A 4600 Funderingsherstel

Waar gefundeerd wordt, treden soms problemen op. Dat was vroeger zo, en dat is nu nog zo. In de loop der tijd is een grote variatie in problemen en in mogelijke oplossingen ontstaan. We zullen de bespreking van deze materie beginnen met enkele algemene opmerkingen.

Renovatie en onderhoud vraagt om een andere mentaliteit; een mentaliteit waarbij 'praktisch' hoger scoort dan 'theoretisch'. De meer praktische ervaring kan en moet worden ondersteund door een systematische analyse en door op ervaring gebaseerde onderzoeken. In de volgende paragrafen zal dit worden geïllustreerd: we gaan dan in op de oorzaken van funderingsschade, op het verzamelen van gegevens bij het constateren van gebreken en op het funderingsherstel, waarbij zowel de randvoorwaarden, de methodieken als de aansprakelijkheden ter sprake komen.

Het is zeker niet zo dat funderingsherstel alleen voorkomt bij oude gebouwen. Ook bij recent gerealiseerde projecten komt funderingsschade voor. Hier kan dan gelukkig wel vaak teruggegrepen worden op de ontwerpgegevens en de uitgevoerde grondonderzoeken.

1 Levenscyclus van gebouwen
Elk gerealiseerd bouwwerk heeft een bepaald doel, bijvoorbeeld dienst doen als woning, als kantoor of als fabriek. Het gebouw is ontworpen en vervolgens gebouwd op grond van de eisen die dit gebruiksdoel met zich meebrengt; daarbij zijn dan gekomen de eisen ten aanzien van vorm en uiterlijk, de gewenste levensduur, enzovoort. Na de bouw begint het gebruiksstadium, dat eindigt wanneer het gebouw niet meer aan de eisen van het gebruiksdoel voldoet. Dit kan het geval zijn doordat het gebouw aan verval onderhevig is en/of doordat de eisen van het gebruiksdoel in de loop der tijden zijn veranderd.

Als een gebouw niet meer aan de eisen voldoet, kan men het gebouw zodanig herstellen, verbeteren of veranderen dat het nog een zekere tijd zijn functie kan vervullen, waarmee de levensduur wordt verlengd. Een andere keuze is om het gebouw te slopen en te vervangen. De periode van ontwerp tot sloop kan worden gezien als de levenscyclus van het gebouw. Tijdens deze levenscyclus wordt het bouwwerk beheerd en onderhouden. In figuur A 46-1 wordt de levenscyclus in beeld gebracht, van aanvang tot het - hier willekeurig gekozen - moment van sloop.

De levensduur van een bouwwerk wordt onder meer bepaald door de kwaliteit van de draagconstructie en de fundering, de kwaliteit van de gebruikte bouwmaterialen en het beheer en onderhoud van het gebouw. Indien echter gedurende de levenscyclus veranderingen in het gebouw, de omgeving of de waterhuishouding optreden die niet in overeenstemming zijn met het oorspronkelijke ontwerp en die niet voorzien zijn, kunnen gebreken ontstaan die de levensduur bekorten.

Figuur A 46-1
De levenscyclus van gebouwen

2 Continu beheerproces
Onder het beheer van bouwwerken wordt verstaan het geheel van activiteiten op korte, middellange en lange termijn, dat erop gericht is het bouwwerk zijn functie(s) gedurende de levensduur duurzaam te laten vervullen. Dit omvat naast het onderhoud ook het hanteren van een juridisch instrumentarium, zoals het uitvaardigen van verboden of het verlenen van vergunningen. Het begrip 'onderhoud' omvat alle technische activiteiten die nodig zijn om functievervulling van het bouwwerk gedurende de levensduur mogelijk te maken; dit omvat naast de herstelmaatregelen ook inspecties.

Het beheren van bouwwerken is - bewust of onbewust - een continu proces van kwaliteitszorg. Er vinden steeds veranderingen in en om de bouwwerken plaats; het systeem zal dus zijn ingesteld op periodiciteit. In figuur A 46-2 wordt dit continue beheerproces schematisch weergegeven. Met de gegeven methodiek wordt de beheerder in staat gesteld te beoordelen of hij de zaak onder controle heeft, dan wel of er behoefte ontstaat aan extra expertise als er aan de kwaliteit van de funderingsconstructie getwijfeld gaat worden.

Voordat het continue beheerproces kan gaan draaien, dient voldoende informatie te worden verzameld over de constructie zelf en de aanvangskwaliteit van de constructie; pas dan kan het proces worden opgestart.

Figuur A 46-2
Een continu beheerproces

In de volgende onderdelen wordt ingegaan op inventarisatie en de beoordeling van de fundering; vervolgens op de mogelijkheden tot funderingsherstel indien de beoordeling daartoe aanleiding geeft.

Onder inventarisatie wordt verstaan het inwinnen, verwerken en interpreteren van informatie, met als doel de conditie van de fundering vast te stellen en eventuele schaden op te sporen. Het is uiteraard van groot belang om de schade-oorzaken op te sporen; kent men die, dan kan een uitspraak worden gedaan over de restlevensduur van de constructie en/of de effectiviteit van mogelijk te nemen schadebeperkende maatregelen of van funderingsherstel.

Bij de rapportage zal de beheerder het volgende aangeven:

In figuur A 46-3 wordt schematisch aangegeven hoe in grote lijnen de inspectie door de beheerder zal verlopen.

Figuur A 46-3
Het inspectieproces

3 Beheer en onderhoud
Bij een goed beheer van een bouwwerk zal altijd onderhoud plaatsvinden, zoals schilderwerk, kleine reparaties, enzovoort. Optredende kleine gebreken worden doorgaans snel en adequaat verholpen. Als onderhoud achterwege blijft, zal na verloop van tijd verlies aan functionaliteit optreden; daardoor wordt de levensduur van het bouwwerk bekort. Dit geldt behalve voor het zichtbare deel van het bouwwerk ook voor het onzichtbare deel (de fundering).

Het bijtijds herstellen van gebreken kan erger voorkomen. Als er scheurvorming in een bouwwerk is geconstateerd en de scheuren niet worden hersteld, kan de constructie na verloop van tijd in onderdelen uiteen vallen, waarbij elk deel een afzonderlijk zettingsgedrag gaat vertonen. De totale schade kan daarmee veel groter worden dan wanneer er bijtijds zou zijn ingegrepen.

Bij ernstige gebreken aan het bouwwerk, zoals scheurvorming in stucwerk en metselwerk, is het raadzaam eerst de oorzaak van het gebrek vast te stellen alvorens met de reparatie ervan te beginnen. Als het bouwwerk ongelijkmatige zakkingen vertoont, kan dit wijzen op gebreken in de funderingsconstructie. Als (doorgaande) zakkingen niet worden verhinderd of als er geen andere maatregelen worden genomen, heeft reparatie van de scheuren weinig zin, omdat na verloop van tijd de scheuren weer open kunnen gaan staan of nieuwe scheuren kunnen ontstaan.

4 Optreden van funderingsgebreken
Als de fundering niet (meer) bestand is tegen de belastingen die erop of ertegen rusten en daardoor gaat vervormen, verliest een bouwwerk letterlijk zijn basis. Het gaat hierbij niet zozeer om de absolute zakkingen, als wel om de verschillen in zakking tussen de onderdelen van een gebouw, en daarmee de relatieve rotaties. Het zijn juist deze verschilzakkingen die spanningen en vervormingen in de funderingsconstructie veroorzaken.

Als de totale zakking te groot wordt, zullen er natuurlijk wel problemen ontstaan met bijvoorbeeld de aansluitingen van leidingen, maar het bouwwerk als geheel behoeft geen of slechts geringe schade te vertonen. Voorbeelden hiervan zijn te vinden in Rotterdam, waar (gelijkmatige) gebouwzakkingen van soms 15 cm voorkomen, zonder dat constructieve schade optreedt.

Als gevolg van de verschilzakkingen van de fundering zullen echter ook in de constructie van de bovenbouw spanningen en vervormingen ontstaan. Afhankelijk van de stijfheid van de constructie en de reeds opgetreden vervormingen is in het algemeen wel een zekere herverdeling van belastingen mogelijk; de constructie kan namelijk over het vermogen beschikken om de spanningen als gevolg van ongelijkmatige zakkingen en de daarbij behorende vervormingen in zekere mate op te nemen en te herverdelen. Als de spanningen echter te groot worden, zal schade ontstaan in de vorm van scheurvorming.

Aangezien de funderingsconstructie voor het grootste gedeelte onder de grond ligt, worden funderingsgebreken meestal het eerst in de bovenbouw opgemerkt. Bij lichte scheurvorming in metselwerk, stucwerk en tegelwerk zal het alleen om esthetische of architectonische schade gaan. Als de scheurvorming ernstiger wordt, verliest de constructie haar vermogen om spanningen te herverdelen en kan de stabiliteit van de constructie in gevaar komen. Er is dan sprake van constructieve schade (zie A 3170, A 3445 en A 4300).

