Bouwkundig detailleren voor tekenaar en ontwerper:Bouwputbegrenzingen.Voor de volgende onderwerpen ga naar:bouwputbegrenzingen algemeen; open ontgraving; gronddruk algemeen bij damwanden, etc.;
|
|
Bouwputbegrenzingen algemeen:
bron tekstfragmenten: PT Bouwtechniek 37 (1982), nr. 12Uitbreidingen van bestaande gebouwen, nieuwbouw of wijzigingen van de infrastructuur nopen ons tot
het gebruik van de ruimte onder het maaiveld.
Er moet een bouwput gemaakt worden waarin kelders, metrolijnen of zelfs hele rioolwaterzuiveringsinstallaties geconstrueerd worden.
Voor het maken van zo'n bouwput in een bebouwde omgeving zijn diverse mogelijkheden voorhanden.
De keuze voor een bepaalde oplossing kan ondermeer bepaald worden door:
- de opbouw en samenstelling van de ondergrond;
- de hoogte van het grondwater en het zoutgehalte daarvan;
- de aanwezigheid van gebouwen in de omgeving en de fundering daarvan;
- de wens of eis tot trillingsvrij en/of geluidsarm werken;
- de bouwtijd;
- de kosten van de constructie.
- de open ontgraving,
- de Berlinerwand,
- de damwanden in hout, staal en beton,
- de diepwand,
- de palenwanden,
- de caissonmethoden,
- Daar waar bouwputbegrenzingen zoals damwand, diepwand niet toepasbaar zijn, of te grote risico's inhouden, kunnen relatief dure technieken toegepast worden, zoals chemisch injecteren of bevriezen.
- de onverankerde wand.
- de enkel-of meervoudig verankerde of gestempelde wand,
- een wand met een stempel van onderwaterbeton,
- een verloren damwand of tijdelijke voorziening,
- etc.
De mogelijke bouwputbegrenzingen zijn o.a.:
Bij de verschillende oplossingen zijn per techniek weer varianten mogelijk, zoals b.v. bij de damwand:
Bij diepe bouwputten is het zinvol één of meerdere tussenbermen aan te brengen en talud bekledingen toe te passen voor behoud van stabiliteit en om al te grote erosie te voorkomen.
Beschadigingen kunnen door natuurlijke invloeden gebeuren
(zoals oppervlaktewater, grondwater, snel dalende waterstanden, vorstinvloeden, windinvloeden)
of door kunstmatige ingrepen, zoals trillingen,
extra bovenbelasting op taluds, sterk
wisselende belastingen, ingravingen aan de
teen van taluds.
Er bestaan verschillende systemen van bronbemaling:
- de diepwelbemaling
- zwaartekracht of vacuüm bemaling
- Horizontale bemaling
Bij een slecht doorlatende ondergrond (samenhangend materiaal) is de grondwaterbeheersing
veel eenvoudiger. Vaak kan worden volstaan met een open bemaling, die een zeer beperkte invloed op de omgeving heeft.
De taluds moeten flauwer worden opgezet in verband met de geringe stabiliteit op langere termijn. Vooral bij veengronden is dit nodig. Bij diepere bouwputten leidt dit tot een groot grondverzet. Dit is duur, zodat dan mogelijk voor een andere, goedkopere, bouwputbegrenzing kan worden gekozen, zoals de Berliner wand of damwand.
Ondiepe bouwputten kunnen haast loodrecht worden ontgraven. De cohesie van de grond en de negatieve waterspanningen voorkomen instabiliteit.
Bij een gelaagde ondergrond en hoge grondwaterstand hebben we mogelijk te maken
met een aantal verschillende watervoerende lagen, die door het talud doorsneden worden.
Het water van deze lagen moet vóór het talud opgevangen worden.
Zoiets kan uitgevoerd worden door toepassing van
een horizontale drain, gelegen aan de teen van het talud of in de tussenberm, eventueel gecombineerd met een bronbemaling.
Bij toepassing van niet oordeelkundig aangelegde horizontale drains, kan water uit de taluds treden, wat instabiliteit ten gevolge heeft.
ln principe geldt dit ook voor verticale bemaling bij te grote hart op hart afstand van de filters.
