoordeling van het bouwterrein en de directe omgeving. Dit omvat [18](#page=18): * **Bezichtigen van het bouwterrein:** Een algemene indruk krijgen van het terrein. * **Topografische informatie:** Verzamelen van gegevens over de hoogteverschillen en de algemene ligging [18](#page=18). * **Oppervlakkig bodemonderzoek:** Korte inspectie van de grond aan de oppervlakte [18](#page=18). * **Nazicht van de vegetatie:** Potentiële indicaties van de grondsoort of wateromstandigheden afleiden uit de aanwezige plantengroei [18](#page=18). * **Aanduidingen m.b.t. waterstand:** Observeren van eventuele aanwijzingen over het grondwaterpeil [18](#page=18). * **Onderzoek van bestaande constructies:** Beoordelen van nabijgelegen of aanwezige structuren op mogelijke geotechnische problemen of kenmerken [18](#page=18). #### 2.1.2 Voorstudie Deze fase richt zich op het verzamelen van bestaande informatie over de ondergrond. Belangrijke bronnen zijn [18](#page=18): * **Geologische kaarten:** Bieden informatie over de dikte en soort van geologische formaties, zoals tertiaire afzettingen [18](#page=18). * **Grondmechanische kaarten:** Bevatten gedetailleerde gegevens over geologie, geotechnische eigenschappen en hydrogeologische condities [18](#page=18). * **Historische kaarten:** Kunnen informatie verschaffen over vroegere structuren zoals vestigingsmuren of gedempte grachten die de ondergrond kunnen beïnvloeden [18](#page=18). * **Databanken:** Centrale opslagplaatsen voor informatie over de ondergrond, inclusief eerdere sonderingen en boringen [18](#page=18). #### 2.1.3 Terreinonderzoek Dit is de fase waarin directe metingen en bemonsteringen in het veld plaatsvinden. Methoden omvatten [18](#page=18): * **Graven van een put:** Het blootleggen van de grondlagen voor visuele inspectie [18](#page=18). * **Grondboringen:** Het verkrijgen van verticale profielen van de ondergrond. Een boringsrapport bevat lithologische en stratigrafische beschrijvingen, de grondsoort, en het grondwaterpeil. Lithologie is de beschrijving van sedimentaire gesteenten, terwijl stratigrafie de opeenvolging en samenhang van gesteentelagen bestudeert. Boringen kunnen droog of met spoeling worden uitgevoerd [20](#page=20). * **Droge boringen:** Gebruiken geen vloeistof. Handboringen zijn geschikt voor ondiep onderzoek. Voorbeelden zijn de Edelmanboor, Riversideboor, Grindboor, Pulsboor, Gutsboor, Zuigerboor, Steekboor en Spiraalboor. Mechanisch boren wordt gebruikt voor diepere boringen, met types zoals de Steekboor, Avegaarboor, Pulsboor en Kernboring (met diamantkop) [20](#page=20). * **Spoelboringen:** Gebruiken water of spoelvloeistof om boorgruis af te voeren. Ze zijn geschikt tot dieptes van 100 meter. Dit kan direct (spoeling naar bodem, afvoer langs zijwand) of indirect (spoeling langs zijwand, afvoer door holle buis) plaatsvinden. Spoelboringen kunnen ook verbuisd worden voor stabiliteit [20](#page=20). * **Standard Penetration Test (SPT):** Een dynamische test die informatie geeft over de geotechnische eigenschappen. Hierbij wordt een hamer van 63,5 kg vanaf 760 mm hoogte op een buis van 50,8 mm buitendiameter en 35 mm binnendiameter laten vallen, met het tellen van het aantal slagen om de buis 150 mm diep te drijven. De N-waarde wordt berekend uit het aantal slagen voor de tweede en derde 150 mm indringing [21](#page=21). * **Pressiometerproef:** Een drukmeterproef, ideaal voor cohesieve gronden, die het verband tussen horizontale spanning en vervorming in de grond bepaalt. Een sonde in een boorgat wordt opgepompt, waarbij bij elke drukverhoging het weggedrukte volume wordt genoteerd tot de limietdruk bereikt is. Het resultaat is een druk-volume kromme [21](#page=21). * **Plaatbelastingsproef:** Wordt niet verder besproken in de verstrekte tekst [18](#page=18). * **Vane Shear Test (Vane-shear proef):** Een vinproef, geschikt voor zachte klei en slib waar andere methodes falen door de lage sterkte. Het doel is de ongedraineerde schuifweerstand van deze slappe gronden te bepalen. Hierbij wordt een staaf met vier vinvormige elementen in de grond gedreven en geroteerd, waarbij de schuifweerstand wordt gemeten [22](#page=22). * **Sonderingen:** Methoden om de laagopbouw, homogeniteit, discontinuïteiten en mechanische karakteristieken van de grond te bepalen [23](#page=23). * **Doel:** Lagen, holten, grondsoort, fysische/mechanische eigenschappen identificeren, en data verzamelen voor geotechnische studies [23](#page=23). * **Types:** Dynamisch en statisch [23](#page=23). * **Handsonderen:** Met apparaten als de PANDA (dynamisch) of een handsondeerapparaat met manometer [23](#page=23). * **Diepsonderen (CPT - Cone Penetration Test):** Gebruikt hogere krachten (100 en 200 kN) en kan mechanisch of elektrisch zijn [23](#page=23). * **Principe:** Meet de conusweerstand ($q_c$) na 8 cm indringing en de totale indringingsweerstand ($Q_t$) na 20 cm, wat de som is van $q_c$ en de totale mantelwrijving [23](#page=23). * **Mechanisch (discontinu) sonderen:** Gebruikt bovengrondse drukopmeters. Veelgebruikte conussen zijn: * M1 conus (mantelconus): Meet $q_c$ en $Q_t$, waaruit de zijdelingse wrijvingsweerstand ($Q_{st}$) wordt berekend (#page=23, 24) [23](#page=23) [24](#page=24). * M2 conus (kleefmantelconus): Meet $q_c$ en de plaatselijke wrijvingsweerstand ($f_s$). Hieruit wordt het wrijvingsgetal ($R_f = f_s/q_c$) berekend. Meet ook $Q_t$ en berekent $Q_{st}$ [24](#page=24). * M4 conus (gewone conus): Meet $q_c$ en $Q_t$, waaruit $Q_{st}$ wordt berekend [24](#page=24). * **Elektrisch (continu) sonderen (CPT-E):** Meet weerstanden elektrisch, metingen zijn continu [24](#page=24). * Elektrische conus CPT E: Meet $q_c$ en $f_s$, metingen elke 0,02-0,05 m. Berekent $R_f$ en $Q_{st}$ [24](#page=24). * Piëzoconus CPT U: Meet naast $q_c$ en $f_s$ ook de