themaHerstel paaldraagvermogen8201048themaHerstel paaldraagvermogen1Monumentaal bouwdeel behouden dankzij heractiveren van de paalfunderingTijdens de ontgraving van het station Vijzelgracht van de Noord/Zuidlijn, deed zich op 10 september 2008 een lekkage voor aan eendiepwandpaneel. Het gevolg was een forse verzakking van zespanden. Vooral het blok Vijzelgracht 4/6/8 en 1e Weteringdwars-straat 70 (foto 1), heeft een grote vervorming ondergaan. Delekkage resulteerde in een plotselinge zakking van maximaal23 cm aan de gevelhoek.De verzakking van de monumentale panden heeft een groteimpact gehad op de bewoners, de stad Amsterdam en hetproject Noord/Zuidlijn. Het aanzicht van de panden heeft langetijd de beeldvorming van het project bepaald. De verzakkingkent daarmee niet alleen een economisch en historisch belang,maar heeft tevens invloed op het draagvlak voor en vertrouwenin het project.Herstel paaldraagvermogen 82010 49-250-200-150-100-5005001-2006 01-2007 01-2008 01-2009 01-2010'0405800060301' '0405800060302' '0405800060401' '0405800060402' 'A405800060301' 'A405800060401'z(mm)datumNo reading-60,5-87,9-162,4-25,5-25,8-110-113-110,9-33,3-33-108,8-116,6-225,2-230,7-240,8-236,8VijzelgrachtDwarsstraatDoor het schadebeeld en de gebouwresponsie op zettingen washet de vraag of de panden konden worden behouden. De paal-fundering leek immers bezweken en het casco onherstelbaarvervormd. Gezien het belang van behoud zijn toch een onder-zoek en maatregelen in gang gezet. In dit onderzoeks-/uitvoe-ringstraject zijn drie fasen te onderscheiden. De eerste fasebetreft het waarborgen van de standzekerheid (het herstel vanhet paaldraagvermogen). De tweede betreft het nivelleren vande bijkomende scheefstand (het correctief vijzelen). Wanneerdeze fasen met goed gevolg zijn doorlopen kan de derde fasevan het cascoherstel beginnen.In dit artikel worden vooronderzoek, ontwerp en resultatentijdens de uitvoering van de eerste twee fasen toegelicht.Herstel paaldraagvermogenVooronderzoek paaldraagvermogenIn figuur 3 zijn de incrementele verplaatsingen weergegeven opbasis van prismametingen van de gevel over de periode 9september 2008 tot 31 maart 2009. Ook is de volledige grafiekvan pand Vijzelgracht 6 weergegeven. De stip in figuur 3amarkeert de locatie van de lekkage. De zakking ter plaatse vanpand 4 bedraagt circa 70% van de paalpuntdiameter (340 mm).Op basis van de mate van de verzakking van de panden werdde paalfundering van het bouwblok als bezweken beoordeeld.Om meer inzicht te krijgen in de bodemgesteldheid zijn eind2008 in de verzakte panden sonderingen uitgevoerd. Dezekomen met enige reductie overeen met de sonderingen uit deontwerpfase van station Vijzelgracht, op ??n sondering na(DKM6, fig. 2). Deze sondering gaf een zeer sterke teruggangvan de conusweerstand aan in de eerste zandlaag.ir.drs. Richard de Nijs enir. Frank KaalbergAdviesbureau Noord/Zuidlijn /Witteveen+Bos1 Panden Vijzelgracht 4,6 en 8foto: G? Dubbelman / HollandseHoogte2 Palenplan funderingsherstel1997-2001 met sondeer-locaties 20083 Incrementele zakkingenVijzelgracht 4/6/8 en1e Weteringdwarsstraat 70(a) en de volledige zakkin-gen van Vijzelgracht 6 (uithet Monitoringssyteem vande Noord/Zuidlijn) (b)23a 3bHerstel paaldraagvermogen8201050ca. 300 mm(volledigevijzelslag)1 verwijderen afwerklaag2 blootjekkeren wapening3 installeren vijzelstoel metverankeringsconstructie in de vloer4 aanlassen hoofdwapening5 vier kleine kernboringen uitvoeren ompaalkopwapening los van vloer te maken6 uitvoeren kernboring tbv dook7 plaatsen dook8 proefbelasten (omleiden paalreactie)9 corrigerend vijzelen10 afwerking (in later stadium) door kier tevullen met beton.ca. 400mm(volledigevijzelslag)+ overlengte137534 Ontkoppeling en krachtsomleidende vijzel-constructie (niet op schaal)5 Krachtswerking onderplaat vijzelconstructiebron: de Boer Civiele Technieken6 Funderingsplaat7 Vloerwaterpassing Vijzelgracht 4/6/8 en1e Weteringdwarstraat 708 Last-zakkingsdiagrammen paal 410(Vijzelgracht 4) (a), paal 604 (Vijzelgracht 6)(b) en paal 814 (Vijzelgracht 8) (c)bron: de Boer Civiele