Funderingspalen: Toepassing, voor- en nadelen in de Nederlandse bouw

Inleiding

Funderingspalen zijn een essentiële techniek in de bouwsector, vooral in regio's 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. Funderingspalen dienen om de belasting van een gebouw over te brengen naar draagkrachtige ondergronden zoals zandlagen, die meestal op enkele tientallen meters diepte liggen.

Deze funderingstechniek is niet alleen belangrijk voor nieuwe constructies, maar ook voor renovaties en uitbreidingen in bestaande bebouwde zones. In dit artikel worden de toepassing, voor- en nadelen van paalfunderingen besproken, aangevuld met praktijkvoorbeelden en innovaties in het onderzoek.

Wat is een funderingspaal?

Een paalfundering is een fundering waarbij het eigen gewicht van het bouwwerk en de daarop uitgeoefende krachten via ondergrondse ingeheide palen of heipalen worden overgebracht naar de dragende ondergrond. De palen moeten een lengte hebben van minimaal vijf maal de dwarsdoorsnede. Dit type fundering wordt vaak gebruikt als de draagkrachtige laag te diep ligt voor een fundering op staal of een fundering op putringen.

Geschiedenis van paalfunderingen

Paalfunderingen zijn al eeuwenlang in gebruik in Nederland. Een bekend historisch voorbeeld is het Paleis op de Dam, dat in 1665 gefundeerd werd op 13.659 houten palen. Ook het Centraal Station in Amsterdam is in 1889 op houten palen gefundeerd. Deze vroegere toepassing van houten paalconstructies benadrukt het belang van paalfunderingen bij de bouw in zachte grondlagen.

Draagkracht van funderingspalen

Een funderingspaal ontleent zijn draagkracht aan twee verschijnselen:

  1. Puntweerstand aan de voet van de paal: Deze wordt bepaald door de gemiddelde drukspanning van de grond, over een gebied van 8× de paalmaat boven de paalpunt en 4× onder de punt, te vermenigvuldigen met het oppervlak van de paalvoet.

  2. Wrijvingsweerstand langs de paalwand: Deze wordt bepaald door de wrijving tussen de paal en de omsluitende grond. Deze wrijving neemt toe met de diepte van de paal en de druk van de omringende grond.

De combinatie van puntweerstand en wrijvingsweerstand bepaalt de totale draagkracht van de paal. Deze krachten worden berekend om ervoor te zorgen dat de paal het gewicht van het gebouw veilig kan dragen.

Toepassing van funderingspalen

Funderingspalen worden toegepast in situaties waar de bodem niet sterk genoeg is om het gewicht van het bouwwerk te dragen. In Nederland zijn dit vooral gebieden met zachte klei- of veenlagen. In dergelijke situaties is het noodzakelijk om de belasting van het gebouw over te brengen op diepere, draagkrachtige zandlagen.

Praktijkvoorbeeld: Aanbouw van een restaurant

Bij het aanbouwen van een restaurant in een gebied met zachte bodems is het vaak nodig om gebruik te maken van funderingspalen. 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.

Innovatieve toepassingen

Innovaties zoals paalmatrassen en energiepalen spelen een steeds grotere rol in de bouwsector. Paalmatrassen zijn paalconstructies waarbij meerdere palen samenwerken om een groter oppervlak te ondersteunen. Deze techniek biedt een efficiëntere manier om belastingen te verdelen. Energiepalen daarentegen zijn paalconstructies die niet alleen stabiliteit bieden, maar ook bijdragen aan duurzame energieopwekking. Deze innovaties maken het bouwproces steeds efficiënter en ecologischer.

Voor- en nadelen van funderingspalen

Hoewel paalfunderingen in vele gevallen nodig zijn, heeft deze techniek ook haar voor- en nadelen. Deze worden hieronder besproken.

Voordelen

  1. Grote draagkracht: Paalfunderingen kunnen grote belastingen dragen door het gebruik van diepe, draagkrachtige zandlagen.
  2. Flexibiliteit in ontwerp: Paalfunderingen kunnen afgestemd worden op de specifieke eisen van een bouwproject, zoals de grootte van het bouwwerk en de eigenschappen van de ondergrond.
  3. Stabiliteit in zachte grond: Paalfunderingen zijn ideaal voor gebieden met zachte grondlagen, zoals klei- of veenlagen. Ze omzeilen deze lagen en brengen de belasting over naar draagkrachtige lagen.
  4. Duurzame oplossingen: Innovaties zoals energiepalen maken het bouwproces ecologischer en efficiënter.

Nadelen

  1. Hoogere kosten: Funderingspalen zijn duurder dan funderingen op staal. Dit komt doordat het grondwerk om de palen te plaatsen complexer is en meer tijd en middelen vergt.
  2. Technische complexiteit: Het ontwerp en uitvoeren van paalfunderingen vereist een hoog niveau van expertise. Het is belangrijk om samen te werken met bouwtechnische experts en grondverzetdeskundigen om ervoor te zorgen dat de fundering veilig en duurzaam is.
  3. Lange uitvoeringstijd: De installatie van paalfunderingen kan langer duren dan andere funderingstechnieken. Dit kan leiden tot vertragingen in het bouwproces.