Voor het ontstaan van schade is ook de snelheid waarin de vervormingen plaatsvinden van belang. Er zijn veel oude panden te vinden die ernstige scheefstand vertonen, maar waarbij geen sprake is van constructieve schade. Dit vindt zijn oorzaak in het feit dat de vervormingen in een zeer lang tijdsbestek (soms meerdere honderden jaren) hebben plaatsgevonden. Uiteraard speelt de stijfheid of juist de slapheid van het gebouw hierbij een belangrijke rol. De vroeger gebruikte kalkspecie in het metselwerk, gecombineerd met houten balken en vloeren, laat meer vervormingen toe zonder scheurvorming dan de huidige cementspecie of dan beton.

Door de gevolgen van vervorming in de constructie van de bovenbouw, zoals het klemmen van deuren en ramen, scheefstand van de vloeren of zelfs instortingsgevaar, kan ook een verlies aan bruikbaarheid optreden.

De beheerder van het bouwwerk zal het gebrek na verloop van tijd opmerken. Hij of een funderingsdeskundige zal dan gegevens verzamelen om de oorzaak van het funderingsgebrek te kunnen vaststellen.

5 Funderingsgeschiedenis
In de inleiding werd reeds aangegeven dat bij funderingsherstel vaak sprake zal zijn van oude funderingen. Het voert hier te ver om een volledige beschrijving te geven van de funderingsgeschiedenis in Nederland. De figuren A 46-4 tot en met A 46-7 geven echter enigszins weer welke ontwikkelingen er zijn geweest bij het realiseren van ondergrondse bouwdelen. Als het bovengrondse gebouw gedateerd kan worden, mag men ervan uitgaan dat de toegepaste fundering minstens even oud is; het is echter heel goed mogelijk dat de fundering nog ouder is!

De figuren A 46-4 tot en met A 46-6 geven een indruk van de evolutie die heeft plaatsgevonden bij de houten funderingen vanaf 1200 tot heden.

Op de tijdschaal - figuur A 46-7 - worden de funderingstypes gecorreleerd met andere uitvoerings- en onderzoekstechnieken. Opvallend hierbij is dat het na 1925 'dringen' wordt op de tijdschaal.

Figuur A 46-4
Houten funderingen

6 Funderingsherstel in de huidige tijd
In de jaren '70 en '80 vond er op grote schaal stadsvernieuwing plaats in de grote steden. Als daarbij funderingsgebreken aan het licht kwamen, werden deze zoveel mogelijk hersteld. Ook de bovenbouw werd aangepakt en zoveel mogelijk gerenoveerd. Omstreeks 1990 is er een omslag gekomen. Sindsdien wordt er veel eerder gekozen voor sloop en vervangende nieuwbouw. Een uitzondering hierop vormt de stad Amsterdam, waar ook tegenwoordig nog bij veel panden (in de orde van 200 per jaar) funderingsherstel en renovatie plaatsvindt.

De omslag van funderingsherstel en renovatie naar sloop en vervangende nieuwbouw heeft met een aantal factoren te maken. In de jaren '70 en '80 leidde het renoveren van woningen tot het handhaven van contingenten met lage huren in vergelijking met nieuwbouwwoningen. Van overheidswege werd dit gestimuleerd met uitgebreide subsidieregelingen. De afgelopen jaren is de waardering voor 'het oude' veranderd, waarbij nieuwbouwwoningen veel hoger worden gewaardeerd dan oude, gerenoveerde woningen, terwijl de subsidiemogelijkheden voor renovatie de afgelopen jaren sterk zijn verminderd.

Een ander aspect is dat nieuwbouwwoningen relatief goedkoper zijn geworden; dit is vooral te danken aan het seriematige karakter van de moderne bouw en het gebruik van goedkope bouwmaterialen en prefab-elementen. Tegenover het 'ambachtelijk' renoveren van oude woningen, waarbij de eisen ten aanzien van de kwaliteit van de woningen steeds groter zijn geworden, wordt het financieel minder aantrekkelijk om te kiezen voor herstel of renovatie van uitgebreide complexen.

Uiteraard zijn in vele steden of daarbuiten nog historische en monumentale bouwwerken, oude stadsgezichten, enzovoort, waarbij de wens bestaat om deze te behouden. Ook kan het in individuele gevallen aantrekkelijker zijn, om economische, gevoelsmatige of politieke redenen, om te kiezen voor herstel en renovatie.

Door de technologische vooruitgang op het gebied van funderingsherstel is een groot scala van methodieken beschikbaar, waarmee technisch gezien (bijna) alle funderingsproblemen zijn op te lossen.

1 Inleiding
Schade aan een gebouw ontstaat veelal doordat delen van het gebouw aan verschillende vervormingen onderhevig zijn. Dit kan te wijten zijn aan gebreken in de constructie van het gebouw zelf of aan een onjuist gebruik ervan; in sommige gevallen is er echter een relatie met gebreken van de fundering.

In veel gevallen zijn gebreken aan funderingen niet aan één oorzaak toe te schrijven, maar aan een combinatie van oorzaken. Zo kan bijvoorbeeld tegelijkertijd de sterkte van het funderingsmetselwerk door natuurlijk verval verminderd zijn, negatieve kleef optreden als gevolg van een grondwaterstandverlaging, en bovendien vervormingen in het grondmassief plaatsvinden door een diepe bouwput vlak naast het pand. Wat is dan de dominante oorzaak?

Door het brede scala van mogelijke oorzaken is het vaak lastig, ook juridisch of verzekeringstechnisch, om in een individueel geval te bepalen welke oorzaak de meeste invloed heeft gehad op het opgetreden gebrek. Bij een combinatie van oorzaken is dan het moeilijk om vast te stellen wat de relatieve invloed van elke oorzaak is geweest. Voor een juiste keuze van de te gebruiken herstelmethodieken is het eveneens van belang om de oorzaak of combinatie van oorzaken van het gebrek vast te stellen. Hieronder bespreken we een aantal veel voorkomende oorzaken.

2 Verandering van grondwaterstand
Een verlaging van de grondwaterstand kan optreden door een verlaging van het open waterpeil van grachten en polders. Bouwputbemalingen zullen plaatselijk doch tijdelijk een verlaging van de grondwaterstand veroorzaken. Afhankelijk van de doorlatendheid van de ondergrond zal het effect van een bemaling binnen een grotere of kleinere afstand merkbaar zijn. Ook de aanwezigheid van drainagebuizen, sterk wateronttrekkende vegetatie of een verandering van het gebruik van een terrein of gebied (bijvoorbeeld het asfalteren van een groot oppervlak) kunnen invloed hebben op de (plaatselijke) grondwaterstand. Weersinvloeden, zoals zeer droge perioden, zullen veelal een tijdelijke invloed hebben op de grondwaterstand; deze tijdelijke invloed komt echter wel met een zekere regelmaat terug. Bovendien lijkt een klimaatswijziging naar gemiddeld iets hogere temperaturen te zijn ingezet. Daarbij kunnen als gevolg van verdamping lagere grondwaterstanden optreden dan tot nu toe het geval was. Verondersteld wordt dat de hoeveelheid neerslag in Nederland in de toekomst kan gaan toenemen, wat hogere grondwaterstanden kan veroorzaken dan gebruikelijk. Het lijkt aannemelijk dat de klimaatswijziging kan leiden tot een grotere fluctuatie in de grondwaterstanden.

Een verlaging van de grondwaterstand is voor houten (paal)funderingen funest als de houten onderdelen langdurig of met regelmaat boven het grondwater uitkomen en in aanraking komen met de lucht. Hierdoor kan het hout worden aangetast door softrotschimmels (zie ook paragraaf 9a).

Door verlaging van de grondwaterstand kan consolidatie in de ondergrond optreden, met name in klei- en veenhoudende lagen. Hierdoor is verzakking mogelijk van funderingen op staal die boven deze lagen zijn aangelegd, en kan bij funderingen op palen negatieve kleef ontstaan. Door de extreem droge en warme zomer van 2003 is op diverse locaties in Nederland schade ontstaan als gevolg van zeer lage grondwaterstanden.

Om verlaging van de grondwaterstand zoveel mogelijk te voorkomen worden door de meeste gemeenten voorwaarden gesteld aan de te gebruiken bouwmethoden. Deze zijn veelal direct gerelateerd aan de wettelijke voorschriften ten aanzien van grondwateronttrekkingen. Met name in de binnensteden zal, omwille van monumenten en omliggende panden, de grondwaterstand zoveel mogelijk op peil moeten worden gehouden, ook tijdens bouwwerkzaamheden. Er kan gebruik worden gemaakt van gesloten bouwkuipen of retourbemalingen. Door het plaatsen van peilbuizen kunnen eventuele veranderingen van de grondwaterstand in de tijd worden gevolgd.

Ook door verhoging van de grondwaterstand is schade aan gebouwen mogelijk. Afgezien van optrekkend vocht, natte kruipruimtes en dergelijke kan er ook directe schade optreden: opdrijven van kelders en zwembaden, en opbarsten van vloeren door opwaartse waterdruk.