Techniekenonderplaat, die met ankers aan de vloer was gefixeerd. Aan deonderplaat werden vier draadeinden gekoppeld ten behoevevan de vijzelstoel, waarna de proefbelasting kon worden uitge-voerd. De resterende betonverbinding van de paalkop met devloer vormde rekenkundig geen belemmering.Aandachtspunt bij de koppeling van de onderplaat vormde deankerbelasting. Voor een positieve paalbeoordeling was hetessentieel om 400 kN proefbelasting te behalen. De ankerconfi-guratie in combinatie met de sterkte van de vloer bleek maatge-vend. Een verankering door de vloer was niet haalbaar vanwegehet grote aantal benodigde assistentiegaten met aantasting vande vloer tot gevolg; dezelfde reden voor het niet integraalbijplaatsen van een alternatieve paalfundering. Het aanbrengenvan een voorziening onder de vloer was geen optie, omdat degrondwaterstand niet kon worden verlaagd. Ook bleek deondergrond onder de vloer niet met handkracht verwijderbaar,doordat de vloer na het verlies van paaldraagvermogen directop de ondergrond afdroeg en een samendrukking heeft veroor-zaakt. Het opstorten van een voorziening was eveneens geenoptie, omdat het aanlegniveau van de kelder een monumentalestatus heeft en na correctie op dezelfde hoogte moest wordenopgeleverd.Een ondiepe verankering in de vloer bracht uitkomst, hoewelmoest worden uitgeweken naar toepassing van acht ankers eneen gegeven de inpassing maximale plaatafmeting van vierkant540 mm. Uit berekening bleek dat deze configuratie juist konvoldoen op pons en individuele belastbaarheid, maar dat deankers door ongelijkmatige belasting alsnog werden bedreigd.Dit is opgelost door een dikkere onderplaat toe te passen entijdens het proefbelasten dubbele schotelveren te gebruiken opde ankers. Voor het ontwerp van de vijzelconstructie is eenbelasting van 480 kN gehanteerd. Figuur 5 geeft inzicht in dekrachtsverdeling.Het resterende paaldraagvermogen op deze locatie werd intwijfel getrokken. Maar wel werd duidelijk dat er mogelijkhe-den waren tot hergebruik van de paalfundering op de overigelocaties. De funderingslaag bleek nog aanwezig, maar lokaalfors ontspannen. Voorgesteld werd om de meest nabij DKM6gelegen paal B601 te proefbelasten en bij gunstig resultaat ookde resterende 50 palen. Zodoende kon de haalbaarheid van hetheractiveren van de palen worden aangetoond.Ontwerp proefbelastingOm de bestaande fundering te kunnen beproeven moest eensysteem worden vastgesteld van lokaliseren, loskoppelen enomleiden (fig. 4). In de uitwerking is gekozen voor het bloot-leggen van het bovennet van de constructievloer. Vervolgenskon tot op enkele centimeters nauwkeurig de paalpositieworden vastgesteld aan de hand van de inmiddels zichtbarepaalkopwapening. De paalkopstekken werden met een kernbo-ring losgemaakt van de vloer. De bijlegwapening bleek rechtboven de paal te zijn gelegd. Nadat de kernboring in het hartvan de paal was uitgevoerd, kon de dook worden ge?nstalleerd.De doorgezaagde bijlegwapening werd gekoppeld aan dethema45Herstel paaldraagvermogen 82010 51-40-35-30-25-20-15-10-500 50 100 150 200 250 300 350 400 450digitale metingwaterpassingz[mm]F [kN]-40-35-30-25-20-15-10-500 50 100 150 200 250 300 350 400 450digitale metingwaterpassingz[mm]F [kN]-40-35-30-25-20-15-10-500 50 100 150 200 250 300 350 400 450digitale metingwaterpassingz[mm]F [kN]Resultaten proefbelastingIn de toetsing van de proefbelasting moet het paalgedragworden beoordeeld op vervorming en maximaal behaaldebelasting. Probleem in deze toetsing was dat diverse palen ineerste instantie een forse verplaatsing ondergingen en daarmeeniet aan de norm voldeden. In de beoordeling is vooral gekekenof zich een verhoging van de paalreactie voordeed en of de400 kN langere tijd kon worden vastgehouden (fig. 8).Ten aanzien van de individuele paalbelasting is een integraleherberekening gemaakt van het bouwblok 4/6/8 en pand 70.Aanleiding hiervoor vormden de paalreacties uit de oorspron-kelijke bouwaanvraag. Die werden destijds per bouwdeel vastge-steld waardoor enige overlap in belastingtoekenning ontstond.Verder werd toegestaan de variabele belasting