Funderingstechniek - Omgeving in de Praktijk

Funderingstechniek
Foundation
UDC 624.15
techniques
RVblad 01-1
De kwaliteit van houten
funderingspalen
in het
algemeen en die
van het Concertgebouw
te
Amsterdam in het bijzonder.
The quality of wooden foundationpiles in genera1 and thoses of the
Concertgebouw at Amsterdam in
particular.
Prof. Ir. A.F. van Weele,
Buitengewoon Hoogleraar
Funderingstechniek TUD.
Ing. R. van Bueren, Onderzoeksmedewerker, Houtconstructies
TUD.
Ir. G.J. Maas, Hoofdbedrijfsleider
Strukton Betonbouw B.V.
omdat in constructief opzicht
kwetsbare gebouwen schade
kunnen oplopen door bijvoorbeeld
inklinkende grond.
Wellicht ten overvloede wordt
opgemerkt, dat de resultaten van
dit onderzoek niet van toepassing
zijn op hout dat al zeer lang onder
water verblijft, zoals dat bijvoorbeeld bij archeologische vondsten
het geval is. Doordat bepaalde
bestanddelen van het hout als het
ware zijn vervangen door water,
treedt hier bij ongecontroleerde
droging een enorme krimp op.
Een waarschuwing is daarom op
zijn plaats: het wegnemen van de
ene misvatting mag niet leiden tot
het scheppen van een nieuwe.
Ten geleide
Bij de onlangs voltooide restauratie van het in 1883-‘86 gebouwde
Concertgebouw te Amsterdam
stond een omvangrijke ingreep
aan de fundering op het
programma. Aangezien de
gekozen oplossing en werkwijze
daartoe onverwachte mogelijkheden boden, kon tijdens de
werkzaamheden een uniek
onderzoekprogramma
worden
afgewerkt. De resultaten van het
onderzoek, van groot belang voor
de restauratiewereld, zijn
samengevat in het hiernavolgende
artikel van professor van Weele.
Een van die resultaten uit het
onderzoek leert ons dat de eis dat
een houten fundering altijd onder
water moet staan vanwege het
gevaar van het vergaan van het
hout, niet uitsluit dat de grondwaterstand gedurende een relatief
korte tijd mag worden verlaagd.
Een voorwaarde hiervoor is dat het
funderingshout nog gezond is.
In die gevallen dat er sprake zou
zijn geweest van plotseling verval
van hout door het droogvallen van
de fundering moet men zich
realiseren dat de sterkte van dat
hout voordien al zo laag moet zijn
geweest, dat andere constructiedelen de dragende functie al hadden
overgenomen.
Daarnaast moet men zich realiseren dat het tijdelijk verlagen van
de grondwaterstand slechts met
kennis van zaken mag geschieden
RDMZ RV 1990/18-17
Tenslotte wordt de aandacht
gevraagd voor de oproep van de
auteur aan het eind van het
artikel: ‘Lezers die over concrete
gegevens beschikken over ervaringen met uiteenvallend funderingshout en aanverwante zaken,
worden dringend verzocht deze
door te geven’.
Wellicht wordt door de resultaten
van dit onderzoek de belangstelling voor de historische waarde
van funderingen van monumenten
een nieuwe impuls gegeven en
blijven daardoor meer historische
funderingen behouden.
PKvdS.
1. Inleiding
Houten funderingspalen hebben
gedurende enkele honderden jaren
exclusief de fundering gevormd
van de zwaardere bebouwing in
grote delen van ons land. Dat
paaltype vindt nu ook nog toepassing, zij het dat het steeds meer
terrein moet prijsgeven aan
funderingssystemen op basis van
staal en beton. Een deel van de
oude, houten paalfunderingen
vervult zijn taak niet geheel naar
behoren, althans wanneer men
afgaat op de op vele plaatsen
waargenomen zettingen en
zettingsverschillen
aan de
gebouwen, die op palen
gefundeerd zijn. De oorzaak ervan
kan gelegen zijn in een overbelasting van de palen, hetgeen
meestal wordt veroorzaakt door
negatieve kleef, of in afname van
de sterkte van het hout in de
fundering. Beide oorzaken kunnen
ernstige gevolgen hebben en een
versterking van de fundering
noodzakelijk maken. De aard van
het herstel is voor elk van deze
mogelijke oorzaken verschillend.
Het is daarom van belang, dat er
bij de ontwerpers een goed inzicht
bestaat omtrent deze beide
aspecten.
Houtaantasting veroorzaakt een
afname van de sterkte van het
hout in oude funderingen. Die
aantasting zal in sommige
gevallen van oude datum zijn,
maar in andere gevallen recent
zijn begonnen of in de naaste
toekomst zijn beslag krijgen. Een
bekend voorbeeld van veranderende omstandigheden vormen de
gewilde, zowel als de ongewilde
grondwaterstandsverlagingen.
Hoe
nadelig is het eigenlijk om de
grondwaterstand rondom een
houten paalfundering tijdelijk te
verlagen? En, valt er iets te zeggen
omtrent het verloop van een
eventuele aantasting als functie
van de tijd?
Bij de keuze van de werkwijze
voor de vernieuwing van de
houten paalfundering onder het
Concertgebouw te Amsterdam
speelden deze aspecten een
belangrijke rol. Tijdens de herstelwerkzaamheden werden door de
Sectie Geotechniek van de Technische Universiteit Delft in nauwe
samenwerking met Strukton Bouw
B.V., die het werk verzorgde, een
hoeveelheid gegevens verzameld,
teneinde omtrent de hiervoor
genoemde aspecten meer aan de
weet te komen.
Voorts verzorgde de Sectie
Houtconstructies van de TUD
onderzoek in het Stevin Laboratorium, dat nuttige uitkomsten
opleverde. De Stichting Bouwresearch leverde een belangrijke
geldelijke bijdrage om de resultaten van het onderzoek voor een
breder publiek bereikbaar te
maken. In het nu volgende wordt
over deze onderwerpen gerapporteerd.
Funderingstechniek
RVblad
01-2
1. De funderingsconstructie van het
Concertgebouw, volgens de Amsterdamse
methode.
2. Rotterdamse funderingswijze.
3. Mogelijke wijze van bezwijken Amsterdamse fundering.
2. Houten
Rotterdamse funderingen wel
vaker voor.
d. De Rotterdamse fundering
ondervindt per meter muurlengte
minder negatieve kleef, omdat de
muur geen vertandingen vertoont
en er geen kespeinden buiten de
muur steken.
Het is bepaald niet zo, dat iedere
stad zijn eigen exclusiviteit in
funderingsontwerp bezat. Beide
funderingstypen komen in onze
steden voor.
De ontwerppaalbelastingen
bereiken als regel een waarde van
70 à 80 kN, met in uitzonderingsgevallen waarden van 100 en
wellicht zelfs 120 kN. Onder het
Concertgebouw liggen de paalbelastingen als regel beneden 100
kN, maar onder de muur, die de
grote zaal omsluit, bedragen de
nuttige paalbelastingen 160 tot
190 kN. Daarvoor bestaat een
speciale reden, die in paragraaf 7
zal worden toegelicht.
Negatieve kleef verhoogt de last,
die een paal op de draagkrachtige
laag moet overbrengen. Naarmate
het draagvermogen groter is, zal
ook die negatieve kleef een hogere
waarde kunnen bereiken en
omgekeerd. Immers, de grootte
van de negatieve kleef wordt
mede bepaald door het verschil in
zakking tussen de paalschacht en
de omringende grond en voor het
extreme geval dat de paal in
gelijke mate als het maaiveld zou
zakken, zal er van negatieve kleef
zelfs geen sprake kunnen zijn. De
grondslag rondom de paal zakt
dan nergens méér dan de bijbehorende paaldoorsnede.
