1. Onderwaterbetonvloeren

2. Inleiding
Als adviseur voor ondergronds bouwen staat ABT Met een vloer van onderwaterbeton (OWB) en trekpalen als
voor vooruitstrevend ontwerpen. Het haalbaar bodemafsluiting van een bouwput is inmiddels veel kennis
maken van de ambities van de opdrachtgever in en ervaring opgedaan. Deze zijn voor een groot deel
combinatie met een beheersing van risico’s is het verwerkt in de herziening van CUR-aanbeveling 77. Tot op
uitgangspunt. De ABT-quickscan voor ondergronds heden leidt deze richtlijn niet voor alle situaties tot het
bouwen heeft inmiddels zijn waarde bewezen in de gewenste resultaat. Project-specifieke omstandigheden
markt. Een onderdeel waarbij nog veel bereikt kan vragen om maatwerk. In het hiernavolgende worden
worden is de onderwaterbetonvloer. aangrijpingspunten beschreven voor een optimaal ontwerp.
2

3. Lage stempelkracht
Het pijnpunt van OWB-vloeren en CUR77 ligt
bij het toepassingsgebied met een lage
stempeldrukkracht. Dit komt voor bij ondiepe
bouwputten, maar ook de geometrie,
damwandontwerp en bouwfasering zijn van
invloed. Hoe dan ook; ongewapend OWB leidt
hierdoor bij een lage waterdruk al snel tot
grote vloerdiktes.
Een vaak onderschat middel voor optimalisatie
is het verhogen van de stempelkracht. Dit kan
bijvoorbeeld door:
• het opzetten van het water tijdens
ontgraven en de betonstort;
• aanpassen van stempelvoorzieningen en/of
voorspankrachten in de tijd.
Uiteraard dient er rekening gehouden te
worden met de toelaatbare vervormingen van
de bouwputwand en grondwaterstromingen.
Een mogelijkheid om de toetsing in de
bezwijktoestand (UGT) te optimaliseren is het
rekenen met membraanwerking. Bezwijken
blijkt bij een door bouwputwanden opgesloten
dikke vloer, door de benodigde horizontale
vervormingen, praktisch onmogelijk.
3

4. Trekpalen en veerstijfheden
Voor de verticale verankering van OWB-vloeren zijn Eenzelfde conservatieve benadering geldt voor situaties
ankerpalen vaak het meest economisch. Een berekening waarbij diverse typen trekelementen worden gebruikt. Het
volgens CUR-publicatie 236 resulteert in een niet-lineaire last-vervormingsgedrag van grond en paal
ondergrensbenadering voor de axiale veerstijfheid. Voor wordt doorgaans niet beschouwd. Dit is een veilige
specifieke situaties is deze aanpak overmatig conservatief; benadering, maar bedacht moet worden dat verankerd
dit kan voor het ontwerp en de kosten van OWB-vloeren onderwaterbeton het vermogen bevat tot krachten-
uitermate ongunstig uitpakken. Met een nadere herverdeling via de vloer. Hierdoor is het niet altijd nodig
beschouwing kan, binnen de rekenregels van CUR236, een om met de door CUR77 geadviseerde variatiefactor √2 te
hogere veerstijfheid worden onderbouwd. rekenen.
Figuur: momentenverdeling in plaatmodel van OWB voor onderdoorgang met een combinatie van slappe en stijve trekpalen
4

5. Met staalvezels…
OWB is doorgaans ongewapend. Vooral uitvoeringstechnische beperkingen maken gewapend
OWB bezwaarlijk. Bij onvoldoende normaaldrukkracht komt de toetsing in zowel de BGT als de
UGT neer op de momentcapaciteit van een ongescheurde vloerdoorsnede. Het toevoegen van
staalvezels aan het betonmengsel is relatief simpel en geeft het materiaal een taai
breukgedrag. Hierdoor kan er gerekend worden met de na-scheur-treksterkte.
Grafiek: momentcapaciteit C25/30+staalvezels MPZ-HT en
ongewapend C25/30 conform CUR77 voor hmin=700 mm
Uit de grafiek volgt dat staalvezelbeton (SVB) conform
CUR77 én CUR111 een verdubbeling van de
momentcapaciteit oplevert ten opzichte van
ongewapend beton. Doordat er meerdere scheurtjes
ontstaan in plaats van één brosse scheur treedt
herverdeling van krachten op, met een afname van
zowel scheurwijdte als de maximale momentbelasting.
De maximaal toegestane rek in de betontrekzone blijft
ver verwijderd van eventuele pull-out van staalvezels.
In de praktijk treden watervoerende
scheuren vaak op ten gevolge van krimp
tijdens het hydratatieproces in de beton.
Staalvezels reduceren het risico op
watervoerende krimpscheuren aanzienlijk;
metname voor bouwputten langer dan
pakweg 50 meter.
Staalvezels met een minimale lengte van 50mm worden geadviseerd.
De verspreiding en verpompbaarheid van staalvezelbeton zijn een aandachtspunt tijdens uitvoering.
5

