IALGEMEENONTWERP IFUNDEBJNGEN ISCHADECRITERIA BIJFUNDERINGEN VANGEBOUWENirJ.G.Hulsbergen, ABT - Adviesbureau voor Bouwtechniek BV, VelpOp 9 september 1987 is inDen Haag door deBetonvereniging en de afdeling Geotechniek van hetK.IVI de 2e Funderingsdag gehouden. Ir.Hulsbergenheeft op die dag verslag uitgebracht over geldendegrenswaarden voor zakkingen van gebouwen, metname de verschilzakkingen. Daarbij zijn deinternationaal aanbevolen grenswaarden en deNederlandse concept-richtlijnen nader beschouwd.Tevens wordt bericht over uitgevoerde studies waarbijonder meer is nagegaan ofde grenswaarden kunnenworden aangehouden als gebouwen verzakken doormaaivelddaling.Inde nieuwe concept-richtlijnen,? zoals de TGB 1986 'Belastingen envervormingen' en SBR-rapport 149'Richtlijnen voor paalfunderingen' zijngrenswaarden gegeven voor ge-bouw(verschil)zakkingen.Zoals ook in de TGB nader is aangege-ven, zijn deze grenswaarden richtwaar-den en geen exactafgeleide grootheden.Aanbevolenwordtdanookvan geval totgeval na te gaan ofer aanleiding bestaatde eisen aan te passen. Bijgaand artikelmoet in dat licht worden gezien.Naast een weergave van de concept-richtlijnen wordt nader ingegaan op degrenswaarden die internationaal wor-den aanbevolen en de resultaten vandoor ABT - Adviesbureau voor Bouw-techniek uitgevoerd onderzoek naar detoelaatbare gebouwzakking, als dezehetgevolg is van maaivelddaling.NEN 6702 (TGB 1986 - Belastingen envervormingen). De belangrijkste crite-ria zijn in tabel 1aangegeven enwordenhier toegelicht.- De bijkomende doorbuiging vanvloerconstructies mag ten hoogte 0,003van de overspanning bedragen. Ditkomt overeen meteen relatieve hoek-verdraaiing (? I~van 1:166.Hierbij is ? de maximale doorbuigingof relatieve verplaatsingen 1de halvelengtevandeoverspanning ofde afstandtussen de funderingselementen(fig. 1).Onder bijkomende vervorming wordtverstaan de totale vervorming, vermin-derd met de onmiddellijk optredendevervorming ten gevolge van de perma-nente belasting.- Voorvloeren en liggers die scheidings-wanden dragen, wordt aanbevolen debijkomende doorbuiging te beperkentot ten hoogte 0,002 van de overspan~ning of 15 mm (? 11 ~ 1:250), tenzijscheurvorming wordt vermeden doordeconstructieveuitvoeringvandewandzelf.- Voor zowel funderingen op staal als oppalen mag de relatieve hoekverdraaiing,direct na het in werking treden van debelasting, niet meer bedragen dan 0,002(? 11- 1:500). Hierbij is uitgegaan vaneen veiligheids- c.q. onzekerheidsco?f-fici?nt van 1,5.- Directna hetinwerking treden van debelasting mag de zakkingvan de funde-ring niet meer bedragen dan 40 mmvoor funderingen op staal en 10 mmvoor funderingen op palen. Daarnamoet de verplaatsing beperkt blijven tot0,5 mm perjaar.Tabel 1Toelaatbare deformaties volgens deNederlandse richtlijnenA. Vloeren (Concept TGB 1986)- zonder scheidingswanden: ? 11 .,; 1:166- met scheidingswanden: ? 11.,; 1:250B. Funderingen(concept TGB 1986)relatieve hoekverdraaiiug: ? 11 .,; 1:500zakking: staal .,; 40 mmpalen"; 10 mm(SBR-rapport 149)relatieve hoekverdraaiing: ? 11 .,; 1:300zakking: verschil .,; 10 mmmax. .,; 20mmI II I._.__..... ----_.~1.1. Nederlandse normenZowelvoor de draagconstructie als voor 1de afsluitconstructie van gebouwen zijn ~~~R~e~la~ti~'e~v~e~h~o~ekv~~e~rd_r_a_aim~'~g~?