waterspanning ($u_T$) rond de conus. Berekent $R_f$ en $Q_{st}$ [24](#page=24). * **CPT (Cone Penetration Test) detail:** De hydraulische drukkracht op de mantelbuizen drukt deze neer, de weerstand op niveau $\beta$-$\beta$ is de totale indringingsweerstand $Q_t$. Door de hydraulische druk op de binnenstangen te verhogen, bewegen deze onafhankelijk met 20 mm/s naar beneden. De weerstand op de stangen, na correctie voor eigengewicht, geeft de conusweerstand $Q_c$. $Q_c$ wordt uitgedrukt als druk ($q_c$) in N/mm² of MPa, gedeeld door de horizontale projectie van de conussectie (10 cm²). Door $Q_c$ af te trekken van $Q_t$ wordt de totale zijdelingse wrijving $F_{tot}$ verkregen. Voor elke laag van 20 cm worden $q_c$ en $F_{tot}$ afgeleid. Mechanisch sonderen gebeurt discontinu met M1, M2 en M4 conussen [25](#page=25). #### 2.1.4 Laboratoriumproeven Na veldwerk worden grondmonsters in het laboratorium onderzocht om gedetailleerde eigenschappen te bepalen. Belangrijke proeven zijn [18](#page=18): * **Celproef:** Een oudere methode om de schuifsterktekarakteristieken te bepalen (#page=18, 28, 30). Het monster wordt omringd door water en een rubber vlies, en belast met een constante verticale kracht (N). Het is een spanningsgestuurde proef, waarbij de breukcirkel wordt verkregen door de celdruk (W) te laten afnemen bij constante N, tot het monster bijna bezwijkt (#page=28, 30). In tegenstelling tot de triaxiaalproef, werkt de celdruk hier enkel op het cilindrische zij-oppervlak. Grotere monsters worden vaak gebruikt [18](#page=18) [28](#page=28) [30](#page=30) [31](#page=31). * **Triaxiaalproef:** Bepaalt de schuifsterkte en het vervormingsgedrag van de grond (#page=18, 27, 29). Een proefstuk wordt in een cel geplaatst en belast met een stempel met constante snelheid, terwijl de celdruk (W) constant wordt gehouden. De hoofdspanningen $\sigma_1$ en $\sigma_2$ worden berekend. De proef wordt herhaald met een nieuw monster bij een hogere celdruk (W). Uit twee breukcirkels van Mohr kunnen de cohesie (c) en de inwendige wrijvingshoek ($\phi$) worden bepaald (#page=27, 29. De triaxiaalproef is typisch vervormingsgestuurd in verticale zin (#page=29, 31 [18](#page=18) [27](#page=27) [29](#page=29) [31](#page=31). * **Directe afschuifproef:** Wordt gebruikt om de formule van Coulomb toe te passen. Grond wordt in een mal geperst en belast met een verticale kracht, waarna de bijbehorende schuifspanning wordt gemeten. Door de proef te herhalen met verschillende horizontale krachten, ontstaat een grafiek waaruit de schuifweerstandskarakteristieken afgeleid kunnen worden [27](#page=27). * **Samendrukkingsproef:** Wordt niet gedetailleerd besproken in de verstrekte tekst [18](#page=18). ### 2.2 Spanningen in de grond en schuifweerstand #### 2.2.1 Hoofdnormaalspanningen en de Cirkel van Mohr De cirkel van Mohr beschrijft het verband tussen de normaalspanningen ($\sigma$) en schuifspanningen ($\tau$) op een bepaald vlak binnen een materiaal onder spanning. Het is een natuurkundig verband dat aangeeft onder welke spanningstoestand materiaal bros vervormt. Op een horizontaal vlak werken verticale spanningen, op een verticaal vlak horizontale spanningen; dit zijn de hoofdnormaalspanningen. De cirkel van Mohr, bepaald door zijn middelpunt (p) en straal (q), maakt het mogelijk om spanningstoestanden in een (p, q)-diagram voor te stellen als punten die een spanningspad vormen [26](#page=26). #### 2.2.2 De formule van Coulomb De schuifweerstand van een grond kan beschreven worden met de formule van Coulomb: $$ \tau_m = c + \sigma_k \cdot \tan(\phi) $$ Hierin is: * $\tau_m$: de globale schuifweerstand in een afschuifvlak [27](#page=27). * $c$: de cohesie, ofwel de samenhang/nulwrijving van de grond [27](#page=27). * $\sigma_k$: de aanwezige normaalspanning op het afschuifvlak [27](#page=27). * $\phi$: de inwendige wrijvingshoek van de grond [27](#page=27). De waarden van $c$ en $\phi$ zijn de schuifweerstandskarakteristieken van de grond en worden proefondervindelijk bepaald. Deze parameters worden bepaald met onder andere de directe afschuifproef, de triaxiaalproef en de celproef [27](#page=27). > **Tip:** De triaxiaalproef is vervormingsgestuurd in verticale richting, terwijl de celproef spanningsgestuurd is in verticale richting (#page=29, 31. Dit is een cruciaal verschil bij het interpreteren van de resultaten [29](#page=29) [31](#page=31). > **Tip:** Bij de triaxiaalproef wordt de breuk bepaald door een constante snelheid van belasting toe te passen, terwijl bij de celproef een constante belasting wordt aangehouden en de celdruk wordt variërend [31](#page=31). > **Tip:** Vergeet niet dat bij de triaxiaalproef een *nieuw, vers* monster gebruikt wordt bij elke celdrukwaarde om de breukcirkels van Mohr te construeren [29](#page=29). --- # Spanningen en consolidatie in de grond Dit onderwerp behandelt de berekening van spanningen in de grond met behulp van de cirkel van Mohr en de formule van Coulomb, evenals het consolidatieproces en de toepassing ervan op uitgravingen en ophogingen. ### 3.1 Spanningen in de grond #### 3.1.1 De cirkel van Mohr De cirkel van Mohr beschrijft het natuurkundige verband dat aangeeft onder welke spanningstoestand een materiaal brosse vervorming vertoont. Op een horizontaal vlakje werken alleen verticale spanningen, en op een verticaal vlakje werken alleen horizontale spanningen. Dit zijn de hoofdnormaalspanningen. De waarden van de schuifspanningen $\tau$ en de hoofdnormaalspanningen $\sigma$ voor een bepaald vlak kunnen worden afgeleid via de cirkel van Mohr. De cirkel wordt volledig gekend door zijn middelpunt ($p$) en straal ($q$). Elke spanningstoestand kan in een $(p, q)$-diagram worden voorgesteld door een punt. Veranderingen in de spanningen resulteren in een verplaatsing van dit punt, wat