met factor 1,2door te rekenen. Op deze manier is een onderbouwde reductiein paalbelasting verkregen. In het plaatmodel is tevens rekeninggehouden met de verbinding van de bouwdelen (fig. 6).Van de 51 palen is ??n paal nooit aangetroffen (ontbrak ook inheistaat en krachtsberekening) en vertoonden 44 palen eenhoge eindwaarde van de proefbelasting. Diverse palen vertoon-den een mobilisatietraject van enkele centimeters. Zes palen,alle in pand Vijzelgracht 6, bleven achter qua paalprestatie.Drie daarvan, alle in de aanbouw, bleken niet in staat het eigengewicht op te kunnen nemen. De overige drie palen bleken nietin staat de lange termijn negatieve kleef op te nemen. Ditprobleem is ondervangen door een aanvullende paalfundering.Correctief vijzelenVooronderzoek scheefstandDe inpandige scheefstand is vastgesteld met een vloerwaterpas-sing van het souterrain. Ter plaatse van de paalkop zijn positiesingemeten. Daartoe is een meting op de vloerafwerking uitge-voerd alsmede een meting direct op de constructieve vloer naverwijdering van de afwerking.De vloerligging is bepaald door de modellering van de vloer-velden met de opgelegde verplaatsing van de meetpunten. In demodellering zijn de metingen voor verschillen in aanlegniveauvan de verschillende bouwdelen gecorrigeerd, teneinde een678a8b8cthemaHerstel paaldraagvermogen8201052eerste zandlaag. Het betreffende bouwblok heeft in de periode1997-2001 in fasen funderingsherstel ondergaan. Dit funde-ringsherstel (fig. 2) is uitgevoerd door middel van het aanbren-gen van inwendig geheide stalen buispalen tot in de eerstezandlaag en het storten van een betonnen vloer met vertandin-gen in de muren (fig. 9).De staat van de panden vergt een behoedzame introductie vankracht en vervorming. In het correctief vijzelen wordt gestreefdnaar een zo eenvoudig mogelijk vlak met zo min mogelijk vari-aties in hoekverdraaiingen. Dit uitgangspunt had vier redenen:1 Het pand is geborgd met inpandige houten vakwerken, dieverschilrotaties in zeer beperkte mate toestaan. Deze stabili-teitsverbanden zijn geplaatst na de incidenten ter waarbor-ging van de standzekerheid. Om deze kruisen tijdens hetcorrectief vijzelen een beperkte rotatiecapaciteit te geven,worden de boutgaten verruimd.2 De reactie van het pand op tegengestelde hoekverdraaiingenis niet bekend.3 Aan weerszijden van de bouwmuren kan vanwege de inkas-singen nagenoeg geen verschilverplaatsing worden opgelegd(fig. 9).4 Tijdens het corrigeren kan contact met buurpanden wordenveroorzaakt. Om deze reden zijn de voegen tussen de panden8/10 en de panden 68/70 opgeschoond.In het vijzelvlak wordt gestreefd naar het waterpas stellen vande keldervloer. In figuur 10 is een vlak gedefinieerd dat isontleend aan de vloerwaterpassing in combinatie met de datavan de gevelprisma's. Het vijzelprotocol omvat de tegengesteldeverplaatsing van dit vlak, waarbij de te hanteren verplaatsing opde paalposities wordt afgeleid. De lijn AD wordt gezien alsnullijn. De punten B en C worden 50 respectievelijk 220 mmopgetild.zuiver beeld te krijgen van de ontstane vervorming ten opzichtevan een horizontaal vlak (fig. 7).Uit de analyse bleek dat de zakking op basis van de inpandigwaargenomen scheefstand sterk overeenkomt met de absolutezakking op basis van de prismametingen aan de gevels (fig. 3).Voor de vloerwaterpassing is de achterzijde aangehouden alsreferentie, hoewel niet kan worden uitgesloten dat de achter-zijde enige zetting heeft ondergaan. Hiermee is ook het verschiltussen de twee meetwijzen verklaard.Het langetermijnzettingsgedrag is eveneens onderzocht. Terinterpretatie van de zakking is een periode gekozen enkeledagen voor de lekkage tot vijf maanden na de lekkage. Na deeerste vijf maanden bleken de panden geen grote restzettingmeer te vertonen. In deze periode is een zakking in de orde van10% van de instantane verzakking opgetreden. De pandenvertonen sinds april 2009 een restzettingstempo van enkelemillimeters op jaarbasis. Verdere reductie van dit tempo wordtverwacht als gevolg van de proefbelastingen.Ter beoordeling van de herkomst van de zettingen