~/l~~-,--~~~~~~~~~~~~~----,verschillen in vervorming het belang-rijkst. Volgens de geldende normenmoet de vervorming van de constructieofeen constructiedeel dan ook zodanigbeperkt blijven dat in de gebruikstoe-stand het doelmatig functioneren nietwordt belemmerd. Het gaat hier om ef-fecten die leiden tot schade, zoals scheu-ren in scheidingswanden.Voor deze effecten zijn toetsingscriteriagegeven in de concept-ontwerpnorm44 Cement 1988 nr. 2AlsvoorlopervaneenNEN-normis on-langs verschenen SBR-rapport 149'Richtlijnen voor paalfunderingen'.Hierin staatdatde fundering moetwor~den getoetstaan de eisen ten aanzienvande uiterste grenstoestandenende bruik-baarheidstoestanden(art. 6.3). De bruik-baarheidstoestand zal in de praktijkmaatgevend zijn.Voor normale gebouwen wordt uitge-gaanvan een toelaatbare relatieve hoek-verdraaiing (0 I ~ van 1:300 teneinde ar-chitectonische schade ofwel lichtescheurvorming tevoorkomen.Ditkomtovereen met een zakkingsverschil (0)van ca. 10 mm tussen de verschillendefunderingselementell, ofeen maximalezakking van ca. 20 mm onder dewerke-lijk optredende gebruiksbelasting.Opgemerkt moet worden dat volgensart. 7.2 van het SBR-rapport de zakkingvan paalgroepen ongeveer tweemaal zogroot is als de zakking van een alleen-staande paal mits de reducerende in-vloedvandegebouwstijfheid buiten be-schouwing wordt gelaten. De ruimteom zakkingsverschillen als gevolg vande variatie van paalbelasting, paaldraag-vermogen en zetting van de diepere on-dergrond in rekening te brengen, is der-halve zeer beperkt.Naarverwachtingzalhet danookinveelgevallen niet mogelijk zijn te voldoenaan alle criteria, zoals in ditverband zijnaangegeven in de TGB en het SBR-rap-port, zonder de invloed van de gebouw-stijfheidin rekening te brengen. Boven-dien zal, vooral bij hogere gebouwen,veelal de direct optredende.zakking vaneen fundering op palen veel meer be-dragen dan 10 mmoEen analyse van de verwachte en toe-laatbare relatieve hoekverdraaiing (0 I~vedient in dit verband dan ook de voor-keur boven de verwachte zakking.Zoals genoemd bedraagt volgens derichtlijnen de toelaatbare relatievehoekverdraaiing (0 I~ behorend bij degrenswaarde voor architectonischeschade, 1:300 ? 1:500 wanneer het nor-male gebouwen met wanden van met-selwerk betreft. Interessant zijn in ditverband de vervormingscriteria die in~ternationaal worden aanbevolen.2. Internationale normen en aan-bevelingen2.1 Doorbuiging vloerenDoor R?sch en Mayer [1] is onderzoekgegaan naar de slankheid van gewa-pend-betonnen vloeren en liggerswaarbij schade aan scheidingswandenwerd geconstateerd. Aanbevolen wordtvoor overspanningen (lmin) kleiner danca. 4 m, als nuttige hoogte (h) uit te gaanvan 1/35 lmin)' .Cement 1988 nr. 2Voor grotere overspanningen tussen demomentennulpunten (lmiJ moet deslankheid geringer worden. Voor eenoverspanning van bijvoorbeeld 7,20 mwordt een slankheid van 1/20 aanbevo-len. Voor een vrij opgelegde vloer meteen overspanning Van 7,20 m komt ditglobaal overeen met een relatieve hoek-verdraaiing {o I~ van 1:375 (staalsoortFeB 400).In de Belgische richtlijnen (WTCB1975) wordt aanbevolen de relatievehoekverdraai?ng van vloeren te beper-ken tot 1:333, wanneer op de vloerenscheidingsmuren met openingen rustenen geen specifieke maatregelen zijn ge-troffen.Het blijkt bijzonder moeilijk de door-buiging c.q. de vormverandering van dedraagconstructie zodanig te beperkendat aan gemetselde scheidingswandengeen schade zal ontstaan. Als scheurvor-ming