Veerstijfheid van funderingen: Belangrijke rol in stabiliteit en zettingsgedrag

Published by Redactie on juli 28, 2025 | Category fundering

Inleiding

De veerstijfheid van een fundering speelt een centrale rol bij het bepalen van de stabiliteit en het zettingsgedrag van een gebouw. In de praktijk wordt vaak gekozen voor funderingen op palen of op staal, afhankelijk van de grondcondities, de belastingen en de vereisten met betrekking tot veiligheid en bruikbaarheid. De stijfheid van deze funderingssystemen beïnvloedt niet alleen hoe een gebouw zakt, maar ook hoe deze zetting zich gedraagt over de tijd, met name in zandige of slecht waterdoorlatende grondlagen.

In dit artikel wordt ingegaan op de rol van veerstijfheid bij funderingen op palen en op staal, het effect van groepseffecten bij paalgrachten, en hoe veiligheidsfactoren en belastingverdeling beïnvloeden wat er met de fundering gebeurt. Daarnaast wordt bekeken hoe dit alles in het ontwerp en de uitvoering van funderingen in Nederland wordt aangepakt, met voorbeelden uit de praktijk en richtlijnen uit de technische literatuur.

Veerstijfheid van funderingen op palen

Bij funderingen op palen speelt de veerstijfheid een cruciale rol in het gedrag van het constructieonderstel. De stijfheid van de paalfundering wordt bepaald door het aantal palen, hun positie in de groep, de belastingverdeling, en de interactie met de omliggende grond. Een belangrijk aspect is het zogenaamde groepseffect, waarbij een groep palen die even zwaar zijn belast als een enkele paal, zich aanzienlijk slapper gedraagt. Dit effect kan tot een factor 1 tot 10 verschillen, afhankelijk van de grond- en constructieomstandigheden.

Een belangrijk voorbeeld is gegeven in de context van een fundering op staal versus een fundering op palen. In het geval van een fundering op staal is de veerstijfheid meestal lager, wat betekent dat deze fundering zich slapper gedraagt onder een gelijke belasting. Hierdoor is de stijfheid een bepalende factor bij het kiezen van toelaatbare zakkingen. Omdat de staalfundering minder stijf is, moet een groter deel van de belasting via de paalfundering worden gedragen. Dit betekent dat het aantal benodigde palen en hun positie in de constructie nauwkeurig moeten worden bepaald, rekening houdend met het groepseffect en de stijfheidsverschillen tussen middenpalen, randpalen en hoekpalen.

In zandige grondlagen, zoals die vaak voorkomen in de kuststreek en in oostelijk Nederland, draagt de fundering op staal vaak een groter deel van de belasting. Dit geeft ruimte voor aanzienlijke reducties in het aantal benodigde palen en dus ook in de kosten van de fundering. Het gebruik van zandlagen onder het funderingsniveau kan daarom leiden tot een efficiënter ontwerp.

Groepseffecten en stijfheid

Het groepseffect is vooral relevant bij het bepalen van de veerstijfheid van de paalfundering. De stijfheid van een groep palen hangt af van de manier waarop de palen zijn gerangschikt en hoe de belasting zich over de groep verdeelt. Middenpalen dragen meestal een groter deel van de belasting dan rand- of hoekpalen. Dit verschil wordt bepaald door de interactie tussen de palen en de grond, en het kan ook worden beïnvloed door consolidatie en kruip in de grond, vooral in slecht waterdoorlatende lagen.

De stijfheid van de paalfundering is een dynamische eigenschap, die niet alleen afhankelijk is van de funderingsconstructie, maar ook van de tijd. In zandige grondlagen kan de stijfheid relatief snel worden gerealiseerd, terwijl in klei- of veenlagen de stijfheid met de tijd toeneemt door consolidatie. Dit betekent dat de veerstijfheid van een paalfundering niet alleen bepaald moet worden op het moment van constructie, maar ook over de tijd moet worden gevolgd, met name in gebieden met slecht waterdoorlatende grond.