6. Samenspel met constructievloer
Het ontwerp van bouwput en definitieve constructie worden Indien een afzonderlijke OWB-vloer en constructievloer benodigd
benaderd vanuit twee verschillende werelden. ABT streeft zijn kan het gewicht van de OWB worden gebruikt om opbollende
naar een samensmelting van tijdelijke en definitieve momenten te beperken. Het optreden van pons door neerwaartse
constructies; of op z’n minst een samenwerking. belastingen vanuit de bovenbouw is praktisch onmogelijk.
Aanpassingen in het ontwerp kunnen leiden tot een
besparing op materiaal, ontgravingsdiepte en tijd. Constructievloeren op OWB zijn in het bijzonder gevoelig voor
scheurvorming en lekkage. De keuze voor het toepassen van een
tussen-zandlaag, egaliserende werkvloer of het ‘koud’ op elkaar
Uiteraard moet de veiligheid en het beoogde gebruik van de storten van de vloeren dient per project beschouwd te worden.
definitieve constructie gewaarborgd zijn. Waterdichtheid is Het optimaliseren van de benodigde vloerdikte is een specialiteit
voor veel situaties belangrijk, maar binnen infrastructurele van ABT. Dit resulteert vaak in een besparing op kosten én een
of industriële projecten zijn situaties mogelijk waarbij (een verbetering van de prestaties.
risico op) een aanvaardbare lekdebiet acceptabel is.
Toepassing van staalvezelbeton is aan te bevelen vanwege ABT heeft de flyer ‘beton voor kelderconstructies’ met praktische
het minimaliseren van lekkages. Ook hybride gewapend ontwerprichtlijnen beschikbaar gesteld op de website.
beton, staalvezelbeton in combinatie met traditionele
wapening, kan een optie zijn.
Uit de grafiek blijkt dat staalvezelbeton bij een gegeven rek
de toestroom van water voorkomt ofwel reduceert met een
factor 4 á 5.
grafiek: effect van staalvezels op scheurwijdte
en waterdichtheid bij een gegeven rek
bron: “Beton als constructiemateriaal, eigenschappen en duurzaamheid”
[H.W.Reinhardt, Delft/Den Haag, 1985]
6

7. Geavanceerd rekenen
In CUR77 wordt uitgegaan van een liggermodel voor de Ook lokale verstoringen in de vloer kunnen nader beschouwd
bepaling van de krachtswerking in de vloer. Voor veel worden; bijvoorbeeld door liftputten of kraanbelastingen in
situaties is dit niet voldoende representatief. Een plaatmodel de bouwputfase.
is dan vereist. Hiervoor gelden specifieke aandachtspunten.
Een geavanceerder rekenmodel kan voor complexe
bouwputten, indien gewenst, waardevolle informatie geven.
Dit kan nodig zijn om optimalisaties te onderbouwen zoals
membraanwerking, niet-lineaire veerstijfheden en/of
krachtenherverdeling na scheurvorming. Afhankelijk van het
type berekening zijn eindige-elementen-programma’s zoals
Scia Engineer, Plaxis en DIANA geschikt. Met een fysisch
niet-lineair volumemodel kan bijvoorbeeld inzicht worden
verkregen in scheurvorming en het risico op lekkages.
figuur: fysisch niet-lineair 3D-model van een deel van een figuur: modellering kraanpoeren en -belastingen op
onderwaterbetonvloer met trekspanningen en vloeilijnen staalvezelversterkte OWB-vloer en resulterende vervormingen
7

8. Optimalisatie en second opinion
Uiteraard zijn er naast genoemde Door gebruik te maken van de Een integraal, slim en duurzaam
aangrijpingspunten, en die vanuit CUR77, mogelijkheden van CUR77 zijn reducties bouwputontwerp staat centraal bij ABT.
meer aandachtspunten; elke bouwput is mogelijk tot 20% op de benodigde ABT roept bouwend Nederland op om
anders. In specifieke gevallen is hoeveelheid beton voor ongewapende bouwputten met onderwaterbeton, geheel
onderwaterbeton alleen nodig als ballast of vloeren. De besparing in bouwkosten is vrijblijvend, te laten checken. Met een
als stempel. Hiervoor moet een aparte naar verhouding groter door het effect op ‘OWB-quickscan’ kunnen eventuele
ontwerp-benadering worden gehanteerd. de benodigde ontgravingsdiepte en verbeterpunten snel worden getraceerd.
In uitzonderlijke gevallen kan de vloer bouwtijd. Voor een optimalisatie van
worden weggelaten door gefaseerd te ondiepe bouwputten met staalvezelbeton
ontgraven of het toepassen van een is dit al snel 50%. Hetzelfde geldt voor
minimale of voorwaardelijke een samensmelting met de
spanningsbemaling. constructievloer.
“Onderwaterbeton dikker dan een meter?
Misschien kan ABT het beter!”
8

9. Meer informatie:
ir. Ruud Arkesteijn
adviseur civiele techniek
r.arkesteijn@abt.eu
nl.linkedin.com/in/ruudarkesteijn
www.ondergrondsbouwen.eu
9