De grootte van de maximale
waarde van de negatieve kleef
wordt beheerst door de paalafmetingen, de grondgesteldheid
en de
korrelspanningstoename,
die door
de samendrukking
van de grond
teweeg wordt gebracht. Welk deel
van die maximale waarde nu in de
praktijk optreedt, wordt beheerst
door de mate, waarin de paal aan
zakking onderhevig is.
paalfunderingen
In het algemeen onderscheiden we
in ons land de Amsterdamse en de
Rotterdamse funderingsmethode.
In afb. 1 is een funderingsstrook,
zoals die onder het Concertgebouw voorkwam weergegeven
terwijl in afb. 2 een voorbeeld van
de Rotterdamse methode is
gegeven. Tussen beide methoden
bestaan essentiële verschillen:
a. De stabiliteit in zijdelingse
richting is voor de Amsterdamse
methode beter.
b. Bij vergaande aantasting van
het kesphout kan een dwarsgeplaatste kesp van de Amsterdamse
oplossing in het midden breken,
waarna de beide kesphelften de
paalkoppen naar buiten drukken
en de erop gefundeerde muur
plotseling grote zakkingen gaat
vertonen. Zie afb. 3.
c. De Amsterdamse methode is in
principe minder gevoelig voor
afwijkingen in de plaats van de
palen, op voorwaarde, dat men
destijds de plaats van de kespen
daarop aanpaste in het werk. Dat
was echter niet altijd het geval. Bij
bepaalde werken vond men het
kennelijk belangrijk om de kespen
haaks op de muren te plaatsen en
dat kon er dan toe leiden dat
sommige paalkoppen slechts met
een deel van hun oppervlak onder
de kesp staan. Dat komt bij de
3. Afmetingen
kespen
van houten
palen
en
Het bestek uit 1883 voor het
maken van de ‘Grond- en Fundeerwerken, voor een Concertgebouw’
schreef voor, dat er 2186 houten
palen moesten worden geheid met
een valblok van 450 kg. De
voorgeschreven paallengte was 12
m, de omtrek zonder schors op
1,00 m van de kop 0,80 m en die
aan de punt 0,35 m. De palen
moesten worden geheid in een
bouwput, waarvan de bodem was
gelegen op 2,35 m - A.P. (A.P.
kwam in Amsterdam overeen met
het huidige N.A.P.). De paallengte
zou pas definitief worden vastge-
Funderingstechniek
RVblad 01-3
steld nadat enkele proefpalen van
15 m zouden zijn geheid. Niet
bekend is of er op grond daarvan
van het bestek werd afgeweken. Er
wordt vanuit gegaan, dat dit niet
het geval was.
De kespen moesten volgens het
bestek een dikte van 23 cm en een
breedte van 18 cm verkrijgen. Uit
vergelijking van deze gegevens
blijkt reeds een probleem. Immers
een paalomtrek van 0,80 m gaat
samen met een paaldiameter van
25 cm. Indien zo’n paal onder een
kesp met een breedte van 18 cm
staat, passen ze er niet onder,
terwijl dit bij de maat van 23 cm
maar net niet kan. Tijdens de
werkzaamheden onder het
Concertgebouw bleken de kespen
meestal liggend te zijn verwerkt,
zodat de maat van 23 cm de
breedte aangeeft. Omdat vele
kespen een grote lengte bezitten
en door meer dan 2 palen worden
ondersteund, kwam het vaak voor,
dat de paalkoppen niet met hun
volle oppervlak in contact waren
met de kespen. De palen waren als
regel via een pen-en-gat verbinding met de kespen verbonden.
Die verbindingen waren in het
werk gemaakt en zij vertoonden
een grote onregelmatigheid in
vorm, afmeting en plaats.
Na het blootleggen van de
funderingen werd bij wijze van
steekproef van 68 palen onder de
gang tussen het podium en de
Spiegelzaal de kopomtrek opgemeten. De resultaten daaNan zijn de
volgende:
Kopomtrek
Kopomtrek
Kopomtrek
Kopomtrek
Kopomtrek
Kopomtrek
60 66 71 76 81 86 -
65 cm: 3 stuks
70 cm: 7 stuks
75 cm: 17 stuks
80 cm: 29 stuks
85 cm: 8 stuks
90 cm: 3 stuks
Kleinste omtrek: 61 cm
Gemiddelde omtrek: 72,9 cm
Grootste omtrek: 88,5 cm
..
Door de paalomtrek vlak onder de
kespen te meten en ook die op het
niveau van de uitgraving, werd
een indruk verkregen omtrent de
tapsheid der palen. Dat werd
RDMZRV
1990/18-18
gedaan aan weerszijden van een
meetlengte van minimaal 1,00 m,
maximaal 2,50 m en gemiddeld
1,88 m. De maximale afname in
omtrek was 85 mm per meter en
minimaal zelfs een toename van
5,7 mm per meter. Gemiddeld
bleek er een afname in omtrek te
zijn van 33,56 mm per meter paal.
Over de lengte van de paal van
12 m zou de afname volgens het
bestek gemiddeld 800 - 350 mm
hebben moeten bedragen. Dat
komt per meter paal neer op:
450/(12 - 1) = 40,9 mm. Bij een
gemeten gemiddelde paalomtrek
van 72,9 cm en een gemeten
afname van gemiddeld 33,56 mm,
komt de gemiddelde werkelijke
voetomtrek dan tenminste neer
op: 729 - 33,56 x 12 = 326 mm.
De bestekseis was 350 mm, maar
omdat de tapsheid als regel niet
constant is maar met de afstand
onder de paalkop wat afneemt, zal
de paalvoetdiameter hoogstwaarschijnlijk als gemiddelde wel aan
de bestekseis voldoen.
De grootste kracht in de paal
treedt op omstreeks 12 m - NAP,
zijnde ter hoogte van de
bovenzijde van het vaste zandpakket. Dat valt samen met ca. 9,50 m
- de paalkop, zodat de palen daar
gemiddeld een omtrek bezitten
van ruim 729 - (33,56 x 9,5) =
410 mm, zeg 425 mm. Daarbij
behoort een paaldiameter van
135 mm en een houtdoorsnede
van 14400 mmz. Voor de paalkop
geldt als gemiddelde: paaldiameter: 232 mm en houtdoorsnede
42300 mm*.
4. Optredende houtspanningen
De optredende paalbelastingen
zijn uiteraard niet bekend. Wat
wel bekend is, zijn de rekenkundige gemiddelde paalbelastingen.
De grootte daarvan werd reeds in
paragraaf 2 vermeld. De werkelijke
belasting zal van dat gemiddelde
afwijken. Immers, het gebouw
probeert gelijkmatig te zakken en
alle paalkoppen over eenzelfde
maat naar beneden te verplaatsen.
Hoe meer weerstand de grond aan
de paal levert, des te meer
gebouwbelasting zal zo’n paal
4. Bezweken keip onder hoge paallast.
naar zich toe trekken, terwijl een
paal, die weinig grondweerstand
ondervindt, relatief weining
belasting zal dragen. De grootte
van het contactoppervlak tussen
paal en kesp speelde daarbij
natuurlijk ook een niet te verwaarlozen rol. Stond een paal maar
gedeeltelijk onder de kesp, dan
was de neiging tot indrukken van
het hout sterk. Dat verschijnsel
was na het blootleggen van de
fundering goed zichtbaar. Er bleek
een grote variatie voor te komen
in de mate van indrukking van de
kespen onder de paalkoppen. Een
sterke indrukking vormde een
aanwijzing voor een hoge paalbelasting en geen indrukking ging
gepaard met een veel lagere
paalbelasting. Onder de vier
muren rondom de Grote Zaal was
de indrukking voor alle palen wel
10 cm groter dan die elders onder
het gebouw. Zie afb. 4.
