DE GROENE GRACHTENGORDEL VAN AMSTERDAM

DE GROENE GRACHTENGORDEL VAN AMSTERDAM

12

ontwikkeling van een integrale groeiplaatsconstructie voor bomen in het grachtenprofiel

uitleg wat in het hoofdstuk beschreven wordtRi teatua publinc rei pervicae consid castra L. Ehent graet quo uteatum es consus cenatati, et auscri pubis C. Simus estoretillem plina, ubliconsilis hos non videatiam mortusus, Ti. Ahaben susus; hosus pro, conum noximil hae acrei is consulique firionfecrum tem Buro DPL consin Itastris tamed ia mactore nos, ut porsultorum ausa demquam moris Fieke Damen Robert van der Pol Matthijs Lorsheijd

1

OPLEIDING

Tuin‐ en landschapsinrichting, major realisatie en planuitwerking

DATUM

10 juni 2011

OPDRACHTGEVER

Gemeente Amsterdam, Stadsdeel Centrum Hogeschool Van Hall‐Larenstein

BEGELEIDING

Gemeente Amsterdam, Dienst Ruimtelijke Ordening Hans Kaljee [email protected] Hogeschool Van Hall‐Larenstein Jan van Merriënboer [email protected] Willem van Briemen [email protected]

AUTEURS BURO DPL

Fieke Damen [email protected] 06 26 87 56 83 Robert van der Pol [email protected] 06 12 76 40 15 Matthijs Lorsheijd [email protected] 06 43 27 09 53

MEDE MOGELIJK GEMAAKT DOOR

© 2011, Buro DPL Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand en/of openbaar gemaakt in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of op enige andere manier zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

2

Buro DPL - Fieke Damen - Robert van der Pol - Matthijs Lorsheijd

DE GROENE GRACHTENGORDEL VAN AMSTERDAM ontwikkeling van een integrale groeiplaatsconstructie voor bomen in het grachtenprofiel

´De stad wordt doorsneden door vele grachten, evenals Venetië, en in de nieuwe delen zijn deze ruim en recht, met aan beide zijden zeer brede kaden [...], maar heel veel mooier, doordat ze hier langs de hele lengte van de gracht hoge bomen planten, die veel bijdragen aan de schoonheid van deze stad´ Tomaso Contarini, Venetiaans diplomaat, 1610

3

4


Voorwoord Voor u ligt het afstudeeronderzoek ‘De groene grachtengordel van Amsterdam’, geschreven in opdracht van Hogeschool Van Hall-Larenstein. In het rapport wordt een integrale groeiplaatsconstructie voor bomen in het grachtenprofiel ontwikkeld. In het constructief ontwerp, wat gekoppeld is aan dit onderzoek, worden de aanbevelingen uitgewerkt en wordt de dimensionering bepaald. In het technisch ontwerp wordt de constructie toegepast op een proeflocatie. In de eerste drie weken van de afstudeerfase hadden we de nodige vertraging en problemen gehad door de verhouding met ons afstudeerbedrijf. Achteraf zijn we blij dat we de stap hebben genomen om afscheid te nemen van deze partij en zelfstandig verder te gaan. De spanningen waren niet altijd makkelijk, maar wel heel leerzaam. Wij beschouwen deze periode daarom ook niet als weggegooid, ondanks dat het nauwelijks toevoeging heeft gehad aan ons inhoudelijke proces. Na de nieuwe start namen we een interview af bij de gemeente Amsterdam. We werden enthousiast ontvangen en we hoorden dat de gemeente bezig was geweest met een soortgelijk onderzoek, maar dat was op de plank beland. Uiteindelijk hebben we besloten dit onderzoek in samenwerking met de gemeente Amsterdam verder uit te werken. Hierbij willen we van de gelegenheid gebruik maken om de docenten, Jan van Merriënboer en Willem van Briemen te bedanken voor de ondersteuning en advisering tijdens deze opdracht. Onze externe begeleider Hans Kaljee (Bomenconsulent van gemeente Amsterdam) willen wij bedanken voor het actief helpen bij het creëren van een nieuwe opdracht na het afscheid met onze eerste partij, het leggen van de nieuwe contacten en de inhoudelijke feedback. Ook willen wij Laurens Kalwij en Aart Pouwe van Witteveen + Bos bedanken voor het actief meedenken bij de ontwikkeling van de groeiplaatsconstructie en het toesturen van informatie. Tot slot willen wij Gijs Damen bedanken voor het kritisch doorlezen van ons onderzoek. Wij kijken terug op een interessante en uitdagende afstudeerfase maar ook op vier leerzame jaren, waarin we veel plezier hebben gehad. Buro DPL Fieke Damen Robert van der Pol Matthijs Lorsheijd

Afstudeerproject

‘De groene grachtengordel van Amsterdam’

Velp, 10 juni 2011

5

6


Samenvatting Tegen het einde van de 16e eeuw begon de stad Amsterdam met het planten van bomen langs de grachten en op pleinen. De bomen hadden in die tijd veel ruimte zowel onder- als bovengronds. De openbare ruimte is tegenwoordig volstrekt onvergelijkbaar met de situatie in de 16e eeuw. De bestaande groeiplaatsen voor bomen langs het grachtenprofiel staan door uiteenlopende ontwikkelingen onder druk. De Amsterdamse grachtengordel is in de zomer van 2010 benoemd tot UNESCO-Werelderfgoed. Dit betekent extra aandacht voor een duurzame investering in het behoud van het gebied in zijn huidige vorm inclusief bomen. Door de jaren heen is het gebruik van de kademuren en de indeling van het grachtenprofiel sterk veranderd. Kademuurvernieuwingen zijn noodzakelijk om de infrastructuur van de stad te behouden. Jaarlijks wordt een deel van de slechtste kademuren vervangen. De opdracht is om een kademuurvernieuwing te koppelen aan optimale groeiplaatseisen en -wensen voor nieuwe bomen. In dit onderzoek worden de factoren die de problematiek veroorzaken voor bomen in het grachtenprofiel van Amsterdam uiteengezet. Uiteindelijk leidt dit tot een integrale oplossing voor kademuurvernieuwing en een groeiplaatsinrichting van de bomen. De volgende probleemstelling is hierbij geformuleerd: ‘Welke problemen ondervinden bomen in het grachtenprofiel van Stadsdeel Amsterdam Centrum en wat is de best mogelijke integrale groeiplaatsconstructie in combinatie met een kademuurvernieuwing om bomen minimaal vijftig jaar goed te laten groeien?’ De grachtengordel is een bijzondere zwaar belaste locatie waar bomen, in de situatie zoals ze nu staan, niet duurzaam kunnen groeien. De problematiek wordt veroorzaakt door ten eerste de verdichting van de stad. Zowel bovenals ondergronds is steeds minder ruimte voor de boom beschikbaar. De verkeersintensiteit neemt steeds verder toe, waardoor er meer behoefte komt aan parkeergelegenheid. Dit gaat ten koste van de boom. Als tegenreactie zal de boom worteldruk geven waardoor het straatwerk ongelijk komt te liggen wat leidt tot gevaarlijke situaties. Ten tweede worden er steeds meer claims gedaan op de ondergrondse ruimte. Tegenwoordig worden er steeds meer kabels en leidingen ingegraven in het straatprofiel. Voor de boom is dus minder doorwortelbare ruimte beschikbaar en daarnaast ondervind de boom veel last van grondwerkzaamheden bij onderhoud aan deze kabels en leidingen. De oplossing bestaat uit het aanpassen van de bestaande constructie van een kademuur, van een L-element naar een U-element. Het U-element is een gesloten systeem, ingericht als groeiplaats voor de boom. De groeiplaatsconstructie heeft de volgende voordelen: de boom kan een leeftijd halen van minimaal 50 jaar, het probleem rondom wortelopdruk wordt weggenomen, de piekbelasting op het riool vermindert, wortels kunnen kabels en leidingen niet meer beschadigen, er zijn meerdere toepassingsmogelijkheden van de constructie en de beheerskosten worden op termijn sterk gereduceerd.

Afstudeerproject


7

8


Inhoudsopgave VOORWOORD SAMENVATTING 1 INLEIDING 1.1 Probleemstelling 1.2 Doelstelling 1.3 Onderzoeksmethode 1.4 Leeswijzer

13-18 15 16 16 18

2 NATUURLIJKE LEEFOMGEVING VAN DE BOOM 2.1 Bodemstructuur 2.2 Vochthuishouding 2.3 Luchthuishouding 2.4 Voedingselementen 2.5 Bodemleven 2.6 Zout

21-33 22 23 25 27 30 32

3 BODEM 3.1 Specifieke eigenschappen veen 3.2 Grondmechanica 3.3 Bodemkwaliteit

35-41 36 38 39

4 KADEMUURVERNIEUWING 4.1 Bestaande kademuren 4.2 Nieuwe kademuren 4.3 Werkmethode 4.4 Aandachtspunten

43-52 44 47 47 51

5 WATER 5.1 Waterhuishouding 5.2 Grondwater 5.3 Peilfilternet 5.4 Toekomstverwachting

55-64 56 60 62 62

6 ONDERGRONDSE INFRASTRUCTUUR 6.1 Kabels en leidingen 6.2 Riolering 6.3 Woonbootaansluitingen

67-75 68 71 74

7 VERHARDING 7.1 Geschiedenis 7.2 Eigenschappen straatbaksteen 7.3 Verkeersdruk 7.4 Beheer

77-83 78 79 81 84

8 PROBLEMATIEK IN HET GRACHTENPROFIEL

87-91

Afstudeerproject


9

9 REFERENTIESTUDIE GROEIPLAATSCONSTRUCTIES 93-97 9.1 Groeiplaatsconstructies 98 9.2 Multi criteria analyse 96 10 UITGANGSPUNTEN EN RANDVOORWAARDEN 10.1 Constructie 10.2 Boom 10.3 Straatprofiel 10.4 Bereikbaarheid

99-102 100 100 101 102

11 SCHETSONTWERP 11.1 Concept 11.2 Schetsen 11.3 Gekozen model

105-109 106 108 108

12 CONSTRUCTIEF ONTWERP 12.1 Stabiliteitsmodel constructie 12.2 Stabiliteitsmodel scheef gewaaide boom 12.3 Model schuifweerstand 12.4 Model draagkracht ondergrond 12.5 Model opwaartse waterdruk 12.6 Model druk t.g.v. windbelasting 12.7 Model druk t.g.v. gronddruk 12.8 Model bezwijkmoment paalfundering

111-139 112 122 124 125 131 132 134 136

13 UITWERKING GROEIPLAATSCONSTRUCTIE 13.1 Sortiment 13.2 Substraat 13.3 Materialisatie constructie 13.4 Watertoevoer 13.5 Luchthuishouding

141-156 142 145 148 152 155

14 CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN 14.1 Conclusies 14.2 Aanbevelingen

159-163 160 163

LITERATUURLIJST

165

BIJLAGEN A Geografische beschrijving B Kabels en leidingen C Referentiestudie D Schetsen E Model druk op de palen F Technische tekening constructie

10


Afstudeerproject


11

12

1

Inleiding

De aanwezigheid van groen in onze leefomgeving is zo vanzelfsprekend dat we de waarde ervan nauwelijks beseffen. Zonder groen zou de aarde onleefbaar zijn. In dit hoofdstuk wordt toegelicht wat het belang is van bomen langs de grachten in Amsterdam. Vervolgens wordt de hoofdvraag van dit onderzoek in de probleemstelling uiteengezet en wordt de doelstelling en de onderzoeksmethode beschreven.

13

Tegen het einde van de zestiende eeuw begon de stad Amsterdam met het planten van bomen langs de grachten en op pleinen. Vanaf dat moment werden tijdens de stadsuitbreidingen de bomen een standaardonderdeel van de inrichting van grachten en pleinen. In die tijd zijn de bomen aangeplant met hoofdzakelijk een beeldbegeleidende functie en als aankleding van de openbare ruimte (zie figuur 1.1). De bomen hadden in die tijd veel ruimte in zowel onder- als bovengronds. De bedreiging voor bomen toendertijd bestond uit aanrijdingen van paardenkarren en -koetsen. De bodem bestond nog uit opgebaggerde grond waar veel voedingsstoffen in zaten voor de bomen. De bomen konden zich goed ontwikkelen. Het straatprofiel was nog niet of maar deels verhard met keien. Water en zuurstof kon op deze manier goed infiltreren.

Figuur 1.1 Bomen langs de Oudezijds Voorburgwal in de 17e eeuw, door Cornelis Springer

De openbare ruimte is tegenwoordig volstrekt onvergelijkbaar met de situatie in de 16e eeuw. Het huidige grachtenprofiel is ongunstig voor de ontwikkeling van de boom. Het smalle grachtenstraatprofiel is van gevel tot kademuur geheel verhard, vaak tot aan de stam van de bomen. Zwaar verkeer rijdt dicht langs de stamvoet van de boom en auto’s parkeren zo dicht mogelijk tegen de boom aan. Ook ondergronds is ruimte in beslag genomen door veel verschillende voorzieningen, zoals kabels en leidingen en onderheide riooltracés. Daarnaast heeft Amsterdam permanent te maken met bodemdaling door inklinking van het dieper liggende veenpakket. Om bodemdaling te beperken kan het grondwaterpeil niet worden verlaagd. Een hoge grondwaterstand zorgt ervoor dat het veen niet uitdroogt en dus niet inklinkt. Echter waar water is, komt geen zuurstof. En zuurstof is naast water één van de belangrijkste groeifactoren voor bomen. Een hoge grondwaterstand leidt tot oppervlakkige wortels waardoor de bestrating wordt opdrukt. Om de vijftien tot twintig jaar wordt het grachtenprofiel opnieuw bestraat, om de zetting op te vangen en de opgelopen schade aan het wegdek door de wortels

14


te herstellen. De groeiruimte voor de boom wordt dus vanuit de boven- en ondergrond bedreigd en steeds verder ingeperkt. De boom blijft een belangrijk onderdeel van de openbare ruimte. In een stadslandschap is groen onmisbaar voor een goed leefklimaat. Groen is meer dan alleen decoratie en recreatie. Bomen filteren luchtverontreiniging en fijnstof uit de lucht, hebben een positieve invloed op de lichamelijke en psychische gezondheid van mensen, geven ruimte aan ontspanning en beweging, beperken extreme temperatuurverschillen, verminderen afvoerpieken bij neerslag en vangen wind af. De grachtengordel van Amsterdam is uniek in de wereld als stedenbouwkundig kunstwerk in combinatie met de groene aankleding in de vorm van bomen. Amsterdam is bewust ontworpen en ingericht als een groene stad; in vrijwel elke straat of langs elke gracht staan bomen. Een concept dat een belangrijke inspiratiebron is geweest voor negentiende-eeuwse stedenbouwers in Frankrijk en Engeland. Het stadsbeeld werd en wordt bepaald door de uitzonderlijke combinatie van water, steen en groen. Het citaat op pagina 3 geeft de bijzondere waarde aan van bomen langs het grachtenprofiel. De Amsterdamse grachtengordel is in de zomer van 2010 benoemd tot UNESCO-Werelderfgoed. Dit betekent extra aandacht voor een duurzame investering in het behoud van het gebied in zijn huidige vorm inclusief bomen. De bestaande groeiplaatsen voor bomen langs het grachtenprofiel staan door uiteenlopende ontwikkelingen onder druk.

1.1 PROBLEEMSTELLING De circa zeventig kilometer kademuren in het centrum van Amsterdam worden vervangen om te voldoen aan hoge kwaliteitseisen. Jaarlijks wordt een deel van de slechtste kademuren vervangen. Bomen kunnen bij deze werkzaamheden vanwege de technische constructie van een kademuur niet blijven staan. Bomen langs de gracht worden gerooid en er worden jonge bomen herplant. De opdracht van Gemeente Amsterdam is om de kademuurvernieuwing te koppelen aan optimale groeiplaatseisen en -wensen voor nieuwe bomen. Hiervoor worden de invloeden en oplossingen onderzocht. Uiteindelijk leidt dit tot een integrale oplossing voor kademuurvernieuwing en een groeiplaatsinrichting van de bomen, waarbij de bomen een levensduur hebben van minimaal vijftig jaar. In het onderzoek worden de factoren die de problematiek veroorzaken voor bomen in het grachtenprofiel van Amsterdam uiteengezet. Hierna worden de oplossingen beschreven en vergeleken. Uiteindelijk wordt een aanbeveling gegeven voor een duurzame integrale oplossing voor de langere termijn. De volgende hoofdvraag is bij deze probleemstelling geformuleerd: ‘Welke problemen ondervinden bomen in het grachtenprofiel van Stadsdeel Amsterdam Centrum en wat is de best mogelijke integrale groeiplaatsconstructie in combinatie met een kademuurvernieuwing om bomen minimaal vijftig jaar goed te laten groeien?’

Afstudeerproject


15

Om de hoofdvraag te kunnen beantwoorden zijn de volgende deelvragen in het onderzoek opgenomen: ‐ Hoe leeft een boom in zijn natuurlijke leefomgeving? ‐ Welke problemen ondervindt de boom in de stad en in het bijzonder langs de grachten en kademuren? Gekeken wordt naar de volgende factoren: bodem, ondergrondse infrastructuur, verharding en kademuurvernieuwing. ‐ Welke bestaande oplossingsrichtingen worden gebruikt? Zijn deze te optimaliseren of functioneren de oplossingsrichtingen al voldoende? ‐ Wat zijn de randvoorwaarden voor een nieuwe integrale oplossing? ‐ Is integrale groeiplaatsconstructie boomtechnisch mogelijk?

1.2 DOELSTELLING Met dit onderzoek wordt naar een integrale oplossing gezocht voor de toepassing van bomen in het grachtenprofiel van Amsterdam in combinatie met kademuurvernieuwing. Het hoofddoel is het duidelijk in kaart brengen van de problemen die kunnen spelen rondom de bomen in het grachtenprofiel van Amsterdam en het ontwikkelen van een duurzame groeiplaatsconstructie voor langere termijn. De subdoelen zijn: ‐ Voorwaarden opstellen waaraan de groeiplaats (constructie) moet voldoen; ‐ Oplossing en varianten zoeken die in zoveel mogelijke situaties kan worden toegepast; ‐ Ontwikkelen van de ideale oplossing en deze constructief uitwerken. De doelgroep bestaat naast docenten, ontwerpers, technici en beheerders uit iedereen die in de dagelijkse beroepspraktijk te maken heeft met zowel het theoretische en praktische aspect van bomen langs grachten in de stedelijke omgeving.

1.3 ONDERZOEKSMETHODE Voor de zoektocht naar het antwoord of oplossingsrichting op de onderzoeksvraag is een methode van onderzoek omschreven. Hierbij is omschreven van welk type bronnen gebruik wordt gemaakt en welke kaders het onderzoek begrenzen. Dit onderzoek zal zich uitsluitend richten op het grachtenprofiel van stadsdeel Amsterdams Centrum. Dit is een gedeelte van de stad waarin ruimtegebrek zowel bovengronds als ondergronds een groot probleem vormt. De constructie die ontwikkeld wordt, kan op plaatsen toegepast worden waar de doorwortelbare diepte van de boom minder dan één meter bedraagt, waar zware verdichting van de ondergrond is en waar een gereguleerde waterafvoer gewenst is. Er wordt een integrale oplossing uitgewerkt van een groeiplaats voor bomen in combinatie met kademuurvernieuwing. Dat zal dus meegenomen worden in het onderzoek en de uitwerking. De bepalingen ten aanzien van de bomen zullen voortkomen uit het bomenbeleid van Stadsdeel Centrum.

16


Het onderzoek wordt uitgevoerd aan de hand van drie gereedschappen: 1. Literatuurstudie; het gaat hierbij om recent gepubliceerde boeken, publicaties, brochures en digitale informatie. Met het verzamelen en verwerken van de gegevens is getracht om zoveel mogelijk aansluiting te vinden in de vakgebieden binnen de groeiplaatsinrichting, of die daaraan zijn gerelateerd. 2. Veldbezoek; voor de visuele beoordeling en kennismaking met de Amsterdamse grachten en de problematiek daar omheen. 3. Interviews; aan de hand van een vragenlijst verkrijgen we inzicht in de planvorming, ontwerp en beheer van groeiplaatsen langs kademuren. De interviews zijn gericht op medewerkers van de gemeente Amsterdam (afdeling Dienst Ruimtelijke Ordening, stadsdeel Centrum) en advies- en ingenieursbureau Witteveen en Bos. Het onderzoek is als volgt opgebouwd (zie figuur 1.2): - Allereerst wordt de natuurlijke en ideale leefomgeving van de boom beschreven. Er wordt toegelicht wat een boom nodig heeft om te kunnen leven. Het streven is om zoveel mogelijk van de factoren over te brengen naar de integrale groeiplaatsconstructie. - Vervolgens wordt de huidige situatie van de boom in het grachtenprofiel beschreven. Hierbij worden de verstoringsfactoren in het grachtenprofiel beschreven: bodem, kademuurvernieuwing, water, ondergrondse infrastructuur en verharding. - Hieruit volgt de problematiek, waarna bestaande oplossingen in de referentiestudie beschreven worden. De referentiestudie is een onderdeel waarbij de bestaande groeiplaatsconstructies- en mediums worden beschreven. Met deze constructies kan de huidige situatie van een boom verbeterd worden en dus mogelijk (een deel) van de problematiek opgelost worden. - Vervolgens worden de randvoorwaarden gevormd. Deze komen voort uit de ideale situatie van de boom en de huidige situatie (problematiek) van de boom in het grachtenprofiel van Amsterdam. Deze randvoorwaarden vormen de kaders voor de groeiplaatsconstructie. - De volgende stap is het uitwerken van het schetsontwerp: drie verschillende grachten met een ander profiel (smal, middel, breed) met twee verschillende grondwaterstanden. Hierbij worden verschillende oplossingen bedacht hoe er wordt omgegaan met bijvoorbeeld wateren luchthuishouding. - De voor ons meest interessante gracht wordt uitgewerkt. Dit houdt in dat de gracht met de meest complexe problemen en grote toepasbaarheid wordt uitgekozen en verder uitgewerkt. - Vervolgens gaan we het gekozen model uitwerken tot in detail, hierbij wordt gekeken wordt naar de volgende onderdelen: materiaal van de constructie, dimensionering, fundering en verankering, sortiment, substraat en wateren luchthuishouding; - Tegelijkertijd wordt het gekozen model uitgewerkt in een constructief ontwerp, hierbij worden controleberekeningen uitgevoerd om de definitieve vormgeving te bepalen. Hieruit komt hier een technische tekening voort. Het constructief ontwerp is een tussenstap die niet bij ons onderzoek hoort, maar wel heel nauw verwand is en daarom in dit rapport s opgenomen.

Afstudeerproject


17

Figuur 1.2 Schematische weergave van de onderzoeksmehode

- Tot slot worden conclusies gegeven of het haalbaar is om een integrale groeiplaatsconstructie in combinatie met de kademuurvernieuwing aan te leggen? Heeft de boom nog wel toekomst langs de Amsterdamse grachten?

1.4 LEESWIJZER In hoofdstuk 2 wordt de natuurlijke leefomgeving van de boom beschreven. Vervolgens wordt in de hoofdstukken 3 tot en met 7 ingegaan op de verstoringsfactoren van bomen in het stedelijk gebied. In Amsterdam zijn dit: bodem, de kademuurvernieuwing, het watersysteem, ondergrondse infrastructuur en tot slot de verharding. Uiteindelijk worden de verstoringsfactoren samengevat in hoofdstuk 8, de problematiek. Vervolgens wordt in hoofdstuk 9 gekeken of deze problematiek opgelost kan worden door middel van bestaande groeiplaatsconstructies. Samen vormen deze hoofdstukken de basis voor hoofdstuk 10, waarin de randvoorwaarden en uitgangspunten voor de groeiplaatsconstructie beschreven worden. Met deze gegevens wordt in hoofdstuk 11 een schetsontwerp gemaakt. Welke vervolgens definitief vorm gegeven wordt in hoofdstuk 12, het constructief ontwerp. Het constructief ontwerp vormt een theoretisch uitwerking, wat eigenlijk geen onderdeel is van ons onderzoek. Echter het hangt zo nauw samen met dit

18


onderzoek dat het toch opgenomen is. Op basis van de definitieve vormgeving wordt de groeiplaatsconstructie uitgewerkt in hoofdstuk 13. Tot slot worden er conclusies en aanbevelingen gegeven in hoofdstuk 14. Als bijlage zijn toegevoegd: nadere informatie over de geografische beschrijving, kabels en leidingen, de referentiestudie, de schetsen, model druk op palen en de technische tekening van de constructie.

Afstudeerproject


19

20

2

Natuurlijke leefomgeving van de boom

In dit hoofdstuk wordt de natuurlijke leefomgeving van de boom beschreven, dit zijn de ideale groeiplaatsomstandigheden voor een boom. De groeiplaats van een boom dient van een goede kwaliteit te zijn om de boom toekomst te bieden. Onderdelen als de bodemstructuur, vochthuishouding, luchthuishouding, beschikbaarheid van voedingselementen, bodemleven en invloed van zout komen in dit hoofdstuk aan bod.

21

De boom waar vanaf nu over wordt gesproken is de boom in de hoog stedelijke omgeving en niet de boom in een natuurlijke omgeving. Dit is van wezenlijk belang, aangezien de groeiomstandigheden in een natuurlijke omgeving heel verschillend zijn met die van een stedelijke omgeving (zie figuur 2.1). Om aan te kunnen geven wat de ideale groeiplaats is van een boom in de stad, zal eerst moeten worden bekeken hoe een boom leeft en zich ontwikkelt. In dit hoofdstuk wordt de natuurlijke leefomgeving van de boom beschreven, dit zijn de ideale groeiplaatsomstandigheden voor een boom. De groeiplaats van een boom dient van een goede kwaliteit te zijn om de boom toekomst te bieden. Bovengronds wordt de kwaliteit van de groeiplaats in het stedelijk gebied beperkt door onder andere: te weinig ruimte voor de kroonprojectie, ruken valwinden en tocht rond gebouwen, zoute zeewind, calamiteitensnoei, verharding dichtbij de stamvoet en/of zware verkeersbelasting op geringe afstand van de stamvoet. De grootste bedreigingen voor de boom in het stedelijk gebied liggen ondergronds. Om aan te kunnen geven wat de ideale groeiplaats moet zijn van een boom in de stad, wordt de natuurlijke situatie beschreven waarbij de ondergrondse aspecten aan bod komen zoals de bodemstructuur, vochthuishouding, luchthuishouding, beschikbaarheid van voedingselementen, bodemleven en invloed van zout.

Figuur 2.1 Ideale natuurlijke leefomgeving van een boom

2.1 BODEMSTRUCTUUR Ongeveer 20-25% van de massa van de boom leeft in de bodem. Voldoende doorwortelbaar bodemvolume is van groot belang voor de voorziening van water en voedingselementen en voor de stabiliteit van de boom. Het bodemvolume wordt onder andere bepaald door de bodemstructuur, die altijd anders is. Het verschil wordt bepaald door de grote van de vaste elementen en de onderlinge rangschikking en binding van die elementen. De grootte en binding bepalen dus ook de grootte van de poriën. Het gaat er om dat de grond voldoende poriën van verschillende grootte heeft en dat de bodemdeeltjes goed aan elkaar vast zitten waardoor de structuur niet gelijk instort als gevolg van een belasting.

22


Figuur 2.2 Veen waarin de plantenresten goed te herkennen zijn

In Amsterdam is een slappe bodem van het veengebied aanwezig (zie figuur 2.2). Veen bestaat uit gedeeltelijk vergane plantenresten (er is tijdens het rottingsproces te weinig zuurstof toegetreden). Veen is sterk samendrukbaar en het draagvermogen is daardoor zeer gering. In het stedelijk gebied is de structuur van de bodem veelal zwaar verdicht om verzakkingen van de wegen en de bebouwing te voorkomen. Deze verdichting zorgt ervoor dat de vaste delen tegen elkaar zijn samen gedrukt, waardoor er onvoldoende zuurstof en water in de doorwortelbare ruimte van de boom kan komen. Daarnaast kan een verdichting van meer dan 3 MPa er voor zorgen dat de boomwortels niet meer kunnen doordringen in de bodem in hun zoektocht naar voedsel en vocht. Al vanaf 1,5 MPa is de wortelontwikkeling niet meer optimaal. Dit zorgt voor stabiliteitsproblemen en dat er minder voedingsstoffen opgenomen kunnen worden. Daarnaast zorgt een verdichte bodem ook voor wortelopdruk van de verharding. Door de belasting op de weg van voertuigen raken oppervlakkige verhoutte wortels onder elementverharding flink beschadigd. Het beschadigde deel wordt overgroeid door callusweefsel, waardoor er een soort verdikking in de wortel ontstaat. Bij herhaalde beschadigingen gevolgd door overgroeiingen ontstaan een soort wortelknobbels. Als gevolg van de hogere bodemdichtheid worden deze wortelknobbels een klein stukje in de fundatie van de verharding gedrukt. Na verloop van tijd is de opwaartse druk van de wortelknobbel groter dan het gewicht van het bovenliggende element, bijvoorbeeld een klinker, die dan beetje bij beetje wordt opgelicht. Het resultaat is de bekende wortelopdruk.

2.2 VOCHTHUISHOUDING Voor de groei van bomen is water een onmisbaar element. Bomen hebben water nodig voor het transporteren van voedingselementen uit de bodem naar de bladeren, maar ook voor het in stand houden van de celspanning (turgor) in de zachte delen van de boom. De actief levende cellen bestaan voor 80 tot 90 % van het gewicht uit water. Ook is water nodig bij de fotosynthese in de groene delen en bij andere scheikundige processen in de boom. De vochthuishouding in de bodem is dus een belangrijke factor voor het welzijn van de boom.

Afstudeerproject


23

Ongeveer 95% van het water wat de boom opneemt, wordt verdampt. Bij optimale groeiomstandigheden van de boom is de groei maximaal wanneer er zoveel water in de bodem voorradig is, dat de boom in principe onbeperkt kan verdampen. Een beperking in de verdamping betekent minder groei. Verdamping en fotosynthese hangen namelijk sterk met elkaar samen. Zowel verdampend water als koolstofdioxide voor de fotosynthese vindt plaats door middel van de huidmondjes in de bladeren. Bij vocht tekort sluiten de bladeren hun huidmondjes (gedeeltelijk) af. Hierdoor loopt de uitwisseling van gassen sterk terug, dus ook de opname van koolstofdioxide (zie figuur 2.3).

Figuur 2.3 Dwarsdoorsnede van een blad, met boven en onder een buitenlaag van cellen (epidermis)

Een boom kan zijn verdamping nooit helemaal stoppen, ook al zijn de huidmondjes dicht. Mocht de situatie met vochttekort lang duren, zal de celspanning in de bladeren verminderen en de bladeren verwelken. Wanneer de te droge toestand te lang duurt, verdrogen de bladeren en verdorren ze. Ook teveel water in de bodem is niet goed voor de boom. De wortels van de boom gebruiken zuurstof voor hun groei en actieve opnamen van voedingselementen. Deze zuurstof kan alleen via met lucht gevulde poriën in de bodem doordingen en bij de wortels komen. In het stedelijk gebied wordt er vaak van grondwaterstand verwisseld. Als men verhoogt, kan er een tekort aan zuurstof ontstaan, waardoor het bodemleven afsterft en bij een lange periode aan overmaat van vocht kunnen de wortels afsterven (zie afbeelding 2.4). Als men de grondwaterstand verlaagd, kan er een tekort ontstaan aan vocht, waardoor de boom verdroogt. Om een boom te laten groeien is de juiste verhouding nodig van vaste mineralen, water en lucht in de bodem. Die verhouding is 50% vaste elementen, 10-20% water en 20-40% lucht. (bron: dictaat groeiplaatsleer). Het procentuele gehalte van vocht in de bodem is niet overal gelijk. De hoeveelheid beschikbaar vocht in de bodem, is afhankelijk van: - de vochtvoorraad die aan het begin van het groeiseizoen aanwezig is - de levering vanuit het grondwater (de capillaire opstijging) - de effectieve neerslag in het groeiseizoen - het vochtleverend vermogen van de grond (de pF-curve) In het stedelijk gebied is een groot deel van het oppervlak verhard en wordt

24


het water, voor het de kans krijgt in de grond te infiltreren, afgevoerd via de riolering. Ook de capillaire opstijging is in het stedelijke gebied vaak gering, dit omdat er in veel steden zand is opgespoten en dan kan het water niet hoog genoeg stijgen omdat de poriën in zand te groot zijn. De vochtbehoefte van een boom hangt voor het grootste gedeelte samen met de verdamping. De mate waarin een boom verdampt hangt af van het totaal verdampend bladoppervlak, de stand van de huidmondjes in de bladeren en het verschil in dampspanning tussen het blad en de buitenlucht. Dit wordt bepaald door de hoeveelheid zon, de luchtvochtigheid, de windsnelheid en de luchttemperatuur. Het waterverbruik van een 1e grootte boom is gemiddeld 750-1000 liter/m2 kroonprojectie in het groeiseizoen (1 mei tot 1 okt)

Figuur 2.4 Wateroverlast bij bomen kan lijden tot zuurstofgebrek en uiteindelijk het afsterven van de wortels

2.3 LUCHTHUISHOUDING Bomen zijn belangrijke zuurstofproducenten. Onder invloed van zonlicht en water vindt het proces fotosynthese plaats in de bladeren (zie figuur 2.5). Door de huidmondjes dringt met koolstofdioxide geladen lucht binnen in het bladweefsel. Waarna het in contact komt met het bladgroen, de koolstofdioxide, de minerale stoffen en het water worden omgezet onder de invloed van het zonlicht in suikermoleculen. Als restproduct van deze fotosynthese ontstaat zuurstof dat door de bladeren wordt uitgescheiden. De in het blad gemaakte organische moleculen worden in de vorm van waterige oplossing naar alle levende delen van de boom getransporteerd, waar ze worden gebruikt voor de groei en werking, het onderhoud en de reparatie van de organen van de boom. Dit transport vindt niet plaats via de houtvaten maar via andere kanalen die in het basthout zijn gelegen (zie figuur 2.6). Bomen produceren zuurstof, maar hebben een gedeelte hiervan ook weer nodig voor hun eigen ademhaling. Hierbij wordt zuurstof verbruikt en koolstofdioxide geproduceerd. De wortels hebben zuurstof nodig om te functioneren. Ondergronds hebben de wortels kans op een zuurstoftekort. Bij onvoldoende zuurstof in de bodem krijgen de wortels een zuurstofgebrek, waardoor de wortelgroei afneemt en de actieve opname van voedingselementen verminderd.

Afstudeerproject


25

Figuur 2.5 Fotosynthese

De mate waarin een boom reageert op de afname van zuurstof is afhankelijk van de bodemtemperatuur en van de boomsoort. Bij hoge bodemtemperaturen is er veel wortelactiviteit, mocht er geen zuurstof aanwezig zijn dan leidt dit tot het afsterven van wortels. Bij lage bodemtemperaturen (in de winter) is de wortelactiviteit gering, het afwezig zijn van zuurstof heeft dan weinig gevolgen. Het luchtgehalte van de bodem kan sterk variëren. Lucht in de bodem komt voor op die plaatsen waar geen gronddeeltjes of water aanwezig zijn. Meestal zijn dit, voor zover aanwezig, de grotere poriën, scheuren en holten boven het grondwater. De kleine poriën zullen over het algemeen meer met water gevuld zijn, omdat in kleine poriën de aantrekkingskracht (adhesie) van het water aan de gronddeeltjes sterker is. Of een bepaald percentage lucht in de grond voldoende is, hangt af van de structuur in de bodem. In Amsterdam is een veengrond aanwezig, welke weinig structuur heeft. In deze structuurloze grond moet meer dan 20% van het volume uit met lucht gevulde poriën bestaan. (bron: Stadsbomen Vademecum 2A Groeiplaatsaspecten).

26


Figuur 2.6 Transport via kanalen die in het basthout zijn gelegen

2.4 VOEDSELVOORZIENING Voor een gezonde groei en ontwikkeling van de boom zijn voedingselementen essentieel. Deze voedingselementen haalt de boom in principe uit de bodem en lucht. Met zijn wortels haalt een boom de voor hem nodige mineralen uit de bodem. De mate waarin een boom een bepaald voedingselement nodig heeft, hangt af van de functie die dat element in de boom vervult. In de bodem rond de wortels van een boom leven veel verschillende organismen die elkaar aanvullen en beïnvloeden om zo te zorgen voor de omzetting van organisch materiaal in mineralen. Deze mineralen opgelost in water of lucht vormen de bouwstenen voor de boom. Een tekort aan voedingselementen uit zich in de groei en de conditie van de boom. Het kan bijvoorbeeld leiden tot groeistagnatie, vermindering van de weerstand tegen aantastingen, bladverkleuring of bladval. Ook teveel aan voedingselementen kan negatieve gevolgen hebben voor de boom. Dit kan leiden tot een tekort van een ander voedingselement of vergiftigingsverschijnselen bij grotere hoeveelheden van bepaalde microelementen, zoals ijzer, zink of koper. Per voedingselement zal beschreven worden wat de belangrijkste functies zijn en wat de gevolgen voor de boom zijn bij een tekort of overschot. De belangrijkste mineralen voor een boom zijn: - Stikstof (N) - Fosfor (P) - Kalium (K) - Calcium (Ca) - Magnesium (Mg) STIKSTOF (N) Stikstof is belangrijk voor de groei van een boom, dus voor de groei van stengels en het blad, maar ook voor de aanmaak van cellen en voortplantingsorganen bij de boom. Stikstof bepaalt voor een deel de snelheid waarmee een boom groeit. Als bijvoorbeeld de voortplantingsorganen van

Afstudeerproject


27

een boom zich te laat gaan ontwikkelen kunnen de scheuten van een boom invriezen. Dat kan veroorzaakt worden door een teveel aan stikstof. Een tekort aan stikstof zorgt er juist veel voor dat bladeren gaan verkleuren omdat er te weinig bladgroen kan worden aangemaakt (zie figuur 2.7).

Figuur 2.7 Stikstoftekort leidt tot bruine plekken op het blad

FOSFOR (P) Fosfor is er in verschillende vormen, hier wordt verder gesproken over de vorm fosfaat. Dit element zorgt bij bomen voor de overdracht van energie tussen de verschillende organen. Verder speelt fosfaat een rol bij de ontwikkeling van het wortelstelsel, takken en bladeren bij een boom. Mocht een boom een tekort aan fosfaat hebben dan zie je dat ook al snel terug in de groei van de boom, zowel onder- als bovengronds. Een overschot aan fosfaat zal niet snel voorkomen. KALIUM (K) Kalium komt niet voor als element binnen de organische materialen van een boom, maar komt voor in het celvocht van een boom. Hier vervult kalium een groot aantal functies: - bevorderen van de productie van koolhydraten - bevorderen van het transport van assimilaten - bevorderen van wateropname - verminderen van de vorstgevoeligheid - verminderen van de gevoeligheid voor schimmels - verstevigen van de plant

Figuur 2.8 Symptomen van kaliumgebrek: bruine bladrand

28


Een tekort aan kalium is terug te zien aan de fysieke toestand van de boom. Het blad blijft achter in groei. Soms worden de randen van de bladeren geel en kunnen ze zelfs afsterven, dit wordt necrose genoemd (zie figuur 2.8). Een overschot aan kalium zorgt ervoor dat andere belangrijke mineralen niet meer worden opgenomen. CALCIUM (Ca) Calcium heeft in een boom de volgende functies: - verstevigen van de celwand - bevorderen van de wortelgroei - neutraliseren van zuren en giftige stoffen in de plant - regelen van de wateropname Calcium wordt ingebouwd in de celwand van de boom. Als een boom door teveel stikstof ineens snel gaat groeien, kan dat ervoor zorgen dat er te weinig calcium wordt ingebouwd en dat zorgt weer voor infecties. Calciumgebrek leidt tot verminderde groei en beschadigingen van de groeipunten, gevolgd door afsterven daarvan. Vooral de wortels zijn erg gevoelig. Door het opruimen van afgevallen blad en het contact tussen boven- en ondergrond verstoren door een bijvoorbeeld een dichte verhardingslaag, komt er onvoldoende organisch materiaal in de bodem. De ondergrond bestaat van zichzelf veelal uit zand wat weinig organisch materiaal bevat. Zand wordt vereist vanuit de wegenbouw. Dit betekent dat er sowieso weinig voedsel beschikbaar is. Voor het bodemleven is niet voldoende voedsel aanwezig en daardoor worden er geen mineralen meer aangemaakt. Dit ten nadelen van de boom. MAGNESIUM (Mg) Net als kalium en calcium is ook magnesium een belangrijke bouwsteen van de boom. Magnesium is een van de bouwstenen van het bladgroen en daardoor belangrijk voor de stofwisseling binnen de boom. Verder heeft magnesium invloed op het transport van fosfaten en koolhydraten. Bij een magnesium tekort vertonen als eerste de oudere bladereneen snoer van lichtgroene, roze, rode, gele en daarna bruine plekken tussen de zijnerven (zie figuur 2.9). Deze plekken sterven later in het seizoen af. Ook fijne wortels sterven als gevolg van magnesiumgebrek.