het spanningspad wordt genoemd [26](#page=26). #### 3.1.2 De formule van Coulomb De formule van Coulomb beschrijft de globale schuifweerstand ($\tau_m$) in een afschuifvlak waar de aanwezige normaalspanning gelijk is aan $\sigma_k$ [27](#page=27): $$ \tau_m = c + \sigma_k \cdot \text{tg}(\phi) $$ Hierin zijn: * $c$ de cohesie (samenhang of nulwrijving) [27](#page=27). * $\phi$ de inwendige wrijvingshoek [27](#page=27). De cohesie en de inwendige wrijvingshoek zijn de schuifweerstandskarakteristieken van een grondsoort en zijn afhankelijk van de grondsoort en structuur. Deze worden proefondervindelijk bepaald [27](#page=27). De formule van Coulomb kan bepaald worden met behulp van een directe afschuifproef [27](#page=27): * Grond wordt in een mal geplaatst en een verticale kracht wordt aangebracht; de bijbehorende schuifkracht ($T$) wordt gemeten [27](#page=27). * De normaalspanning en schuifspanning worden berekend en in een grafiek geplaatst [27](#page=27). * De proef wordt herhaald met een grotere horizontale kracht, wat leidt tot een nieuwe waarde. Door dit te herhalen ontstaat een rechte lijn in de grafiek [27](#page=27). **Alternatieven voor het bepalen van schuifspanning:** * **Triaxiaalproef:** * Doel: het bepalen van de schuifsterkte en het vervormingsgedrag van de grond [27](#page=27). * Principe: Een proefstuk wordt geplaatst in een glazen cel en omringd door water. De cel wordt gevuld met water, wat een celdruk ($W$) veroorzaakt. Het monster wordt belast met een constante snelheid via een stempel ($N$). De celdruk ($W$) wordt constant gehouden. $N$ neemt toe, en $\sigma_1$ en $\sigma_2$ worden berekend bij constante $W$ totdat $N$ afneemt of constant blijft, wat duidt op breuk (#page=27, 29). De proef wordt herhaald met een tweede proefstuk met een hogere $W$. Dit resulteert in twee breukcirkels van Mohr waarmee $c$ en $\phi$ bepaald kunnen worden (#page=27, 29). De triaxiale proef is vervormingsgestuurd: de vervorming wordt opgelegd en de bijbehorende verticale kracht wordt gemeten [27](#page=27) [29](#page=29). * **Tip:** Vergeet niet dat bij de triaxiaalproef het tweede monster een nieuw, vers monster is [29](#page=29). * **Celproef:** * Principe: Het monster wordt in een glazen cel geplaatst, omringd door een rubber vlies en water (#page=28, 30). Het monster wordt belast met een constante belasting ($N$) via een stempel (#page=28, 30). De celproef is spanningsgestuurd: de breukcirkel wordt verkregen door $W$ te laten afnemen bij een constante $N$, totdat deze nauwelijks meer afneemt, wat duidt op nagenoeg bezwijken (#page=28, 30). De steundruk van het water is hier alleen horizontaal, in tegenstelling tot de triaxiaalproef (#page=28, 30). Deze methode is verouderd (#page=28, 30) [28](#page=28) [30](#page=30). #### 3.1.3 Vergelijking celproef en triaxiaalproef In tegenstelling tot het triaxiaalapparaat, waarbij de celdruk ($W$) zowel zijwaarts als op de bovenkant van het monster werkt, werkt de celdruk in het celapparaat alleen op het cilindrische zijvlak van het monster. Bij de triaxiaalproef wordt meestal de vervorming opgelegd en de bijbehorende verticale kracht gemeten, terwijl de celproef spanningsgestuurd is. In horizontale zin zijn beide proeven spanningsgestuurd. Monsternummers zijn bij de celproef doorgaans groter. Bij de celproef is $N$ constant, terwijl bij de triaxiaalproef de snelheid van belasting constant is [31](#page=31). ### 3.2 Consolidatie #### 3.2.1 Het consolidatieproces Consolidatie treedt op wanneer een verzadigd korrelskelet onder uitwendige belasting een kleiner volume tracht in te nemen, waardoor overtollig poriënwater wordt uitgeperst (#page=32, 34). De totale spanningsverandering ($\Delta\sigma$) kan worden opgesplitst in de verandering in korrelskeletspanningen ($\Delta\sigma_k$) en de verandering in poriënwateroverspanning ($\Delta\sigma_w$) (#page=32, 34)] [32](#page=32) [34](#page=34): $$ \Delta\sigma = \Delta\sigma_k + \Delta\sigma_w $$ * **Goed doorlatende gronden (zandgronden):** Het poriënwater wordt onmiddellijk uitgeperst. $\Delta\sigma_k = \Delta\sigma$ en $\Delta\sigma_w = 0$. Er worden geen wateroverspanningen gegenereerd, en de grond gaat direct over van een niet-gedraineerde naar een gedraineerde toestand (#page=32, 34) [32](#page=32) [34](#page=34). * **Weinig doorlatende gronden (kleigronden):** Het overtollige poriënwater kan niet onmiddellijk weggeperst worden, waardoor wateroverspanningen ($\Delta\sigma_w$) ontstaan. Onmiddellijk na belasting is $\Delta\sigma_w = \Delta\sigma$ en $\Delta\sigma_k = 0$ (#page=32, 34). Het duurt enige tijd voordat de grond overgaat van een niet-gedraineerde naar een gedraineerde toestand, waarin al het overtollige poriënwater is uitgeperst en $\Delta\sigma_w = 0$ (#page=32, 34). Na consolidatie geldt $\Delta\sigma_k = \Delta\sigma$ en $\Delta\sigma_w = 0$ (#page=32, 34). Bij gelijke totaalspanningen zijn $\sigma_k$ en $\sigma_w$ complementair (#page=32, 34) [32](#page=32) [34](#page=34). #### 3.2.2 Het seculier effect Het seculier effect is een fenomeen waarbij de zetting na het praktische einde van het consolidatieproces nog doorgaat. Dit gebeurt alleen bij ondoorlatende grond (klei, veen). De oorzaak is niet volledig duidelijk, maar kan worden toegeschreven aan een laag geabsorbeerd water rond de deeltjes of variaties in de afmetingen van de poriënkanalen [32](#page=32). Volgens de consolidatietheorie zou de zetting volgens lijn a-b-c' moeten verlopen, maar metingen tonen een verloop volgens lijn a-b-c, waarbij het deel b-c nagenoeg rechtlijnig is [33](#page=33). #### 3.2.3 Toepassing op uitgravingen en ophogingen * **Uitgravingen in weinig doorlatende grond:** Bij uitgravingen vallen belastingen weg, wat het omgekeerde effect van consolidatie veroorzaakt. Er ontstaan negatieve wateroverspanningen ($\Delta\sigma_w$) omdat de grond water wil opnemen. De schuifspanning die nodig is voor stabiliteit is dan maximaal [35](#page=35): $$ \Delta\tau = \Delta\sigma_k \cdot \text{tg}(\phi) = (\Delta\sigma - \Delta\sigma_w) \cdot \text{tg}(\phi) $$ Naarmate tijd verstrijkt, neemt de grond meer water op, verdwijnt de negatieve poriënspanning, en neemt de beschikbare schuifweerstand af. De stabiliteit van een uitgraving in weinig doorlatende grond verslechtert dus na verloop van tijd; de meest kritieke fase is lange tijd na de realisatie van de uitgraving, wanneer de gedraineerde toestand is bereikt [35](#page=35). * **Ophogingen in weinig doorlatende grond:** Bij ophogingen ontstaat een belastingstoename, wat een wateroverspanning creëert. Onmiddellijk na de ophoging is $\Delta\sigma_w \approx \Delta\sigma$, waardoor de optredende schuifspanning voor stabiliteit nagenoeg nul is: $$ \Delta\tau = \Delta\sigma_k \cdot \text{tg}(\phi) = (\Delta\sigma - \Delta\sigma_w) \cdot \text{tg}(\phi) \cong 0 $$ Naarmate de tijd vordert, wordt overtollig poriënwater uitgeperst, neemt de wateroverspanning af, en stijgt de schuifweerstand omdat de korreloverspanning complementair toeneemt. De stabiliteit van een ophoging op weinig doorlatende gronden verbetert naarmate de tijd vordert. De meest kritieke fase is direct na het aanbrengen van de ophoging (niet-gedraineerde toestand) [35](#page=35). #### 3.2.4 Schijnbare schuifweerstand De beschikbare wrijvingsweerstand wordt gegeven door de wet van Coulomb: $\tau_m = c + \sigma_k \cdot \text{tg}(\phi)$. Een toename van de wrijvingsweerstand kan alleen tot stand komen door een toename van de korrelspanning ($\Delta\sigma_k$). De toename van de wrijvingsweerstand is dan [36](#page=36): $$ \Delta\tau_m = \Delta\sigma_k \cdot \text{tg}(\phi) $$ Omdat de totale spanning gelijk is aan de som van korrel- en waterspanningen ($\Delta\sigma = \Delta\sigma_k + \Delta\sigma_w$), kan $\Delta\sigma_k$ vervangen worden door $(\Delta\sigma - \Delta\sigma_w)$ ] [36](#page=36): $$ \Delta\tau_m = (\Delta\sigma - \Delta\sigma_w) \cdot \text{tg}(\phi) $$ Direct na belasting, wanneer $\Delta\sigma_w \approx \Delta\sigma$, is $\Delta\tau_m \approx 0$. Om de toename van de schuifweerstand te kunnen becijferen, is de waarde van $\Delta\sigma_w$ nodig, die moeilijk exact te bepalen is. Daarom wordt gerekend met aangepaste schuifweerstandskarakteristieken, $c'$ en $\phi'$, die de schijnbare schuifweerstandskarakteristieken worden genoemd (schijnbare cohesie en schijnbare inwendige wrijvingshoek). Onmiddellijk na belasten is $\phi'$ zeer klein; na consolidatie is $\phi' = \phi$ [36](#page=36). --- # Funderingstechnieken: diepte- en paalfunderingen Dit onderwerp behandelt diverse funderingstechnieken, met een focus op diepfunderingen en paalfunderingen, inclusief de principes van hun ontwerp en berekening van draagvermogen. ### 4.1 Introductie tot funderingstechnieken Funderingen dienen om verticale en horizontale krachten van een bouwwerk over te dragen naar een draagkrachtige grondlaag. Een overzicht van verschillende funderingstechnieken omvat: funderingen op staal, funderingen binnen beschoeide sleuven, diepwanden, paalfunderingen, zinkputten met grote afmetingen, funderingen op weinig draagkrachtige lagen, injecties, en funderen onder freatisch niveau [3](#page=3). #### 4.1.1 Oorzaken van scheurvorming gerelateerd aan funderingen Scheurvorming in constructies kan door diverse factoren worden veroorzaakt, waarvan zeven direct op de fundering van invloed zijn [4](#page=4): * **Wijziging van het freatisch oppervlak (FO)**: Een verlaging kan negatieve kleef op palen en grondspoelingen veroorzaken, terwijl een verhoging kan leiden tot drijfzand en te slappe grond [4](#page=4). * **Grondophoging**: Dit kan leiden tot ongelijkmatige grondbelasting en bij paalfunderingen tot negatieve kleef [4](#page=4). * **Trillingen**: Veroorzaakt door bijvoorbeeld wegwerkzaamheden of zwaar verkeer, pakken grond dichter en leiden tot inklinken [4](#page=4). * **Geologische omstandigheden**: Veranderingen in grondsamenstelling door krimp of variërende doorlatendheid [4](#page=4). * **Ontwerp- en uitvoeringsfouten**: Zoals een onvoldoende diepe fundering (niet vorstvrij) of materiaaldefecten [4](#page=4). * **Ongelijkmatige zetting door geometrie gebouw**: Bijvoorbeeld wanneer slechts een deel van een gebouw onderkelderd is, wat leidt tot ongelijke inklinking [4](#page=4). * **Bomen**: De wortels kunnen de grond omhoog duwen en zo het freatisch oppervlak wijzigen [4](#page=4). #### 4.1.2 Veelvoorkomende funderingsproblemen Vijf veelvoorkomende oorzaken van funderingsproblemen zijn [5](#page=5): * **Ongelijke funderingsdiepte (FA)**: Dit leidt tot ongelijke grondlagen en zettingen, met name in cohesieve gronden [5](#page=5). * **Lekkende, defecte waterleidingen of rioleringen**: Veroorzaken uitspoeling van de fundering en ongelijkmatige zakkingen. Dit kan worden voorkomen door eerst zand in sleuven aan te brengen [5](#page=5). * **Heiwerk, toenemend vrachtverkeer**: Veroorzaakt trillingen die leiden tot inklinken van de grond. Bodemverdichting kan dit voorkomen [5](#page=5). * **Geroerde gronden (opgehoogd terrein)**: Grond die niet oorspronkelijk op die locatie aanwezig was. Vereist plaatproeven, sonderingen en verdichting. Oplossing bij slechte verdichting is walsen [5](#page=5). * **Uitgravingen, ophogingen**: Kunnen verzakkingen veroorzaken in onsamenhangende grond (zand, grind) en scheuren in metselwerk, met verhoogde kans op vochtinslag [5](#page=5). Scheuren kunnen primair, gelijkmatig, blijvend, toelaatbaar, rest of differentiëel zijn; differentiële (ongelijke) scheuren zijn het gevaarlijkst [5](#page=5). ### 4.2 Diepfunderen Diepfunderen worden toegepast wanneer de funderingsdiepte groter is dan de breedte van de