Amsterdam op palen

De modderige grond in Holland dwingt de plaatselijke bouwers de huizen op palen te bouwen, in moderne tijden vaak van beton, maar vroeger van hout. Om die heipalen te maken moest er hout geïmporteerd worden, onder andere, uit Polen! Dit is hoe Amsterdam werd gegrondvest.

Het boeiende verhaal over het bouwen van huizen in de hoofdstad van Nederland wordt hier getoond door een verhaal dat door Hans Rietdijk, een architect uit Amsterdam, speciaal geschreven is voor „Holandia bez tajemnic”. Wij zijn hem daarvoor dankbaar. Ook danken we de heer Jaap Geensen voor zijn inzet deze paragraaf beschikbaar te krijgen.

AMSTERDAM, DIE GROTE STAD IS GEBOUWD OP PALEN
. . . en als die stad eens ommeviel wie zou dat dan betalen?

Zo luidt een oud rijmpje uit de tijd die volgde op de bouw van het Paleis op de Dam in Amsterdam door de architect Jacob van Campen en de constructeur Daniël Stalpaert van 1648 tot 1665 (bouwtijd: 17 jaar!). Er staan maar liefst 13.657 palen onder het voor die tijd enorme bouwwerk dat toen werd beschouwd als een wereldwonder.

Koninklijk Paleis in Amsterdam / foto: Diego Delso

Maar waarom is Amsterdam, de hoofdstad van Nederland, nu eigenlijk gebouwd op palen?  Heipalen om precies te zijn. De naam Nederlanden zegt het eigenlijk letterlijk al: „de Lage Landen”. Duizenden jaren geleden, woonden er nog maar weinig mensen in die Lage Landen. Gewoon omdat het hier te drassig en te nat was. Van het Westen uit had de Noordzee vrij spel over het lage land en vanuit het Oosten en Zuiden mondden de rivieren Rijn, de Maas en de IJssel uit in de Delta Nederland. De strijd tegen het water, in Nederland, begon eigenlijk pas met het begin van de jaartelling.

De lage delen van Nederland bestaan voornamelijk uit de restanten van drassige veen-moerassen. Dus een organische modderbrij samengesteld uit plantenwortels en andere plantaardige resten die de voormalige veenmoerassen hebben achtergelaten. Onder en tussen de dikke veenlagen bevinden zich ook stevige klei- en zandlagen. Kleilagen zijn veelal door de rivieren afgezet. Zandlagen in veel gevallen door de zee.

Een veenlaag is slap en klinkt onder druk gemakkelijk in en is misschien het best te vergelijken met een spons die is volgezogen met water. Wanneer men druk uitoefent op een met water gevulde spons perst men het water er uit en neemt het volume ervan af.

Een veenlaag is vergelijkbaar met een met water gevulde  spons

In het Westen en Noorden van Nederland zijn veel steden gebouwd op slappe veen-gronden. Die veengronden kunnen gemakkelijk inklinken waardoor de bouwwerken die erop zijn gebouwd op den duur wegzakken in de drassige bodem. De eerste bouw-werken die op veengronden werden gebouwd hadden dan ook vaak een lichte, houten constructie. Ook de „schil” van die eerste woningen was veelal bekleed met hout of an-dere lichte materialen zoals stro (dat werd afgesmeerd met leem).

De middeleeuwse steden in het Westen en Noorden Nederland bestonden voornamelijk uit houten huizen. Van die houten huizen is nu niet veel meer over. In Amsterdam zijn er nog twee. De meeste houten huizen zijn door de tand des tijds verloren gegaan. Ook legden grote branden de oude binnensteden (vaak vrijwel geheel) in as.

De eerste bouwwerken werden gefundeerd op takken en koeienhuiden

Na de Middeleeuwen werden er bouwverordeningen uitgevaardigd waarin werd voor-geschreven dat gebouwen niet meer met brandbare materialen mochten worden be-kleed, Dus veiligheidsvoorschriften om de uitbreiding van een eventuele brand, en dus grote rampen, te voorkomen. De veel zwaardere, vaak met baksteen beklede en met gebakken pannen bedekte, gebouwen zakten echter gemakkelijk weg in die drassige veenbodem. Dus zocht men naar technische oplossingen om dat te voorkomen.

Middeleeuwse bouwwerken in veengebieden werden vaak gefundeerd op boomstam-men, wilgentakken en zelfs koeienhuiden die in de zure veenbodem werden geconser-veerd. De hoofdconstructie van vroege bouwwerken was veelal van hout. Houten con-structies zijn meestal behoorlijk flexibel. Ondanks die „fundering” van koeienhuiden, tak-ken en boomstammen zakten de gebouwen uiteindelijk toch geleidelijk weg in de veenbodem. Dankzij die tamelijk flexibele, houten hoofdconstructie van het gebouw en de toepassing van vettige, kalkrijke en daardoor wat taaie metselspecie (waarmee de bakstenen op elkaar werden gelijmd) verliep dat verzakkingsproces (soms zelfs heel plaatselijk) van een bouwwerk overigens vaak zonder al te veel scheuren.

