Funderingen op staal op basis van projectgegevens en bodemopbouw maken, aan de hand van de in A 3200 behandelde keuzebepalende factoren, mogelijk om een ontwerpvariant te selecteren om het bouwwerk op staal te funderen. Funderen op staal is daarbij de oudhollandse uitdrukking om iets direct op de beschikbare ondergrond ('het staal', afkomstig uit de dijkenbouw) te plaatsen. Technisch gezien betekent dit dus dat de belastingen uit de bovenbouw via een plat funderingselement rechtstreeks naar de - al of niet verbeterde - grondslag worden afgedragen.
Over het algemeen is een fundering op staal economisch aantrekkelijk als de vaste draagkrachtige (zand)lagen op minder dan 2 à 3 m diepte onder het maaiveld voorkomen. Een en ander is mede afhankelijk van de gebouwbelasting en de hoogte van de grondwaterstand. In dit gedeelte wordt het ontwerp van een fundering op staal gepresenteerd volgens de werkwijze zoals die ook in de Geotechnieknorm NEN 9777-1, hoofdstuk 6 'Funderingen op staal' wordt gepresenteerd. Ter wille van de uniformiteit wordt dezelfde indeling gebruikt, al wordt de stof veel uitgebreider behandeld. Daar waar er omwille van de duidelijkheid vereenvoudigingen mogelijk zijn, is in het algemeen van het vaak voorkomende 'standaardgeval' uitgegaan. De norm zelf geeft voldoende aanwijzingen voor meer gecompliceerde ondergrondcondities.
Volgens NEN 9997-1 moet de fundering worden ontworpen op basis van twee soorten grenstoestanden. Deze grenstoestanden mogen niet worden overschreden. De uiterste grenstoestand (UGT) houdt het daadwerkelijke bezwijken in (doorgaand vervormen of instorten bij gelijkblijvende belasting), terwijl de bruikbaarheidsgrenstoestand (BGT) het optreden van maximaal toelaatbaar geachte vervormingen voor de op de fundering rustende constructie inhoudt. De UGT (uiterste grenstoestand constructieve veiligheid) kan daarbij nog worden onderverdeeld in twee bezwijkmechanismen, te weten (het bezwijk van de funderingsgrondslag en het bezwijk van het funderingselement zelf door grote vervormingen). Ook tot UGT type B hoort het geval dat de grondslag weliswaar nog niet bezwijkt, maar dat de optredende zakkingen van de fundering zo groot worden, dat de op de fundering geplaatste constructie door te grote verschilzakkingen bezwijkt. De BGT slaat op de bruikbaarheid (de functionaliteit) van de totale constructie.
- De fundering mag maar in beperkte mate zakken om niet te veel hoekverdraaiingen in de bovenbouw te veroorzaken. Hierbij moet worden opgemerkt dat er volgens het link [A0435] geen eisen zijn genormeerd voor de vervorming en rotatie van funderingen. De vervormingseisen moeten per project worden vastgesteld door de ontwerpers. In norm NEN 9997-1 (art. 2.4.9) zijn in de toelichting wel enige algemene richtlijnen gegeven.
- Verder is de berekeningsmethode aan genormeerde eisen gebonden. In schema: Toetsing grenstoestanden funderingen UGT Bezwijken grondslag UGT type B Door grote zakkingsverschillen bezwijken bovenbouw BGT Beperking toelaatbaarheid zakkingen en zakkingsverschillen in verband met de bruikbaarheid van de constructie.
- Om de BGT voor een fundering te kunnen toetsen is een samenspraak noodzakelijk tussen de constructeur van het bouwwerk en de geotechnisch adviseur, wil er op verantwoorde en economische wijze kunnen worden ontworpen. Juist de constructeur dient namelijk aan te geven welke zakkingsverschillen nog acceptabel zijn voor de constructieve bovenbouw, terwijl de geotechnisch adviseur door de keuze van het aanlegniveau en de strookbreedtes in staat is om verschillen in zetting beperkt te houden.
A 3310 Soorten funderingen
In de zin van de normen is er sprake van een fundering op staal bij een gronddekking van ten hoogste vijf maal de breedte van de fundering. Vanuit de constructieve krachtsverdeling en de grondmechanische berekeningswijze zijn er drie typen funderingen op staal te onderscheiden:
- 1. Plaatfunderingen: grote en meestal zwaar gewapende betonvloeren van geringe dikte of dikke keldervloeren; de momentenverdeling in de plaat en het vervormingscriterium van de ondergrond zijn maatgevend.
- 2. Strookfunderingen: lange strookvormige funderingselementen onder bouwmuren en gevels; de belasting wordt als lijnlast beschouwd en de doorsnede wordt in dwarsrichting belast.
- 3. Poerfunderingen: vierkante platen van beperkte dwarsafmetingen; door excentriciteiten en ongelijkmatige vervormingen vereist bijzondere uitvoeringskwaliteit.
A 3315 Gronddekking
Bij funderingen op staal speelt het begrip 'gronddekking' een belangrijke rol, omdat het element meestal slechts op geringe diepte aanwezig is. Het aanlegniveau ten opzichte van de directe grondslag bepaalt de draagkrachtverhoging en de weerstand tegen opvriezen. In Nederland wordt vaak een vorstvrije aanlegdiepte van 0,6 à 0,8 m aangehouden. De gronddekking beïnvloedt de horizontale belastingen en de verdeling van de druk op de ondergrond.
A 3320 Ondergrond en schematisering
Soorten ondergrond: meestal is er sprake van draagkrachtige zandondergrond; kleigronden kennen beperkte draagkracht en reageren op vochttoetreding. Veengronden en lage vaste grondslag spelen een rol bij zettingen. Drie varianten van funderingsgrondslag zijn: natuurlijke/ongeremde grondslag, verbeterde grondslag, en opgehoogde grondslag.