funderingszool, maar minder dan driemaal de breedte ($B>>B$). Er bestaan diverse typen paalfunderingen, waaronder: secanspaal, verbuisde schroefboorpaal, boorpaal grote diameters, avegaarpaal, vibropaal, micropaal en soilmixpaal [53](#page=53) [55](#page=55). #### 4.3.1 Indeling van paalfunderingen Paalfunderingen kunnen worden onderverdeeld in drie hoofdsoorten: * **Grondverdringende palen**: Deze worden in de grond gedreven en verdringen de grond naar de zijkanten. Voorbeelden hiervan zijn prefabpalen (hol, dieselheiblok, koppensnellen, stalen H-profiel, hellende palen), in de grond gevormde heipalen (al dan niet met verbrede voet), micropalen (trillings- en schokvrij), soilmixpalen (trillingsvrij, geen grondverdringing) en schroefpalen zoals avegaar- en verbuisde schroefboorpalen [55](#page=55) [56](#page=56). * **In de grond vormende palen**: Deze worden ter plekke in de grond gevormd [55](#page=55). * **Boorpalen**: Hierbij wordt eerst een gat geboord, waarna de paal wordt geplaatst en het boorgat met beton en wapening wordt gevuld [65](#page=65). Sommige palen, zoals de vibropaal, combineren eigenschappen van meerdere typen (in de grond gevormd en grond verdringend) [55](#page=55). #### 4.3.2 Grondverdringende vs. geboorde palen Het belangrijkste verschil tussen grondverdringende en geboorde palen zit in de installatiemethode en de invloed op de omliggende grond [65](#page=65). | Kenmerk | Grondverdringende palen | Geboorde palen | | :--------------------- | :----------------------------------------------------------------------------------------- | :------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ | | **Installatiemethode** | In grond gedreven (tril- of heiblok); veel geluid en trillingen. | Eerst gat boren, dan paal plaatsen; boorgat vullen met beton en wapening; met installatie die materiaal kan brengen en gat kan vullen. | | **Invloed op grond** | Verdichting van de grond; grote drukken op paal; verhoogde draagkracht; zettingen en negatieve kleef. | Verwijderen van grond; kleine drukken tegen paal; risico op aanzienlijke ontspanning. | **Interpretatie van grafieken (belasting-zakking):** * **Verdringingspaal**: Weinig zakking bij toenemende belasting door grondverdichting. Bereikt maximale belasting $R_u$ bij relatief kleine zakking. * **Boorpaal**: Snellere en grotere zakking bij toenemende belasting omdat de grond niet wordt verdicht. Bereikt maximale belasting $R_u$ bij grotere zakking. Over het algemeen heeft een grondverdringingspaal een hogere (of gelijke) draagkracht dan een boorpaal [65](#page=65). #### 4.3.3 Grensdraagvermogen van een paalschacht Het grensdraagvermogen van een paalschacht ($R_{su}$) is de maximale belasting die via schachtwrijving kan worden overgedragen voordat bezwijken optreedt. Dit wordt berekend op basis van sonderingsgegevens (CPT) via twee methodes [66](#page=66): 1. **Methode van de totale gemeten wrijvingsweerstand** (vereist mechanische sondering, veel spreiding): $R_{su} = \alpha_s \cdot \Delta L \cdot \frac{O_s}{O_c}$ Waarbij: * $\alpha_s$ = installatiecoëfficiënt [66](#page=66). * $\Delta L$ = globale toename van de wrijvingsweerstand over een betrouwbare grondlaag [66](#page=66). * $O_s$ = omtrek van de paalschacht [66](#page=66). * $O_c$ = omtrek van de mantelbuis van het diepsonderingsapparaat [66](#page=66). 2. **Methode van lokale wrijving**, afgeleid uit gemeten puntweerstand $q_c$ (standaardmethode): $R_{su} = O_s \cdot \sum \alpha_{si} \cdot q_{si} \cdot h_i$ Waarbij: * $O_s$ = omtrek van de paalschacht [66](#page=66). * $\alpha_{si}$ = installatiecoëfficiënt (empirische factor) [66](#page=66). * $q_{si} = \eta_{pi} \cdot q_{ci}$ = lokale schuifweerstand langs de paalschacht over hoogte $h_i$ [66](#page=66). * $q_{ci}$ = gemeten conusweerstand in de beschouwde laag met hoogte $h_i$ [66](#page=66). Het totale grensdraagvermogen van de paal is: $R_{cu} = R_{bu} + R_{su}$ (waarbij $R_{bu}$ = grensdraagvermogen aan de punt van de paal) [66](#page=66). #### 4.3.4 Grensdraagvermogen aan de punt van de paal Het grensdraagvermogen aan de punt van de paal ($R_{bu}$) wordt berekend met de volgende formule, gebruikmakend van CPT-resultaten [67](#page=67): $R_{bu} = \beta \cdot \alpha_b \cdot \varepsilon_b \cdot \lambda \cdot A_b \cdot q_b$ Parameters: * $\beta = 1 + 0.3 \cdot \frac{B}{L}$ tot $1.3$: Vormfactor voor niet-cirkelvormige of niet-vierkante doorsneden van de paalpunt [67](#page=67). * $B$ = breedte paalpunt [67](#page=67). * $L$ = lengte paalpunt [67](#page=67). * $\alpha_b$: Coëfficiënt die paaltype en vervaardigingswijze rekening houdt, afhankelijk van grondsoort (uit tabel te halen) [67](#page=67). * $\varepsilon_b$: Parameter voor het schaaleffect op de schuifweerstand van de grond vanwege gescheurdheid [67](#page=67). * $\varepsilon_b = 1$ voor ongescheurde grondlagen (allesbehalve klei) [67](#page=67). * $0.476 \le \varepsilon_b = 1 - 0.01 \cdot (\frac{D_b}{D_c} - 1)$ voor kleigronden [67](#page=67). * $D_b$ = diameter van de paalpunt. Equivalent diameters ($D_{b,eq}$) zijn gedefinieerd voor cirkelvormige, rechthoekige en stalen profielen [67](#page=67). * $D_c$ = diameter van de conus = 35.7 mm [67](#page=67). * $\lambda$: Reductiefactor; 1 voor in de grond gevormde verbrede voet/micropalen, < 1 voor voetplaat/geprefabriceerde verbrede voet [67](#page=67). * $A_b$: Horizontale projectie van de paalpunt, bepaald door de geometrie van de paalpunt na uitvoering [67](#page=67). * $q_b$: Eenheidsdraagvermogen van een verdringingspaal, afgeleid uit $q_c$ waarden met rekening houdend met het schaaleffect [68](#page=68). --- # Draagvermogen van funderingen en palen Dit document biedt een gedetailleerd overzicht van de methoden en principes voor het bepalen van het draagvermogen van funderingen en palen. ## 5. Draagvermogen van