Bewuste of onbewuste ingrepen in de grondwaterstand zijn hierbij het dempen van watergangen, het aanbrengen van stuwen en het repareren van lekke riolen.

Vorstschade kan eveneens het gevolg zijn van hogere grondwaterstanden; hierdoor vermindert het draagvermogen.

Langdurige (grond)wateronttrekkingen door drinkwaterbedrijven of industrieën kunnen dus meestal niet van het ene op het andere moment gestaakt worden.

Figuur A 46-8
Verlaging van grondwaterstand

Zie hierover onder andere Publicatie S.B.R. 145 (Te hoog grondwater in bebouwde omgeving).

3 Negatieve kleef
Het verschijnsel negatieve kleef is de neerwaarts gerichte kracht die door zakkende grond op de schacht van funderingspalen en eventueel ook op het onder het maaiveld gelegen deel van een bouwwerk kan worden uitgeoefend. Negatieve kleef kan optreden wanneer bijvoorbeeld de grondwaterstand wordt verlaagd of het maaiveld wordt opgehoogd, waardoor consolidatie in de ondergrond optreedt.

In A 3440 is voor (nieuwe) gebouwen aangegeven welke effecten moeten worden meegenomen in het funderingsontwerp. Bij de beoordeling van oude gebouwen moet er rekening mee worden gehouden dat destijds het verschijnsel negatieve kleef onbekend was en dat het dus niet in het ontwerp is verdisconteerd.

Een aan negatieve kleef blootgestelde paal zal, zelfs bij onvoldoende draagvermogen van de paal, altijd beduidend minder zakken dan het maaiveld. In het geval dat slip langs de paal de mate van de negatieve kleef bepaalt - en dat zal bij houten paalfunderingen in de meeste gevallen wel het geval zijn - zullen de voor het onderhoud noodzakelijke regelmatige straatophogingen niet leiden tot een negatieve kleef die groter is dan die de paal al in het verleden moet hebben ondervonden.

Schade aan gebouwen ten gevolge van zakkingsverschillen waarbij negatieve kleef een rol speelt, houdt meestal verband met verschillen in vormveranderingsgedrag van de palen in een fundering. Enkele palen gedragen dan zich veel 'stijver' dan de andere, doordat ze toevallig iets forser zijn uitgevallen of in een iets betere zandlaag staan. Een dergelijke situatie komt zeker bij oude gebouwen veel voor. Als alle palen een even 'slecht' vormveranderingsgedrag vertoonden, zouden de zakkingen gelijkmatig zijn en zou negatieve kleef nauwelijks tot schade leiden. Zie ook A 3435, A 3445 en A4340.

Figuur A 46-9
Optreden van negatieve kleef

4 Terreinophogingen/verticale en horizontale vervormingen
Als het terrein rondom een bouwwerk wordt opgehoogd, kunnen ten gevolge van het verschil in bovenbelasting buiten en binnen het gebouw en door plasticiteit van het bodemmateriaal niet alleen verticale maar ook horizontale grondverplaatsingen worden veroorzaakt (zie figuur A 46-10).

Een horizontale grondverplaatsing wordt door de aanwezige funderingspalen tegengewerkt. Er ontstaan horizontale schachtbelastingen, die de palen als een balk willen doen uitbuigen. Vindt er slechts aan één zijde van een gebouw ophoging plaats, dan kan zelfs het hele gebouw een verplaatsing ondergaan. Er kan dan breuk van de palen optreden (zie figuur A 46-11 en A 46-12).

Een soortgelijke belastingstoestand kan zich bij bedrijfsgebouwen van binnenuit voordoen, wanneer een zwaar belaste vloer op staal is gefundeerd en het gebouw op palen. Door de grote vormveranderingen kan zware schade worden veroorzaakt, en niet alleen aan het gebouw: ook ernstige bedrijfsongevallen zoals het uit de rails lopen van kranen, zijn denkbaar. Ontgravingen dicht naast de gevel kunnen ook tot horizontale belasting op de funderingspalen leiden (zie figuur A 46-13 en A 46-14).

Negatieve kleef op funderingspalen kan ook ontstaan door consolidatie in de ondergrond als gevolg van de extra belasting op het maaiveld. Bij een fundering op staal kan het leiden tot zakkingen van de fundering, die meestal ongelijkmatig plaatsvinden. Bij funderingen op staal rust de terreinophoging bovendien deels ook op de fundering, waardoor de funderingsbelasting wordt verhoogd en extra zettingen ontstaan.

In veel binnensteden vindt consolidatie in de ondergrond plaats, als gevolg van het voortdurend ophogen van wegen. Door spreiding van de belasting door de ophoging kan de consolidatie over een groter gebied plaatsvinden dan recht onder de ophoging. Vaak ondervindt de dichtst bij de ophoging gelegen zijde van de belendende panden meer zakking dan de verder afgelegen zijde, met scheefstand van de panden als gevolg. Dit is een verschijnsel dat bijvoorbeeld langs de Amsterdamse grachten veel voorkomt.

Figuur A 46-10 t/m A 46-14
Terreinophogingen

5 Verzwaren van funderingslasten
Als een fundering een belasting te verduren krijgt die zwaarder is dan de belasting waarvoor ze oorspronkelijk is ontworpen, kunnen er problemen ontstaan. De oorzaak hiervan kan een verandering in het gebouw zijn, zoals het opbouwen van een extra verdieping of het bij een verbouwing wegnemen of wijzigen van een deel van de dragende constructie, maar ook een zwaardere inboedel, door het veranderen van het gebruiksdoel van het gebouw (bijvoorbeeld een woonhuis dat als pakhuis wordt ingericht).

Door onvoldoende reserve aan draagvermogen kan de extra belasting bij funderingen op palen leiden tot extra zettingen van de paalkop, waardoor grotere hoekverdraaiingen in de bovenbouw ontstaan, resulterend in scheurvorming (zie A 3430 e.v.). Als de belastingen op de palen te groot worden, kan aan de paalvoet een doorgaande zakking ontstaan (grondmechanisch bezwijken van de grondslag) (zie A 4340).

Bij funderingen op staal zullen de extra belastingen in de meeste gevallen aanleiding geven tot extra zettingen, waardoor ook de zettingsverschillen en daarmee de hoekverdraaiingen in de bovenbouw groter zullen worden. In het ergste geval kunnen glijvlakken ontstaan en kan de grondslag bezwijken (zie A3325 e.v.).

6 Funderen naast belendingen
Door de toenemende verdichting van de bebouwing in (binnen)steden komt het vaak voor dat nieuwe funderingen vlak naast belendingen worden gerealiseerd. Dit kan het geval zijn bij sloop van een oud pand en vervangende nieuwbouw en het opvullen van gaten in de reeds aanwezige bebouwing. Het komt ook regelmatig voor dat aan bestaande panden een uitbouw of uitbreiding wordt gemaakt, bijvoorbeeld een uitgebouwde keuken aan een woonhuis of een nieuwe vleugel aan een kantoor.

Door het heien van funderingspalen kan aan belendingen schade ontstaan. In veel gevallen gaat het hierbij om schade die optreedt door het verdichten van de grondslag als gevolg van de trillingen, en soms ook door de trillingen zelf. Een mogelijkheid voor het ontstaan van zettingsschade wordt gevormd als palen met verzwaarde punt direct naast de belendingen worden geheid. De ruimte die boven de punt langs de schacht ontstaat wordt in het algemeen weer gevuld door het toelopen van de omringende grond, vooral als deze geheel of gedeeltelijk uit zand bestaat. Als gevolg hiervan kan ruimte ontstaan onder de fundering van op staal gefundeerde belendingen of onder het paalpuntniveau van op palen gefundeerde belendingen. Dit is een van de redenen waarom dit paaltype tegenwoordig weinig meer wordt toegepast (zie het tweede gedeelte van figuur A 46-15).

Bij het maken van in de grond gevormde palen, waarbij grond wordt verwijderd ten behoeve van het maken van de betonschacht (pulspalen, mortelschroefpalen, boorpalen, enzovoort) kan ook ontspanning en vervorming optreden van de grond onder de belending. Dit kan ernstige vormen aannemen als meer grond wordt verwijderd dan de inhoud van het boorgat. Vooral bij het onzorgvuldig aanbrengen van pulspalen kan dit optreden als gevolg van het toestromen van zand uit de diepe draagkrachtige zandlaag, waarop de belending is gefundeerd, naar het boorgat. Uit ervaring is gebleken dat daardoor wel verstoringen zijn veroorzaakt tot een afstand van 10-15 m van de pulspaal (zie figuur A 46-17).