niet is toegestaan zijn in veel ge-vallen aanvullende voorzieningennoodzakelijk. In elk geval zullen de aan-sluitingenvan wanden aan deconstruc-tie zodanig uitgevoerd moeten worden,dat de vervormingen kunnen wordenopgenomen.2.2 Toelaatbare zakking vangebouwenHet vaststellen van de toelaatbare ge-bouwzakking en de verschilzakkingmaakt een belangrijkonderdeel uit vanhet ontwerpen van de draagconstructievan een gebouw, inclusief zijn funde-ring.In de berekeningen van de draagcon-structie kan een opgelegde vervormingdoor hetzakkenvan de fundering in be-schouwingworden genomen. Meestal isdit gecompliceerd door de gewoonlijkongelijke vervormingen, veroorzaaktdoor verschillen in belasting, verloop inhoogteligging en dikte van samendruk-bare lagen, alsmede variaties in fysischebodemeigenschappen. Bovendienspeelt de gebouwstijfheid een belangrij-ke rol.Veelal blijft het vaststellen van deopgelegde vervorming dan ook beperkttot benaderende berekeningen die in depraktijk nogal eens een afwijkend ge-drag vertonen. Ditis voor meerdere on-derzoekers aanleiding geweest om eengroot aantal schadegevallen systema-tisch te analyseren [2-5].De belangrijkste conclusies worden na-der toegelicht. Uit de literatuur blijktdatveel onderzoekers het metelkaar be-paald niet eens zijn. De resultaten zoalsopgenomen in dit artikel, worden danook niet door alle onderzoekers gedekt.wel is dit een illustratie van het feit dattoevallige c.q. lokale omstandighedenI: L -I: I _\r--------- -----~-------lco Proox. I2 Vervortn?ngensterk bepalend blijven voor de vraagwelkegebouw(verschil)zakking toelaat-baar is.Omdat schade gewoonlijk wordt gere-lateerd aan de verschilzakking, zijn metname de volgende begrippen van be-lang, (fig. 2)- Maximum verschilzakking 0 max- Relatieve hoekverdraaiing (0 I~ of/3Door Skempton en Mac Donaid is ge~bruik gemaakt van de netto helling vande doorbuigingscurve (0 I~max c.q. demaximum deflectiegradi?nt, om zak-king en schade te correleren. De maxi-mum relatieve hoekverdraaiing is ge-woonlijk groter dan (0 maxjIJ,L). Bij eenvrije oplegging van een hoge wandlig-ger is nabij de hoeken (0 I~ gelijkaan 1,5x (0 ma/hL) [4].Met andere woorden, wanneer tussentwee kolommen, met een afstand l, eenmaximum verschilzakking wordt bere-kend van 0 max' dan is de relatieve hoek-verdraaiing 0 maxil, maar de maximumhoekverdraaiing {o I~max is echter gro-ter.- Buigingsverhouding (LVL)Hierbij worden de buigpunten (mo-mentennulpunten) verbonden door eenrechte. In geval van zuivere buiging zalde lengte L vaak overeenkomen met delengte van het gebouw. In dat geval is ~gelijk aan 0 max en (~/L) gelijk aan 0,5 x(0 max/~.Door Burland wordt de maximumhoekverdraaiing maatgevend gesteld[3]. Nabij dehoekpunten is (~/L) gelijkaan 0,33 x (0 m./~ (fig. 3).2.3 GrenswaardenSkeletgebouwenIn het algemeen worden voor alle ske-letbouw met metselwerk scheidings-wanden de grenswaarden aangehoudenzoalsvastgesteld doorSkemptonen MacDonaid:oI1 ~ 1/300 met als aanbeveling in hetontwerpstadiunm 0 /l ~ 1/500 [2].Voor gebouwenwaarbij de lengte groteris dan drie maal de hoogte (UH ~ 3) isbuiging maatgevend.In dat geval is de overeenstemmingin de45L-.-,~~~~~~~~~_I_ALG_~E_MEE~_N__O_NTWE__?_._RP__~~_I FUNDERINGENTabel 2Grenswaarden skeletbonw volgensSkempton en Mac Donaidpalen en poeren plaat en strokenAlL1'500 dWOrskraChl-rbuiging...........