Bezwijken Grimburgwal: Leerpunten voor het Amsterdamse areaal

In dit rapport is via een forensic engineering aanpak een eerste analyse gegeven (rapid assessment, RA) van het bezwijken van de Grimburgwal (GBW) op 1 september 2020. Het doel van het onderzoek is om te achterhalen welke lessen zijn te leren van het bezwijken van de Grimburgwal voor de overige kades in Amsterdam. De volgende onderzoeksvragen zijn in dit onderzoek beantwoord op basis van de in dit rapport gepresenteerde informatie en analyses. Hierbij dient te worden aangegeven dat veel duidelijk is geworden maar dat ook nog gegevens ontbreken. Verder zijn alleen analyses uitgevoerd die in deze fase van Rapid Assessment konden worden uitgevoerd. Op basis hiervan is de beantwoording van de onderzoeksvragen als volgt:

Beantwoording vraag 1: Welke faalmechanisme(n) hebben significant bijgedragen aan het bezwijken van de Grimburgwal?
De Grimburgwal kade is in september 2020 in verschillende fasen bezweken. Als eerste was er sprake van een horizontale vervorming van de kade en enige dagen voor bezwijken zijn gaten in het straatwerk aangetroffen. De kade is daarna via een verticale vervorming losgeraakt en uit het vlak richting de gracht gevallen. Hierbij is een sectie van circa 25 m geheel onder water verdwenen. Het bezwijken is aan het oostelijke deel begonnen. Het westelijke deel is als gevolg daarvan
meegetrokken en gekanteld.
Als belangrijkste faalmechanisme is opgetreden een horizontale buigvervorming van de houten paalfundering gevolgd door het breken van de houten palen. De vervorming is het gevolg van een lokaal diepere bodemligging van de gracht. Deze verklaring berust op de verwachting dat er in elk geval onder een gedeelte van de kade slechts twee palenrijen achter elkaar aanwezig waren dan wel effectief functioneerden. Dit is conform het bestek, de duikinspectie en is tevens aannemelijk gezien de zeer korte afstand van de kade tot het pand BG2. Door bestaande scheurvorming was de mogelijkheid tot herverdeling van de krachten langs de kade in langsrichting verminderd, waardoor de sterkere delen (met wèl drie palenrijen) niet meer in staat waren de belasting over te nemen. De analyses zijn uitgevoerd met als aanname een ongedegradeerde houtsterkte. De sterkte van het hout was nog niet vastgesteld bij publicatie van dit rapport.

Beantwoording vraag 2: Wat zijn de onderliggende oorzaken van deze mechanismen?
De oorzaak van de diepere bodemligging is in dit onderzoek niet onderzocht. Naar alle waarschijnlijkheid is het draaien van boten een logische oorzaak hiervoor, omdat de instorting precies nabij het draaipunt voor brug 201 heeft plaatsgevonden. Het is waargenomen dat de diepte van de gracht in de richting van de brug toeneemt en daarna weer afneemt. De herhaaldelijke aanvaringen hebben de kade verzwakt, wat mogelijk verklaart waarom deze precies op de plaats van de schade als eerste is gescheurd. Tevens is dit het smalste deel van de kade, met mogelijk slechts twee palenrijen. Er lijkt geen sprake van belangrijke mate van aantasting van het hout (op basis van inspecties). De trigger (het laatste duwtje) voor de instorting is waarschijnlijk het vernieuwen van het straatwerk geweest van (eerst mei en later) augustus 2020. Het straatwerk zorgt voor een extra belasting op de kade. Dit straatwerk was nodig als gevolg van de reeds opgetreden kadevervorming. De bijdrage van de rondwaterstroming en eventuele droogte/regen is niet bekend, doch kan een rol hebben gespeeld in combinatie met de al opgetreden vervorming en ontstane lekweg van achter de kade richting de gracht voor de vorming van de gaten in het straatwerk. De gebroken hemelwaterafvoer is zeer waarschijnlijk een gevolg en geen oorzaak van de instorting.