Figuur 2.9 Symptomen van magnesiumgebrek: gele vlekken

Afstudeerproject


29

VERWERKING VAN VOEDINGSELEMENTEN De hoeveelheid voedingselementen die een boom nodig heeft, is in iedere situatie anders. Er treden onderling verschillen op, afhankelijk van de boomsoort en de standplaats. De basis voor een goede voorziening van voedingselementen is een voldoende groot doorwortelbaar volume van goede kwaliteit. In het bomenbeleid van Stadsdeel Centrum is voorgeschreven dat bomen optimale groeiplaatsomstandigheden meekrijgen en in beginsel beschikken over een groeiruimte variërend vanaf minimaal 25 m3 tot 40 m3 wortelzone per boom. ‘Onderzoek heeft uitgewezen dat een voldoende groot doorwortelbaar volume bestaat uit 0,75 m3 grondmengels met 5% organische stof per m2 kroonprojectie. Bij rijkere mengels (bijvoorbeeld teelaarde met 7-8% organische stof ) kan worden volstaan met 0,5 m3 per m2 kroonprojectie‘ (bron: Stadsbomen Vademecum 2A Groeiplaatsaspecten). De opname van voedingselementen is een actief proces. Door middel van actieve ionenopname is een boom in staat zich van de juiste hoeveelheden van de gewenste voedingselementen te voorzien. De ionen worden via de stam, de takken en de twijgen naar de bladeren getransporteerd. Dit transport vind plaats door hoofdzakelijk in het spinthout liggende kanalen, de zogenaamde houtvaten. Het spinthout is het jonge hout tussen de bast en het kernhout (zie figuur 26).

2.5 BODEMLEVEN Bodemleven is een essentieel onderdeel voor de ontwikkeling en groei van een boom. De bodem bestaat uit minerale delen en organisch materiaal. Het organisch materiaal bestaat uit dood organisch materiaal (organische stof ) en levend materiaal (bodemleven). Het bodemleven (zie figuur 2.10) speelt een belangrijke rol in de afbraak en omzetting van organische stof. Bodemorganismen zorgen voor het doormengen van de organische stof in de bovenste laag van de bodem.

Figuur 2.10 Bodemleven bestaat onder andere uit regenwormen

30


De bodemorganismen leven van bladval van bomen en verteerd dat tot humus, dit proces wordt humificatie genoemd. Als de organische stof zover is afgebroken dat de plantaardige en dierlijke resten niet meer herkenbaar zijn, dan wordt er gesproken van humus. Humus is een relatief stabiel tussenproduct van de afbraak van organische stof en heeft een aantal belangrijke eigenschappen, het verbetert het vochthoudend vermogen van de grond, het verbetert de structuur van de grond, het heeft het vermogen om voedingselementen tijdelijk vast te leggen en weer af te geven en bij verdere omzetting komen voedingselementen vrij. Humus is hierbij een belangrijke stikstofbron. Humus wordt uiteindelijk afgebroken tot koolstofdioxide, nitraten, water en andere zouten (mineralen), dit proces wordt mineralisatie genoemd. Verschillende groepen bodemorganismen werken mee aan deze processen: bacteriën, schimmels, gisten, eencellige dieren, aaltjes, aardwormen, mijten, springstaarten en wieren. In tabel 2.11 is te zien hoeveel organismen er gemiddeld in een vruchtbaar grasland voorkomen per m2 en wat de biomassa is van de verschillende organismen. Soort

Aantal (per m2)

Biomassa (gram/m2)

Bacteriën Schimmels Eencellige dieren Aaltjes Aardwormen Mijten Springstaarten Overige ongewervelden *

3 x 10 niet te bepalen 5 x 10 10 10 2 x 10 5 x 10 2 x 10

300 400 38 12 132 3 5 36

* slakken, duizendpoten, pissebedden, spinnen, kevers, vliegenlarven, e.d.

Tabel 2.11 Hoeveelheid organismen in vruchtbaar grasland

Eencellige dieren, aaltjes, mijten, insecten, rupsen, wormen en duizendpoten verkleinen vooral het gevallen blad en produceren kleine keuteltjes. Schimmels en paddenstoelen gebruiken die keuteltjes op hun beurt als voedingsbron. De voor het blote oog onzichtbare bodemorganismen, de bacteriën, zorgen er vooral voor dat houtstof wordt omgezet naar nog veel kleinere koolstofverbindingen. Daarbij worden onder andere aminozuren en stikstof gevormd. Een belangrijke categorie schimmels zijn de mycorrhizaschimmels. Schimmels (myco) die een samenleving vormen met de boomwortels (rhiza). De mycorrhizaschimmels zijn schimmels die in symbiose leven met de boomwortels en de opnamemogelijkheden voor vocht en voeding aanmerkelijk verbeteren. In ruil daarvoor krijgen de schimmels organische stoffen terug, die de boom aanmaakt met zijn fotosynthese en naar zijn wortels transporteert. In ongestoorde bodems blijkt meer dan 90% van de bomen mycorrhizaschimmels te hebben. Als de bodemorganismen met elkaar in balans zijn zorgen ze ervoor dat de boom beschermt blijft tegen infecties en giftige stoffen. Ook zorgen ze er voor dat de voedingselementen beschikbaar

Afstudeerproject


31

blijven voor de boom. Maar het is belangrijk om aan te geven dat rond elke boom weer andere organismen leven en dat voor elke boom de optimale verhouding in mineralen weer anders is. Als er rond de boom voldoende bodemleven is, kan de boom de juiste mineralen en voedingsstoffen binnen krijgen waarmee hij bedreigingen van buitenaf goed kan afweren. Nu is vaak het geval dat de boom in het stedelijk gebied door zijn standplaats niet de juiste mineralen kan krijgen omdat de natuurlijke situatie van de boom verstoord is.

2.6 ZOUT In de bodem komen naast nuttige en essentiële voedingselementen, ook stoffen voor die een negatieve invloed hebben op de boom. Een voorbeeld hiervan is chloride, dat als bestanddeel van diverse zouten voorkomt en een belangrijke (negatieve) rol speelt voor de stadsboom. Er zijn verschillende manieren waarop zout bomen kan bereiken. Dit kan op natuurlijke wijze als wel door toedoen van de mens. Er zijn verschillende natuurlijke zoutbronnen. Spatzout en smeltwater Tijdens de vorstperiode wordt in Nederland vrijwel altijd met wegenzout gestrooid. Het zout komt op verschillende manieren in de lucht terecht. De mate waarin smeltwater en strooizout omhoog worden geslingerd, is afhankelijk van de rijsnelheid en het type verharding. Smeltwater met daarin strooizout stroomt tijdens een periode van dooi van de weg af, in principe naar een molgoot of een berm. Vaak passeert het zoute water daarbij groeiplaatsen van bomen en verdwijnt daar voor een deel de grond in. Op die manier kan veel zout bij bomen terechtkomen. Zout zand Het kan gebeuren dat er zand wordt gebruikt voor de aanvulling van verzakkingen van de straat rondom bomen. Zand uit bijvoorbeeld de Noordzee of de Waddenzee kan civieltechnisch zoet genoeg en dus geschikt zijn, maar voor bomen nog te zout. GEVOLGEN VAN ZOUT De gevolgen van zout op de bodem worden voornamelijk veroorzaakt door het natriumion. Het natriumion verdringt op den duur belangrijke voedingselementen zoals calcium, kalium en magnesium. Hierdoor kunnen tekorten ontstaan aan de essentiële voedingselementen. Ook het chloride-ion speelt een rol, het remt de opname van nitraat en fosfor. Bij een boom treedt zoutschade op, wanneer bepaalde delen een langere periode in contact staan met zout of zout water in een hogere concentratie dan de boomsoort kan verdragen. Met name het voorjaar is een kritieke periode. Als de bomen uitlopen, nemen de bomen veel vocht en daarmee zout op. De aanwezigheid van zout in de bodem veroorzaakt een stijging van de osmotische waarde van het bodemwater. Het water wordt hierdoor sterker in de bodem vastgehouden en boom kan het moeilijker opnemen.

32


Spatzout heeft veel nadelige gevolgen. Het dringt de bast, de knoppen en bladeren binnen en onttrekt water aan de levende cellen, waardoor ze verdrogen en sterven. De bast laat los, de knoppen lopen niet meer uit en soms sterven hele takken af (zie figuur 2.12).

Figuur 2.12 Schade aan de boom door spatzout

CONCLUSIE Uit dit hoofdstuk blijkt dat bomen in een natuurlijke situatie veel ondergrondse ruimte vragen om het gewenste eindbeeld te behalen. Echter in het stedelijk gebied wordt de boom beperkt wordt in zijn ontwikkeling. Bovengronds wordt de kwaliteit van de groeiplaats in het stedelijk gebied beperkt. Maar de grootste bedreigingen voor de boom in het stedelijk gebied liggen ondergronds. Om een boom te laten groeien is de juiste verhouding nodig van vaste mineralen, water en lucht in de bodem. Die verhouding is 50% vaste elementen, 10-20% water en 20-40% lucht. Voldoende doorwortelbaar bodemvolume is van groot belang voor de voorziening van water en voedingselementen en voor de stabiliteit van de boom. In het stedelijk gebied is de structuur van de bodem veelal zwaar verdicht om verzakkingen te voorkomen. Deze verdichting zorgt ervoor dat de vaste delen tegen elkaar worden samen gedrukt, waardoor er onvoldoende zuurstof en water in de doorwortelbare ruimte van de boom kan komen. Daarnaast zorgt een verdichte bodem ook voor wortelopdruk van de verharding, doordat de boom een zuurstoftekort heeft en dat elders gaat zoeken. Bij optimale groeiomstandigheden van de boom is de groei maximaal wanneer er zoveel water in de bodem voorradig is, dat de boom in principe onbeperkt kan verdampen. Een beperking in de verdamping betekent minder groei. Echter in het stedelijk gebied is een groot deel van het oppervlak verhard en wordt water, voor het de kans krijgt in de grond te infiltreren, afgevoerd via de riolering. Kortom de basis van een goede groeiplaats bevat een voldoende groot doorwortelbaar volume van goede kwaliteit, waar vocht en water goed kunnen infiltreren en voldoende voedingselementen beschikbaar zijn.

Afstudeerproject


33

34

3

Bodem

Voordat een integrale groeiplaatsconstructie ontwikkeld wordt, is het belangrijk om een algemene indruk te krijgen van de bodemkundige omstandigheden in Amsterdam. In dit hoofdstuk wordt in het kort ingegaan op het ontstaan van de bodem in Amsterdam. Vervolgens wordt de nadruk gelegd op de groeiplaats van de boom in combinatie met de specifieke eigenschappen van veen en worden de problemen rondom de grondmechanica beschreven. Tot slot wordt de bodemkwaliteit beschreven.

35

Amsterdam is gesticht op de plek waar de Amstel uitmondt in het IJ. De bodem is gevormd toen klimaatveranderingen zorgden voor afwisselende perioden van temperatuur- en zeespiegelstijging en extreme kou. Tot ongeveer het jaar 1000 overheersten natuurlijke processen. De samenstelling van de bodem en de ligging van de stad rond Amstel en IJ zijn van grote invloed (geweest) op het bouwen in de stad; de aanleg van de metro, de aanleg van dijken en het reguleren van het grondwaterpeil. Ondanks eeuwenlange ervaring op het gebied van waterbeheer, levert de aanleg van bouwwerken nog regelmatig problemen op. Het is belangrijk om een duidelijk beeld te krijgen van de bodem in Amsterdam. In dit hoofdstuk wordt ingegaan op de specifieke eigenschappen van veen. Vervolgens wordt gekeken wat de mogelijke gevolgen zijn bij de aanleg van de integrale groeiplaatsconstructie langs de grachtengordel. En tot slot wordt de bodemkwaliteit in Amsterdam beschreven.

3.1 SPECIEKE EIGENSCHAPPEN VEEN De ontstaansgeschiedenis van Noord-Nederland is in twee tijdsvakken in te delen, namelijk het Pleistoceen en het Holoceen. De ontstaansgeschiedenis van Amsterdam is uitgebreid beschreven in bijlage A Geologische beschrijving. In de geologische beschrijving wordt het ontstaan van de bodem beschreven, om te kunnen achterhalen of in Amsterdam storende lagen aanwezig zijn. De bodem in Amsterdam bestaat uit veen en klei. Veen bestaat uit gedeeltelijk vergane plantenresten (er is tijdens het rottingsproces te weinig zuurstof toegetreden). Het komt vaak voor dat veen gemengd is met klei. De veenlagen in Amsterdam variëren sterk in dikte, ongeveer is een dikte van 2-4 meter aanwezig (zie afbeelding 3.1).

Figuur 3.1 Dwarsprofiel van de bodem van Amsterdam

Bovenop het veen is de grond opgehoogd met slib en zand. Afgelopen eeuwen is ongeveer honderd miljoen m3 ophoogzand naar Amsterdam gebracht, afkomstig van de Utrechtste Heuvelrug en de strandwallen rondom Hillegom (zie figuur 3.2). Meestal worden lagen veen onderbroken door lagen slappe klei.

36


Figuur 3.2 Ophogingen in Amsterdam

Veen is sterk samendrukbaar. Het draagvermogen is, zonder dat vervorming optreedt, zeer gering. Het draagvermogen wordt groter als het veen wordt samengeperst, ten gevolge daarvan wordt het veen minder doorlatend. Een boom kan in een verdichte situatie slecht wortelen. Bovendien is er geen water en zuurstof aanwezig op plekken waar het veen is samengedrukt. De waterdoorlatendheid kan overigens in horizontale richting vele malen groter zijn dan in verticale richting ten gevolge van de gelaagde structuur van veen. Belangrijke kenmerken van veen zijn de mate van rijping en veraarding. Ongerijpt veen is nooit uitgedroogd en is makkelijk door de vingers te knijpen. Deze laag is voor wortels niet toegankelijk. Veraard veen wil zeggen dat de plantenresten waaruit het veen is opgebouwd niet meer te herkennen zijn omdat deze door het bodemleven zijn verteerd, zoals potgrond wat wel doordringbaar is voor de wortels van een boom. Bij een grove structuur van veen, zal er veel zuurstof nodig zijn voor het oxidatieproces van veen. Dit proces vindt alleen plaats boven de verzadigde zone (waar het grondwater zich bevindt). Hierdoor kan de boom met zijn wortels minder zuurstof opnemen. De bodem in Amsterdam daalt overal, gemiddeld 3 tot 5 mm per jaar. De voortdurende zetting van de ondergrond zorgt ervoor dat de afstand tussen grondwaterspiegel en maaiveld steeds kleiner wordt. Bodemdaling vindt plaats als gevolg van onder andere de inklinking van het aanwezige veenpakket. Om bodemdaling tegen te gaan moet er een stabiel waterpeil gehanteerd worden, zodat het veen niet uitdroogt en dus niet zal inklinken. Hiervoor wordt een hoge grondwaterstand gehanteerd, waar bomen

Afstudeerproject


37

last van ondervinden. De wortels van bomen hebben vooral zuurstof en water nodig. Als ze dat niet krijgen, dan sterft de boom af. Om voldoende zuurstof te krijgen moet een boom in een bodem staan die een voldoende open structuur heeft. Een te sterke verdichting is dus slecht, maar ook een te hoge waterstand. Waar water is, komt immers geen zuurstof. Een boom heeft een doorwortelbare ruimte nodig van minimaal 0,75 m3 per m2 kroonprojectie. In Amsterdam is deze ruimte veelal niet beschikbaar doordat het grondwaterpeil zich op 40 tot 50 centimeter onder maaiveld bevindt. Als het water te lang te hoog staat, stikt de boom en sterven de wortels (en uiteindelijk de hele boom) af. Daarnaast kan door een hoge grondwaterstand een boom niet diep genoeg wortelen, waardoor de stabiliteit van een boom afneemt. Normaal gesproken wordt veen afgebroken door de aanwezigheid van zuurstof en de werking van bacteriën. Bij dit proces komen zuren vrij, waardoor verzuring van de bodem optreedt. Hierdoor kunnen de wortels beschadigen, waardoor de boom minder goed water en voedingsstoffen kan opnemen uit de bodem. Bij uitdroging kan veen verder vergaan, waarbij het voorkomt dat het volume afneemt tot bijvoorbeeld 20 % van het oorspronkelijke volume. De volumieke massa van veen dat met water verzadigd is, bedraagt ongeveer 1000 kg/m3.

3.2 GRONDMECHANICA Veen vormt de ondergrond voor de integrale groeiplaatsconstructie in Amsterdam. Gezien het geringe draagvermogen van veen zal de constructie onderheidt moeten worden. Voordat de constructie gerealiseerd wordt, moet duidelijk zijn welke bodemen mechanische processen een rol kunnen spelen. Er zijn altijd verschijnselen die zich in een specifieke situatie kunnen voordoen en daarbij essentiële invloed uitoefenen op het geotechnisch gedrag van de grondconstructies. Men moet rekening houden met de volgende verschijnselen: opdrijving, zijdelingse wegpersing, zetting en klink. OPDRIJVING In een weinig draagkrachtige klei- of veenlaag kan een instabiele situatie ontstaan ten gevolge van waterdrukverschillen. Het opdrijven van een constructie ontstaat wanneer de opwaartse waterdruk groter is dan het gewicht van de constructie of de opneembare kracht van een eventuele verankering. Dit komt doordat de klei- of veenlagen slecht doorlatend zijn, en er bevindt zich een zandlaag onder de klei- of veenlagen waarin relatief hoge waterdrukken heersen. De waterdruk in de slecht doorlatende laag kan lager zijn dan die in de zandlaag ten gevolge van bemaling van de klei- of veenlaag of door drooglegging van een bouwput of sleuf. Het verschil in waterdruk kan ook veroorzaakt worden door het feit dat de stijghoogte in de zandlaag wordt bepaald door een relatief hoge buitenwaterstand. In dit geval treedt de waterdruk tegen de onderkant van de slecht doorlatende laag waardoor deze op kan lichten of doet barsten wanneer het eigengewicht ervan te laag is. Opdrijving is te voorkomen door het bouwwerk zwaarder uit te voeren, of door deze te verankeren door bijvoorbeeld trekpalen.

38


ZIJDELINGSE WEGPERSING In een situatie kan het voorkomen dat een weinig draagkrachtige laag bovenop een vaste zandlaag is gelegen. Wanneer de bovenste laag belast wordt door een ophoging waarvan de afmeting in horizontale richting beperkt zijn (bijvoorbeeld een dijk), bestaat de mogelijkheid dat de tussenliggende weinig draagkrachtige laag horizontaal wordt weggeperst. Terwijl de onderlaag nauwelijks vervormt en de bovenlaag alleen zettingen ondergaat. ZETTING Meestal spreekt men over zetting als het de volumevermindering van de oorspronkelijke ondergrond betreft. Zettingen komen in sterke mate voor bij weinig draagkrachtige ondergrond, zoals veen en slappe klei. Hierbij wordt water en lucht uit de poriën geperst. De zettingssnelheid hangt af van de textuur en structuur van de grond en het watergehalte, de omvang van de belasting en de eerdere belasting. Het samendrukkingsproces van samendrukbare grond omvat in het algemeen drie fases: De eerste fase is een initiële zetting. Hierbij wordt een belasting aangebracht, bijvoorbeeld een ophoging, waarbij onmiddellijk (een relatief kleine) volumevermindering van de ondergrond plaats vindt. Vervolgens is er een consolidatiezetting welke geleidelijk tot ontwikkeling komt. Hierbij wordt water uit de poriën geperst in een zeer geleidelijk proces. De consolidatiezetting omvat het overgrote deel van de totale zetting. Tot slot is er de secundaire zetting die ook wel wordt aangeduid als kruip. Hierbij neemt de zetting af en is uiteindelijk de ondergrond ‘gezet’. Het verhogen van de belasting op veen in Amsterdam door ophogen met zand leidt altijd tot aanzienlijke zettingen die lang erna kunnen blijven optreden. Bij veel bouwprojecten wordt met de te verwachten zetting van de grond rekening gehouden door deze voor te belasten (bouwrijp maken), zodat bij de start van de bouw de grond reeds ‘gezet’ is. KLINK De opgebrachte grond zal door het eigen gewicht weer in elkaar zakken, hierdoor wordt het poriënvolume kleiner. Dit verschijnsel noemt men klink of inklinking. Door verdichten kan men de snelheid waarmee de inklinking plaats vindt sterk vergroten. Ook de mate van inklinking kan door verdichten sterk worden vergroot. Het is zelfs mogelijk dat door intensieve verdichting een kleiner poriënvolume wordt bereikt. In dat geval spreekt men van negatieve uitlevering. Grond welke niet verdicht wordt, zal vaak een groter poriënvolume (vaak 110 tot 120 %) houden. Men spreekt van blijvende uitlevering.

3.3 BODEMKWALITEIT Veel gebieden in Amsterdam zijn in de loop der eeuwen opgehoogd of gedempt met havenslib en andere (soms verontreinigde) materialen. In het centrum is in 1700 begonnen met het ophogen van het maaiveld. Voor elk stadsdeel in Amsterdam is een bodemkwaliteitskaart gemaakt. Binnen een stadsdeel zijn bodemkwaliteitszones gekarakteriseerd, waarbinnen per bodemlaag de bodemkwaliteit is bepaald. De (gemiddelde) gehalten

Afstudeerproject


39

aan verontreinigingen zijn getoetst, waarna de zones in diverse klassen zijn ingedeeld. De kaarten worden in Amsterdam gebruikt voor het bepalen van de mogelijkheden van hergebruik voor vrijkomende grond of gekeurde grond.

Figuur 3.3 Bodemkwaliteit van Amsterdam

De bodemkwaliteitskaart richt zich met name op de bovenste bodemlaag, te weten de bovenlaag van 0 tot 0,5 meter beneden maaiveld (m-mv) en de laag van 0,5 tot 1,5 m-mv, alsmede op het ondiepe grondwater. In gebieden waar sprake is van een ophooglaag van zand betreft het de gehele ophooglaag tot aan het oorspronkelijke maaiveld. Uit de bodemkwaliteitskaart voor het centrum blijkt dat de diepe lagen bestaan uit sterk verontreinigde grond. De toplaag bestaat uit matig verontreinigde grond (zie figuur 3.5). Binnen een zone is de gemiddelde kwaliteit min of meer gelijk, terwijl er tussen zones duidelijke verschillen in kwaliteit kunnen zijn. Daarom moet er voordat er grond uitgegraven wordt, altijd historisch onderzoek gedaan worden om te weten of de herkomst- of toepassingslocatie niet historisch belast is. De kwaliteit van de bodem verslechterd niet alleen door incidenten en lekkages op één specifieke plek, maar ook in grotere gebieden tegelijk. Men spreekt dan over ‘diffuse’ bodemverontreiniging, bijvoorbeeld veroorzaakt door het neerdwarrelen van loodhoudend stof uit de lucht. Grond die alleen diffuus is verontreinigd, mag worden hergebruikt mits de bodemkwaliteit er op de plek van bestemming niet op achteruit gaat, en mens en milieu bij het

40


beoogde gebruik van de bodem geen gevaar lopen. Zo is grond uit groene zones helemaal schoon en mag overal worden hergebruikt; grond uit gele zones mag overal worden hergebruikt, behalve in de groene zones. Grond uit de rode zones moet aan strengere eisen voldoen: een chemisch laboratorium moet vaststellen of bodemdeeltjes de verontreinigingen voldoende onschadelijk maken. Eeuwenoude verontreinigingen kunnen namelijk zo stevig vastzitten aan bodemdeeltjes, dat ze geen risico meer opleveren voor de volksgezondheid. CONCLUSIE De bodemkundige eigenschappen zijn cruciaal (geweest) voor de vorming van Amsterdam. Echter brengen de bodemkundige eigenschappen ook veel problemen met zich mee, zoals bodemdaling wat gemiddeld 3 tot 5 mm per jaar bedraagt. De voortdurende zetting van de ondergrond zorgt ervoor dat gebouwen scheef gaan staan, straten verzakken en dat de afstand tussen grondwaterspiegel en maaiveld steeds kleiner wordt. Voor constructies en gebouwen kan dit probleem opgevangen worden door deze te onderheien. Voor een boom ligt deze oplossing niet voor de hand, omdat de boom dan nog steeds weinig doorwortelbaar volume heeft. Er moet een oplossing bedacht worden waarbij de boom niet in contact staat met de omliggende bodem, vanwege de slechte bodemkwaliteit en de boom moet voldoende doorwortelbaar volume hebben om zich goed te kunnen ontwikkelen.

Afstudeerproject


41

42

4

Kademuurvernieuwing

Stadsdeel Amsterdam-Centrum heeft circa 70 km kademuren in beheer. Door het veelvuldig terugkeren van zware belastingen hebben de oude oevervoorzieningen het moeilijk. Ieder jaar wordt een deel van de slechtste kademuren vernieuwd. In dit hoofdstuk wordt beschreven hoe de houten fundering van de kademuren werden aangelegd, en wat nu de werkwijze is bij het vervangen van een kademuur.

43

In de binnenstad van Amsterdam is meer dan 70 km oevervoorziening in de vorm van glooiingen en kademuren aanwezig. Oevervoorzieningen beschermen de stad tegen het water, maar zorgen er ook voor dat de grachten voldoende diep blijven en dat het overtollige water kan worden afgevoerd. De stad is door deze oevervoorzieningen beschermd tegen het water waardoor er gelopen, gefietst en geparkeerd kan worden. Een nieuwe kademuur heeft een verwachte levensduur van 80 jaar. De meeste bestaande kademuren zijn echter al 100 jaar of ouder, hoe oud is veelal niet te achterhalen. Door het veelvuldig terugkeren van zware belastingen hebben de oude kademuren het moeilijk. Er wordt zoveel mogelijk geprobeerd door middel van onderhoud en beheer de levensduur te verlengen. Het vervangen van de kademuur is niet altijd nodig. Als door renovatie de functionaliteit en de veiligheid van de kademuur gewaarborgd kan worden, is dit goedkoper en minder ingrijpend dan een reconstructie van de kademuur. Bij een reconstructie van de kademuur komen de bestaande bomen altijd te vervallen. Het vergt veel tijd voordat de nieuwe bomen het voormalige eindbeeld weer behaald hebben. Mocht een renovatie niet haalbaar zijn, wordt een deel van de kademuur vernieuwd. Gemiddeld wordt door Stadsdeel Centrum nog geen 200 strekkende meters kademuur per jaar vernieuwd. In dit onderzoek wordt uitgegaan van het vervangen van een kademuur. Om een duidelijk beeld te geven van een kademuurvernieuwing worden allereerst de bestaande kademuren met een houten fundering beschreven, vervolgens wordt dieper ingegaan op de nieuwe kademuren met een betonnen fundering en tot slot worden de aandachtspunten omschreven.

4.1 BESTAANDE KADEMUREN Tot eind jaren negentig werden bij een kademuurvernieuwing nog altijd houten funderingspalen gebruikt. Hierop werd een houten vloer aangebracht (zie figuur 4.1). Op de vloer werd de kademuur gemetseld. Op het hoger gelegen deel achter de kademuren werden wegen aangelegd. Als er voldoende ruimte was, dan werden er ook bomen aangeplant. De bomen hadden in die tijd vooral een beeldbegeleidende en aankledende functie van de openbare ruimte. VERNIEUWEN VAN KADEMUREN De kademuren met een houten fundering hebben jarenlang goed gewerkt. Door de jaren heen is er veel veranderd in het grachtenprofiel. Deze veranderingen vormen bedreigingen voor de functionaliteit en veiligheid van de kademuur. Wanneer de kademuur onveilig wordt en niet goed meer functioneert wordt deze vervangen. Hierbij moet worden gedacht aan een kademuur die van zijn fundering afschuift of doordat de fundering het begeeft/verzakt. Dit is te constateren door een bolling in de walmuur (zie figuur 4.2), verzakken van achterliggende verharding en snel uitbreidende scheuren in de kademuur. Vaak is de oorzaak houtrot van palen en/of de vloer (zie figuur 4.3), doordat deze niet meer

44


Figuur 4.1 Kademuur op een houten fundering

onder water staan. Dit levert een spanningsveld op tussen veiligheid van de kademuur en de mogelijkheid voor de boom om te overleven. Ook komt het voor dat grond die oorspronkelijk tussen de palen zat weggespoeld is. Palen die niet vast gehouden en beschermd worden door de bodem, krijgen te maken met grotere spanningen en zijn dus kwetsbaarder. Dit kan veroorzaakt worden door grondwaterstroming of een fluctuerend waterpeil. Ook zijn de voegen van de kademuur onderhevig aan erosie, waardoor de kademuur zijn stabiliteit verliest. Op het moment dat een kleine spleet ontstaat waar water in blijft staan, kunnen door invloeden van vorst stukken van de voegen los gebroken worden. Als de voegen in een slechte conditie raken, kan de kademuur doorzakken als gevolg van de slechte stabiliteit (zie figuur 4.4). Op plekken waar de voegen weggesleten zijn en waar voldoende vocht beschikbaar is, groeien vaak plantsoorten. Ook wortels van bomen kunnen stabiliteit vinden in de muur. Op een zwakke plek kunnen de wortels doordringen in de kademuur. Als gevolg van diktegroei kunnen de wortels na verloop van tijd de muur uit elkaar drukken (zie figuur 4.5). Een andere reden voor het vernieuwen is dat de kademuur sneller achteruit gaat door de huidige (verkeers)belasting. Veel kademuren zijn qua constructie niet berekend op het huidige gebruik. Doordat in de loop van de jaren de belasting flink is toegenomen worden de nieuwe kademuren met een andere constructie dan vroeger gebruikelijk was uitgerust om de huidige belasting te kunnen verdragen. In ieder geval kan een kademuur die in slechte staat is voor problemen zorgen in de openbare ruimte. Het vernieuwen van een oever is

Afstudeerproject


45

ook van belang voor het beschermen van de infrastructuur onder grond in de vorm van riolering, gas, elektra en andere kabels en leidingen die in de huidige situatie in het voetpad en/of rijweg liggen. Vernieuwen is dus van belang voor de stad.

Figuur 4.2 Fundering die het heeft begeven: een opbolling in de muur en/of het verzakken van de kademuur

Figuur 4.3 (links) Onderzoek naar een ver gevorderd rottingsproces Figuur 4.4 (rechts) Voegen in een slechte staat

Figuur 4.5 Boomwortels die de kademuur beschadigen

46


4.2 NIEUWE KADEMUREN Tegenwoordig wordt een andere opbouw van de kademuur gehanteerd dan een houten fundering en opbouw. Er is een versimpelde doorsnede van de nieuwe kademuur weergegeven (zie figuur 4.6). De kademuur bestaat uit een betonnen L-element. De houten funderingspalen zijn vervangen door stalen boorpalen, welke gevuld worden met beton wat meer druk kan verdragen. Visueel is de opbouw van de kademuur nog steeds hetzelfde. Om het historische karakter van de grachten te behouden, wordt op de uitsparing van het beton een muur gemetseld. De gemetselde muur hoeft in tegenstelling tot de bestaande kademuren geen druk meer te verdragen. De verkeersdruk wordt opgevangen door het betonnen L-element. Om voor de bomen een goede groeiplaats in te richten, wordt achter de kademuren vaak bomenzand toegepast. Hier zit voeding in voor de boom en het zorgt voor een goede bodemstructuur.

Figuur 4.6 Nieuwe kademuren gemaakt met betonnen L-elementen en een voormetseling

4.3 WERKMETHODE De aanleg van een nieuwe kademuur is specifiek werk wat in verschillende fases dient te gebeuren. De aanleg van een nieuwe kademuur wordt hieronder stap voor stap weergegeven. STAP 1 Allereerst wordt de bestaande verharding en de ondergrond verwijderd. Daarna worden er aan twee zijden van de bestaande kademuur damwanden de grond ingedrukt. Vervolgens wordt bouwkuip ontgraven en droog gepompt. Het drukken van de damwanden gebeurt met speciale machines die er voor zorgen dat er weinig trilling ontstaat ter bescherming van de grachtenpanden.

Afstudeerproject


47

Figuur 4.7 Stap 1 Damwanden worden geslagen met speciale machines

STAP 2 Na de voorbereidingswerkzaamheden worden de bestaande kademuren en de houten vloer verwijderd (zie figuur 4.8). Indien er ondergronds ruimtegebrek ontstaat verwijdert men de houten palen, maar over het algemeen blijven deze zitten om de bodem niet instabieler te maken dan deze al was. Om te zorgen dat de druk op de toegangswegen naar het plangebied niet te hoog wordt, zet men vaak schepen in om de zware materialen af en aan te voeren naar de plaats van bestemming. Op deze manier is er minimale hinder voor verkeer over de weg.

Figuur 4.8 Stap 2 De bouwkuip wordt uitgegraven

48


STAP 3 Het heien van betonnen palen veroorzaakt veel trillingen, waardoor er schade kan optreden aan de omliggende historische panden. Veelal worden de palen dus geboord en om de wanden van de boorschacht niet in te laten storten wordt een stalen buis geplaatst. Deze wordt later vol gestort met beton. Na het storten van het beton blijft de buis achter in de bodem, omdat de kans bestaat dat de wanden alsnog instorten en het beton wegvloeit in het veen. De palen worden gefundeerd op de tweede zandlaag in de bodem, op een diepte van ongeveer twintig meter onder maaiveld. Vanaf hier is de bodem voldoende draagkrachtig.

Figuur 4.9 Stap 3 De fundering wordt aangebracht

STAP 4 Op de palen wordt een vloer van gewapend beton gestort (zie figuur 4.10). De palen, de vloer en de walmuur zijn aan elkaar verankerd, wat zorgt voor extra stevigheid en de opdrijving van de constructie voorkomt. De vloer heeft een dikte van ongeveer 400 mm en de muren hebben een dikte van ongeveer 300 mm. Door de plaatsing van een kwelscherm aan de straatzijde, wordt voorkomen dat grond wegspoelt richting de gracht en het straatwerk niet verzakt. De betonsterktes die normaal gesproken gehanteerd wordt bij een kademuurvernieuwing is C28/35, dit is een gemiddelde betonsterkte. Als dit beton goed gewapend wordt, dan kan het verkeersklasse 45 verdragen.

Afstudeerproject


49

Figuur 4.10 Stap 4 De vloer en muren worden gestort

STAP 5 Nadat het beton is uitgehard wordt aan de zijde van het water een muur gemetseld om het historische karakter te behouden. Na het afwerken van de muur, wordt de overige kade opnieuw ingericht. Als er werkzaamheden aan kabels en leidingen moeten gebeuren, worden deze eerst uitgevoerd. Vervolgens wordt er een ophoogmateriaal (zand o.i.d.) aangevuld.

Figuur 4.11 Stap 5 De constructie wordt afgewerkt

STAP 6 Uiteindelijk wordt geleidelijk het water weer doorgelaten en de damwanden verwijderd. De kademuur is vernieuwd. Als de zware machines en het bouwverkeer weg zijn dan wordt de verdere inrichting van het verdere profiel uitgevoerd. Als er nieuwe bomen langs de kademuur komen, wordt de standplaats duurzaam ingericht door middel van bomenzand of een dragende groeiplaatsconstructie. Als laatste brengt men de verhardingslaag aan.

50


Figuur 4.12 Stap 6 De damwanden worden verwijderd

4.4 AANDACHTSPUNTEN De werkzaamheden van een kademuurvernieuwing zijn vaak ingrijpend. Voordat er van start wordt gegaan met de werkzaamheden voor een kademuurvernieuwing moet het werk zorgvuldig worden voorbereid, zodat er tijdens de aanleg van de kademuren zoveel mogelijk problemen voorkomen kunnen worden. De volgende aandachtspunten zijn hierbij van belang: - Voordat wordt overgegaan tot uitvoeren van de vervangingswerkzaamheden, moet men beseffen dat de werkzaamheden nooit zonder risico’s zullen zijn. Sommige muren zijn al eeuwen oud en van te voren is niet te voorspellen wat men ondergronds tegen zal komen bij de werkzaamheden. - De grachtengordel valt onder UNESCO Werelderfgoed, dat betekent dat er zeer zorgvuldig gewerkt moet worden zodat er geen schade ontstaat aan de historische panden. Vaak worden aannemers gekozen die veel ervaring hebben met deze specifieke werkzaamheden. - De meest gebruikte methode voor het aanbrengen van een damwand is het drukken van de damwanden. Hierbij kunnen slecht of niet gefundeerde constructies/panden schade oplopen, zoals pothuizen, stoepen, bordessen en trappen. Daar komt bij dat de damwand altijd een paar centimeters zal gaan buigen als de bouwkuip wordt ontgraven. Hierdoor zal de grond een klein beetje gaan verschuiven. Dit kan tot gevolg hebben dat de grond onder de pothuizen, stoepen, bordessen en trappen ook gaat verschuiven. Bovendien kan het tot gevolg hebben dat er scheuren ontstaan en/of dat de constructie gaat kantelen. - Bij de funderingstechniek is zwaar materieel (heistellingen en dergelijke) nodig om de fundering aan te brengen. Dit materieel moet worden aangevoerd en verplaatst, wat negatieve gevolgen kan hebben. Werken met lichter materieel is onmogelijk. Dit is in deze tijd niet meer toelaatbaar. Dus zelfs bij

Afstudeerproject


51

een trillingsarme funderingstechniek (zoals stalen boorpalen) kunnen door het materieel trillingen ontstaan. Bij de werkzaamheden moet goed uitgezocht worden wat de beste manier is om de zware machines en materialen op de bestemming te krijgen, zonder dat hier veel verkeershinder van wordt ondervonden. - Het is ook belangrijk dat de gebouwen bereikbaar blijven voor hulpdiensten tijdens calamiteiten. Dit betekent vaak dat de werkzaamheden in verschillende fases uitgevoerd dienen te worden. - Het profiel moet zo optimaal mogelijk ingericht worden. Veel van de kades zijn namelijk erg smal, terwijl er bovengronds en ondergronds steeds meer ruimte gevraagd wordt. Denk hierbij bijvoorbeeld aan het toenemende aantal nutsvoorzieningen en toenemende vraag naar parkeergelegenheid. - De vervanging van een kademuur is complex. Het gehele profiel wordt opnieuw ingericht, dus ook de riolering en de verharding wordt vervangen. Na deze herinrichting gaan de bewoners er vanuit dat er voorlopig geen werkzaamheden meer plaats hoeven te vinden. Als er na de oplevering problemen ontstaan met de fundering van de kademuur, zal men weer alles open moeten maken en zal men weer werkruimte moeten maken. Dit brengt veel extra kosten met zich mee, daarom is het voorwaarde dat de kademuurfundering een zeer duurzaam product is wat minimaal 80 jaar mee kan gaan. - Er bestaat een grote kans dat er in de bestaande situatie beschermde planten diersoort leven op of onder de kademuur. Er moet een goed plan gemaakt worden om deze soorten te behouden en hoe men deze weer terug krijgt na een eventuele herinrichting. - Door de jaren heen is het gebruik van de kades en de indeling sterk veranderd. Men zal goed moeten nagaan of een boom in de nieuwe situatie nog wel past en of deze ook zijn eindbeeld kan behalen. Kan dit niet, dan moet men overwegen of het wel verstandig is om in de nieuwe situatie bomen in te passen of dat men afwijkt van het bestaande sortiment. Mochten er geen mogelijkheden zijn, maar is er toch een grote vraag naar bomen, dan kan dit door middel van een groeiplaatsconstructie mogelijk gemaakt worden. CONCLUSIE Door de jaren heen is het gebruik van de kademuren en de indeling van het grachtenprofiel sterk veranderd. Kademuurvernieuwingen zijn noodzakelijk om de infrastructuur van de stad te behouden. Met een slechte kademuur zakken rijweg, voetpad en niet- gefundeerde constructies weg. De reconstructie van een kademuur bestaat uit ingrijpende werkzaamheden, waarbij bestaande bomen altijd worden gekapt. Het nieuw aanplanten van bomen vergt veel tijd voordat het voormalige eindbeeld behaald is. Door middel van een groeiplaatsconstructie wordt de ruimte gegeven aan een boom om zich te kunnen ontwikkelen.

52


Afstudeerproject


53

54

5

Water

Amsterdam is beroemd om zijn vele grachten. Niet alleen deze grachten maken de hoofdstad zo waterrijk. Ook buiten het centrum loopt een uitgebreid netwerk van waterwegen dat ertoe moet bijdragen dat de vele polders in de stad droog blijven. In de loop der eeuwen hebben menselijke ingrepen plaatsgevonden om te kunnen wonen en leven. Om inzicht te krijgen in het watersysteem is kennis nodig over de waterhuishouding, grondwater, waterkwaliteit, en hemelwaterafvoer.

55

De mens heeft door de ontginningen een belangrijke stempel gedrukt op de ontwikkeling van het watersysteem. Tegenwoordig is het ontgonnen gebied onderhevig aan bodemdaling zoals ook beschreven is in het hoofdstuk bodem. Door een hoge grondwaterstand te hanteren wordt dit proces zoveel mogelijk beperkt. Echter een hoge grondwaterstand is voor een boom niet ideaal om zich te kunnen ontwikkelen. Een tekort of een overschot aan vocht kan grote gevolgen hebben voor de ontwikkeling van de boom. Het watersysteem hangt dus nauw samen met de ondergrond. Regenwater verdwijnt namelijk ook voor een groot deel in de grond, veroorzaakt daarmee een (tijdelijke) verhoging van de grondwaterstand en komt uiteindelijk via drainage of directe grondwaterafstroming in het oppervlaktewater terecht. De ondergrond kan afhankelijk van de grondwaterstand veel water bergen. Om het grondwatersysteem inzichtelijk te maken zal eerst de algemene waterhuishouding in Amsterdam toegelicht worden, vervolgens wordt ingegaan op grondwater en de registratie van grondwaterstromingen (peilfilternet) en tot slot de toekomstverwachtingen.

5.1 WATERHUISHOUDING Bij het ontginnen van het veenlandschap ging het in eerste instantie om de ontwatering van het gebied en om het ontgonnen gebied te beschermen tegen afstromend water uit het veengebied. Evenwijdig werden sloten gegraven waarbij ook de kleine veenstromen in het ontwateringssysteem werden opgenomen. Zo ontstond in Amsterdam een stelsel van polders op verschillende diepten onder zeeniveau (zie figuur 5.1). Het is een laag gelegen gebied met een gevarieerde bodemopbouw, waarvan de bodem bovendien voortdurend verder zakt.

