Fundering op palen: Innovaties, toepassingen en toekomstvisie aan TU Delft

Published by Redactie on juli 22, 2025 | Category fundering

Inleiding

Fundering op palen is een essentiële techniek in de bouwsector, vooral in gebieden waar de bodem niet sterk genoeg is om het gewicht van een gebouw te dragen. In Nederland, waar een aanzienlijk deel van het land bestaat uit zachte klei- en veenlagen, wordt het gebruik van paalfunderingen vaak geëist. Dit artikel biedt een gedetailleerde uitleg over het ontwerp, testen en toepassen van paalfunderingen, met een nadruk op de innovatieve bijdragen van TU Delft.

Bij een paalfundering wordt de belasting van het gebouw overgebracht naar diepere, draagkrachtige zandlagen die tot wel 30 meter onder het maaiveld liggen. Het ontwerp van dergelijke funderingen vereist een grondige kennis van constructieve technieken, grondmechanica en de draagkracht van het ondergrondse milieu. In dit artikel bespreken we niet alleen de technische aspecten van paalfunderingen, maar ook de toepassing in praktijkprojecten, zoals het aanbouwen van restaurants, en de rol van innovatieve testmethoden en onderzoek aan TU Delft.

De TU Delft speelt een centrale rol in het onderzoek en ontwikkeling van moderne paaltechnieken, zoals paalmatrassen en energiepalen, die niet alleen stabiliteit bieden, maar ook bijdragen aan duurzame energieopwekking. Dit maakt het bouwproces steeds efficiënter en ecologischer. In de komende onderdelen zullen we deze innovaties en hun praktische toepassing nader belichten.

Technische aspecten van het ontwerp van paalfunderingen

Ontwerpkwesties en rekenmethoden

Voor het rekenkundig ontwerp van paalfunderingen zijn verschillende methoden beschikbaar. Deze kunnen echter weinig consistente resultaten opleveren, wat onder andere komt door de complexiteit van de interactie tussen paal, grond en bovenliggende structuur. Om eenduidigheid te creëren, is het ontwerp van paalfunderingen systematisch beschreven en becommentarieerd. Deze aanpak is essentieel om ervoor te zorgen dat de fundering voldoet aan de benodigde veiligheidsnormen en functioneert zoals verwacht.

De CUR-commissie heeft geconcludeerd dat het ontwerp van paalfunderingen moet worden uitgevoerd in samenwerking met bouwtechnische experts en grondverzetdeskundigen. Deze samenwerking is nodig om de complexiteit van het ontwerpproces te beheersen. Het is van groot belang om niet alleen het gewicht van het gebouw nauwkeurig te schatten, maar ook de stabiliteit van de grondlagen en de juiste paalgeometrie te bepalen.

Testmethoden voor funderingspalen

Het bepalen van de draagkracht van funderingspalen is een essentieel onderdeel van het ontwerpproces. TU Delft speelt een centrale rol in het ontwikkelen en toepassen van innovatieve testmethoden. Een van de meest gebruikte en betrouwbare testmethoden is statisch proefbelasten, waarbij een paal wordt belast tot het punt van de maximale draagkracht wordt bereikt. Daarnaast worden ook dynamische testmethoden toegepast, zoals StatRapid Proefbelasten, Bi-directioneel testen en Dynamic Load Test (DLT).

Deze testmethoden worden uitgevoerd door bedrijven als Allnamics, die paaltesten uitvoeren zowel op land als offshore. StatRapid Proefbelasten is een methode waarbij de paal wordt belast met een snel veranderende kracht, waardoor de reactie van de paal in korte tijd kan worden gemeten. Dit is vooral geschikt voor projecten met tijdsdruk. Bi-directioneel testen is een methode waarbij zowel een omhoog- als omlaagbelasting wordt uitgeoefend, wat extra inzicht geeft in het gedrag van de paal onder verschillende belastingen. DLT is een methode waarbij dynamische krachten op de paal worden uitgeoefend, zoals bij het kloppen van een paal in de grond.

Deze testmethoden helpen om de draagkracht van funderingspalen te bepalen en zo de veiligheid van de constructie te garanderen. Het gebruik van innovatieve testmethoden zorgt voor een hoger kwaliteitsniveau en minder risico's bij het bouwen op zachte bodems.

Gedrag van funderingspalen in de Nederlandse bodem

Palen die zich gedragen

Een van de centrale vragen in het onderzoek naar paalfunderingen is: hoe gedraagt een funderingspaal zich in de grond? Promovendus Kevin Duffy van TU Delft onderzoekt deze vraag in detail. Hij stelt dat het begrip van het gedrag van paalfunderingen van groot belang is om de huidige ontwerpnormen verder te ontwikkelen en duurzamer te bouwen.

