Spaghetti in het wadzand

Als we gewicht op de kade zetten of er met een zware vrachtwagen overheen rijden, vertaalt dat zich in een horizontale kracht: de grond achter de kademuur beweegt richting het water. De kademuur is er om die grond tegen te houden. Daarom zijn de kademuren al sinds de 17e eeuw gefundeerd op 3 of 4 rijen lange houten palen die 12 meter diep in de bodem staan. Die bodem bestaat tot 6 meter diep uit een laag slappe smurrie van veen en klei. Daaronder ligt een veel steviger laag van zand en klei, de zogenaamde wadzandlaag. Daaronder weer wat veen en dan, op 12 meter diepte, een nog steviger zandlaag.

Breuk op de wadzandlaag

In de praktijk zien we dat palen meestal bij de bovenkant van de wadzandlaag breken. Door de horizontale krachten beweegt het bovenste deel door de toplaag van smurrie richting het water, maar het diepere deel ondervindt weerstand in de wadzandlaag daaronder. In het filmpje hebben we vier scenario’s. We kijken steeds wat er op 6 meter diepte gebeurt. De eerste drie glazen zijn gevuld met grond. Dat is de wadzandlaag. In glas 4 hebben we kwark, om te laten zien wat er gebeurt als de wadzandlaag (en de eerste zandlaag) ontbreekt. Dit is het geval rond het Centraal Station en in delen in het westen van de stad, doordat daar de Oergeul liep.

4 glazen, 4 scenario’s

In het eerste scenario kijken we wat er gebeurt met een niet zo sterke funderingspaal in de wadzandlaag. We gebruiken daarvoor een ongekookte spaghettistengel. Als je tegen de spaghetti duwt – en dus een horizontale kracht uitoefent – breekt de spaghetti.

Maar wat als we de spaghetti een paar seconden in kokend water leggen? Dan krijg je een ‘paal’ die veel buigzamer is. Bij buigproeven die we hebben gedaan met palen die we uit de grond hebben getrokken, zagen we dat die wel een meter kunnen doorbuigen voordat ze breken.

Stel nu dat je een wat sterkere paal hebt, zoals een moderne buispaal van staal en beton. We gebruiken hiervoor een satéstokje. Je ziet dat het moeilijk is om daar überhaupt beweging in te krijgen. In de stevige grond blijft de stevige paal gemakkelijk staan, ook als je er veel kracht op zet.

In het vierde en laatste scenario hebben we weer een ongekookte spaghettistengel. Maar deze keer staat die in een glas met kwark. Je ziet de paal door de kwark heen bewegen, maar niet breken. Dit gebeurt er dus op die plekken in de stad waar de Oergeul liep en de wadzandlaag ontbreekt. De palen worden er gedragen door een veel slappere bodem van veen en klei. Als je daar lang genoeg veel gewicht op de kades zet, zullen de palen langzaam maar zeker door de prut naar voren bewegen. De kademuur gaat hierdoor steeds meer uitbuiken, tot hij uiteindelijk in het water zijgt.

De werkelijkheid

In werkelijkheid zijn er veel meer dan deze 4 smaken of scenario’s in Amsterdam. De wadzandlaag kan meer of minder stevig zijn, de buigzaamheid van de palen verschilt ook enorm, en ook de prutlaag van veen en klei kan meer of minder stevig zijn. Soms zit er zelfs binnen korte stukken gracht heel veel variatie in de bodem. Maar het is wel altijd een combinatie van de ingrediënten die we hier verbeelden: horizontale krachten op meer of minder buigzame en meer of minder sterke palen, een redelijk stevige wadzandlaag, en een slappe toplaag van veen en klei.

Met dank aan Mart-Jan Hemel voor de filmpjes bij dit artikel. Wil je meer weten over de grond-paal interactie en de proeven die we hiermee in het groot hebben gedaan in ons openluchtlab in het Amstelkwartier, ga dan naar een opname van Mart-Jans Van Leeuwenhoeklezing.