Van 58 palen werd het dragend
oppervlak tussen paalkop en kesp
opgemeten, alsmede de mate van
indrukking van het paalhout in de
kesp. In het Stevin Laboratorium
werd met een paalstuk en een
stalen stempel van 145 mm
diameter op acht verschillende
kespen de veerconstante van het
kesphout bepaald. De verkregen
resultaten zijn opgenomen in
tabel I. Zie afb. 5.
Bij deze resultaten wordt het
volgende aangetekend. Proef 6
vond in twee stappen na elkaar
plaats op een plek, waar zich in de
Funderingstechniek
RVblad 01-4
Proef
nr.
Maximale
indrukking
in mm
Maximale
drukspanning
in N/mmz
Veerconstante
in
N/mm3 x 1000
1
2
3
4
5
6-a
6-b
7
8
44,2
35.3
28,9
42,4
53,5
29.2
45,6
45,3
52.6
2,28
3.26
1,99
3,00
2.63
2.60
4.71
3.04
3,18
51.71
92.57
69.04
70,74
49,12
88,97
103,30
67,16
60,32
Opmerkingen
met pen en gat
met pen en gat
semi duurproef
Tabel I: Indrukking van een stalen stempel in oud kesphout ter bepaling van
de veerconstate
5. Overzicht proefstukken kesphout
kesp een pen en gat verbinding
bevond. De pen besloeg ca. 15%
van het totaaloppervlak van
42.408 mm’. De pen was aanvankelijk ongeveer 25 mm te kort. Dat
is er de oorzaak van, dat de
veerconstante toenam, nadat de
eerste proef was uitgevoerd tot
een indrukking van 29,2 mm en de
tweede proef werd voortgezet tot
45,6 mm totale indrukking. De
grotere sterkte van de pen komt
duidelijk in de resultaten tot
uitdrukking. Dit aspect verdient
speciale aandacht. In de praktijk
vertoont deze verbinding grote
verschillen in kwaliteit. Ook.de
pengrootte varieerde sterk. In veel
gevallen was het gat bovendien
groter dan de pen, terwijl de
penlengte sterk verschilde. Dat
maakt het vrijwel onmogelijk om
aan de hand van de grootte van de
kespindrukking de paalkracht op
een betrouwbare wijze terug te
rekenen.
De bij 58 palen gemeten kespindrukking vertoonde het volgende
beeld:
werd berekend, kwam uit op 240 à
290 kN. De onderzoeker van het
kesphout vermeldde, dat de grote
veerkracht ervan hem was
opgevallen. Binnen een tijdsduur
van 10 à 15 minuten na ontlasting
was het materiaal op enkele
millimeters na weer in de oude
toestand teruggekeerd; na enkele
dagen was de plaats van de
ponsproef in het kesphout
nauwelijks meer te localiseren.
De laatstgenoemde uitkomsten
laten zien, dat de drukspanning in
het contactvlak tussen de paalkop
en de houten kesp oplopen tot:
(240.000 à 290.000)/42300 =
5,7 à 6,8 N/mm2.
Bij de stempeldrukproeven werd
reeds na een korte belastingstijd
een indrukking van centimeters
bereikt bij de uitgeoefende
drukspanning van 2,0 à 4,7
N/mm2. Dat laat zien, dat de
maximaal opgetreden paalbelastingen in feite niet door het
kesphout konden worden overgebracht, tenzij er een forse pen
aanwezig was, die door zijn grote
langssterkte een relatief grote
bijdrage aan de belastingsoverdracht kon leveren.
Voor de palen zelf, die in de
lengterichting van de houtvezels
werden belast, leidde de
optredende drukspanning niet tot
grote vervormingen. De paalsamendrukking bleef beperkt tot
5 à 12 mm en de voetzakking ten
opzichte van het omringende zand
tot 1% à 5% van de voetdiameter
120mm = 1 à6mm.Inde
paaldoorsnede juist boven de
funderingszandlaag bedroeg het
Aantal
paalkop/kespverbindingen
Indrukking
tussen
31
15
6
s
1
2
o- 3%
4- 6%
7- 9%
lO-12%
13-15X
meer dan 16
De maximale paalbelasting, die op
grond van de gemeten indrukking
en de bepaalde veerconstante
houtoppervlak gemiddeld 14400
mm2. In die doorsnede zou de
maximale drukspanning hebben
in cm
Funderingstechniek
RVblad 01-5
kunnen bedragen: (240.000 à
290.000)/14400 = 16,7 resp. 20,l
N/mm2 en dat is een zodanig hoge
waarde, dat de sterkte van het
langshout daarbij op die plaats zou
zijn bereikt.
5. Houtkwaliteit
Met een Frank slaghamer werd die
indrukking in millimeters van het
paalhout gemeten op dezelfde
twee niveaus als waarop de
diameters werden bepaald. De
bewuste hamer geeft een bepaalde
hoeveelheid energie per klap
(3,4 Joule) af op een stalen pen
met een lengte van 85 mm en een
diameter van 6 mm. De uitkomsten zijn voor het hoge, resp. het
lage niveau als volgt:
wat minder is dan op het hoge
niveau (in de zandophoging).
Echter, dat verschil is weliswaar
duidelijk, maar van geringe
betekenis.
In eerste instantie zijn er zeven
paalstukken met een lengte van
470 tot 555 mm op hun
druksterkte beproefd. Deze
stukken werden door Strukton
aangeleverd, waarbij getracht
werd een zo representatief
mogelijk pakket samen te stellen.
Deze stukken werden tussen
ontvangst en beproeving onder
water opgeslagen, terwijl de
beproeving van het hout in
verzadigde toestand plaatsvond.
De uitkomsten waren als volgt:
tabel ll.
4 resp. 2 palen met een indrukking
tussen
7 en 8 mm.
9 resp. 3 palen met een indrukking
tussen
8 en 9 mm.
29 resp. 23 palen met een indrukking
tussen
9 en 10 mm.
22 resp. 38 palen met een indrukking
tussen 10 en 11 mm.
3 resp. 1 pa(a)l(en) met een indrukking
Nieuw droog hout geeft een
indrukking van 4 à 5 mm. Nat, oud
hout van 6 tot 8 mm indien in
perfecte staat.
Uit het voorgaande blijkt dat het
paalhout meer een kleine variatie
in kwaliteit vertoont en eigenlijk
geen aantasting heeft ondergaan.
Voorts, dat de houtsterkte op het
lage niveau (in de slappe lagen)
Tabel 11:Druksterkte
opgezogen en kwamen de
proefstukken nagenoeg geheel
terug in hun oude vorm. De
beproefde paalsecties werden
daarna droog bewaard en na
precies een vol jaar werd de
druksterkte van vijf stuks opnieuw
bepaald. Voor twee stukken was
dat niet mogelijk, omdat die door
de eerste proef en door uitdroging
ongeschikt waren geworden. Na
dat jaar was de gemiddelde
druksterkte toegenomen van 13,6
tot 23,3 N/mm2, terwijl het
gemiddeld vochtgehalte was
afgenomen tot 12,6 %.
Behalve deze paalsecties, werden
uit de paaldelen ook een groot
aantal proefstukken van 35 x 35 x
210 mm3 vervaardigd. Deze
proefstaafjes werden deels onder
water, deels in een geconditioneerde ruimte (bij 20” Celsius en
85% relatieve vochtigheid)
bewaard en deels op het dak van
het Stevin Laboratorium geplaatst,
met een oriëntering naar het
zuiden.
tussen 11 en 12 mm.