Veerstijfheid van funderingen op staal

Funderingen op staal zijn vaak gekozen in situaties waar de grond niet sterk genoeg is om de belastingen van het gebouw te dragen. In dergelijke gevallen is de funderingsplaat vaak een horizontaal element dat de belastingen verdeelt over een groter oppervlak. De veerstijfheid van deze plaat wordt bepaald door de dikte, de afmetingen en de stijfheid van de grond waarop het funderingsoppervlak rust.

Een belangrijke beperking van funderingen op staal is de lagere veerstijfheid vergeleken met funderingen op palen. Hierdoor kunnen grotere zakkingen optreden, wat vaak leidt tot hogere eisen aan de constructie van de bovenbouw. Bovendien is het zettingsgedrag van de fundering op staal minder voorspelbaar, met name in gebieden met slecht waterdoorlatende grondlagen, waar consolidatieprocessen van invloed zijn op de stijfheid van de grond.

Een voorbeeld van het effect van de veerstijfheid op de funderingsplaat is te zien in het gebruik van paal-plaatfunderingen. Hierbij wordt een deel van de belasting gedragen door de paalfundering, wat leidt tot een reductie van de momenten in de funderingsplaat. In figuur A 34-79 uit de contextdocumenten is te zien hoe de combinatie van paal- en plaatfundering kan leiden tot een efficiënter ontwerp, met minder benodigde momenten in de plaat.

Veilige belastingverdeling

Bij funderingen op staal is het belangrijk om te rekening te houden met de mogelijke belastingverdeling en de veiligheidseisen. Omdat de veerstijfheid van deze fundering lager is, is het nodig om zorgvuldig te bepalen hoeveel van de belasting door de plaat kan worden gedragen en hoeveel door de paalfundering moet worden opgenomen. Dit betekent dat de paalbelastingen vaak tot aan hun grensdraagkracht kunnen worden belast, terwijl de funderingsplaat een lager niveau van draagkracht kan leveren.

In de context van de uiterste grenstoestand en de bruikbaarheidsgrenstoestand is het belangrijk om te onderscheiden welke combinatie van belasting en stijfheid het maatgevend moment bepaalt. Dit kan worden bepaald door analyses uit te voeren met zowel een lage als een hoge rekenwaarde voor de draagkracht van de palen. De toepassing van veiligheidsfactoren, zoals bijvoorbeeld 1,3 in de bruikbaarheidsgrenstoestand, zorgt voor een extra buffer in het ontwerp, zodat de fundering voldoet aan de vereisten voor zowel veiligheid als bruikbaarheid.

Veerstijfheid en het ontwerp van funderingen

Het ontwerp van een fundering is een complex proces dat afhankelijk is van de grondcondities, de belastingen en de vereisten met betrekking tot stabiliteit en bruikbaarheid. In de context van Nederlandse bouwpraktijk zijn er verschillende voorbeelden van funderingsontwerpen die gebruik maken van het principe van paal-plaatfunderingen, zoals bij de nieuwe Carlton-toren in Almere en bij nieuwbouw voor RABO in Utrecht. Deze projecten tonen aan dat de combinatie van paal- en plaatfundering een efficiënte oplossing kan zijn, vooral in gebieden met zandige grondlagen.

Bij het ontwerp van funderingen is het ook belangrijk om rekening te houden met de eventuele stabiliteitsvraagstukken die kunnen ontstaan tijdens de bouw. In het bouwstadium kan de fundering bijvoorbeeld onderworpen worden aan trekbelastingen, horizontale krachten of excentrische belastingen. Dit kan leiden tot het nodig zijn van wapening in de paalen of in de funderingsplaat, om de momenten en krachten correct op te nemen.

Invloed van grondwater en consolidatie

Een andere factor die van invloed is op de veerstijfheid van een fundering is de aanwezigheid van grondwater. In situaties waarbij de funderingsdiepte in of onder het grondwaterpeil ligt, kan er sprake zijn van opwaartse waterdrukken die de funderingsconstructie extra belasten. Dit vraagt om een gedetailleerd grondonderzoek en een zorgvuldige schematisering van de belastingverdeling.