Figuur 5.1 Principe tekening van het poldersysteem

WATERKERINGEN EN DIJKEN Door de bodemdaling in de veengebieden en de zeespiegelstijging maakte het nodig dat er dijken werden aangelegd. Een deel van de belangrijke waterkeringen is bewust of onbewust geïntegreerd of gecamoufleerd in het stadslandschap. Ze zijn onderdeel van een spoor- of wegtalud of straat geworden, zoals langs de IJ-oevers, de A10-Zuid en langs de Singelgracht. Soms zijn de langgerekte dijken nog duidelijk herkenbaar: langs de ringvaarten van de Watergraafsmeer en de Haarlemmermeer en ook de oude zeedijken langs het voormalige open IJ en de Zuiderzee. De waterkeringen begrenzen

56


verschillende peilgebieden en voorkomen dat laaggelegen gebieden vanuit hogere gebieden overstromen. De dijken hebben een belangrijke waterkerende functie. Het bewust of onbewust doorbreken of afgraven ervan, bijvoorbeeld bij bouwwerkzaamheden, kan rampzalige gevolgen hebben. BOEZEMWATEREN EN POLDERS Door de aanleg van dijken konden geen overstromingen plaats vinden, maar het werd moeilijker om het overtollige regenwater kwijt te raken. Vrije afwatering op de rivieren was door de aanleg van dijken niet meer mogelijk: er werden boezemwateren gegraven. Het maaiveld is niet overal even hoog ten opzichte van NAP, ook is het peil in de open wateren niet overal hetzelfde. Het waterpeil in de boezem, is hoger dan de andere wateren, de zogenaamde polderwateren. Dit zijn de wateren in de polders en droogmakerijen, waar Amsterdam voor het grootste deel uit bestaat. De meeste polders zijn (voormalige) veengebieden die in de loop der eeuwen steeds lager zijn komen te liggen, vaak tot enkele meters beneden zeeniveau (NAP). Dit komt door inklinking, door onder andere de afbraak van veen door ontwatering. Het boezemwater in het oude centrum is het hoogst (zie figuur 5.2), het streefpeil is - 0,40 m NAP. Het werkelijke peil fluctueert tussen - 0,55 m NAP en - 0,30 m NAP. De grachten, vaarten en kanalen in de vooroorlogse delen van de stad behoren tot de stadsboezem.

Figuur 5.2 Waterstanden en waterbeheer in Amsterdam

Afstudeerproject


57

Regenwater dat in de landelijke en stedelijke polders valt, wordt in sloten en vaarten verzameld en naar de boezem gepompt. Het stroomgebied van de Amstel watert af via de Amstel, die als een ‘snelweg’ voor de waterafvoer functioneert. Vanuit de Amstel komt het water via de grachten van Amsterdam op het IJ. Vandaar stroomt het water via het Noordzeekanaal richting zee. Bij normale omstandigheden, dat wil zeggen bij normale waterpeilen, functioneert dit watersysteem als één geheel (zie figuur 5.3). Het afvoeren van al dat water naar zee kan op twee manieren. De waterstand op zee is hiervoor bepalend. Is de waterstand lager dan die op het Noordzeekanaal, dan gaat de spuisluis bij IJmuiden open en kan het water onder vrij verval weglopen naar zee. Dat is goedkoop want het kost geen energie. Bij een gewone spui wordt tweemaal per dag water afgevoerd. In normale omstandigheden is dat voldoende. Bij vloed of bij westenwind staat de Noordzee te hoog om te kunnen spuien. Dan moet het gemaal in werking worden gesteld. De spuisluis kan maximaal 500 m3/s afvoeren en de zes pompen van het gemaal hebben een gezamenlijke capaciteit van 260 m3/s.

Figuur 5.3 Normale afwateringssituatie in Amsterdam

HOOGWATERBEMALING Bij een waterstand in de stadsboezem boven - 0,20 m NAP treedt de hoogwaterbemaling in werking (zie figuur 5.4). Hoogwatersituaties in het boezemsysteem komen alleen voor door een combinatie van veel neerslag in het stroomgebied en hoge waterstanden op de Noordzee, waardoor niet kan worden gespuid bij IJmuiden. Bij een peil van NAP -0,20 m op het Noordzeekanaal kan het boezemsysteem van Amstelland-West afgescheiden worden van het Noordzeekanaal en het Amsterdam-Rijnkanaal door alle sluizen en keringen van het IJfront (sluizen en keringen tussen de Amsterdamse stadsboezem en het IJ) en het Amsterdam-

58


Figuur 5.4 Afwateringssituatie bij hoogwaterbemaling in Amsterdam

Rijnkanaalfront te sluiten en het gebied volledig door het gemaal Zeeburg te bemalen. Zeeburg maalt dan uit op het IJmeer/Markermeer. Dit komt hooguit eens in de 1 á 2 jaar voor. Het gemaal Zeeburg heeft een capaciteit van driemaal 13,3 m³/s (800 m³/min) en eenmaal 16,6 m³/s (1000 m³/min). Bij een stijgende waterstand van - 0,15 m NAP worden de overige sluizen aan het IJ-front en het (gedeeltelijk) Amstelfront gesloten en bemaalt het gemaal Zeeburg, de stadsboezem en het westelijk deel van Amstellandsboezem met 56 m³/s (3400 m³/min). Vroeger werden deze maatregelen getroffen omdat bij waterstanden hoger dan -0,15 m NAP wateroverlast in ondermeer Amsterdam ontstond. Inmiddels zijn de drempels van de riooloverstorten in Amsterdam verhoogd, waardoor er geen hoogwaterbemaling voor Amsterdam meer nodig is en er minder noodzaak is om het IJ-front zo snel te sluiten. De boezemwateren zijn niet alleen belangrijk voor de aan- en afvoer van water, maar hebben ook een belangrijke functie voor de tijdelijke (piek) berging van water(overschotten), met name in de opgehoogde oudere delen van de stad waar vrijwel geen ander water aanwezig is. Dit stelt eisen aan de doorvoercapaciteit en betekent ook dat het water vrij moet worden gehouden van belemmeringen, zoals versmallingen bij een brug, voor de doorstroming. WATERVERVERSING De aan- en afvoer van het water in Amsterdam wordt onder andere bepaald door de verversing van grachtenwater in de oude stad. De grachten worden via gemaal Zeeburg met water uit het IJmeer doorgespoeld wanneer het zuurstofgehalte te laag is. Hierbij worden een aantal sluizen langs het Amstel- en IJfront gesloten (zie figuur 5.5). Bij het doorspoelen wordt er zoveel mogelijk gebruik gemaakt van ‘natuurlijk verval’: als het water op het IJmeer 20 tot 25 cm hoger staat dan in de stad, kunnen de grachten worden

Afstudeerproject


59

ververst met vrije instroom zonder dat bij gemaal Zeeburg gepompt hoeft te worden. Tegenwoordig is er minder intensieve verversing nodig doordat de grachtengordel is voorzien van riolering en afvalwater niet meer wordt geloosd. Bij de verschillende situaties (hoogwaterbemaling, normale afvoer en waterverversing van de binnenstad) horen verschillende peilen, stroomsnelheden en stroomrichtingen. In het technisch ontwerp wordt nader ingegaan op de specifieke gegevens van de proeflocatie die wordt uitgewerkt.

Figuur 5.5 Afwateringssituatie bij verversing van de grachten

5.2 GRONDWATER Grondwater is water in de bodem onder de grondwaterspiegel. De grondwaterspiegel (grondwaterstand) bevindt zich op die hoogte waar de druk van het grondwater gelijk is aan de luchtdruk. Het grondwater in het ophoogmateriaal noemen we het freatisch grondwater. Boven de grondwaterspiegel bevindt zich water in de onverzadigde zone: het bodemvocht. Het grondwater dieper in de bodem, in de watervoerende pakketten, noemen we het diepe grondwater. De grondwaterstand wordt in Amsterdam bepaald door de neerslag die infiltreert waarmee het grondwater wordt aangevuld. Daarnaast worden de aanvulling en onttrekking van grondwater mede bepaald door de mate van kwel vanuit of wegzijging naar het diepere grondwater in het (eerste) watervoerende pakket. Na een regenbui verzamelt het hemelwater zich in vijvers, sloten en grachten, waarna gemalen het naar de boezem pompen. Om te voorkomen dat de boezem na hevige neerslag overbelast raakt, is het van belang overtollig water tijdelijk in de stad vast te houden, zeker tegenwoordig met de toenemende piekbelastingen. Op onbebouwde en onverharde plekken kan het regenwater infiltreren om daar het grondwater aan te vullen (zie figuur 5.6).

60


Figuur 5.6 Grond- en oppervlaktewater

Bij infiltratie van overtollig water stroomt het met enige vertraging na verloop van tijd naar het oppervlaktewater. Hoe lang dat duurt is afhankelijk van de grootte van het drukverschil en de doorlatendheid van de grondsoort (in klei stroomt water langzaam, in zand snel). Ook het heterogeen bodemprofiel (door menselijk ingrijpen) bepaald mede de stroming van het grondwater, door eventuele verdichtingen. Door de aanwezigheid van obstakels zoals funderingen, damwanden, keldermuren kan grondwater lokaal langzaam stromen. Ook het oppervlaktewaterpeil is mede bepalend voor de grondwaterstroming, hoe lager het peil is, hoe sneller het grondwater naar het oppervlaktewater toe stroomt. Al deze factoren tezamen maken het hydrologisch proces in een stedelijk gebied tot een complex en moeilijk te beïnvloeden geheel. Parameters kunnen van plaats tot plaats sterk verschillen en daarmee op relatief korte afstand van elkaar grote verschillen in freatische grondwaterstanden veroorzaken. Stroomt grondwater niet snel genoeg weg, dan kan wateroverlast optreden. De dichte bebouwing kan de afstroming van grondwater belemmeren, hetgeen voor wateroverlast kan zorgen, zoals het vollopen van kelders en kruipruimtes. Als het grondwater juist te veel daalt kan schade ontstaan door droogte. Een gevolg is dat de houten funderingspalen gaan rotten. Valt de kop van een paal droog, dan verliest hij zijn draagvermogen en kunnen gebouwen verzakken. In vooroorlogse wijken is dat te zien aan scheuren in de gevel (zie figuur 5.7).

Figuur 5.7 Door grondwaterpeilverlaging zakken steeds meer huizen op houten palen door hun hoeven

Afstudeerproject


61

5.3 PEILFILTERNET Binnen de gemeente Amsterdam is een uitgebreid waarnemingsnet aanwezig, bestaande uit meer dan 3000 peilfilters. Deze worden periodiek waargenomen, waarmee de fluctuaties van de grondwaterstand permanent kunnen worden geregistreerd. Met deze gegevens kan de stand van het grondwater in de tijd worden uitgezet. Controle in de verschillende bodemlagen is nodig om de grondwaterstand enigszins te kunnen beheersen. Plotselinge verschillen in de metingen waarschuwen voor lekkages, clandestiene bemaling en calamiteiten. Doordat de metingen al lange tijd worden uitgevoerd, is inzicht ontstaan in het gedrag van het grondwater en de invloed van de jaargetijden. Is de stand te hoog, dan dreigt directe wateroverlast als ontgravingen worden uitgevoerd voor kabels en leidingen. Ook zijn dan problemen te verwachten bij de funderingen van wegen tijdens de vorstperiode, door het opvriezen van wegen. Een te lage grondwaterstand veroorzaakt ook problemen, zoals in de paragraaf grondwater is beschreven. Het is dus van belang dat het peil van het grondwater constant wordt gehouden binnen de natuurlijke fluctuaties. Door beïnvloeding van het oppervlaktewater kan de grondwaterspiegel op een bepaald niveau worden gehouden. Uit de peilfilters kunnen ook watermonsters genomen worden om de kwaliteit van het water te kunnen beoordelen. Niet alleen verzilting speelt hierbij een rol. Door de grondwaterstroming kunnen verontreinigde deeltjes worden meegevoerd waardoor een grotere verspreiding van verontreiniging kan ontstaan, wat niet gewenst is. Het grondwater in Amsterdam bevat over het algemeen hoge stikstofconcentraties (metingen in de periode 1991-1996). Dit kan komen door de bodemsamenstelling (veen). Op een aantal locaties is een hoog chloridegehalte gevonden. Dit kan veroorzaakt worden door kwelwater in polders en invloed van zeewater in de diepere zandlagen. Van (an)organische microverontreinigingen zijn geen noemenswaardige hoge concentraties gevonden, met uitzondering van arseen en kwik op sommige locaties.

5.4 TOEKOMSTVERWACHTING Verdichting en waterberging zorgen voor spanning in het ruimtegebruik in de stad. Door het toenemend aantal piekbuien en langdurige regenval neemt het belang van de wateropslagcapaciteit in het stedelijk gebied toe. Naarmate het verhard oppervlak toeneemt, vermindert de tijdelijke opvangcapaciteit elders en des te groter is de belasting van het bestaande waterafvoersysteem. Om te kunnen (blijven) zorgen voor een goede grondwaterhuishouding in Amsterdam moet er rekening gehouden worden met een aantal ontwikkelingen: Toenemend gebruik van de bovengrond De toenemende vraag naar ruimte voor wonen, bedrijvigheid en mobiliteit conflicteert dan steeds meer met ruimteclaims vanuit bodem en (grond)water. Door intensivering van woongebieden wordt steeds meer onverhard oppervlak in beslag genomen.

62


Toenemend gebruik van de ondergrond Het toenemend gebruik van de ondergrond vergroot enerzijds de noodzaak voor het reguleren of ‘bestemmen’ van de ondergrond en anderzijds de noodzaak van een goed inzicht in de opbouw en het gebruik van de ondergrond.

Figuur 5.8 Onder- en bovengronds wordt er steeds meer ruimte ingenomen

Bodemdaling In grote delen van Amsterdam en de omliggende gebieden daalt de bodem al eeuwen. De bebouwing is meestal goed gefundeerd, maar de parken, straten en veenweidegebieden niet. Dat zorgt voor hoogteverschillen die steeds groter worden. Er kan overlast ontstaan omdat neerslag niet meer goed weg kan, of omdat het grondwater steeds dichter onder het maaiveld komt te staan. Bodemdaling treedt met name op in de zomer, als het grondwater uitzakt. Langere droge perioden zullen daarom naar verwachting zorgen voor een vergroting van het probleem. Klimaatverandering Klimaatverandering houdt in dat neerslagpatronen veranderen, de temperatuur en zeespiegel gaan stijgen. Dit kan leiden tot onder andere tot een verhoogd overstromingsrisico, drogere zomers en vooral meer neerslag in de winters. Met name de hevige buien in de winter zorgen voor een verhoogd risico op wateroverlast als de capaciteit van de voorzieningen en/of het oppervlaktewater onvoldoende is. Tijdens en na zo’n bui moeten een slimme inrichting van verharde oppervlakken en een voldoende ruim watersysteem ervoor zorgen dat overlast in huizen of op cruciale verkeerswegen door welk soort water dan ook wordt voorkomen. De wereldwijde klimaatverandering zorgt volgens KNMI scenario’s in Nederland voor een gemiddelde temperatuurstijging van 1 tot 3 graden Celsius in 2050. Vooral de zomers worden flink droger: er valt minder neerslag en de verdamping neemt toe. Dit betekent voor het watersysteem dat vaker water van elders nodig zal zijn om de sloten op peil te houden. Dat is in een groot deel van de Amsterdam cruciaal vanwege de veenbodems. Zo kunnen verzakkingen van waterkeringen of huizen worden voorkomen.

Afstudeerproject


63

Kwaliteit van oppervlaktewater Het intensieve stedelijke gebruik zet de kwaliteit van het stedelijk oppervlaktewater onder druk. Door hogere temperaturen en beperkte water aanvoer is de kans op algenbloei en botulisme groter. Botulisme is een vorm van voedselvergiftiging, waarbij een bacterie een gifstof produceert. Ook kunnen problemen met de waterkwaliteit ontstaan met de inlaat van drinkwater uit de rivieren en met koelwater voor de energiecentrales langs het Amsterdam-Rijnkanaal en Noordzeekanaal. Tegelijkertijd gaat zoutindringing een grotere rol spelen, zowel vanuit het Noordzeekanaal als uit de diepe polders. CONCLUSIE Uit dit hoofdstuk blijkt dat het grondwater een complex en moeilijk te beïnvloeden geheel is. Is de grondwaterstand te hoog, dan dreigt directe wateroverlast als ontgravingen worden uitgevoerd voor kabels en leidingen. Ook zijn dan problemen te verwachten bij de funderingen van wegen tijdens de vorstperiode, door het opvriezen van wegen. Een te lage grondwaterstand veroorzaakt ook problemen, zoals paalrot van funderingspalen. Het is dus van belang dat het peil van het grondwater constant wordt gehouden binnen de natuurlijke fluctuaties. In Amsterdam gebeurt dit door middel van het peilfilternet wat de grondwaterstromingen registreert. Controle in de verschillende bodemlagen is nodig om de grondwaterstand enigszins te kunnen beheersen. Bij de ontwikkeling van de integrale groeiplaatsconstructie moet rekening gehouden worden met de invloeden van grondwater. Een hoge grondwaterstand zorgt onder andere voor weinig doorwortelbare ruimte voor een boom, de bodem verslempt en de aanleg van een constructie kan veel problemen met zich meebrengen. Ook moet er gekeken worden of het mogelijk is om hemelwater af te koppelen, zodat bij piekbelastingenhet riool minder zwaar wordt belast.

64


Afstudeerproject


65

66

6

Ondergrondse infrastructuur

Iedere stadsboom stelt eisen aan de bodem. De bodem is echter niet alleen beschikbaar als groeiruimte voor de boom, maar wordt ook voor andere functies gebruikt die tegenstrijdige eisen hebben. Het gaat dan onder andere om kabels en leidingen. In dit hoofdstuk wordt de werking van kabels en leidingen, de riolering en tot slot de woonbootaansluitingen beschreven.

67

Iedere stadsboom stelt eisen aan de ondergrondse groeiruimte. Deze ruimte is echter niet alleen beschikbaar als groeiruimte voor de boom, maar wordt ook voor andere functies gebruikt die tegenstrijdige eisen hebben. Het gaat dan onder andere om kabels en leidingen. In dit hoofdstuk wordt de ondergrondse infrastructuur in het stedelijk gebied geïnventariseerd, deze zijn van belang voor de uitwerking van de groeiplaatsconstructie. De volgende onderdelen worden behandeld: kabels en leidingen, riolering en woonbootaansluitingen. Iedere stad heeft zijn eigen handboek kabels en leidingen (Handboek K&L). Hierin staat aangegeven hoe om te gaan met bepalingen over de ligging of het beheer van kabels en leidingen. Ook Amsterdam heeft een dergelijk handboek. De uitgangspunten vanuit dit handboek vormen de basis voor dit hoofdstuk.

6.1 KABELS EN LEIDINGEN Als er wordt gesproken over transport en distributie denkt men als snel aan vrachtverkeer over weg, water of in de lucht. Een groot en belangrijk deel van de transport en distributie vind echter plaats ondergronds, via een stelsel van kabels en leidingen. Dit stelsel heeft een ondergrondse lengte van meer dan 1,5 miljoen kilometer. Ondertussen is het één van de grootste bedreigingen voor bomen in het stedelijk gebied. De belangrijkste motieven voor de keuze om transport ondergronds te laten verlopen zijn veiligheid, bescherming en duurzaamheid. Ondergronds zijn de kabels en leidingen beschermd tegen de weersinvloeden zoals vorst en wind. Een voorbeeld van het aspect veiligheid; er liggen in Nederland veel datakabels van ziekenhuizen, politie, defensie en andere overheidsinstellingen. Het is van maatschappelijk belang dat deze vorm van datavervoer altijd beschermd blijft. Er ligt een grote verscheidenheid aan kabels en leidingen ondergronds. De hoofdgroepen zijn communicatienet, elektriciteitsnet, gasleidingnet, waterleidingnet, stadsverwarming en het rioleringsnet. In dit onderzoek zullen niet alle kabels en leidingen afzonderlijk behandeld worden. Allereerst worden de volgende algemene aspecten beschreven: technische gegevens, ligging, aanleg en beheer. TECHNISCHE GEGEVENS In tabel 6.1 zijn de technische gegevens weergegeven van de meest voorkomende kabels en leidingen in Nederland. Deze liggen in elk straatprofiel Soort Telecom Communicatie Elektriciteit Gasdistributie lage druk Gasdistributie hoge druk Waterleiding Riolering vrij verval Riolering mechanisch Stadsverwarming

68

Lengte (km) 255.00 250.000 320.000 125.000 12.000 116.500 80.000 16.000 8.000

Kleur groen groen rood geel geel wit grijs grijs divers

Diepte (m) 0.60 0.60 0.70 0.65 1.00 1.00 1.00 1.00 0.70


Levensduur 75-100 jaar 25- 50 jaar 40-100 jaar 40-100jaar 40-100 jaar 50-100 jaar 60-100 jaar 60-100 jaar 50-100 jaar

Tabel 6.1 Technische gegevens kabels en leidingen

en dus ook in het grachtenprofiel van Amsterdam. Specifieke informatie over kabels en leidingen is terug te vinden in bijlage B Kabels en leidingen. Hierbij wordt van alle hoofdgroepen de werking uitgebreid toegelicht. LIGGING De kabels en leidingen lopen meestal over gemeentegrond en zelden over particuliere grond, zodat de gemeente erbij kan in geval van calamiteiten. De gemeente is geen eigenaar van de kabel maar heeft wel een gedoogplicht ten aanzien van de kabels en leidingen. De ligging en diepte van de kabels en leidingen zijn vastgelegd en zo hebben ze allemaal hun eigen plek in de ondergrondse ruimte. Met het oog op de veiligheid zijn er regels over de ligging. Een elektriciteitskabel mag niet bij een gasleiding in het tracé liggen, en waterleidingen moeten vorstvrij liggen op een minimale diepte van 0,60 m -mv. In figuur 6.2 is een profiel weergegeven van de kabels en leidingen in een woonstraat. Het is van belang om aan te geven dat tijdens de aanleg van de kabels en leidingen dit standaardprofiel vaak niet gehandhaafd wordt.

Figuur 6.2 Iedere kabels en leiding heeft zijn eigen plek in de ondergrondse ruimte

De ligging van alle kabels en leidingen moet voor iedere grondroerder bekend zijn. Hiervoor is een centraal systeem, voorheen werd dit geregeld door het Kabels en Leidingen Informatie Centrum (KLIC). Per juli 2008 is de Wet Informatie Uitwisseling Ondergrondse Netten (WION) in werking getreden. Als een grondroerder begint met werkzaamheden moet hij een zogenaamde KLICmelding doen. Hij ontvangt dan een verzameling tekeningen waarop de ligging van de verschillende kabels en leidingen is aangegeven (zie figuur 6.3).

Figuur 6.3 Een voorbeeld van een KLICKmelding

Afstudeerproject


69

AANLEG De kabels en leidingen worden aangelegd door grondroerders. Deze werken in dienst van of zijn ingehuurd door netbeheerders of gemeenten. Zij moeten werken volgens de vastgestelde NEN-normen (NEderlandse Norm). Deze normen geven aan op welke diepte en op welke manier de kabels en leidingen moeten worden aangelegd. De sterkte van de kabel of leiding wordt bepaald door de materiaalkeuze, wanddikte, eventuele wapening, de verhouding van stijfheid van de buis ten opzichte van de omringende grond, de zijdruk en de wijze van funderen. Voor aanleg of onderhoud van kabels en leidingen moet regelmatig gegraven worden, daarom liggen ze doorgaans onder open, opneembare verharding. Een elementverharding kan relatief goedkoop worden verwijderd en teruggelegd (zie figuur 6.4). Een gasleiding mag niet onder een gesloten verharding gelegd worden, omdat bij een lek door ophoping van gas ontploffingsgevaar kan ontstaan. Een gesloten verharding laat geen zuurstof en vocht door, en is daarom lastig te combineren met bomen. Onder de gesloten verharding van de rijbaan liggen meestal alleen doorgaande hoofdleidingen die weinig onderhoud vragen. De distributieleidingen met veel huisaansluitingen liggen onder het trottoir of fietspad met een tegelverharding. Gevolg hiervan is dat de boom de (beperkte) groeiruimte onder het trottoir of fietspad vaak moet delen met nutsvoorzieningen. Door de diktegroei van wortels kunnen kabels en leidingen beschadigen of vervormen. Ook een stalen beschermlaag kan door wortels beschadigen, waardoor water bij het staal van de buis kan komen en kan gaan roesten. Bij elektriciteitsleidingen speelt nog een ander probleem. In het geval van overbelasting en wateronttrekking van water door de boomwortels is er kans op uitdroging van de grond rondom de leidingen. De warmte die in deze

Figuur 6.4 Grote hoeveelheid kabels en leidingen onder elementverharding

70


leidingen ontstaat moet via de bodem worden afgevoerd. Droge grond geleidt warmte slechter dan vochtige grond. Hierdoor bestaat het gevaar dat de kabel onvoldoende afkoelt en doorbrandt. In verband met mogelijke beschadigingen wensen de beheerders geen wortelgroei binnen twee meter van hun tracés. Ons plangebied ligt in een gebied met een slappe bodem. Daarom moet er rekening gehouden worden met verzakken van kabels en leidingen. In de volgende paragraaf riolering wordt hierop dieper ingegaan.

6.2 RIOLERING In Nederland werd tot in de jaren ’30 van de 20e eeuw nog gebruik gemaakt van emmers waarop de behoefte werd gedaan. Deze emmers werden opgehaald en geleegd in de plaatselijke rivier. In de steden werden de grachten gebruikt als open riool. Dit had veel nadelen, zoals verspreiding van ziektes, stankoverlast, aantasting van het ecosysteem en/of het open water had niet voldoende capaciteit om rioolwater te verwerken. Pas toen er een gesloten rioleringssysteem werd aangelegd kwam hier een einde aan. Er zijn meerdere soorten riolering. De keuze van soort riolering wordt ondermeer bepaald door de ondergrond, het gebruik en de ligging. In dit hoofdstuk wordt kort ingegaan op de werking van de vrijverval- en mechanische riolering die in Amsterdam worden gebruikt. Hieronder een actueel overzicht van de hoeveelheden riolering in Amsterdam. Vuil water

KM

Schoonwater

KM

Gemengd riool Overstortleiding DWA-Riool Transportriool Pers- en drukleiding Vacuümleiding Totaal

525 14 833 240 529 4 2145

RWA - riool RWA+drainage IT-Riool Totaal

1.650 6 10 1666

Infiltratie riolering Drainage Totaal

KM 220 220

Tabel 6.5 Hoeveelheid riolering in Amsterdam

VRIJVERVAL RIOLERING Een vrijverval riolering werkt door middel van de zwaartekracht. Leidingen worden op afschot gelegd dit wordt bij de riolering het verhang genoemd. Het afvalwater stroomt dan naar het laagste punt. De vrijverval riolering is onderverdeeld in de volgende systemen: gemengd stelsel, gescheiden stelsel en verbeterd gescheiden stelsel. Deze zullen kort toelicht worden. Gemengd rioolstelsel Via het gemengde stelsel wordt hemelwater en afvalwater van de huizen getransporteerd naar het RWZI (rioolwaterzuiveringsinstallatie). Dit systeem is veel aangelegd tijdens de opkomst van de riolering in Nederland (zie figuur 6.6). Een nadeel van dit systeem is echter dat er ook veel ‘schoon’ hemelwater wordt afgevoerd naar de RWZI. Hierdoor wordt de RWZI veel meer belast dan eigenlijk nodig is, vooral bij piekbuien zal die overbelasting plaats vinden. Tijdens deze piekbuien zal het overschot dat niet verwerkt kan worden door

Afstudeerproject


71

het riool, geloosd worden op het oppervlaktewater. Hierdoor komt er vervuild water in het oppervlaktewater terecht.

Figuur 6.6 Principe tekening van een gemengd rioolstelsel

Gescheiden rioolstelsel Om het bovengenoemde nadeel op te lossen is het gescheiden rioolstelsel ontwikkeld. Dit stelsel bestaat uit twee buizen (zie figuur 6.7). Een buis voor de afvoer van afvalwater van huizen en bedrijven naar de RWZI de zogenoemde DWA (droogweer afvoer). De andere buis is voor de afvoer van hemelwater naar het oppervlaktewater of het grondwater doormiddel van infiltratie. Deze afvoer wordt ook wel RWA (regenwaterafvoer) genoemd.

Figuur 6.7 Principe tekening van een gescheiden rioolstelsel

Verbeterd gescheiden stelsel Het gescheiden stelsel is later weer aangepast. Er is een verbinding gemaakt tussen de RWA en DWA gemaakt. Het vuil dat op de bestrating ligt, spoelt met de eerste bui het riool in. Deze zogenoemde ‘first flush’ wordt nu afgevoerd naar de RWA in plaats van naar het oppervlaktewater (zie figuur 6.8).

72


Figuur 6.8 Principe tekening van een verbeterd gescheiden rioolstelsel

MECHANISCHE RIOLERING Op afgelegen plaatsen of plaatsen waar het niet praktisch is om vrijverval riolering aan te leggen, kan gewerkt worden met een mechanische riolering. Bij alle soorten mechanische riolering wordt het water opgevangen in een put. Als het water een bepaald peil heeft bereikt wordt de put leeggepompt. De mechanische riolering is onderverdeeld in de volgende systemen: drukriolering, vacuümriolering en luchtpersriolering. Drukriolering wordt het meest gebruikt, het afvalwater wordt dan door een pomp de rioolleiding in gepompt. Bij een vacuümriolering wordt de leiding vacuüm gezogen vanaf een tussenstation. Bij een luchtpersriolering wordt door middel van luchtdruk het afvalwater naar de RWZI vervoerd. MATERIAAL De buizen in een rioleringsstelsel kunnen van beton, gres of kunststof zijn vervaardigd. De riolering in Nederland bestaat voor ruim 70% uit beton, zo’n 20% uit kunststof (PVC, PE of GVK) en 5% uit gres. Het voordeel van een kunststof leiding is dat deze eenvoudig te bewerken is. De materiaalkeuze hangt onder andere samen met de manier waarop het afvalwater door de riolering wordt vervoerd en de chemische samenstelling van het afvalwater. Ook de grondslag is van groot belang. In een veengebied zorgen lichte materialen zoals kunststoffen ervoor dat rioolbuizen minder snel wegzakken, waardoor renovatie en vervanging minder frequent nodig zijn. Daarentegen kan in een gebied met een hoge grondwaterstand beton juist wenselijk zijn om het opdrijven van de riolering bij een hoge grondwaterstand tegen te gaan. Bij PVC buizen is de kans op wortel-ingroei beduidend kleiner dan bij de toepassing van (korte) betonbuizen. De wortel-ingroei kan de doorstromende werking van het riool verminderen. Een wortel die het riool bereikt, kan over een grotere afstand in de ruimte tussen het riool en omliggende zandlaag groeien. Zo kan de boom verderop het riool ook beschadigen. Een lek in het riool is niet altijd te voorkomen, want onder het riool is het moeilijk om het zandbed te verdichten dat wortels niet goed kunnen doordringen.

Afstudeerproject


73

FUNDERING Aan de hand van een grondonderzoek naar draagkracht moet worden bepaald of de riolering wordt gefundeerd, dit zal in Amsterdam altijd het geval zijn. Maar er zijn verschillende manieren om te funderen, zoals: op staal met toepassing van een grondverbetering of op staal met gebruikmaking van druk verspreidende constructies, zoals matten, sloven of roosters of op palen. Bij een fundering op staal moeten de leidingen zodanig worden gefundeerd, dat in de langsrichting van de leiding een gelijkmatige verdeling van de oplegspanning is gewaarborgd. De berekening die hiervoor moet uitgevoerd worden staat in publicatie B3000 van de Leidraad Riolering.

6.3 WOONBOOTAANSLUITINGEN Waar Amsterdam om bekend staat zijn de woonboten in de grachten. Deze gebruiken net als normale woningen ook gas, water en elektriciteit. Alleen zijn de aansluitingen niet zoals bij normale huisaansluitingen. Omdat de woonboten verplaatsbaar zijn, is de manier van aansluiten ook anders dan normaal (zie figuur 6.9). De aansluitingen van de woonboten worden verzameld in een zogenaamde kadePUTkast. In de PUTkast worden de koppeling gemaakt tussen de vaste grondleidingen en de flexibele leidingen naar de woonboot. De PUTkasten zijn (meestal) gesitueerd onder de parkeerstroken. TECHNISCHE GEGEVENS Afmetingen l x b x d: Maximale belasting deksel: Kast uitgevoerd in : Deksel uitgevoerd in: Voorzien van:

ca 500 x 500 x 600 mm 25 ton volgens EN124 C250 RVS AISI 304 2 mm gietijzeren tranenplaat, kan bestraat worden elektrisch CEEnorm contactdoos, koppeling gasleiding, koppeling waterleiding, aansluitdoos telefonie en data, aansluitdoos centrale antenne

Figuur 6.9 Woonbootaansluitingen die flexibel zijn

74


RIOLERING WOONBOTEN De koppeling voor de riolering wordt niet gemaakt in de PUTkast, maar in een aparte put. Tot voor kort loosden woonboten het afvalwater nog op het oppervlaktewater. Nu is het zo dat boten die binnen 40 meter van het gemeentelijk riool liggen, moeten worden aangesloten op het riool. In Amsterdam vraagt het aansluiten van woonboten op het gemeentelijk rioolstelstel om een specifieke aanpak. Belangrijke aspecten bij de keuze en manier van aansluiten zijn de hoogte van de kade, de hoogte van de bestaande riolering en de wisselende waterstand waarop de woonboot beweegt. Als deze aspecten worden bekeken, kan hier uit opgemaakt worden dat het vrijverval riool hier niet mogelijk is. Vanaf de woonboot wordt daarom een drukriool aangelegd. Het afvalwater wordt op de boot verzamelt in een buffertank, waarna het naar een put op de kade wordt gepompt. Vanaf die put kan het afvalwater het gewone vrijverval riool instromen. Zoals bij de andere systemen bestaat ook de aansluiting van de riolering uit een flexibele slang.

Figuur 6.10 Bovengronds is alleen een deksel te zien

CONCLUSIE Kabels en leidingen nemen veel ondergrondse ruimte in beslag, zoals gescheiden kabel- en leidingentracés in verband met de veiligheid. Dit gaat ten koste van de groeiplaats van de boom. Vooral tijdens aanlegofonderhoudswerkzaamheden, waarbij wortels kunnen beschadigen of worden weggehakt. Andersom brengen bomen met hun wortels ook veel schade aan kabels en leidingen, zoals wortel-ingroei in riolering. Beheerders wensen geen wortelgroei binnen twee meter van hun tracés. De strijd om de ondergrondse groeiruimte tussen de groeiplaats van de boom en kabels en leidingen zal alleen maar toenemen, daarom is het verstandig om bij de ontwikkeling van de integrale groeiplaats een systeem te bedenken waarbij wortels niet in contact kunnen komen met kabels en leidingen.

Afstudeerproject


75

76

7

Verharding

Een belangrijk onderdeel van het grachtenprofiel is de verharding. Door het verhard oppervlak kan geen of weinig water en zuurstof infiltreren, wat ten koste gaat van de boom. Iedere verharding heeft een andere afmeting en een andere infiltratiecapaciteit, dit wordt beschreven in de eigenschappen van de straatbaksteen. Vervolgens wordt gekeken naar de verkeersdruk die een kademuur moet kunnen verdragen en tot slot wordt een het beheer van het wegennet beschreven.

77

7.1 GESCHIEDENIS Bestrating wordt tegenwoordig als heel normaal beschouwd. De kleinste oneffenheid in het straatwerk wordt opgemerkt en wordt gemeld bij de gemeente. Vroeger stond iedere vorm van bestrating voor luxe. Bestrating komt voort uit de tijd van de Romeinen, deze gebruikten natuurstenen platen als bestrating van hun zogenoemde heerweg om hun legers snel te kunnen vervoeren. In de Middeleeuwen in Nederland waren geplaveide wegen zo uitzonderlijk dat ze speciaal vernoemd werden, en kregen namen als ‘steenstraat’ of ‘steenweg’. Binnen de steden kwam het gebruik van bestrating op gang en pas lang daarna werden wegen in het buitengebied bestraat. In Amsterdam werd in 1612 begonnen met een uitbreidingsproject van ‘Stadstimmerman’ Cornelis Staets. De drie hoofdgrachten van Amsterdam werden tegelijk gegraven. Bij de voltooiing 50 jaar later, was de stad vier maal zo groot en beschikte over het meest efficiënte en fijnmazige waterwegensysteem ter wereld. Via een spinnenweb van verbindingsgrachten konden koopmansgoederen vanuit de hele wereld voor de deur van meer dan duizend pakhuizen worden afgeleverd. Hierdoor werd ook de aanleg van bestrating steeds belangrijker. Maar het water bleef in die tijd wel het belangrijkste medium voor vrachtvervoer.

Figuur 7.1 Lindegracht anno 1887 - 1895 en tegenwoordig

78


In de 20ste eeuw had men ruimte nodig voor auto’s en ander landverkeer. Veel grachten werden gedempt om straten en parkeerplaatsen te maken (zie figuur 7.1). GRACHTEN VAN NU Bijna de helft van het oorspronkelijke vaarwater in Amsterdam is gedempt, maar een kwart van de oppervlakte van de stad bestaat nog uit water. Er is ongeveer 100 kilometer aan grachten en 200 bruggen te vinden in Amsterdam. Vrachtverkeer vind tegenwoordig plaats over de wegen die zijn aangelegd op de gedempte grachten en over de kades langs de grachten. De grachtengordel van Amsterdam is uitverkozen tot UNESCO Werelderfgoed. Het uiterlijk van de grachten in de binnenstad is daarom beschermd en zal behouden moeten worden. Om deze historische uitstraling te behouden zal ook de soort bestrating behouden moeten worden. Deze bestaat uit een gebakken steen, de zogenoemde straatbaksteen.

7.2 EIGENSCHAPPEN STRAATBAKSTEEN In Nederland wordt de straatbaksteen al heel lang gebruikt voor de inrichting van onze openbare ruimte. Dat de straatbaksteen zoveel gebruikt wordt in Nederland heeft te maken met de twee belangrijke eigenschappen van de steen, namelijk de hoge esthetische waarde en de sterke intrinsieke waarde van de steen, hier zal later in het hoofdstuk dieper op ingegaan worden. Het verschil met beton- of kalkzandklinkers is dat straatbakstenen gemaakt worden uit klei en een keramisch product is. De straatbakstenen zijn niet allemaal gelijk. Ze kunnen op veel manieren onderscheiden worden. Als eerste de manier van produceren. Er kunnen twee soorten stenen worden onderscheiden: strengpers of vormbak. In Nederland is de vormbak de meest gebruikte soort steen. Bij deze manier wordt elke steen apart in een mal gebakken. Bij de strengpers worden de stenen van een lange streng afgesneden. De maatvastheid van de steen is hierdoor minder van kwaliteit. Strengpers stenen zijn over het algemeen glad, maar er kan een andere uitstraling gecreëerd worden door middel van oppervlakte behandeling. Daarbij is de straatbaksteen slijten kleurvast. De geharde stenen slijten nauwelijks, wat blijkt uit het feit dat in veel historische binnensteden tot op de dag van vandaag hetzelfde straatwerk ligt als enkele eeuwen geleden. De Amsterdamse binnenstad vormt hier een voorbeeld van. Ook zijn straatbakstenen, ten opzichte van andere materialen zoals beton, relatief kleurvast en wanneer de stenen slijten dan gebeurt dit op natuurlijke wijze. Na verloop van tijd krijgen straatbakstenen verhardingen een geleefde indruk en de waarde van de stenen neemt hierdoor toe (zie figuur 7.2).

Afstudeerproject


79

Figuur 7.2 Bestrating in het grachtenprofiel zoals dat tegenwoordig wordt aangelegd

TECHNISCHE EIGENSCHAPPEN Straatbakstenen die in Amsterdam worden toegepast, zijn in verschillende maten leverbaar. De maten zijn aangegeven in lengte x breedte x hoogte: waalformaat 200 x 48 x 85/98 mm dikformaat 200 x 65 x 85/98 mm keiformaat 200 x 100 x 90 mm Bij de formaten moet worden opgemerkt dat de exacte maatvoering per fabrikant kan verschillen, maar de verhoudingen zijn per formaat gelijk. Zo is bijvoorbeeld een keiformaat standaard 2:1, een dikformaat 3:1 en een waalformaat 4:1. INFILTRATIECAPACITEIT In het groeiseizoen kan de neerslag variëren van 125 mm tot 540 mm per jaar, gemiddeld bedraagt de neerslag in een gemiddeld jaar 350 mm. Een gedeelte van deze neerslag wordt opgevangen door het bladerdek van de boom en verdampt daar. Van het deel dat de grond bereikt, vloeit een deel over de oppervlakte af. Het resterende deel infiltreert in de bodem. Bij verharding moet rekening gehouden worden met de waterdoorlatendheid van het oppervlak en het afschot van de verharding. Bij een elementverharding kan het water in principe alleen door de voegen infiltreren. De boom is gedient bij veel infiltratie en waterberging. Wanneer de verharding een lage infiltratiesnelheid heeft in combinatie met een groot afschot, dan stroomt veel van de neerslag weg. Bij bomen in verharding stroomt daardoor vaak meer dan de helft van de neerslag onbenut in de straatkolken. De grond kan

80


na een periode van droogte, licht waterafstotende eigenschappen krijgen, bijvoorbeeld bij een wolkbreuk staan de straten blank, terwijl de grond zo goed als droog blijft. Een zacht buitje is beter voor de grond, hierdoor kan deze wel goed worden bevochtigd, waarna ook intensievere buien kunnen infiltreren. Hieronder een tabel met de hoeveelheid infiltratie van een straatbaksteen in waalformaat (200 x 48 x 85/98 mm): % voeg Klinker (WF) 7,7 %

snelheid (mm/u)

% snelheid

% 1-5/1-10

mm 1-5/1-10

34,7

95

95

335 mm

Tabel 7.3 Infiltratiecapaciteit

AFVLOEIINGSCOËFFICIËNT Om aan te kunnen geven welk deel van het hemelwater daadwerkelijk via het riool wordt afgevoerd wordt de afvloeiingscoëfficiënt gebruikt. De grootte van de afvloeiingscoëfficiënt hangt af van een aantal factoren: temperatuur en jaargetijden, soort en type verhardingsmateriaal, oneffenheden in het verharde oppervlak, verdamping, duur en intensiteit van de regen, effect van wind en verkeer en het dichtslibben van aangrenzende onverharde oppervlakken. Hoe hoger het getal van de afvloeiingscoëfficiënt, hoe meer hemelwater het riool bereikt. Een oppervlak met straatbakstenen heeft een afvloeiingscoëfficiënt van 0,70 tot 0,85. AANLEG Hoewel het ook een baksteen is, worden aan straatstenen uit gebakken klei een aantal verschillende eisen gesteld. Straatstenen worden immers wegens hun toepassing zwaarder belast dan bakstenen die in een wand gemetseld worden. Om te kunnen bepalen hoe en op welke manier er bestraat gaat worden is het belangrijk om naar de verkeersdruk te kijken. De verkeersdruk en de wegcodes bepalen het bestratingsmateriaal, de fundering en het legverband.