De onderzoeker maakte er
melding van, dat de proefstukken
in een stalen bak onder de pers
werden geplaatst om de aanzienlijke hoeveelheid water op te
vangen, die tijdens het drukken uit
het hout werd geperst. Na het
wegnemen van de belasting werd
dit vrijgekomen water vrijwel
volledig weer door het proefstuk
Deze laatstgenoemde
proefstukken werden derhalve aan
weer en wind en aan directe
zonnestraling blootgesteld. Dat
werd gedurende een vol jaar
gedaan en met tussenpozen van
drie maanden werd telkens van
een aantal van de proefstukken de
diuksterkte bepaald.
De uitkomsten van deze twee
series proeven leverde het
volgende resultaat: tabel III.
van de natte paalsecties
Paal
nr.
Omtrek
in cm.
Bruto opperin mm2
Lengte
in mm
Breuklast
in kN
Druksterkte
in N/mmz
Opmerkingen
1-1
11-1
11-2
111-1
V-1
v-2
v-3
69167
74170
78173
78178
71/71
74172
76173
36
41
45
48
40
42
44
535
490
555
470
550
555
530
630
452
492
675
560
605
630
17,l
10,9
10,9
13.9
14.0
14.3
14,3
stuik
stuik
stuik
stuik, schil los
stuik
stuik
stuik
Aantal n:
Gemiddelde druksterkte in N/mmz:
Standaard afwijking in N/mmz:
Variatiecoëfficiënt:
Vochtgehalte:
RDMZRV
1990/18-19
797
253
361
415
115
407
168
7
13,6
2.16
16%
95%
Funderingstechniek
RVblad 01-6
1
Aantal monsters:
Gemiddelde druksterkte N/mm*
Standaard afwijking N/mm*
Variatie coëfficiënt:
Vochtgehalte
11
26
14,3
294
17%
57%
111
febr.
mei
14
25,3
4.9
19%
f15%
12
31,3
694
21%
f15%
aug.
12
26,3
43
18%
f15%
nov.
febr.
mei
aug.
nov.
9
29,l
6,4
22%
f15%
8
13,7
3.9
28%
22%
8
14.3
2,g
20%
24%
8
22,3
8
12,9
56
25%
15%
2.0
16%
32%
1
11
= beproeving in november 1966 van de natte monsters, direct na ontvangst. Dit is de referentiewaarde.
= monsters, bewaard in een geconditioneerde
ruimte bij een temperatuur van 20” C en een relatieve vochtigheid
85%.
111 = monsters, aan weer en wind blootgesteld op het dak van het Stevin Laboratorium.
Het vochtgehalte hiervan
varieerde met het seizoen.
van
Tabel 111:
Druksterkte oud paalhout, als functie van de tgd bij opslag
I
De druksterkte van nieuw
vurehouten proefstukken van
precies dezelfde afmetingen
werden op overeenkomstige wijze
bepaald. De volgende uitkomsten
werden daarbij verkregen tabel IV.
De druksterkte, verkregen voor de
complete paaldoorsnede, ad. 13,6
N/mmz wijkt maar weinig af van
het gemiddelde van de druksterkte
verkregen met de kleine proefstukken ad. 14,3 N/mm*. Ook blijkt, dat
zowel
nieuw
hout,
als het ruim
toename in sterkte valt waar te
nemen zodra het paalhout boven
water kwam en aan de lucht werd
blootgesteld. Dat is in tegenspraak
met de vaak gehoorde opvatting,
dat oud hout in geen geval aan de
lucht mag worden blootgesteld,
omdat het dan snel en veel aan
sterkte zou verliezen.
In 1988/89 is bij het Stevin Laboratorium de kwaliteit van een
einden met watervaste lijm
werden bekleed, teneinde ervoor
te zorgen, dat eventuele aantasting alleen via de mantel zou
kunnen optreden. Alle paalstukken
werden gedurende een vol jaar in
de grond, juist boven de grondwaterspiegel, begraven. Daartoe werd
gebruik gemaakt van een terreintje, gelegen achter het pand Oude
Delft 95 te Delft, pal tegen een op
houten palen gefundeerde, oude
gevel. Op vier verschillende
tweede
tijdstippen
6. Tweedeserieproeven
serie oude houten
palen
honderd jaar oude palenhout met
hun druksterkte zeer gevoelig zijn
voor het vochtgehalte. Is het hout
onderzocht. Deze paalstukken
werden welwillend ter beschikking
gesteld door de Afdeling Geotech-
met water
niek van Gemeentewerken
verzadigd,
dan bleek
de
sterkte van nieuw hout kort na
onderdompeling
sterk te zijn
afgenomen, terwijl het oude hout
bij uitdroging in sterkte toenam
van 14,3 tot 25 à 30 N/mmz.
Opvallend is ook, dat er een
IV
Aantal monsters
Gemiddelde druksterkte N/mm*
Standaard afwijking N/mm2
Variatie coëfficiënt
Vochtgehalte
IV
V
= beproeving
= beproeving
Rotter-
dam. Zij waren afkomstig
van oude woningfunderingen
in
de wijk Kralingen en bezaten een
ouderdom van ongeveer 90 jaar.
Deze paalstukken werden in vier
moten gezaagd, waarna de kopse
V
febr.
mei
10
40,5
5,O
12%
8%
10
17.9
0.5
3%
74%
nieuw hout in droge toestand.
idem, na 3, 6 resp. 9 maanden
Tabel IV: Druksterkte van nieuw vurehout
aug.
10
16,8
06
3%
106%
nov. 1987
10
17,l
096
3%
125%
opslag onder water.
werd
de druksterkte
van de paalsecties bepaald. De
uitkomsten van deze serie zijn in
overeenstemming
met de, in de
vorige paragraaf besproken,
resultaten. Ze waren als volgt:
tabel V.
Met de Frank hamer werd de
penetratiediepte
van de 6 stukken
gemeten op een aantal plaatsen
(eerst 4, later 8) per proefstuk. De
uitkomsten hiervan zijn vermeld in
tabel VI. Tevens is ter vergelijking
de druksterkte vermeld, zoals die
werd verkregen door het drukken
van de gehele paalsectie: tabel Vl.
Het opslaan van het oude hout in
de grond boven de grondwaterspiegel leidde niet tot een afname
in druksterkte. Integendeel blijkt
er eerder sprake te zijn van een
geringe toename, die een gevolg
kan zijn van een beperkte afname
in het vochtgehalte van het hout.
Het gunstige gedrag is in tegenspraak met de geldende opvattingen.
RVblad 01-7
o foutvrij hout, Kollmann
0 proefstukken palen 1lang ca. 500 mm 0 -. -. -.- constructiehout
x proefstukken35x35x210mm3
+ - -- - standaardbouwhout
+ proefstukken recent vurehout
A basis voor berekeningen
----
--
<5
10
20
30
40
-
50
---
60
Penetratie
---‘-+J--
70
vochtgehalte in %
Daarbij moet bovendien in
aanmerking worden genomen, dat
het ingraven van de paalstukken
en het daarna herhaaldelijk
openleggen van de put om de
proefstukken te verzamelen,
zuurstof in de grond en mogelijk
ook in de houtmonsters bracht,
hetgeen de eventuele aantasting
van het hout ongunstig zou
moeten hebben beïnvloed. Het
onderzoek heeft ook visueel geen
merkbare aantasting, in het eerste
jaar na het in de vochtige grond
opslaan van de oude palen,
kunnen aantonen.
Deze uitkomst sluit aan bij de
ervaringen, opgedaan tijdens de
werkzaamheden onder het
Concertgebouw. Op de plaats,
waar het werk een aanvang nam,
kwamen de eerste houten palen in
een vroeg stadium bloot en een
deel daarvan bleef intact
gedurende de gehele uitvoeringsperiode. Er zijn op dit werk geen
--
80
90
> 100%
6. Overzicht van de gevonden druksterkten in relatie met het vochtgehalte van
het hout en in vergelijking met literatuurgegevens.