Consolidatie van de grond onder de fundering is een proces dat zich over de tijd voordoet, met name in klei- of veenlagen. Dit proces beïnvloedt de stijfheid van de grond en dus ook van de fundering. In het ontwerp moet rekening worden gehouden met deze tijdsspanningen, vooral bij funderingen op staal, waarin het zettingsgedrag over een langere periode kan veranderen.

Praktijktoepassingen en voorbeelden

In Nederland zijn er verschillende projecten waarbij het principe van paal-plaatfunderingen in het ontwerp is meegenomen. Deze oplossing is vooral interessant voor hoge en zware gebouwen, waarbij de bouwput onderwater kan worden afgedicht. Door de paal-plaatfundering te gebruiken, kan worden voorkomen dat de drukpalen in de eindfase maatgevend worden voor het paalplan boven de trekpalen in de bouwfase. Dit zorgt voor een efficiënter gebruik van de funderingsconstructie en kan leiden tot kostenbesparingen.

Een voorbeeld van een dergelijk project is de nieuwbouw van RABO in Utrecht. Hier is gebruik gemaakt van een combinatie van paal- en plaatfundering om zowel de stijfheid als de draagkracht van de fundering te optimaliseren. Door de funderingsplaat te gebruiken als onderafdichting van de bouwput, is het mogelijk om de paalconstructie te beperken en toch voldoende stijfheid en stabiliteit te garanderen.

Veiligheidsfactoren en berekeningsmethoden

Bij het ontwerp van funderingen zijn veiligheidsfactoren en berekeningsmethoden van groot belang. In de context van de uiterste grenstoestand en de bruikbaarheidsgrenstoestand wordt gebruik gemaakt van veiligheidsfactoren om te zorgen dat de fundering voldoet aan de vereisten voor zowel veiligheid als bruikbaarheid. Deze factoren worden vaak toegepast op de rekenwaarden van de draagkracht van de palen en op de stijfheid van de funderingsplaat.

In de context van NEN6740, de Nederlandse norm voor de berekening van funderingen, is het gebruikelijk om veiligheidsfactoren toe te passen op de rekenwaarden van de draagkracht van de palen. Een voorbeeld is het gebruik van een materiaalfactor van 1,0 bij de berekening van de hoge rekenwaarde van de draagkracht. Dit betekent dat de draagkracht van de paal iets hoger wordt aangegrepen in het ontwerp, wat extra veiligheid biedt.

In de praktijk is het ook belangrijk om rekening te houden met de correlatie tussen de stijfheid van de grond en de draagkracht van de palen. Impliciet wordt aangenomen dat een combinatie van lage grondstijfheid en hoge paaldraagkracht minder waarschijnlijk is, wat een extra buffer in het ontwerp geeft.

Conclusie

De veerstijfheid van een fundering speelt een centrale rol in het gedrag van een gebouw. Zowel funderingen op palen als funderingen op staal hebben hun eigen kenmerken, met name wat betreft de stijfheid, de zakkingen en de belastingverdeling. Het gebruik van groepseffecten bij paalfunderingen, de invloed van grondwater en consolidatie, en de toepassing van veiligheidsfactoren zijn allemaal belangrijke aspecten die in het ontwerp en de uitvoering van een fundering moeten worden meegenomen.

In praktijkprojecten zoals de nieuwe Carlton-toren in Almere en de nieuwbouw voor RABO in Utrecht is te zien hoe het principe van paal-plaatfunderingen kan worden toegepast om efficiënte en stabiele constructies te realiseren. Deze oplossingen zijn vooral interessant in zandige grondlagen, waarin de fundering op staal een aanzienlijk deel van de belasting kan dragen.

Het ontwerp van funderingen is een complex proces dat afhankelijk is van de grondcondities, de belastingen en de veiligheidsvereisten. Door gebruik te maken van geschikte berekeningsmethoden en veiligheidsfactoren, kan worden gegarandeerd dat de fundering voldoet aan zowel veiligheids- als bruikbaarheidseisen. In de Nederlandse bouwpraktijk zijn er verschillende voorbeelden van funderingsontwerpen die tonen hoe deze principes in de realiteit worden toegepast.

Bronnen

veerstijfheid