Zonder fundering geen gebouwen. Echter de manier van funderen is wel aan verandering onderhevig. Redenen hiervoor zijn voortschrijdende kennis en technische ontwikkelingen die oudere funderingen verbeterden. Allereerst is de ondergrond waarop gebouwd moet worden van belang. Het is duidelijk dat bouwen op een rotsachtige ondergrond andere eisen aan de fundering stelt dan bouwen op een drassige grond zoals we in Amsterdam hebben. Ook de eerste Amsterdammers wisten dit al en hielden hier rekening mee, met een zeer beperkt effect, maar ze deden hun best.
Bodemopbouw
Funderen ‘Op staal’
Bouwen op Huiden
Funderen op Slieten
Funderen ‘Op kleef’
Funderen 'Op stuit’
De mythe van de zakkende eerste zandlaag

Bodemopbouw
Alvorens verder te gaan met de verschillende vormen van funderen is het handig om wat meer te vertellen over de grond waarop we bouwen. Diep onder de grond ligt de derde zandlaag, bekend als de Formaties van Urk en Sterksel, die dateren van het Midden Pleistoceen. In de voorlaatste ijstijd (Saalien, 238.000 tot 126.000 jaar geleden) werd de noordelijke helft van Nederland bedekt door landijs. Aan het eind van het Saalien ontstond een gletsjermeer, dat werd opgevuld met afwisselend klei- en zandlaagjes (Formatie van Drente).
Het Eemien (126.000 tot 116.000 jaar geleden) is een warmere periode waarbij de zeespiegel steeg tot maximaal ca. 6 m boven het huidige zeeniveau. Vanuit zee werd klei afgezet (Eem Formatie).
In de laatste ijstijd (Weichselien, 116.000 tot 11.700 jaar geleden) blijft Nederland vrij van landijs. In deze periode werd er vooral zand afgezet, bekend als de Formatie van Boxtel. Het is niet alleen ijs wat de klok slaat, er komen gedurende het Weichselien ook warmere perioden (interstadialen) voor. In de Amsterdamse bodemopbouw is het Allerød interstadiaal (13.900 tot 12.850 jaar geleden) herkenbaar. Het onderste deel van de Formatie van Boxtel wordt in Amsterdam de tweede zandlaag genoemd. Het bovenste deel van de Formatie van Boxtel wordt de eerste zandlaag genoemd. De lagen zijn gescheiden door een klei en veenlaag. En misschien ook wel aardig om te weten: tijdens het koudste deel van het Weichselien stond de zeespiegel ongeveer 120 m lager dan nu.
Ongeveer 11.700 jaar geleden begint het Holoceen, de warmere periode waarin we nu leven. De zeespiegel steeg aanvankelijk snel en vanaf ongeveer 7000 jaar geleden langzamer. Afhankelijk van het hoogteverschil tussen zeespiegel en het land werd veen (Formatie van Nieuwkoop) of klei en wadzand (Formatie van Naaldwijk) afgezet. Dit vormt de laag boven de eerste zandlaag. Bij het bouwrijp maken van de ondergrond wordt hier eerst een zandlaag van enkele meters op aangebracht om de infrastructuur van kabels, buizen en wegen in aan te brengen.
De eerste zandlaag ligt in Amsterdam op een diepte van ca.12 meter –NAP, de tweede zandlaag ligt op ca.20 meter -NAP en de derde zandlaag begint ca. 63 meter -NAP. In de binnenstad komt ook nog een dunne zandlaag voor bekend als Boerenzandje of Wadzandje en deze ligt op ca.8 meter -NAP. De bodemlagen zijn niet homogeen, de diepte en de dikte kan variëren of ontbreken.

Funderen ‘Op staal’
De eenvoudigste vorm van funderen is het ‘op staal’ bouwen. In principe is de ondergrond dan zo stevig dat hier direct op gebouwd kan worden. Deze ondergrond van rotsen of zand kennen we in Amsterdam niet. Is de ondergrond wat minder sterk dan is het mogelijk om door de grond te verbeteren alsnog ‘op staal’ te kunnen bouwen. Hiervoor werd dan de bovenlaag verwijderd en hiervoor in de plaats een grondverbetering aanbracht van lagen klei, baksteen en puin. Deze laag werd aangestampt, wat men ‘heien’ noemde. Er werd dus geen paal geslagen. In sommige dialecten zou wel van ‘haien’ en soms van ‘huien’ worden gesproken. Het is dan nog slechts een kleine stap naar ‘huiden, waarover zo meer. Het uitgraven van de ondergrond werd tot circa 80 cm. onder het maaiveld gedaan. Hiermee moest de onderkant van de fundering vorstvrij zijn. Bij deze vorm van ‘op staal’ bouwen kreeg de muur vaak een verbrede voet.
Staal betekent heeft hier de betekenis van harde bodem. De term zou afkomstig zijn uit het Oudgermaans stal en Oudfrans estal, wat stand, vaste plaats of staan op, rusten op betekent, te vergelijken met opstal.