Beantwoording vraag 3: Op welke manier zijn de resultaten van dit onderzoek in te zetten voor beoordeling van de veiligheid en het nemen van maatregelen voor de overige kademuren in Amsterdam?
Uit deze Rapid Assessment is gebleken dat de geometrie van de kade een belangrijke bijdrage heeft gespeeld in de gevoeligheid van de kade voor ontgronding/verdieping van de gracht. Door de combinatie van een kade die mogelijk op twee palen en zeker deels op drie palen rust is een uitspraak over de representativiteit van deze kade niet met volledige zekerheid te doen. De kade had volgens afdeling monumenten van Amsterdam (MenA) sowieso een wat afwijkende opbouw en een kade(deel) met twee palen is zelfs sterk afwijkend van het gebruikelijke areaal. Op basis van de bij vraag 1 en 2 beschreven mechanismen en oorzaken die ook voor de kade met drie palen gelden, kan desondanks worden gesteld dat maatregelen die voor de Grimburgwal worden aanbevolen ook voor overige kades van toepassing zijn.

Uit deze Rapid Assessment is gebleken dat de geometrie van de kade een belangrijke bijdrage heeft gespeeld in de gevoeligheid van de kade voor ontgronding/verdieping van de gracht. Hieruit volgen de volgende mogelijke
maatregelen/vervolgacties:
- Controle of er (meer) kades met korte kespen / vloerconstructies zijn en slechts twee palenrijen. Deze zijn kwetsbaarder dan de constructies met meer rijen palen. Deze kades kunnen met voorrang worden getoetst en zonodig versterkt.
- Uitvoeren van een controle op de waterdiepte en ontgrondingen, vooral op routes van scheepvaart en bij kades met twee of drie palenrijen. Er kunnen dan maatregelen genomen worden bij een te grote waterdiepte/ontgronding.
- Locaties met aanvaarschades met voorrang te onderzoeken.
- Systematisch aandacht te besteden aan zettingen achter de kades en problemen met leidingen of riolering, omdat dit kan duiden op het horizontaal vervormen van de kade, al dan niet door een diepere bodemligging. Er kan bijvoorbeeld een registratie/meldingssysteem gebruikt worden voor het optreden van verzakkingen aan de kades/het straatwerk. Als er een opdracht tot herstraten wordt gegeven dient altijd EERST een analyse van de oorzaak van de verzakking te worden gemaakt die het gedrag van de kade meeneemt. Dit kan ook voorkomen dat herstraatwerk tot vergroting van de belasting
op de kade leidt.
- Uitvoeren van metingen (liefst horizontaal aan de kades maar ook verticaal) om de relatie van de vervorming met mogelijk falen te onderzoeken (numeriek of experimenteel). Analyse van de zakkingen van de kades met Insarmetingen
kan helpen om andere “hotspots” in kaart te brengen. Door middel van nadere analyses dient te worden vastgesteld welke grenswaarden een indicatie voor falen geven. Het effect van droogte op de zakkingen in de stad dient hierbij mede te worden onderzocht.

In het onderzoek van de GBW is gebleken dat er veel factoren mogelijk een bijdrage hebben geleverd aan het falen. Enkele daarvan konden niet worden uitgesloten maar zijn ook niet bevestigd. Dit geeft wel aan dat bepaalde zaken nog nader onderzocht kunnen worden. Aan de GBW was een oude kade aanwezig die de huidige kade kruiste nabij de locatie van bezwijken. Ook voor andere kades zijn dergelijke vervangingen gangbaar geweest. De exacte samenstelling van de kade op het punt van bezwijken (met twee of drie palen) is ook niet geheel zeker, ondanks diverse inspanningen hier duidelijkheid over te krijgen. Nader onderzoek naar de (invloed van de) opbouw van bestaande kades, zowel archeologisch als modelmatig wordt sterk aanbevolen.

Om voor de Grimburgwal de relatieve invloed van de verschillende factoren nog specifieker te onderscheiden zouden de volgende activiteiten kunnen worden uitgevoerd:
- Onderzoek op houten samples uit de restanten om deze te drogen en te wegen en tevens trekproeven te doen om de buigtreksterkte sterkteklasse vast te stellen. Ook de mechanische eigenschappen van de paal-kesp verbinding kan
worden onderzocht.
- Onderzoek naar de exacte opbouw van de fundering in de bezweken en aanpalende gedeeltes.
- (na bovenstaande) Niet lineair eindig elementen model in 3D van de gehele kade voor het analyseren van de geschetste bezwijkmechanismen uit de RA en daarna variëren met verschillende scenario’s zoals andere geometrieën

Het is in dit onderzoek goed mogelijk gebleken met verschillende ekenmethoden een indruk te krijgen van de stabiliteit van de kade. Doorontwikkeling en validatie van modellen voor gecombineerde berekening van de gehele constructie (vloer, metselwerk, palen) is nodig, omdat deze gecombineerde modellen geen gemeengoed zijn.