Zijwaartse krachten in funderingen: Begrijpen, bepalen en opvangen

Published by Redactie on augustus 2, 2025 | Category fundering

Funderingen zijn cruciale elementen in elke bouwkundige constructie. Ze zorgen ervoor dat de belastingen van een gebouw veilig worden overgedragen op de ondergrond. Maar naast verticale belastingen, zoals het gewicht van het gebouw, moeten funderingen ook zijwaartse krachten opvangen. Deze krachten kunnen ontstaan door wind, aardbevingen, spatkrachten van de constructie, of door ondergrondse processen zoals consolidatie en negatieve kleef. Het begrijpen van de oorzaken van zijwaartse krachten en de manieren waarop deze kunnen worden opgenomen in funderingen is van belang voor zowel ontwerpers als uitvoerende partijen. In dit artikel bespreken we de aard van zijwaartse krachten in funderingen, hoe ze worden bepaald, en welke technieken beschikbaar zijn om deze krachten effectief op te vangen.

Wat zijn zijwaartse krachten in funderingen?

Zijwaartse krachten zijn horizontale krachten die op een fundering worden uitgeoefend. Deze krachten kunnen verschillende oorsprongen hebben, zoals:

Spatkrachten: Horizontale krachten die voortkomen uit schuine of gebogen delen in een constructie, zoals bogen of daken. Deze krachten kunnen leiden tot uitwendig gerichte belastingen op de fundering.
Wind- en aardbevingbelastingen: Externe krachten die op het gebouw werken en via de constructie naar beneden worden doorgegeven.
Negatieve kleef: Een neerwaartse kracht die op funderingspalen kan werken als gevolg van grondverplaatsing, zoals bij verlaagde grondwaterstand of consolidatie van de bodem.
Grondwaterdruk: In sommige gevallen kan de opwaartse druk van grondwater horizontale krachten veroorzaken.

Zijwaartse krachten kunnen grote gevolgen hebben als ze niet correct worden opgenomen in het ontwerp van de fundering. Ze kunnen leiden tot kantelen, buigen, scheurvorming of zelfs tot het instorten van delen van de constructie.

Oorzaken van zijwaartse krachten

1. Spatkrachten in constructies

Spatkrachten worden veroorzaakt door schuine of gebogen onderdelen in een constructie. Deze krachten ontstaan bijvoorbeeld in bogen of daken, die krachten op verschillende richtingen uitoefenen. Zo’n constructie levert niet alleen een verticale belasting op het steunpunt, maar ook een horizontale kracht die naar buiten gericht is. Deze horizontale kracht wordt spatkracht genoemd.

Een voorbeeld hiervan is een brug met bogen. De krachten die in deze bogen werken, worden opgevangen door trekstangen onder het dek. Ook in woningen kan dit effect optreden, bijvoorbeeld in de kapconstructie van een woning. Hierbij heeft het dak de neiging om het dragende metselwerk van de muren naar buiten te duwen. Een dak met een kleine hellingshoek veroorzaakt meer spatkrachten dan een dak met een steile helling.

Als spatkrachten niet voldoende worden weggeleid, kan dit leiden tot scheurvorming in de gevels of andere schade aan de constructie. Er zijn verschillende manieren om spatkrachten te verminderen of op tevangen:

Het dak steiler maken om de spatkrachten te verminderen.
Een vloerfunctie gebruiken als trekband of trekbalk, bijvoorbeeld tussen de "voeten" van een dakconstructie.
De spatkrachten opvangen in de kapconstructie zelf, bijvoorbeeld door gebruik van horizontale verbanden die de krachten verticaal gericht maken.

2. Negatieve kleef

Negatieve kleef is een specifieke vorm van horizontale kracht die op funderingspalen werkt. Het verschijnsel treedt op als de grond onder of rond een funderingspaal zakt, wat kan gebeuren bij verlaagde grondwaterstand of consolidatie van de bodem. Hierdoor ontstaat een neerwaartse kracht op de paal, die als extra belasting moet worden meegenomen in het ontwerp.