7.3 VERKEERSDRUK De verhardingen die hierboven zijn beschreven, zijn niet toe te passen in elk wegenbouwkundig profiel. Welke verharding waar toegepast wordt, hoe deze wordt gefundeerd en hoe het materiaal wordt toegepast hangt af van de verkeersdruk. Of terwijl; wat voor gewicht en hoe vaak moet het materiaal deze druk verdragen. De verkeersdruk wordt op drie verschillende manieren ingedeeld; verkeersklassen (wegen), wegcodes (wegen) en maximale belasting (wegen waterbouwkundige constructies). Hoe deze systemen zijn opgebouwd en waar deze op gebaseerd zijn, wordt hieronder één voor één toegelicht. VERKEERSKLASSEN Bij deze indeling wordt gekeken naar het maximale gewicht van de standaard aslast (=100KN = 10 ton) en hoe vaak het in een etmaal voorkomt dat de verharding deze last moet verdragen. Er worden vijf klassen aangegeven waarbij 1 de lichtste is en 5 de zwaarste. Hieronder wordt per klasse een korte toelichting gegeven. Ook wordt aangegeven wat de minimale eisen zijn van de fundering. Uiteraard hangt dit ook samen met de bestaande ondergrond. Een veenbodem verzakt bijvoorbeeld veel sneller dan een zandgrond. Voor het Amsterdamse grachtenprofiel gelden vooral de verkeersklasses 1,2 en 3.

Afstudeerproject


81

De rest zal ter vergelijking beschreven worden. Verkeersklasse 1 Dit is een vrijwel onbelaste verharding. Denk hierbij aan voet- en fietspaden. De toe te passen funderingslaag is een zandbed van minimaal 150 mm. Verkeersklasse 2 Verharding met weinig vrachtverkeer, minder dan 500 maal de maximale aslast per etmaal. De ondergrond moet bestaan uit een funderingslaag van zand, afhankelijk van de ondergrond, in een dikte van minimaal 250 mm. Aan de grachtengordel wordt een verkeersklasse 2 toegekend. Verkeersklasse 3 Dit is een intensief belaste verharding, waarbij minder dan 4000 maal per etmaal de maximale aslast uitgeoefend wordt op de verharding. Vanaf verkeersklasse 3 kan een fundering van alleen zand niet meer volstaan om blijvende vervorming van het wegdek te voorkomen. De fundering zal uit zand bestaan maar ook uit een steenmengsel dat voldoet aan de standaard RAW bepalingen. De dikte van de fundering hangt af van de bestaande ondergrond. Vanaf deze verkeerklasse gaat ook het verhardingsmateriaal en de verwerking ervan een belangrijke rol spelen. De dikte van de straatbakstenen moet minimaal 80 mm bedragen. Veelal wordt de verharding alleen gemaakt in het keperverband. Naast de verticale belasting treden door de huidige remkrachten en acceleratievermogens namelijk ook aanzienlijke horizontale krachten op. Het keperverband is het beste verband om dit tegen te gaan. Deze horizontale krachten worden door het bestratingdek overgebracht naar het onderliggende zandbed. Om te voorkomen dat stenen hierdoor gaan schuiven - ook wel ‘kruipen’ genoemd - is het belangrijk te zorgen voor een stabiele ondergrond. De funderingslaag (directe zandlaag onder de verharding) wordt nu niet meer gemaakt uit normaal straatzand maar uit brekerzand omdat dit stabieler is en dus zorgt voor een hogere schuifweerstand. Uiteraard moet het brekerzand voldoen aan de eisen van de standaard RAW bepalingen. De funderingslaag heeft een minimale dikte van 40 tot 50 mm. Verkeersklasse 4 Zeer intensief belaste wegen waarbij meer dan 4000 maal per etmaal de maximale aslast wordt uitgeoefend op de verharding. Ook hier geld dat er specifieke eisen gesteld worden aan het verhardingsmateriaal en de verwerking hiervan. Ook hier bestaat de fundering uit meerdere materialen die de hoge druk kunnen verdragen. Verkeersklasse 5 Verkeersklasse vijf is de zwaarste verkeerklasse. Hierbij moet gedacht worden aan plekken waar zwaar verkeer langzaam overheen (langzamer dan 15 km/h) beweegt en waar veel gedraaid wordt en waar dus veel frictie ontstaat. Een aantal voorbeelden hiervan zijn opstelstroken en kruispunten. Verkeerklasse vijf wordt gegeven als de maximale aslast meer dan 500 keer per etmaal aan de bovenstaande criteria voldoet.

82


WEGCODES Een andere manier om het Nederlandse wegensysteem in te delen is aan de hand van de zogenaamde wegcodes, zoals die zijn weergegeven in het schema hieronder (tabel 7.4). Bij deze indeling wordt voornamelijk gekeken naar de opbouw van een specifiek wegprofiel en er wordt gekeken hoe vaak er in een etmaal een motorvoertuig het profiel passeert. De wegcodes lopen van A tot H, waarbij code A het profiel is wat het meest intensief gebruikt wordt en wat dus ook de breedste opbouw heeft. In het grachtenprofiel van Amsterdam zijn de wegcodes E en F van belang.

Tabel 7.4 Verschillende wegcodes

BELASTING WEG- EN WATERBOUWKUNDIGE CONSTRUCTIES In tegenstelling tot de voorgaande indelingen van verkeerdruk bij wegen, heeft de volgende indeling alleen betrekking tot de wegen waterbouwkundige constructies die deel uit kunnen maken van het wegennet. Voor constructies waar verkeer overheen gaat wordt bij de maximale belasting doorgaans de term verkeersklasse gebruikt. Deze term wordt bij wegen ook gebruikt. Het verschil is op te maken aan het getal wat achter de verkeersklasse staat. In Nederland worden bij wegen waterbouwkundige constructies de verkeersklassen 300, 450 en 600 het meest gebruikt. Deze getallen zijn aanzienlijk hoger dan de getallen bij de verkeersklassen bij wegen. De getallen bij deze manier van indelen komen voort uit het maximale gewicht dat de constructie kan verdragen. Zo is verkeersklasse 300 geschikt voor autoverkeer en licht vrachtverkeer; verkeersklasse 450 voor de combinatie autovrachtverkeer en verkeersklasse 600 is geschikt voor zeer zwaar vrachtverkeer. Het getal geeft het maximale aantal newtons, wat het transportmiddel met vracht mag wegen. Als men van het getal een nul weghaalt komt hier het maximale gewicht in tonnen uit. Bijvoorbeeld; een brug met verkeersklasse 450 kan dus maximaal 45 ton verdragen.

Afstudeerproject


83

FUNDERING Als de verkeersklasse bepaald is kan ook de fundering bepaald worden. Het zandbed vervult verschillende functies. Het dient om kleine oneffenheden in de fundering of in de stenen te compenseren. Het geeft aan de bestrating enige flexibiliteit en elasticiteit mee en heeft vooral een drainerende functie. Om een verharding te funderen zijn er vele mogelijkheden en materialen. Het meest geschikte materiaal, zowel in technisch als economisch opzicht is zand. Andere materialen worden alleen toegepast in bijzondere situaties. Onder het zandbed zal een funderingslaag worden aangebracht van puinof betongranulaat. De fundering is van groot belang voor de stevigheid van het straatwerk. Tegenwoordig wordt deze fundering zo sterk verdicht dat boomwortels hier niet door heen kunnen dringen. Soms wordt de funderingslaag wel tot 10 MPa verdicht, terwijl boomwortel bij 3MPa niet meer kan doordringen. Hierdoor neemt de doorwortelbare ruimte voor de boom sterf af. LEGVERBANDEN De draaglast van het straatbakstenen wegdek is onder andere afhankelijk van het verband waarin het straatdek is aangelegd. Het legverband bij straatbaksteen is belangrijker dan bij gevelmetselwerk. De te bedekken oppervlakken zijn meestal vlak en monotoon. Daarom geeft het motief van het verband een zeker reliëf aan het oppervlak. Ook wordt de stevigheid sterk bepaald door de manier van leggen. Hieronder een overzicht van voorkomende legverbanden in het grachtenprofiel (zie figuur 7.5). Op normale rijwegen wordt haaks op de rijrichting het keperverband aangebracht. Dit legverband kan de bewegingen van het verkeer goed opvangen.

Figuur 7.5 Legverbanden die in Amsterdam worden toegepast

7.4 BEHEER Allereerst komt het klein onderhoud aan bod. Op straat wordt veel vuil achter gelaten, daarbij moet gedacht worden aan bandenslijtsel en olie- of benzineresten. Het hemelwater spoelt een deel van dit vuil weg, de grachten in. Het overige vuil moet worden schoongemaakt.

84


De tweede vorm van onderhoud is het herstel van kleine beschadigingen, verzakkingen en verhogingen in het straatprofiel. De laatst genoemde is veel voorkomend langs de grachten. Zoals eerder genoemd in het hoofdstuk natuurlijke leefomgeving van de boom, zal een boom die geen zuurstof kan vinden in de sterk verdichte bodem met zijn wortels op andere plaatsten gaan zoeken en hierbij het straatwerk opdrukken. Wortelopdruk is dus de schuld van de wegenbouwer en niet van de boom. Dit probleem zorgt voor grote hinder in de binnenstad, vanuit praktisch oogpunt en maatschappelijk oogpunt. De mensen die in de grachtengordel wonen wensen dan ook dat er (preventief ) onderhoud wordt gepleegd aan de bestrating voor hun woning. Wortelopdruk zal zich blijven herhalen als de groeiplaats van de boom niet verbeterd. Het beheer zal continu herhaald moeten worden, wat veel beheerkosten met zich meebrengt. Vanuit technisch oogpunt is de verzakking en opdruk van straatwerk ook niet wenselijk, aangezien er hierdoor plasvorming ontstaat op het straatwerk, wat voor meer verzakking zorgt en onveilige verkeerssituaties. De hiervoor genoemde situaties zijn voorbeelden van klein onderhoud aan het straatwerk. Als er wordt gesproken over groot onderhoud zal het complete straatwerk worden opgenomen en worden herbestraat. Hierbij zal worden bekeken of de ondergrond nog voldoende draagkrachtig is. Ook de fundering wordt aangepast aan het gebruik van de weg. Dit is bijvoorbeeld het geval als een normale woonstraat ineens zeer intensief gebruikt wordt door zwaar verkeer en de fundering daar niet op berekend is. In zettingsgevoelige gebieden (veen) zoals in Amsterdam wordt om de 15 jaar herstraat, terwijl na 7-8 jaar de straat zodanig verzakt is dat het al nodig is om onderhoud te plegen. CONCLUSIE Uit dit hoofdstuk blijkt dat verharding een belangrijk onderdeel vormt van de openbare ruimte. In Amsterdam wordt de straatbaksteen toegepast, vanwege de hoge esthetische waarde en de intrinsieke waarde van de steen. Door het steeds groter verhard oppervlak in de stad kan er steeds minder water in de bodem infiltreren. Terwijl een boom gedient is bij veel infiltratie en waterberging. De straatbaksteen die in Amsterdam toegepast bestaat uit 7,7 % voeg, waardoor alleen water kan infiltreren. Tegenwoordig wordt de fundering van verharding zo sterk verdicht, waardoor water minder snel kan infiltreren en boomwortels hier niet door heen kunnen dringen. Bij de ontwikkeling van de integrale groeiplaatsconstructie moet rekening gehouden worden een bodem die zwaar verdicht is en weinig infiltratie. Hiervoor moet een oplossing bedacht worden, zodat de bodem niet verdicht en dat de boom voldoende vocht tot zijn beschikking heeft waardoor voldoende doorwotelbaar volume behaald kan worden.

Afstudeerproject


85

86

8

Problematiek in het grachtenprofiel

In de voorgaande hoofdstukken zijn de factoren beschreven die de problematiek veroorzaken voor bomen in het grachtenprofiel van Amsterdam. Voor een boom is het niet altijd mogelijk om zich volledig te ontwikkelen, terwijl bomen langs de grachten wel gewenst zijn. Dit levert een spanning op tussen de ondergrondse en bovengrondse groeiruimte van de boom en het ruimtebeslag wat verschillende (ondergrondse) voorzieningen innemen. In dit hoofdstuk wordt deze problematiek uiteengezet.

87

De meest natuurlijke groeiplaats van een boom is in een bos. Er is een kringloop van voedingsstoffen aanwezig, welke bestaan uit organisch materiaal dat is voortgekomen uit bladafval en dood hout. In het stedelijk gebied wordt dit organisch materiaal weggehaald. Het bodemleven krijgt dus niet de kans om het organisch materiaal om te zetten naar voedingsstoffen voor de boom. Hierdoor wordt de boom zodanig geremd dat de boom niet volledig tot ontwikkeling kan komen. Uiteindelijk is dit vaak wenselijk in een stedelijke omgeving, vanwege een beperkte maximale grootte die een boom mag bereiken. Als de bomen langs de grachtengordel te groot worden, vormen de bomen een groen gordijn waardoor de gevels van de grachtenpanden niet meer zichtbaar zijn, waarmee het historische karakter van de grachtengordel voor een groot deel verdwijnt. In de stedelijke omgeving kunnen natuurlijke groeiplaatsen voor bomen bijna niet gerealiseerd worden. Met name langs de grachtengordel in Amsterdam, waar intensieve bebouwing wordt omsloten door een dicht netwerk van straten en grachten. De verkeersdruk in deze straten neemt steeds verder toe. In de loop van de tijd is er meer verhard oppervlak in het straatprofiel gekomen. Mede hierdoor is de hoeveelheid beschikbaar vocht voor de boom ingeperkt. Daarnaast neemt de verkeersintensiteit steeds verder toe waardoor de bodem verdicht. Een verharding vraagt een dichte, stevige ondergrond. Deze verdichting zorgt ervoor dat de vaste delen tegen elkaar zijn samen gedrukt, waardoor er onvoldoende zuurstof en water in de doorwortelbare ruimte van de boom kan komen. Daarnaast kan een zware verdichting van meer dan 3 MPa er voor zorgen dat de boomwortels niet meer kunnen doordringen in de bodem in hun zoektocht naar voedsel en vocht. Desondanks gaat de boom op zoek naar zuurstof en drukt hiermee de verharding op, het resultaat is de bekende wortelopdruk (zie figuur 8.1). Amsterdam is gelegen in een voormalig veenmoeras, daarom moet men rekening houden met de bodemkundige eigenschappen van veen. Veen is sterk samendrukbaar en heeft een gering draagvermogen. Daarom zijn in het verleden alle constructies en gebouwen gefundeerd op houten palen. Echter de omliggende gebieden dalen als gevolg van onder andere inklinking van het aanwezige veenpakket, gemiddeld is dit drie tot vijf millimeter per jaar. Deze zetting van de ondergrond zorgt ervoor dat de afstand tussen de grondwaterspiegel en het maaiveld steeds kleiner wordt en daarmee dus ook de doorwortelbare ruimte voor de boom (zie figuur 8.2). Om de bodemdaling tegen te gaan, moet er een stabiel waterpeil gehanteerd worden. Het streefpeil voor de grachtengordel ligt op - 0,40 m NAP. Bomen ondervinden last van deze hoge grondwaterstand. De wortels van bomen hebben vooral zuurstof en water nodig. Als ze dat niet krijgen, dan sterft de boom af. Om voldoende zuurstof te krijgen moet een boom in een bodem staan die een voldoende open structuur heeft. Een te sterke verdichting is dus slecht, maar ook een te hoge waterstand. Waar water is, komt immers geen zuurstof. Een boom heeft een doorwortelbare ruimte nodig van minimaal 0,75 m3 per m2 kroonprojectie. In Amsterdam is deze ruimte veelal niet beschikbaar. Als het water te lang te hoog staat, krijgen de wortels een zuurstofgebrek, waardoor de wortelgroei afneemt en de actieve opname van

88


Figuur 8.1 Bestrating wordt omhoog gedrukt door wortels die op zoek gaan naar zuurstof

Figuur 8.2 De grondwaterstand staat maar 50 centimeter onder het maaiveld

Afstudeerproject


89

voedingselementen verminderd, waardoor uiteindelijk de hele boom afsterft. Daarnaast kan door een hoge grondwaterstand een boom niet diep genoeg wortelen, waardoor de stabiliteit van een boom afneemt. Ondergronds ligt een uitgebreid netwerk van kabels en leidingen. In het grachtenprofiel is de ondergrondse ruimte maar zeer beperkt, door de aanwezigheid van kadeputkasten, riolering, gas-, waterleidingen, elektriciteit, communicatiekabels en stadsverwarming. Onder de rijbaan liggen meestal doorgaande hoofdleidingen. De distributieleidingen met veel huisaansluitingen liggen onder het trottoir en parkeerstrook met een klinkerverharding. Het gevolg hiervan is dat de boom de (beperkte) groeiruimte vaak moet delen met nutsvoorzieningen. Door de diktegroei van wortels kunnen kabels en leidingen beschadigen of vervormen. Ook een stalen beschermlaag kan door wortels beschadigen, waardoor water bij het staal van de buis kan komen en deze kan gaan roesten. Daarnaast kunnen bij werkzaamheden aan nutsvoorzieningen wortels beschadigen, waarvan de boom schade ondervindt (zie figuur 8.3). Hoofdwortels kunnen worden weggehakt. De stabiliteit van een boom wordt hierdoor sterk verminderd. Bij elektriciteitsleidingen speelt nog een ander probleem. In het geval van overbelasting en wateronttrekking van water door de boomwortels is er kans op uitdroging van de grond rondom de leidingen. De warmte die in deze leidingen ontstaat moet via de bodem worden afgevoerd. Droge grond geleidt warmte slechter dan vochtige grond. Hierdoor bestaat het gevaar dat de kabel onvoldoende afkoelt en doorbrandt. In verband met mogelijke beschadigingen wensen de beheerders geen wortelgroei binnen twee meter van hun tracés. De doorwortelbare ruimte neemt hierdoor dus nog verder af. Ook beheerders van riolering zijn niet gesteld op wortels bij rioleringsbuizen. Een wortel die het riool bereikt, kan over een grotere afstand in de ruimte tussen het riool en omliggende zandlaag groeien. Zo kan de boom verderop het riool ook beschadigen. De wortel-ingroei kan de doorstromende werking van het riool verminderen (zie figuur 8.4).

Figuur 8.3 (links) Kabels die vlakbij het wortelstelsel van de boom liggen Figuur 8.4 (rechts) Een rioolbuis die verstopt is met wortels

90


De boom in het grachtenprofiel wordt ook beperkt in zijn doorwortelbare ruimte door kademuren. Het is voor de boom belangrijk dat de wortels zich horizontaal verspreiden, in verband met de verankering en vochtvoorziening. Vaak worden de bomen op een afstand van ongeveer één meter geplant van de kademuur, waardoor de boom slecht kan wortelen wat mogelijk scheefstand tot gevolg heeft. Anderzijds zoekt een boom stevigheid in de kademuur waardoor deze uit elkaar gedrukt wordt en de kwaliteit van de kademuur snel achteruit gaat (zie figuur 8.5).

Figuur 8.5 Wortels zoeken houvast tussen de gemetselde muur en de deksteen

Uit de bovenstaande problematiek blijkt dat in de beperkte ondergrondse ruimte die overblijft, een boom gezond en duurzaam moet kunnen uitgroeien om een positieve bijdrage te leveren aan het beschermde en karakteristieke beeld van de grachtengordel. Echter bomen in het stedelijk gebied moeten vaak genoegen nemen met verre van optimale groeiplaatsen. In de situatie van de grachtengordel in Amsterdam moet daar verandering in komen, er is een duurzame investering in het behoud van het gebied gewenst. Jaarlijks wordt een deel van de slechtste kademuren vervangen. Bomen kunnen vanwege de technische constructie van een kademuur niet blijven staan. Bomen langs de gracht worden gerooid en er worden nieuwe bomen in een zware maat (5060) herplant. De grachtengordel is een bijzondere (zwaar belaste) locatie waar bomen duurzaam moeten kunnen groeien met een minimale levensduur van vijftig jaar.

Afstudeerproject


91

92

9

Referentiestudie groeiplaatsconstructies

In dit hoofdstuk worden de bestaande groeiplaatscontructies en groeiplaatsmediums beschreven die de huidige situatie van een boom in het stedelijk gebied kan verbeteren. Er wordt een conclusie getrokken en uitspraken gedaan over welke constructies het beste toegepast kan worden in de integrale groeiplaatsconstructie in het grachtenprofiel in Amsterdam.

93

Om de boom een zo optimaal mogelijke standplaats te geven kan men proberen zoveel mogelijk de natuurlijke situatie van de boom na te bootsen en de groeiplaats verbeteren. Hierdoor zullen de gebreken reduceren of zelfs helemaal verdwijnen.

9.1 GROEIPLAATSCONSTRUCTIES In Nederland zijn meerdere bedrijven die producten ontwikkelen voor verbetering van groeiplaatsen van bomen. In bijlage C Referentiestudie wordt een overzicht gegeven van alle bestaande en toegepaste groeiplaatsconstructies in Nederland. Hieronder wordt per groeiplaatsconstructie de conclusie beschreven, waarom een product juist wél of niet toepasbaar is voor ons verdere onderzoek. TREEBOX H.P. (HIGH PERFORMANCE) SYSTEEM De voordelen van dit systeem zijn, dat er geen worteldruk meer op zal treden door het creëren van een tweede maaiveld. Door het groeimedium kunnen vrijwel alle boomsoorten toegepast worden. Doordat er een constructie gemaakt wordt van losse elementen kan deze bunker zowel op kleine als op grote plekken toegepast worden. Een nadeel is dat de aanschaf en de aanleg van dit systeem erg duur en ingrijpend is. Daarnaast is de constructie niet gesloten. De wortels zouden in theorie onder de bunker door kunnen wortelen en alsnog elders op zoek kunnen gaan naar voedsel en vocht als hiervan een tekort van is. Ook kan bij hoge grondwaterstanden de constructie via de onderkant vollopen met water, waardoor wortelsterfte op kan treden. BOOMBUNKER SOLITAIRE BOOM Het voordeel van dit systeem is dat de boom een ruimte voor zichzelf heeft waarin de ondergrondse omstandigheden volledig ingevuld kunnen worden naar de wens van de boom. Dit houdt in; voldoende ondergrondse doorwortelbare ruimte in een goed en luchtig groeimedium. Een nadeel is dat deze constructie veel ondergrondse ruimte in beslag neemt waardoor er minder plek is voor kabels en leidingen. Aangezien deze ondergrondse infrastructuur van groot belang is kan deze constructie alleen toegepast worden op plekken waar voldoende ondergrondse ruimte is. Ook de productie- en aanlegkosten zijn erg hoog. BOOMBUNKER VOOR MEERDERE BOMEN Deze constructie heeft net als de voorgaande boombunkers dezelfde voordelen. Het nadeel dat een boombunker veel ondergrondse ruimte in beslag neemt, gaat bij deze constructie niet zo zeer op, omdat men heel variabel kan zijn in de maatvoering. Een nadeel is de hoge kosten bij deze constructie omdat er een extra betonfundering gemaakt moet worden onder de L-elementen. WORTELBUIZEN In principe kan een wortelbuis gemaakt worden van elk materiaal mits deze de verwachte verkeersdruk kan verdragen. Hierdoor is een aannemer vrij om te kiezen welk materiaal hij gebruikt wat een groot voordeel is. Een ander voordeel is dat het geen probleem is als de buis eerder dienst deed als bijvoorbeeld riool. Bij vernieuwing van het riool komen er veel buizen vrij die

94


als afval gezien worden. Een wortelbuis kan dus met geringe kosten aangelegd worden. Een nadeel is dat dit product niet onder alle wegen toegepast kan worden in verband met het ongelijk verzakken van de verharding. Hier is vooral sprake van bij wegen met een hoge verkeersdruk. WATERSHELLS Er zijn een groot aantal voordelen toe te kennen aan dit product. De eerste is misschien ook wel de belangrijkste in vergelijking tot de andere producten. Dit product is namelijk toe te passen bij nieuwe groeiplaatsen maar ook bij bomen die er al jaren staan. Het product heeft een licht gewicht wat een groot voordeel is op slappe bodems, het is eenvoudig en snel in aanleg, het kan de hoogste verkeersklasse verdragen, het is variabel in omvang, het heeft geen zijwanden nodig en heeft relatief lage aanlegkosten. Het nadeel van dit product is dat het niet herbruikbaar is, doordat de staanders worden gevuld met beton. PERMAVOID SYSTEEM Deze constructie is ondanks het feit dat het van PVC is gemaakt en voor 95% uit lucht bestaat, toch in staat de verkeersdruk te verdragen. Het product is zeer lichtgewicht en dus goed geschikt om te verwerken op instabiele bodems. Door de losse elementen is deze constructie flexibel in de maatvoering. Het product wordt volledig gemaakt van gerecyclede materialen en is hierdoor milieuvriendelijk. Een nadeel van dit product is dat het niet geschikt is voor hergebruik, omdat het helemaal doorgegroeid raakt met wortels. Een ander nadeel is dat deze kratten niet de zwaarste verkeersklasse kunnen dragen. Door de kleine openingen in de kratten krijgen boomwortels nooit de kans om heel dik te worden. Na verloop van tijd bestaat de kans dat de wortels af gekneld worden of dat de constructie beschadigd raakt door diktegroei van de wortels, hierdoor zal uiteindelijk de draagkracht afnemen. SILVA CELL Een voordeel van dit systeem is dat alle verkeersbelastingen mogelijk zijn. Daarnaast heeft het systeem een zeer grote opnamecapaciteit van overtollig regenwater (25%) waardoor het tegelijkertijd een effectieve waterberging is. Door de losse lichtgewicht elementen kan men het systeem gemakkelijk in elke wensbare maten aanleggen. Een nadeel van dit systeem is dat voor de aanleg een goede fundering gemaakt moet worden die precies recht moet liggen. De elementen liggen allemaal los en moeten dus precies op dezelfde hoogte liggen om verzakkingen van het wegdek te voorkomen. WATERBUFFEREND SYSTEEM Een aantal voordelen van dit systeem zijn dat het hemelwater een voedingselement wordt in plaats van dat het afgevoerd moet worden. In geval van mogelijke infiltratie van overtollig regenwater, voorkomt het verdroging van onze stedelijke gebieden. De bomen hebben hierdoor een constante vochtvoorziening. Bij piekbelastingen kan dit systeem ook de functie als waterbuffer vervullen. Het systeem wordt gemaakt uit losse elementen en daardoor is het flexibel in maatvoering. Een nadeel is dat dit systeem duur en complex is om aan te leggen. De capillaire werking van het medium treed pas op als het systeem helemaal tot de rand gevuld is en er dus contact ontstaat met het medium. Het systeem is dus niet altijd werkzaam.

Afstudeerproject


95

LUCHT- EN WATERINFILTRATIE Het voordeel van dit product is dus dat er op een gemakkelijke manier meer zuurstof in de bodem kan komen. Daarnaast kan via hetzelfde kanaal in droge periodes gemakkelijk water gegeven worden. Een nadeel van dit product is dat na verloop van tijd een grote kans bestaat dat het systeem verstopt raakt. De beheerkosten van dit systeem zullen dus in verhouding vrij hoog zijn.

9.2 MULTI CRITERIA ANALYSE (MCA) In de vergelijkingstabel (figuur 9.1) worden deze constructies getoetst om te achterhalen of deze producten toe te passen zijn in het grachtenprofiel van Amsterdam. In de tabel wordt gekeken of het product geschikt is om zware belasting te verdragen. Dit is een toetsingscriteria die ondergeschikt is aan de andere criteria, aangezien in de binnenstad geen zwaar verkeer kan komen. Er wordt gekeken wat de levensduur van het materiaal is en of het hierdoor eventueel geschikt is voor hergebruik. Ook de winning van het product wordt getoetst, of terwijl; hoe zwaar is de belasting op het milieu bij de productie? De aanschaf en de wijze van verwerking bepalen de kosten van het product, wat vaak een belangrijke factor is bij de keuze van het product. De voornaamste problemen in het grachtengebied van Amsterdam zijn de slappe ondergrond en de hoge grondwaterstand. Het is dus erg belangrijk dat de producten op deze punten hoog scoren. UITKOMST De wortelbuis komt goed uit de test, maar het nadeel hiervan is dat in het grachtenprofiel geen groenstroken te vinden zijn. De functie van de wortelbuis gaat hierdoor dus verloren en heeft de toepassing in het grachtenprofiel geen nut. Er zijn twee producten die in aanmerking komen voor toepassing in het grachtengordel van Amsterdam: - De boombunker voor meerdere bomen, deze is duurzaam en kan bovendien een grote druk verdragen en is te combineren met een kademuurvernieuwing. Het nadeel van dit product is dat het wel redelijk duur is in aanschaf en verwerking. De twee belangrijkste criteria bij dit product zijn negatief, maar door een aanpassing aan het product is dit product geschikt voor toepassing in Amsterdam. - Het Permavoid Systeem, wordt momenteel al op grote schaal toegepast in Amsterdam. Een soortgelijk product is het Silva Cell systeem wat men gebruikt in de gemeente Apeldoorn. Doordat beide systemen maar een minimale dikte hebben, is het geschikt voor plekken met een hoge grondwaterstand. Hierdoor hoeven bij de aanleg geen diepe ontgravingen verricht te worden en daardoor is de aanleg relatief goedkoop. Het nadeel van dit systeem is wel dat het geen zware verkeersdruk kan verdragen en hergebruik niet mogelijk is, dit beïnvloed de duurzaamheid en toepasbaarheid van het product. CONCLUSIE De producten tonen veel pluspunten maar ook grote minpunten. Hieruit blijkt dat het perfecte product voor het grachtenprofiel nog niet bestaat. De ontwikkeling voor een nieuw product is dus sterk aan te raden. Bij de ontwikkeling kunnen de plus punten van de eerder genoemde producten wel gebruikt worden om het nieuwe product te optimaliseren.

96


Figuur 9.1 Multi Criteria Analyse voor groeiplaatsconstructies

Afstudeerproject


97

98

10

Uitgangspunten en randvoorwaarden

Voordat de integrale groeiplaatsconstructie vorm gegeven kan worden, moeten er randvoorwaarden opgesteld worden. Met deze randvoorwaarden weet de ontwerper waar hij/zij rekening mee moet houden bij het maken van het ontwerp van de groeiplaatsconstructie.

99

De randvoorwaarden en uitgangspunten voor de ontwikkeling van de groeiplaatsconstructie zijn onderverdeeld in vier categorieën: de constructie, de boom, het straatprofiel en de bereikbaarheid. De randvoorwaarden komen voort uit het vooronderzoek (hoofdstuk 1 t/m hoofdstuk 7 en hoofdstuk 9) en het beleid van stadsdeel Centrum (nota bomenbeleid en handboek inrichting openbare ruimte 2009).

10.1 CONSTRUCTIE KADEMUUR - De kademuur wordt gecombineerd met de integrale groeiplaatsconstructie, vanuit politiek en financieel oogpunt; - Het historisch karakter van een kademuur moet behouden blijven door middel van het metselen van een bakstenen muur aan de waterzijde; - De kademuur moet minimaal 80 jaar mee gaan; - De kademuur wordt berekend op verkeersklasse 45; - Door de kademuur moet indien nodig een aansluiting gemaakt worden voor de woonboten. ONDERGROND - Om inklinking van veen tegen te gaan is het belangrijk dat er een hoge grondwaterstand behouden blijft, zodat er geen zetting plaats kan vinden; - Het draagvermogen van veen is gering, dus de groeiplaatsconstructie moet gefundeerd worden met funderingspalen om zettingen te voorkomen. WATERVOORZIENING - Door de hoge grondwaterstand heeft een boom weinig doorwortelbaar volume. Om dit te vergroten kan de constructie waterdicht gemaakt worden; - De constructie staat niet in contact met grondwater, een boom kan daar dus geen vocht aan onttrekken. Het is belangrijk dat via een andere manier watertoevoer geregeld worden; - Hemelwater van de daken is relatief ‘schoon water’ in vergelijking met hemelwater van de straten en kan gebruikt worden voor de vochtvoorziening in de groeiplaatsconstructie;

10.2 BOOM - Groeiomstandigheden worden zo ingericht dat nieuw aan te planten bomen een levensduur hebben van minimaal vijftig jaar; - Bomen in de hoofdstructuur krijgen optimale groeiplaatsomstandigheden mee. Het wortelstelsel van de boom moet het beschikbare water uit een zo groot mogelijk bodemvolume op kunnen nemen en beschikken in beginsel over een groeiruimte variërend vanaf minimaal 25 m3 wortelzone per boom;

100


- De gemeente is verplicht om biologisch gekweekte bomen (zonder de hulpmiddelen van kunstmest en chemische bestrijdingsmiddelen) in te kopen met een Milieukeurmerk; - Er is een maximale verdichting van 3 MPa toegestaan rondom het wortelpakket van de boom; - Minimale doorwortelbare diepte van een boom is ongeveer 70 centimeter, dat komt neer op ongeveer 0,75 m3 per m2 kroonprojectie; SORTIMENT - In het nieuwe standaard grachtenprofiel is voor de hoofdgrachten (Singel, Herengracht, Keizersgracht en Prinsengracht) vastgesteld dat iepen worden toegepast; - Per rak van de hoofdgracht kan een andere soort worden geplant: Ulmus ‘Dodoens’, Ulmus ‘Belgica’ of Ulmus ‘New Horizon’; - Per rak van de zijgrachten kan een andere soort worden toegepast: Ulmus ‘Dodoens’, Ulmus ‘New Horizon’, Ulmus ‘Nanguen’, Ulmus ‘Clusius’. De keuze welke variëteit er wordt geplaatst is afhankelijk van omstandigheden, zoals de breedte van het profiel en de breedte van de kroon; - Voorkeur voor iepziekte resistente soorten; - Aanplant van bomen langs de hoofdboomstructuur volstaat met de maten 50-60; - Aanplant van bomen bij overige situaties volstaat met de maten 30-35 en 3540. PLANTAFSTANDEN - Bij het bepalen van de plantafstanden moet rekening worden gehouden met het zichtbaar blijven van de gevels tussen de kronen van de bomen door. De bomenrij moet niet een groen gordijn worden. Iepen langs de hoofdgrachten worden bij voorkeur in een onderlinge plantafstand van 12-15 meter geplant; - Langs de zijgrachten worden in een onderlinge plantafstand van meer dan 15 meter geplant.

10.3 STRAATPROFIEL ONDERGRONDSE INFRASTRUCTUUR - Voor aanleg of onderhoud van kabels en leidingen moet regelmatig gegraven worden, daarom moeten de nutsvoorzieningen onder open, opneembare verharding liggen; - Elektriciteitskabels mogen niet bij een gasleiding in het tracé liggen, er moeten dus twee gescheiden stelsel aangelegd worden;

Afstudeerproject


101

- Alle nutsvoorzieningen moeten vorstvrij liggen op een diepte van - 0.60 meter mv of dieper; - De boomwortelzone (doorwortelbare ruimte), bij doorgaande boomstroken wordt zoveel mogelijk gescheiden van kabels en leidingen. Beheerders van kabel- en leidingtracés wensen geen wortelgroei binnen twee meter van hun tracés; - Hemelwater wordt verzameld in een put, gelegen onder de parkeerstrook, welke afgevoerd wordt naar het gemengd riool. VERHARDING - Hemelwater kan slecht infiltreren door de verharding, door de verdichting van de fundering en het kleine percentage voegen. Er moet een oplossing bedacht worden voor voldoende infiltratie voor de boom; - Voor het Amsterdamse grachtenprofiel gelden de verkeersklasses 1,2 en 3; - In het grachtenprofiel van Amsterdam zijn de wegcodes E en F van B belang.

10.4 BEREIKBAARHEID

- Bij een slechte bereikbaarheid tijdens de aanleg van de kademuur worden zware materialen over het water vervoerd; - Tijdens de aanleg van een kademuur is het belangrijk dat de gebouwen bereikbaar blijven voor hulpdiensten tijdens calamiteiten; - Bij werkzaamheden is het belangrijk dat er rekening wordt gehouden met de kwetsbaarheid van de historische en monumentale grachtenpanden. Zichtbare schade verstoort het karakteristieke beeld en moet zoveel mogelijk voorkomen worden.

102


Afstudeerproject


103

104

11

Schetsontwerp

Om voor bomen optimale groeiplaatseisen te realiseren wordt de kademuurvernieuwing gekoppeld worden aan een groeiplaatsconstructie. Om deze groeiplaatsconstructie te ontwikkelen zijn verschillende grachtenprofielen in Amsterdam met elkaar vergeleken. Hierbij is vooral gelet op de breedte van het profiel, de ondergrondse ruimte en de grondwaterstand. Uiteindelijk leidt dit tot de keuze voor de uitwerking van een profiel en bijbehorende groeiplaatsconstructie.

105

11.1 CONCEPT Het uitgangspunt is dat de groeiplaatsconstructie gekoppeld wordt aan een kademuurvernieuwing. In geval van een kademuurvernieuwing wordt het gehele profiel van een gracht vernieuwd en aangepast, daardoor is een aanpassing aan de kademuur relatief eenvoudig te realiseren. Hierdoor kunnen de extra kosten beperkt worden. De constructie van een kademuur zal aangepast worden om een duurzame groeiplaats te creëren waarin een boom tenminste 50 jaar oud kan worden. Het concept is het L-vormige model van een kademuur aan te passen in een U-vorm. De U-vorm wordt ingericht als groeiplaats voor de boom. De constructie lijkt op een boombunker voor meerdere bomen zoals onderzocht is in de referentiestudie. Het verschil is dat deze variant gesloten, oftewel waterdicht is. Doorwortelbaar volume is voor bomen noodzakelijk voor een gezonde groei. Door de hoge grondwaterstand in Amsterdam en door kabels en leidingen die veel ruimte innemen is dit niet altijd haalbaar. Het ruimtegebruik van kabels en leidingen zal altijd een probleem blijven, maar de beperking van de hoge grondwaterstand is op te lossen door een waterdichte constructie te ontwikkelen. De groeiplaatsconstructie krijgt dus een op zichzelf staand watersysteem. Om de bomen van water te voorzien zal het hemelwater wat van de daken komt, afgekoppeld worden naar de groeiplaatsconstructie. Het water zal langzaam infiltreren door middel van een drain die over de gehele oppervlakte in de groeiplaatsconstructie ligt. Als de boom niet meer kan verdampen dan dat het water op kan nemen ontstaat een overschot aan water in de constructie. Het overschot aan water komt in een lege ruimte onderin de constructie en wordt door middel van een overstort naar het riool afgevoerd. De groeiplaatsconstructie zal dus ook dienen als tijdelijke hemelwaterberging waarbij het water vertraagd wordt afgevoerd. Bij piekbelastingen wordt een deel van de belasting op het riool opgevangen. Om voldoende ruimte voor kabels en leidingen te behouden, is het uitgangspunt dat de constructie alleen onder de parkeervakken gesitueerd zal worden. Ook in verband met ongelijke zetting van de bodem wordt de constructie onder de parkeervakken gesitueerd. Mocht de rijbaan verzakken krijg je een zettingsverschil op de scheiding tussen de rijweg en de parkeervakken, dit is wenselijker dan een zettingsverschil halverwege de rijbaan. De groeiplaatsconstructie wordt over de gehele lengte van het grachtenprofiel toegepast, waardoor veel doorwortelbaar volume wordt behaald. Veel doorwortelbaar volume zorgt voor een goed en gezond wortelgestel. Hierdoor kan de boom veel voeding en vocht opnemen en wordt bovendien voldoende stabiliteit behaald. Op de groeiplaatsconstructie wordt een deksel geplaatst welke de verkeersdruk opneemt. Door de constructie tot 10 cm onder de rand te vullen met een speciaal bomenmedium wordt een tweede maaiveld gecreëerd. Wortels

106


kunnen hier voldoende zuurstof vinden in een bodem die niet verdicht is. Het veel voorkomende probleem van worteldruk wordt hiermee volledig voorkomen, waardoor onderhoudskosten aan straatwerk sterk gereduceerd worden. Door de toepassing van een deksel is men in de gelegenheid om in de groeiplaatsconstructie te werken met een medium dat niet verdicht wordt. Dit medium kan een bomengrond zijn, welke in verhouding meer organische stof bevatten waardoor de voedselvoorraad minder snel is uitgeput. De boom zal hierdoor sneller groeien en dus sneller zijn eindbeeld bereiken. Hieronder het concept hoe de groeiplaatsconstructie er uit zal komen te zien (zie figuur 11.1).

