Wanneer breekt de paal?

De palen stonden onder de kademuur aan de insteekhaven op het proefterrein Amstelkwartier. Nadat we een stuk kademuur hadden gesloopt, hebben we ze heel uit de bodem weten te trekken en vervolgens in een tuig gehangen. Daar werd de paal aan weerszijden vastgehouden, en aan twee punten in het midden omhoogtrokken totdat hij brak. Op die punten waren sensoren aangebracht om de weerstand te meten. Zo konden we precies uitlezen wat de buigkracht van de palen is en bij welke kracht ze breken.

Palen in de proef en palen in de stad

Maar wat betekenen die resultaten nou voor het gedrag van de palen in de echte situatie, in de bodem onder een kademuur? In het plaatje hieronder zie je een belangrijk faalmechanisme van een kademuur. Dat is een manier waarop de kade kan bezwijken. De grond achter de kademuur oefent horizontale en verticale krachten uit op de constructie. De horizontale kracht duwt de kademuur richting het water. Als die kracht maar groot genoeg is, bijvoorbeeld door er tientallen jaren zware containers of hijskranen op te zetten en er zware vrachtwagens overheen te rijden, dan gaan de palen onder de kademuur langzaam buigen en uiteindelijk breken.

Weerstand van de bodem

De kracht die we in de proefopstelling uitoefenen op de paal kunnen we verbinden met het gewicht van die containers, kranen en vrachtwagens op de kade. Maar zoals de paal in de proef buigt en breekt, zo gebeurt dat natuurlijk niet onder de grond. Daar zal hij minder snel doorbuigen en breken dan tijdens de proef. De grond biedt immers ook weerstand tegen de krachten die vanaf de straatkant op de kademuur worden uitgeoefend. Deze weerstand werkt het doorbuigen van de palen tegen. Daarom combineren we de resultaten van de buigproef met onze kennis over de weerstand van de bodem in Amsterdam. Die kennis hebben we eerder opgedaan bij de aanleg van de Noord-Zuidlijn. Daarnaast hebben we op het Amstelkwartier ook bezwijkproeven uitgevoerd met palen in de grond, en ook die kennis combineren we met de resultaten. Zo hebben we uiteindelijk een model gebouwd waarmee we op basis van de specifieke situatie van een kademuur veel beter kunnen voorspellen hoe lang hij nog mee kan voor hij bezwijkt.

Ontgronding en groepsgedrag

Daarbij is er een aantal aspecten belangrijk. Behalve kennis over de buigkracht van de palen en het verkeer dat over de kade gaat, zijn dat ook de mate van ontgronding onder de kademuur, en het gedrag van palen in groepen.

Hoe meer ontgronding, hoe groter het bovenste gedeelte van de palen dat niet in de grond, maar in het water staat, en hoe minder weerstand de constructie heeft tegen de krachten van het verkeer op de kade.

De palen zijn met elkaar verbonden door de kespen en de vloerplanken. Als er 1 paal ver doorbuigt of breekt, wil dat nog niet zeggen dat de hele constructie meteen in elkaar zakt. De krachten worden opgevangen door omliggende palen. Maar er is wel een kritiek punt waarop een extra paal die breekt de nekslag kan geven. Ook dit gedrag van de palen is in het Amstelkwartier beproefd, en ook deze resultaten zijn meegenomen in ons model.