Een specifiek probleem doet zich bij bouwputten in gelaagde ondergrond voor:
het risico van opbarsten van de bouwputbodem.
Als er een waterondoorlatende laag onder de bodem van de bouwput aanwezig, waaronder
zich een watervoerend pakket bevindt met een stijghoogte hoger dan het ontgravingsniveau
van de put, dan kan de waterondoorlatende laag als het ware omhoog gedrukt worden door het grondwater eronder.
De putbodem komt omhoog en barst open (welvorming).
Om dit te voorkomen moet gezorgd worden voor een verticaal stabiele situatie.
De gronddruk boven de onderzijde van de ondoorlatende laag moet altijd groter zijn dan de spanning van het grondwater tegen deze laag. Als niet aan deze voorwaarde wordt voldaan, dan kan deze kunstmatig verkregen
worden, ...door het bemalen van de watervoerende laag.
Gronddruk algemeen bij damwanden, etc.:
Indien er een verticale begrenzing van grond is, zoals een damwand, keermuur, keldermuur e.d. dan zal de grond een bepaalde druk tegen die wand ontwikkelen.De grootte van de horizontale gronddruk is niet zoals bij water gelijk aan de verticale gronddruk maar afhankelijk van de hellingshoek van zijn natuurlijk talud.
Er zijn 3 soorten van gronddruk te onderscheiden en wel; de actieve -, de passieve - en de neutrale gronddruk.
Actieve gronddruk en passieve gronddruk:
Indien de grond gesteund wordt door een enigszins beweeglijke constructie, zoals b.v. een damwand, dan treedt het volgende op:
(zie figuur)
De grond A zal, wanneer de wand wordt weggenomen, naar beneden
schuiven langs het aangegeven glijdvlak (afhankelijk van zijn natuurlijke talud).
Deze grond is actief en de druk door deze grond veroorzaakt noemt men de actieve gronddruk.
De grond B geeft steun aan de damwand en zal pas nadat de wand naar links verplaatst is in actie komen.
De door deze grond geleverde weerstand heet passieve gronddruk.
De passieve gronddruk ontstaat doordat het grondmassief B langs het aangegeven glijdvlak naar boven za1 schuiven.
De passieve gronddruk is veel groter dan de actieve !
Neutrale gronddruk: Wanneer grond steunt tegen een starre onbeweeglijke constructie (b.v. een keldermuur) dan ontwikkeld zich een druk, die qua grootte tussen de actieve en passieve gronddruk inligt, de neutrale gronddruk.
Voorbeeld van drukfiguur behorende bij gronddrukberekening
De Berlinerwand:
bron tekstfragmenten: PT Bouwtechniek 37 (1982), nr. 12Als er ruimte voor een open bouwput ontbreekt, kan gekozen worden uit een groep grondkerende wandconstructies, zoals damwanden, diepwanden , maar ook de Berlinerwand.
Bij dit systeem worden op afstanden van 1 ...3 m stalen I-profielen in de grond gebracht.
De lengte van de profielen en de afmeting hiervan moet worden berekend.
Als de profielen staan kan het grondwerk beginnen. Gelijktijdig met de ontgraving worden steeds houten of betonnen balkjes in het profiel aangebracht.
Het zal duidelijk zijn, dat bij een volledig ontgraven bouwput, het onderste balkje zich ter hoogte van de bodem bevindt. Dit houdt in, dat bij aanwezigheid van grondwater, de waterstand buiten de put moet zijn verlaagd tot 0,500 m onder de putbodem. Daarom vindt deze begrenzing hoofdzakelijk toepassing bij een bodemopbouw met een diep gelegen grondwaterspiegel.
Doordat de balken worden aangebracht als de grond er achter wat dieper is ontgraven
dan de onderzijde van het er boven geplaatste schot, zal de grond aan de aktieve zijde
gaan afschuiven tot ze aanligt. Mede door elastische doorbuiging van de profielen zal een zakking van het maaiveld achter de wand
hiervan het gevolg zijn.
Hierdoor kan schade worden toegebracht aan leidingen van nutsbedrijven, wegen, op staal gefundeerde gebouwen, etc.