Figuur 11.1 Concept van de groeiplaatsconstructie in het straatprofiel

Afstudeerproject


107

11.2 SCHETSEN Voordat de definitieve vormgeving van de groeiplaatsconstructie wordt bepaald, wordt er eerst iets dieper ingegaan op de toepassing van de constructie. In de grachtengordel zijn namelijk veel verschillen in de profielopbouw. Er is sprake van smalle profielen (smaller dan 6 meter), gemiddelde profielen (tussen 7 en 10 meter) en brede profielen (breder dan 10 meter). Bij alle profielen zijn er onderlinge verschillen door de hoogte van de grondwaterstand, variërend van -0.40 meter tot -1,50 meter onder maaiveld. In de modellen zijn drie verschillende profielen uitgewerkt met een lage (-0,50 meter maaiveld) en een hoge grondwaterstand (-1,00 meter maaiveld). Uiteindelijk komen hier zes schetsen uit waarbij het concept het uitgangspunt is. Echter wordt bij iedere variant een andere oplossing gegeven, afhankelijk van de beschikbare ruimte in het profiel en de grondwaterstand. Alle schetsen zijn in bijlage D Schetsen te vinden. Het doel van de zes modellen is het ‘out of the box’ denken, hierbij stelden we onszelf de volgende vragen: is de toepassing van een integrale groeiplaatsconstructie wel noodzakelijk in het profiel? Wat zijn de toepassingsmogelijkheden voor de groeiplaatsconstructie in het profiel? Welke toepassing is het meest functioneel en kostentechnisch haalbaar?

11.3 GEKOZEN MODEL Uit de zes schetsen hebben we het model met de gemiddelde breedte (7-10 meter) en een hoge grondwaterstand gekozen om uit te werken, om de volgende redenen: - Bij een lage grondwaterstand is de problematiek in mindere mate aanwezig, omdat er in verhouding meer doorwortelbare ruimte beschikbaar is. Hierdoor is de investering minder hard nodig. In het gemiddelde profiel met een hoge grondwaterstand is de meeste behoefte naar het product. - In het brede profiel is vaak veel ondergrondse ruimte beschikbaar, waardoor de problematiek omtrent beschikbare ruimte niet van toepassing is. Op deze plekken zijn vaak andere en goedkopere oplossingen te bedenken om de problemen te verhelpen. - In tegenstelling tot het brede profiel is bij het smalle profiel wel erg weinig ondergrondse ruimte beschikbaar voor de groeiplaatsconstructie. Iedere situatie is zodanig verschillend dat de uitwerking maatwerk wordt en niet op veel plekken toegepast kan worden. De insteek is om een product te maken wat op veel plekken toegepast kan worden en daarom wordt niet gekozen voor het smalle profiel Het gekozen model is besproken met ingenieurs van Witteveen+Bos. Zij gaven aan dat het niet haalbaar is om de vloer van de kademuur door te trekken over de hele breedte van de gracht, doordat de aanleg ervan moeilijk haalbaar is. De damwanden die geslagen worden om de kademuur (en dus ook de vloer) aan te leggen, moeten dicht bij de woningen geplaatst worden. In verband met trillingen en bereikbaarheid is dit niet haalbaar. Bovendien brengt deze

108


Figuur 11.2 Gekozen schets: gemiddeld profiel met een hoge grondwaterstand

constructie erg veel meerkosten met zich mee, terwijl de baten er niet tegenop wegen. Vanwege deze redenen combineren we de twee modellen die gemaakt zijn voor het gemiddelde profiel (zie figuur 11.2). Het schetsontwerp wordt verder uitgewerkt in het constructief ontwerp. Hierbij wordt de definitieve dimensionering bepaald aan de hand van berekeningen.

Afstudeerproject


109

110

12 Constructief ontwerp

In het constructief ontwerp wordt berekend of het haalbaar is om de constructie te maken zoals die bedacht is. Uiteindelijk wordt de dimensionering door de berekeningen bepaald.

111

In dit hoofdstuk wordt een tweedeling gemaakt in de berekeningen. De volgende modellen zijn berekend aan de hand van de windbelasting: - stabiliteitsmodel van de constructie inclusief boom in zijn eindstadium - stabiliteitsmodel van een scheef gewaaide boom in de constructie - model schuifweerstand De volgende modellen zijn berekend aan de hand van druk op paalfundering: - model draagkracht ondergrond - model opwaartse waterdruk - model druk ten gevolge van windbelasting - model druk ten gevolge van zijwaartse gronddruk - model bezwijkmoment paalfundering

12.1 STABILITEITSMODEL CONSTRUCTIE INCLUSIEF BOOM De berekening tegen het kantelen van de constructie wordt gedaan aan de hand van de onderstaande formule. De eenheden van de formule worden afzonderlijk nader toegelicht. Pw rep = Cindex x Cdim x Ø1 x Ceq x Pw Voor de berekening worden een aantal uitgangspunten opgesteld: - Bij de berekening van de windbelasting op de boom gaan we er vanuit dat de boom inclusief groeiplaatsconstructie in een ontgraven situatie wordt berekend. Op dit moment is het ‘stabiliteitsmodel van de constructie inclusief boom in zijn eindstadium’ het gevoeligst voor de windbelasting; - De stabiliteit wordt berekend exclusief de verankering aan de paalfundering, om te kunnen achterhalen of de constructie op zich bestand is tegen kantelen; - De kroon van de boom wordt in zijn natuurlijke situatie gezien als een bol (Abol). In deze situatie grijpt de windbelasting horizontaal loodrecht op de bol aan. Voor de berekening moeten al deze aangrijppunten afzonderlijk ontbonden worden. Om de horizontale component van de windbelasting te bepalen, wordt gewerkt met het geprojecteerde oppervlak van de bol (Aproj). Hierin worden de aangrijppunten gebundeld. In beide modellen is de uitkomst nagenoeg gelijk. Om extra berekeningen te besparen wordt gekozen voor het geprojecteerde oppervlak van de bol (Aproj) (zie figuur 12.1); - De kroon (A) heeft een oppervlakte van πr2 = π x 72 = 154 m2; - De boom wordt gezien als een statisch object; - Voor de berekening gaan we uit van de meest ongunstige situatie van een boom en dat is in zijn volwassen eindstadium. De boom bereikt een hoogte van 21 meter; - Voor de verhouding van de kroon en stam wordt de stelregel één derde stam ten opzichte van twee derde kroon gehanteerd. Dit betekent dat de stam een

112


hoogte krijgt van 7 meter en de kroon 14 meter; - We berekenen de windbelasting per boom. De bomen hebben een onderlinge afstand van 15 meter hart op hart. Dat betekent dat de constructie over een lengte van 15 meter wordt berekend. De buitenmaten van de (ondergrondse) constructie zijn 1,85 meter hoog en 2,76 meter breed.

Figuur 12.1 Schetsen van de constructie met de kroon als bol en als schijf

Afstudeerproject


113

CINDEX Volgens de NEN-norm 6702 kunnen we uitgaan van een gesloten, gladde bol, afhankelijk van het getal van Reynolds (zie figuur 12.2). De wind heeft hierdoor minder trek- en drukkrachten omdat het model gestroomlijnd is. De uitkomst van het getal van Reynolds is 0,2. Immers de boom zal in zijn natuurlijke situatie wind doorlaten, waardoor het getal van Reynolds kleiner wordt. Echter, de boom is een natuurlijk model welke niet gestroomlijnd is door de grillige vormen. Bovendien hebben we te maken met een kroon die ovaalvormig is (zie figuur 12.3). Door deze twee redenen kan de Cindex niet voldoen aan de specificaties van een gladde bol. Hierdoor kan de waarde van Cindex toenemen, daarom zullen we in de berekeningen toch blijven uitgaan van de meest ongunstige waarde en dat is die van 1,2. Re = 0,7 x 105 x Vw x Dm Re = 0,7 x 105 x Vw x 10 Vw = √1,6 x Pw Vw = √1,6 x 1,32 Vw = 1,45 m/s Re = 0,7 x 105 x 1,45 x 10 Re = 10,15 x 105 Ct = 0,2

Figuur 12.2 Windvormfactoren Ct voor bollen en schijven

Figuur 12.3 Tabel voor prismatisch of tapse objecten

114


CDIM Cdim = < 1. Windvlagen komen niet tegelijkertijd op het hele oppervlak van een boom, hierdoor kan de stuwdrukwaarde verkleind worden met het toenemen van de hoogte. De boom heeft ongeveer een hoogte van 20 meter en is 10 meter breed. H = 20 m B = 10 m Cdim = 0,94 (zie figuur 12.4). Deze waarde heeft een marginale reductie ten opzichte van de waarde 1 en daarom zal met deze verder gerekend worden.

Figuur 12.4 Tabel met Cdim waarden

Ø1 De dynamische invloed van de wind evenwijdig aan de windrichting dient in rekening te zijn gebracht met de vergrotingsfactor Ø1. Voor Ø1 mag de waarde 1 worden aangehouden, indien het bouwwerk voldoet aan beide onderstaande voorwaarden: - De bouwwerkhoogte h is kleiner dan 50 meter; - De verhouding h/b is kleiner dan 5, hierin is b de gemiddelde breedte van het bouwwerk loodrecht op de windrichting. In ons geval voldoet het bouwwerk aan deze twee criteria en wordt dus de waarde 1 aangehouden voor Ø. CEQ De bladeren beïnvloeden de windbelasting op bomen. Een deel van de wind wordt opgevangen door de boom, het andere deel gaat door het bladerdek heen. De drukvereffening door ingesloten luchtlagen (twee of meerdere lagen) heeft een waarde van 1, tenzij een andere waarde door onderzoek bepaald is. Volgens onze informatie is er tot nu toe geen Ceq beschikbaar voor bomen. In deze situatie houden we het getal 1 aan, volgens de NEN-norm 6702. PW Amsterdam is gelegen in windgebied 2. De boom staat langs de grachten in principe dus bebouwd gebied, maar doordat de boom ook aan een gracht grenst (onbebouwd) waar de wind vrij spel heeft. Hierdoor gaan we voor de zekerheid uit van onbebouwd gebied (zie figuur 12.5). H = 20 m PW = 1,10 kN/m2

Afstudeerproject


115

Figuur 12.5 Tabel met Pw waarden en windgebieden in Nederland

Pw rep = Cindex x Cdim x Ø1 x Ceq x Pw Pw rep = 1,20 x 1 x 1 x 1 x 1,10 Pw rep = 1,32 kN/m2 TOTALE WINDBELASTING W = Pw rep x Aproj W = 1,32 kN/m2 x 154 m2 W= 203,28 kN TOTALE GEWICHT Gbak= oppervlakte beton x volumieke massa x lengte per boom (zie figuur 12.6) Gbak= 2,15 m2 x 24 kN/m3 x 15 m Gbak= 774 kN Ggrond = oppervlakte doorsnede x volumieke massa x lengte per boom Ggrond = 2,02 m2 x 16 kN/m3 x 15 m Ggrond = 485 kN Gboom = 150 kN (bron: boomtechnisch adviseur Copijn boomspecialisten) Gtot = 774 + 485 + 150 = 1409 kN

Figuur 12.6 Tabel volumieke massa’s

116


VEILIGHEID Veiligheid is klasse 3. Gezien het feit dat er grote schade en letsel aan personen en gebouwen aangebracht kan worden en dat de boom in hoogstedelijk gebied gesitueerd wordt kiezen we veiligheidsklasse 3. De permanente belasting is bij stabiliteit een gunstig werkende kracht, daarom wordt de veiligheidsfactor aangenomen van 0,9. Permanente belasting, gunstig = Yf;g = 0,9 Veranderlijke windbelasting= Yf;q = 1,5 MOMENT Mg/Mw > 2 Als de waarde kleiner is dan 2, is er onvoldoende stabiliteit en kan de constructie dus kantelen. Mw = Yf;g x W x H = 1,5 x 203,38 kN x (14 m +1,85 m) (zie figuur 12.7) = 4835,35 kNm Mg = Yf;q x G x a = 0,9 x 1409 kN x 1,22 m (zie figuur 12.7) = 1547,08 kNm

Figuur 12.7 Schets constructie met maten, op schaal getekend

Afstudeerproject


117

VEILIGHEID TEGEN KANTELEN 1547,08 kNm/ 4835,35 kNm = 0,32 CONCLUSIE De veiligheid tegen het kantelen voldoet niet aan de norm. Dit komt door de veiligheid die in de windbelasting is ingebouwd. De windbelasting is zodanig groot dat de constructie inclusief boom kan kantelen. Om toch aan de veiligheid te kunnen voldoen, moet óf het totale gewicht óf de windbelasting veranderen. In ons geval hebben we al gerekend met realistische gewichten, hierin is dus geen speelruimte meer. Dus moet het gezocht worden bij de windbelasting, hiervoor zijn verschillende inzichten: - We zijn in de voorgaande berekening er vanuit gegaan dat de constructie niet gefundeerd is. Echter zullen er sowieso funderingspalen gebruikt worden, omdat in Amsterdam een weinig draagkrachtige bodem aanwezig is. Hierdoor ontstaat de mogelijkheid dat de constructie zal verzakken. Door de funderingspalen goed aan de constructie te verankeren kunnen de palen trekkrachten opnemen die de windbelasting uitoefent. Hierdoor kan de constructie nooit kantelen ten gevolge van de windbelasting. - Bij nader inzien kan het oppervlakte van de kroon verkleind worden. In eerste instantie zijn we uitgegaan van een verhouding één derde stam ten opzichte van twee derde kroon. Dit zou betekenen dat de kroon een diameter van 14 meter zou krijgen en de stam 7 meter hoog zou worden. In het grachtenprofiel is een kroondiameter van 14 meter niet wenselijk , omdat in deze situatie de kroon van de boom tegen de naastgelegen woningen aan groeit. De kroon wordt gesnoeid als deze dichter dan 2 meter richting de woning groeit. We gaan er dus vanuit dat er een tussenafstand van 2 meter wordt aangehouden tussen de kroon van de boom en de woning, waardoor de diameter van de kroon 10 meter wordt en de straal dus 5 meter. Hierdoor krijgt de kroon (A) een oppervlakte van πr2 = π x 52 = 77 m2. De hoogte van de boom wordt 15 meter. - Voor de Ceq kan een andere waarde worden aangenomen. De drukvereffening door ingesloten luchtlagen (twee of meerdere lagen) heeft een waarde van 1, tenzij een andere waarde door onderzoek bepaald is. Door TNO is onderzoek gedaan naar de drukvereffeningsfactor van groene daken. Bij proeven ten gevolge van het poriëngehalte van de substraatlagen geldt een equivalente windbelasting van 0,30 tot 0,125. Een boom is ook een gelaagd model door de aanwezigheid van het bladerdek, hierdoor ontstaat een spouwwerking. De wind wordt voor een deel opgevangen door de boom, het andere deel gaat door het bladerdek heen. Er is nog geen onderzoek gedaan naar de Ceq van bomen. De waarde van Ceq voor bomen zal waarschijnlijk tussen 0,125 en 1 liggen. Het is dus aannemelijk dat we voor bomen een Ceq kiezen van 0,30.

118


BEREKENING A KROONOPPERVLAK R=5 In berekening A zullen we eerst kijken wat de invloed is van het veranderde kroonoppervlak op de windbelasting. De waarden die niet veranderd zijn, worden niet verder toegelicht. Hiervoor wordt verwezen naar de voorgaande berekening. Pw rep = Cindex x Cdim x Ø1 x Ceq x Pw Pw rep = 1,20 x 1 x 1 x 1 x 1,10 Pw rep = 1,32 kN/m2 OPPERVLAKTE KROON De kroon heeft een straal van 5 meter. De oppervlakte is πr2 = π x 25 = 77 m2. De verhouding één derde stam ten opzichte van twee derde kroon blijft behouden, dus de stam zal 5 meter worden in plaats van 7 meter. Dit betekent dat de arm korter wordt (zie figuur 12.8). TOTALE WINDBELASTING W = Pw rep x Aproj W = 1,32 kN/m2 x 77 m2 W= 101,64 kN

Figuur 12.8 Schets constructie met maten, op schaal getekend

Afstudeerproject


119

TOTALE GEWICHT Gtot = 774 + 485 + 150 = 1409 kN VEILIGHEID Permanente belasting, gunstig = Yf;g = 0,9 Veranderlijke windbelasting= Yf;q = 1,5 MOMENT Mg / M w > 2 Als de waarde kleiner is dan 2, is er onvoldoende stabiliteit en kan de constructie dus kantelen. Mw = Yf;g x W x H = 1,5 x 101,64 kN x (10 m +1,85 m) = 1806,65 kNm Mg = Yf;q x G x a = 0,9 x 1409 kN x 1,22 m = 1547,08 kNm VEILIGHEID TEGEN KANTELEN 1547,08 kNm/ 1806,65 kNm = 0,86 CONCLUSIE De veiligheid tegen het kantelen voldoet nog steeds niet aan de norm. De windbelasting is zodanig groot dat de constructie inclusief boom kan kantelen. Om toch aan de veiligheid te kunnen voldoen, zullen we in de volgende berekening kijken wat voor invloed het verkleinde kroonoppervlakte in combinatie met een verlaagde Ceq heeft op het kantelen van de constructie.

120


BEREKENING B KROONOPPERVLAK R=5 EN CEQ 0,30 Als de Ceq veranderd van een waarde van 1,00 naar 0,30 zal de windbelasting afnemen met een factor 0,3 (3:10). In dit geval MOMENT Mg / Mw > 1,2 Normaal gesproken moet deze waarde minimaal 2 zijn. In de berekening van het moment is al een veiligheid opgenomen van veranderlijke windbelasting 1,5 /permanente belasting, gunstig 0,9 = 1,66. De resterende veiligheidswaarde die minimaal behaald moet worden is 2 / 1,66 = 1,2. Als de waarde kleiner is dan 1,2 is er onvoldoende stabiliteit en kan de constructie dus kantelen. Mw 1806,65 x 0,30 = 541,96 kNm Mg = Yf;q x G x a = 0,9 x 1409 kN x 1,22 m = 1547,08 kNm VEILIGHEID TEGEN KANTELEN 1547,08 kNm/ 541,96 kNm = 2,85 CONCLUSIE Met de nieuwe waarden is de veiligheid tegen kantelen gewaarborgd met een factor van 2,85. Er is echter wel nader onderzoek vereist naar de Ceq van bomen. Wij zijn uitgegaan van een aanname, terwijl het Ceq van bomen waarschijnlijk tussen de 0,125 en 1 liggen. Daarnaast moet de kleef van de grond gecontroleerd worden om de trek van de funderingspalen op te vangen. Dit zal in berekening van paragraaf 12.3 aan bod komen.

Afstudeerproject


121

12.2 STABILITEITSMODEL SCHEEF GEWAAIDE BOOM IN DE CONSTRUCTIE In deze paragraaf wordt gerekend aan de hand van het stabiliteitsmodel van een scheef gewaaide boom in de constructie. Het gewicht van de boom komt buiten de constructie te hangen, waardoor het waarschijnlijk zou zijn dat de constructie makkelijker kantelt. Bij de berekening gaan we er vanuit dat de boom maximaal scheef is gewaaid in de constructie, vervolgens kijken we welke gevolgen dit heeft op het kantelen van de gehele constructie. Deze berekening is een vervolg op de voorgaande berekening ‘windbelasting op de boom’, de waarden en uitgangspunten worden hierin overgenomen. Met uitzondering van de specifieke uitgangspunten voor deze berekening: - De boom staat iets uit het midden van de constructie, doordat de wanden van de constructie bestaan uit verschillende diktes; - De veiligheidsfactor moet normaal gesproken minimaal waarde 2 zijn. In de berekening van het moment is al een veiligheid opgenomen van veranderlijke windbelasting 1,5 /permanente belasting, gunstig 0,9 = 1,66. De resterende veiligheidswaarde die minimaal behaald moet worden is 2 / 1,66 = 1,2; - De boom staat in een boomrooster met een open ruimte van 0,60 meter. De boom kan maximaal 0,30 meter kantelen ten opzichte van zijn plantplaats, want daar wordt de stam opgevangen door de deksel van de constructie. MOMENT Mg / Mw > 1,2 Als de waarde kleiner is dan 1,2 is er onvoldoende stabiliteit en kan de constructie dus kantelen. Mw = W x a1 + Gboom x a3 Mw = 30,49 kN x 10,90 m + 150 kN x 1,75 m (zie figuur 12.9) Mw = 332,34 + 262,5 kNm Mw = 594,84 kNm Mg = Gkluit x a2 Mg = Gkluit (constructie + grond) x a2 Mg = (485 kN + 774 kN) x 1,18 m (zie figuur 12.9) Mg = 1259 kN x 1,18 m Mg = 1485,62 kNm 1485,62 kNm / 594,84 kNm = 2,49 CONCLUSIE De veiligheid tegen het kantelen voldoet aan de norm met een factor van 2,49. De constructie zal niet kantelen als de boom in de bak scheef is gewaaid. Het gewicht is groter dan de krachten die de boom kan uitoefenen ten gevolge van de windbelasting.

122


Figuur 12.9 Schets van de constructie met maten, op schaal getekend

Afstudeerproject


123

12.3 MODEL SCHUIFWEERSTAND In deze berekening controleren we of de constructie niet kan verschuiven ten gevolge van de windbelasting. Deze berekening is een vervolg op de voorgaande berekeningen, de waarden en uitgangspunten worden hierin overgenomen. Met uitzondering van de specifieke uitgangspunten voor deze berekening: - Bij de berekening van de windbelasting op de boom gaan we er vanuit dat de boom inclusief groeiplaatsconstructie in een ontgraven situatie wordt berekend. De omliggende grond is nat zand; - Bij deze berekening houden wij voor de waarde Ceq 0,3 aan voor de windbelasting. Dit betekent dat de windbelasting met een factor van 0,3 afneemt (30,49 kN x 0,3 = 9,15 kN). MOMENT Wwrijving / Wwind > 2 Als de waarde kleiner is dan 2 is er onvoldoende neerwaarste belasting, waardoor de constructie kan schuiven. Wwrijving = G x tan Wwrijving = 1409 kN x tan 25o (zie figuur 12.10) Wwrijving = 657,02 kN Wwind = 9,15 kN 657,02 kN / 9,15 kN = 71,81 CONCLUSIE De veiligheid tegen het schuiven voldoet aan de norm met een factor van 71,81. Hierin is geen veiligheid opgenomen, echter is in deze berekening het moment al 35 keer zo groot als de minimale vereiste veiligheidsfactor. Dit betekent dat de constructie niet verschuift onder invloed van de windbelasting.

Figuur 12.10 Tabel met de inwendige hoek van verschillende grondsoorten

124


12.4 MODEL DRAAGKRACHT ONDERGROND Voor de berekening van de draagkracht van ondergrond worden een aantal uitgangspunten opgesteld: - Van de beschikbare sonderingen weten we niet of deze gelden voor de gehele Herengracht in Amsterdam, of alleen voor het plangebied (eerste rak van de Herengracht). Er is besloten te werken met de meest ongunstige sondering. Dat wil zeggen; de sondering met de dikste veenlaag en waar de tweede zandlaag het diepste zit. De sonderingen zijn gemaakt door Fugro en beschikbaar gesteld door Witteveen en Bos. - Gegevens paal: L = 22 m (bron: Witteveen en Bos) D = 324 mm (bron: Witteveen en Bos) Er wordt een schroefboorpaal gebruikt in plaats van een heipaal. Dit om de trillingen minimaal te houden, wat een vereiste is in de binnenstad van Amsterdam. STUIT De berekening van de draagkracht op de paal is gebaseerd op een sondering, deze is te vinden op de volgende bladzijde, figuur 12.13. De conusweerstanden bestaan uit het volgende: Traject I = Het gemiddelde tussen de minimale en de maximale waarde in het traject 0,7D en 4D Traject II = De waarde tussen 0,7D en 4D wordt zodanig gekozen dat de laagste bezwijkweerstand is gevonden (de laagste waarde tussen 0,7D en 4D) Traject III = De gemiddelde waarde van de conusweerstand van de afgesloten sondeergrafiek tot 0,8D boven de paalpunt. Het afsluiten is gedaan van beneden naar boven en het beginpunt start bij traject II waarna de volgende waardes steeds lager zijn (het gemiddelde tussen 0,7D en 8D) Pr;punt = (I+II / 2) + III 2 Traject I = (25,3 + 11,2) / 2 = 18,25 Traject II = 11,2 Traject III = (11,2 + 1,5) / 2 = 6,35 Pr;punt = (18,25 + 11,2 / 2) + 6,35 = 10,53 MN/m2 2 Pr;punt x grensstuitkracht schroefboorpaal (0.6, zie figuur 12.11) = 10,53 x 0,6 = 6,32 MN/m2 Fr; punt = (6,32 x 103) x πr2 Fr; punt = (6,32 x 103) x 0,08 = 505,6 kN Figuur 12.11 Tabel met correctiefactoren op de uiterste grensstuitkracht

Afstudeerproject


125

Figuur 12.12 Sondering van de Herengracht met de trajecten ingetekend

POSITIEVE KLEEF Fr;schacht = 0.01 x qc; gem x Aschacht Waarin: qc; gem = de gemiddelde conusweerstand over het traject waarover de paalschacht zich in de draagkrachtige laag bevindt. De waarde van de gemiddelde wrijvingsweerstand wordt uitgedrukt in een percentage van de gemiddelde weerstand aan de hand van (figuur 12.13) In dit geval wordt de waarde 0,6 van de schroefboorpaal aangehouden. Aschacht = Het traject waarin het schachtoppervlak van de paal zich in de draagkrachtige laag bevindt.

126


Figuur 12.13 Tabel met wrijvingsweerstand op palen als gevolg van percentage van de gemiddelde conusweerstand

Fr;schacht = 0.01 x (17x103 x 0.6) x 2πr x h Fr;schacht = 0.01 x 10200 x ((2π x 0.162) x 2 m) Fr;schacht = 0.01 x 10200 x (1.01 x 2 m) Fr;schacht = 0.01 x 10200 x 2.01 m Fr;schacht = 206.04 kN NEGATIEVE KLEEF Fs,nk,d = Yf x 0.25 x σ’v x Aschacht Waarin: Fs,nk,d = De rekenwaarde van de belasting door negatieve kleef Yf = De belastingfactor. Daarvoor mag 1.0 genomen worden, wanneer we de volledige belasting door de slappe lagen boven het paalpunt niveau in rekening brengen. σ’v = De verticale korrelspanning van de grond. Deze is te bepalen aan de hand van de sondering. In de grafiek (figuur 12.14) hieronder is het verloop van de verticale korrelspanning in de slappe bodemlagen weergegeven. Aschacht = Het schachtoppervlak van de paal dat onderhevig is aan negatieve kleef. Fs,nk,d = 1.0 x 0.25 (7,5 x 1,5 + 18,5 x 3,5 + 57 x 7 + 112 x 4 + 147 x 3) x 1.01 Fs,nk,d = 344,41 kN

Figuur 12.14 Grafiek met de verticale korrelspanning van de grond

Afstudeerproject


127

BEZWIJKBELASTING VAN DE PAAL Fr;d = 0.75 x (Fr;punt + Fr;schacht) 1,25 Fr;d =

0.75 x (505.6+206.04) 1,25

Fr;d = 426,98 kN Hier gaat de negatieve kleef (=344,41 kN) vanaf = 82,57 kN CONCLUSIE Op het moment dat er een toename optreedt van de korrelspanning, welke veroorzaakt kan worden door een grondwaterstand verlaging en door toename van de bovengrondse belasting, kan zetting van het veenpakket optreden. Hierdoor neemt de negatieve kleef toe, waardoor er grote druk wordt uitgeoefend op de paal. Op het moment dat er ook druk op de paal wordt uitgeoefend kan dit leiden tot een verzakking van de paal en de constructie. Doordat de paal in een dunne laag zand is gefundeeerd, is er weinig positieve kleef en dus weinig draagvermogen van de ondergrond. De paal zal dieper in het zand geplaatst moeten worden. Hierdoor zal meer positieve kleef optreden en daardoor zal de paal een grotere draagkracht krijgen. MODEL DRAAGKRACHT ONDERGROND, DIEPERE ZANDLAAG De waarden die niet veranderd zijn worden niet verder toegelicht, hiervoor wordt verwezen naar de voorgaande berekening. De uitgangspunten uit de vorige berekening wordens tevens overgenomen, tenzij anders vermeld wordt. STUIT De berekening van de draagkracht op de paal is gebaseerd op een sondering, deze is terug te vinden op de volgende bladzijde , figuur 12.15. Pr;punt = (I+II / 2) + III 2 Traject I = (23.5 + 31) / 2 = 27.25 Traject II = 23.5 Traject III = (23.5 + 6.2) / 2 = 14.85 Pr;punt = (27.25 + 23.5 / 2) + 14.85 2 Pr;punt x grensstuitkracht schroefboorpaal (0.6, zie figuur 12.11) = 20.11 x 0.6 = 12.07 MN/m2 = 20.11 MN/m2 Fr; punt = (12.07 x 103) x πr2 Fr; punt = (12.07 x 103) x 0.08 = 965.6 kN

128


Figuur 12.15 Sondering van de Herengracht met de trajecten ingetekend

POSITIEVE KLEEF Fr;schacht = 0.01 x qc; gem x Aschacht Waarin: qc; gem = de gemiddelde conusweerstand over het traject waarover de paalschacht zich in de draagkrachtige laag bevindt. De waarde van de gemiddelde wrijvingsweerstand wordt uitgedrukt in een percentage van de gemiddelde weerstand aan de hand van (figuur 12.11) In dit geval wordt de waarde 0.6 van de schroefboorpaal aangehouden. Aschacht = Het traject waarin het schachtoppervlak van de paal zich in de draagkrachtige laag bevindt.

Afstudeerproject


129

Fr;schacht = 0,01 x (18,5x103 x 0,6) x 2πr x h Fr;schacht = 0,01 x 11100 x ((2π x 0,162) x 3 m) Fr;schacht = 0,01 x 11100 x (1,01 x 3 m) Fr;schacht = 0,01 x 11100 x 3,03 m Fr;schacht = 336,33 kN NEGATIEVE KLEEF Fs,nk,d = Yf x 0.25 x σ’v x Aschacht Waarin: Fs,nk,d = De rekenwaarde van de belasting door negatieve kleef Yf = De belastingfactor. Daarvoor mag 1.0 genomen worden, wanneer we de volledige belasting door de slappe lagen boven het paalpunt niveau in rekening brengen. σ’v = De verticale korrelspanning van de grond. Deze is te bepalen aan de hand van de sondering. In de grafiek (figuur 12.12) is het verloop van de verticale korrelspanning in de slappe bodemlagen weergegeven. Aschacht = Het schachtoppervlak van de paal dat onderhevig is aan negatieve kleef. Fs,nk,d = 1.0 x 0.25 (7,5 x 1,5 + 18,5 x 3,5 + 57 x 7 + 112 x 4 + 147 x 3) x 1.01 Fs,nk,d = 344,41 kN BEZWIJKBELASTING VAN DE PAAL Fr;d = 0.75 x (Fr;punt + Fr;schacht) 1,25 Fr;d =

0.75 x (965.6+336.33) 1,25

Fr;d = 781.16 kN Hier gaat de negatieve kleef (=344,41 kN) vanaf = 436,75 kN CONCLUSIE De paal kan in deze situatie de druk van de constructie verdragen. Er vindt geen toename plaats van de korrelspanning. Hierdoor zal de veenlaag niet inklinken. Echter een grondwaterstand verlaging kan nog steeds zorgen voor inklinking van de ondergrond wat zorgt voor negatieve kleef. Doordat de paal in een diepere zandlaag is gefundeerd, zal de paal niet verzakken onder invloed van negatieve kleef en bovengrondse belasting. De gemiddelde draagkracht van een paal is 250 kN. Uit bovenstaande berekening is gebleken dat de draagkracht ruim 1,5 keer zoveel is. Om kosten en materiaal te besparen kan voor de paal een kortere lengte genomen worden. Deze zal liggen tussen de 21 en 22,5 meter.

130


12.5 MODEL OPWAARTSE WATERDRUK

In deze berekening wordt bekeken of de constructie zal gaan drijven ten gevolge van opwaartste waterdruk, omdat de constructie voor een deel onder water is gesitueerd. BEREKENMETHODE Diepte maal volumieke massa water (10 kN/m3)= opwaartse druk per vierkante meter (zie figuur 12.16). Deze uitkomst wordt vermenigvuldigd met het totale oppervlak. Als de opwaartse druk kleiner is dan de resulterende kracht, is het geen probleem. 1,4 x 10 kN/m3 = 14 kN/m2 Abodem = 2,75 m x 15 m = 41,25 m2 Ok = 41,25 m2 x 14 kN = 577 kN Gtotaal = 1409 kN = > 577 kN CONCLUSIE De neerwaartse druk van constructie is bijna drie maal zo groot als de opwaartse druk van het water. De constructie zal dus niet gaan drijven. Op het moment dat de druk op de palen te groot zou worden door de neerwaartse druk, dan kan deze gecompenseerd worden met de opwaartse druk van het water. In de volgende berekeningen wordt geen rekening gehouden met de opwaartse waterdruk, waardoor de neerwaartse druk gunstiger zal uitpakken.

Figuur 12.16 Schets opdrijving

Afstudeerproject


131

12.6 MODEL DRUK TEN GEVOLGE VAN WINDBELASTING Na de vorige berekening is duidelijk geworden dat elke paal maximaal 436,75 kN kan verdragen zonder dat de ondergrond bezwijkt onder de druk. In het model (figuur 12.18) worden schematisch de krachten op de palen weergegeven als gevolg van de windbelasting op de boom, de details zijn te vinden in figuur 12.17. De krachten in dit model zijn niet op schaal weergegeven omdat het dan niet goed leesbaar is. Het model is op schaal gemaakt met Autocad en kunt u vinden in bijlage E. De waardes van de krachten in figuur 12.17 en 12.18 zijn afgeleidt van de Autocad tekening en deze kloppen dus wel. In de figuur 12.17 is goed te zien dat op paal III maar een kracht van 66 kN rust, wat erg weinig is. Deze paal krijgt vermoedelijk een veel groter belang het opvangen van de gronddruk tegen de zijwand van de constructie.

DETAIL I

W = 30,49 kN

DETAIL II

G = 1408,9 kN R = 1409,4 kN

R paal III = 66 kN R paal II + III = 286 kN

R paal II = 221 kN

Werklijnen paal II + paal III DETAIL III

R paal II + III = 286 kN

R paal I = 1116 kN

Werklijnen paal II + paal III

R = 1409,4 kN

132


Figuur 12.17 Details krachten op de paal

Aangrijppunt = midden van de kroon boom

Detail I (boom)

Constuctie Detail II

Paal I

Werklijn paal II en paal III Paal III

Paal II

Detail III Figuur 12.18 Overzicht krachten, voor detail zie figuur 12.17

Afstudeerproject


133

12.7 MODEL DRUK TEN GEVOLGE VAN GRONDDRUK Om te berekenen wat de druk op de paal is als gevolg van de horizontale gronddruk, moet eerst berekend worden wat de druk tegen de wand van de constructie is. Aanname: we gaan er vanuit dat na de herinrichting van het grachtenprofiel dat het opvulmateriaal onder het wegdek zand zal zijn. Zand heeft namelijk de grootste draagkracht en zal dus minder snel verzakken. De benodigde gegevens over zand zijn te vinden in de tabel van grondeigenschappen op pagina 126 figuur 12.10 in dit rapport. We hebben gekozen om te werken met de meest ongunstige situatie van zand, namelijk wanneer het nat is. In die situatie is het materiaal het zwaarst en oefent het dus ook de meeste druk uit op de constructie en dus op de palen. Uit de tabel van grondeigenschappen hebben we de volgende gegevens nodig voor de berekening: - Hoek van de inwendige wrijving (nat zand) = 25 - λa = tan 2 (45° - ½ ) = 0,406 σ’grond,vert = htotaal x Yzand, nat = 1,85 x 2,0 = 37 kN σ’korrel,vert = σ’grond,vert (grondwater blijft buiten beschouwing) σ’korrel,hor = λa x σ’korrel,vert = 0,406 x 37 = 15,02 kN σ’grond,hor = σ’korrel,hor = 15,02 kN Fr,grond, a = ½ x σ’grond,hor x htotaal = ½ x 15,02 x 1,85 = 13,90 kN De kracht grijpt aan op 1/3 van de totale hoogte, zoals op de figuur 12.19 te zien is = 0,63 meter. De krachten die op de palen komen te staan zijn met Autocad uit gewerkt. In het model (figuur 12.20) worden schematisch de krachten op de palen weergegeven als gevolg van de gronddruk, de details zijn te vinden in figuur 12.21 op de volgende pagina. De krachten in dit model zijn niet op schaal weergegeven omdat het dan niet goed leesbaar is.

1/3 h

134


Figuur 12.19 Verticale grondspanning en aangrijphoogte

Detail III

Detail I

Detail VI

Detail II Paal I Paal III

Afstudeerproject


Paal II

Figuur 12.20 Overzicht krachten, voor detail zie figuur 12.22

135

DETAIL III Rpaal II en Rpaal III = 550,2 kN

Werklijn Rpaal II en Rpaal III

DETAIL IV

Rpaal I = 858,96 kN Werklijn Rpaal I R = 1409 kN

Werklijn Rpaal II en Rpaal III

Rpaal III = 316,16 kN

Rpaal II = 244,78 kN Rpaal II en Rpaal III = 550,2 kN Paal II

Paal III

DETAIL I + DETAIL II Werklijn Rpaal II en Rpaal III

Werklijn G Werklijn Rpaal I D = 13,90 kN 1/3 h Werklijn D

G = 1408,8 kN R = 1409 kN Figuur 12.21 Details krachten op de paal

12.8 MODEL BEZWIJKMOMENT PALEN MAXIMALE BELASTING PER PAAL Uit de voorgaande berekeningen blijkt wat voor druk (gronddruk en windbelasting) de palen moeten opvangen. De ingenieurs van Witteveen en Bos geven aan dat de standaard onderlinge afstand van de palen bij een kademuurvernieuwing ongeveer 1,5 meter h.o.h. is. In de uitgangssituatie van de berekening houden we dezelfde afstand aan (zie figuur 12.22). In de onderstaande berekening zal blijken of deze onderlinge afstand van de palen volstaat om de druk te verdragen. Als we kijken naar de maximale verkeersdruk in het grachtengebied, zien we dat het maximale gewicht van een voertuig maximaal 45 ton (450 kN) mag zijn. Meer uitleg hiervan vindt u terug in hoofdstuk zeven, pagina 83 van dit rapport. De druk van dit voertuig zal verdeeld worden over drie assen, waarvan één voor en twee achter. Als bij de berekening van de palen een onderlinge afstand van 1,5 meter wordt aangehouden, dan kan het voorkomen dat in de ongunstige situatie de druk van twee assen (= 300 kN) volledig op paal 2 komt te leunen. Paal 1 en 3 staan naast elkaar, hier zal deze druk maximaal 150 kN zijn.

136


Figuur 12.22 Druk op de palen per 15 meter

Afstudeerproject


137

PAAL 1 De zwaarste last komt voort uit de windbelasting = 1116 kN. Deze druk wordt verdeeld over 5 palen zoals op figuur 12.22 te zien is. Dit betekend dat er maximaal (1116/5 =) 223,2 kN op de paal komt te staan. Hierbij komt nog 150 kN van de maximale verkeersdruk zoals beschreven. 223,2 + 150 = 373,2 kN. Uit de berekeningen van de maximale belasting op de paal blijkt dat de paal maximaal 436,75 kN kan verdragen. De maximale belasting blijft hieronder en daaruit blijkt dat de dimensionering van paal 1 volstaat. PAAL 2 De zwaarste last op paal 2 komt voort uit de gronddruk = 244,78 kN. Ook de druk op paal 2 wordt verdeeld over 5 palen zoals op figuur 12.22 te zien is. Dit betekend dat er maximaal (244,78/5 =) 48,95 kN op de paal komt te staan. Hierbij komt nog 300 kN van de maximale verkeersdruk zoals beschreven. 48,95 + 300 = 348,95 kN. Uit de berekeningen van de maximale belasting op de paal blijkt dat de paal maximaal 436,75 kN kan verdragen. De maximale belasting blijft hieronder en daaruit blijkt dat de dimensionering van paal 2 ruim volstaat. PAAL 3 De zwaarste last op paal 3 komt voort uit de gronddruk = 316,66 kN. De druk op paal 3 wordt verdeeld over 5 palen zoals op figuur 12.22 te zien is. Dit betekend dat er maximaal (316,66/5 =) 63,33 kN op de paal komt te staan. Hierbij komt nog 150 kN van de maximale verkeersdruk zoals beschreven. 63,33 + 150 = 213,33 kN. Uit de berekeningen van de maximale belasting op de paal blijkt dat de paal maximaal 436,75 kN kan verdragen. De maximale belasting blijft hieronder en daaruit blijkt dat de dimensionering van paal 3 meer dan ruim volstaat. CONCLUSIE Uit de bovenstaande berekeningen blijkt dat alle palen de maximale druk kunnen verdragen. Voor paal 2 en vooral paal 3 blijft er een groot verschil bestaan tussen maximale druk en de maximale draagkracht. Een aanbeveling is om de onderlinge afstand tussen de palen zodanig te vergroten totdat paal 1 bijna op het bezwijkpunt komt. Bij paal 2 en 3 zal er nog steeds een aanzienlijk verschil blijven bestaan. Om het verschil kleiner te maken kunnen paal 2 en 3 korter gemaakt worden. Door de onderlinge afstand groter en de palen korter te maken kan op de aanlegkosten bezuinigd worden. Om de maximale belasting op de palen nog meer te verkleinen kan de onderlinge afstand van de palen onder de boom kleiner gemaakt worden. Onder de boom zal namelijk de permanente belasting het grootste zijn. Echter, dit zal dit pas van kracht worden als de boom op oudere leeftijd is en dus een groter gewicht heeft. Bij de aanplant is het gewicht zodanig klein dat er bijna geen extra belasting is op de palen onder de boom. Tegen de tijd dat de boom volwassen is zal deze een uitgebreid wortelgestel hebben. Hierdoor wordt de belasting grotendeels verdeeld over alle palen. Daarnaast bestaat er een kans dat er een zwaar (blus)voertuig een tijdelijke belasting op de constructie uitoefend. Dit voertuig zal altijd tussen de bomen geparkeerd worden. Op het moment dat de onderlinge afstand van de palen

138


tussen de bomen groter is, zal er bij een tijdelijke belasting een (te) grote druk uitgeoefend worden. Dit betekent dat op die plek de palen langer moeten zijn en/of dat de tussenafstand van de palen weer kleiner moet worden. Wij kiezen er dus voor om de onderlinge afstand tussen de palen gelijk te houden.