Negatieve kleef kan vooral voorkomen bij houten paalfunderingen. In dergelijke gevallen kan de mate van slip langs de paal bepalend zijn voor de mate van negatieve kleef. Het is belangrijk om rekening te houden met negatieve kleef bij het ontwerp van funderingen, omdat oudere gebouwen vaak zijn ontworpen zonder rekening te houden met deze krachten.

3. Wind- en aardbevingbelastingen

Wind- en aardbevingbelastingen zijn externe krachten die horizontaal op een gebouw werken. Deze krachten worden via de constructie naar beneden doorgegeven en moeten worden opgenomen in het funderingssysteem. Funderingen die niet voldoende zijdelingse stabiliteit bieden, kunnen hierdoor kantelen of verplaatsen, wat kan leiden tot schade.

4. Grondwaterdruk

Grondwater kan opwaartse en horizontale druk uitoefenen op funderingen. In sommige situaties, zoals bij wateraanleg of in zandige grond, kan dit leiden tot horizontale krachten die de fundering onder druk zetten. Dit is vooral van belang bij funderingen die dicht bij het grondwater staan.

Bepaling van zijwaartse krachten

Het bepalen van zijwaartse krachten is een essentieel onderdeel van het ontwerp van funderingen. De krachten moeten nauwkeurig worden bepaald om ervoor te zorgen dat de fundering voldoet aan de vereisten van de geotechnische normen.

1. Bepaling van spatkrachten

Spatkrachten worden meestal berekend op basis van de geometrie van de constructie. Bijvoorbeeld in een brug met bogen worden de krachten in de bogen berekend en vervolgens opgevangen door horizontale elementen zoals trekstangen of verbanden.

In woningen kan het gebruik van een sterkere vloerconstructie of het aanbrengen van horizontale verbanden helpen bij het opvangen van spatkrachten. Ook is het mogelijk om het hellingspercentage van het dak aan te passen om de spatkrachten te verminderen.

2. Bepaling van negatieve kleef

Negatieve kleef wordt meestal berekend op basis van grondonderzoek en historische data over consolidatieprocessen in de bodem. Bij houten paalfunderingen kan de mate van slip langs de paal een belangrijke factor zijn. Het is belangrijk om rekening te houden met negatieve kleef, omdat oudere gebouwen vaak zijn ontworpen zonder deze krachten te voorzien.

3. Bepaling van wind- en aardbevingbelastingen

Wind- en aardbevingbelastingen worden berekend op basis van de locatie van het gebouw, de hoogte van het gebouw en de bouwtechnologie. De normen voor deze belastingen zijn afhankelijk van landelijke regelgeving en internationale standaarden zoals Eurocode 8.

4. Bepaling van grondwaterdruk

Grondwaterdruk wordt bepaald op basis van de grondwaterstand en de hydrologische eigenschappen van de bodem. Het is belangrijk om rekening te houden met grondwaterdruk bij het ontwerp van funderingen, vooral bij gebouwen die dicht bij water liggen of in zandige grond staan.

Opvangen van zijwaartse krachten

Het opvangen van zijwaartse krachten vereist een goed ontworpen funderingssysteem. Afhankelijk van de aard en grootte van de krachten kunnen verschillende technieken worden gebruikt.

1. Diepe funderingen

Diepe funderingen worden vaak gebruikt in situaties waarbij zijwaartse krachten groot zijn. Deze funderingen zijn ontworpen om zowel verticale als horizontale krachten op te nemen. Ze kunnen in de grond worden geslagen of tegen de grond worden geworpen en zijn meestal afhankelijk van eindlagering en huidwrijving.

Diepe funderingen zijn geschikt voor projecten met ongunstige bodemgesteldheid, zoals maritieme projecten of gebouwen in zachte grond. Het ontwerp van diepe funderingen is complexer en duurder, maar biedt meer stabiliteit en draagvermogen.