Geval A (Oost-Nederland) is vaak toepasbaar bij licht belaste fundamenten; geva(l) B bij losgepakte of onvoldoende draagkrachtige bovenlagen; Geval C in westelijk Nederland voor gebied met hogere grondwaterstanden. Schematisering volgens A 1100/1200/1300 is noodzakelijk om draagkracht en vervormingen te berekenen. Randvoorwaarden: 1,5b' dikte van grondverbetering en 4b' breedte, anders wordt berekend op basis van grensvlak en 30° spreidingshoek.
A 3325 Effectieve funderingsbreedte
Bij berekening van draagkracht en zakking moet rekening worden gehouden met de effectieve breedte van een strookfundering. Dit zorgt voor correcte centrische belastingberekeningen bij excentrische aanslag. Zie figuur A 33-5 en NEN 9777-1 art. 6.5.2.2.
A 3330 Aspecten met betrekking tot stijfheid constructie en onderlinge beïnvloeding
Bij toetsing op bezwijkveiligheid (Vd < Rd) van funderingen op staal is er geen onderscheid gemaakt in krachtswerkingen van verschillende elementen, maar de stijfheid van plaatfunderingen beïnvloedt de gronddrukverdeling en het vervormingsgedrag in het gebruiksstadium. Bij grote funderingsafmetingen bepaalt de samendrukking van diepe slappe lagen de dimensionering (UGT type B). De onderverdeling van een strokenfundering bij complexe geometrie is een overlegzaak tussen funderingsadviseur en constructeur.
Arbeidsnormen en informatieplanning
Arbeidsnormen vormen een belangrijk onderdeel van de kostenopbouw in calculeren, toetsen, voorbereiden en uitvoeren van seriematige en grootschalige woning- en utiliteitsbouwprojecten. Het merendeel van de arbeidsnormen is wetenschappelijk samengesteld en opgebouwd uit netto-tijden, plus gemiddelde toeslagen tot bruto-tijden. De bouwplaatsorganisatie, informatie-communicatie en taakinstructie beïnvloeden de benodigde arbeidstijd. Een duidelijke taakverdeling en uniforme informatievoorziening per project zijn essentieel voor een efficiënt uitvoeringsproces. Taakinformatie gaat verder dan werktekeningen en mondelinge toelichtingen. Een invoerplanning houdt tijdstippen van informatiedragers bij, terwijl taakinstructie een organisatiemiddel is binnen procesbeheersing.
Productie en kosten in theorie en praktijk
Productietempo's utiliteitsbouw geven een globale indicatie van dagelijkse productie per groep bewerkingen, met drie uitvoeringsklassen: normaal, ideaal, moeilijk. Kraanartikelen en kraantijden worden geanalyseerd op basis van hijshoogte en windsnelheid. Mobiele kranen en torenkranen behoren tot de meest gangbare types; voor incidentele inzet kan een 10-tonmeter kraan geschikt zijn. Netto-kraantijden worden omgerekend tot bruto-kraantijden door toeslagen voor kraanmachinist, organisatie en weersinvloeden. Voor fundering op staal is het van belang om de juiste arbeidsnormen te gebruiken om de arbeidstijden accuraat te bepalen.
Praktische berekening van blokken en mortel (Funderingsblokken Calculator)
Een funderingsmuur vereist massieve blokken onder maaiveld, met 11,6 blokken per m² als standaarddekking. Voor getrapte funderingen op hellingen moeten blokken per trede apart worden berekend. Mortelwerk voor funderingsmuren volgt een structuur 1:4 in plaats van 1:6 die voor bovenmaaiveld wordt toegepast. DPC, waterkerende lagen en mogelijk engineering bakstenen kunnen per specificatie variëren. De bloktelling moet inclusief verspilling en voeg-overlaps worden berekend, met een gebruikelijke afvaltoeslag van circa 8-10% en extra 5-10% voor hantering.
Een praktische methode voor een garagefundering op hellend terrein illustreert hoe omtrek en diepte per zone worden berekend en hoe getrapte zones leiden tot extra blokken. Het uiteindelijke totaal laat zich uitrekenen in blokken, cementzakken en zandvolume, met aandacht voor getrapte profielen en vrijgekomen spaties. Voor de waterkerende laag kan een DPC of engineering bakstenen nodig zijn, afhankelijk van de specificatie.
Kosten en planning
De prijs per vierkante meter voor fundering op staal ligt grofweg rond de 225 euro per m2; palen kosten circa 1.250 euro per paal, met minimaal twee palen per constructie. De uiteindelijke kosten hangen af van oppervlakte, bodemprofiel en gekozen methode (steken, stroken, plaat of palen). De kosten voor een standaard woningfundering kunnen tussen circa 8.000 en 20.000 euro (exclusief btw en inclusief plaatsing) liggen, afhankelijk van uitvoering en regionale prijsniveaus. Grondonderzoek en voorbereidende werkzaamheden vormen ook een significante post in het budget. Een goed uitgevoerde bodem- en draagkrachtanalyse voorkomt dure verrassingen tijdens de bouw.
Overige overwegingen
Funderen op staal houdt in dat de fundering direct op de vaste grond komt, wat mogelijk is op zand- en mergelgrond. Funderen op palen is verstandig bij klei- of veenbodems met inklinking gedy. De constructieve berekening dient als handleiding voor de aannemer, en het doel is om verzakkingen en scheuren te voorkomen door een consistente en goed doordachte fundering. Een goede fundering is sterk, het moet het bouwwerk kunnen dragen en de bouwtijd en kosten kunnen worden beheerst door een heldere planning en juiste keuze van methode.
tags: #fundering #aanvullen #arbeidsnorm