De hedendaagse bouwtechnieken zijn veel minder flexibel waardoor een gebouw dat plaatselijk verzakt vrijwel altijd gaat scheuren. Het is ideaal wanneer men een gebouw kan neerzetten op een stevige, harde ondergrond. Een ondergrond die niet inklinkt. Een ondergrond waarop je zware gebouwen kunt zetten die door de eigenschappen van die ondergrond niet verzakken. Een rotsbodem leent zich daar vanzelfsprekend goed voor maar ook zandgrond biedt meestal een geschikte basis voor een bouwwerk.

Wat is zand?

Zand bestaat uit zandkorrels. Zandkorrels zijn eigenlijk kleine rotsblokjes. Ooit is iedere zandkorrel begonnen als deel van vast gesteente, deel van een grot rotsblok. Gesteen-ten die aan het oppervlak liggen, staan constant bloot aan verwering en erosie door wa-ter en wind. Verwering en erosie worden geholpen door het inkrimpen en uitzetten van het gesteente onder invloed van temperatuurverschillen en door planten, die met hun wortels de brokken uit elkaar kunnen wrikken. Komen de losgevallen stenen in rivieren of in zee terecht, dan worden ze door de slijpende werking van het water en het daarin aanwezige grind en zand verder afgebroken. Rotsblokken worden zo keien, keien wor-den grind en dat grind wordt dan zand.

Verschillende soorten zand

De verscheidenheid aan zandsoorten is groot. Het is in alle kleuren, maten, vormen en samenstellingen aanwezig in de Nederlandse bodem. Daarbij komt ook nog dat men er op veel verschillende manieren naar kan kijken. Een bouwvakker zal op geheel andere eigenschappen letten om te zien of een bepaald zand geschikt is om mee of op te bou-wen dan een geoloog. Die kijkt naar de samenstelling en structuur om te achterhalen waar het zand vandaan komt en hoe het is afgezet.

Zandkorrels spreiden de druk

Het is goed om in te gaan op een van de belangrijkste eigenschappen van zand: een zandkorrel is, in tegenstelling tot plantaardig materiaal, niet samendrukbaar en zand-korrels liggen vaak dicht tegen elkaar aan. Wanneer men gewicht aanbrengt op een zandlaag, dat wil zeggen; een verticale kracht F uitoefent op een zandlaag zal de kracht zich heel gelijkmatig in de zandlaag verspreiden. Hoe dieper in de zandlaag hoe minder je nog merkt van die kracht. De kracht wordt dus heel gelijkmatig in het zandpakket ver-deeld. Over het algemeen kan men er van uitgaan dat zandgrond geschikt is om op te bouwen.

Een gebouw op zandgrond staat er na lange tijd vaak nog goed bij

Een gebouw dat is gebouwd op zandgrond verzakt meestal niet en staat er vaak na vele jaren nog strak en zonder scheuren bij.  Als de zandlaag maar dik genoeg is kan een bouwwerk er zonder een paalfundering op worden gebouwd. Het gebouw staat dan gewoon stevig met zijn „voetjes” in het zand. We zeggen dan dat een gebouw is gefun-deerd „op staal”. Die term komt uit het Oud Germaans en betekent eigenlijk: rustend op een harde bodem. Een gebouw dat wordt gebouwd op zandgrond staat meestal op een verbrede voet. Dan wordt het gewicht van het gebouw nog net iets beter gespreid.

Houten palissaden in de waterbouw werden met menskracht aangebracht.

De techniek van het onderheien van de fundering van een bouwwerk was al in de tijd van de Romeinen, rond het begin van onze jaartelling, bekend. Toen echter wat later het Romeinse Rijk in de vierde eeuw van onze jaartelling strijdend ten onderging, raakte deze funderingstechniek – net als veel andere technische verworvenheden, zoals de toepassing van cement – in het vergeetboek van de duistere Middeleeuwen die volgden. De toepassing van houten palen zou pas weer in ere worden hersteld toen met name kloosterorden zich bezig gingen houden met de zeeweringen waarvoor men op tal van locaties palissaden moest toepassen om dijklichamen in veelal drassige bodems op hun plaats en op hoogte te houden.

