Een belangrijk maar vaak onzichtbaar deel van een bouwwerk is de fundering. Deze dient om het gewicht van een bouwwerk gelijkmatig op de ondergrond over te brengen. Er zijn verschillende typen fundering. Het type hangt af van de bodemgesteldheid.
Als een fundering goed is aangelegd, heeft deze geen onderhoud nodig. Bepaalde scheuren in de gevel kunnen duiden op funderingsproblemen. Deze zijn mogelijk al bij de bouw ontstaan, of naderhand door veranderende omstandigheden. In dat geval zal er iets aan de fundering gedaan moeten worden. Daarvoor is onderzoek nodig: hoe is de toestand van de fundering, wat is er fout gegaan en waarom? En hoe is het probleem het beste op te lossen?
Verzakte hoek door funderingsproblemen
Ontwikkeling
De eerste gebouwen ontstonden meestal op wat hogere en drogere plaatsen, zoals zandplaten en oeverwallen. Op deze plaatsen, waar de ondergrond voldoende draagkracht bezat, was een kostbare fundering niet nodig. Men bouwde zonder palen (‘op staal’). In sommige gevallen maakte men gebruik van gemetselde spaarbogen.
Naderhand ging men ook bouwen op plaatsen die zich daar qua bodemgesteldheid minder voor leenden. De bouwers pasten hun methodes en materialen daar zo goed mogelijk op aan. Kerken in Noord-Holland (slappe ondergrond) hebben bijvoorbeeld vaker een relatief licht, houten (ton) gewelf, terwijl kerken in het oosten van het land (stevige ondergrond) veelal met zware, stenen gewelven werden uitgerust.
Kerktoren Oldehove Leeuwarden
Poeren
In Nederland werd tot de zestiende eeuw overwegend in hout gebouwd. Huizen en andere gebouwen werden gefundeerd op keien of gemetselde poeren. Op deze poeren plaatste men opstaande stijlen, als onderdeel van het skelet. Hierop kwamen vervolgens de muurplaten en het dak te rusten.
Een nadeel van bouwen op poeren is dat deze ongelijk kunnen verzakken, waardoor de daarop rustende constructie ontwricht raakt. Daarom werden onder de bouwmuren geleidelijk aan vaker funderingsstroken aangebracht. Als deze zakken, gebeurt dat veel gelijkmatiger en zijn de gevolgen minder ernstig. Op zand was voor zo’n strook geen aanvullende fundering nodig, elders wel.
Naast houten huizen bouwde men reeds vanaf de vroege Middeleeuwen bepaalde gebouwen in steen, met name kerken, kastelen en raadhuizen. Deze grote gebouwen werden al vroeg gefundeerd op palen. Niet alle gebouwen werden echter onderheid. Soms probeerde men door middel van klei en kalkspecie de ondergrond te verstevigen.
Bij de bouw van de kerktoren Oldehove in Leeuwarden (1529) ging dat mis. Bijna vanaf het begin zakte de toren scheef. Per verdieping werd getracht de zaak bij te sturen. Dit leidde er uiteindelijk toe dat de toren geknikt verrees en de bouw halverwege moest worden gestopt. Soortgelijke gevallen deden zich voor bij de kerktorens van Gorinchem, Dreischor en Acquoy.
Het verhaal dat kerken werden gefundeerd op koeienhuiden behoort tot het visserslatijn. Mogelijk is er verwarring ontstaan door het oude woord ‘huijen’, wat heien betekent. Het is ook denkbaar dat in de funderingsput huiden werden gelegd om droog te kunnen werken.
Slieten
De eerste paalfunderingen bestonden uit slieten: kleine paaltjes die in een grote hoeveelheid de grond in werden gedreven, waardoor een vorm van grondverdichting ontstond. Zo is een deel van de Oude Kerk in Amsterdam in de tweede helft van de dertiende eeuw gefundeerd op een groot aantal berken- of elzenhouten paaltjes. Op de paaltjes lag een dubbele rij stammen en een eikenhouten plaat, waarop direct werd gemetseld. Omdat deze paaltjes niet steunden op een zandplaat, ontleenden ze hun draagkracht in feite aan de kleef: ze bleven ‘plakken’ aan de omringende grond.
Het nadeel van de slieten was dat ze gemakkelijk konden wijken, waardoor vervormingen in het metselwerk optraden. Dat leidde tot een verbeterde vorm waarbij de slieten bij elkaar werden gehouden door een roosterwerk van rondhouten. Het nadeel bleef echter dat de slieten, slechts hangend op kleef, bij inklinking van de grond mee daalden, waardoor weer verzakkingen optraden.