Datum beproeving
febr.
juni
okt.
febr.
Aantal paalstukken
Gemiddelde druksterkte
N/mmz
Standaard afwijking in
M/mmz
Variatie coëfficiënt:
6
15,l
6
15.1
6
16,3
6
15,4
1,5
10%
296
3,3*
22
17%
14%
22%
Deze relatief grote afwijking werd veroorzaakt door een groot stuk losse schil ter
dikte van ca. 2 cm bij paalsectie 5. Het was geen gevolg van een kwaliteitsvermindering van het hout.
l
Tabel V: Verloop van de druksterkte van oude paalsectiesbij opslag onder
maaiveld en kort boven de grondwaterspiegel
aanwijzingen verkregen, dat er
een achteruitgang in houtkwaliteit
optrad, voor die palen, die langdurig boven het grondwaterpeil
hebben gestaan.
Beschouwing van de uitkomsten,
zoals vermeld in tabel VI, wijst
bovendien uit, dat de houtmonsters van de tweede serie
gemiddeld van slechtere kwaliteit
in mm
waren dan die van het Concertgebouw. Bovendien was de spreiding
in kwaliteit groter. De gemiddeld
gemeten penetratie bij 66 palen
onder het Concertgebouw was
9,55 mm. Deze zelfde kwaliteit
gold voor de palen 2 t/m 5 van de
tweede serie, terwijl de palen 1 en
6 duidelijk slechter waren dan
enige beproefde paal van het
Druksterkte
in N/mm2
Datum beproeving:
febr.
juni
okt.
febr.
febr.88
febr.89
Paalstuk
Paalstuk
Paalstuk
Paalstuk
Paalstuk
Paalstuk
20
8
7
9
11
20
19
7
9
8
9
22
18
7
7
7
8
18
18
8
6
7
8
13
13.6
17.0
15.2
15,6
16,2
13,2
14,4
17,9
17.5
19.2
10.5
13.2
1
2
3
4
5
6
Deze relatief grote afwijking
van een kwaliteitsvermindering
l
werd veroorzaakt
van het hout.
door een groot stuk losse schil ter dikte van ca. 2 cm. Het was geen gevolg
Tabel Vl: Verloop met de tqd van de gemiddeldepenetratieweerstand van 8 proeven per paalsectie, zoals gemeten
met de Frank slaghameren uitgedrukt in mm’s
RDMZ RV 1990/18-20
Funderingstechniek
RVblad 07-8
Concertgebouw, namelijk ca. 20
mm van die beide Rotterdamse
palen tegenover een maximum
van 11,O mm bij die uit Amsterdam. De waarden van 20 mm
geven aan, dat de aantasting van
het paalhout reeds een begin had
genomen. Desondanks laten de
gemeten penetratiewaarden
en de
druksterkten van deze beide palen
zien, dat er geen sprake was van
een merkbare achteruitgang in
kwaliteit gedurende het jaar van
ondergrondse opslag.
l
7. Paaldraagvermogen
Op drie houten palen, die wel deel
uitmaakten van de fundering van
het Concertgebouw, werd een
proefbelasting uitgevoerd,
teneinde het bezwijkdraagvermogen ervan te leren kennen en dat
te kunnen vergelijken met de
berekende, nuttige paalbelasting.
De verkregen uitkomsten in de
vorm van last/zakkingslijnen
zijn
weergegeven in afb. 7,
De volgende conclusies konden
worden getrokken tabel VU.
De beproeving
van de palen
1 en
58 moest voortijdig worden
afgebroken, omdat de houten
kespen, waartegen de hydraulische
vijzel werd afgezet, volledig
bezweken. Dat is in overeenstemming met het beeld, dat reeds
verkregen was. De schadeaan het
Concertgebouw werd voornamelqk
veroorzaakt door het langzaam
bezwijken van het kesphout en niet
door het overschrijden van het
paaldraagvermogen. De palen
bleken als gemiddelde goed voor
hun taak berekend te zijn, zelfs
onder de extreme belastingen van
170à190kN.
Deze uitkomsten stemmen overeen met de indruk, die was verkre-
7. Lastlzakkingsgedrag
vande drie
beproefdehoutenpalenonderhet
Concertgebouw
gen door middel van een proefbelasting op één der palen van de
fundering, voorafgaand aan de
aanbesteding van de funderingswerkzaamheden. Op 27 maart
1984 voerde Grondmechanica
Amsterdam die proefbelasting uit
op één der palen onder de zijgevel
langs het Jan Willem Brouwersplein. Als uitkomst werd verkregen, dat deze paal een belastingsstap van 230 kN nog redelijk kon
weerstaan, maar dat bij het
opvoeren van de last tot 250 kN
grote
zakkingen
optraden.
De
een afmeting van 18 x 24 cm2. De
extreem hoge paalbelastingen
waren het gevolg van een
verandering in het oorspronkelijke
bouwplan. De paalfundering en
het funderingsmetselwerk
werden,
vooruitlopend op het gebouw zelf,
apart aanbesteed en in november
1883 voltooid. Daarna kwam de
bouw gedurende enige tijd stil te
liggen. Toer’ men op 19 februari
1885 Iweer begon, was inmiddels
besloten om de gemetselde wand
rondom de Grote Zaal dubbel uit
te gaan voeren, teneinde de spouw
ertussen te kunnen gebruiken als
aanvoerkanaal voor warme lucht.
Het gevolg was, dat de palen
onder deze muur een belasting
kregen te dragen, die ongeveer
het dubbele bedroeg van hetgeen
bij de bouw van de fundering was
voorzien. Men liet na om de
fundering aan deze wijziging aan
te passen.
8. Spanningen versushoutsterkte
De toelaatbare spanningen worden
heden ten dage voorgeschreven in
de TGB-hout. De toelaatbare
drukspanning evenwijdig aan de
vezel voor met water
nuttige belasting op deze paal zou
volgens berekening hebben
gelegen tussen 94 en 110 kN.
De onderzijde van de kesp werd
aangetroffen op een niveau van
2,33 m - NAP, terwijl de oorspronkelijke bouwtekening daarvoor een
maat van 2,28 m - NAP aangeeft.
De paalkop was enkele centimeters in het kesphout gedrongen.
Dat wijst erop, dat de paal
gedurende zijn 1OO-jarige functioneren slechts weinig zetting kan
hebben ondergaan. De kopdiameter bedroeg 20 cm en die van zes
nabijgelegen palen bleek te
variëren tussen 19% en 24% cm.
De kespen lagen plat en hadden
verzadigd
standaard bouwhout bedraagt 80%
van 6,5 N/mm’ = 5,2 N/mmz. De
belasting, die op grond daarvan
zou mogen worden toegelaten,
bedraagt
voor de kop van de
gemiddelde paal: 42300/1000 x 5,2
= 220 kN. Die voor de paaldoorsnede op 12,50 m NAP - voor
diezelfde paal: 14400/1000 x 5,2
= 75 kN. Daaruit volgt, dat de kop
van de paal nog wel aan de
huidige voorschriften zou voldoen,
maar dat geldt beslist niet voor de
maatgevende doorsnede.
Het kesphout wordt haaks op zijn
vezelrichting belast, zodat de
volgens de TGB-hout toelaatbate
drukspanning daarop niet meer
Tabel VII: Berekendepaalbelasting versusgrondweerstand
Paalnummer
Berekende paallast in kN
alleen e.g.
Incl. n.b.