is tevens eenreeks verdiepte zakbakens geplaatst in pand 6 tussen de palenB601 en B602, wederom nabij de maatgevende sondering. Dezakbakens zijn geplaatst op 1 m beneden maaiveld, in de eerstezandlaag, in het Aller?d en in tweede zandlaag. Uit deze metin-gen bleek dat zowel de eerste als de tweede zandlaag stabiel wasvanaf begin 2009. De metingen van het tussenliggende Aller?d-baken kwamen sterk overeen met die van de tweede zandlaag.Ontwerp correctieslagOm een voorstel voor correctie te kunnen doen, is de construc-tie nader beschouwd. De getroffen panden zijn zogenaamdeWevershuisjes. Het vermoedelijke bouwjaar ligt rond 1670. Dewoningen bestaan uit een souterrain, bel-etage, eerste verdie-ping en een kap. De muren zijn van metselwerk, de vloeren vanhout. Deze muren overspannen van bouwmuur naar bouw-muur. De bouwmuren zijn op houten palen gefundeerd in de PRojectgegeveNsopdrachtgever schadebureau Noord/Zuidlijnadvieswerkzaamheden adviesbureau Noord/Zuidlijnaannemer funderingswerkzaamhedende Boer Civiele Techniekenaannemer inpandige metingen Stabi Alert 9Herstel paaldraagvermogen 82010 53220 mm50 mmCVZG4VZG6VZG81eWTDWSTRABD9 Aansluiting funderings-vloer Vijzelgracht 4 en 610 VijzelvlakHet project heeft de haalbaarheid van het behoud van depanden aangetoond. De bestaande paalfundering en construc-tieve vloer konden worden hergebruikt en ingezet voor hetcorrigerend vijzelen. Het behoud van deze elementen heeftgroot voordeel gehad in kosten, overlast en behoud van monu-mentale waarde.Het project zorgt daarmee voor een nieuw beeld van de Vijzel-gracht. Met vereende krachten, een goede samenwerkingtussen partijen, inzet van de laatste stand der techniek enwetenschappelijke inzichten is een monumentaal bouwdeel vanAmsterdam behouden. Hiermee wordt een belangrijke stapgezet in herstel van de gebruikswaarde en de leefbaarheid vande omgeving. Het project kan de oorspronkelijke gebeurtenisniet wegnemen, maar wel de zichtbare gevolgen. Het zaldaarmee naar verwachting bijdragen aan een positieve beeld-vorming van de Noord/Zuidlijn. Overwogen wordt om de residuzettingen na deze correctie nogverder te beperken, maar daartoe zal eerst ervaring moetenworden opgedaan met de gebouwrespons. Deze ervaring wordtontleend aan het Noord/Zuidlijn Monitoringssysteem. Ook hetspecifiek daartoe inpandig ge?nstalleerde meetsysteem met 26bi-axiale hoekopnemers speelt een belangrijke rol in herken-ning van vervormingen. De initiatie van de vervorming wordtontleend aan het meetsysteem van de vijzelaannemer, waarinhet vijzelproces op basis van verplaatsingssensoren en eendruksensoren wordt bewaakt. Reden om deze residuzettingenalsnog weg te nemen is het gegeven dat pand 4 aan de voorge-vel betrekkelijk rechtstandig is verzakt. Dit betekent dat eenknik zou moeten worden ge?ntroduceerd in pand 6.Resultaten corrigerend vijzelenHet corrigerend vijzelen staat gepland voor december 2010.Resultaten konden daarom nog niet in dit artikel wordenmeegenomen.Resum?Het project `herstel paalfundering en corrigerend vijzelen' heefteen omvangrijk onderzoekstraject doorlopen waarin proble-men in kaart moesten worden gebracht en stap voor stap opge-lost. Een deel van de vraagstukken kon met ontwerp en bereke-ningen worden doorgrond. Andere unieke vraagstukkenvergden een dieper begrip van normstelling, metingen enbeproeving in de praktijk.Een op basis van regelgeving en normen beproefde oplossingwas niet beschikbaar. Ook om deze reden is het overleg metbetrokken partijen van groot belang geweest. De keuze voorhet heractiveren van de paalfundering is gezien het proefon-dervindelijke karakter uitdagend. In het belang van het behoudvan deze panden is deze uitdaging toch aangegaan.10 BRoNNeN1 Korff, M, Mair, R.J., van Tol, A.F., Kaalberg, F.J., Buildingdamage at Vijzelgracht Deep Excavation in Amsterdam.Proceedings TC28 2009.2 Bosch, J.W., Broere, W., Leakage of a building pit causesmajor settlement of adjacent historical houses. Proceed-ings ITA2009, Budapest.3 Abeelen, R van, Modelling of Buidling Response toimposed Settlements. Master thesis TU Delft june 2009.