Palen
Men bouwde op ervaring. Langzamerhand verbeterde de methode van funderen en werden de palen langer. Door schade en schande wijs geworden trachtte men de palen te heien tot de zandplaat, zodat de fundering op vaste grond stond. In 1550 verleende het stadsbestuur van Amsterdam concessie voor de verhuur van heistellingen. Daarin stond dat palen een lengte dienden te hebben van dertig tot veertig voet (8,5 tot 11,3 meter).
De toenemende bemoeienis van de overheid leidde in de zestiende eeuw tot nieuwe wijzigingen in het funderingssysteem. Bij zware gebouwen bestond deze uit koppels van twee palen, waarop twee zware funderingsbalken rustten.
Houten of ijzeren nagels, hakkelbouten genaamd, verbonden de balken met de paalkoppen. Om het wijken van de palen te voorkomen stabiliseerde men vanaf de zeventiende eeuw het palenkoppel met een dwarshout of kesp. Naderhand is deze methode van funderen nog verbeterd door het aanbrengen van een schuifhout, waardoor het metselwerk niet meer van de funderingsplaat kon schuiven.
Het systeem met paaljukken (twee palen en een kesp) staat bekend als de Amsterdamse methode. Het systeem met één paal, waardoor een kesp overbodig is, staat bekend als de Rotterdamse methode. Beide methoden of varianten daarop zijn tot de Tweede Wereldoorlog toegepast.
Beton
Vanaf 1924 werden bij paalfunderingen zogenaamde betonopzetters toegepast. Deze werden over de kop van een houten funderingspaal geheid. Het voordeel was dat nu geen problemen meer te verwachten waren door wisselende grondwaterstanden. Bovendien sloot de betonopzetter beter aan op de te formeren betonnen funderingsbalk. Na de Tweede Wereldoorlog werden de houten palen langzamerhand vervangen door geprefabriceerde betonnen palen. Alleen voor lichte constructies worden nog steeds houten funderingspalen gebruikt.
Oorzaken van funderingsschade
Al eeuwenlang is men overtuigd van het nut van een goede fundering. Daarom wordt hier in het algemeen veel aandacht aan besteed. Dat het desondanks wel eens fout gaat met de fundering kan diverse oorzaken hebben. Hier volgen de belangrijkste:
-
Rotting van het funderingshout
Door verlaging van het grondwaterpeil komen de koppen van de palen boven water te staan, waardoor ze een prooi worden voor bacteriën en schimmels.
-
Toepassing van grenenhout
Grenenhout bezit veel spinthout. Dit zachte hout is een gewilde prooi voor de bacterie pseudomonas. Aantasting door deze bacterie kan epidemische vormen aannemen. Gebleken is dat de palen tot ver onder de grondwaterstand aangetast kunnen worden.
-
Onvoldoende draagvermogen
Als de paal niet voldoende op een (zand)plaat is gefundeerd of als de zandplaat te dun is, kunnen verzakkingen ontstaan.
-
Lassen in het funderingshout
Lassen in het funderingshout zijn meestal noodzakelijk omdat de lengte van de constructie de lengte van de platen overschrijdt. Juist bij lassen kunnen breuk en afschuivingen optreden.
-
Te hoge belasting op de palen
In het verleden (met name in de negentiende eeuw) zijn veel gebouwen met een of meer verdiepingen verhoogd zonder dat er aandacht was voor de fundering. Door de hogere belasting gingen de palen wijken of werden ze door de kesp gedrukt. Hetzelfde effect kan optreden bij functiewijzigingen – bijvoorbeeld als een woning in gebruik wordt genomen als opslagruimte – of het clandestien in balken in een gemeenschappelijke bouwmuur.
Negatieve kleef kan ontstaan wanneer grond in de omgeving wordt opgehoogd. Door de extra druk ontstaat inklinking van de grond, waardoor deze als het ware aan de palen gaat hangen en de paal ‘naar beneden trekt’.
Bij de uitvoering van de fundering kan iets misgegaan zijn. Bij het heien kunnen palen kapot zijn geslagen, of kromme of te lichte palen zijn gebruikt. Soms worden de palen te ver van de muren af in de grond geheid of maakt men gebruik van oude, in feite ongeschikte funderingen. Ook het bouwen op verborgen oude waterlopen kan later tot verzakkingen leiden.
Funderingsonderzoek
Problemen met de fundering zijn bovengronds vaak moeilijk waarneembaar. Meestal begint een onderzoek met de bestudering van scheuren en zichtbare ongelijkmatige zakkingen. Bepaalde soorten scheuren duiden op funderingsproblemen.