BRUIKBAARHEIDSGRENSTOESTAND Wel;d = (F x l)

(E x A) F is de maximale belasting op de paal, welke wordt gevonden bij paal I (= 373,2 kN)

Wel;d = (373,2 x623)

(20 x 10 x 0,08)

Wel;d = 0,005 m De totale zakking van de paal is ongeveer twee maal de elastische zakking: Wtot = 2 mm x 5 mm = 10 mm De maximale zakking van de paal mag nooit meer zijn dan 1/300 van de afstand tot de volgende paal, welke 1500 mm bedraagt. 1/300 van 1500 mm = 5 mm.

CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN

Uit de bovenstaande berekening blijkt dat de totale zakking maximaal 10 mm is. Deze waarde is dus 2 maal te groot. De berekeningen dienen nagerekend te worden door een geotechnicus. Deze zal een advies moeten geven om de meest efficiënte manier te vinden om de paal te laten voldoen aan de norm. Dit kan door: - de palen een groter oppervlak, dus meer draagvlak, te geven - de onderlinge afstand te vergroten Wij vermoeden dat de tweede optie het meest voor de hand liggend is, aangezien al eerder is geconcludeerd dat het goed mogelijk is om de onderlinge afstand van de palen te vergroten. In bijlage F ‘Technische tekening’ is de definitieve dimensionering uitgewerkt in een technische tekening.

Afstudeerproject


139

140

13 groeiplaatsconstructie Uitwerking

In dit hoofdstuk wordt dieper ingegaan op de uitwerking van de groeiplaatsconstructie. Alle onderdelen van de constructie wordt tot op detail uitgewerkt, zodat de haalbaarheid inzichtelijk wordt. Onderdelen die beschreven zijn: sortiment, substraat, materialisatie van de constructie, watertoevoer en luchthuishouding.

141

13.1 SORTIMENT DE IEP Iepen hebben een rijke historie als stads- en landschapsboom. In Amsterdam is het veruit de meest aangeplante boomsoort. Iepen kunnen ruim vijfhonderd jaar oud worden en uitgroeien tot indrukwekkende exemplaren met hoogtes tot veertig meter. Iepen kwamen vroeger in grote bossen in Europa voor. Omdat de vruchtbare grond waar de bomen het liefst op groeien, gebruikt werd voor landbouw is er van deze bossen niets meer terug te vinden. In het bomenbeleid van Stadsdeel Centrum staat voorgeschreven dat bij nieuwe aanplant van bomen, de soort iepen moet worden toegepast. Iepen hebben een groot nadeel, dat is dat ze vatbaar zijn voor de iepziekte. De iepziekte wordt eerst kort beschreven en daarna wordt het sortiment voor de locatie Herengracht gekozen. DE IEPZIEKTE Sinds het begin van de vorige eeuw worden iepen geteisterd door de iepziekte. De eerste beschrijving dateert van 1920. In tijd van een paar jaar zijn meer dan 420.000 iepen gesneuveld door de iepziekte. De iepziekte wordt veroorzaakt door de schimmel Ophiostoma ulmi sensu lato. De schimmel verspreidt zich via de houtvaten (transportkanalen) door de boom. Het is de reactie van de boom op de aanwezigheid van de schimmel die leidt tot de typische symptomen van een verwelkingsziekte. De boom reageert namelijk op de aanwezigheid van de schimmel met het afsluiten van de houtvaten rondom de infectie. Dit mechanisme bezit in principe elke boom. In resistente bomen is het efficiënt genoeg om een infectie vroegtijdig in te perken en zo verspreiding door de boom, en daarmee ziekte, te voorkomen. In bomen die niet (of niet voldoende) resistent zijn is deze reactie niet snel of volledig genoeg. De schimmel ‘ontsnapt’ , en het hele proces herhaalt zich verderop weer. Door de toenemende verstoppingen raakt het watertransportsysteem van de boom ontregeld, met uiteindelijk de bekende symptomen van verwelking, verdroging, bladverlies en uiteindelijk sterfte tot gevolg. Het is de iepenspintkever (Scolytis scolytis en Scolytis multistriatus) die voor de verspreiding zorgt van de schimmels. Daarnaast vindt met name in laan- en wegbeplantingen ook verspreiding plaats via wortelcontacten In Nederland was de bestrijding vanaf 1977 wettelijk geregeld en werd deze gecoördineerd door de overheid. In 1991 kwam hieraan een einde. De landelijke overheid achtte de ziekte “beheersbaar” en schafte de wettelijke regeling (en de bijbehorende financiering) af. De bestrijding werd daarmee weer een taak van de regionale beheerders. Vele locale groenbeheerders stelden andere prioriteiten dan de iepziekte en het jaarlijkse landelijke uitvalpercentage steeg weer sterk tot 10-15%. In gebieden waar het oude beleid wel door de locale of regionale overheden gehandhaafd werd bleek dat het goed mogelijk is om een laag uitvalspercentage te handhaven. In Amsterdam wordt de iepziekte nog steeds intensief bestreden en is het uitvalspercentage al jaren rond de 1%.

142


RESISTENTE SOORTEN Onderzoekers en kwekers zijn al jaren bezig met het zoeken naar soorten die resistent zijn voor deze ziekte. Men wil immers een gezond bomenbestand in Amsterdam. Hieronder volgt een vergelijking van de iepen die voor geschreven zijn in het bomenbeleid van Amsterdam. Het doel hiervan is om te onderzoeken welke soort geschikt kan zijn voor de toepassing op de proeflocatie.

Soort: Toepassing: Hoogte: Kroonvorm:

Ulmus ‘Dodoens’ hoofdgrachten en zijgrachten 15-18 m slank opgaand, later breed en kegelvormig Blad: glanzend groen blad en de herfst geel Grondsoort: vochtig, luchtig en kalkminnend Bijzonderheden: goed zeewindbestendig, weinig gevoelig voor de iepziekte, zeker als de soort op eigen stam is gekweekt

Ulmus hollandica ‘Belgica’ hoofdgrachten 25-30m sterk opgaande groeiwijze en ovaalronde kroon, meerdere hoofdtakken Blad: donkergroen ruw blad wat vroeg uitloopt Grondsoort: vochtig, luchtig en kalkminnend Bijzonderheden: deze soort is gevoelig voor iepziekte en wordt daarom bijna niet meer toegepast, takken hangen door waardoor een sierlijke vorm ontstaat.

Figuur 13.1 Ulmus ‘ Dodoens’


Figuur 13.2 Ulmus hollandica ‘Belgica’


Ulmus ‘New Horizon’ hoofdgrachten en zijgrachten 20 m op jonge leeftijd compacte ovale kroon, later bijna even breed als hoog Blad: Grondsoort: vochtig, luchtig en kalkminnend Bijzonderheden: goede weerstand tegen iepziekte Figuur 13.3 Ulmus ‘New Horizon’

Afstudeerproject


143

Soort: Toepassing: Hoogte: Kroonvorm: Blad: Grondsoort: Bijzonderheden:

Ulmus ‘Nanguen’ zijgrachten 20 m opgaande kroon ruw en grof gezaagd vochtig, luchtig en kalkminnend zeer goed resistent tegen iepziekte, goed zeewindbestendig Figuur 13.4 Ulmus ‘Nanguen’

Soort: Toepassing: Hoogte: Kroonvorm: Blad: Grondsoort: Bijzonderheden:

Ulmus ‘Clusius’ zijgrachten 15-18 m sterk opgaand, dicht en ovaal donker matgroen vochtig, luchtig en kalkminnend goed resistent tegen iepziekte en goed zeewindbestendig Figuur 13.5 Ulmus ‘Clusius’

In de naaststaande tabel (figuur 13.6) wordt een overzicht gegeven van het aanplantwaardige iepensortiment van het heden en de toekomst. Dit zijn de sterke cultivars die in een meer of mindere mate resistent zijn tegen die iepziekte, wat een belangrijk gegeven is voor de definitieve soortkeuze. De hoogte, de vorm maar ook de leverantiemogelijkheden zijn ook weergegeven omdat dit ook van groot belang is. Aan de hand van deze tabel kan bepaald worden of de voorgeschreven cultivars in het bomenbeleid een goede keuze zijn, of dat er mogelijk van het beleid afgeweken moet worden in de nieuwe situatie. Als het bomenbeleid van Stadsdeel Centrum, de tabel en de plantlocatie naast elkaar worden gelegd, is de conclusie te trekken dat Ulmus ‘New Horizon’ het beste geschikt is voor de toepassing op de Herengracht. Deze cultivar is namelijk goed geschikt en populair als laan- en straat boom. Dit komt o.a. doordat de boom een aanzienlijke grootte bereikt een ovale en compacte kroon heeft, goed verkrijgbaar is en bovendien zeer resistent is tegen de iepziekte.

144


VERKRIJGBAARHEID

STATUS

park, tuin 2-4 straat, landschap >15 straat >15 straat, landschap >15 park 17 straat, park >15 tuin 2-4 tuin 2-4 straat 15 park, groenstrook >15 tuin, terras 6 tuin 2-4 park, landschap 25 straat 20 park, tuin 10 straat, landschap >15 straat, landschap >15 park, groenstrook >15 straat, landschap >15 park, straat >15 straat >15 straat >15 onderstam >15 park 20 park, tuin 8

KROONVORM NA 40 JAAR

HOOGTE NA 40 JAAR

TOEPASSING

RESISTENTIE

NAAM

‘Camperdownii’ 2A ‘Clusius’ 4 ‘Colummella’ 5 ‘Dodoens’ 4 ‘Exoniensis’ 3 ‘Frontier’ 4 ‘Frosty’ 5 ‘Geisha’ 5 ‘Groeneveld’ 3 ‘Homestead’ 4-5 ‘Horizontalis’ 2A ‘Jacqueline Hillier’ A laevis B ‘Lobel’ 4 ‘Louis van Houtte’ 2 ‘Nanguen’ 5 ‘New Horizon’ 5 ‘Pioneer’ 4 ‘Plantijn’ 4 ‘Purpurea’ 2 ‘Rebona’ 5 ‘Regal’ 4 ‘Stavast’ 3 ‘Variegata’ 2 ‘Wredei’ 2

treurend ovaal zuil rond kegel tot rond ? rond rond ovaal breed scherm rond ovaal zuil rond ? ovaal rond vaas ? ? slank ? ovaal rond

sierboom 3 laanboom 3 laanboom 3 laanboom 3 historisch 2 nieuwe selectie 1 sierboom 3 sierboom 2 algemeen 1 jonge selectie 2 zeldzaam 1 sierboom 3 inheems 3 laanboom 3 zeldzaam 1 populair in FR 2 laanboom 3 jonge selectie 2 laanboom 3 zeldzaam 2 nieuwe selectie 2 nieuwe selectie 2 beste onderstam 1 zeldzaam 2 sierboom 3

* 1 minimaal resistent < > 5 zeer goed resistent ** 1 moeilijk verkrijgbaar < > goed verkrijgbaar A in de praktijk weinig last van iepenziekte, omdat de boom erg klein blijft. B in de praktijk geen last van iepenziekte, omdat iepenspintkevers andere iepen prefereren

Figuur 13.6 Tabel aanplantwaardige iepen van het heden en de toekomst

13.2 SUBSTRAAT BEHOEFTE IEP Van nature komen iepen voor op betrekkelijk rijke bodems met een goede vochtvoorziening. Op dergelijke bodems vertonen ze dan ook de beste groei. Iepen kunnen echter op alle vochthoudende tot wat drogere bodems groeien, mits de doorwortelbare ruimte voldoende is. Bodemzuurstofgebrek, stijging van de grondwaterspiegel en tijdelijke wateroverlast worden matig tot slecht verdragen. Voor wat betreft de zuurgraad van de bodem stelt de iep een neutrale tot licht kalkhoudende bodem op prijs; zure bodems (pH-KCl < 3,5 à 4,5) worden minder goed verdragen. Op kalkrijke bodems kan, bij een lage tot

Afstudeerproject


145

matige kaliumvoorziening ‘relatief’ K-gebrek optreden. Dit als gevolg van een te lage K/Ca verhouding in het blad. SAMENSTELLING SUBSTRAAT Een zandachtig materiaal als medium in de groeiplaatsconstructie zou niet voldoende capillair zijn om de boom van voldoende water te voorzien aangezien de vochtvoorziening onder in de constructie zit. Daarnaast is zanderig materiaal te waterdoorlatend en zal veel water te snel afgevoerd worden. Zandachtig materiaal is vaak humusarm, wat een probleem kan vormen bij de groei van een iep. Een kleiachtig materiaal heeft een goede capillaire werking en houdt water lang vast, wat een voordeel voor de vochtvoorziening van de boom in de groeiplaatsconstructie. Het duurt echter wel langer voordat klei het vocht opneemt en daardoor bestaat de kans dat het medium niet voldoende water kan opnemen bij de aanvoer tijdens een regenbui. Ook is de grote dichtheid van het materiaal niet optimaal voor de iep aangezien deze een luchtige bodem prefereert. In de nieuwe groeiplaatsconstructie bunker zal het groeimedium bestaan uit bomengrond. Dit materiaal bevat veel organische stof, kan snel water opnemen, heeft een goede capillaire werking en heeft een luchtige structuur waardoor een hoog zuurstofgehalte behaald kan worden. Bomengrond heeft nog geen standaard specificaties in de Standaard RAW (standaard 2010). Als bomengrond wordt voorgeschreven neemt men teelaarde in het traject A1, B1 of C2, zoals te zien is in figuur 13.7. Welk traject wordt genomen is afhankelijk van de behoefte van de boom. Als wordt gekeken naar de beschreven behoefte van een iep , wordt geconcludeerd dat het vul materiaal van de bunker teelgrond in het gebied C2 moet zijn zoals is weergegeven in de tabel. Vereiste specificaties teelaarde C2, bomengrond (bron: Stadsbomenvademecum 2B): - De zuurgraad moet liggen in het traject 6,0-7,5; - Het percentage CaCO3 mag ten hoogste 0,5 bedragen; - Het chloridegehalte mag ten hoogste 350 mg/l substraat bedragen; - De zoutbelasting (EC), bepaald met behulp van het geleidingvermogen, mag ten hoogste 1,5 mS/cm bedragen; - Het organische stofgehalte alsmede het lutumgehalte respectievelijk het leemgehalte moet, liggen binnen het traject C2, zoals weergegeven in figuur 13,7; - De grond mag niet gewonnen zijn onder de gemiddelde laagste grondwaterstand en/of uit een niet doorwortelbare laag; - De grond mag geen ongerijpte minerale of organische delen bevatten; - Krimp ten hoogste 30%; - Herbevochting binnen maximaal tien minuten; - Nagenoeg vrij van: overblijvende onkruiden, puin, asfalt, hout, plastics, ijzer, glas en dergelijke; - Geen kluiten groter dan 5 cm.

146


Figuur 13.7 Grafiekv van textuureisen in combinatie met organische stof eisen (afhankelijk van de gebruikersdoeleinden)

WATEROPNAMECAPACITEIT Aangezien de boom in een gesloten bak staat, heeft de boom geen beschikking tot het grondwater. Bij langdurige droogte kan het gebeuren dat de boom verdrogingverschijnselen krijgt. Hieronder wordt een berekening gedaan over hoelang het medium voldoende vocht kan leveren voor de boom zonder aangevuld te worden. BEREKENMETHODE Wateropslag capaciteit medium x doorwortelbaar volume per boom = beschikbaar aantal liters Beschikbaar aantal liters / gemiddeld waterverbruik per dag = maximaal aantal dagen zonder bevloeiing. WATEROPNAME CAPACITEIT MEDIUM Het gewicht van teelaarde in droge toestand is 1400 kg/m3, volledig met water verzadigd is het gewicht 1800 kg/m3 (zie figuur 12.11 blz. 128) De maximale wateropname capaciteit van teelaarde is dus 400 l/m3. Er is niet kunnen achterhalen wat de gewichten van bomengrond in de droge en de verzadigde situatie zijn. Er wordt aangenomen dat de gewichten en dus de wateropname capaciteit hetzelfde zijn. Waarschijnlijk liggen deze getallen zelfs hoger dan bij teelaarde door de hoge concentratie van organische stof in bomengrond. Het aantal beschikbare kubieke meters groeiruimte per boom is l x b x h bunker = 15 x 1.83 x 1.1 = 30.20 m3. 30,20 m3 x 400 l/m3 = 12078 liter beschikbaar vocht per boom in de verzadigde situatie van het medium. VERDAMPING STADSBOOM Een standaard vuistregel voor de verdamping van een stadboom van de eerste grootte is dat een boom gemiddeld 750 tot 1000 l per m2 kroonprojectie in het groeiseizoen verdampt. Voor het groeiseizoen wordt een periode van zes maanden tussen 1 mei en 1 oktober gehanteerd. (bron: Instituut voor Bos- en Natuuronderzoek)

Afstudeerproject


147

Aangezien iepen normaal gesproken voorkomen op vochtige gronden, wordt er vanuit gegaan dat de iep ook veel water verdampt. Voor de iep zou het logisch zijn dat de hoogste verdampingswaarde van 1000 l/m2 aangehouden wordt. Omdat iep een transparante kroon heeft en een klein blad is het hoogst waarschijnlijk dat deze waarde weer afneemt. Uiteindelijk hebben we gekozen met het gemiddelde tussen de minimale en maximale verdamping te werken. Het getal bedraagt 875 l/m2 De kroonprojectie van de boom in volwassen situatie is 77 m2. Deze waarde is overgenomen uit de berekeningen (blz. 123) voor de windbelasting op de constructie. 77 m2 x 875 l = 67375 l/groeiseizoen 67375 / (365/2 = 182) = 370 l verdamping per dag In het onderzoek naar de verdamping van de gemiddelde stadsboom staat ook beschreven dat de boom zich nog goed kan handhaven als beschikbare vocht maar 75% van de benodigde hoeveelheid is. De bovenstaande berekening zal in dit geval veranderen in de onderstaande. 77 m2 x 0,75 x 875 l = 50531 l/groeiseizoen 50531 / (365/2 = 182) = 277 l verdamping per dag CONCLUSIE Bij langdurige droogte kan het gebeuren dat de boom verdrogingverschijnselen krijgt. Hieronder wordt de berekening gedaan over hoe lang het duurt voordat het medium volledig is uitgeput zonder aangevuld te worden. Aan de hand van die uitkomst kan ook een uitspraak gedaan worden vanaf wanneer extra water geven een noodzaak wordt. 12078 liter per boom in de verzadigde situatie van het medium / 370 l verdamping per dag = 32 dagen voordat het medium volledig is uitgeput. Bovenstaand is beschreven dat de boom bij beschikking van 75 % van het benodigde vocht nog goed kan groeien. Na die tijd zal de groei langzaam stagneren. Na 8 dagen van droogte is de 75 % procent bereikt. Na 16 dagen wordt de 50 % bereikt en op dit niveau komt de boom in levensgevaar. Als een droogte dus langer aanhoudt dan 16 dagen is de aanbeveling vanaf dat moment extra water te gaan geven. Let op! Dit geldt pas op het moment dat de bomen volwassen zijn en een grootte hebben bereikt waarop de verdamping dus maximaal is. In de begin jaren is de verdamping vele malen minder en water geven zal dus ook veel minder snel nodig zijn.

13.3 MATERIALISATIE CONSTRUCTIE De constructie wordt afgeleid van de constructie zoals gebruikt wordt bij de huidige kademuurvernieuwing. Deze constructie zal worden aangepast met een extra wand van gewapend beton. Deze constructie is berekend op de verschillende krachten bijvoorbeeld zijwaartse druk en opdrijving (zie ook hoofdstuk 12 Constructief ontwerp) Vanuit deze berekeningen is aangetoond dat de huidige constructie van een kademuur gebruikt kan worden. Voor de afmetingen zie bijlage D Technische tekening constructie.

148


TECHNISCHE EIGENSCHAPPEN - Zijwand waterkant: Beton dik 400/620mm, klasse C28/35, wapeningsstaal ø16mm, kwaliteitsklasse FeB 500 HWL. - Onderkant: dik 400mm, klasse C28/35, wapeningsstaal ø16mm, kwaliteitsklasse FeB 500 HWL. - Zijwand droge kant: dik 300mm, klasse C28/35, wapeningsstaal ø16mm, kwaliteitsklasse FeB 500 HWL. - Deksel: dik 200mm, klasse C28/35, wapeningsstaal ø16mm, kwaliteitsklasse FeB 500 HWL. - Per kubieke meter beton wordt 180 kg betonstaal toegepast. FUNDERING CONSTRUCTIE Vanuit de paalberekeningen op pagina 127 is bepaald dat de lengte van de palen gemiddeld 23 m zal zijn. De paal bestaat uit een stalen buis van ø324 mm en een wanddikte van 10 mm met schroefpunt. De kwaliteit van het staal dient S235j0 te zijn. De buis wordt gevuld met beton in een sterkteklasse c28/35. In de kopafwerking van de paal wordt wapeningsstaal verwerkt. De wapening bestaat uit 7 losse lengtes staal met een diameter van ø16 mm welke verdeeld worden over het oppervlak van de paalkop. Het wapeningsstaal gaat 4100 mm de paal in en 400 mm de vloer in. De kwaliteit van het staal dient FeB 500 HWL te zijn. Er wordt een schroefboorpaal gebruikt in plaats van een heipaal. Dit om de trillingen minimaal te houden, wat een vereiste is in de binnenstad van Amsterdam. KWELSCHERM Door erosie bestaat de kans dat de grond rond de constructie wegspoelt. Dit kan worden tegengegaan met een kwelscherm. Bij de huidige kademuurvernieuwing wordt Europees naaldhout van 3500mm lang en 70 mm dik gebruikt. Deze soort damwand zal verankerd worden met een Houtdraadbout 10x150, thermisch verzinkt. (Twee stuks per plank). DRAIN GRONDWATER Het is belangrijk dat het grondwater achter de constructie en het water in de gracht met elkaar in verbinding staan. Het water moet kunnen weg stromen achter de constructie zonder dat het veel grond mee spoelt. Dit kan bereikt worden door de aanleg van een drainagebuis aan de achterkant van de constructie. Om voldoende capaciteit te kunnen garanderen, zal een drain gebruikt worden met een diameter van 100mm. De drainage buis wordt in een grindkoffer, fractie 4-40mm gelegd, waar een geotextiel omheen aangebracht wordt. Het is van groot belang dat dit geotextiel een groot waterdoorlatend vermogen heeft. De drainagebuis wordt om de 15m gekoppeld op een dichte buis die door de constructie naar de gracht loopt. METSELWERK WATERKANT CONSTRUCTIE Aan de waterkant van de constructie wordt nog een metselwerk aangebracht. Dit metselwerk zal bestaan uit gebakken stenen van waalformaat 50x200x90mm. Kleur rood/bruin genuanceerd. De stenen worden in halfsteensverband aangebracht. De dikte van de voegen bedraagt circa 10 mm.

Afstudeerproject


149

DEKSTEEN Op het metselwerk aan de water kant zal een hardstenen deksteen worden aangebracht met afmetingen 1490 x 500 x 200mm. ROOSTER BOOMSPIEGEL Onder de deksel van de groeiplaatsconstructie wordt een tweede maaiveld gecreëerd. Om te zorgen dat er geen personen, fietsen, zwerfvuil of autowielen in het plantgat kunnen vallen wordt er een boomrooster geplaatst op de opening. Door de opening in het boomrooster kan gemakkelijk straatvuil onder de deksel waaien. Na verloop van tijd zal de functie van het tweede maaiveld hierdoor vervallen. Om te zorgen dat er zo min mogelijk straatvuil onder de deksel terecht komt moet de opening dus zo klein mogelijk zijn. Na een aantal jaren zal de stam klem komen te staan in zijn rooster als gevolg van diktegroei. Om er toch voor te zorgen dat aan beide eisen wordt voldaan moet er gewerkt worden met een rooster wat variabel kan zijn in de grootte van de opening. In figuur 13.8 is een boomrooster te zien waarbij drie ringen gebruikt worden, welke gedemonteerd kunnen worden.

Figuur 13.8 Boomrooster die bestaat uit drie ringen , welke afzonderlijk gedemonteerd kunnen worden

VERANKERING BOOM Een veel toegepaste verankeringmethode is ondergrondse verankering. Dit gebeurd door een aantal banden of kabels over de kluit heen te spannen, waardoor deze op zijn plek blijft. Werken met bovengrondse verankering is niet mogelijk vanwege de deksel op de constructie. Het ondergronds verankeren heeft daarnaast ook nog een voordeel ten opzichte van bovengronds verankeren, vanwege het feit dat de boom altijd nog iets kan bewegen en daardoor zelf ook veel energie zal steken in zijn natuurlijke verankering. De boom zal hierdoor sneller stabiel staan. In een situatie met vaste grond kan men bij de ondergrondse verankering volstaan door de banden of kabels aan een boompaal te bevestigen en deze

150


Figuur 13.9 Ondergrondse kluitverankering middels bouwstaalmat en staalkabels met kluitbescherming

vervolgens dieper in de grond brengen waardoor er spanning op de band of kabel komt te staan. In het geval van de groeiplaatsconstructie in Amsterdam, wordt er gewerkt met een nieuw en dus los medium wat niet in staat is om paal vast te houden. De bevestiging van de banden dient in dit geval dus anders te gebeuren; Op het waterdoorlatende vlies, die op de krattenconstructie ligt, wordt een bouwstaalmat geplaatst (zie figuur 13.9). Een veel toegepaste afmeting hiervan is 2 x 5 meter. De binnenmaat van de constructie is 1,83 m en daarom zal het gaas op maat gemaakt moeten worden. Het oppervlak van de bouwstaalmat dat hierdoor verminderd is zo klein dat we aannemen dat de standaard lengte van 5 meter gewoon aangehouden kan worden, zonder dat de gevolgen heeft voor stabiliteit. De afmetingen van de hokken in het gaas zijn 15 x 15 cm. Na het plaatsen van de mat worden de banden al bevestigd waarna het medium wordt aangevuld tot onderkant kluit en verdicht, de mat kan nu niet meer krom trekken. Vervolgens wordt de boom en luchtinfiltratiedrain geplaatst. Na het plaatsen van de boom wordt een juten doek op de kluit gelegd. Op de kluit komt een band met een ratel die de andere drie banden met elkaar verbindt zodat er spanning op komt te staan. Deze zorgt ervoor dat de spanbanden de kluit niet kapot trekken. De boom staat nu vast! In het grachtenprofiel is weinig ruimte en hierdoor is er een vergrootte kans op parkeerschade. Zoals beschreven zorgt de ondergrondse verankering ervoor dat de boom niet volledig vast staat. In de eerste jaren kan dit scheefstand veroorzaken bij eventuele parkeerschade. Om dit te voorkomen en de boom wat extra stabiliteit te geven, wordt er in de deksel van de constructie op drie plekken nog een extra verankering om de stam gemaakt (zie figuur 13.11). Na drie jaar, als de boom stabiel staat, kan de verankering eenvoudig worden verwijderd waardoor de boom op een natuurlijke wijze verder kan groeien en de kans op afknelling weggenomen wordt.

Afstudeerproject


151

Figuur 13.11 Bovengrondse verankering om in de eerste jaren een optimale stabiliteit te behalen

13.4 WATERTOEVOER Uit hoofdstuk 2 ‘Natuurlijke leefomgeving van de boom’ is naar voren gekomen dat de vochtbehoefte van een boom voor het grootste deel samenhangt met de verdamping van de boom. Als wordt gekeken naar het sortiment in volwassen stadium kan worden uitgegaan van een bolvormige boom met een doorsnede van 10 meter. In paragraaf 13.2 over het substraat, is berekend dat de verdamping van de boom minimaal 50531 liter per groeiseizoen moet zijn om in leven te blijven. Aangezien een boom 95% van zijn beschikbare vocht verdampt kan worden gerekend met de 50531 liter per boom, de overige 5% is extra vocht. De groeiplaats zal bestaan uit een dichte constructie. De vochtvoorziening van de boom zal dus kunstmatig verzorgd moeten worden. Het hemelwater dat op de daken van de omliggende grachtenpanden valt zal hiervoor gebruikt worden. BEREKENING BESCHIKBAAR HEMELWATER VOOR BOMEN Totaal dakoppervlakte: 2473 m2 Reductiefactor voor dak: 0,85 Totale neerslag groeiseizoen april tot oktober in Amsterdam: 414mm = 414 l/m2 Verdamping 1 boom per goeiseizoen: 50531 l Totaal aantal bomen in constructie: 18 Totaal waterverbruik=18 x 50531 = 909558 l Bruikbare dakoppervlakte=2473 x 0,85 = 2102,05 m2 Totale neerslag van de daken=2102,05 x 414 = 870248,7 l De conclusie is dat er per groeiseizoen 39309,3 / 18 = 2183 liter water per boom tekort komt door de hemelwaterafvoer van de daken. Dit watertekort zal opgevangen worden door het bladerdek waarop neerslag valt en direct wordt opgenomen. Bovendien zal de boom maar 95% van zijn vocht verdampen i.p.v. 100%.

152


BEREKENING BELASTING HWA SYSTEEM VOOR 1 BOOM Nu volgt de berekening voor het vervoer van het hemelwater naar de constructie. Hierbij is aangenomen dat de huisaansluitingen een diameter hebben van 110 mm. Ter controle zal een berekening volgen of deze buisdiameter voldoende capaciteit heeft. Deze berekening is gemaakt met behulp van het Handboek Binnenriolering Afvalwater en het Handboek Straatriolering van Wavin. De uitgangspunten voor de berekening zijn: - Voor de belasting van een hemelwaterafvoer (HWA) systeem wordt gerekend met een regenintensiteit van 300 l/s.ha = 0,03 l/s.m2 - De reductiefactor dak is 0,85. Deze reductiefactor wordt gebruikt omdat het voornamelijk schuine daken zijn maar er ook nog een aantal platte daken aanwezig zijn. - Dakoppervlakte totaal: 2473 m2 - 46 woningen: dakoppervlakte gem. per woning. 2473/46 = 53,76 m2 - 1 boom = gemiddeld 2,56 woning - 1 boom = 2,56 x 53,76 = 137,63 m2 dakoppervlakte - De reductiefactor voor de afvoersnelheid: 0,95 Formule voor de belasting: Qh= a . i . β . F Qh = belasting op de afvoerleiding a = reductie afvoer (0,95) i = regenintensiteit (0,03 l/s . m2) β = reductie dakbreedte (0,85) F = dakoppervlakte per woning (137,63) Qh

= (0,95x0,03)x(0,85x137,63) = 0,0285 x 116,7 = 3.33 l/s

Opmerking: de berekende hoeveelheid is de totale hoeveelheid van gemiddeld 2,56 woningen. Dus de afvoerhoeveelheid per woning is theoretisch gezien nog lager. Uit de berekening blijkt dat het HWA systeem per boom 3,33 liter per seconde te verwerken kan krijgen. Uit figuur 13.12 op de volgende pagina blijkt dat een PVC buis met diameter van 110 mm ruim voldoende capaciteit heeft om het hemelwater naar de constructie te vervoeren. De berekening voldoet dus aan de minimale norm van de belasting op het HWA. De diameter van de buis in de constructie zal dus 110 mm worden. De overige onderdelen van het watersysteem zullen bestaan uit PVC hulpstukken. Uit hoofdstuk 3 ‘Bodem’ is gebleken dat het plangebied is gelegen op een zettinggevoelige ondergrond. Door de slappe ondergrond is zullen PVC hulpstukken zeker toegepast worden.

Afstudeerproject


153

Figuur 13.12 Afvoercapaciteit van een PVC hemelwater rioolbuis bij een bedrijfswandRuwheid kb = 0,25 mm

KRATTENCONSTRUCTIE Om het hemelwater vertraagd te kunnen afvoeren naar het riool zal het eerst worden opgevangen in de constructie zelf. Op het moment dat het medium verzadigd is, zal het overtollige water doorlekken in de daar onder gelegen krattenconstructie. Zoals aangegeven in bijlage B Referentiestudie wordt dit systeem veel toegepast op plekken waar de verkeersbelasting op de ondergrond hoog is. Dit systeem is dan ook geschikt om het gewicht van de bomen en de grond te kunnen dragen. Er ontstaat onder in de constructie op die manier een lege ruimte. In die ruimte kan het water dat niet door de boom gebruikt wordt, opgeslagen en vertraagd afgevoerd worden. De hoogte van de krattenconstructie zal 30 cm hoog zijn, deze hoogte is zo bepaald om ook bij piekbuien voldoende bergingscapaciteit te garanderen. De constructie kan een druk verdragen van 715 kN/m2. De druk die de boom en grond samen uitoefenen is maximaal 635 kN/m2. De constructie zal dus niet bezwijken.

154


TECHNISCHE SPECIFICATIES Materiaal: polypropyleen Afmeting krat: 708 x 354 x 150 mm Gewicht: ca. 3 kilo Open ruimte: 92% Perforatie oppervlakte: >59% Druksterkte: 715 kN/m2 Voor meer informatie over de betreffende krattenconstructie kunt u bijlage C ‘Referentiestudie’ raadplegen. GEOTEXTIEL Om uitspoeling van grond te voorkomen zal er op de krattenconstructie een geotextiel worden aangebracht. Dit geotextiel is waterdoorlatend maar niet grond doorlatend. Het geotextiel bestaat uit polyethyleen. Het geotextiel moet minimaal aan de volgende specificaties voldoen: Zanddicht heid (natte zeeftest): > 0,22 mm Waterdoorlaatbaarheid debiet bij 80 mm water kolom: >14 l/m².s Dikte: > 0,41mm

13.5 LUCHTHUISHOUDING Voor de uitwisseling van zuurstof spelen verschillende factoren mee zoals invloed van wind, luchtdrukverschillen en temperatuurverschillen. Maar de toevoer van lucht in bodem ondervindt ook weerstand. De twee factoren die de grootste rol hierbij spelen zijn de afstand waarover de lucht getransporteerd moet worden en de eigenschappen van de bodem waar de lucht naartoe moet worden getransporteerd. Er zijn verschillende manieren om de lucht te transporteren naar de groeiplaats van de boom. De eerste is infiltratie via het bovenliggende vlak. De tweede manier is de transport uit de omliggende grond. En als laatste een kunstmatige manier van aanvoer door middel van een beluchtingsysteem. Bij de constructie is de tweede manier van luchtaanvoer niet mogelijk. Dit houdt in dat de zuurstof via een kunstmatig beluchtingsysteem in de constructie gebracht moet worden. De transportweerstand is bij een dergelijk systeem verwaarloosbaar. Het systeem werkt door middel van een drainagebuis die in contact staat met de buitenlucht. Als de buis is omgeven door een grof beschermingsmateriaal zoals kokos is de uitwisseling van lucht aanzienlijk minder. Een nylon kous heeft een betere doorlatendheid. Het beluchtingsysteem in de constructie zal bestaan uit het volgende onderdelen: AFDEKKAP Doorsnede: Materiaal: Kleur: Perforatie:

160 mm kunststof bruin 30%

Afstudeerproject


155

LUCHTKANAAL Doorsnede: Materiaal: Hoogte: Kleur: Omhulling: Perforatie:

160 mm kunststof 100 cm groen kous 30 %

T-STUK (zie figuur 13.13) Doorsnede: 80-160-80 mm Aansluitingen: klikverbinding NYLON KOUS Rol: Diameter:

100 m 80/100 mm

LUCHT DRAIN (zie figuur 13.13) Rol: 25 of 50 m Diameter: 80 mm Omhulling: kous Kleur: groen Perforatie: ≥ 50 cm/ m

Figuur 13.13 Luchtdrain met een koppelstuk

156


Afstudeerproject


157

158

14

Conclusies en aanbevelingen

In dit hoofdstuk wordt het antwoord gegeven op onze hoofdvraag: ‘Welke problemen ondervinden bomen in het grachtenprofiel van Stadsdeel Centrum en wat is de best mogelijke integrale groeiplaatsconstructie in combinatie met de kademuurvernieuwing om bomen minimaal vijftig jaar goed te laten groeien?’ Uiteindelijk resulteert het antwoord op de hoofdvraag in een aantal aanbevelingen.

