Staalvezelbeton in funderingsconstructies: toepassing, voordelen en berekening

Bij funderingsconstructies wordt steeds vaker gebruikgemaakt van staalvezelbeton (SVB) als alternatief voor traditioneel gewapend beton. Deze materialontwikkeling biedt specifieke voordelen, zoals verbeterde scheurbestendigheid en eenvoudiger productie, maar vereist ook een zorgvuldige toepassing en berekening. In dit artikel wordt ingegaan op de toepassing van staalvezelbeton in funderingen, met aandacht voor constructieve principes, toepassingsgebieden, berekeningsmethoden en voordelen. De nadruk ligt op feiten en richtlijnen die zijn opgenomen in bronnen van betrouwbaarheid.

Wat is staalvezelbeton?

Staalvezelbeton is een composietmateriaal dat bestaat uit een betonmatrix waarin korte staalvezels zijn verspreid. Deze vezels, die typisch 0,3 tot 1 volumeprocent van het totale mengsel vormen, zorgen ervoor dat het beton na het ontstaan van een scheur nog in staat is om trekkrachten op te nemen. Hierdoor wordt de scheurvorming beperkt en wordt de buigtreksterkte verhoogd. Het is een alternatief voor traditioneel gewapend beton, waarbij stalen staven of netten worden gebruikt als wapening.

Het gebruik van staalvezelbeton in funderingsconstructies is in Nederland vooral bekend vanwege toepassing in industriële vloeren, maar er is een toenemende vraag naar toepassing in funderingsstroken, funderingsbalken en beganegrondvloeren van woningen en utiliteitsgebouwen. In het kader van deze toepassingen is het “Toetsingshulpmiddel voor Staalvezelbeton voor Funderingsconstructies” ontwikkeld.

Toetsingshulpmiddel voor staalvezelbeton in funderingsconstructies

Het toetsingshulpmiddel is ontworpen om constructeurs en gemeenten houvast te geven bij het werken met staalvezelbeton in funderingsconstructies. Het document is geaccordeerd door de NEN Normcommissie "TGB Betonconstructies" en biedt per artikel van NEN-EN 1992-1-1 (Eurocode 2) specifieke rekenregels. Het toetsingshulpmiddel is geen officiële norm, maar heeft een richtlijnfunctie en is bedoeld voor constructies in gevolgklasse CC1 of CC2a, inclusief funderingsstroken, funderingsbalken, funderingsplaten en beganegrondvloeren.

De richtlijn bevat toevoegingen per Eurocode-artikel en legt uit hoe de constructieve eigenschappen van staalvezelbeton in rekening moeten worden gebracht. Een belangrijk aspect is de na-scheur trekspanning-rekrelatie, die wordt bepaald aan de hand van drie-puntsbuigproeven op SVB-balkjes. Deze gegevens zijn essentieel voor het bepalen van de buigtreksterkte van het materiaal.

Constructieve aandachtspunten bij het gebruik van staalvezelbeton in funderingen

Bij het toepassen van staalvezelbeton in funderingsconstructies dient rekening te worden gehouden met een aantal technische aspecten:

1. Beperkte wapening

In de richtlijn wordt aangegeven dat bij funderingsconstructies alleen de bijdrage aan de treksterkte via betonstaal in rekening kan worden gebracht. Staalvezels zijn niet generiek, en hun invloed op de sterkte van het materiaal is afhankelijk van vorm, lengte, treksterkte en dosering. Dit betekent dat het bepalen van de constructieve eigenschappen complexer is dan bij traditioneel gewapend beton.

2. Vormgeving en dosering

Het toevoegen van staalvezels aan beton is een proces dat tijdens de productie van het betonmengsel gebeurt. In tegenstelling tot traditioneel gewapend beton, waarbij de wapening afzonderlijk wordt aangebracht, is de productie van staalvezelbeton één geïntegreerd proces. Hierdoor kan het gebruik van staalvezelbeton leiden tot efficiëntere productie en minder mankracht.

3. Na-scheur trekspanning

De na-scheur trekspanning is een kritische parameter bij het ontwerpen van funderingsconstructies met staalvezelbeton. Deze trekspanning is bepaald aan de hand van drie-puntsbuigproeven en speelt een belangrijke rol in de rekenmodellen die in het toetsingshulpmiddel zijn opgenomen.