Funderingsonderzoek vindt meestal plaats voorafgaand aan de restauratie van een pand, omdat het handhaven van een slechte fundering de restauratie-investering in enkele jaren teniet kan doen. Bij het vaststellen van funderingsproblemen zal de deskundige in eerste instantie zo veel mogelijk componenten in de beoordeling betrekken. Vervolgens zal hij volgens de wegstreepmethode te werk gaan: pas als duidelijk is dat de scheuren of verzakkingen niet aan andere gebreken zijn te wijten (zie bijvoorbeeld het hoofdstuk over gevels), zal men ertoe overgaan de fundering te onderzoeken.
Daarom wordt eerst gekeken naar het ankerwerk, de conditie van de balken, het metselwerk, de gewelven, sparingen in de muren en de algehele stabiliteit van muren, puien en daken. Scheuren en verzakkingen kunnen te maken hebben met slecht verbonden of doorroestende muurankers, overbelaste balken, ingerotte of door zwam aangetaste balkkoppen of een verstoorde samenhang van het metselwerk. Controle van de algehele stabiliteit is van groot belang. Problemen uiten zich wanneer het gebouw neigingen vertoont tot verticale vervorming (schranken).
Als al deze zaken uitputtend zijn onderzocht en tot de conclusie leiden dat het aan de fundering moet liggen, kan worden geadviseerd de fundering te ontgraven om deze te onderzoeken. Dat kan het best op een plaats waar een doorgaande scheur de grond in gaat. Voor aanvang van het daadwerkelijke funderingsonderzoek is het aan te bevelen een bezoek te brengen aan het archief van de gemeente om oude bouwtekeningen te raadplegen.
Slietenfundering 1e helft 14e eeuw
Funderingsherstel
De afgelopen decennia is een groot aantal technieken voor het verbeteren van funderingen ontwikkeld. Welke methode geschikt is en welk type paal wordt gebruikt, hangt af van talrijke factoren. Bij een bestaand object is men meestal gedwongen om voor een nieuwe fundering segmentpaaltjes toe te passen die op elkaar worden geplaatst of gelast. Daarnaast is de omgevingssituatie van belang. Als het object bijvoorbeeld is gelegen tussen twee panden waarvan de bouwkundige staat zichtbaar niet te best is, zal een trillingsarme methode om palen in te brengen de voorkeur genieten.
De huidige funderingstechnologie heeft voor de meeste problemen een oplossing. Geen enkel funderingsprobleem is echter gelijk. Er zal altijd onderzoek nodig zijn en de herstelmethode is afhankelijk van de plaatselijke situatie. Er zijn in grote lijnen drie manieren om een funderingsprobleem aan te pakken:
- Handhaving van de bestaande fundering
Bij keuze voor handhaving van de bestaande fundering wordt eerst onderzocht welke rol de fundering speelt in de opgetreden schade. Een nauwkeurigheidswaterpassing, door middel van het aanbrengen van meetboutjes in de bouwmuren, kan hierin duidelijkheid brengen. Daarna zal onderzoek moeten uitwijzen wat de kwaliteit van de fundering is: hoe ziet zij eruit, wat is de staat van het hout, in hoeverre zijn de paalkoppen in de kesp gedrongen, etc.
Een totale funderingsverbetering is niet altijd noodzakelijk. Soms is gedeeltelijk herstel voldoende, met name waar het woonblokken betreft. Soms is het wegnemen van negatieve kleef al genoeg om een verzakkingsproces te stoppen. Door het verwijderen van grond zal de paalfundering worden ontlast. Zo nodig kan een zwaar ophogingsmateriaal, zoals zand, worden vervangen door een licht materiaal, zoals schuimbeton. Bij een te zware belasting van het pand, bijvoorbeeld door het inbrengen van betonnen vloeren, is het soms mogelijk de verzwaring op te vangen door enkele extra palen te heien.
Klemmethode toegepast bij funderingsherstel
Een partiele oplossing is niet altijd mogelijk. Problemen ontstaan wanneer de eigenaar van een pand aan beide zijden gemeenschappelijke bouwmuren heeft. Verbetering van zijn fundering kan dan leiden tot ongelijke zetting, die in de belendende percelen tot scheurvorming kan leiden.
Een veelgebruikte methode bij oude panden in binnensteden is het aanbrengen van een betonvloer in de kelder, die ingekast wordt in de vier muren. In deze vloer brengt men taps toelopende sparingen aan. Nadat deze constructievloer is verhard, worden er door de sparingen betonnen segmentpalen de grond in gedreven. Als de paal op diepte is, wordt het gat dichtgestort met beton.