Een effect dat niet vergeten mag worden, is het feit dat een nieuw bouwwerk altijd enige zakking zal ondergaan. Bij een fundering op palen zal dit (zeer) gering zijn, maar bij een fundering op staal kan dit meer zijn. De bestaande belendingen zullen onder normale omstandigheden reeds zakkingen hebben ondergaan, waardoor verschilzakkingen tussen de bestaande en de nieuwe bebouwing zullen optreden. Als de nieuwe bebouwing niet constructief los wordt gehouden, zal scheurvorming op de overgangen ontstaan.

Figuur A 46-15, 16 en 17
Funderen naast belendingen

De hierboven genoemde oorzaken voor het ontstaan van schade kunnen in de meeste gevallen worden weggenomen door een zorgvuldige keuze van het paaltype en paalpuntniveau, alsmede de uitvoeringswijze.

7 Hei- en verkeerstrillingen
Over directe schade door heitrillingen, waarbij de constructie van de belending in (eigen) trilling wordt gebracht, zijn diverse rekenmodellen beschikbaar. Het is bekend dat ook trillingen van (zwaar) verkeer of van machines invloed kunnen hebben op bouwwerken. Het verdichten van grond, gevolgd door zetting is hierbij de oorzaak. (Zie A 4320 en de SBR Meet- en beoordelingsrichtlijnen Trillingen.) Bij funderingen op staal staan verkeersdrempels met stip genoteerd als mogelijke schadebron bij belendingen.

Een gelaagde, niet-homogene bodemopbouw maakt het voorspellen van de mate van overdracht van de trillingen tussen ondergrond en bouwwerk moeilijk. De grootste bewegingen zullen optreden wanneer er op staal is gefundeerd op een vaste, droge bovenlaag, met slappe lagen eronder. De kleinste bewegingen treden op als het gebouw is gefundeerd op palen met paalpuntniveaus in een diepgelegen vaste zandlaag. In slappe klei- en veenlagen zullen de trillingsgolven worden gedempt. Dit laatste verklaart waarom in binnensteden in het westen van ons land direct naast een belendend perceel (meestal) probleemloos kan worden geheid.

Bij schade aan gebouwen door trillingen moet men erop bedacht zijn dat de fundering hier optreedt als medium. Het is mogelijk dat er wel schade optreedt in de bovenbouw, maar dat de fundering zelf onbeschadigd blijft.

8 Bouwputten en ontgravingen
Door het graven van een diepe bouwput kunnen in het naastliggende grondmassief dusdanige vervormingen ontstaan dat de fundering van de hierop gelegen panden wordt beïnvloed. Als deze panden op staal zijn gefundeerd, kan het voorkomen dat de fundering wordt ondergraven, haar stabiliteit verliest en wegzakt. Bij een fundering op palen kan negatieve kleef optreden door maaiveldzakkingen of kunnen horizontale krachten ontstaan waar de palen niet op zijn berekend (zie A 4500 - Kelderconstructies en bouwputten).

Bij ontgravingen naast belendingen kunnen globaal genomen dezelfde problemen ontstaan als bij terreinophogingen (zie 4, 'Terreinophogingen/ verticale en horizontale vervormingen' hierboven. Daarnaast kan ook de stabiliteit van het talud van de ontgraving in het geding komen, waardoor in het ergste geval een grondverschuiving kan plaatsvinden.

Ook de eventueel benodigde bemaling voor de bouwput kan tot problemen met betrekking tot de grondwaterstand leiden. Dit is reeds besproken in 2, 'Verandering van grondwaterstand'.

Op het eerste gezicht technisch simpel ogende werkzaamheden als rioolrenovaties in smalle straten of milieusaneringen zijn evenzovele risicovolle projecten voor oude funderingen. Het door middel van damwanden begrenzen van de ontgravingen heeft niet altijd een schadevrije omgeving opgeleverd. Het feit dat de damwand wel op 'sterkte' was berekend, maar niet was beoordeeld op 'vervorming', heeft in het verleden meerdere malen voor onaangename verrassingen gezorgd.

Figuur A 46-18
Bouwputten en ontgravingen

9 Aantasting en veroudering van funderingsmateriaal

9a Aantasting van houten paalfunderingen
Nederland heeft een eeuwenlange ervaring met het bouwen op houten funderingspalen. Vanaf de zestiende eeuw zijn er al funderingen aangelegd op lange houten palen die op stuit waren geheid en de sindsdien ontstane funderingstypen (Amsterdamse en Rotterdamse fundering) zijn tot ver in de twintigste eeuw toegepast. Voor deze tijd werd gefundeerd op kortere kleef- en bodemverdichtingspaaltjes. Deze wijze van funderen voldeed niet meer toen de lichtere houten huizen langzaamaan werden vervangen door zwaardere stenen huizen. Door de ervaringen van de afgelopen honderden jaren zijn de inzichten ontstaan waarmee een houten fundering gemaakt kon worden met een lange levensduur. De houtsoorten die werden toegepast, beperkten zich de laatste tweehonderd jaar tot vuren, grenen, dennen, elzen en eiken. Daarnaast wist men dat de fundering ruim onder het grondwaterpeil moest worden aangelegd. Verder werd de constructie op ervaring gedimensioneerd en in veel gevallen kwam dit neer op overdimensioneren.

De panden die op een of andere wijze een niet-duurzame fundering hadden gekregen, zijn in de loop der tijd afgebroken. Van de panden met een goed functionerende fundering zijn echter nog vele oude voorbeelden te vinden, zoals het Paleis op de Dam (uit 1640 op 13.659 palen) en het Scheepvaartmuseum (uit 1656). Langs het traject van de Noord-Zuidlijn in Amsterdam is eveneens de staat van de fundering van de huizen in kaart gebracht en ook hier zijn voorbeelden te zien dat een houten fundering over enkele honderden jaren duurzaam kan zijn.

Houten paalfunderingen zitten niet alleen onder onze monumenten, maar zijn ook op grote schaal toegepast tijdens de grootstedelijke uitbreiding rond de vorige eeuwwisseling. Voorzichtige schattingen geven aan dat onder het huidige huizenbestand circa twaalf miljoen palen staan. Als hier de palen onder kademuren en brughoofden worden meegerekend, kan dit aantal mogelijk worden verdubbeld.

Uit de talloze funderinginspecties die de afgelopen jaren zijn uitgevoerd, blijkt dat tot de Tweede Wereldoorlog met name de houtsoorten vuren (een beetje dennen) en grenen zijn toegepast. In heel oude funderingen wordt tevens elzen en eiken gevonden. Landelijk gezien zijn grenen en vuren in een ongeveer even groot percentage toegepast. Bij jongere houten paalfunderingen worden ook andere houtsoorten zoals lariks en douglas gevonden. Sinds de invoering van de norm NEN 5491 in 1983 is het gebruik van grenen als heipaalhoutsoort verboden.

Uit de funderingsinspecties blijkt verder dat het houtsoortgebruik en de paaldiameter in de funderingen van voor de Tweede Wereldoorlog stadspecifiek is. Er lijkt een relatie te bestaan tussen paallengte en houtsoort. In steden waar op relatief korte palen wordt gefundeerd, wordt vooral grenen gevonden. In steden met langere heipalen wordt met name vuren (dennen) gevonden. De korte paaltjes in Haarlem en Zaanstad blijken bijna uitsluitend grenen te zijn. De diameter is ook klein (in Zaanstad gemiddeld circa 8 cm en in Haarlem gemiddeld circa 14 cm). De lange palen in Rotterdam en Dordrecht blijken bijna uitsluitend vuren te zijn en de diameters van deze palen zijn veel groter (in Rotterdam circa 30 cm en in Dordrecht circa 25 cm). In steden met een tussenliggende paallengte zoals Amsterdam en Gouda worden ongeveer evenveel grenen als vuren palen gevonden. De kortere grenen palen lijken veelal uit de Nederlandse bossen te komen, terwijl de langere palen uit het buitenland komen (voornamelijk uit Duitsland en Scandinavië).

Ondanks de vele voorbeelden van de goede levensduur van een houten paalfundering zijn er ook bedreigingen voor de houten fundering. In de afgelopen decennia is er meer inzicht verkregen in de processen die hierbij een rol spelen.

Ten eerste kan het zijn dat de houten funderingsconstructie niet in staat is om het gebouw duurzaam te dragen. Een goed voorbeeld hiervan is de Beurs van Berlage (uit 1898 op 4880 stuks 13 m lange palen). Kort nadat de Beurs was geopend, trad er zetting op. De fundering was te licht uitgevoerd om het gebouw en mogelijk ook een deel van het gewicht van een op de slappe bodem opgebrachte zandlaag te kunnen dragen. Dit laatste verschijnsel wordt negatieve kleef genoemd (zie A 3440) en treedt op wanneer de opgebrachte zandlaag aan de palen gaat hangen. Als de grondmechanische draagkracht te gering is, gaat dit vaak gepaard met (ongelijkmatige) zettingen.

