Grondspanning, waterspanning en korrelspanning

Betekenis

Grondspanning is de verticale normaalspanning op een bepaald niveau onder het maaiveld die wordt veroorzaakt door het gewicht van alle bovenliggende grondlagen en het water. Deze totale spanning bestaat uit de waterspanning (de hydrostatische waterdruk in de poriën) en de korrelspanning (de druk die de grondkorrels onderling dragen). De korrelspanning wordt ook effectieve spanning genoemd en is vaak de onbekende component bij berekeningen van draagvermogen.

Toepassing

De begrippen grondspanning, waterspanning en korrelspanning worden toegepast bij het analyseren van spanningen en het draagvermogen van de bodem.

• Bepalen van het draagvermogen van de grond via de korrelspanning.
• Berekenen van de spanning per grondlaag met σ = h * γgrond.
• Bepalen van de waterspanning op een diepte met p = h * γwater.
• Doorrekenen van bijkomende belastingen (bijv. gebouwen, wegen) die op het maaiveld rusten en overgedragen worden aan korrels en water.

Aandachtspunten

• De natte toestand van de grond omvat ook de waterspanning; de waterdruk wordt dus niet dubbel bij de grondbelasting opgeteld.
• Korrelspanning is vaak de onbekende en is gelijk aan de grondspanning minus de waterspanning.
• De waterspanning is de druk van de kolom niet-stromend grondwater boven het beschouwde niveau.
• Het volumegewicht van water bedraagt circa 10 kN/m³ (1 m³ = 1000 kg), waardoor p in kN/m² of kPa kan worden berekend.
• De atmosferische druk (σ lucht/gas) wordt meestal weggelaten voor ondiepe bodemlagen zonder gas.

Formules

• Terzaghi: σ_grond = p + σ_korrel (kN/m² of kPa)
• Omgekeerd: σ_korrel = σ_grond − p
• Waterspanning: p = h * γ_water (h in m, γ in kN/m³ → p in kN/m²)
• Grondspanning per laag: σ = h * γ_grond (h in m, γ in kN/m³ → σ in kN/m²)

Grafische weergave

• Links wordt vaak de grondkolom getekend met het freatisch vlak, grondsoorten en eventuele extra belastingen.
• Rechts wordt de spanning uitgezet, doorgaans in kN/m² of kPa; de waterspanning wordt blauw weergegeven en de verticale korrelspanning rood gestreept.
• Het totale, meest rechtse punt van het rood gestreepte deel geeft de grondspanning op het beschouwde niveau.
• De plaats van het freatisch vlak bepaalt het verloop van de waterspanning en daarmee de korrelspanning.