Bezwijkbelasting
in kN
Veiligheidscoëfficiënt
1
58
91
122
80
163
325
350
225
2,50
2,91
1,25
130
120
180
Funderingstechniek
RVblad 01-9
zou mogen bedragen dan 80% van
20 = 1,6 N/mm’. De drukbelasting van de paal met de
gemiddelde kopdiameter zou op
grond daarvan dan moeten zijn
gelimiteerd tot: 42300/1000 x 1,6
= 67,7 kN. Daaraan wordt maar
door een beperkt aantal palen
voldaan. De extra zwaar belaste
palen onder de vier muren
rondom de Grote Zaal overschrijden deze toelaatbare waarde in
sterke mate.
Men kan stellen, dat de overbelasting van het funderingshout door
de wyziging van het gebouwontwerp
zich op den duur heeft gewroken.
Dat is in feite de oorzaak geweest
van de opgetreden zettingsverschillen, die vooral manifest zijn
geworden in de relatief smalle
gang rondom de Grote Zaal. De
zaalmuren zakten door het
samenpersen van het kesphout 10
à 15 cm meer dan de muren ter
andere zijde van deze gang. Dat
leidde tot ontoelaatbare
hoekverdraaiingen
dwars op de
ruim 3 m brede gang. Onder die
gang bevonden zich gemetselde,
boogvormige gewelven, die
ernstige scheurvorming opliepen.
De opgetreden hoekverdraaiing
beliep 10 : 325 = 1 : 32,5, terwijl
voor gewoon metselwerk 1 : 300
als grenswaarde wordt gezien,
voor hetgeen nog juist toelaatbaar
zou kunnen worden geacht.
9. Negatieve kleef
De paalfundering werd
aangebracht vanaf het peil 2,35 m
- NAP. De grondwaterstand in het
gebied rondom het Concertgebouw varieert volgens peilbuiswaarnemingen tussen 0,25 en
0,60 m - NAP. Het funderingshout
is derhalve altijd zeer ruim
beneden de grondwaterstand
gebleven. Dat zijn gunstige
omstandigheden
om houtaantasting te beperken. Houtaantasting
door anaerobe bacteriën kan
echter ook beneden de grondwaterspiegel plaatsvinden, maar dat
is een heel langzaam proces. Het
Houtinstituut TNO rapporteerde
daarover in haar rapport H-78-11
van 16 januari 1978.
RDMZ RV 1990/18-21
De funderingen onder het gebouw
werden oorspronkelijk tot
een niveau van 0,02 m -NAP
aangevuld met zand. Na die
aanvulling werd het werk enige
tijd onderbroken. In die periode
waren de nuttige paallasten nog
maar gering maar kon de volle
negatieve kleef wel tot ontwikkeling komen. Na ongeveer twee
jaren werd het gebouw geplaatst.
De palen zullen onder het gewicht
daarvan enkele millimeters zijn
gezakt en daardoor tenminste een
deel van hun negatieve kleef
tijdelijk hebben verloren. Omdat
het consolidatieproces nog wel
gaande was en ook omdat daarna
de seculaire zakking voortgang
vond, kon die negatieve kleef toch
weer toenemen. Echter wel tot een
wat lagere limietwaarde per paal.
Het bebouwde oppervlak van het
Concertgebouw bedroeg oorspronkelijk ongeveer 3700 m2. De
zandophoging lag voor 0,50 m
boven water en voor ca. 2 m onder
water. Het gewicht daarvan
bedroeg per mz 0,50 x 18 + 2,00 x
10 = 29 kN/mm2. Van de 3700 mz
werd ongeveer 700 mz ingenomen
door metselwerk. Indien de volle
zandophoging onder het gebouw
nu door alle palen gezamenlijk zou
zijn gedragen heeft de negatieve
kleef per paal gemiddeld bedragen
(3700 - 700) x 29/2186 =
ca. 40 kN.
In werkelijkheid vormt dit de
bovengrens van de negatieve
kleef, omdat er bij deze berekening van wordt uitgegaan, dat de
ondergrond geen bijdrage leverde
aan het dragen van de zandophoging. Het deel van de ophoging,
dat wel op de slappe lagen rustte,
kon natuurlijk niet aan de
fundering hangen en reduceerde
derhalve de gemiddelde negatieve
kleef per paal.
Het zal duidelijk zijn, dat de zwaar
belaste palen onder de muren
gemiddeld een lagere negatieve
kleef kregen te verwerken (als
gevolg van groepswerking) dan de
wijd uit elkaar staande palen
onder de zaalvloer. Dat was een
gunstige bijkomstigheid,
omdat de
palen onder de vloer een
geringere nuttige belasting (ca. 60
kN) hadden te dragen, dan de
palen onder de muren. Uit het
voorgaande kan de conclusie
worden getrokken, dat er geen
aanwijzingen zijn gevonden,
waaruit zou blijken, dat de
negatieve kleef langs de palen
onder dit gebouw zou hebben
bijgedragen aan het veroorzaken
van de zakkingen en de zakkingsverschillen.
De bouw van de nieuwe kelder
onder het gebouw bracht met zich
mee, dat er gewichtsvermindering
optrad omdat de kelder zelf
beduidend minder weegt dan de
grond die ervoor verwijderd moest
worden. Dat betekende, dat de
verbouwing een ontlasting van de
ondergrond met zich meebracht,
waardoor het seculaire samendrukkingsproces van de slappe lagen
onder de keldervloer, tot staan is
gekomen. De nieuwe paalfundering zal derhalve niet aan
negatieve kleef zijn onderworpen.
10. Algemeen funderingsgedrag
oude planken in Amsterdam
van
Uit regelmatige waterpassingen
sedert november 1966 is bekend,
dat het Concertgebouw gedurende
de meetperiode van ongeveer 20
jaar gemiddeld 6 mm is gezakt. De
zuidelijke langsmuur van de Grote
Zaal zakte in die periode het
meest, namelijk ongeveer 13 mm,
terwijl de noordelijke langsmuur
5 mm zakte. Van de buitengevels
zakte die aan de zuidzijde
ongeveer 5 mm en die aan de
noordzijde nauwelijks. Zettingen
van 5 mm gedurende een periode
van bijna 20 jaren is voor oude
gebouwen in de Amsterdamse
binnenstad overigens niet
ongewoon.
Ter vergelijking moge tabel VIII
dienen, waarin de zettingen zijn
gegeven, zoals die werden bepaald
aan de hand van nauwkeurigheidwaterpassingen van de Afdeling
Landmeten van de Dienst van
Openbare Werken.
Het Concertgebouw kon voor de
vernieuwing van zijn fundering de
vergelijking met het zakkingsge-
Funderingstechniek
l
RVblad 01-10
Gebouw
Bout
nr.
1
1926
11
111
1
1942
11
111
1
1952
11
111
1
1970
Koninklijk Paleis
Munttoren
Westertoren
Montelbaenstoren
Vondelkerk
Rijksadministratie
Bereden Politie
Van Baerlestraat 35/37
Stadsschouwburg
Theater de la Mar
Gemiddelde waarde
2177
2174
2151
1073
1094
1115
1080
1001
2156
2155
3148
3038
2434
3731
1350
1879
1908
1001
2644
2775
7
25
17
6
16
9
11
44
9
15
0.78
0.96
1.06
0.38
1.00
0.56
0,69
2,75
0,56
0,94
0,97
3141
8
0,80
2417
3725
1334
1870
1897
957
2635
2760
13
4
14
3
9
12
10
20
1,30
0,40
1,40
0,30
0,90
1,20
1,oo
2,oo
1.03
3133
3013
2404
3721
1320
1867
1888
945
2625
2740
5
26
12
11
17
7
8
16
11
34
0,28
1.44
0.67
0.61
0,94
0,39
0.44
0.89
0,61
1,89
0,82
3128
2987
2392
3710
1303
1860
1880
929
2614
2076
Concertgebouw.