Wanneer bij overbelasting de grondmechanische draagkracht voldoende is, wordt het funderingshout langdurig te zwaar belast. De belasting ligt boven de langeduursterkte, met als gevolg sterkteverlies in het hout door mechanische schade. Inmiddels is het mogelijk om met behulp van NEN-EN 1995 Eurocode 5: ontwerp en berekening van houtconstructies, een goede berekening te maken waarbij gewaarborgd is dat de houtspanningen in de fundering permanent onder de langeduursterkte liggen. Zie de toelichting in figuur A 46-19.

Figuur A 46-19
Deze grafiek geeft de relatie weer tussen belasting en de belastingsduur op hout (vrij naar Jorissen, 1995). Is er een permanente belasting aanwezig die lager is dan de langeduursterkte, dan zal dit niet tot bezwijken leiden. Op t₁ wordt de belasting verhoogd tot boven de langeduursterkte, maar onder de korteduursterkte (pieken: maximale belasting). Als deze verhoogde belasting te lang duurt, zal bezwijking optreden (bij t₃ ). Als de verhoogde belasting relatief kort duurt en op tijdstip t₂ terugvalt naar het oorspronkelijke niveau van permanente belasting, zal het hout nog volkomen intact zijn

Ten tweede is droogstand van de paalkoppen een belangrijke oorzaak waardoor houten funderingen niet meer goed functioneren. Wanneer de koppen van de houten palen langdurig boven het grondwaterniveau komen te liggen, gaat hout rotten. Schimmels veroorzaken dit verschijnsel, dat in de volksmond ook wel paalrot wordt genoemd.

De schimmels zijn alleen actief wanneer er voldoende zuurstof aanwezig is. Alleen door lucht kan voldoende zuurstof in de bodem worden aangevoerd. Het grondwater moet dus dalen en de bodem moet lucht toelaten. Bij goed doorlatende zandige bodems heeft grondwaterstandverlaging snel tot gevolg dat er voldoende lucht en daarmee zuurstof in de grond komt. Bij slecht doorlatende bodems zoals klei heeft grondwaterstandverlaging minder snel voldoende zuurstoftoevoer tot gevolg. Omdat bij droogstand het hout via de onderste delen nat wordt gehouden, blijft de paalkop nog lang met water verzadigd en treedt schimmelaantasting op vanuit de buitenkant maar ook vanuit scheuren in de kop. Softrotschimmels komen bij droogstand als eerste voor, omdat ze met relatief weinig zuurstof hout al kunnen aantasten. Sterk aangetast hout ziet er modderachtig uit en in het Duits heet deze vorm van aantasting dan ook Moderfäule.

Softrot wordt in een houten paalfundering als eerste zichtbaar in het langshout (platen en kespen), zeker ook omdat dit hout niet in directe verbinding staat met lager gelegen houtlagen die wel met water verzadigd zijn en die voor watertoevoer kunnen zorgen, zie figuur A 46-20. Bij geleidelijke en gelijkmatige aantasting kunnen de palen door het langshout heen ponsen zonder dat daardoor constructieve problemen ontstaan. Als echter ook de palen worden aangetast, worden de problemen veel groter.

Microscopisch is deze vorm van aantasting ook karakteristiek, omdat er typische spiraalvormige cavernen in de celwanden van het hout ontstaan. Hierdoor is aan de hand van een houtmonster altijd te achterhalen of zich droogstand heeft voorgedaan tijdens de gebruiksfase van de houten fundering. De sporen van softrotschimmels komen altijd in de bodem voor en indien de omstandigheden gunstig zijn, treedt infectie op en zal het hout worden aangetast. Het maakt dan ook niet uit hoe kort of lang de perioden van droogstand zijn, want zodra de omstandigheden weer gunstig zijn, vindt verdere aantasting plaats. De cumulatieve periode van aantasting is dus bepalend voor de mate van sterkteverlies.

Wanneer de mate van droogstand zodanig is dat ook het funderingshout uitdroogt, kunnen er andere en agressievere schimmelgroepen actief worden dan de softrotschimmels. Het gaat hier dan met name om wit- en bruinrotschimmels die alleen hout kunnen aantasten dat niet met water verzadigd is. De snelheid van deze vorm van aantasting kan een factor twee tot vier maal hoger liggen dan bij softrotschimmels. Onder dit soort omstandigheden kan het spinthout snel worden gekoloniseerd door verblauwende schimmels. Deze schimmels tasten het hout niet aan maar groeien in de celholten op zoek naar door de boom opgeslagen suikers. De blauwschimmels zijn karakteristiek en indien zij worden aangetroffen in een houtmonster uit een heipaal, is dit een aanwijzing dat er perioden zijn geweest waarin het funderingshout langdurig was uitgedroogd.

Hoewel er niet veel praktijkgegevens beschikbaar zijn over de snelheid van aantasting bij droogstand van de heipaalkoppen, is er wel veel informatie beschikbaar uit langdurige genormeerde veldproeven met relatief dunne staken (25 × 50 mm, zie ook NEN-EN 252, Houtverduurzamingsmiddelen, en NEN-EN 350-1 en 2, Duurzaamheid van hout en op hout gebaseerde producten). Hierbij worden staken van 50 cm voor de helft in de grond geslagen en jaarlijks wordt er met een hamer tegen de staken geslagen. Breekt de staak, dan is de beproeving voorbij. Het gemiddelde tijdstip van breuk voor vuren is tien jaar, voor grenen spint vijf jaar en voor grenen kern vijftien jaar (zie figuur A 46-21). Omdat heipalen veel dikker en niet bezaagd zijn, is een vertaling van deze gegevens niet direct mogelijk, maar aangenomen kan worden dat vuren en grenen palen pas na één jaar droogstand een zodanig aangetaste schil hebben gekregen dat sterkteverlies begint op te treden.

Figuur A 46-21
Gemiddeld sterkteverlies van staken (25 × 50 × 5000 mm) door softrotaantasting in de grond (vrij naar NEN-EN 350-1)

Bij de vertaling naar het effect op draagkracht moet ook de paaldiameter in ogenschouw worden genomen. Deze varieert eveneens per stad. In Zaandam zijn opvallende dunne paaltjes toegepast van soms slechts 14 cm in doorsnede terwijl de palen in Rotterdam veel robuuster zijn met een doorsnede van wel 30 cm.

De freatische grondwaterstand is bij droogstand een belangrijke parameter. Deze is niet constant op een vast niveau maar fluctueert onder invloed van een groot aantal factoren in de tijd (natuurlijke fluctuaties door seizoensinvloeden). De al genoemde waterdoorlatendheid van de bodem is hierbij niet de enige factor. Ook de gemalen waarmee het oppervlaktewater wordt beheerst, rekening houdend met neerslag en verdamping, spelen een rol. Verder zijn er factoren die lokaal tot grote verschillen in grondwaterstand kunnen leiden, zoals kwel of inzijging, drainage, lokale wateronttrekkingen, lekke riolen en bomen. In de zomer kunnen grote bomen dusdanig veel water verdampen dat dit dagelijks leidt tot droogstand van enkele paalkoppen in de buurt van de boom.

De verantwoordelijkheid voor grondwaterbeheersing berust in Nederland niet bij een enkele instantie. Zowel het rijk als de provincies, gemeenten en waterschappen spelen hierin een rol. In stedelijke gebieden is in het algemeen het waterschap verantwoordelijk voor de kwalitatieve beheersing van het grondwater, maar in een groot aantal uitzonderingsgevallen de gemeente.

Dat grondwaterstandbeheersers in relatie tot houten funderingen in een onmogelijke positie (spagaat) terecht kunnen komen, laat de situatie in Dordrecht zien. In deze stad komen huizen op palen en op staal direct naast elkaar voor. Door het natuurlijke proces van bodeminklinking zijn in de afgelopen tachtig jaar de huizen op staal gelijkmatig met de bodem mee gezakt, maar zijn de kruipruimten onder water komen te staan. Omdat dit een onwenselijke situatie was, is het grondwaterniveau verlaagd en zijn de houten paalkoppen van niet-gezakte huizen droog komen te staan. Daardoor is het proces van aantasting begonnen. De gemeente Dordrecht probeert nu met behulp van damwanden plaatselijk een hoger grondwaterniveau te handhaven.

Doordat in Nederland de slappe bodems continu dalen als gevolg van inklinking, daalt ook de gemiddelde grondwaterstand ten opzichte van de paalkoppen. De oorzaak hiervoor is dat de palen nauwelijks zetting vertonen daar ze met hun punten in een stabiele bodemlaag zijn geslagen. In het verleden werden de palen hooguit 10 à 20 cm onder de laagst voorkomende grondwaterstand geslagen. Door de jaren heen wordt dus de waterbuffer boven de paalkop steeds geringer. Dit kan een bedreiging vormen bij zeer oude funderingen. Na de Tweede Wereldoorlog zijn houten palen steeds vaker toegepast met betonnen oplangers (zie hoofdstuk B 4100 en richtlijn BRL 1721), waardoor de houten heipaal is beschermd tegen droogstandbedreiging door inklinking op de zeer lange termijn.