159

14.1 CONCLUSIES De hoofdvraag kan in twee vragen opgesplitst worden. Het eerste deel van de hoofdvraag wordt hieronder beantwoord. ‘WELKE PROBLEMEN ONDERVINDEN BOMEN IN HET GRACHTENPROFIEL VAN STADSDEEL CENTRUM?’ De grachtengordel is een bijzondere zwaar belaste locatie waar bomen, in de situatie zoals ze nu staan, niet duurzaam kunnen groeien. Het karakteristieke beeld van hoge bomen langs de hele lengte van de gracht kan niet gehandhaafd blijven, waardoor een deel van de schoonheid van de grachtengordel verloren dreigt te gaan. Dit eindoordeel is getrokken op basis van de onderstaande conclusies. De Amsterdamse grachtengordel is benoemd tot UNESCO Werelderfgoed, dit betekent extra aandacht voor duurzame investeringen in het behoud van het gebied. Echter de bestaande groeiplaatsen van bomen langs het grachtenprofiel staan door uiteenlopende ontwikkelingen onder druk. Er is een spanning tussen de boven- en ondergrondse groeiruimte van de boom en het ruimtebeslag wat verschillende (ondergrondse) voorzieningen innemen. Voor een boom is het steeds moeilijker om goed te kunnen groeien. Deze spanning wordt veroorzaakt door onder andere de geografische ligging. Amsterdam is gelegen in een voormalig veenmoeras. De veengebieden zijn in de loop der eeuwen steeds lager komen te liggen, vaak tot enkele meters onder NAP, door inklinking van het aanwezige veenpakket. De zetting van de ondergrond zorgt ervoor dat de afstand tussen de grondwaterspiegel en het maaiveld steeds kleiner wordt en daarmee dus ook de doorwortelbare ruimte voor de boom. Om de bodemdaling tegen te gaan moet een stabiel (hoog) waterpeil gehanteerd worden. Bomen ondervinden last van deze hoge grondwaterstand. Wortels van bomen hebben zuurstof en water nodig. Om voldoende zuurstof te krijgen moet een boom in een bodem staan die een open structuur heeft. Veen is sterk samendrukbaar en heeft een zeer gering draagvermogen, waardoor het snel verdicht. Een boom kan in deze situatie slecht wortelen. Bovendien is er geen water en zuurstof aanwezig op de plekken waar het veen is samengedrukt. Een te sterke verdichting is dus slecht, maar ook een te hoge grondwaterstand. Waar water is, komt immers geen zuurstof. In Amsterdam is het grondwaterpeil erg hoog ten opzichte van het maaiveld. Hierdoor kan een boom vaak niet de gewenste doorwortelbare ruimte van 0,75 m3 per m2 kroonprojectie halen die het nodig heeft om goed te kunnen groeien. Naast de bodemen waterkundige omstandigheden wordt de spanning tussen de groeiplaats van de boom en ruimtebeslag van (ondergrondse) voorzieningen ook veroorzaakt door een verandering in het gebruik van de grachten. De grachtengordel is een intensief bebouwd gebied met een dicht netwerk van straten, grachten en ondergrondse infrastructuur. De ondergrondse ruimte wordt steeds intensiever gebruikt door de grote hoeveelheid kabels en leidingen die de bebouwing moet voorzien van

160


glasvezel, elektriciteit, water, gas, e.d. In de toekomst zullen er ongetwijfeld alleen maar meer kabels en leidingen aangelegd worden. Het gevolg is dat de boom de (beperkte) groeiruimte moet delen met nutsvoorzieningen. Door de diktegroei van wortels kunnen kabels en leidingen beschadigen. In verband met mogelijke aantastingen wensen de beheerders geen wortelgroei binnen twee meter van hun tracés. Naast verandering in ondergronds ruimtegebruik, neemt bovengronds de verkeersdruk in de straten steeds verder toe. Er is steeds meer verhard oppervlak wat intensiever gebruikt wordt. Hierdoor raakt de bodem verdicht, waardoor onvoldoende zuurstof en water in de doorwortelbare ruimte van de boom kan komen. De boom gaat desondanks op zoek naar zuurstof en drukt hierdoor de bestrating op, het resultaat is de bekende wortelopdruk. Dit zorgt voor veel overlast en irritaties bij bewoners. De gemeente bekijkt hoe dit probleem zo goed mogelijk aangepakt kan worden, liefst met behoud van de bomen. Meestal wordt de gracht opnieuw bestraat en/of wortels verwijderd. Alleen is het probleem nog niet opgelost, de boom gaat namelijk weer op zoek naar zuurstof waardoor het probleem zich zal herhalen. De situatie van wortelopdruk is op deze manier niet duurzaam te handhaven. Het verwijderen van overlast veroorzakende wortels en het plaatselijk verbeteren van de groeiplaats vormt slechts een tijdelijke oplossing. Het biedt geen structurele verbetering voor de boomkwaliteit of voor de veiligheid aan passanten. In een aantal gevallen zal een boom verwijderd worden om de problematiek op te lossen. ‘WAT IS DE BEST MOGELIJKE INTEGRALE GROEIPLAATSCONSTRUCTIE IN COMBINATIE MET EEN KADEMUURVERNIEUWING OM BOMEN MINIMAAL VIJFTIG JAAR GOED TE LATEN GROEIEN?’ Een integrale groeiplaatsconstructie in combinatie met een kademuurvernieuwing is een duurzame investering in het behoud van de grachtengordel. De ontwikkelde groeiplaatsconstructie heeft de volgende voordelen: de boom kan een leeftijd halen van minimaal 50 jaar, het probleem rondom wortelopdruk wordt weggenomen, de piekbelasting op het riool vermindert, wortels kunnen kabels en leidingen niet meer beschadigen, er zijn meerdere toepassingsmogelijkheden van de constructie en de beheerskosten worden op termijn sterk gereduceerd. Deze eindbeoordeling is getrokken op basis van de onderstaande conclusies. Doorwortelbaar volume is voor bomen noodzakelijk voor een gezonde groei. Hierdoor kan de boom veel voeding, vocht en zuurstof opnemen en wordt voldoende stabiliteit behaald. Om voor de boom voldoende doorwortelbaar volume te creëren moet de groeiplaats losgekoppeld worden van de bodemen waterkundige omstandigheden. De boom staat hierdoor niet in contact met de hoge grondwaterstand en ondervindt geen nadelen van de verdichting van de bodem. Dit betekent dat de constructie waterdicht wordt en een zelfstandig watersysteem krijgt. Echter doordat de boom losgekoppeld is van de bodemen waterkundige omstandigheden kan de boom geen vocht onttrekken van het grondwater. Om bomen toch van vocht te voorzien voor een gezonde

Afstudeerproject


161

groei, wordt het hemelwater wat van de daken komt afgekoppeld naar de groeiplaatsconstructie. Als de boom niet meer kan verdampen en het medium verzadigd is, dan ontstaat een overschot aan water in de constructie. Door een overschot aan water kan het bodemleven en/of wortels afsterven, wat ten nadele komt van de groei van de boom. Daarom wordt het overschot aan water door middel van een overstort naar het riool afgevoerd. De groeiplaatsconstructie heeft hierdoor een extra functie erbij gekregen, namelijk het vertraagd afvoeren en het tijdelijk bergen van hemelwater. Bij piekbelasting van het riool wordt een deel van de belasting weggenomen. De problematiek omtrent de ondergrondse ruimte in het grachtenprofiel wordt weggenomen als de boom niet in contact kan komen met (ondergrondse) voorzieningen, zoals kabels en leidingen. De boom kan met zijn wortels geen kabels en leidingen meer beschadigen en andersom ondervindt de boom geen last meer tijdens onderhoudswerkzaamheden. De oplossing bestaat uit het aanpassen van de bestaande constructie van een kademuur, van een L-element naar een U-element. Het U-element is een gesloten systeem, ingericht als groeiplaats voor de boom. Door de constructie onder de gehele parkeerstrook te situeren is er voldoende doorwortelbaar volume voor de boom en genoeg ondergrondse ruimte voor kabels en leidingen. De kans bestaat dat er zetting plaats vindt van niet-gefundeerde constructies, zoals de rijbaan. Het zettingsverschil is alleen zichtbaar op de scheiding van de parkeerstrook en de rijbaan, wat wenselijker is dan een zettingsverschil halverwege de rijbaan. Om het (grootste) probleem wortelopdruk te voorkomen, moeten de wortels voldoende zuurstof tot hun beschikking hebben. Dit probleem kan weggenomen worden door een deksel op het U-element te plaatsen, hierdoor wordt de verkeersdruk door de constructie opgenomen waardoor de bodem niet verdicht. Bovendien wordt een tweede maaiveld gecreëerd door de groeiplaatsconstructie tot tien centimeter onder de rand te vullen met een medium. De constructie kan alleen aangelegd worden in geval van een kademuurvernieuwing. Hierbij wordt het gehele grachtenprofiel aangepast, daardoor is een aanpassing aan de kademuur relatief eenvoudig te realiseren. In het geval van een bestaande kademuur is de groeiplaatsconstructie kostenen civieltechnisch niet haalbaar, omdat het hele straatprofiel gewijzigd moet worden. Het aanleggen van een kademuur bedraagt ongeveer 10.000 euro per strekkende meter. De meerkosten voor het maken van een U-element zijn ongeveer 5.000-6.000 euro per strekkende meter. Dit is een investering voor het behoud van bomen langs het grachtenprofiel die door de beheerders namens de maatschappij gedaan moet worden. Door de aanleg van deze groeiplaatsconstructie zullen op termijn de beheerskosten aanzienlijk verminderen, omdat het ophogen en herstellen van de verharding door wortelopdruk niet meer nodig is. Doordat de constructie is ontwikkeld voor grachten met een gemiddelde breedte (7-10 meter), kan het op meerdere locaties in Amsterdam toegepast

162


worden. De groeiplaatsconstructie is immers onder de parkeerstrook gesitueerd. Daarnaast is het principe ook toepasbaar in andere steden, waar dezelfde problematiek speelt.

14.2 AANBEVELINGEN Uit het onderzoek komen ook enkele concrete aanbevelingen naar voren. Daarin is het belangrijkste om de kosten van de aanleg van de groeiplaatsconstructie tot in detail te berekenen. Het doel hiervan is om de (politieke) haalbaarheid te vergroten. Uiteindelijk is het streven om de kosten zoveel mogelijk te reduceren. Als blijkt dat de meerkosten van de constructie ten opzichte van de bestaande methode relatief niet veel verschilt, is dit een extra motivatie om de groeiplaatsconstructie aan te leggen. De kosten kunnen gedekt worden door bij cultuur-historische organisaties te lobbyen om subsidie te verkrijgen voor het behoud van bomen langs de grachtengordel, zodat het historisch beeld behouden blijft. Ook moet de werkmethode nauwkeurig bekeken worden, als deze efficiënter kan dan zullen de kosten ook gereduceerd worden. Tegen de tijd dat de groeiplaatsconstructie gerealiseerd wordt, moet de sortimentskeuze herzien worden om de meest iepziekte resistente soort aan te planten. De iepziekte vormde in het verleden een belangrijke bedreiging voor de iep, waardoor het gebruik sterk is afgenomen. Het aanplanten van resistente iepen is een duurzame oplossing om de iepziekte terug te dringen. De resistente iepen zijn in staat om na infectie, de verspreiding van de ziekte te voorkomen. Er zijn en worden nog steeds diverse resistente klonen ontwikkeld en getest. Daarnaast wordt aanbevolen om bij een kademuurvernieuwing een oplossing te bedenken om bestaande bomen te behouden tijdens de werkzaamheden. Het kost namelijk veel tijd voordat nieuw aangeplante bomen het gewenste eindbeeld hebben bereikt. Eventueel moet er ook gezocht worden naar een andere methode van watertoevoer welke minder afhankelijk is van hemelwater. Door de klimaatsverandering worden de zomers droger en de winters natter. Een overschot aan water kan in de constructie gemakkelijk afgevoerd worden, echter bij een tekort kan de boom afsterven. Op het gebied van onderzoek zijn er nog diverse mogelijkheden, die in de tijd van het afstuderen niet mogelijk waren om mee te nemen. In dit onderzoek is niet gekeken naar de kwaliteit van hemelwater wat van de daken afkomt, terwijl het de groeiplaats van de boom aanzienlijk kan beïnvloeden. Het zou kunnen dat een andere manier van watertoevoer voorgesteld wordt. In het onderzoek is ook niet de gehele constructie civieltechnisch berekend. In eerste instantie is uitgegaan van aannames, zoals de kademuur nu aangelegd wordt. Echter kan het zijn dat de wanden en/of vloer van de constructie veranderd qua dikte, waardoor de kosten lager zullen uitvallen. Dergelijke vragen zouden door nader onderzoek en toepassing van het ontwerp achterhaald kunnen worden. Buro DPL staat graag klaar om dit, eenmaal afgestudeerd, op te pakken!

Afstudeerproject


163

164


Literatuurlijst PERSONEN

Dekker, A. Gemeente Apeldoorn, bomenconsulent Kaljee, H. Gemeente Amsterdam, hoofdstedelijk bomenconsulent Kalwij, L. Witteveen+Bos, ingenieur civiele techniek Pouwe, A. Witteveen+Bos, projectleider Mortel, J. van de. H. van Steenwijk, projectleider Schreuders, R. Gemeente Amsterdam, beleidsmedewerker stadsdeel centrum Vroklage, M. Copijn boomspecialisten, projectleider Wuurman, S. Gemeente Amsterdam, projectleider stadsdeel centrum LITERATUUR Aerts, P. Loon, van A. (oktober 2006). Diktaat Groeiplaatsleer. Velp, Hogeschool Van Hall-Larenstein. Baar, J. Ozinga, W. (2007, 1e druk). Mycorrizaschimmels, sleutelfactoren voor duurzame landbouw en natuur. Zeist, KNNV Uitgeverij. Bekius, D. Haartsen, A. (2003) Water van niveau, cultuurhistorische waarden van wateren en watergebonden elementen in het beheersgebied van het hoogheemraadschap Amstel, Gooi en Vecht. Amsterdam, Stadsdrukkerij. Boekestein, A., Hulseteijn K., Schuring, W., Thiel, W. (1993) De verdamping van stadsbomen. Wageningen, Instituut voor bos- en natuuronderzoek. Briemen, van W. (2010) Theorie brug constructie. Velp, Hogeschool Van HallLarenstein Copijn, J’ørn (ca. 1960) Bomen laten leven. Amsterdam, De Driehoek. Cornelissen, S.M.A, SWB opleider voor infrastructuur (1999, 1e druk). Het grond-, wateren wegenbouwboek. Houten, Educatieve Partners Nederland. CUR-publicatie, (1993, 2e druk). Construeren met grond, Grondconstructies op en in weinig draagkrachtige en sterk samendrukbare ondergrond. Gouda, CUR. Drongelen, van O. (mei 2003) Richtlijnen ter voorkoming van grondwateroverlast in nieuw gebouwd gebied. Gemeente Amsterdam Dienst Ruimtelijke Ordening (mei 2008, nr. 2) Plan Amsterdam, Amsterdam waterbestendig. Amersfoort, Van Amerongen drukkerij. Gemeente Amsterdam, Sector Openbare Ruimte, Stadsdeel Centrum (2010) Bomenbeleid. Amsterdam. Hogenes, K. (1997) Costelijck stadswater, geschiedenis van de Amsterdamse waterhuishouding in vogelvlucht. Amsterdam, Stadsuitgeverij. Hogeschool Larenstein (2006, 1e druk). Bomen bij de wortel aangepakt. Velp, Repro Velp.

Afstudeerproject


165

Heybroek, H, Goudzwaard L, Kaljee H, (2009, 1e druk) Iep of Olm, karakterboom van de lage landen. Zeist, KNNV uitgeverij. Korsten, A.P.J. (1998, 1e druk, 5e oplage). Constructieleer I Basiskennis. Houten, Educatieve Partners Nederland BV. Leenaers, H. (2009, 1e druk). De Bosatlas van Ondergronds Nederland. Groningen, Wolters-Noordhoff Atlas Productions. Leusen, van B., Dingerdis, N.C. (2007, 1e druk, 10e oplage). Sterkteberekenen 2, Hout, staal, steen. Houten, Educatieve Partners Nederland BV. Lorsheijd, M. Pol, van der R. (2011) Een boom in het stedelijk gebied. Velp, repro. Onderwater, L. Venhuizen, R. (2011) Afstudeerrapport bomen op daken, verankering en sortimentkeuze. Velp, repro. Pater, de B.C. (sept 2007). De Bosatlas van Nederland. Groningen, WoltersNoordhoff Atlas Productions. Prooijen, van G.J. (2006) 1e druk. Stadsbomenvademecum 2A Groeiplaatsaspecten. Schaarsbergen, IPC Groene Ruimte. Prooijen, van G.J. (2011) 1e druk. Stadsbomenvademecum 2B Groei en aanplant. Schaarsbergen, IPC Groene Ruimte. Raad, A. (1982) Bomen in stad en dorp. Den Haag, Uitgeverij van de Vereniging van Nederlandse Gemeenten. Steenbergen, J. Reh, W. Nijhuis, S. Pouderoijen, M. (2009, 1e druk). De Polderatlas van Nederland. Delft, Uitgeverij THOTH. Stichting voor Bodemkartering (uitgave 1965) Bodemkaart van Nederland, schaal 1:50 000, blad 25 oost Amsterdam. Stichting voor Bodemkartering (uitgave 1992) Bodemkaart van Nederland, schaal 1:50 000, blad 24-25 west Zandvoort-Amsterdam. Velden, van der J.W. (1996, 2e druk) Wegenbouwkunde. Houten, Educatieve Partners Nederland BV. Wavin Nederland BV. (2007) Handboek Binnenriolering Afvalwater. Hardenberg. Wavin Nederland BV. (2005) Handboek Straatriolering. Hardenberg. Waterschap Amstel, Vecht en Gooi (december 2009) Handreiking stedelijk grondwater. Waterschap Amstel, Vecht en Gooi (oktober 2010) Nota peilbeheer, afwegingskader voor het nemen van peilbesluiten, het instellen en

166


onderhouden daarvan. Waternet (mei 2006) Boezemsysteem Amstel, Gooi en Vecht, hydralogische analyse. Waternet (september 2007) Nota grondwater Amsterdam 2007-2011. WUR, (maart 2005), Belang en de toekomst van de Iep in Nederland. Zoomer, J.H. (1993, 2e druk). Grondwerken. Culumborg, Educatieve Partners Nederland BV. ARTIKELEN Abrahamse, J. E. (jan-maart 2009). De introductie van de stadsboom in Amsterdam. Amsterlodamum, jaargang 96-1 INTERNET Gemeente Amsterdam, Dienst Milieu en Bouwtoezicht (29 mei 2009). Bodemkwaliteitskaart en bodembeheerplan. Geraadpleegd op 14-032011. http://www.dmb.amsterdam.nl/wat_doet_dmb/advies_en_beleid/ bodemadvies/bodemkwaliteitskaart/ Gemeente Amsterdam, Dienst Milieu en Bouwtoezicht (z.d.) Bodemkwaliteitskaarten van Amsterdam. Geraadpleegd op 14-03-2011. http:// www.gisdro.nl/BODEMKWALITEIT/ Koninklijk Nederlands Waternetwerk (2010). Waterbeheer in waterrijk Amsterdam. Geraadpleegd op 10-03-2011. http://www.neerslag-magazine.nl/ magazine/artikel/335/ Gemeente Amsterdam Stadsarchief (z.d.). Archief van de Dienst Riolering en Waterhuishouding Amsterdam. Geraadpleegd op 16-03-2011. https:// stadsarchief.amsterdam.nl/archieven/archiefbank/overzicht/30076.nl.html Stichting platform Werelderfgoed Nederland (z.d.) Binnenstad van Amsterdam. Geraadpleegd op 21-03-2011. http://www.werelderfgoed.nl/pages/nl/ binnenstad-van-amsterdam.php Tree ground solutions, (18 februari 2011), Productpagina Treebox H.P., Geraadpleegd op 28-02-2011. http://www.tgs.nl/producten/ groeiplaatsvoorziening/treebox-hp/ Waterblock BV, (z.d.), Documentatiepagina Watershell atlantis systeem, Geraadpleegd op 28-02-2011, http://www.waterblock.nl/index. php?option=com_content&view=article&id=141&slideopen=0§ionid=4&It emid=21 Tree ground solutions, (z.d.), Productpagina Permaviod systeem 85 mm, Geraadpleegd op 28-02-2011. http://www.tgs.nl/producten/ groeiplaatsvoorziening/permavoid-sandwich-constructie-85-mm/ Green max BV, (z.d.), Productpagina Silca Cell, Geraadpleegd op 03-03-2011. http://www.greenmax.eu/nl/silvacell/

Afstudeerproject


167

BSI Bomenservice, (z.d.), Productpagina AquaTec waterbuffersysteem, Geraadpleegd op 03-03-2011, http://www.bsi-bomenservice.nl/index. php?option=com_content&view=article&id=68&Itemid=77 ILLUSTRATIES Alle illustraties zijn verkregen van, en via buro DPL. Met uitzondering van de foto’s op:

168

Figuur 1.1

Bron www.teylersmuseum.eu/index.php?item=67&iid=2663&lang=nl

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12

www.natuurmonumenten.nl www.moveout.nl digital Frog International Inc. www.lokaal-nieuws.be boek stadsbomenvademecum 2b boek stadsbomenvademecum 2a boek stadsbomenvademecum 2a boek stadsbomenvademecum 2a www.regenwormen.nl boek stadsbomenvademecum 2a boek stadsbomenvademecum 3c

3.1 3.2 3.3

de bosatlas van ondergronds Nederland de bosatlas van ondergronds Nederland de bosatlas van ondergronds Nederland

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12

presentatie IBA presentatie Gemeente Amersfoort presentatie Gemeente Utrecht presentatie Gemeente Utrecht presentatie Gemeente Groningen presentatie Gemeente Amersfoort presentatie Gemeente Utrecht presentatie Gemeente Amsterdam presentatie Gemeente Amsterdam presentatie Gemeente Amersfoort presentatie Gemeente Amersfoort presentatie Gemeente Amsterdam

5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8

www.hhdelfland.nl de bosatlas van ondergronds Nederland Amsterdam waterbestendig Amsterdam waterbestendig Amsterdam waterbestendig de bosatlas van ondergronds Nederland www.paulusjansen.sp.nl www.bouwmaterieel.nl www.dro.amsterdam.nl


6.2 6.3 6.4 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10

handboek K&L Amsterdam www.kadaster.nl www.bouwmaterieel.nl rapport, modelleren van water over straat rapport, modelleren van water over straat rapport, modelleren van water over straat www.deinumreeuwijk.nl www.kabelsleggen.nl

7.1 7.2 7.5

www.allemaalfamilie.nl www.google.maps.nl presentatie IBA handboek inrichting openbare ruimte

8.2

www.stormservice.info

12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.8 12.11 12.12 12.13 12.14 12.16

boek sterkteberekenen NEN 6702 Technishe grondslagen voor bouwconstructies boek sterkteberekenen boek sterkteberekenen boek sterkteberekenen NEN 6702 Technishe grondslagen voor bouwconstructies boek sterkteberekenen formulieren Willem van Briemen sondering Witteveen en Bos formulieren Willem van Briemen sondering Witteveen en Bos

13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 13.9 13.10 13.11 13.12 13.13

www.library.wur.nl www.wikipedia.nl www.wikipedia.nl www.wikipedia.nl www.medlibery.org boek Iep of Olm CROW Standaard RAW Bepalingen 2010 boek stadbomen vademecum 2b boek stadbomen vademecum 2b copijn tuin- & landschapsarchitecten presentatie gemeente Apeldoorn handboek straatriolering Wavin www.poelbosbouw.nl/its

Afstudeerproject


169

170

Bijlagen

171

Bijlage A Geologische beschrijving De ontstaansgeschiedenis van Noord-Nederland is in twee tijdvakken in te delen, namelijk het Pleistoceen en het Holoceen. De ontstaansgeschiedenis wordt hieronder per tijdsvak verder beschreven. PLEISTOCEEN In de voorlaatste ijstijd bedekte het landijs het noordelijke deel van ons land, tot de lijn Haarlem-Utrecht-Nijmegen. Door de voorwaartse kracht van het ijs en door zijn gewicht werd de ondergrond onder de gletsjer opzij en naar voren geduwd. Zo ontstonden stuwwallen rondom Amsterdam (zie afbeelding A.1). Tijdens het smelten van het ijs stroomde het neerslag- en smeltwater naar de lager gelegen delen. Omdat het zeeniveau in die tijd ongeveer honderd meter lager lag dan tegenwoordig (grote delen van de Noordzee waren drooggevallen) ontstond er een diep dal dat het Oer-IJ estuarium genoemd wordt. Het dal is later grotendeels opgevuld met klei, zand en grind dat van de stuwwallen afspoelde en in het landijs was meegevoerd. Tijdens het volgende warmere deel van het Pleistoceen, de Eemtijd, steeg de zeespiegel sterk. Waardoor een gedeelte van het gebied (tot voorbij Amersfoort) overstroomde. In de gevormde dalen vond sedimentatie van zand en zeeklei plaats. Na deze warmere periode volgt weer een koude tijd, de Wurm-ijstijd. In deze tijd daalde het zeeniveau sterk en breidde het landijs zich opnieuw uit, deze keer echter niet tot Nederland. Wel heerste er een koud toendra klimaat. Vanwege de lage temperatuur was er nauwelijks plantengroei mogelijk en de

Figuur A.1 Glaciale morfologie van Nederland met de ijsbedekking en de ligging van de Rijn en de Maas

172


zeespiegel lag opnieuw veel lager. Door de westelijke winden werd een dikke laag dekzand vanuit het Noordzeegebied over het land afgezet. HOLOCEEN Circa 10.000 jaar geleden kwam er een eind aan de laatste ijstijd en begon het Holoceen. Het klimaat werd warmer en vochtiger en Nederland veranderde geleidelijk in een aangesloten bosgebied. Als gevolg van het smelten van de enorme ijsmassa’s steeg de zeespiegel snel. Sommige delen van Noord-Holland veranderden in waddengebieden, waar de zee zand en klei afzette. Doordat de zeespiegel steeg en de afvoer van de rivieren door de steeds toenemende hoeveelheid smeltwater vergroot en nam het verval af. Dit alles leidde tot een belangrijke stijging van het grondwater. In die tijd veranderde het milieu: de directe invloed van de zee verdween en het gebied veranderde in een moeras. Lange tijd was het gebied bedekt met moerasbos, met wilgen, elzen en op de drogere plekken berken. Het was zo nat dat dode planten in de bodem niet helemaal verteerden. Dode plantenresten uit de moerassen stapelden zich op tot een dikke laag veen, dat het gebied geïsoleerd raakte van voedselrijk rivierwater. Er brak een lange periode aan waarin de planten voor hun voedingsstoffen alleen op het regenwater waren aangewezen. Onder deze voedselarme omstandigheden kunnen maar weinig planten groeien. Een plant die optimaal aan deze extreme situaties is aangepast is veenmos. De veenvorming is doorgegaan tot de mens het land ging ontginnen omstreeks het jaar 1000. Het landschap bestond uit een aantal uitgestrekte veeneilanden, die als een soort kussens in het gebied lagen (zie afbeelding A.2 op de volgende pagina). De veenkussens werden omgeven door veenrivieren, zoals de Amstel of de Diemen. De rivieren werden uitsluitend gevoed door het water uit het moerasgebied en vervoerden daardoor vrijwel geen zand en klei, zodat er geen oeverwallen konden worden gevormd. Door de alsmaar stijgende zeespiegel kwam een einde aan de veenvorming en werd het veen overdekt met een laag zeeklei (oude zeeklei). Op plaatsen waar zeeklei was afgezet, begon de vegetatie zich na verloop van de tijd te herstellen. Er ontstond opnieuw een groot veenmoeras. Dit veen staat bekend als Hollandveen. Door diverse oorzaken stopte de veenontwikkeling. De invloed van de zee nam toe, waardoor het veenmoeras minder geïsoleerd kwam te liggen en beter toegankelijk werd. Door de zee die het veen binnendrong werd het veengebied droger, omdat het oppervlaktewater sneller kon worden afgevoerd. Dit had tot gevolg dat het voor de mens aantrekkelijk werd om zich in het gebied te gaan vestigen. In enkele eeuwen is het uitgestrekte moerasgebied in bezit genomen door boeren. Veen is een lastige substantie: het bestaat voor een groot deel uit water. Door het landbouwkundig gebruik werd water aan het veen onttrokken, waardoor het maaiveld daalde en natuurlijke meren zich uitbreidde. Door de ontginningen van het veengebied rond Amsterdam daalde de bodem langzaam. Rond het jaar 1000 lag de stad onder NAP en moesten de Amstel en IJ worden bedijkt. De grond in het laaggelegen, drassige gebied wordt al sinds de Middeleeuwen opgehoogd voordat er op gebouwd kan worden.

Afstudeerproject


173

Figuur 3.2 Veenkussens in Nederland

Grond die vrijkwam bij het graven van de grachtengordel werd gebruikt om de omliggende omgeving op te hogen, tegenwoordig wordt zand opgespoten. De afgelopen eeuwen is ongeveer honderd miljoen m3 ophoogzand naar Amsterdam gebracht, afkomstig van de Utrechtse Heuvelrug en de strandwallen rond Hillegom (zie afbeelding 3.3).

174


Afstudeerproject


175

Bijlage B Kabels en leidingen 1 COMMUNICATIENET Voor het doorgeven van radio en tv signalen wordt gebruik gemaakt van straalverbindingen. De signalen worden door antennes (of schotels) opgevangen. Via een kabel worden ze naar de radio of de televisie getransporteerd. Kabels die radio- en tv signalen doorgeven, moeten aan zeer hoge eisen voldoen. Elke kleine storing vervormt namelijk het beeld of geluid. Coaxiale kabels en glasvezelkabels voldoen aan deze eisen. WERKING Het ontvangststation is het lokaal centrum. Daar worden de ontvangen antennesignalen omgevormd tot signalen die door een kabel getransporteerd kunnen worden. Zwakke signalen worden er versterkt. De signalen worden doormiddel van een zogenaamde bamboe kabel naar de verschillende wijken getransporteerd. Deze kabel, die een grote diameter heeft is een bamboe 3-kabel. In de wijkcentrale wordt het signaal verdeeld over het wijknet. De kabels in het wijknet hebben een kleinere diameter en worden aangeduid als bamboe 6 of bamboe 12. In de wijken worden de kabels verder uitgesplitst. Via groepsversterkers en eindversterkers belandt de kabel uiteindelijk in de woning. Voor de woningaansluitingen worden coax 12 vo-pe-kabels gebruikt. Woningen kunnen op het hoofdnet aangesloten worden via een rijgnet, aftaknet of sternet. TELEFOONNET Sinds 1904 moeten gemeenten de aanleg van telecomkabels in openbare grond gedogen. In 1998 is de Telecommunicatiewet in werking getreden en werd de telecommarkt vrijgemaakt. Behalve KPN hebben sindsdien ook andere aanbieders van telecomdiensten zogenaamde graafrechten. Hierdoor zijn enorm veel buizen voor glasvezelkabels gelegd, waarvan naar schatting meer dan de helft nooit zal worden gebruikt. Sinds 1 februari 2007 is de aangepaste Telecommunicatiewet (Tw) van kracht. Hoofdstuk 5 van deze wet stelt dat gemeenten de aanleg van telecomkabels moeten coördineren. Hiervoor moet elke gemeente een telecomverordening opstellen. Het liggen van kabels moet zij gedogen; hiervoor kan de gemeente geen belasting (precario) heffen. Als voor de uitvoering van werken of de oprichting van gebouwen kabels moeten worden verplaatst, moet het telecombedrijf dit op eigen kosten verzorgen. WERKING Het telefoonnet is onderverdeeld in de volgende onderdelen van groot naar klein schaalniveau: - Nationaal net - Districtsnet - Lokaalnet NATIONAAL NET De districtscentrales zijn onderling ook met elkaar verbonden. Deze verbinding kan met behulp van kabels worden gemaakt (interdistrictskabels) of via een straalverbinding. Het nationaal net is weer een onderdeel van het internationaal telefoonnet. Dan worden de signalen doorgegeven via een straalverbinding of

176


via satelliet. DISTRICTNET De centrale in het lokaalnet wordt de eindcentrale genoemd. Deze eindcentrales zijn onderling verbonden in een knooppuntcentrale. Er komen maximaal tien eindcentrales in een knooppunt bijeen. Maximaal tien knooppuntcentrales worden weer met elkaar verbonden in de districtscentrale. LOKAALNET Dit netwerk is als volgt opgebouwd. Een primaire voedingskabel loopt van de centrale naar een kabelverdeelkast in de woonwijk, deze kabels bevatten veel dubbeladers. Vanaf de verdeelkast in de woonwijk lopen meerdere secundaire voedingskabels de woonwijk in. Op de secundaire kabels worden aftakkabels aangesloten doormiddel van een aftakmof. Een aftakkabel kan ongeveer veertig telefoonaansluitingen bevatten. Vanaf de aftakkabel loopt een invoerkabel de woning in. Deze kabels worden tegenwoordig alleen nog maar vernieuwd en bijna niet meer nieuw gelegd, want elke woning in Nederland heeft tegenwoordig telefoonaansluiting. GLASVEZEL Internetten, telefoneren en televisie kijken, is allemaal mogelijk door de komst van de glasvezelkabel. Een voordeel van de glasvezelkabel is dat er veel informatie met grote snelheid verzonden kan worden. De informatie wordt door deze kabels verzonden door middel van een lichtboog. De informatie wordt dus verzonden met de snelheid van het licht, verzonden zonder vertragingen en verlies van kwaliteit. In de huidige maatschappij groeit de vraag naar informatie, de bestaande telefoon- en kabelnetwerken hebben niet genoeg capaciteit om die groei op te vangen in de toekomst. Glasvezel heeft die capaciteit wel. Bij de opkomst van glasvezel is er een overschot aan kabels in de grond gelegd. De helft van al deze glasvezelkabels zal waarschijnlijk nooit gebruikt worden. Glasvezelkabels zijn al een tijd in gebruik, alleen bestond toen het eerste gedeelte van het netwerk uit glasvezelkabels en het laatste gedeelte tot aan de woning uit een andere soort kabel zoals de coaxkabel. Tegenwoordig worden de glasvezelkabels aangelegd tot aan de meterkast in de woning. Deze aansluitingen worden ook wel FTTH(Fiber To The Home) genoemd. WERKING Nederland is één van de weinige landen in Europa waar daadwerkelijk glasvezel tot aan de woning (Fiber-to-the-Home) wordt aangelegd Het netwerk van glasvezel is als volgt opgebouwd: Vanuit de centrales waar de informatie wordt verzonden lopen er distributiekabels van centrale naar centrale, de zogenaamde Fiber To The Cabinet.(FTTCab). Vanuit deze centrales wordt de informatie ook via distributiekabels naar de verschillende verdeelstations in de stad of het dorp gebracht. Deze aansluiting wordt Fiber To The Curb(FTTC) genoemd. Vanuit deze verdeelstations lopen dan aansluitingen naar bedrijfsgebouwen (Fiber To The Building) en woningen (Fiber To The Home).

Afstudeerproject


177

Het is duidelijk dat er voor de glasvezelaansluitingen veel verschillende kabels aangelegd zijn.

2 ELECTRICITEITSNET In Nederland is de energiemarkt vrij en privaat. Er wordt in deze markt verschil gemaakt tussen de levering en transport van energie. Dit gebeurt ook op de elektriciteitsmarkt. In de Nederlandse bodem ligt een uitgebreid elektriciteitsnetwerk. Het is kostbaar om een tweede net daarbij aan te leggen. Vandaar dat alle leveranciers van deze bestaande netwerken gebruik moeten maken. In zo’n situatie moet worden voorkomen dat een energiebedrijf, dat beide diensten (levering en transport) aanbiedt, er belang bij heeft om andere leveranciers te weren van zijn netwerk. Daarom wordt er een splitsing aangebracht tussen levering en transport, zodat er concurrentie tussen leveranciers kan plaatsvinden. Vandaar dat alle leveranciers van de bestaande netwerken gebruik moeten kunnen maken (bron: Consuwijzer). TenneT is de beheerder van het landelijk hoogspanningsnet. De staat is 100% aandeelhouder. De netten van TenneT verbinden alle regionale elektriciteitsnetten en het Europese net met elkaar. TenneT stelt haar transportnet op onpartijdige wijze beschikbaar voor elektriciteitstransporten. Het Nederlandse elektriciteitsnet bestaat uit vier soorten hoogspanningslijnen: 380 kilovolt (kV), 220 kV, 110 kV en 150 kV. Dit zijn ook de standaardwaarden voor Europa. WERKING Vanaf de centrale wordt de stroom via bovengrondse lijnen (luchtlijnen) getransporteerd. De stroomgeleiders worden door hoogspanningsmasten op een veilige hoogte van de grond gehouden. Het elektriciteitsnet dat in Nederland de centrales aan elkaar koppelt, heet het Nederlands koppelnet. Het Nederlandse koppelnet is verbonden met dat van Duitsland en België. De spanning van dit hoogspanningsnet is 150kV, 220kV en 380kV. Het koppelnet is aangesloten op onderstations. Hier wordt de spanning verlaagd naar 50kV. Vanaf deze onderstations wordt de stroom via ondergrondse kabels vervoerd naar zogeheten 50/10-stations, die in kleine steden, grote woonwijken of industriegebieden staan. In deze stations wordt de spanning getransformeerd naar 10kV. Vanaf de 50/10 stations gaan 10kV-kabels naar kleine transformatiestations of transformatorhuisjes, waar de spanning naar 220/380 volt wordt verlaagd. De stroom wordt via laagspanningskabels (220/380V) naar de verschillende kabelverdeelkasten getransporteerd. Vanaf de kasten wordt de stroom verdeeld naar de huizen. Onderling zijn de transformatorhuisjes verbonden doormiddel van de verdeelkasten. Dan kunnen de transformatorhuisjes bij een defect de functie van elkaar overnemen.

178


Figuur B.1 Illustratie van het electriciteitsnet

3 GASLEIDINGNET De vraag naar energie groeit in onze huidige maatschappij. Daarentegen neemt de omvang van fossiele energiebronnen alleen maar af. Het is dan ook van groot belang dat het transport van gas voor de verschillende doeleinden zo efficiënt mogelijk gebeurd. Het bedrijf GTS is landelijk verantwoordelijk voor het beheer, de werking en de ontwikkeling van het gasnetwerk. GTS heeft in Nederland de volgende wettelijke taken: - het aanbieden van diensten op het gebied van flexibiliteit onder voorwaarden; kwaliteitsconversie; - het treffen van voorzieningen in het kader van leveringszekerheid (waaronder pieklevering en noodleveranties); - het bewaken van de betrouwbaarheid, kwaliteit en veiligheid van het systeem; - het verstrekken van informatie aan andere netbeheerders zodat een veilig en doelmatig transport kan plaatsvinden; - het verstrekken van informatie aan gebruikers die nodig is voor een efficiënte toegang. Het hoofdtransportnet is in eigendom van de N.V. Nederlandse Gasunie. GTS stelt voorwaarden op waarin is vastgesteld aan welke eisen het gasnetwerk moet voldoen. WERKING Gas komt onder zeer hoge druk uit de grond. Deze druk is ongeveer 300 bar. Daarna wordt de druk teruggebracht naar 40 tot 66 bar voor de hoofdtransportleidingen. Vanuit de hoofdtransportleidingen gaat het gas naar de regionale transportleidingen. Regionale transportleidingen hebben een druk van 6 tot 40 bar. Sommige grootverbruikers zijn rechtstreeks aangesloten op de hoofdtransportleidingen of regionale transportleidingen. Vanuit de regionale transportleidingen wordt het gas verdeeld in hoofdverdeelstations naar het distributiesysteem. De leidingen van het distributiesysteem hebben een druk van 0,2 tot 8 bar.

Afstudeerproject


179

Het distributiesysteem bestaat uit hoofdleidingen. Deze hoofdleidingen zijn meestal als ringleiding uitgevoerd. De druk van het gas wordt verder naar beneden gebracht in de districtstations. Daarna zijn er twee mogelijkheden: - Middeldruknet met een druk van 40 tot 200mbar. - Lagedruknet met een druk van 25 tot 30mbar. Beide druknetten bestaan uit hoofdleidingen en dienstleidingen. De dienstleidingen zijn op de hoofdleidingen aangesloten met dienstkranen. Een dienstkraan wordt ook wel een mainkraan of mengkraan genoemd. De dienstleiding loopt tot en met de gasmeter in het gebouw. Leidingen in het gebouw worden binnenleidingen genoemd.

4 WATERLEIDINGNET In Nederland wordt per persoon per dag (2007) gemiddeld 128 liter water verbruikt. Dat water wordt vooral gebruikt om te douchen, voor het toilet en om te wassen. In totaal wordt er in Nederland 1,1 biljoen (oftewel 1.100.000.000.000) liter per jaar verbruikt (2007). Huishoudens nemen daarvan 0,8 biljoen liter voor hun rekening, de rest wordt gebruikt door industrie, landbouw, enzovoort. Jaarlijks komt, via rivieren en neerslag, ongeveer 90 biljoen liter water Nederland binnen. Hoewel er over het algemeen voldoende water is, probeert de overheid het waterverbruik terug te dringen, om het milieu te sparen. Waterverbruikbesparende oplossingen hebben er voor gezorgd dat het (relatieve) waterverbruik langzaam is teruggelopen. De daling wordt vooral veroorzaakt door nieuwe toiletten en wasmachines die steeds zuiniger met water omspringen. In 2007 wordt de lichte toename van het drinkwatergebruik veroorzaakt door een toename van het gebruik van de douche. WERKING Vanaf het wingebied gaat het water door een transportleiding naar de zuivering. Vanaf de zuivering gaat het drinkwater door transportleidingen naar de verschillende steden. Daar wordt het water verdeeld over verschillende hoofdleidingen. Soms wordt er gebruik gemaakt van een watertoren. Het waterleidingbedrijf zorgt ervoor dat de waterdruk in de straat minstens 200kPa is. Dit betekent dat de druk op 10m boven de straat dan nog minstens 100kPa is. Om een wijk of een dorp loopt meestal een ringleiding. Vanaf deze ringleiding lopen hoofdleidingen door de straten. Deze hoofdleidingen zijn ook als ringleidingen uitgevoerd. Vanaf de hoofdleidingen worden de aftakkingen gemaakt naar de gebouwen. Deze aftakkingen worden dienstleidingen of aansluitleidingen genoemd. De dienstleiding loopt tot en met de watermeter die ergens in het gebouw zit. Vanaf de watermeter lopen leidingen door het gebouw naar de verschillende aftappunten. Deze leidingen noemen we binnenleidingen.

180


5 STADSVERWARMING Er zijn twee soorten collectieve verwarming, die in de volksmond beide stadsverwarming heten: echte stadsverwarming en blokverwarming. Stadsverwarming gebruikt restwarmte die vrijkomt bij de opwekking van elektriciteit in elektriciteitscentrales. Bij blokverwarming verwarmt één gezamenlijke warmtebron een heel blok van huizen of appartementengebouw. Meestal is dat een gasgestookte ketel, maar collectieve warmtepompen komen ook voor, vooral in nieuwbouwwijken. Warmtepompen en restwarmte zijn milieuvriendelijk, omdat ze geen gebruik maken van fossiele brandstoffen. WERKING Via distributieleidingen wordt het verwarmde water van de centrale naar de verdeelstations in de stad getransporteerd. Vanaf de verdeelstations lopen goed geïsoleerde leidingen naar de woningen en flats. Warmtemeters in de woning registreren hoeveel warmte afgegeven wordt door de radiatoren en leidingen in de woning, zo kan bepaald worden of er meer warmte of minder nodig is een bepaalde wijk of flatgebouw. Stadsverwarming kan ook gebruikt worden in de vorm van zogenaamde warmtekrachtkoppeling (WKK): het systeem wekt tegelijkertijd warmte en kracht (elektriciteit) op. De installatie voor de WKK geeft de warmte af aan water. Dat wordt via zeer goed geïsoleerde leidingen rondgepompt in een gesloten systeem. Van de centrale gaat het naar de woning en daar geeft het water warmte af. Grotendeels gaat het naar ruimteverwarming, maar een deel van de warmte is bestemd voor warm water uit de kraan. Afgekoeld water stroomt via een retourleiding terug naar de WKK-installatie. Daar wordt het vervolgens weer opgewarmd. In de zomer is er vaak weinig vraag naar warmte. Dan kan de installatie warmte opslaan, bijvoorbeeld in de grond. Zo kan warmtekrachtkoppeling ook in de winter warm water produceren voor verwarmingen.