Bouwen op Huiden
Volgens een hardnekkig misverstand hebben de eerste funderingen bestaan uit koeien- of ossenhuiden. Tenslotte komt in oude bouwverslagen de zinsnede voor dat de bouw 'op huyden is begonnen'. Alleen is de betekenis van dit oud-Nederlands iets anders. Het wil zeggen dat de bouw ‘heden is aangevangen’ en werd vaak gebruikt bij de vermelding van een eerste steenlegging. Een verklaring die logischer is als we bedenken dat dierenhuiden dun en soepel zijn en zich vormen naar de ondergrond. Toch blijft het misverstand want alles wat op de fundering kwam moest tegen optrekkend vocht worden beschermd en de gehele voet moest omkleed worden. Dus toch huiden? Voor een gemiddeld middeleeuws huis van ca. 3,5 x 12 meter zouden 15 koeien nodig zijn waarbij de naden ook nog eens 100% waterdicht aan elkaar moeten zitten. Een wat groter gebouw zou al snel 75 koeien bij de slachterij brengen, aanmerkelijk meer vlees dan de bevolking nodig had.
Waar in de Amsterdamse geschiedenis wordt gesproken over bouwen op huiden worden afgedankte scheepsdelen bedoeld. De buitenzijde van een schip wordt de huid genoemd en deze planken zijn al snel 4 tot 7 cm dik. Door deze over ingeslagen paaltjes te leggen ontstaat een stabiele ondergrond waarop gebouwd kan worden.

Funderen op Slieten
Als het bouwen ‘op staal’ niet mogelijk was werd het tijd voor het gebruik van een vorm van palen. Er werden korte dunne houten paaltjes, zogenaamde slieten, aansluitend naast elkaar in de grond geslagen. Hierover werden weer kruislings houten stammetjes gelegd welke werden afgedekt met planken. Hierop kon gebouwd worden. Een verbetering was het aanbrengen van een raamwerk aan de bovenzijde om zo de ingeslagen paaltjes bij elkaar te houden. Hiermee is een slietenfundering één van de eerste vormen van een fundering op palen. Het mag echter duidelijk zijn dat deze vorm van funderen geen grote draagkracht met zich mee bracht.

Funderen ‘Op kleef’
Bij deze vorm van funderen wordt een paal de grond ingedreven tot deze niet verder wil. Hierbij moeten we in aanmerking nemen dat het inslaan van de paal handwerk was en later werd opgevolgd door een eenvoudige heistelling. De palen waren doorgaans te kort om de eerste zandlaag te kunnen bereiken. Ze bleven hangen in de klei en veengrond, ze kleefden vast. Het draagvermogen wordt bij kleefpalen ontleend aan de wrijving en adhesie van de grond langs de omtrek van de heipaal. Hierbij spelen factoren als positieve en negatieve kleef een belangrijke rol. Positieve kleef ondersteunt de draagkracht van de paal en is vele malen groter bij palen die zijn ingedreven dan bij palen die zijn ingeboord. Negatieve kleef ontstaat wanneer de grondlagen een neerwaartse beweging ondergaan langs de paalschacht. Oorzaak kan zijn de samendrukking van klei- en veenlagen onder invloed van een belastingsverhoging op het maaiveld of een verlaging van de grondwaterstand door een grondwateronttrekking of verdroging. Negatieve kleef ontwikkelt zich dan, doordat zakkende (inklinkende) grond aan de paal gaat hangen en een extra belasting vormt. Dit kan leiden tot verzakking van het gebouwde. Het ‘op kleef’ heien heeft dus onberekenbare risico’s.