2. Ondiepe funderingen

Ondiepe funderingen zijn goedkoper en eenvoudiger in uitvoering dan diepe funderingen. Ze zijn meestal afhankelijk van eindlagering op de grond en kunnen zijwaartse krachten opvangen door versterking. Deze versterking helpt om kantelen en buigen van de fundering te voorkomen.

Ondiepe funderingen zijn geschikt voor projecten met stabiele bodem en relatief lichte belastingen. Ze zijn vaak gebruikt voor geïsoleerde funderingen, bandfunderingen of matfunderingen.

3. Bandfunderingen

Bandfunderingen, ook wel bekend als vrijdragende funderingen, zijn geschikt voor het opvangen van zijwaartse krachten. Deze funderingen bestaan uit twee geïsoleerde funderingen die zijn verbonden door een bandbalk. De centrale spanbalk helpt om de effecten van zijdelingse belastingen te verminderen zonder extra zwaartekracht op de grond te leggen.

Bandfunderingen zijn vooral geschikt in situaties waarin kolommen aanzienlijke zijdelingse krachten moeten weerstaan. Ze zijn eenvoudiger in uitvoering dan gecombineerde funderingen en bieden goede stabiliteit.

4. Matfunderingen

Matfunderingen, ook wel bekend als vlotfunderingen, zijn geschikt voor het opvangen van zowel verticale als horizontale krachten. Ze zijn volledig verspreid over het gebied van het gebouw en ondersteunen zware belastingen van kolommen of muren.

Matfunderingen zijn meestal gebruikt bij kelderconstructies waarbij de keldervloerplaat als fundering fungeert. Ze zijn geschikt voor gebouwen op zwakke grond, omdat de belastingen over een groot oppervlak worden verdeeld. Hierdoor wordt differentiële zetting voorkomen, wat vaak voorkomt bij geïsoleerde funderingen.

5. Versterking en horizontale verbanden

Versterking en horizontale verbanden zijn essentieel voor het opvangen van zijwaartse krachten. Deze elementen helpen om de fundering te stabiliseren en te voorkomen dat zij kantelt of buigt onder invloed van horizontale krachten.

Horizontale verbanden kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt in de vloerconstructie van een dakverdieping om spatkrachten op te vangen. Ook kan een sterkere vloerconstructie helpen bij het opvangen van spatkrachten.

6. Rekenwaarde van de draagkracht

Bij ingrijpende renovaties is het belangrijk om de rekenwaarde van de draagkracht van de fundering te bepalen. Deze rekenwaarde dient te worden getoetst aan de rekenwaarde van de belasting volgens de geotechnische normen. Het is belangrijk om rekening te houden met alle krachten die op de fundering werken, inclusief zijwaartse krachten.

De rekenwaarde van de draagkracht kan worden bepaald op basis van grondonderzoek en historische data over de fundering. Het is belangrijk om de draagkracht nauwkeurig te bepalen om ervoor te zorgen dat de fundering voldoet aan de vereisten van de normen.

Conclusie

Zijwaartse krachten zijn een belangrijk aspect van funderingsontwerp. Deze krachten kunnen verschillende oorsprongen hebben, zoals spatkrachten, negatieve kleef, wind- en aardbevingbelastingen, en grondwaterdruk. Het begrijpen van de aard van deze krachten en het bepalen van hun grootte is essentieel voor een veilig en duurzaam funderingssysteem.

Het opvangen van zijwaartse krachten vereist een goed ontworpen funderingssysteem. Afhankelijk van de aard en grootte van de krachten kunnen verschillende technieken worden gebruikt, zoals diepe funderingen, ondiepe funderingen, bandfunderingen, matfunderingen, versterking en horizontale verbanden. Het is belangrijk om rekening te houden met alle krachten die op de fundering werken, zowel bij nieuwbouw als bij ingrijpende renovaties.

Een correct ontworpen fundering zorgt niet alleen voor de stabiliteit van het gebouw, maar ook voor de veiligheid van de bewoners en de duurzaamheid van de constructie. Het is daarom belangrijk om de aandacht te richten op zijwaartse krachten bij het ontwerp van funderingen.