Maximum zetting
Gemiddelde zetting
1
11
111
14 mm in 18% jaar = 0.76 mm/jaar.
6 mm in 18% jaar = 0,32 mm/jaar.
= hoogte in mm boven NAP van de bout in het gegeven jaar.
= zetting in mm tussen 2 metingen.
= zettingssneldheid
gedurende de meetperiode in mm/jaar.
Tabel VIII: Zettingswaarnemingen van de Afdeling Landmeten.
drag van een aantal andere
gebouwen in Amsterdam goed
doorstaan. Men ziet uit de
algemene cijfers, dat de zettingsnelheid in de periode tussen 1952
en 1970 iets afgenomen lijkt te
zijn, ten opzichte van de beide
voorgaande perioden. Helaas
ring van de korrelspanningen
met
zich mee, hetgeen een afremming
van de seculaire samendrukking
tot gevolg moet hebben.
ontbreken
uit grondverdringende,
werden
geschroefde palen van het Tubex
type. Ze maken gebruik van een
permanente stalen casing met een
recentere
gegevens
om
ll. Nieuwe paalfundering Concertgebouw
De nieuwe paalfundering
bestaat
door hen een proef uitgevoerd. Die
bestond uit het inheien van een
houten paal, die te belasten met
100 kN, terwijl op een afstand van
1,00 m en 0,85 m ernaast twee
Tubex palen, van dezelfde
afmeting als voor het Concertgebouw zou worden toegepast,
ingeschroefd
tot een 5 m
na te kunnen gaan of die
afremming van het zakkingsproces
zich heeft doorgezet. Dat is wel
waarschijnlijk, omdat de
stijghoogte van het grondwater in
de Eerste en Tweede Zandlaag
onder de stad sedert 1970 aan een
langzame stijging onderhevig is.
Die stijging heeft inmiddels al een
gemiddelde waarde bereikt van
ongeveer 0,70 m, terwijl er
plaatselijk zelfs grotere stijgingen
zijn voorgekomen.
De oorzaak van die algemene
stijging is gelegen in een afname
van de particuliere wateronttrekkingen binnen het gebied van de
stad. Dat proces heeft zijn einde
nog niet gevonden. Dat brengt
met zich mee, dat de inzijging van
oppervlaktewater door het pakket
slappe lagen in evenredigheid is
afgenomen en als gevolg daarvan
een kleine verhoging van de
poriënwaterdruk in het bovenpakket moet zijn opgetreden. Die
diameter van 356 mm, die in korte
secties werden ingeschroefd tot in
de bovenzijde van de Tweede
Zandlaag. De onderste sectie was
door middel van een aangelaste
spiraalvormige stalen voet met
een diameter van 560 mm
afgedicht. Elke casingsectie werd
door middel van lassen met de
voorgaande verbonden en na het
bereiken van de einddiepte
werden de casings met beton
gevuld. De aldus gevormde palen
waren een aantal meters dieper
gefundeerd dan de op dat moment
nog onder belasting staande
houten palen. De vraag deed zich
daarbij voor in hoeverre de houten
palen mee zouden zakken met het
inboren van de nieuwe palen.
Om dat te onderzoeken werd op
een terrein van Verstraeten
dieper gelegen niveau. Tijdens die
werkzaamheden werd de hoogteligging van de kop van de houten
paal nauwkeurig constant
gehouden, en de verandering in
paallast gemeten, die een eventuele zakking met zich mee zou
brengen. De resultaten van deze
proef waren geruststellend. Tijdens
het inschroeven van de eerst
Tubex paal op 1,OO m afstand nam
de belasting op de houten paal af
van 100 kN tot 84 kN en tijdens
het inschroeven van de tweede
Tubex paal op 0,85 m afstand
slechts van 84 tot 79 kN. Daarbij
moet nog worden bedacht, dat de
houten proefpaal via een starre
staalconstructie werd belast,
terwijl dat onder het Concertgebouw gebeurde via de zeer elastische houten kespen. Kleine
kopzakkingen hebben daar veel
minder gevolgen, zodat de conclusie luidde, dat de door Strukton in
overleg met Verstraeten
verhoging
Funderingstechnieken
Funderingstechnieken
brengt-
een verminde-
wanddikte
van 8 mm en een
te Oostburg
voorge-
Funderingstechniek
RVblad 01-11
stelde werkwijze goed zou
voldoen. Die conclusie werd
tijdens de uitvoering van het werk
bevestigd.
De overname van de gebouwbelasting van de elastische houten
paalfundering naar de starre
Tubex paalfundering vereiste
bijzondere zorg. Een beschrijving
van de daarbij gevolgde werkwijze
kan worden gevonden in Lit. 1.
Twee Tubex palen werden
geïnstrumenteerd,
alvorens in de
fundering van het Concertgebouw
te worden opgenomen. De
bedoeling daarvan was om de
paalkracht op 2 niveaus gedurende
langere tijd na de voltooiing van
het werk te meten, teneinde vast
te stellen of er inderdaad geen
negatieve kleef langs deze palen
tot ontwikkeling zou komen en of
er sprake zou zijn van een
langzame herverdeling van
positieve kleef naar voetbelasting.
Helaas bleken de meetkabels, als
gevolg van verschillende
werkzaamheden in de beperkte
werkruimte, enkele malen ernstige
schade te hebben opgelopen,
waardoor alle nulaflezingen
verloren gingen en geen betrouwbare uitkomsten meer konden
worden verkregen. De metingen
werden daarom voortijdig afgebroken, zonder tot enig bruikbaar
resultaat te hebben geleid.
12. Conclusies
Uit het verrichte onderzoek blijkt,
dat de aan het Concertgebouw te
Amsterdam waargenomen zakkingen vrijwel uitsluitend een gevolg
waren van het overbelasten en
daardoor bezwijken van het kesphout onder de vier muren rondom
de Grote Zaal. Elders onder het
gebouw bleef het kesphout in tact.
Daar waar het kesphout bezweek,
traden er zakkingen op van
10 cm en zelfs meer.
De resulterende zettingsverschillen
veroorzaakten scheurvorming en
schade. Dat het kesphout bezweek,
kwam doordat het gebouwontwerp werd gewijzigd nadat de
paalfundering was opgeleverd. Die
wijziging bestond eruit, dat de
muren rondom de Grote Zaal
RDMZ RV 1990/18-22
dubbel werden uitgevoerd, in
plaats van enkel, om de aldus
gevormde spouw te gebruiken ten
behoeve van de hetelucht verwarming. Voor een dergelijke wijze
van verwarming was in een zeer
laat stadium gekozen.
Het funderingshout werd aldus
deels belast boven zijn sterkte.
Aantasting van dat hout is niet
gebleken. Dat komt omdat het
funderingshout zeer ruim beneden
de grondwaterstand was gelegen.
De sterkte week slechts heel
weinig af van de waarde, die voor
nieuw ‘standaard bouwhout’
gebruikelijk is. Er was evenmin
sprake van overbelasting van de
palen, noch door de extreem hoge
nuttige belastingen, noch door het
tot ontwikkeling komen van
negatieve kleef onder het gewicht
van de zandophoging van ca. 2 m
onder het gebouw. Proefbelastingen op vier willekeurig gekozen
houten palen lieten zien, dat deze
palen zeer wel in staat waren om
de uitgeoefende belastingen,
inclusief de berekende negatieve
kleef, op te nemen, waarbij slechts
geringe zakkingen optraden.
