Berekening van de opwaartse kracht bij kelders: een technische analyse

Published by Redactie on juli 7, 2025 | Category kelder

De opwaartse kracht is een essentieel element in de bouw van kelders, vooral wanneer het om grondwater gaat. Deze kracht kan leiden tot opdrijven van de kelder als het niet correct wordt gemonitord en gecorrigeerd. In dit artikel bespreiden we de berekening van de opwaartse kracht bij kelders, uitgebreid onderbouwd door gegevens uit de bronnen.

Inleiding

Bij het bouwen van een kelder is het van belang om rekening te houden met de opwaartse kracht van het grondwater. Deze kracht kan leiden tot het opdrijven van de kelder, wat onherstelbare schade kan veroorzaken. De berekening van deze kracht is daarom cruciaal in de ontwerp- en bouwfase. In dit artikel bespreiden we de technieken en berekeningen die nodig zijn om de opwaartse kracht te bepalen en te beheersen.

Wat is de opwaartse kracht?

De opwaartse kracht is de kracht die het grondwater uitoefent op de ondergrond van een gebouw. Deze kracht kan leiden tot het opdrijven van de kelder, vooral wanneer het gebouw niet voldoende zwaar is. De opwaartse kracht wordt berekend met de wet van Archimedes, waarbij de kracht gelijk is aan de dichtheid van water, de valversnelling, en het volume van het water dat verplaatst wordt.

Berekening van de opwaartse kracht

De opwaartse kracht kan worden berekend met de volgende formule:

$$ F_v = \rho \cdot g \cdot V $$

waarbij: - $ F_v $ de opwaartse kracht is (in Newton), - $ \rho $ de dichtheid van water is (ca. 1000 kg/m³), - $ g $ de valversnelling is (ca. 9,81 m/s²), - $ V $ het volume van het water dat verplaatst wordt (in m³).

Bijvoorbeeld, wanneer een blok van 112 m³ in de grond wordt gelegd, en het grondwaterpeil 0,5 m onder het maaiveld ligt, dan is het volume $ V = 112 \cdot 0,5 = 56 $ m³. De opwaartse kracht wordt dan:

$$ F_v = 1000 \cdot 9,81 \cdot 56 = 549360 \, \text{N} $$

Belastingen en opwaartse kracht

Bij de berekening van de opwaartse kracht is het belangrijk om rekening te houden met verschillende belastingen. Deze omvatten het eigen gewicht van de keldervloer, de kelderwanden, en de bovenbouw. De berekening moet worden uitgevoerd op basis van de maximale en minimale grondwaterstanden, evenals de belastingen die op de constructie werken.

Voorbeeldberekening

In de bronnen is een voorbeeld gegeven waarin de opwaartse kracht wordt berekend voor een kelder van 10 x 20 m² met een vloerdikte van 400 mm. De berekening bevat de volgende gegevens:

Eigen gewicht keldervloer: 2000 kN
Eigen gewicht kelderwanden: 1800 kN
Bovenbelasting blijvend: 2000 kN
Opwaartse kracht grondwater: 5800 kN

De berekening van het evenwicht is:

$$ 0,90 \cdot (2000 + 1800 + 2000) = 5220 \, \text{kN} $$

De opwaartse kracht is:

$$ 1,00 \cdot 5800 = 5800 \, \text{kN} $$

Hieruit blijkt dat het evenwicht niet voldoet, wat impliceert dat aanvullende maatregelen nodig zijn om het opdrijven te voorkomen.

Maatregelen tegen opdrijven

Wanneer de opdrijfberekening niet voldoet, zijn er verschillende maatregelen die kunnen worden genomen om het opdrijven te voorkomen. Deze omvatten:

Toepassen van trekpalen: Dit is een duurdere oplossing, maar kan effectief zijn.
Toepassen van een dikkere betonvloer of zwaar beton: Dit kan het gewicht van de constructie vergroten.
Toepassen van oren: Dit kan extra grond als neerwaartse druk mobiliseren.
Tijdelijk invullen van de kelder: Dit kan worden gedaan tijdens de bouwfase.

De keuze van de maatregel hangt af van de omstandigheden en de toegankelijke middelen. In veel gevallen is het aan te raden om een combinatie van maatregelen te nemen.

Praktijkvoorbeelden

In de bronnen is een voorbeeld gegeven waarin een garage met een kelder wordt gebouwd. De afmetingen van de kelder zijn 6 x 10 m, en de kelder is 2,2 m beneden het peil. De bouwer stelt voor om een 20 cm dikke keldervloer te gebruiken, met een kalzandsteen spouwmuur en B35 beton. De opwaartse kracht wordt berekend op 132 ton als het grondwater een keer erg hoog staat. Dit is veel lager dan het gewicht van de garage, waardoor het risico op opdrijven klein is.

Invloed van grondwaterstanden

De grondwaterstanden spelen een cruciale rol bij de berekening van de opwaartse kracht. Het is belangrijk om rekening te houden met zowel de maximale als minimale grondwaterstanden. In sommige gevallen moet worden gerekend met een bovengrens en ondergrens van de grondwaterbelastingen, vooral wanneer de grondwaterstanden gevoelig zijn voor schommelingen.

Conclusie

De opwaartse kracht is een essentieel element in de bouw van kelders, en het is belangrijk om deze kracht correct te berekenen en te beheersen. De berekening moet worden uitgevoerd op basis van de maximale en minimale grondwaterstanden, evenals de belastingen die op de constructie werken. Er zijn verschillende maatregelen beschikbaar om het opdrijven te voorkomen, en de keuze daarvan hangt af van de omstandigheden en de toegankelijke middelen. Door rekening te houden met deze factoren, kan het risico op opdrijven worden geminimaliseerd.