funderingen en palen Dit hoofdstuk behandelt de controle van het draagvermogen van funderingen en palen, inclusief verschillende testmethoden, theoretische formules en de invloed van diverse factoren. ### 5.1 Evenwichtsdraagvermogen van strookfunderingen Het evenwichtsdraagvermogen van een strookfundering wordt bepaald door de som van de weerstand die wordt geboden door de nevenbelasting ($p_b$), de cohesie ($c$) en het eigengewicht van de grond ($gammak$) onder de funderingszool. De algemene relatie is [45](#page=45): $$p_r = V_b \cdot p_b + V_c \cdot c + V_g \cdot \gamma_k \cdot b$$ Waarin: * $p_r$ het eenheidsdraagvermogen is [45](#page=45). * $V_b \cdot p_b$ ($p_{r1}$) het effect is van de nevenbelasting ($p_b$) naast de fundering ter hoogte van de funderingsaanzet. $p_b$ is de verticale korrelspanning op het niveau van de funderingsaanzet [45](#page=45). * $V_c \cdot c$ ($p_{r2}$) het effect is van de cohesie ($c$) langsheen het glijvlak, wat vaak verwaarloosd wordt. $c$ is de cohesie, samenhang, of nulwrijving [45](#page=45). * $V_g \cdot \gamma_k \cdot b$ ($p_{r3}$) het effect is van het eigengewicht van de grondmassa onder de funderingsaanzet. $\gamma_k$ is het korrelvolumegewicht van de grond onder de funderingsaanzet en $b$ is de breedte van de funderingszool [45](#page=45). #### 5.1.1 De wet van Buisman De algemene betrekking voor het eenheidsdraagvermogen van een oneindig lange strookfundering is bekend als de wet van Buisman. Deze wet gaat uit van een geconsolideerde toestand. Bij niet volledige consolidatie van samenhangende, verzadigde gronden moet rekening worden gehouden met wateroverspanning en $\phi'$ in plaats van $\phi$ [43](#page=43). De wet van Buisman wordt toegepast met behulp van bijbehorende elementen om de nauwkeurigheid te verhogen: * **Vormfactoren ($s_b, s_c, s_\gamma$):** Deze worden gebruikt wanneer de verhouding tussen de lengte ($l$) en breedte ($b$) van de funderingszool klein is (l/b niet > 5), wat leidt tot een driedimensionaal probleem waarbij de bijdrage tot de wrijvingsweerstand stijgt (#page=43, 45). De formule wordt dan [43](#page=43) [45](#page=45): $$p_r = s_b \cdot V_b \cdot p_b + s_c \cdot V_c \cdot c + s_\gamma \cdot V_g \cdot \gamma_k \cdot b$$ [45](#page=45). * **Dieptefactoren ($d_b, d_c, d_\gamma$):** Deze factoren houden rekening met de schuifweerstand in grondlagen boven de funderingsaanzet, die bij de oorspronkelijke afleiding van Buisman als verwaarloosbaar werd beschouwd (#page=43, 45). Indien deze niet verwaarloosbaar is, beïnvloedt dit de vorm van de glijvlakken en het eenheidsgrensdraagvermogen. De formule wordt dan [43](#page=43) [45](#page=45): $$p_r = d_b \cdot s_b \cdot V_b \cdot p_b + d_c \cdot s_c \cdot V_c \cdot c + d_\gamma \cdot s_\gamma \cdot V_g \cdot \gamma_k \cdot b$$ [45](#page=45). * **Excentrisch belaste zool:** De wet van Buisman gaat uit van een centrische belasting (#page=44, 45). Bij een excentrische belasting wordt een lineaire benadering gebruikt, waarbij de effectieve breedte van de zool wordt aangepast. De belasting grijpt aan op een fictief massief met een breedte $b' = 2u$, waarbij $u$ de complementaire excentriciteit is (#page=44, 45). De formule wordt dan [44](#page=44) [45](#page=45): $$p_r = V_b \cdot p_b + V_c \cdot c + V_g \cdot \gamma_k \cdot b'$$ [45](#page=45). #### 5.1.2 Vesic's benadering Vesic's benadering houdt rekening met de veranderde vorm van de glijvlakken die ontstaan door het eigengewicht ($gammak$) (#page=43, 46). De oorspronkelijke Prandtl-glijdvlakken worden kleiner bij de beschouwing van het eigengewicht, wat leidt tot een onderschatting van het weerstandsbiedende moment (#page=43, 46). Vesic’s factoren voor het eigengewicht ($V_g$) zijn gebaseerd op theoretische analyses van spanningstoestanden onder funderingen en houden rekening met de volledige spanningsverdeling van de grond, inclusief het eigengewicht. Dit maakt zijn methode geschikter voor zwaardere constructies en diepere funderingen [43](#page=43) [46](#page=46). Vesic kan vergeleken worden met Raes, wiens factoren empirisch zijn en specifiek voor België en omringende gebieden, vaak toegepast bij relatief eenvoudige grondmechanische eigenschappen [46](#page=46). ### 5.2 Evenredigheidsfactoren voor verschillende grondcondities De evenredigheidsfactoren ($V_b, V_c, V_g$) worden onderscheiden op basis van de grondcondities: * $V_b, V_c, V_g$: Deze factoren zijn gerelateerd aan de schuifweerstandskarakteristieken voor een geconsolideerde toestand, doorgaans bij $\phi \ge 30^{\circ}$. Voor $V_g$ wordt bij voorkeur de factor van Vesic gebruikt (#page=46, 47) [46](#page=46) [47](#page=47). * $V''_b, V'_c, V'_g$: Deze factoren worden gebruikt voor samenhangende, verzadigde gronden waarbij de belasting wordt toegepast in niet volledig geconsolideerde gronden. Hierbij moet rekening worden gehouden met wateroverspanning en worden de factoren bepaald met $\phi'$ in plaats van $\phi$ [47](#page=47). Deze factoren worden in de praktijk bepaald door waarden te halen uit tabellen of grafieken, afhankelijk van de $\phi$ of $\phi'$ waarde van de grond [47](#page=47). #### 5.2.1 Laagdikte-effect Het laagdikte-effect beschrijft hoe de consolidatietijd kwadratisch toeneemt met de laagdikte ($l_{max}$), wat de duur van het consolidatieproces beïnvloedt. De laagdikte wordt gedefinieerd als de hoogte van de zone waarbinnen het glijvlak zich uitstrekt onder de funderingsaanzet [48](#page=48). ### 5.3 Formule van Terzaghi voor zettingen De formule van Terzaghi wordt gebruikt voor het berekenen van de zetting van een fundering. De berekeningen stoppen wanneer de spanningsverandering ($ \Delta p $) minder dan 10% van de oorspronkelijke spanning ($p$) bedraagt. De formule, gebaseerd op de hypothese dat $E$ constant is, lineair toeneemt met de diepte, en lineair