Onderzoek in het Stevin Laboratorium van de TU Delft heeft
aangetoond, dat het 100 jaar oude,
maar nog steeds gezonde
funderingshout niet merkbaar in
sterkte achteruit ging bij opslag in
een geconditioneerde
ruimte
gedurende één jaar, evenmin bij
blootstelling aan weer en wind
gedurende zo’n zelfde periode
noch bij opslag in de grond juist
boven het grondwaterniveau. Deze
conclusies zijn verrassend, omdat
zij afwijken van hetgeen in de
vakwereld als vaststaand wordt
aangenomen, namelijk dat oud
hout in korte tijd vergaat en als
gevolg daarvan zijn sterkte
verliest, korte tijd na boven water
te zijn gebracht of gekomen. Met
het voorgaande wordt niet
beweerd, dat aantasting van
funderingshout niet zou optreden.
Aantasting van funderingshout
vindt zonder twijfel plaats, zodra
het grondwater onder het niveau
van dit hout daalt. Dat proces van
aantasting wordt veroorzaakt door
bacteriën en/of door schimmels en
begint aan de buitenzijde. Het
proces dringt echter slechts heel
langzaam van buiten naar binnen
door in het spinthout. Bekend is
ook, dat het kernhout weinig
gevoelig is voor aantasting door
bacteriën in tegenstelling tot
aantasting door schimmels.
Aantasting is een heel langzaam
proces, dat meestal een periode
van vele jaren zal omvatten
alvorens de gevolgen ervan
merkbaar worden.
Die gevolgen zijn het ernstigst
voor het vloer- en kesphout juist
boven de paalkoppen, omdat daar
het hout de kleinste reserve bezit
tussen de optredende
druk/buigspanningen
en de
langzaam afnemende houtsterkte.
De paalkoppen hebben een grote
overmaat aan sterkte, doordat dit
hout evenwijdig aan de vezelrichting wordt belast en in die richting
een enkele malen grotere sterkte
bezit. De aantasting van de
paalboveneinden moet wel heel
erg voortgeschreden zijn, alvorens
dit tot het bezwijken ervan kan
leiden. Er wordt vanuit gegaan,
dat het proces van aantasting tot
staan komt, zodra het hout
opnieuw permanent onder het
grondwaterniveau komt.
De beproefde palen van het
Concertgebouw vertoonden bij de
aanvang van het onderzoek geen
sporen van aantasting. Bij tenminste twee van de zes palen,
afkomstig van de tweede proevenserie, afkomstig uit de wijk Kralingen te Rotterdam, was de aantasting wel al begonnen. Desondanks
kon er in de meetperiode van één
jaar ook daarbij geen achteruitgang van de houtsterkte worden
vastgesteld, noch voor de gezonde
palen noch voor de deels
aangepaste palen. Helaas kon niet
worden onderzocht welke vorm
van aantasting daar aanwezig was.
Het is immers zeer wel denkbaar,
dat de vorm van aantasting (door
bacteriën, dan wel door
schimmels) van invloed is op de
snelheid van het proces.
Aangetoond is in ieder geval, dat
de praktijk ervan mag uitgaan, dat
Funderingstechniek
RVblad 01-12
het gedurende een jaar of minder
verlagen van de grondwaterstand
rondom gezond funderingshout,
geen achteruitgang in sterkte van
dat funderingshout van enige
betekenis tot gevolg zal hebben.
Dat houdt in, dat er onder een op
gezonde houten palen gefundeerd
bouwwerk in den droge
werkzaamheden kunnen worden
uitgevoerd, zonder dat er maatregelen behoeven te worden
genomen om het funderingshout
te conserveren door nathouden en
derg. Wat meer voorzichtigheid
lijkt voorshands nog geboden in
die gevallen, waarbij er reeds
sprake is van een zekere mate van
aantasting, waardoor de reserve in
sterkte van meet af aan reeds
minder is. Verder onderzoek zal
moeten uitmaken hoe groot de
snelheid van aantasting nu in
werkelijkheid is bij de verschillende vormen van aantasting.
Daartoe zullen soortgelijke
proeven gedurende een langer
tijdsinterval dan een vol jaar
moeten worden uitgevoerd.
13. Oproep
Het is voor de vakwereld van groot
belang om kennis te verzamelen
omtrent het gedrag van oud
funderingshout, nadat dit boven
het grondwater is gekomen en aan
de lucht is blootgesteld. Hoe snel
verloopt het proces van aantasting? Die vraag speelt een maatgevende rol, indien men een
tijdelijke grondwaterstandsverlaging zou willen aanbrengen, maar
daarbij oude, bestaande paalfunderingen tijdelijk boven het
grondwaterpeil zou brengen.
Er zijn vele verhalen in omloop,
volgens welke getrokken palen
korte tijd na het trekken uiteen
zouden zijn gevallen. Er zijn de
schrijver van dit artikel echter
geen gedocumenteerde
gevallen
bekend, waarbij dit inderdaad
aantoonbaar heeft plaatsgevonden. Lezers, die over concrete
gegevens beschikken, worden
dringend verzocht te reageren en
hun ervaringen aan de redactie
van het Restauratievademecum
bekend te maken.
Literatuur
1. J.C. van der Plas, Vernieuwing
Fundering Concertgebouw Amsterdam, Cement 1987, nr. 2,4249.
2. R. van Bueren, De druksterkte
van 100-jaar Oude Houten
Funderingspalen, Houttechniek 9
(1987) nr. 3, 51-52.
3. R. van Bueren, Druksterkte van
100 jaar oude houten funderingspalen van het Amsterdamse
Concertgebouw, Rapport
25-87-41/-16-HE-18 Stevin Laboratorium, Sectie Houtconstructies, TU
Delft, oktober 1987.
4. Houtinstituut TNO, Biotische
Aantasting in Houten Funderingspalen, Literatuurstudie H-78-11, 16
januari 1978.
5. 200 Betonnen Palen Vervangen
2186 Houten Palen van Concertgebouw Amsterdam, Land en Water nu, 1986, nr. 4, 34-35.
Summary
In the course of the recent
operation to reinforce the foundations of the Concertgebouw in
Amsterdam, some 2000
lOO-year-old wooden foundation
piles with their capping were
uncovered. This proved a valuable
opportunity to gather data about
the measurements and quality of
the timber used in foundations. A
study was also made of the
compressive stresses in the wood,
and the results were compared
with the timbers’ compressive
strength, calculated at the Stevin
Laboratory of the Technical
University in Delft, using samples.
Further calculations were also
made to determine wether, and if
so to what extent, the compressive
strength would be affected over a
period of one year if the samples
were (a) exposed to the elements,
(b) kept in a controlled environment and (c) kept underground
above the water table. The results
of this experiment showed that
there was no loss of strength; on
the contrary, when the old wood
dried out a little there was a
considerable increase in the
compressive strength.
It seems reasonable to conclude
that if the timber piles are in good
condition a fa11in the water table
over a whole year or part of a year
to below the leve1 of the foundations wil1 not have ane perceptible
adverse effect% When carrying out
short-term building operations
near, next to or under sound
timber pile foundations there is
therefore no need to take any
steps to keep the timber of such
foundations moist or to preserve
them during the course of the
work. If the foundation timbers
have already suffered damage,
greater caution wil1 have to be
exercised. The margin which stil1
remains between the strength of
the timber and the stresses
exerted on it wil1 have to be
assessed.
Further research wil1 be needed to
establish how quickly or slowly the
insufficient data on this subject.
There is anecdotal evidente of old
foundation timber disintegrating
rapidly after being exposed above
the water table, but there are as
yet no hard data in support of this.
Prudente is certainly stil1 to be
recommended, but there is
undoubtedly scope for adopting a
less cautious attitude than has
been customary to date with
regard to temporarily lowering the
water table around old timber
foundations.

Download Report