Zwelbelasting

Bij het ontgraven neemt de belasting op de ondergrond af, waardoor deze gaat zwellen. Indien de ondergrond slecht doorlatend is leidt een ontlasting tot een even grote verlaging van de waterspanningen. Hierdoor blijven de korrelspanningen in eerste instantie ongewijzigd. Door de onderdruk in het poriënwater wordt water en/of lucht uit de omgeving aangezogen. Daardoor treedt een omgekeerd consolidatieproces op. Grond reageert bij ontlasten stijver dan bij belasten. Daarom gaat het zwelproces sneller dan het consolidatieproces.

Door de zwel kunnen trekspanningen in funderingspalen en opwaartse drukken tegen de tunnelvloer ontstaan.

De grootte van de trek in de palen hangt ook af van de laag waarin de palen zijn gefundeerd. Ligt deze laag onder de zwellende laag, dan zijn de trekkrachten hoog. Als de palen gefundeerd zijn in de laag boven de zwellende laag dan zullen de krachten kleiner zijn omdat ook de funderingslaag omhoog gaat.

Indien de palen vóór het ontgraven van de bouwkuip worden ingebracht belemmeren ze de zwel. Het gevolg is dat de palen al aan trekkrachten worden onderworpen. Daarnaast zullen zij meevervormen met de zwelvervorming. Als de fundering al gebruikt wordt, bijvoorbeeld bij de wanden-dak methode, moet voor de betreffende constructieonderdelen (bijvoorbeeld het dak) daarmee rekening worden gehouden, dan wel compenserende maatregelen worden genomen.

Als de palen na het ontgraven worden ingebracht zal de zwel al voor een deel zijn opgetreden en zijn de trekkrachten in de palen minder.

De onderwaterbetonvloer wordt na het ontgraven gestort. Indien de grond dan nog zwelt wordt de zwel door de onderwaterbetonvloer verhinderd. Het gevolg is dat de grond een opwaartse belasting op de vloer uitoefent. Door deze druk vervormt de vloer, waardoor de druk afneemt.

De grootte van de zwelbelasting op de palen hangt dus van meerdere factoren af:

• Wanneer worden de palen ingebracht?
• Wanneer wordt de vloer gestort?
• Hoeveel zwel wordt verwacht na installatie van de palen?
• Hoeveel zwel wordt verwacht na het aanbrengen van de onderwaterbetonvloer?

De grootte van de zwelkracht die de grond maximaal op de paal kan uitoefenen wordt berekend volgens artikel 7.3.2.3 van de norm voor het geotechnisch ontwerp van constructies NEN 9997 [30]. Deze berekeningswijze gaat uit van de maximale schachtwrijving die de grond op een alleenstaande paal kan uitoefenen. De berekening levert een bovengrens die vaak tot aanzienlijke trekkrachten leidt.

In 2012 is de CUR commissie C202 “zwelbelastingen op funderingen” gestart. Deze commissie heeft tot doel een praktische richtlijn te ontwikkelen voor het berekenen van zwelbelastingen op funderingen.