Ten slotte is er de bedreiging van houtaantasting onder water, in de volksmond de palenpest genoemd. In Haarlem heeft dit fenomeen zich in de jaren negentig van de vorige eeuw duidelijk geopenbaard. Toen was het een weinig begrepen proces.

Inmiddels is er veel onderzoek gedaan naar dit proces van aantasting, met name binnen het EU-project BACPOLES (2001-2005). Dit werd gecoördineerd door houtonderzoeksinstituut SHR Hout Research en daarbij waren Fugro Ingenieursbureau en de Rijksdienst voor oudheidkundig bodemonderzoek (ROB) de andere Nederlandse partners.

De bacteriën die hout aantasten, blijken altijd en overal voor te komen. Ze zijn aan veel verschillende milieus aangepast en ze hebben geen toevoer van zuurstof nodig. Ze worden niet gestimuleerd door extra stikstof, bijvoorbeeld vanuit lekkende rioleringen. De bacteriesoorten blijken nooit eerder geïdentificeerd te zijn en behoren waarschijnlijk tot de groep der Cytophagaceae. Het lijkt zeer waarschijnlijk dat actieve aantasting alleen ontstaat wanneer meerdere bacteriesoorten samenwerken. Een enkele individuele bacteriesoort blijkt niet in staat te zijn hout aan te tasten, maar bij samenwerking met andere soorten wordt hout wel progressief aangetast. Mogelijk leven de verschillende bacteriesoorten in een keten van elkaars afvalstoffen. Ontbreekt één schakel, dan stopt het proces van aantasting. Waterstroming in het hout kan voor menging van bacteriën en afvalstoffen zorgen.

Uit experimenten blijkt dat water relatief gemakkelijk door grenen spint en elzenhout stroomt, terwijl houtsoorten als vuren, dennen, lariks en douglas nauwelijks water doorlaten wanneer dat boven op een paalkop wordt gezet.

Bij alle tot nu toe getrokken palen blijkt dat bacteriële aantasting altijd voorkomt en over de gehele paallengte. In Rotterdam is dat dus tot een diepte van 16 m. Bij getrokken palen in Rotterdam was de aantasting niet actief en beperkte deze zich tot de buitenste 1 mm van het hout. Dit zou kunnen samenhangen met de houtsoorten die in Rotterdam als heipaal zijn toegepast, want zowel vuren als dennen palen zijn weinig waterdoorlatend.

Actieve en sterke bacteriële aantasting wordt vooral gevonden in de waterdoorlatende houtsoorten grenen spint en elzen. In enkele decennia kan dan het hele waterdoorlatende hout worden aangetast. Omdat bij grenen palen alleen het spinthout waterdoorlatend is en het kernhout nauwelijks, is de hoeveelheid spinthout in de paal bepalend voor het mogelijke risico dat zo'n heipaal loopt. Het blijkt dat de hoeveelheid spinthout samenhangt met de leeftijd van de boom. Bomen die snel groeien (zoals in de Nederlandse bossen), hebben brede jaarringen en dus een brede spintrand, terwijl bomen die langzaam groeien (zoals in de Scandinavische bossen) smalle jaarringen en dus een smalle spintrand hebben.

Een waterstroom door een heipaal zou kunnen ontstaan als gevolg van een drukverschil tussen het diepere grondwater (in de zandlaag waarin de paal is geheid) en het grondwater in de toplaag (het freatische grondwater, veelal in een ophooglaag). Daar waar inzijgsituaties bestaan, wordt vaak een sterkere aantasting gevonden (bijvoorbeeld in Amsterdam) dan op plekken waar een kwelsituatie bestaat (bijvoorbeeld in Rotterdam).

Het blijkt dat bij horizontale waterstromingen de houtsoort minder belangrijk is: bij sterke stroming worden zowel grenen als vuren palen door bacteriën aangetast. Wordt de waterstroming in het hout beperkt, dan kan ook een houtsoort als grenen duizenden jaren lang onder het grondwaterniveau, daar waar geen zuurstof aanwezig is, worden geconserveerd. Er zijn voorbeelden van grenen stammen gevonden in Ierland en Duitsland van zesduizend jaar en ouder.

Het proces van bacteriële aantasting is vele malen langzamer dan het proces van schimmelaantasting. Onder optimale aantastingomstandigheden, zoals in Haarlem, kan de spintrand van een grenenpaal in circa honderd jaar volledig door bacteriën worden aangetast, zodat het spinthout nauwelijks enige druksterkte meer kan opnemen (zie figuur A 46-41). Zijn de omstandigheden minder gunstig (minder waterstroom door het hout, minder zuurstofaanvoer), dan neemt de snelheid af en worden significante druksterkteverliezen pas na eeuwen bereikt, zie figuren A 46-22 en A 46-23. Wanneer grondwatermanipulatie een stimulerend effect heeft op de houtaantastende bacteriën, zullen de effecten hiervan toch altijd pas na tien jaar of langer zichtbaar worden. Men moet zich dus realiseren dat het manipuleren van de grondwaterstromingen effect kan hebben op de kwaliteit van met name de grenen heipaal. Tot nu toe is dit geen item geweest waarmee rekening werd gehouden bij grootschalige bouwprojecten in oude binnensteden.

Figuur A 46-22
Gemiddeld sterkteverlies van staken (25 × 50 × 5000mm) door softrot en bacteriële aantasting in de grond

Figuur A 46-23b
Diverse foto's houtaantasting
Foto 3: Staafvormig houtaantastende bacteriën geplakt aan de celwand. Door oplossen van de celwand rondom de bacteriën ontstaat een groefvormig patroon (Eriksson et al., 1990)
Foto 4: Waterflow-experiment waarbij blijkt dat door grenen palen, in mindere mate in elzen, gemakkelijk water stroomt terwijl dat niet of nauwelijks mogelijk is in vuren, lariks, douglas (Klaassen, 2005a)

In het protocol voor het uitvoeren van een funderingsinspectie is opgenomen dat er op een standaardwijze houtmonsters moeten worden genomen. Door de opgebouwde kennis van de afgelopen jaren kunnen de volgende zaken aan de hand van deze heipaalmonsters worden bepaald:

Op basis van de gegevens (verzameld in Klaassen & Voslamber 2002, Klaassen 2005a en Klaassen 2005b) is een model ontwikkeld om vanuit de gegevens verkregen uit het houtonderzoek aan een heipaalmonster een inschatting te maken van de druksterktegradiënt over de heipaalkop. Met al deze gegevens kan een uitspraak worden gedaan over de levensverwachting van de paal; zie ook A 4630, paragraaf 2, over het inspectieprotocol.

9b Veroudering en aantasting van beton en metselwerk in funderingen
Hoewel het minder vaak voorkomt, kan bij een betonnen fundering aantasting van het beton ontstaan, waarbij het wapeningsstaal door afschilfering van de betondekking bloot is komen te liggen en is gecorrodeerd. Dit kan het gevolg zijn van een te geringe betondekking op het staal. Ook kan een agressief grondwatermilieu of de betonsamenstelling zelf (vertragers/versnellers) chemische invloed uitoefenen, waarbij het beton wordt aangetast.

Het funderingsmetselwerk dat tussen een (paal)fundering en de bovenbouw onder de grond ligt, kan aan verval onderhevig zijn (zie figuren A 46-24 en A46-25). Bij oudere panden is veelal gebruikgemaakt van kalkspecie, die de tand des tijds minder goed doorstaat dan de huidige cementspecie. Bij het verhelpen van funderings gebreken komt het dan ook vaak voor dat het funderingsmetselwerk moet worden hersteld.

Figuur A 46-24
Verval van funderingsmateriaal

In dit kader kan ook gewezen worden op mogelijke verontreinigingen van de grond en het grondwater, die chemisch reageren met het onder de grond liggende deel van een bouwwerk. Voorbeelden hiervan zijn voornamelijk in de afgelopen jaren, mede door de toenemende aandacht voor de milieuproblematiek, aan het licht getreden.

Men moet ook rekening houden met de mogelijkheid dat de fundering veel ouder is dan de bovenbouw. Vroeger kwam het in oude stads- of dorpscentra vaak voor dat een oude fundering niet werd verwijderd, maar gebruikt werd voor een nieuw gebouw.

10 Afwijkende bodemgesteldheid
Funderingsschade kan ook worden veroorzaakt door plaatselijk afwijkende bodemomstandigheden. Er zijn drie basisoorzaken aan te wijzen voor dit type schades. Er kan schade voorkomen door:

De fundering, zowel de paalfundering als de fundering op staal, fungeert als tussenschakel tussen bodem en gebouw. Een bodemverstoring wordt daarom vaak gelijkgesteld met een funderingsgebrek, vanwege het simpele feit dat de bebouwing die er op staat, dezelfde soort schade te zien geeft als bij een verkeerde funderingsconstructie. Het is echter zeker niet ongewoon dat een constructief uitstekende fundering onder een gebouw niet blijkt te functioneren, omdat de bodem zich niet blijkt te gedragen naar de verwachting van de opdrachtgever of adviseur.