Damwanden:
bron tekstfragmenten: PT Bouwtechniek 37 (1982), nr. 12Damwanden kunnen gevormd worden van hout, beton of staal.
Het in de grond aanbrengen gebeurt meestal door trillen of heien en in speciale gevallen door boren of drukken.
Al naar gelang de te stellen eisen en mogelijkheden, kan in principe uit drie hoofdtypen worden gekozen:
- De onverankerde damwand,
- de enkelvoudige verankerde damwand
- en de meervoudige verankerde damwand.
het onderdeel funderingsverankering voor de diverse principemethoden.
|
Tot het toepassen van damwanden zal men overgaan als een of meerdere van de volgende condities gelden:
ln gebieden waar veen in de bovenlagen voorkomt, kan het gewenst zijn geen bemaling te installeren. Veen heeft over het algemeen een horizontale structuur. Hierdoor is de doorÍatendheid in horizontale zin veelal tientallen malen groter dan in verticale zin. Ten gevolge van wateronttrekking zullen veenpakketten zeer grote zettingen kunnen gaan vertonen, zodat men dan eerder tot het toepassen van een damwand zal overgaan. In meer zandige gebieden komen soms op grotere diepten stoorlagen voor van b.v. klei, leem of veen. Als dit doorgaande lagen zijn kunnen deze heel goed dienen als waterremming. De damwanden moeten dan tot in deze lagen worden doorgezet. Dit kan leiden tot wat langere wanden, maar op de kosten van bemaling wordt dan aanzienlijk bespaard. |
Diepwanden:
bron tekstfragmenten: PT Bouwtechniek 37 (1982), nr. 12Diepwanden worden vervaardigd door met behulp van een speciale grijper een sleuf in
de grond te graven. Om de grijper goed te positioneren moeten langs de rand van de sleuf twee parallelle geleidebalken worden gemaakt. De wand van de sleuf wordt stabiel gehouden door middel van een dikspoeling (bentoniet met water).
Nadat de sleuf op diepte is gekomen, wordt het bentonietmengsel ververst en de bodem opgeschoond. Vervolgens kan een wapeningsnet worden ingebracht, waaraan reeds voorzieningen zijn aangebracht voor de eventuele verankeringsconstructie. Daarna wordt de sleuf door middel van de contractormethode volgestort met een vloeibeton.
De scheiding tussen de bentoniet en de gestorte beton wordt gevormd door een laag vermiculite korrels.
afbeelding Jellema bouwkunde deel 2 (1977)
Een diepwand wordt in gedeelten gemaakt, de zgn. 'panelen'.
Al naar gelang de mogelijkheden (werkvolgorde en paneelvorm) wordt een systeem gekozen met vervolgpanelen
of de beginpaneel/sluitpaneelvolgorde. De scheiding tussen twee panelen
wordt gevormd door een voegbuis, die
steeds na het opstijven van de beton wordt getrokken.
De breedte van de diepwandpanelen bedraagt meestal 0,400; 0,500; 0,600; 0,800; 1,000 of 1,200 m. Grotere breedten zijn ook mogelijk.
Dit houdt in, dat een diepwandconstructie zeer stijÍ is en uitstekend kan worden toegepast als vervormingen nauwelijks zijn toegestaan.
Door geringe paneelbreedten te kiezen, kan zeer dicht langs op staal gefundeerde belendingen worden gewerkt.
en soms gaat het mis.De diepwand kan als kelderwand worden gebruikt; door stekkenbakken aan de wapening te bevestigen, kunnen de vloeren vast aan de wand worden bevestigd.
Diepwandpanelen kunnen verder gebruikt worden als funderingselement.
Op losse panelen kunnen ook zeer hoge funderingsbelastingen worden toegelaten. ln combinatie met een
diepwand kan zodoende een homogeen reagerende fundering worden gemaakt.
Palenwanden:
bron tekstfragmenten: PT Bouwtechniek 37 (1982), nr. 12Als alternatief voor de Berlinerwand kan de grondkerende palenwand worden toegepast. De wand wordt gevormd door palen in een rij enkele cm's uit elkaar in de grond aan te brengen. Zo'n palenwand kan b.v. door chemisch injecteren ook waterkerend worden gemaakt en is dan een alternatief voor de damwand en diepwand.