toeneemt met de korrelspanning ($p$), is [49](#page=49): $$z = \sum \frac{\Delta h}{C} \ln\left(\frac{p + \Delta p}{p}\right)$$ Waarin: * $z$ de totale samendrukking is [49](#page=49). * $\Sigma$ de som is van de samendrukkingen van laagjes onder de funderingsaanzet [49](#page=49). * $\Delta h$ de dikte is van elk laagje, meestal 20 cm [49](#page=49). * $C$ de samendrukkingsconstante is [49](#page=49). * $p$ de oorspronkelijke verticale korrelspanning is in het midden van het beschouwde laagje [49](#page=49). * $\Delta p$ de korrelspanningstoename is in het midden van het laagje als gevolg van de belasting op de zool [49](#page=49). #### 5.3.1 Reductiecoëfficiënt ($i$) Voor een praktische benadering in singuliere punten wordt de reductiecoëfficiënt ($i$) gebruikt (#page=50, 52). Deze is afhankelijk van de verhouding tussen de diepte onder de funderingsaanzet en de breedte van de zool, evenals van de vorm en afmetingen van de zool (#page=50, 52). De korrelspanningstoename op het niveau van de funderingsaanzet ($ \sigma_g $) wordt hiermee gecorrigeerd [50](#page=50) [52](#page=52): $$\Delta p = i \cdot \sigma_g$$ (#page=50, 52) [50](#page=50) [52](#page=52). #### 5.3.2 Elasticiteitsconstante ($A$) versus samendrukkingsconstante ($C$) De elasticiteitsconstante ($A$) en de samendrukkingsconstante ($C$) beschrijven verschillende aspecten van de grondvervorming. De samendrukkingsconstante ($C$) vertegenwoordigt het plastische deel van de zetting, terwijl de elasticiteitsconstante ($A$) het elastische deel weergeeft. Over het algemeen is $A$ 3 tot 10 keer groter dan $C$. De relatie tussen beide kan ook worden uitgedrukt als [51](#page=51): $$C = \beta \cdot \frac{q_c}{p_b}$$ [51](#page=51). ### 5.4 Paalproeven en controles Verschillende methoden worden gebruikt om het draagvermogen en de integriteit van palen te controleren [57](#page=57): * **Statische belastingsproeven (SLT - Static Load Test):** Experimenten op funderingspalen om hun draagvermogen en gedrag onder belasting te bepalen. Het doel is het grensdraagvermogen vaststellen, de relatie tussen belasting en zakking bepalen, en de elasticiteit van de paal en de omliggende grond meten. De belasting wordt stapsgewijs verhoogd, waarbij zettingen worden gemeten en uitgezet in een belasting-zakking diagram. Er bestaan axiale drukproeven en axiale trekproeven [58](#page=58). * **Dynamische belastingsproeven:** Gebruiken de energie van een valblok of heihamer om de draagkracht te bepalen. * **Statnamic belastingsproef:** Een combinatie van statische en dynamische methoden. Een massa wordt kortstondig met gecontroleerde kracht omhooggeduwd, waardoor een tegengestelde kracht op de paal wordt uitgeoefend. Dit is sneller dan statische tests, maar trager dan dynamische tests, en duurt typisch tussen 0,1 en 1 seconde. Het voordeel is een relatief klein valgewicht met grote kracht en een eenvoudige opbouw, maar de meetresultaten zijn minder nauwkeurig en het kruipeffect is niet meetbaar [59](#page=59). * **Kalenderen van palen:** Een controle op heiwerk om de voortgang van het indrijven van palen te volgen en te controleren of de vereiste diepte of draagkracht is bereikt. Het aantal slagen per eenheid van indringing voor een vooraf bepaalde diepte (bv. 25 cm) wordt gemeten. Een toenemend aantal slagen duidt op grotere weerstand, terwijl te snel indringen wijst op zwakke grondlagen [60](#page=60). * **Monitoring bij schroefpalen:** Continu bewaken van parameters tijdens het aanbrengen van schroefpalen om installatieconformiteit en kwaliteit te waarborgen. Gemonitorde parameters omvatten boorkoppel (indicatie van grondweerstand), boordruk (axiale drukkracht), indringsnelheid, en verticaliteit. Resultaten worden samengevat in een boordiagram [61](#page=61). * **Akoestisch doormeten van palen:** Een niet-destructieve testmethode met geluidsgolven om de kwaliteit en integriteit van funderingspalen te evalueren. Scheuren, holtes en discontinuïteiten kunnen worden gedetecteerd door de reflectie van geluidsgolven. De tijd tussen het versturen en ontvangen van de golf bepaalt de diepte en locatie van defecten [62](#page=62). ### 5.5 Grensdraagvermogen van een paalschacht Het grensdraagvermogen van een paalschacht ($R_{su}$) is de maximale belasting die de paal kan dragen via wrijving langs zijn schacht. Dit wordt berekend met behulp van CPT (Cone Penetration Test) gegevens. Er zijn twee methoden [66](#page=66): * **Methode van de totale gemeten wrijvingsweerstand:** $$R_{su} = \alpha_s \cdot \Delta L \cdot \frac{O_s}{O_c}$$ [66](#page=66). Waarbij $\alpha_s$ de installatiecoëfficiënt is, $\Delta L$ de globale toename van de wrijvingsweerstand over een betrouwbare grondlaag, $O_s$ de omtrek van de paalschacht, en $O_c$ de omtrek van de mantelbuis van het sondeerapparaat. Deze methode vereist mechanische sondering en kent veel spreiding [66](#page=66). * **Methode van lokale wrijving, afgeleid uit de gemeten puntweerstand ($q_c$):** Dit is de standaardmethode. $$R_{su} = O_s \cdot \sum \alpha_{si} \cdot q_{si} \cdot h_i$$ [66](#page=66). Waarbij $\alpha_{si}$ de installatiecoëfficiënt is, $q_{si} = \eta_{pi} \cdot q_{ci}$ de lokale schuifweerstand langs de paalschacht over de hoogte $h_i$, en $q_{ci}$ de gemeten conusweerstand in de beschouwde laag is [66](#page=66). Het totale grensdraagvermogen van de paal is de som van het grensdraagvermogen aan de punt ($R_{bu}$) en de wrijvingsweerstand langs de schacht ($R_{su}$): $R_{cu} = R_{bu} + R_{su}$ [66](#page=66). ### 5.6 Grensdraagvermogen aan de punt van de paal Het grensdraagvermogen aan de punt van de paal ($R_{bu}$) wordt berekend met de volgende formule, gebaseerd op CPT-resultaten: $$R_{bu} = \beta \cdot \alpha_b \cdot \epsilon_b \cdot \lambda \cdot A_b \cdot q_b$$ [67](#page=67). De parameters zijn: * $\beta$: Een