Bij schadeonderzoeken is het moeilijk om direct op basis van de bovengrondse signalen te beslissen of een nader onderzoek eerst gericht moet worden op funderingsschade (ontgraven, proefbelasten) of op bodemverstoring (sonderen, boren, peilbuizen). Het zijn soms maar uiterst kleine aanwijzingen of enkele extra gegevens die de onderzoeker meteen de goede richting uitsturen.

In schema gebracht geeft figuur A 46-26 de relatie aan tussen een paal en de aanwezige bodem. De voorbeelden 3 en 6 kunnen aanleiding zijn tot forse zetting, gevolgd door schade. De voorbeelden 2 en eventueel 5 kunnen leiden tot min of meer 'zwevende' palen. Voor staalfunderingen gelden ongeveer vergelijkbare overwegingen.

Figuur A 46-26
Draagvermogen paal/bodem

11 Ontwerp- of bouwfouten
Bij recent gerealiseerde projecten kan bij schade worden teruggegrepen op de ontwerpgegevens (tekeningen, bestek, berekeningen een dergelijke). Controle achteraf kan dan aan het licht brengen of de schade te wijten is aan fouten in het ontwerp, bij de uitvoering, of anderszins. Voor oudere projecten is deze controle achteraf vaak moeilijk (er waren in het verleden andere of geen bouwvoorschriften), zo niet onmogelijk (vernietigde archieven).

Onder dit type fouten valt ook te noemen het gebruik van materialen die op zichzelf niet de oorzaak zijn van het gebrek, maar door een verkeerde toepassing het probleem veroorzaken. Voorbeelden zijn:

Ook het wijzigen van een gebouw - ander gebruik, verbouwing - kan leiden tot fouten, gevolgd door schade. Het verkeerd beoordelen van de lastenverdeling van de bovenbouw op de bestaande fundering en de ondergrond kan daarbij problemen geven.

Volgens de normen voor geotechniek moet het veranderen en/of verzwaren van de funderingslasten tegenwoordig gerelateerd worden aan de toetsing van de grenstoestanden UGT, UGT type B en BGT (zie NEN 9997-1 art. 2.4.7, 2.4.8 en 2.4.9). De te renoveren gebouwen dateren soms echter van voor de tijd van de NEN-normen, zodat deze normen bij de bouw destijds niet of slechts in zeer beperkte mate gehanteerd zijn. In veel gevallen zal zelfs het ontbreken van (grond)onderzoekgegevens eerst verholpen moeten worden, voordat bekeken kan worden of een verzwaring van de fundering op basis van de huidige regelgeving kan worden toegelaten. Zie verder ook A 4640.

In veel gevallen (50% of meer) zal zichtbare bovengrondse schade aan een gebouw helemaal niet te wijten zijn aan de fundering of de bodem. Verkeerde lateiconstructies, temperatuurschades, materiaalfouten en verkeerde dakconstructies zijn evenzovele bronnen van gebouwschade. Gedegen vooronderzoek, waarmee dure funderingsinspecties eventueel kunnen worden vermeden, levert in die gevallen zeker profijt op.

12 Diversen
Dit laatste onderdeel over schadeoorzaken kan feitelijk niet ingevuld worden, omdat de schade (en zeker de oorzaak van die schade) onbekend is. Elke technicus, of hij nu aan onderzoekende of de uitvoerende kant staat, weet uit ervaring een aantal 'vreemde' schades te noemen, die in geen enkel boekje voorkomen.

In het algemeen is het zo dat één (schade)oorzaak zelden leidt tot het ontstaan van grote schade. Meestal zijn er achteraf twee of drie oorzaken aan te wijzen, die in combinatie tot schade hebben geleid. Enerzijds is dit een waarschuwing voor de schadeonderzoeker om argwanend te blijven, anderzijds is het voor verzekeraars een geruststellende gedachte dat niet elke geclaimde schade altijd op basis van de polisvoorwaarden volledig vergoed zal moeten worden.

Als voorbeeld enkele staaltjes uit de praktijk.

1 lnleiding
De oorzaak van de funderingsgebreken kan bepalend zijn bij de keuze voor herstel en renovatie of voor sloop en vervangende nieuwbouw. Ook kan de oorzaak van invloed zijn op de te kiezen herstelmethodiek. Er kan bijvoorbeeld worden overwogen om het herstel uit te stellen wanneer er nog zakkingen van 'eindige omvang' te verwachten zijn. Men doet er in ieder geval goed aan de oorzaak van de funderingsproblemen te achterhalen alvorens met de herstelwerkzaamheden te beginnen.

In de volgende onderdelen komt een aantal algemeen gebruikte methoden voor het verzamelen van gegevens over funderingsgebreken aan de orde. Tevens gaan we in op het klassieke verschil tussen de 'Amsterdamse' en de 'Rotterdamse' onderzoeks- en inspectiemethoden, die tijdens de stadsvernieuwing in de jaren '70 en '80 veel werden toegepast. Hoewel stadsvernieuwing heden ten dage veel minder een rol speelt, wordt de 'Amsterdamse' methode nog steeds toegepast, in ieder geval in Amsterdam.

Voordat de onderzoeker met de externe inventarisatie begint, moet hij zich een beeld hebben gevormd van de funderingsconstructie die hij kan verwachten. Afhankelijk van de bouwperiode van het complex en de geografische ligging kan men in Nederland verschillende funderingstypes verwachten. De in A 4610 gegeven tijdschaal kan helpen om een voorlopige inschatting te maken van de funderingsconstructie die onder een gebouw aanwezig kan zijn. Verder zal de locatie in Nederland vaak ook een indicatie geven van het funderingstype:

Voorbeelden:

In overleg met de eigenaar/beheerder van het gebouw wordt een stappenplan opgesteld dat voor de inventarisatie van het funderingsgebrek gewenst is. De inspectiefasen die hiervoor in grote lijnen gevolgd worden, zijn omschreven in figuur A 46-27. Uit het stroomschema blijkt dat het niet steeds nodig is, om bij het onderzoek alle inspectiefasen volledig te doorlopen. Afhankelijk van de verkregen gegevens in een fase van het onderzoek zal telkens naar bevind van zaken gehandeld worden.

Figuur A 46-27 ()
Stroomschema Fasering van de inspectie

Als een funderingstype definitief vastligt en de inspecties de gewenste resultaten hebben opgeleverd, zal de verkregen informatie over het funderingsgebrek met behulp van foutenbomen - zie figuur A 46-28 - nader geanalyseerd kunnen worden.

Figuur A 46-28 ()
Foutenboom Houten Funderingsconstructie

2 Inspecties

2a Visuele inspectie
Door middel van een visuele inspectie van een bouwwerk wordt een eerste indruk verkregen van de kwaliteit van de fundering. Daarvoor moet de eventuele opgetreden schade aan het bouwwerk nauwkeurig worden geïnventariseerd. Desgewenst kan de visuele inspectie worden ondersteund door foto's en/of een schriftelijke rapportage. Op basis van de inventarisatie wordt vaak een indruk verkregen over mogelijke oorzaken van de eventueel opgetreden schade. Men dient er rekening mee te houden dat een visuele inspectie een subjectieve beoordeling is, aangezien niet iedereen een timmermansoog heeft. Daarom geeft een visuele inspectie slechts een indicatief oordeel. Als eerste indruk is het een waardevol gegeven, maar het biedt beperkte zekerheid over de kwaliteit van een fundering van een bouwwerk.

Bij de uitvoering van een visuele inspectie moeten ten minste de volgende zaken worden vastgelegd:

2b Funderingsinspectie
Van alle onderdelen van funderingsonderzoek wordt met het uitvoeren van een funderingsinspectie de meest concrete informatie over de kwaliteit van de fundering van een bouwwerk verkregen. Voor de uitvoering hiervan moet een inspectieput worden gegraven om de funderingsconstructie bloot te leggen. Het benodigde graafwerk kan variëren van circa 0,8 m diepte voor een fundering op staal in droog materiaal tot circa 3,5 m diepte voor een paalfundering die bij een oorspronkelijk laag polderpeil is aangelegd en waarbij deze later is verhoogd. Indien in het laatste geval een zandophoging is aangebracht, is voor het uitvoeren van de funderingsinspectie vrijwel altijd een bronbemaling nodig om de inspectieput droog te houden. Ook de te verrichten werkzaamheden bij een funderingsinspectie kunnen sterk variëren: van het vaststellen van aanlegdiepte en aanlegbreedte van een fundering op staal tot het minutieus inmeten en fotograferen van houten paalfunderingen met kespen en langshout. Als de constructie van het bouwwerk het toelaat, kan bij een paalfundering eventueel een proefbelasting op een paal worden uitgevoerd. Uit het voorgaande blijkt dat de kosten van een funderingsinspectie relatief hoog kunnen zijn ten opzichte van andere onderdelen van funderingsonderzoek.

