Funderingsaspecten - Bebouwing op waterkeringen

In het verleden zijn er op een groot aantal locaties steden en dorpen op en langs de dijk ontstaan. De functie van een waterk­ering verschilt van de functie van bebouwing. Als de functie van bebouwing verloren gaat zoals bijvoorbeeld bij een onbe­woonbaar verklaarde dijkwoning hoeft dit niet te betekenen dat het functioneren van de waterkering minder wordt dan wel verlo­ren gaat. Dit zal alleen zo zijn als de functie van de water­kering wordt beïnvloed door het niet-functioneren van de bebouwing.

In deze paragraaf worden een aantal aspecten van bebouwing behandeld die van belang kunnen zijn voor het functioneren van de waterkering en de bebouwing. Zowel de aanwezigheid van bebouwing als het falen (instorten, wegspoelen) van bebouwing kunnen een rol spelen op de veiligheid van de waterkering. Na falen van de bebouwing is de reststerkte van belang.

Bij bebouwing zijn vrijwel altijd bijkomende aspecten (bij­ voorbeeld tuinen) aan te geven die ook een zekere invloed hebben op de veiligbeid van de waterkering. Een nadere analyse van deze aspecten is bij de beoordeling van de veiligheid van de waterkering noodzakelijk. Een van die bijkomende aspecten is de aanwezigheid van kabels en leidingen. Hiervoor wordt verwezen naar hoofdstuk 5. Conclusies worden in hoofdstuk 10 aangegeven.

Overigens blijkt uit literatuurinventarisaties [6], [19], [20] en [21] dat de aanwezigheid van bebouwing meestal geen inunda­ties tot gevolg hebben gehad.

Funderingsaspecten

Van de verschillende invloeden die bebouwing op waterkeringen heeft wordt eerst nader ingegaan op funderingsaspecten [23], [24] en [25]. Globaal kan een indeling worden gemaakt in twee soorten bebouwing namelijk, oudere woningen (meer dan 40 jaar oud) met een eenvoudige fundering op staal en nieuwe woningen en gebouwen met een fundering op palen.

Funderingen behoren een sterkte te hebben die voldoende is om de optredende belastingen op te kunnen nemen. De sterkte die nodig is kan opgedeeld worden in een evenwichtsdraagvermogen en een vormveranderingsdraagvermogen. Het vormveranderings­draagvermogen geeft aan dat er een beperking opgelegd kan worden ten aanzien van de vormveranderingen bij de op te nemen belasting. Dit om te zorgen dat er geen schade aan het gefun­deerde gebouw ontstaat. Het draagvermogen wordt bepaald door de afmetingen van de fundering en de kwaliteit van de ondergrond waaraan de fundering zijn belasting over­ draagt. De belasting op de fundering wordt mede bepaald door de opbouw en door de deformaties van de ondergrond. Bijvoorbeeld zettingen kunnen negatieve kleef veroorzaken. Voor de berekening van funderingen is een vrij groot aantal rekenmethoden beschikbaar. Bij de controle van funderingen moet men ook rekening houden met minder gebruikelijke belas­tingen op de fundering. Dit kunnen horizontale belastingen zijn, trillingen veroorzaakt door machines, sterk wisselende belastingen (opslagplaatsen) of vroegere zware belastingen.

Fundering op staal

Bij de funderingen op staal is een onderscheid te maken in funderingen met kelders of funderingen met muren op een een­voudige voet.

Deze funderingen zullen zettingen van het dijklichaam blijven volgen. Over het algemeen zijn deze huizen ook enigszins vervormd. De voorgevel zal vaak naar de dijk toegebogen staan door (seculaire) zettingen van het dijklichaam. Hierbij wordt vaak scheurvorming in de zijgevel direct achter de voorgevel geconstateerd.

Bij funderingen op staal zijn ten gevolge van de aanwezigheid van een dijklichaam geen wezenlijke invloeden die het evenwichtsdraagvermogen aantasten. Doordat de statische belasting relatief ondiep op de  onderliggende lagen wordt overgedragen verbeteren de wrijvingseigenschappen. Dit geldt niet bij funderingen op palen waarbij de belasting naar diepere lagen wordt overgedragen.

Paalfunderingen

Bij een fundering op palen is onderscheid te maken in houten palen, houten palen met betonnen oplangers, betonnen palen en stalen palen. Bovendien is er onderscheid te maken in palen die op kleef zijn geheid (meestal korte en licht belaste palen) en op stuit geheide palen (meestal langer en zwaarder belast).

Bebouwing met palen op kleef zal net als een fundering op staal relatief slap zijn.

Bij (houten) paalfunderingen kan door de wisselende freatische lijn de sterkte teruglopen. Dit kan zich uiten door het optre­den van grotere zakkingen van gebouwen. Controlerende funde­ringsberekeningen kunnen uitgaan van een verminderde paaldoor­snede. Aan de belastingkant zal de belasting van de opbouw vaak slechts in geringe mate toenemen. Wel kunnen zich extra belastingen voordoen door de deformaties van de bodem. Dit kunnen zettingen zijn maar ook horizontale deformaties. De zettingen geven extra negatieve kleef. Deze negatieve kleef kan verminderd worden door de extra zakking van de funderings­paal. De maximale kleef wordt vaak bereikt bij een relatieve zetting ten opzichte van de paal van circa 2 cm. In het alge­meen is bij waterkeringen de zetting van de kruin in de tijd bekend en zal deze de 2 cm ook overschrijden. Het is dan ook raadzaam om met een maximale negatieve kleef te rekenen.

Door horizontale deformaties kunnen extra momenten in de palen optreden. De grootte van dit moment hangt af van de mate waarin de paal deze deformaties wil verhinderen.

Probleem bij houten palen is het verrottingsproces. Dit proces verschilt per soort hout. De houtaantasting wordt veroorzaakt door macro-schimmels of micro-schimmels en bacteriën. Aantas­ting door macro-schimmels zal alleen optreden als er ruim voldoende zuurstoftoetreding plaatsvindt (0,5 à 1 m boven de grondwaterspiegel).

De aantastingssnelheid kan erg groot zijn. Na 10 jaar kan de paal(kop) reeds volledig aangetast zijn. Aantasting door micro-schimmels en bacteriën vindt plaats in de nagenoeg zuurstofloze zone boven de constante waterspiegel. Dit proces bij houten palen blijft over het algemeen beperkt tot het spinthout. Dit is het buitenste, bij het kappen van de boom nog weinig verhoute deel van de stam, waarin (in levende toestand) het watertransport plaatsvindt. Het binnenste deel van de stam bestaat uit kernhout wat niet of weinig aangetast wordt. De maximale aantasting zal na 30 à 70 jaar bereikt zijn. Als maximale aantastingssnelheid wordt ook wel 2 mm per jaar aangehouden. Per houtsoort verschilt de hoeveelheid spinthout aanzienlijk. Bij vuren, dennen en lariks bedraagt het aandeel in de diameter circa 20 à 50% en bij grenen circa 40 à 70%. Bij gezaagd hout kan het percentage spinthout sterk verschil­len.

Het bezwijken van paalfunderingen door paal- of kespbreuk kan tot gevolg hebben dat er relatief veel zettingen optreden. De oorzaken kunnen extra belastingen ten gevolge van negatieve kleef zijn of extra momenten ten gevolge van horizontale deformaties.