In Noord- en Zuid-Holland bestaat de ondergrond voor een groot deel uit zachte klei- en veenlagen. Deze zachte lagen kunnen problemen veroorzaken, zoals verzakkingen, wat gevolgen heeft voor gebouwen en infrastructuur. Funderingspalen omzeilen deze lagen door de belasting van het gebouw over te brengen naar een diepere en draagkrachtige zandlaag.

Duffy benadrukt dat het begrip van het gedrag van funderingspalen in zandlagen essentieel is voor het verbeteren van de Nederlandse paalontwerpnorm NEN 9997-1. Door een beter inzicht in hoe palen zich gedragen in de zandlagen, kan het ontwerp van funderingspalen efficiënter en duurzamer worden. Dit heeft als bijkomend voordeel dat het de CO2-uitstoot kan verminderen door gebruik te maken van minder materiaal en minder transport.

Schroefinjectiepalen

In de praktijkproeven op TU Delft Campus wordt veel aandacht besteed aan schroefinjectiepalen. Deze palen bestaan uit een stalen buis en een schroefvormige punt. Door middel van een schroefbeweging worden de buizen in de grond gebracht, terwijl een mengsel van cement en water wordt geïnjecteerd vanuit de punt. Deze injectie fungeert als smering en vult de holte rondom de buis. Na installatie wordt de buis gevuld met beton en kan deze worden teruggetrokken of in de grond worden gehouden.

Paalproeven worden uitgevoerd door het stapsgewijs plaatsen van gewicht op de paal, tot een proefbelasting die vergelijkbaar is met de verwachte belastingen in de praktijk. Hiervoor wordt een groot frame met betonblokken gebruikt. Een hydraulische vijzel, die tussen de paalkop en het frame is geplaatst, gebruikt dit gewicht als reactiekracht. De vijzel duwt omhoog tegen het frame en door het zware gewicht geeft het frame veel weerstand, waardoor er een kracht wordt opgebouwd die wordt uitgeoefend op de paalkop.

Dit type proeven levert waardevolle inzichten op over de draagkracht en het gedrag van de palen in de ondergrond. Door deze informatie te gebruiken, kunnen bouwprofessionals en ingenieurs betere keuzes maken bij het ontwerp en uitvoering van funderingsprojecten.

Innovaties in funderingstechnologie

Energiepalen en duurzame oplossingen

Innovaties zoals energiepalen (Energy Piles) zijn een voorbeeld van hoe funderingstechnologie niet alleen functioneel, maar ook duurzaam kan zijn. Deze palen combineren een funderingsfunctie met een geothermische installatie, waardoor gebouwen kunnen worden geïsoleerd, verwarmd en gekoeld. Dit gebeurt door thermische energie in de bodem op te slaan of eruit te halen.

Een Energy Pile is in feite een combinatie van een funderingspaal en een bodemenergieinstallatie. De technologie is niet nieuw, maar de toepassing in Nederland met de zachte ondergrond is relatief ongebruikelijk. Onderzoekers zoals Phil Vardon en Ed Revoort van TU Delft hebben dit type paal getest in het kader van het Co-Creation Centre-project in 2016. De vraag die zij stelden, was: hoe gaan deze energiepalen zich gedragen over een langere periode?

De belangrijkste uitdaging was om te bepalen of de temperatuurverschillen die ontstaan door de warmtewisselaar de paal niet zouden laten uitzetten of krimpen. Dit zou namelijk kunnen leiden tot beweging in de fundering of een verminderde draagkracht. Het onderzoek richtte zich daarom op het gedrag van energiepalen bij langdurige thermische belastingen.

De resultaten van dit onderzoek kunnen leiden tot verbeterde ontwerpnormen en een bredere toepassing van energiepalen in de Nederlandse bouwsector. Niet alleen is dit een duurzame oplossing, maar het kan ook leiden tot lagere energiekosten en een vermindering van CO2-uitstoot.

Paalmatrassen en toekomstvisie

Naast energiepalen wordt ook gewerkt aan andere innovaties zoals paalmatrassen. Deze technologie biedt een alternatief voor traditionele paalfunderingen en kan vooral nuttig zijn in gebieden met zeer zachte bodems. Paalmatrassen bestaan uit een matrix van palen die samenwerken om de belasting van het gebouw te verdelen. Dit zorgt voor een grotere stabiliteit en vermijdt de concentratie van belastingen op enkele individuele palen.