In de volgende situaties kan worden overwogen funderingsinspecties uit te voeren:

De locatie van een inspectieput moet bij voorkeur worden gekozen op basis van eerder uitgevoerde onderdelen van het funderingsonderzoek. Met name de resultaten van de lintvoeg-, vloer- en nauwkeurigheidswaterpassingen zijn voor de keuze van de locatie van belang.

Bij een inspectie van een fundering op staal moeten de volgende gegevens worden verzameld:

Voor het uitvoeren van een inspectie van een houten paalfundering is op initiatief van een aantal partijen en in opdracht van het ministerie van VROM een protocol opgesteld. De reden hiervoor was dat er, binnen de groep bedrijven en instellingen die funderingsinspecties uitvoeren, aanzienlijke verschil len bestonden in de opzet van het onderzoek en de hierbij gebruikte apparatuur. Deze situatie was onwenselijk, omdat daardoor te veel verschillen in de beoordeling van de kwaliteit van de fundering konden ontstaan. Ook bemoeilijkte deze situatie het landelijk in kaart brengen van de omvang van bacteriële en schimmelaantasting van houten palen en funderingshout. De eerste versie van het 'Protocol voor het uitvoeren van een inspectie aan houten paalfunderingen' is opgesteld in oktober 1998. De tweede en laatste versie dateert van juni 2003. Beide versies zijn door de Vereniging van Nederlandse Gemeenten onder haar leden verspreid.

Volgens het protocol moeten bij een inspectie van een houten paalfundering onder andere de volgende gegevens worden verzameld:

Het voorgaande is slechts een samenvatting van de te verzamelen informatie. Voor een gedetailleerde beschrijving van de te verzamelen gegevens en de wijze waarop dit moet plaatsvinden, wordt verwezen naar het 'Protocol voor het uitvoeren van een inspectie aan houten paalfunderingen' van juni 2003. Ten opzichte van de versie van oktober 1998 is hieraan de definitie toegevoegd van de dragende doorsnede van de paal op basis van de gemeten indringingen met de Pilodyn 6J. Deze definitie is gebaseerd op het onderzoek 'Onderbouwing prikgegevens funderingsonderzoek' (zie literatuurlijst Protocol), dat in opdracht van VROM werd uitgevoerd. Voorbeelden van uitgewerkte funderingsinspecties zijn weergegeven in de paragraaf 'Beoordeling funderingskwaliteit op basis resultaat funderingsonderzoek'.

Tijdens de uitvoering van een inspectie van een houten paalfundering kan eventueel een proefbelasting op een houten paal worden uitgevoerd om de draagkracht hiervan vast te stellen. Voorwaarde voor de uitvoering hiervan is dat de bovenliggende constructie in staat moet zijn de belasting her te verdelen naar andere, aangrenzende palen. De bovenliggende constructie moet ook in staat zijn de kracht door het proefbelasten naar boven toe op te nemen. De proefbelasting kan als volgt worden uitgevoerd. Van de kop van de te proefbelasten paal wordt circa 0,4 m afgezaagd. Hier wordt een hydraulische vijzel met ingebouwde drukkrachtopnemer geplaatst. Met de vijzel wordt een belasting op de paal uitgeoefend, die met de drukkrachtopnemer wordt gemeten. Aan weerszijden van de paalkop worden elektrische verplaatsingsopnemers geplaatst, waarmee tijdens de proefbelasting de verticale verplaatsing van de paalkop wordt gemeten. Afhankelijk van de geschatte draagkracht van de paal, wordt de belasting op de paal in stappen van 10 à 25 kN opgevoerd. Elke belastingstrap wordt zolang aangehouden dat gedurende tien minuten geen zakking van de paalkop meer optreedt. De proefbelasting wordt beëindigd bij een belasting waarbij de paalkop doorgaande zakking vertoont of bij een vooraf bepaalde maximumbelasting. Na afloop van de proefbelasting wordt een schroefvijzel geplaatst, op spanning gebracht en omstort met beton, zodat de houten paal weer dienst kan doen.

Figuur A 46-30
Inspectiefundering

3 Ooggetuigeverslagen
Als aan een pand schade is geconstateerd, kan een verslag van een ooggetuige, bijvoorbeeld de eigenaar of gebruiker van het pand, waardevolle informatie opleveren. Door de tijdsvolgorde van de opgetreden schadepatronen kan inzicht worden verkregen in het schademechanisme (bijvoorbeeld rotatie, scheefzakken, enzovoort). Dit is met name van belang voor het relateren van het schademechanisme aan de mogelijke oorzaken.

De praktijk leert dat ooggetuigeverslagen niet altijd eenduidig en objectief zijn, hoe eerlijk de getuige ook verslag probeert te doen. Emoties en financiele belangen van de betrokkenen kunnen het beeld van de gebeurtenissen rond de opgetreden schade vertroebelen. Kleine scheuren, die vroeger al aanwezig waren maar misschien nooit opvielen, vallen plotseling wel op als er eenmaal constructieve schade aan een pand is geconstateerd.

Figuur A 46-32
Constatering schade

Helaas komt het voor dat een reeds bestaande schade ten onrechte wordt toegeschreven aan een andere oorzaak, bijvoorbeeld een werk aan een belending of een uitgevoerde bemaling. De door een ooggetuige gemelde gebeurtenissen dienen daarom zo veel mogelijk te worden geverifieerd aan de hand van overige bekende gegevens. In het algemeen dienen ooggetuigeverslagen vooral als een aanvulling op de overige gegevens te worden beschouwd. Zowel de ooggetuige als de onderzoeker kunnen bij een en ander gebruikmaken van de in figuur A 46-32 genoemde punten.

4 Scheurherkenning
Een goede omschrijving van de scheur(en) in de beginfase geeft veelal een makkelijker beoordeling van de oorzaak van de scheurvorming of de ernst van de schade. Als op basis van de omschrijving van de scheur reeds met redelijke zekerheid de richting van de schadeoorzaak is aan te wijzen, zal een gericht vervolgonderzoek een enorme besparing in onderzoekskosten kunnen opleveren (zie ook onderdeel 11 in A 4620).

Voordat met een nadere uitwerking van de scheurherkenning wordt begonnen, dient men eerst enkele begrippen nader te beschouwen. De definitie van een scheur zou als volgt kunnen worden omschreven: een niet gewenste onderbreking in een muurvlak, in een vloer of tussen muurdelen onderling, als gevolg van optredende belastingen en verplaatsingen.

Ter toelichting hierop het volgende. In gebouwen komen vaak op vooraf vastgestelde plaatsen muuronderbrekingen in de vorm van dilataties voor. Dit zijn in wezen plaatsen waar het gebouw geacht wordt te scheuren. Bij een goede dilatatievoeg is dus wel sprake van een onderbreking in het gebouw, maar niet van een scheur of schade: de berekende vervorming kan op een vooraf opgelegde plaats gebeuren.

Een misverstand is soms dat scheefstand van een pand per definitie moet leiden tot scheurvorming. Forse scheefstand van verzakkende gebouwen is wel schadelijk, maar niet automatisch scheurvormend.

Opnames en vastlegging van schade én scheuren lopen wel vaak parallel, maar zijn in wezen twee verschillende zaken. Bij scheefstand zal door de (funderings)adviseur veel eerder naar de fundering en de bodem gekeken moeten worden. Zijn er alleen scheuren, dan hoeft dit lang niet altijd te gebeuren.

Hierboven werd aangestipt dat dilataties niet als schade worden beschouwd, maar wel scheuren opleveren. Hier past wel enige reserve. In een bejaardentehuis met hoog- en laagbouw, gescheiden door een dilatatievoeg, kunnen tussen beide gebouwonderdelen kleine hoogteverschillen ontstaan. Een jong iemand zal dit hoogteverschil waarschijnlijk niet eens opmerken, maar voor een schuifelende bejaarde kan het een barrière zijn, waarover hij of zij kan struikelen, met gebroken botten als resultaat. Het begrip 'schade' krijgt hier dan wel een andere betekenis; het is echter onmiskenbaar aanwezig. In dit geval dekt de in het begin gegeven definitie de lading dus niet meer. De 'gewenste onderbreking' tussen de vloervelden van het gebouw had hier op een andere wijze tot stand gebracht moeten worden.

Bij de beoordeling van de scheuren en vervormingen kunnen koppelingen worden gelegd met de grenstoestanden 1 A, 1 B en 2 die voor nieuwbouw gehanteerd moeten worden. (Zie A 3305, Funderingen op staal, of A 3445, Toetsing grenstoestanden bij palen.)

5 Scheurvorm
Behalve de grootte van de scheur is ook de vorm van een scheur een belangrijke aanwijzing voor het interpreteren van schade (figuur A 46-33). Hierbij kan een onderscheid gemaakt worden in:

Figuur A 46-33
Scheur herkenning

In figuur A 46-34 wordt eerst aan de hand van de scheurpatronen a t/m g aangegeven welke (voorlopige) conclusies mogelijk te trekken zijn op basis van het scheurpatroon.

Figuur A 46-34
Scheurpatronen