Die palen, rijen palen (ofwel palissaden) werden met steeds ingenieuzer middelen en technieken in de bodem aangebracht. Dat gebeurde aanvankelijk uiteraard met pure menskracht. Zo ongeveer tijdens de industriële revolutie in de 19de werden hiervoor de eerste heimachines ontwikkeld. Die eerste heimachines werden aangedreven door stoomkracht. De machines van tegenwoordig worden vaak aangedreven door diesel-olie. Ook zijn veel heiblokken nu hydraulisch aangedreven. Het principe van een hei-machine is erg simpel: een zwaar blok staal of steen valt herhaaldelijk op de paal kop waardoor de paal in de grond verdwijnt tot hij stuit op de draagkrachtige zandlaag.

In de moderne tijd zijn er veel verschillende technieken om een paalfundering aan te brengen in de grond. Ook zijn er tal van verschillende soorten en vormen heipalen voor veel uiteenlopende toepassingen in de  bouw en ook de weg- en waterbouw.

Veruit de meeste heipalen die tegenwoordig worden gebruikt zijn van beton. Ze worden doorgaans geheid maar er zijn ook technieken waarbij er een gat in de grond wordt ge-boord tot op de draagkrachtige zandlaag waarop uiteindelijk het gebouw komt te rusten. In dat gat wordt allereerst een stalen wapeningsnet aangebracht. Daarna wordt het grondwater in het gat vervangen door een betonsoort die ook onder water uithardt. Dit worden „in de grond gevormde palen” palen genoemd.

Toch worden er nog steeds ook houten palen gebruikt in veenachtige gebieden dom-weg omdat deze goedkoop en duurzaam zijn. Uitganspunt bij de toepassing van deze veelal Noord-Europese, naaldhouten heipalen is dat de kop ervan onder het grond-waterpeil wordt aangebracht waardoor ze eeuwen kunnen worden geconserveerd door het veelal lichtzure grondwater.

Een fragment van een houten en een betonnen heipaal

De afbeelding laat fragmenten zien van de twee meest gebruikte heipalen; de houten heipaal en de betonnen heipaal. De houten heipaal is vaak een lange Scandinavische of Europese naaldboom. De betonnen heipaal is een geprefabriceerde- of een in een fabriek gemaakte funderingspaal. De wapening van de betonnen heipaal is van staal. Die aanwezigheid van het staal geeft de heipaal de eigenschap dat deze ook trekkracht kan opnemen. Zonder deze staalwapening zou een betonpaal vrijwel altijd breken.

Een technische tekening van een fundering met houten heipalen

Op deze wat meer technische afbeelding zie je hoe houten heipalen doorgaans werden aangebracht;  Men sloeg een dubbele rij palen en legde daar een houten „vloer” over-heen, ook wel kesp, genaamd. Op die kesp, die geheel in het grondwater kwam te lig-gen, werd vervolgens het gebouw geplaatst. Net als bij zandgrond op een verbrede voet om het gewicht van het gebouw te spreiden.

In de 17de eeuw rustten bouwwerken op de 1ste zandlaag, nu op de 2de.

Met heitechnieken waarbij de heipalen werden aangebracht met menskracht kon men de houten heipalen vaak niet dieper dan de eerste zandlaag aanbrengen. Deze zand-laag bevindt zich in Amsterdam op een diepte van ongeveer 14 meter.  De eerste zand-laag is minder dik dan de zandlagen die op grotere diepten liggen. De eerste zandlaag is op een aantal plaatsen ook beschadigd door effecten van gletsjers uit lang vervlogen ijstijden.

Tegenwoordig worden in Amsterdam dan ook de meestal betonnen heipalen aange-bracht tot op de tweede zandlaag die zich bevindt op ongeveer 20 tot 25 meter diepte. Op een aantal plaatsen in en om Amsterdam is echter zelfs de tweede zandlaag door geologische effecten beschadigd waardoor men genoodzaakt is om op de derde zand-laag op 60 meter diepte te funderen. Dit gebeurt altijd met boortechnieken en is uiter-mate kostbaar. De diepte waarop zich in Nederland de verschillende zandlagen bevin-den verschilt per streek.

Duurzame houten heipalen worden nog steeds toegepast

 

Afbeelding 10: Betonnen geprefabriceerde heipalen

Meestal worden betonnen, in de fabriek gefabriceerde heipalen gebruikt. Op de afbeelding tekent de stalen wapening zich op de kop van de paal af. Op de achtergrond op de afbeelding ziet men een heimachine met een dieselblok.

Afbeelding 11: een hydraulisch aangedreven heiblok.

Op de laatste afbeelding, wordt een betonnen, geprefabriceerde heipaal aangebracht door een, in dit geval, hydraulisch aangedreven heiblok.

Hans Rietdijk, Amsterdam: februari 2017,
Tekeningen door Hans Rietdijk; foto’s: Wikipedia

Zie ook: wegen in de polders.

Gepubliceerd: 9 februari 2017

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.