Door palen als het ware mannetje aan mannetje naast elkaar aan te brengen ontstaat een wand van palen.
Palenwanden kunnen over het algemeen moeilijk waterdicht worden uitgevoerd. Daarom worden ze in samenhangende
gronden veelal zo geplaatst, dat de hart-op-hart-afstand groter is dan de paaldiameter.
De palen worden dan om en om gemaakt. Na het opstijven van de beton kan dan de tussenliggende paal worden geboord.
Uiteraard moet dan iedere paal worden gewapend.
ln zandige gronden wordt de hart-op-hart-afstand meestal gelijk of kleiner gekozen dan de paaldiameter.
Het beton mag nog niet verhard zijn als de tussenliggende paal wordt
geboord. Een dergelijke wand is wel goed gronddicht, maar matig waterdicht.
Voor goede waterkerende wanden moet gewerkt worden met verbuisd geboorde palen van redelijk grote diameter, die voldoende in elkaar geboord worden.
Over de palenwanden kan een balk gestort, waaraan een verankering kan worden bevestigd.
De wanden kunnen, indien nodig, ook als dragend element worden gebruikt.
Caissonmethode:
bron tekstfragmenten: PT Bouwtechniek 37 (1982), nr. 12Als er behoefte is aan een diepe kelder van beperkte afmetingen, waarbij geen ruimte ís voor een open ontgraving of waarbij waterbeheersing een groot probleem is, kan de caissonmethode een alternatief bieden.
Er zijn twee verschillende mogelijkheden:
de open caissonmethode en de gesloten of pneumatische caissonmethode.
De open caissonmethode:
Hierbij wordt de ruwbouw van de kelder zonder vloeren op het maaiveld gebouwd (het
caisson). De onderzijde wordt als snijrand uitgevoerd.
Door de grond in het caisson bij de snijranden weg te graven zal het caisson in de grond zakken. lmmers het eigen
gewicht verminderd met opwaartse druk is groter dan de mesweerstand van de snijrand
plus de wrijving langs de buitenzijde.
Op diepte kan de put droog gemalen worden om vloeren en afbouw te realiseren. Als bemaling
ongewenst is, kan een constructie met onderwaterbeton worden uitgevoerd.
De gesloten caissonmethode:
Bij de pneumatische caissonmethode wordt op het maaiveld of in een ingraving een trapeziumvormig proÍiel aangebracht,
dat dient als contramal voor de toekomstige werkkamer.
Rondom dit grondmodel wordt de bekisting gesteld. Vervolgens worden wanden en vloeren gestort tot de gewenste hoogte.
ln de keldervloer zijn voorzieningen getroffen voor diverse doorvoeringen voor luchtsluis, grondafvoer, luchttoevoer enzovoort.
Op de keldervloer worden vervolgens de zandpompen en dergelijke geplaatst en de luchtsluis opgebouwd.
Hierna wordt de grond door middel van spuiten naar de inlaat van de zandpompen getransporteerd.
Zo wordt het caisson ondergraven en langzaam op de gewenste diepte gebracht.
Op diepte aangekomen wordt de werkkamer gevuld met beton. Een eventuele paalfundering wordt in de beton opgenomen.
ln andere gevallen wordt tot op of in de vaste zandlaag afgezonken en is dus sprake van een staalfundering.
Bouwkundig detailleren voor tekenaar en ontwerper:
dd: 14-04-2019
| extra informatie behorende bij: | Diepwanden: |
|
En soms gaat het mis.
bron artikel: De ingenieur (september 2010)Als bouwkundige ben je met dit soort problemen niet zo bezig.
In de bestekfase ging het meer om de afstand vanaf de rails, i.v.m. het aantal m3 uit te graven grond.
Helaas wijzigde het tracé nog wel eens. Gelukkig was de diepwand op tekening niet meer dan een dikke polyline.
| extra informatie behorende bij: | Caissonmethode: |
|
bron artikel: De ingenieur (oktober 2005)