Toepassingsgebied en beperkingen

Het toepassingsgebied van het toetsingshulpmiddel is beperkt tot funderingsconstructies van woningen en utiliteitsgebouwen, waarbij geen verblijfsruimte onder de vloer aanwezig is. Indien de constructie in gevolgklasse CC2a valt, mag de hoogte van het bouwwerk niet meer dan één bouwlaag zijn. De fundering kan zowel op staal als op palen zijn uitgevoerd.

De richtlijn is alleen van toepassing op staalvezelbeton met getrokken draadvezels. Andere vezeltypen vallen buiten het toepassingsgebied van het hulpmiddel. Dit wijst op de noodzaak om bij de keuze van staalvezelbeton rekening te houden met de typologie van de vezels en hun eigenschappen.

Voordelen van staalvezelbeton in funderingen

De toepassing van staalvezelbeton in funderingsconstructies biedt verschillende voordelen ten opzichte van traditioneel gewapend beton:

• Beperkte scheurvorming: De aanwezigheid van staalvezels zorgt ervoor dat het beton na het ontstaan van een scheur nog in staat is om trekkrachten op te nemen, wat de scheurvorming beperkt.
• Eenvoudigere productie: Aangezien de wapening niet afzonderlijk wordt aangebracht, kan het gebruik van staalvezelbeton leiden tot efficiëntere productie en minder mankracht.
• Duurzaamheid: Staalvezelbeton kan bijdragen aan duurzaam bouwen door minder wapening te vereisen en door het gebruik van duurzame productieprocessen.

Fundering op staal: een alternatief voor funderingsconstructies

In de context van funderingsconstructies is ook de techniek van de fundering op staal van betekenis. Deze methode is gericht op constructies die op een extreem vaste ondergrond worden gebouwd. De fundering op staal kan bestaan uit plaatfunderingen, strokenfunderingen of poerenfunderingen. Strokenfunderingen zijn tegenwoordig het meest gebruikt bij bouwprojecten, omdat ze de belasting efficiënt overbrengen van het bouwobject op de ondergrond.

De fundering op staal wordt vaak toegepast in situaties waarin de ondergrond voldoende draagkracht heeft om directe fundering mogelijk te maken. De methode is echter gevoelig voor verzakkingen, wat betekent dat een goede bodemanalyse en eventuele grondverbetering een essentieel onderdeel van het proces is. In tegenstelling tot paalfunderingen, die palen gebruiken om de belasting te overbrengen, wordt een fundering op staal direct op de grond geplaatst.

Toepassing in woningen en infrastructuur

Zowel staalvezelbeton als funderingen op staal worden toegepast in diverse bouwsectoren:

• Woningen: Funderingen op staal zijn vaak gebruikt in de woningbouw, vooral in gebieden met zachte of inconsistente ondergrond. Ze zijn geschikt voor huizen met een kruipruimte en kunnen ook in combinatie met staalvezelbeton worden toegepast.
• Commerciële en industriële gebouwen: Voor zware belastingen zijn funderingen op staal of met staalvezelbeton een betrouwbare keuze.
• Infrastructuur: Stalen funderingen zijn bij uitstek geschikt voor bruggen en viaducten, waar stabiliteit en duurzaamheid cruciaal zijn.

Conclusie

Staalvezelbeton en funderingen op staal bieden moderne en betrouwbare oplossingen voor funderingsconstructies in de bouwsector. Het gebruik van staalvezelbeton kan leiden tot verbeterde scheurbestendigheid, eenvoudiger productie en duurzame bouwmethoden. De richtlijnen en toetsingshulpmiddelen die zijn ontwikkeld voor deze materialen zorgen voor duidelijkheid bij het ontwerp en de berekening van funderingsconstructies. Funderingen op staal, daarentegen, zijn geschikt voor projecten waarin een sterke ondergrond aanwezig is en waarbij directe fundering een efficiëntere oplossing is. Beide technieken vereisen echter een zorgvuldige voorbereiding en bodemanalyse om te garanderen dat de constructie veilig en duurzaam is. Voor zowel particuliere projecten als commerciële ontwikkelingen zijn deze funderingsmethoden relevante opties die aandacht verdienen bij het ontwerp en de uitvoering.

Bronnen

1. Cement Online - Staalvezelbeton getoetst
2. Van Esterik Betonwerken - Fundering op staal
3. Wikipedia - Staalvezelbeton
4. HB Betonwerken - De voordelen en toepassingen van fundering op staal