__ n=1/3001'1000 ------------architectonische schade 1:300 (aanbevolen 1:500)constructieve schade 1:150op zand op klei op zand op klei323 Grenswaarden relatieve bnigingskeletbouw, volgens Burland4575-1253050-7545753050max. zakking PmOK (mm)max. verschilzakking ? mOK (mm)max. relatieve hoekverdraaiing(? /~mOKgrenswaardenliteratuur vrij groot. Opgemerkt kanworden dat Skempton en Mac Donaldzich ook vooral tot deze groep gebou-wen zouden hebben beperkt.Voor korte/slanke skeletgebouwen, zo~als flats (UH > 3), is de dwarskrachtmaatgevend. Sommige onderzoekerskomen in datgeval tot strengere grens-waarden voor de relatieve hoekver-draaiing:? /1 ~ 1/600 (fig. 3).In tabel 2 zijn de belangrijkste grens-waarden, opgesteld door Skempton enMac Donaid weergegeven, voor zowelarchitectonische als constructieve scha-de.Ook bij de beoordeling van de toelaat-bare verschilzakking 0 tussen kolom-men wordt als criterium vaak aange-houden een relatieve hoekverdraaiingo/Ivan 1/300 ? 1/500waarbij als lengte1de afstand tussen de kolommen wordtgenomen.Als grenswaarde van de buigingsver-houding (ti/L) wordt nog wel eens aan-gehouden 1:1000 (ziefig. 3).4 Grenswaarden relatieve buigingbij stapelbouwStapelbouwVoor gebouwen die uit dragend metsel-werk bestaan lopen de meningen overde grenswaarden sterk uiteen.Veelal wordt de grenswaarde vanSkempton en Mac Donaid (1:300) als teonveilig gezien. Over het algemeen is erwel overeenstemming over het feit datvoor dragend metselwerk de toelaatbareverschilzakking kleiner is danvoor ske-letbouw.Bovendienwordt het als zinvolervarenhij de grenswaarden rekening tehouden met de verhouding tussen delengte en de hoogte (UH) en onder-scheid te maken tussen neerwaartse enopwaartse buiging. Dit laatste geval isbijzonder schadegevoelig omdat deneutrale buigingsas onder in de muurzit.Gewoonlijk wordt in beperkte mate re~kening gehouden met de afname vanoptredende spanningen door kruipwanneer de zettingen geleidelijk in detijd optreden. Bovendien zijn, in ver-band met een verschil in gebouwstijf-heid, niet alle gebouwtypenevengevoe-lig voor zakkingen (zie ook par. 3). Ver-der kan worden opgemerkt dat de toe-laatbare hoekverdraaiing rechtevenre-dig is met de toelaatbare rek van hetmetselwerk (Eerit).In figuur 4 zijn enkele grenswaardenvoor de buigingsverhouding aangege-ven, waarbij het navolgende moet wor-den opgemerkt:- doorPolskinen'tokaris uitgegaanvanEerit - 0,05%;- door Burland is uitgegaan vanEerit - 0,075%;- de lijnen van Skempton en Mac Do-nald en die van Burland zijn gebaseerdop de max?male relatieve hoekverdraai-ing(0 /Omaxc.q.(0 /0nabij hetoplegpuntvan een wand.Als indicatiezijn in tabel 3enkelegrens-waarden aangegeven waaruit blijkt datbij neerwaartse buiging een grenswaar-de voor de relatieve hoekverdraaiing(0 /0 van ca. 1:750 redelijk goed over-eenkomt met het gemiddelde van deverschillende onderzoeksresultaten.3. Toelaatbare gebouwzakking bijmaaivelddalingWanneer er sprake is van een maaiveld-daling, bijvoorbeeld door bronbema-ling, zal ook de aanwezige bebouwingzakken.Belangrijkis dan devraag ofookvoor die situatie de grenswaarden, zoalshiervoor weergegeven, aangehoudenkunnen worden. Immers deze normenzijn opgesteld voor het ontwerpen vano geen schade? lichte ..? wezenlijke ..13?125??3 4UH2o1?52?0r--~-----___,r_--~;--.--:--?opwaartsebuiging~J'~0.5 Polshin and Toker .~ S..??;? d .'" ..'- -'. C.u.:..;:..n_.-."....._.~. __."MgIC~ lO