Betrouwbare bruggen

De aanleiding voor het onderzoek kwam al rond 2012-2013 langs, weet technisch specialist René Terpstra zich nog te herinneren. “Het team dat de herinrichting van de Vijzelstraat ging voorbereiden, wilde weten of de drie bruggen in de straat nog 30 jaar meekonden of dat we ze moesten vernieuwen.” Rene heeft toen een aantal monsters laten nemen van de houten paalfunderingen onder de bruggen. Bij zo’n monster zie je hoeveel van het hout is aangetast en hoeveel van het hout nog gezond is.

Op basis van die houtmonsters en de toen gangbare interpretatie van de bestaande bouwnormen werd geconcludeerd dat we niet konden garanderen dat de bruggen nog dertig jaar meekonden. Maar ondertussen zagen René en zijn collega’s in de werkelijke wereld dat de bruggen nog steeds stonden, niet alleen in de Vijzelstraat maar overal in de stad. En ook bij de periodieke monitoring werd er geen enkele beweging waargenomen. Dus wat was hier aan de hand?

Voorspellend model

Om die vraag te beantwoorden is er samen met Deltares een onderzoekstraject opgezet om een statistisch model te ontwikkelen waarmee we de draagkracht en de restlevensduur van de funderingen betrouwbaar konden voorspellen voor alle 221 bruggen met een houten paalfundering. “Die bruggen op houten palen vormden de categorie met de oudste bruggen en het grootste risico op bezwijken”, legt René uit. “Dus was het belangrijk om daar eerst onze pijlen op te richten.”

Samen met zijn team heeft René toen ter plekke een proefbelasting uitgevoerd op verschillende palen onder brug 30 in de Vijzelstraat. Vervolgens hebben ze bij de sloop van de brug ook palen uit de bodem getrokken. “Die hebben we in het lab opgemeten en aan allerlei proeven onderworpen”, vertelt René verder. “Dan gaat het over zaken als lengte, diameter aan de kop en aan de punt en natuurlijk de sterkte van de paal.”

Daarnaast zijn er op een proeflocatie in het Amstelkwartier proeven gedaan met nieuwe palen om meer inzicht te krijgen in de draagkracht van de palen in combinatie met de bodem. Uit al die onderzoeken is uiteindelijk gebleken dat de paalfunderingen veel sterker zijn dan voorheen gedacht. “Dat heeft vooral te maken met de manier waarop de houten palen samenwerken met de bodem waarin ze staan”, vertelt Robert Meeuwsen, die het project overnam van René. “Die bodem bestaat weliswaar uit een flinke laag slap veen en kleigrond, maar helpt desondanks wel degelijk substantieel mee om de bruggen overeind te houden.”

Positieve kleef

Die extra draagkracht noemen we ook wel positieve kleef. Bij de houten paalfunderingen blijkt de zone waarover deze meegenomen kan worden groter te zijn dan eerder werd aangenomen. “Dit komt doordat we bij nieuwbouw deze positieve kleef van de klei- en veenlagen normaalgesproken niet meenemen in de sterkteberekeningen”, legt Robert uit. ”De betonnen funderingen voldoen ook zonder makkelijk aan de eisen.” Door het wel mee te nemen bij de beoordeling van de oude houtenpaalfunderingen, komen we op een substantieel hogere draagkracht uit. En dat is ook best logisch, volgens Robert. “De belasting van het landhoofd komt immers van boven uit het metselwerk in de paal, en als die krachten goed worden ingeleid in de paalkop, dan worden ze voor een groot gedeelte afgegeven in de omliggende bodem voordat ze de paalpunt bereiken.”

Op basis van deze nieuwe inzichten is het oude rekenmodel aangepast, met belangrijke gevolgen voor de herstelopgave. “Van de 50 houten brugfunderingen die in eerste instantie als slecht tot zeer slecht werden aangemerkt, verwachten we dat er een flink aantal bruggen met een restlevensduur van 30 jaar of meer uit de bus komt”, zegt projectmanager Ronald Damstra, die binnen het programma verantwoordelijk is voor de constructieve beoordeling van de bruggen en kademuren. “Dat betekent dat we die voorlopig niet hoeven te programmeren voor herstel.”

Onderzoek werpt zijn vruchten af

In het najaar van 2022 heeft het programma de draagkracht van alle voor vervanging aangedragen bruggen van de Oranje Loper met het nieuwe model herberekend. Op basis daarvan hoeven we nu 7 van de 9 bruggen niet volledig te vervangen, de funderingen van die bruggen gaan nog minstens 30 jaar mee. Ook op de Wallen en op andere plekken gebruiken we het nieuwe model om te kijken waar we geplande herstelmaatregelen voor bruggen kunnen schrappen of omzetten van vernieuwing naar renovatie. “Daarmee besparen we de stad in potentie een hoop overlast en geld”, zegt Ronald. “Dan blijkt maar weer wat wetenschappelijk onderzoek vermag. We mogen best trots zijn dat we hier als programma vanaf het begin op hebben ingezet, want al dat onderzoek werpt nu zijn vruchten af.”

Beheerst risico, veiligheid voorop

Met het nieuwe rekenmodel nemen we een beheerst risico, volgens Robert. “De normen die we hanteren zijn nog steeds behoorlijk conservatief. Bovendien stort een fundering van een vaste brug zoals je die in Amsterdam ziet niet zomaar in elkaar. Onder zo’n landhoofd staan verschillende palen door elkaar, dik en dun, aangetast en minder aangetast. Sommige palen kunnen slecht zijn, maar dat wordt opgevangen door palen die beter zijn. Je krijgt herverdeling van de draagkracht. Dat kan voor heel geleidelijke zetting zorgen, maar de brug zal niet ineens bezwijken zeker niet als er ook een koppelvloer is die de beide landhoofden onder de bodem met elkaar verbindt.”

“En als er dan beweging is, dan zie je dat van ver aankomen”, sluit Ronald af. “Want we blijven natuurlijk wel monitoren. Veiligheid staat nog steeds voorop!”