vormfactor voor niet-cirkelvormige of niet-vierkante doorsneden van de paalbasis, met $B$ als de breedte en $L$ als de lengte van de paalbasis [67](#page=67). $$\beta = 1 + \frac{0,3 \cdot B}{L}}{1,3}$$ [67](#page=67). * $\alpha_b$: Een coëfficiënt die rekening houdt met het paaltype en de vervaardigingswijze, afhankelijk van de grondsoort en uit een tabel te halen [67](#page=67). * $\epsilon_b$: Parameter die het schaaleffect op de schuifweerstand van de grond door gescheurdheid in rekening brengt. Voor ongescheurde grondlagen is $\epsilon_b = 1$. Voor kleigronden geldt [67](#page=67): $$0,476 \le \epsilon_b = 1 - 0,01 \cdot \left(\frac{D_b}{D_c} - 1\right)$$ [67](#page=67). Waarbij $D_b$ de diameter van de paalbasis is (met specifieke definities voor cirkelvormige, rechthoekige en stalen profielen) en $D_c$ de diameter van de conus (35,7 mm) [67](#page=67). * $\lambda$: Een reductiefactor die afhankelijk is van het type verbrede voet van de paal [67](#page=67). * $A_b$: De horizontale projectie van de paalbasis, bepaald door de geometrie [67](#page=67). * $q_b$: Het eenheidsdraagvermogen van een verdringingspaal, afgeleid uit $q_c$ waarden, rekening houdend met het schaaleffect [68](#page=68). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Beschoeiing | Een tijdelijke of permanente constructie die wordt gebruikt om de wanden van een gronduitgraving te ondersteunen en te voorkomen dat de grond instort, vooral bij werkzaamheden onder het grondwaterpeil. | | Freatisch oppervlak (FO) | De bovenste grens van de verzadigde zone in de ondergrond, waar de waterdruk gelijk is aan de atmosferische druk. De positie ervan kan variëren afhankelijk van regenval, droogte en menselijke activiteit zoals bemaling. | | Negatieve kleef | Een neerwaartse kracht die op een funderingspaal wordt uitgeoefend door de zetting of consolidatie van de omliggende grond. Dit fenomeen treedt op wanneer de grond rond de paal naar beneden beweegt en langs het oppervlak van de paal wrijft, waardoor de effectieve draagcapaciteit van de paal afneemt. | | Drijfzand | Zand dat, door verzadiging met water onder lichte druk, zijn sterkte verliest en zich gedraagt als een vloeistof. Dit kan leiden tot instabiliteit van de ondergrond en gevaarlijke situaties tijdens graafwerkzaamheden. | | Atterbergse grenzen | Een reeks technische kenmerken die de eigenschappen van samenhangende gronden beschrijven, met name de overgangen tussen de vaste, plastische en vloeibare toestand van de grond, afhankelijk van het watergehalte. Deze omvatten de vloeigrens, uitrolgrens en krimpgrens. | | Proctorproef (versterkt) | Een laboratoriumtest die wordt gebruikt om het optimale watergehalte te bepalen dat nodig is om een maximale pakkingsdichtheid van een grond te bereiken onder een gespecificeerde verdichtingsarbeid. Dit is cruciaal voor het vermijden van overmatige zettingen van constructies. | | Conus Penetration Test (CPT) | Een sonderingstechniek waarbij een conusvormige punt met een constante snelheid de grond in wordt gedrukt. De weerstand die de conus ondervindt (puntweerstand en mantelwrijving) wordt gemeten om de geotechnische eigenschappen van de grond te bepalen. | | Cirkel van Mohr | Een grafische methode die de relatie weergeeft tussen de normale spanningen en schuifspanningen op een element van een materiaal onder spanning. Het maakt het mogelijk om hoofdspanningen en spanningspaden te visualiseren en te analyseren. | | Coulomb's formule | Een empirische formule die de schuifsterkte van een grond beschrijft als een functie van de normale spanning en de grondkenmerken cohesie (c) en de inwendige wrijvingshoek (φ). De formule is: $\tau_m = c + \sigma_k \cdot \tan(\phi)$. | | Consolidatie | Het proces waarbij water uit de poriën van een samendrukbare grond wordt geperst onder invloed van een aangebrachte belasting, wat leidt tot een volumevermindering en zetting van de grond. Dit treedt voornamelijk op in weinig doorlatende gronden zoals klei. | | Seculier effect | Een langdurige, langzame zetting die optreedt na het praktisch einde van het consolidatieproces, vooral bij ondoorlatende gronden. Het wordt beschouwd als een soort kruipverschijnsel en de oorzaak ervan is nog niet volledig verklaard. | | Evenwichtsdraagvermogen | De maximale druk die een fundering kan weerstaan zonder te bezwijken, rekening houdend met de cohesie, wrijving en het eigengewicht van de grond. De wet van Buisman is hier een veelgebruikte methode voor. | | Wet van Buisman | Een empirische formule die wordt gebruikt om het eenheidsdraagvermogen van een strookfundering te berekenen. Het houdt rekening met de cohesie, de nevenbelasting en het eigengewicht van de grond, en omvat ook factoren zoals de vorm, diepte en excentriciteit van de belasting. | | Reductiefactor (i) | Een factor die wordt gebruikt in de zettingsberekening volgens Terzaghi. Het corrigeert de spanningstoename op een bepaald punt in de grond om rekening te houden met de diepte, de vorm en de afmetingen van de fundering, wat resulteert in een nauwkeurigere schatting van de lokale spanningsverandering. | | Paalfundering | Een funderingssysteem dat bestaat uit lange, slanke elementen (palen) die diep in de grond worden gedreven om de belasting van een constructie over te brengen naar een diepere, stevigere grondlaag. | | Grondverdringende palen | Palen die de grond opzij duwen tijdens hun installatie, waardoor de omliggende grond verdicht wordt. Dit leidt tot een hogere draagkracht en minder zettingen in vergelijking met geboorde palen. | | Geboorde palen | Palen die worden geïnstalleerd door eerst een gat te boren en dit vervolgens te vullen met beton en wapening. Hierbij wordt grond verwijderd, wat kan leiden tot ontspanning van de omliggende grond en minder draagkracht dan bij grondverdringende palen. |