Paalmatrassen zijn een voorbeeld van hoe funderingstechnologie zich richt op het combineren van constructieve stabiliteit en duurzame energieoplossingen. De toekomst van funderingstechnologie ligt in deze richting, waarbij het bouwproces steeds efficiënter en ecologischer wordt.

Praktijktoepassingen en projectvoorbeelden

Aanbouwen van restaurants en andere structuren

In praktijkprojecten, zoals het aanbouwen van een restaurant, is het kiezen van de juiste paaltype en het nauwkeurig schatten van het gewicht van het gebouw cruciaal. Innovatieve testmethoden zoals StatRapid en dynamisch proefbelasten helpen om de draagkracht van funderingspalen te bepalen en zo de veiligheid van de constructie te garanderen.

Bij het aanbouwen van een restaurant in een gebied met zachte bodems is het vaak nodig om gebruik te maken van funderingspalen om de belasting van het gebouw op een stabiele manier over te brengen. Dit vermindert het risico op verzakkingen en andere structurele problemen.

Het ontwerp van dergelijke funderingen moet altijd in samenwerking met bouwtechnische experts en grondverzetdeskundigen worden uitgevoerd. Dit is vanwege de complexiteit van het interactie tussen paal, grond en bovenliggende structuur. Door gebruik te maken van innovatieve testmethoden en modern ontwerp, kan men ervoor zorgen dat de fundering veilig en duurzaam is.

Onderzoek op TU Delft Campus

Het TU Delft Campus is een centraal punt voor het testen en onderzoeken van funderingspalen. In 2022 vond er een derde praktijkproef plaats op deze campus, gesponsord door Rijkswaterstaat. Deze proeven zijn een essentieel onderdeel van het onderzoek naar het gedrag van palen in zandlagen en andere bodemtypen.

De proeven worden uitgevoerd in samenwerking met Deltares en andere partijen. De resultaten van deze proeven worden gebruikt om de huidige ontwerpnormen te verbeteren en om innovatieve paaltechnieken te ontwikkelen. Dit onderzoek heeft als doel om de bouwsector te ondersteunen bij het bouwen op een duurzame en veilige manier.

De rol van TU Delft in innovatief onderzoek

TU Delft speelt een centrale rol in het ontwikkelen en toepassen van moderne paaltechnieken. Het universiteitscampus is een centraal punt voor het testen van nieuwe funderingsmethoden en het ontwikkelen van innovatieve oplossingen. Door middel van samenwerking met bedrijven, overheden en onderzoeksinstituten wordt het bouwproces steeds efficiënter en duurzamer.

Een voorbeeld van deze samenwerking is het onderzoek naar energiepalen in het kader van het Co-Creation Centre-project. Dit project is een samenwerking tussen TU Delft, Fundex en andere partijen. De resultaten van dit onderzoek worden gebruikt om de toepassing van energiepalen in de praktijk te verbeteren en uit te breiden.

Daarnaast zijn er ook kleinere proeven en onderzoeken die worden uitgevoerd in het kader van de CUR-commissie en andere onderzoeksinstituten. Deze studies zijn van groot belang voor het ontwikkelen van nieuwe ontwerpnormen en het verbeteren van de huidige bouwpraktijken.

Conclusie

Het ontwerp van funderingen op palen is een complexe, maar essentiële stap in elk bouwproject. Het vereist een grondige kennis van constructieve technieken, grondmechanica en testmethoden om ervoor te zorgen dat de fundering veilig en duurzaam is. De TU Delft speelt een centrale rol in het onderzoek en ontwikkeling van moderne paaltechnieken, zoals paalmatrassen en energiepalen, die niet alleen stabiliteit bieden, maar ook bijdragen aan duurzame energieopwekking.

In praktijkprojecten, zoals het aanbouwen van een restaurant, is het belangrijk om de juiste type paal te kiezen en het gewicht van het gebouw nauwkeurig te schatten. Innovatieve testmethoden, zoals StatRapid en dynamisch proefbelasten, helpen om de draagkracht van funderingspalen te bepalen en zo de veiligheid van de constructie te garanderen.

De toekomst van funderingstechnologie ligt in de combinatie van constructieve stabiliteit en duurzame energieoplossingen. Met innovaties zoals paalmatrassen en energiepalen wordt het bouwproces steeds efficiënter en ecologischer. Het onderzoek en de ontwikkelingen aan TU Delft spelen een belangrijke rol in deze toekomstvisie.