Funderen ‘Op stuit’
Met de voortschrijdende ontwikkeling van de heimachine werd het mogelijk om langere palen de grond in te drijven tot ze in een zandlaag staan. Dit wordt ‘op stuit’ heien genoemd. De lengte van de palen wordt middels sonderingen vastgesteld, waarbij van belang is hoe hoog het te bouwen gebouw is en tot welke diepte (kelders) er wordt uitgegraven.
Aan het begin van de 17e eeuw begon de aanleg van de Grachtengordel. Hier zijn vrijwel alle panden gefundeerd op houten palen, die ‘op stuit’ zijn geheid in de eerste zandlaag. Aanvankelijk werden de palen zonder een vast patroon verspreid onder de bouwmuren geheid. Het funderingshout bestond uit een enkele plaat langshout van ca.10 cm dikte en 40 tot 50 cm breedte, die over paalkoppen werd gelegd en waarop de bouwmuren werden gemetseld. Vanaf 1701 werd de zogenaamde Amsterdamse houten paalfundering verplicht gesteld. Deze constructie bestaat uit een dubbele palenrij bijeen gehouden met kespen en verbonden door langshouten. Vanaf ongeveer 1925 werd de houten funderingsconstructie vervangen door betonopzetters of alleen betonnen funderingsbalken. Vanaf ongeveer 1955 werden voor hoogbouw betonpalen naar de tweede zandlaag toegepast.
De houten paalfunderingen werden ontworpen op basis van kennis en ervaring. Deze funderingen vertonen over het algemeen een (beperkt) doorgaand zakkingsgedrag doordat er bij het ontwerp geen rekening is gehouden met negatieve kleefbelasting op de palen. In Amsterdam worden zakkingssnelheden van 1,0 à 1,5 mm/jaar daarom als normaal beschouwd. De 19e eeuwse panden met deze huidige zakkingssnelheden vertonen over het algemeen weinig schade omdat de zakkingsverschillen beperkt zijn gebleven tot enige centimeters. De absolute zakkingen sinds de bouw bedragen meestal 0,20 tot 0,25 m.
Vanaf 1960 is een sterke afname van de toepassing van houten palen te zien. De funderingen van de kostbare grachtenpanden in het oude centrum van Amsterdam waren in de 20e eeuw regelmatig aan vervanging toe. De funderingen waren toen ruim 300 jaar oud en gingen in kwaliteit achteruit waardoor verzakkingen ontstonden. Ook bestond de wens om de panden te renoveren, waardoor de belasting op de fundering vrijwel altijd toe zou nemen. Het eerste funderingsherstel werd uitgevoerd met behulp van betondrukpalen (systeem De Waal). Dit systeem was echter zeer arbeidsintensief, zodat vanaf ca. 1980 meestal gebruik wordt gemaakt van inwendig geheide stalen buispalen. Voor het volledig trillingsvrij uitvoeren van funderingsherstel wordt nu meestal gebruik gemaakt van schroefinjectiepalen.

De mythe van de zakkende eerste zandlaag
Er bestaat in Amsterdam een mythe die vertelt dat de eerste zandlaag zou zakken ten opzichte van de tweede zandlaag, waarbij vaak een zakkingssnelheid van 1 mm/jaar wordt genoemd. Om deze reden vereist het bevoegd gezag in Amsterdam nog steeds dat er rekening moet worden gehouden met dit verschil in zakkingsgedrag bij het uitvoeren van funderingsherstel in de tweede zandlaag als aangrenzende panden van dezelfde bouweenheid in de eerste zandlaag zijn gefundeerd. Echter het Allerød interstadiaal wordt gedateerd op een ouderdom van 13.000 tot 14.000 jaar. Gezien de ouderdom van deze lagen is het samendrukkingsproces tegenwoordig uitsluitend seculair van aard. Afgezien van het logaritmische verloop en op basis van 1 mm/jaar samendrukking zou er inmiddels een samendrukking van minimaal 13 tot 14 m moeten zijn opgetreden. Dit is nogal onwaarschijnlijk voor zo weinig samendrukbaar materiaal. Bovendien heeft de Meetkundige Dienst van RWS in 1997 de zakking van het pleistoceen in Amsterdam, dus inclusief de eerste en tweede zandlaag, bepaald op 0,2 tot 0,4 mm/jaar.

Voor het laatst bewerkt:

Bronnen:
wikipedia.nl
Geotechniek juni 2019 (Herman Keijer, Frans Seignette (Fugro) Funderen in Amsterdam)
Haslinghuis, E.J. en Janse, H. (2005) Bouwkundige termen. Leiden: Primavera Pers.
Oosterhoff, J., Kracht + vorm. Bouwen met Staal, Zoetermeer (2008)
Amsterdam gebouwd op palen, gemeente Amterdam.