Vergelijking met andere funderingstechnieken

Bij het kiezen voor een funderingstechniek is het belangrijk om de voor- en nadelen van verschillende opties te overwegen. In Nederland zijn paalfunderingen vaak de enige haalbare oplossing in gebieden met zachte grondlagen. Echter, in situaties waar de zandlaag direct aan het grondoppervlak ligt, kan een fundering op staal een goedkendere en eenvoudiger oplossing zijn.

Fundering op staal

Een fundering op staal is goedkoper dan een paalfundering. De zandlaag moet echter binnen 3 meter van het grondoppervlak liggen. Deze funderingstechniek is geschikt voor gebieden met stevige grond, zoals zand. Het nadeel is echter dat de fundering gevoelig is voor verzakkingen, doordat de gehele fundering volledig met elkaar in verbinding staat. Dit kan leiden tot scheuren in muren of verzakkingen van de vloer.

Fundering op palen

Een fundering op palen is vaak de enige haalbare oplossing in gebieden met zachte grondlagen. Hoewel het duurder is dan een fundering op staal, is het voordeel van een sterkere fundering vaak belangrijker. Een goed ontwerp kan leiden tot kostenbesparingen, zoals het gebruik van minder palen of het gebruik van innovatieve paalconstructies.

Funderingsproblemen en klimaatverandering

Funderingsproblemen zijn niet alleen afhankelijk van het type fundering, maar ook van de bodemopbouw en het klimaat. In Nederland zijn er twee soorten funderingen die te maken kunnen krijgen met funderingsproblemen: funderingen op houten palen en ondiepe funderingen.

Houten palen

Veel oudere huizen in Nederland staan op houten palen. Deze palen moeten onder het grondwater staan, anders gaan ze rotten. In een droge periode kan het grondwaterpeil zakken, waardoor de palen boven water komen en gaan rotten. Houten palen werden vooral gebruikt tot 1970.

Ondiepe fundering

Een ondiepe fundering wordt gebruikt bij een stevige grond, zoals zand. In gebieden met zachte grond, zoals veen of klei, zijn diepe funderingen op palen nodig. Soms is een ondiepe fundering toegepast, terwijl er eigenlijk een diepe fundering nodig was. Dit is vooral het geval geweest na de Tweede Wereldoorlog, toen er snel veel huizen gebouwd moesten worden. Nu kunnen deze huizen gaan verzakken.

Invloed van klimaatverandering

Klimaatverandering zorgt voor meer extreem weer, zoals langere periodes van droogte en zware regenval. Dit kan een groot effect hebben op de fundering van huizen:

  • Droogte: Door droogte kan de grond krimpen, waardoor houten palen droog komen te staan en gaan rotten. Als de grond krimpt, kunnen huizen op ondiepe funderingen verzakken.
  • Regenval: Zware regenval kan leiden tot overschotten en grondverplaatsing, wat ook kan leiden tot funderingsproblemen.

Het veranderende klimaat maakt het belangrijk om funderingen te ontwerpen die robuust zijn tegen extreme weersomstandigheden.

Innovaties en onderzoek aan TU Delft

De TU Delft speelt een centrale rol in het onderzoek en ontwikkeling van moderne paaltechnieken. Het onderzoek op TU Delft Campus richt zich op het gedrag van funderingspalen in de Nederlandse bodem. 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.

Gedrag van funderingspalen in zandlagen

Promovendus Kevin Duffy van TU Delft onderzoekt hoe funderingspalen zich gedragen in zandlagen. Hij benadrukt dat het begrip van het gedrag van paalfunderingen van groot belang is om de huidige ontwerpnormen verder te ontwikkelen en duurzamer te bouwen. Door een beter inzicht in hoe palen zich gedragen in 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

Een van de innovaties die op TU Delft onderzocht worden, zijn schroefinjectiepalen. Deze palen worden gemaakt door een schroefvormige paal in de grond te draaien en deze vervolgens te injecteren met beton. Deze techniek is efficiënter dan traditionele heipalen en kan in moeilijk toegankelijke gebieden worden gebruikt.

Conclusie

Funderingspalen zijn een essentiële techniek in de bouwsector, vooral in regio's met zachte grondlagen. Ze bieden een betrouwbare en duurzame oplossing voor het overbrengen van belastingen naar draagkrachtige ondergronden. Hoewel funderingspalen duurder zijn dan funderingen op staal, zijn de voordelen van een sterkere fundering vaak belangrijker. Innovaties zoals energiepalen en schroefinjectiepalen maken het bouwproces steeds efficiënter en ecologischer.

Het veranderende klimaat maakt het belangrijk om funderingen te ontwerpen die robuust zijn tegen extreme weersomstandigheden. In dit opzicht speelt TU Delft een centrale rol in het onderzoek en ontwikkeling van moderne paaltechnieken. Door het begrip van het gedrag van funderingspalen in de Nederlandse bodem te verbeteren, kan het ontwerp van funderingen efficiënter en duurzamer worden.

Voor eigenaren, bouwbedrijven en professionals in de bouwsector is het belangrijk om goed te weten welke fundering het meest geschikt is voor hun project. Door rekening te houden met de bodemopbouw, het type fundering en de klimatologische omstandigheden, kunnen funderingsproblemen worden voorkomen en duurzame oplossingen worden gekozen.

Bronnen

  1. Nieuwe fundering
  2. Demargaretha blog: Fundering op palen - Innovaties, toepassingen en toekomstvisie aan TU Delft
  3. Constructieshop: Funderen op kleigrond
  4. Regionaal Energieloket: Funderingsproblemen en klimaatverandering

Related Posts