Afstudeerproject


181

Bijlage C Referentiestudie GROEIPLAATSCONSTRUCTIES TREEBOX H.P. (HIGH PERFORMANCE) SYSTEEM PRINCIPE Het Treebox H.P. systeem komt voort uit de vraag naar meer doorwortelbare ruimte als gevolg van bodemverdichting. Het Treebox H.P. systeem is een boombunker waarin bomen met hun wortels stabiliteit en voedingsstoffen kunnen vinden. De bunker wordt gevuld met een bomenmedium, tot net onder de rand van het systeem. Hierdoor ontstaat ondergronds een tweede maaiveld. Wortels hebben hierdoor voldoende zuurstof tot hun beschikking waardoor er geen worteldruk meer plaats vindt. De betonnen elementen van het treebox H.P. systeem vangen de druk van het verkeer op. LEVERANCIER De Treebox H.P. is ontwikkeld en wordt geleverd door TGS (Tree Gound Solutions). Daarnaast wordt het product ook geleverd en verwerkt door de Nationale Bomenbank BV. TOEPASSING Op de bunker kan een verkeerslaag aangebracht worden van slechts 20 cm en kan dan een verkeersklasse 45 aan, dat staat gelijk aan de druk die een brandweerauto uitoefent op de ondergrond. Het is zelfs mogelijk om de elementen in een zwaarder formaat te leveren waardoor ze verkeersklasse 60 kunnen verdragen. De elementen zijn niet onderling aan elkaar geschakeld en zo ontstaan er geen dichte wanden binnen in het systeem. De wortels hebben hierdoor een grote doorwortelbare ruimte. De holle ruimten zijn natuurlijk ook uitermate geschikt voor het eventueel doorvoeren van kabels en leidingen. Dit geld alleen in de gevallen als er naast de bunker weinig ruimte is. Het is beter de kabels en leidingen niet in de constructie te verwerken in verband met onderhoudswerkzaamheden, waardoor schade aan het wortelgestel kan ontstaan. Wanneer het systeem is geplaatst, wordt deze gevuld met een

Figuur C.1 Permavoid units

182


voedzaam medium. Dit is een humeuse grondsoort of bomengrond. Daarna wordt er een geperforeerde deksel aangebracht op de bunkers. Hier wordt een geotextiel op aangebracht en daar wordt de straatlaag op aangebracht. SPECIFICATIES De Treebox H.P. is een betonnen prefab element, dat te combineren is met een wand in een kunststof-, L-element- of damwanduitvoering. Om het product optimaal te laten functioneren kan men het beste met losse zijwanden werken bestaande uit wateren zuurstofdoorlatende units. Een voorbeeld hiervan is te zien op figuur C.1. De wateren zuurstofdoorlatende units worden later toegelicht. Het element bestaat uit een geperforeerde bodemplaat met daarop een geperforeerde kruisconstructie om de hoge druk en de verkeersbewegingen te weerstaan. De bodemplaat en het kruis zijn gekoppeld. Hierop komt een losse, geperforeerde of ongeperforeerde afdekplaat. - Afmeting Treebox element: 1.250 x 1.250 x 950 mm voorzien van geperforeerde bodem, kruis en hijsvoorziening. - Afmeting standaard afdekplaat: 2.500 x 2.500 x 200 mm / 3.125 x 2.500 x 200 mm, andere afmetingen zijn in overleg ook leverbaar. - Boomgat: Afdekplaat, zoals hierboven omschreven, uitgevoerd met een uitsparing van 1.250 x 1.250 mm aan één zijde. VOOR- EN NADELEN De voordelen van dit systeem zijn, dat er geen worteldruk meer op zal treden door het creëren van een tweede maaiveld. Door het groeimedium kunnen vrijwel alle boomsoorten toegepast worden. Doordat er in de bunker in principe geen kabels en leidingen liggen, zal er ook geen wortelschade optreden tijdens werkzaamheden aan kabels en leidingen. Doordat er een constructie gemaakt wordt van losse elementen kan deze bunker zowel op kleine en op grote plekken toegepast worden. En doordat het systeem van beton is gemaakt is het makkelijk her te gebruiken op een andere plek. De elementen van beton hebben dus een lange levensduur. Een nadeel is dat de aanschaf en de aanleg van dit systeem erg duur en ingrijpend is. Daarnaast is de bodem niet gesloten. De wortels zouden in theorie onder de bunker door kunnen wortelen en alsnog elders opzoek kunnen gaan naar voedsel en vocht als hiervan een tekort van is in de bunker. Hierbij kan weer de bekende wortelschade en worteldruk optreden. Ook kan bij hoge grondwaterstanden de bak via de onderkant vollopen met water, waardoor wortelsterfte op kan treden. Op plekken waar het grondwater hoger zit dan -0.60mv heeft het toepassen van dit systeem geen nut meer.

Afstudeerproject


183

BOOMBUNKER SOLITAIRE BOOM PRINCIPE Deze boombunker bestaat uit vijf prefab elementen: de bak en de deksels. Nadat de bak is gevuld met een groeimedium wordt het geheel afgedekt door een geperforeerde afdekplaat en een waterdoorlatend worteldoek zodat het funderingsmateriaal van de straatlaag niet in de bunker terecht komt. Net als het Treebox H.P. systeem is deze bunker berekend op een verkeersklasse 45. De bunker wordt afgevuld met een bomenmedium, wat tot net onder de rand wordt aangevuld (zie figuur C.2). Hierdoor ontstaat ondergronds een tweede maaiveld. Wortels hebben hierdoor voldoende zuurstof tot hun beschikking waardoor er geen worteldruk meer plaats vindt. De bunker vangt vervolgens de druk van het verkeer op. LEVERANCIER Deze bunker was een proef en is toegepast in de gemeente Apeldoorn. De prefab elementen zijn bij een lokale producent besteld, deze is bij ons niet bekend. TOEPASSING Op de bunker kan een verkeerslaag aangebracht worden van slechts 20 cm en kan een verkeersklasse 45 aan. Deze boombunker leent zich dan ook perfect voor plekken waar de verkeerbelasting hoog is. Op plekken waar de belasting lichter is, is het aan te raden te kiezen voor een lichtere constructie. Dit zal aanzienlijk schelen in de kosten. Na het afvullen van de bunker wordt er een geperforeerde deksel aangebracht op de bunkers. Hier wordt een geotextiel op aangebracht en daar gaat de straatlaag overheen. SPECIFICATIES Dit product bestaat uit vijf delen: de bak en de deksels. Allen zijn betonnen prefab elementen. De bak bestaat uit één stuk en de deksel bestaat uit vier losse geperforeerde delen (zie figuur C.2). Verdere maten zijn niet bekend. Deze bunker is één van de eerste boombunkers die op de markt verscheen. De afdekplaat is in dit geval overgedimensioneerd om er zeker van te zijn dat de straatlaag die er bovenop is aangebracht niet zou verzakken.

Figuur C.2 De boombunker bestaat uit geoerforeerde delen en wordt gevuld met bomengrond

184


VOOR- EN NADELEN Het voordeel van dit systeem is dat de boom een ruimte voor zichzelf heeft waarin de ondergrondse omstandigheden volledig ingevuld kunnen worden naar de wens van de boom. Dit houdt in; voldoende ondergrondse doorwortelbare ruimte in een goed en luchtig groeimedium. Een nadeel is dat deze constructie veel ondergrondse ruimte in beslag neemt waardoor er minder plek is voor kabels en leidingen. Aangezien deze ondergrondse infrastructuur van groot belang is kan deze constructie alleen toegepast worden op plekken waar voldoende ondergrondse ruimte voor is. Ook de productie- en aanlegkosten zijn erg hoog.

BOOMBUNKER VOOR MEERDERE BOMEN PRINCIPE Deze constructie bestaat in tegenstelling tot veel andere boombunkers niet uit een specifiek element wat is ontwikkeld voor groeiplaatsinrichting De bunker bestaat uit losse L-elementen, die voor vele toepassingen gebruikt kunnen worden (zie figuur C.3). Om te zorgen dat de L-elementen niet verzakken, doordat de oppervlakte van de voet van het L-element maar erg klein is, moet er een stevige betonfundering aangebracht worden. Door de losse elementen is men niet beperkt door vaste maten, kan men de bunker net zo groot maken als men wil. Hierdoor kunnen meerdere bomen in één bunker toegepast worden. Nadat de bak is gevuld met een groeimedium wordt het geheel afgedekt door een geperforeerde bodem-plaat en een waterdoorlatend worteldoek net als bij de voorgaande boombunkers. LEVERANCIER Afhankelijk van de verkeersdruk wordt bepaald wat de dikte van de betonnen L-elementen moet zijn. L-elementen zijn bij diverse leveranciers verkrijgbaar. Ook het maken van de geperforeerde afdekplaten kan gedaan worden door diverse fabrikanten. TOEPASSING Deze bunker kan net als de andere bunkers zwaar verkeer goed verdragen. Doordat de L-elementen een kleine voet hebben en dus een klein draagvlak moet er een stevige betonfundering gemaakt worden om verzakken te

Figuur C.3 De boombunker voor meerdere bomen

Afstudeerproject


185

voorkomen. De bunker wordt hierdoor pas interessant op het moment dat men een bunker gaat maken voor een grote afstand, waar meerdere bomen in geplaatst zullen worden. SPECIFICATIES Doordat dit een product is wat samengesteld wordt uit diverse losse elementen zullen de specificaties per locatie verschillen. Ook de L-elementen kunnen geleverd worden door diverse leveranciers. Het kan voorkomen dat de dimensionering onderling verschilt. Zolang de elementen de verwachte verkeersdruk kunnen verdragen is dit geen probleem. Een materiaal wat uitermate goed veel kan verdragen is beton. De L-elementen worden dan ook altijd uit beton gemaakt. VOOR- EN NADELEN Deze bunker heeft net als de voorgaande boombunkers de voordelen dat de ondergrondse omstandigheden volledig ingericht kunnen worden aan de hand van de wensen van de boom terwijl er nog steeds zwaar verkeer overheen kan rijden. Het nadeel dat een boombunker veel ondergrondse ruimte in beslag neemt, gaat bij deze constructie niet zo zeer op, omdat men heel variabel kan zijn in de maatvoering. Wat wel een nadeel is, is dat de aanlegkosten erg hoog zijn. Zeker bij deze constructie zijn hoge kosten een feit omdat er een extra betonfundering gemaakt moet worden onder de L-elementen.

WORTELBUIZEN PRINCIPE Als de toepassing van een boombunker niet mogelijk is, dan is er ook een andere oplossing om de doorwortelbare ruimte van een boom te vergroten; de benodigde ondergrondse ruimte ergens anders zoeken. Bomen zullen die ruimte niet altijd op eigen kracht kunnen vinden en daarom moeten ze daarmee geholpen worden. Dit kan worden bereikt door een kunstmatige ‘brug’ aan te leggen tussen de groeiplaats en bijvoorbeeld een verderop liggende groenstrook. Deze ‘brug’ kan bestaan uit een oude rioolbuis of een ander betonelement in de vorm van een vierkante buis. De bomen kunnen met hun wortels beschermd op zoek naar ruimte en voedsel in een groenstrook verderop. De buizen of elementen worden gevuld met teelaarde of bomengrond. Op deze manier gaan de wortels vanzelf de goede richting op. Tussen de bovenkant van de teelaarde en de deksel of bovenkant van de buis blijft nog een luchtlaag over. De bovenkant van de buis of deksel is licht geperforeerd zodat er toch nog water kan doordringen in de buis. TOEPASSING De buizen kunnen worden toegepast onder lichtbelastbare wegen, parkeerplaatsen en voet- en fietspaden. Als dit systeem wordt toegepast op plekken waar zware belasting wordt uitgeoefend op de ondergrond bestaat de kans dat de verharding ongelijkmatig gaat verzakken. De verharding die niet boven de buis ligt, verzakt harder dan de verharding die wel boven de buis ligt. Er ontstaat dus een soort ongewenste drempel.

186


VOOR- EN NADELEN In principe kan een wortelbuis gemaakt worden van elk materiaal mits deze de verwachte verkeersdruk kan verdragen. Hierdoor is een aannemer vrij om te kiezen welk materiaal hij gebruikt wat een groot voordeel is. Een ander voordeel is dat het geen probleem is als de buis eerder dienst deed als bijvoorbeeld riool. Bij vernieuwing van het riool komen er veel buizen vrij die als afval gezien worden. Een wortelbuis kan dus met geringe kosten aangelegd worden. Een nadeel is dat dit product niet onder alle wegen toegepast kan worden in verband met het ongelijk verzakken van de verharding. Hier is vooral sprake van bij wegen met een hoge verkeersdruk.

WATERSHELLS PRINCIPE Een constructie die is overgenomen uit de glastuinbouw is de Watershell. De Watershell, zoals de naam ook doet vermoeden, dienst als opslagruimte voor water. Met deze constructie is het mogelijk om een kunstmatig maaiveld aan te leggen. De ruimte onder de Watershell kan in plaats van water ook gevuld worden met bomengrond of teelaarde. Hierdoor is het een perfecte groeiplaatsvoorziening voor bomen. De Watershells zijn cassettes die aan elkaar gekoppeld worden om de druk te verdelen. De verkeersdruk van bovenaf word rechtstreeks overgebracht en verdeeld over de cassettes en onderliggende pijlers. Hierdoor hoeft er aan de zijkant geen damwand of betonwand te worden geplaatst. Tussen de bomengrond en de onderkant van de cassettes wordt een luchtlaag behouden, hierdoor ontstaat er geen wortelopdruk aan de bovenkant. Deze luchtlaag kan ook gebruikt worden om een waterinfiltratieconstructie op aan te brengen, zodat de boomwortels wel van water voorzien kunnen worden. Ook kan de ruimte onder de cassettes goed gebruikt worden voor het doorvoeren van kabels en leidingen, zonder dat hierbij de wortels van bomen worden beschadigt. LEVERANCIER Het bedrijf dat dit product maakt en levert is Waterblock BV. Wanneer een klant besluit dit systeem aan te leggen, raadt Waterblock BV het aan een adviseur van dit bedrijf in te schakelen die kan assisteren bij de werkvoorbereiding en uitvoering. Op deze manier is de kwaliteit van het product gewaarborgd. TOEPASSING De Watershells verdelen de druk via de pijlers over de ondergrond, en kunnen daardoor een grote druk aan (zie figuur C.3). Ze kunnen toegepast worden onder wegen met een grote verkeersbelasting, zoals rijwegen of trambanen. Bij de aanleg kan men kiezen of men wil werken met verkeersklasse 45 of 60. Doordat de constructie erg weinig weegt kan deze uitstekend worden toegepast op plekken met een bodem die weinig druk kan verdragen. SPECIFICATIES Materiaal: PVC. Afmetingen cassettes: 500 x 500 mm Tussenafstand staanders: 500 cm Diameter staanders: 110 mm (standaard) of 125 mm (extreme belasting)

Afstudeerproject


187

Standaard hoogtes staanders: 750, 1000, 1250, 1500, 1750 en maximaal 1960 mm VOOR- EN NADELEN Er zijn een groot aantal voordelen toe te kennen aan dit product. De eerste is misschien ook wel de belangrijkste in vergelijking tot de andere producten. Dit product is namelijk toe te passen bij nieuwe groeiplaatsen maar ook bij bomen die er al jaren staan (zie figuur C.4). Het product heeft een licht gewicht wat een groot voordeel is op slappe bodems, het is eenvoudig en snel in aanleg, het kan de hoogste verkeersklasse verdragen, het is variabel in omvang, het heeft geen zijwanden nodig en heeft relatief lage aanlegkosten. Het nadeel van dit product is dat het niet her te gebruiken is, doordat de staanders worden gevuld met beton.

Figuur C.4 Watershells

PERMAVOID SYSTEEM HET PRINCIPE Permavoid Sandwich zoals het systeem ook wel genoemd wordt, is in de eerste instantie ontwikkeld om hemelwater dat op het wegdek valt te laten infiltreren in de ondergrond, zonder dat het wegdek verzakt. Op figuur C.5 is te zien dat het water niet meer in het riool komt, maar in de constructie die volledig gevuld kan worden, waarna het in de ondergrond kan infiltreren. Als dit systeem voor de bomen gebruikt wordt, dan wordt het systeem op een cunet van bomenzand aangebracht en gevuld met teelaarde of bomengrond. Als na een tijdje deze grond is ingeklonken ontstaat er een luchtlaag tussen de bovenkant van de kratten en de verharding. Dit kan gezien worden als tweede maaiveld onder de verharding. Deze luchtlaag zorgt ervoor dat er geen schade ontstaat door opdruk van wortels aan de verharding. De grond in de kratten zorgt voor langdurige voeding voor de bomen. De boomwortels kunnen nu ongestoord groeien in een goed medium. Zoals te zien is op figuur C.5, maakt de boom een uitgebreid haarwortel netwerk. LEVERANCIER Normaal gesproken kan er op een product maar door één partij patenten worden aangevraagd. Zowel het bedrijf Drain Products BV als TGS (Tree Ground Solutions) zeggen dat zij de ontwikkelaar van dit product zijn. Uit onderzoek is

188


niet te achterhalen dat de bedrijven aan elkaar verwant zijn. In ieder geval kan het product bij deze twee bedrijven gekocht worden. DE TOEPASSING Boomverzorgers passen dit systeem veel toe op plekken waar de verkeersbelasting licht tot matig is, en het gebruik van bomenzand niet genoeg is om de belasting op te vangen. Ook is het ideaal op plekken waar weinig schade aan wortels gemaakt mag worden, doordat er geen intensief graafwerk gedaan hoeft te worden. Doordat het product niet de zwaarste verkeersklassen kan verdragen, wordt het product veelal toegepast onder voet en fietspaden. Bij rijwegen wordt het product toegepast tot en met verkeersklasse drie. SPECIFICATIES Dit product wordt geleverd in twee varianten; een lage varianten van 85 mm dik en een hoge variant van 150 mm dik. De lagere varianten van 85 mm is ontwikkeld om te worden toegepast bij situaties met bestaande bomen die onderhevig zijn aan een lichte verkeersbelasting. De constructie van 150 mm hoog is speciaal ontwikkeld voor nieuwe groeiplaatsen die te maken hebben met matige verkeersbelasting. 85mm variant Materiaal : Polypropyleen Afmeting : 708 x 354 x 85 mm Gewicht per unit : ca. 2,25 kg. Open ruimte : ca. 95% Perforatie oppervlak : > 52% Onderlinge verbinding : d.m.v. conische verbindingspen 150mm variant Materiaal : Polypropyleen Afmeting : 708 x 354 x 85 mm Gewicht per unit : ca. 2,25 kg. Open ruimte : ca. 95% Perforatie oppervlak : > 52% Onderlinge verbinding : d.m.v. conische verbindingspen VOOR- EN NADELEN Deze constructie is ondanks het feit dat het van PVC is gemaakt en voor 95% uit lucht bestaat, toch in staat de verkeersdruk te verdragen. Het product is erg makkelijk te verwerken doordat er geen diepe cunetten gegraven hoeven te worden, het product is zeer lichtgewicht en dus goed geschikt om te verwerken op instabiele bodems. Door de losse elementen is deze constructie flexibel in de maatvoering. Het product wordt volledig gemaakt van gerecyclede materialen en is hierdoor milieuvriendelijk. Een nadeel van dit product is dat het niet geschikt is voor hergebruik, omdat het helemaal doorgegroeid wordt met wortels, welke niet te verwijderen zijn. (figuur C.4) Een ander nadeel is dat deze kratten niet de zwaarste verkeersklasse kunnen dragen. Door de kleine openingen in de kratten krijgen boomwortels nooit de kans

Afstudeerproject


189

om heel dik te worden. Na verloop van tijd bestaat de kans dat de wortels af gekneld worden of dat de constructie beschadigd raakt door diktegroei van de wortels. Hierdoor zal uiteindelijk de draagkracht afnemen.

Figuur C.5 Wortels vinden hun weg in de constructie

SILVA CELL HET PRINCIPE Een product wat tussen de Watershell en de Permavoidconstructie in zit is de Silva Cell. Net als de Sandwichconstructie bestaat het Silva Cell systeem uit losse modules waarmee elke gewenste afmeting gecreëerd kan worden. Door de elementen op elkaar te stapelen bereikt men een grotere diepte. Dit product wordt gefundeerd door gebroken puingranulaat en bij voorkeur boomgranulaat. Als dit verdicht is en waterpas ligt dan kunnen de elementen handmatig los op de fundering gezet worden zonder dat zij onderling verankerd worden. Wil men het product gebruiken als waterberging, dan kan direct de dekplaat aangebracht worden en het geheel afgesloten worden door een waterdicht folie. Wil men het gebruiken voor standplaatsinrichting dan dient het skelet gevuld te worden met bomengrond. Vervolgens gaat hier de scheidingslaag overheen waarna hierop bestraat kan worden. Hoe de opbouw eruit ziet wordt duidelijk weergegeven op figuur C.6. Deze constructie kan een maximale aslast van 14500 kg verdragen. LEVERANCIER De leverancier van dit product is de firma Greenmax BV. TOEPASSING De ideale toepassingen van het Silva Cell systeem zijn onder parkeerplaatsen, pleinen, voetgangersgebieden, rijwegen, parken, bedrijfs- en openbare terreinen en zelfs op parkeergarages en daktuinen. Bomen krijgen de noodzakelijke ruimte terwijl het bruikbare oppervlak optimaal blijft. Het grondwater wordt op peil gehouden en tegelijkertijd vindt er een biologische bodemsanering plaats. De waterberging en -afvoer is groot en gemakkelijk te realiseren met de mogelijkheid voor wateropslag, Ook is er een mogelijkheid tot een vertraagde of juist versnelde afvoer/drainage.

190


SPECIFICATIES - Afmetingen: Frame: 40(h) x 60(b) x 120(l) cm Deck: 5(h) x 60(b) x 120(l) cm - Materiaal: Fiberglass versterkt polypropyleen (PP), 100% recyclebaar VOOR- EN NADELEN Een voordeel van dit systeem is dat alle verkeersbelastingen mogelijk zijn. Daarnaast heeft het systeem met bomengrond een zeer grote opnamecapaciteit van overtollig regenwater (25%) waardoor het tegelijkertijd een effectieve waterberging is. Door de losse lichtgewicht elementen kan men het systeem gemakkelijk in elke wensbare maten aanleggen. Een nadeel van dit systeem is dat voor de aanleg een goede fundering gemaakt moet worden die precies recht moet liggen. De elementen liggen allemaal los en moeten dus precies op dezelfde hoogte liggen om verzakkingen van het wegdek te voorkomen.

Figuur C.6 Opbouw Silva Cell

WATERBUFFEREND SYSTEEM PRINCIPE Bomen die groen zijn tot het eind van het seizoen is iets wat tot nu alleen nog maar voorkomt in bossen. In de moderne stedelijke omgeving is dit vaak niet haalbaar. Het gebied rond de boom is meestal grotendeels verhard en het regenwater dat op deze verharding terecht komt, gaat door afvoerputten het riool in. Dit water bereikt nooit de boom. Hierdoor mist de boom een groot deel van zijn vochtvoorziening en daardoor verwelkt het blad. Ook voor dit probleem is inmiddels een systeem ontwikkeld zodat de boom ook kan profiteren van water dat op de omliggende verharding valt. Het regenwater kan worden gebufferd onder de groeiplaats van de boom en zo kan de boom tijdens droge periodes toch nog voorzien worden van water. Door de capillaire werking van het medium dat op de constructie ligt, trekt het vocht weer omhoog. Overtollig hemelwater wordt in de ondergrond geïnfiltreerd of

Afstudeerproject


191

afgevoerd via het normale riool. De werking van dit systeem wordt verduidelijkt op figuur C.7. LEVERANCIER Dit product is ontwikkeld en wordt geleverd door BSI Bomenservice. TOEPASSING De toepassing van dit product is in principe mogelijk onder elke verhardingsvorm en bij elke verkeersbelasting. Vooral op plekken waar veel verharding is aangebracht en waar dus weinig vocht in de bodem kan komen, komt dit product het meeste tot zijn recht. Een voorwaarde is wel dat er in de omgeving van het systeem gewerkt wordt met een gescheiden hemelwater afvoersysteem. Deze moet het systeem vullen, anders vervalt de functie. Dit systeem wordt minimaal 1,5 m onder maaiveld verwerkt. Voorwaarde is dat bovenop de constructie een medium verwerkt wordt met een capillaire werking zodat het vocht omhoog trekt en binnen het bereik van de boomwortels komt. Het infiltreren van water dat van de verharding afkomstig is, kan nadelige gevolgen hebben voor boom. Stoffen als bijvoorbeeld strooizout kunnen schadelijk zijn voor het bodemleven en dus de groei van de boom belemmeren in plaats van stimuleren. Het water voor dit systeem komt van de daken. SPECIFICATIES De specificaties van dit product zijn nog niet vrij gegeven door de producent. Op figuur C.7 is wel te zien dat het een lichtgewicht product is wat vermoedelijk van PVC is gemaakt. VOOR- EN NADELEN Een aantal voordelen van dit systeem zijn dat het hemelwater een voedingselement wordt in plaats van dat het afgevoerd en verwerkt moet worden. In geval van een mogelijke infiltratie van overtollig regenwater, voorkomt het de verdroging van onze binnenstedelijke gebieden. De bomen hebben hierdoor jaarrond een constante vochtvoorziening. Bij piekbelastingen kan dit systeem ook de functie als waterbuffer vervullen. Het systeem wordt gemaakt uit losse elementen en daardoor is het flexibel in maatvoering. Een nadeel is dat dit systeem duur en complex is om aan te leggen. Er dient namelijk intensief grondverzet gedaan te worden. De capillaire werking van het medium treed pas op als het systeem helemaal tot de rand gevuld is en er dus contact ontstaat met het medium. Het systeem is dus niet altijd werkzaam.

Figuur C.7 Werking van het waterbufferend systeem

192


LUCHT- EN WATERINFILTRATIE PRINCIPE Een beluchtingsysteem is een goede maatregel tegen wortelopdruk onder bestrating van bomen. Het systeem zorgt namelijk dat er lucht toevoer in de bodem. Hierdoor hoeft de boom niet te zoeken en op te drukken. Hoe dit precies werkt leest u in hoofdstuk 2. Een beluchtingsysteem bestaat uit een aantal ribbeldrains die worden aangebracht rondom de kluit van de boom, met aan twee kanten een einde van de drain die boven de grond uitkomt. Deze drains brengen door de trekkende werking van twee uitgangen lucht in de bodem. De beluchtingsdrains zijn omwikkeld met een nylonkous waardoor de drains niet verstopt komen te zitten met grond. Zolang de drains nog een trekkende werking hebben op de lucht, zullen wortelhaartjes afsterven als ze de drain zijn binnengedrongen. Op figuur C.8 is te zien hoe de toepassing van dit systeem werkt. Door dezelfde drains kan water in de grond infiltreren om zo de boom van vocht voorzien. Een waterinfiltratiesysteem kan van belang zijn op plaatsen waar de boom zelf niet aan voldoende water kan komen. Het systeem kan ook worden aangelegd om de boom in warme zomers van extra water te kunnen voorzien indien dat nodig is. LEVERANCIER Ribbeldrains worden in diverse varianten door meerdere leveranciers aangeleverd. Eén van de bekendste en grotere leveranciers is Poel bosbouw. BSI Bomenservice heeft een variant bedacht welke ook toepasbaar is onder wegen met een hoge belasting. Dit systeem heet het Airo-Tec systeem. TOEPASSING Dit product wordt voornamelijk gebruikt bij bomen die nieuw aangeplant worden. Op plekken waar geen zware belasting is, kan dit product goed gebruikt worden. Op plekken waar zware belasting is door motorrijtuigen, is de standaard drain hier niet geschikt en zal bezwijken onder de druk. Hiervoor is de zwaardere variant van BSI nodig (zie figuur C.8). SPECIFICATIES Slang: Diameter 8 cm Kleur groen Perforatie ≥ 50 cm2/m

Figuur C.8 Een beluchtingssysteem zorgt voor een goede zuurstofhuishouding in de bodem

Afstudeerproject


193

Materiaal PVC Segmenten Afmetingen 13 x 13 x 10 cm Kleur zwart Aansluiting klikverbinding Perforatie 30 % Materiaal Polyethyleen BELU-T-stuk Aansluitingen 80 mm klikverbinding Materiaal Polyethyleen BSI Bomenservice heeft de specificaties niet vrij gegeven over hun product behalve dat men aangeeft dat 40% van dit systeem geperforeerd is. VOOR- EN NADELEN het voordeel van dit product is dus dat er op een gemakkelijke manier meer zuurstof in de bodem kan komen. Daarnaast kan via hetzelfde kanaal in droge periodes gemakkelijk water gegeven worden. Een nadeel van dit product is, dat na verloop van tijd een grote kans bestaat dat het systeem verstopt raakt. De beheerkosten van dit systeem zullen dus in verhouding vrij hoog zijn.

9.2 REFERENTIESTUDIE MEDIUMS BOMENGROND PRINCIPE Als een bodem niet optimaal geschikt is voor de nieuw aan te planten bomen kan bomengrond aangebracht worden in het en om het plantgat. Bomengrond is zodanig samengesteld dat het een goede zuurstofvoorziening en waterbergingscapaciteit heeft. Bomengrond is het meest gunstige medium voor bomen en komt het dichts bij de natuurlijke groeiplaats. Bomengrond wordt uitsluitend gebruikt in situaties waar geen sprake is van druk door verharding in de directe omgeving van de boom en plantplaats. Denk hierbij dus aan groenstroken maar bijvoorbeeld ook aan vulling voor boomkratten en –bunkers. Omdat bomengrond geen druk hoeft te verdragen is het gebruik van een hoger gehalte aan organische stof mogelijk. Bomengrond heeft dan ook een hogere bodemvruchtbaarheid dan bijvoorbeeld bomenzand. SPECIFICATIES Over de perfecte samenstelling van bomengrond is nog niet definitief. Diverse gemeenten en onderszoeksinstituten hebben verschillende samenstellingen van bomengrond in de praktijk getest. Eenduidige conclusies zijn nog niet te trekken. Het ligt voor de hand dat de ideale samenstelling niet bestaat maar dat de plaatselijke omstandigheden en de plantsoort bepalend zijn voor de ideale samenstelling ter plekke. De momenteel verkochte samenstellingen van bomengrond zullen in veel gevallen als gemiddelden goed functioneren. Bomengrond moet een minimaal organische stof gehalte van 8% bevatten en een luthumgehalte van 5%.

194


TOEPASSING Bij toepassing van bomengrond wordt het nieuwe medium vermengd met de reeds aanwezige grondsoort om storende lagen te voorkomen. Bij het aanbrengen van bomengrond onder natte condities kan versmering plaats vinden, waardoor een gebrek aan zuurstof ontstaat en de wortelgroei stagneert. De grondwaterstand in het plantgat mag niet te hoog zijn om anaerobe afbraak van organische bestanddelen te voorkomen. Het advies is om 30 cm boven de grondwaterstand te blijven tijdens de aanleg. Ook moet men uitkijken met eventueel afwateren op de groenstrook / plantplaats. Doordat bomengrond veel vocht kan vast houden bestaat de kans dat bomen verzuipen bij een overschot aan water. Het grote voordeel van dit product is dat het een zeer goede voedingsbron voor de bomen is. Het is te gebruiken bij bestaande en nieuwe situaties. Het product is zo samengesteld dat het een goede zuurstofvoorziening heeft en een grote waterbergingscapaciteit. Het nadeel is dat het product niet onder verhardingen toegepast kan worden, omdat het geen druk kan verdragen. Daarnaast kan een boom verzuipen bij een overschot aan water doordat het product veel water vast kan houden. Bij natte omstandigheden mag dit product niet toegepast worden omdat dan de kans op versmering ontstaat.

Figuur C.9 Toepassing van bomengrond tijdens de boomfeestdag

BOMENZAND PRINCIPE Bomenzand is een compromis tussen de eisen die een boom stelt aan de grond en die de verharding stelt aan de ondergrond. Bomenzand is toepasbaar als fundering van trottoirs, fietspaden en extensief gebruikte halfverhardingen. Bomenzand wordt vaak gebruikt in combinatie met bomengranulaat wat nader toegelicht zal worden.

Afstudeerproject


195

SPECIFICATIES Het substraat bestaat uit ééntoppig zand (alle zandkorrels hebben ongeveer dezelfde grootte en zeer hoekige vorm) en een medium dat wortelgroei mogelijk maakt. Het hoekige zand met een gemiddelde korrelgrootte tussen 300 en 500 micrometer, zorgt ervoor dat de korrels in elkaar haken en daardoor is het bomenzand te verdichten zonder dat macroporiën verdwijnen. Het organische stof gehalte bestaat meestal uit een uitgecomposteerde (hout) compost, wat over een langere periode voedingsstoffen levert. In compost bevinden zich vaak allerlei bodemorganismen waardoor sneller een gezond bodemleven wordt behaald. Het organische stofgehalte in bomenzand varieert tussen de 3,5 à 5% en maximaal een humusgehalte van 3%. In het overzicht hieronder worden de normen weergegeven zoals deze zijn opgenomen in de standaard RAW 2010.

Figuur C.10 Normen van bomenzand conform RAW 2010

TOEPASSING Bij het aanbrengen van bomenzand is expertise vereist; bomenzand dient aangebracht te worden in lagen van maximaal 30 cm om goede en geleidelijke verdichting te garanderen. Hierbij is het belangrijk dat de verdichting niet meer dan 1,5 a 2 MPa bedraagt. ‘Metingen hebben uitgewezen dat tussen de grensvlakken van twee lagen vaak een sterk verdichte laag ontstaat. Om dit te voorkomen dient men na verdichting van de eerste laag de toplaag even los te harken alvorens het aanbrengen van de nieuwe laag.’ (bron: gemeente Amsterdam) Bomenzand mag alleen droog verwerkt worden. Bij aanleg zal er rekening mee gehouden moeten worden dat het substraat nooit met het grondwater

196


in contact mag komen. Onder natte condities kan versmering plaats vinden, waardoor een gebrek aan zuurstof ontstaat en de wortelgroei stagneert. Het medium heeft namelijk een capillaire werking waardoor een boom kan verzuipen. Het advies is om 30 cm boven het grondwater te blijven met het medium. VOOR- EN NADELEN Een nadeel van dit product is dat er wel standaard richtlijnen van bomenzand zijn, maar dat het medium wordt geleverd door diverse leveranciers in vele varianten. Vaak voldoen deze substraten niet aan de bovengenoemde criteria en vervalt dus de functie. Enkele voorbeelden zijn dat het zand tweetoppig is i.p.v. ééntoppig. Bij verdichting blijft er veel minder zuurstof over. Ook worden soms organische stoffen toegepast die niet eens volledig zijn verteerd en dus een hoop zuurstof uit de bodem gebruiken voor vertering. De wortels krijgen dus een tekort aan zuurstof. Transport vind soms plaats zonder zeil, waardoor het materiaal nat kan regenen. Versmering vind al plaats voordat het in het plantgat terecht komt. Opdrachtgevers hebben nog weinig ervaring met dit nieuwe product en kennen de richtlijnen en procedures niet. Door menselijke fouten wordt een optimale standplaats niet behaald.

BOMENGRANULAAT PRINCIPE Bomen en intensieve verkeersbelasting blijken vaak op gespannen voet te staan. Vaak krijgen bomen ondergronds te weinig doorwortelbare ruimte, lucht en water door extreme verdichting. Hierdoor drukken boomwortels de verharding omhoog, op zoek naar voedsel en water. Mocht het toepassen van een groeiplaatsconstructie niet mogelijk zijn dan is er ook een andere oplossing, namelijk het toepassen van bomengranulaat. Bomengranulaat bestaat uit een combinatie van een draagkrachtig skelet- en groeistoffen die voldoet aan de belangen van de boom en van de wegenbouwer. SPECIFICATIES Op het gebied van bomengranulaat bestaan er twee belangrijke en varianten, namelijk; bomengranulaat op basis van lava en bomengranulaat op basis van een grauacker gesteente. Lava is een stevig materiaal met een open structuur waardoor een goede doorworteling mogelijk is. Het lava wordt vaak gemengd met humeuse grond of bomengrond als voedingsbron. De beschikbare doorwortelbare ruimte in dit medium is 1/3 van het totale pakket. Bij een inrichting met lavabomengranulaat moet er dus meer ruimte worden vrij gemaakt als men hetzelfde resultaat wil behalen als bij bomengrond. Lava geeft van zich ook een aantal mineralen af waardoor de boom meer voedsel ter beschikking heeft. Lavasubstraten behouden lange tijd een dubbele functie; het leveren van stevigheid en een goede voedingsbodem. Bomengranulaat op basis van grauacker is een natuurlijk hard gesteente met een minimale grootte van 16 – 40 mm. Door deze grove fractie zorgt er voor dat er veel doorwortelbare ruimte overblijft voor organische stof en zuurstof. Net als bij lavagranulaat is de beschikbare doorwortelbare ruimte 1/3 van

Afstudeerproject


197

het totale pakket. In de meeste gevallen zien we dat de organische stof in dit medium meer kleiachtig is in tegenstelling tot het meer zanderige materaal bij de lavasubstraten. De samenstelling van deze variant bomengranulaat is aanzienlijk harder en steviger dan lava en kan dus ook toegepast worden op plekken waar de belasting zwaarder is. Het voldoet aan alle civieltechnische eisen, opgesteld door de wegenbouwkundige specialisten van Koac NPC.

Figuur C.11 Open structuur van lava en kleiachtig materiaal in het substraat

TOEPASSING Doordat lava redelijk poreus is, zal het gemakkelijk verbrijzelen bij een hoge belasting. Vaak worden de substraten op basis van lava dan ook alleen toegepast voor de middelzware belastingen als: pleinen, trottoirs en fietsen wandelpaden. Grauacker is een gesloten steen die niet poreus zoals lava. Dit materiaal zal dus veel minder snel verbrijzelen. Dit materiaal kan men dus zwaarder verdichten zonder dat de structuur van het materiaal beschadigd. Om te zorgen dat de ondergrondse condities wel optimaal blijven is het aan te raden een uitgebreid beluchtingsysteem toe te passen. Bij de toepassing moet dan ook gedacht worden aan plekken met een intensieve belasting: rijwegen en parkeerplaatsen. Het aanbrengen van bomengranulaat dient te gebeuren in verschillende lagen, waarna het verdicht dient te worden met een lichte trilplaat of Wacker stamper. Het medium dient aangebracht te worden in lagen van maximaal 30 cm om een goede en geleidelijke verdichting te bereiken. Vervolgens wordt het substraat afgedekt met een geotextiel om inspoeling van het zand voor zandbed te voorkomen. Om een luchtlaag te creëren kan men in het geval van werken met lavagranulaat kiezen om in de bovenste 10 – 15 cm, puur lava aanbrengen zonder humeuse grond. Dit kan ook behaald worden door het aanleggen van een beluchtingsysteem. Bij een grondwaterstand van hoger dan 1.50 m – mv is bomengranulaat niet meer toepasbaar. Omdat maar 1/3 van het totale pakket beschikbaar is als doorwortelbare ruimte blijft er bij zulke dunnen lagen te weinig ruimte over voor de boomwortels. Bij aanleg zal er rekening mee gehouden moeten worden dat het substraat nooit met het grondwater in contact mag komen! Het medium heeft namelijk

198


een capillaire werking waardoor een boom kan verzuipen. Het advies is om 30 cm boven het grondwater te blijven met het medium. Dit betekend dat er nog 1.20 m over is. Dit gedeeld door 3 is 40 cm. Als deze ruimte nog minder wordt krijgt de boom voedsel en zuurstof tekorten. AANDACHTSPUNTEN Zoals beschreven zijn er op het gebied van bomengranulaat twee varianten bomengranulaat met allebei hun specifieke eigenschappen. Voordat het product zomaar wordt toegepast moet eerst goed bekeken worden wat de verwachte belasting zal zijn en wat dus het materiaal zal zijn. Door de open structuur van het lava gesteente kan er veel water gebufferd worden in de holle ruimtes. Daarnaast kunnen haarwortels makkelijker hechten aan het materiaal. De ondergrondse massa wordt groter en dit zorgt voor meer stabiliteit wat een groot voordeel. Een nadeel van lava substraten is dat ze nog lange tijd na aanleg kunnen nazakken door de poreusheid van het materiaal. Hoe zwaarder de belasting, hoe vaker renovatie van het wegdek nodig zal zijn. Het grauacker granulaat heeft een grotere draagkracht dan lava en kan onder verhardingen met de zwaarste belasting worden toegepast. Een nadeel van dit materiaal is dat het minder voeding afgeeft dan het lavagranulaat. Beide producten zijn maar beperkt toepasbaar omdat in verhouding het doorwortelbaar volume erg klein is.

Figuur C.12 Verwerking in dunne lagen met een lichte trilplaat

Afstudeerproject


199

Bijlage D Schetsen BREED PROFIEL, HOGE GW In het brede profiel wordt altijd schuin geparkeerd en de kabels en leidingen liggen uitsluitend onder de rijbaan. In dit profiel kan de volledige breedte onder de parkeervakken gebruikt worden voor de groeiplaatsconstructie. Deze variant (zie figuur D.1) heeft te maken met een hoge grondwaterstand, om voldoende doorwortelbaar volume te behalen wordt de constructie waterdicht gemaakt. Onderin is een krattenconstructie toegepast om het water op te vangen, bufferen en af te voeren. Hierdoor wordt een doorwortelbare ruimte van 4,5 m3 behaald per strekkende meter, wat meer dan voldoende is. Doordat er in de breedte veel ruimte beschikbaar is hoeft de constructie niet diep te worden, dit scheelt aanzienlijk in de aanlegkosten.

Figuur D.1 Schets breed profiel met een hoge grondwaterstand

200


BREED PROFIEL, LAGE GW In het brede profiel met een lage grondwaterstand (zie figuur D.2) is het niet nodig om de groeiplaatsconstructie waterdicht te maken. De boom heeft meer dan 70 centimeter doorwortelbaar volume tot zijn beschikking. De ondergrondse groeiruimte bij deze variant is 2,5 m3 per strekkende meter, dit is ruim voldoende. Grondwaterstroming zal door de wanden van de constructie plaats vinden, waardoor de boom niet kan uitdrogen en opdrijving van de constructie niet plaats kan vinden. Er is een deksel op de constructie aangebracht om een tweede maaiveld te creëren waarmee worteldruk wordt voorkomen. Uiteindelijk is de variant met een hoge grondwaterstand het beste vanuit de boom gezien, vanwege het grote aantal kubieke meter doorwortelbaar volume. Echter voldoet de variant met de lage grondwaterstand ruim voldoende aan de eisen van doorwortelbaar volume per boom volgens het bomenbeleid. Bovendien is deze variant kostentechnisch veel voordeliger.

Figuur D.2 Schetsbreed profiel met een lage grondwaterstand

Afstudeerproject


201

GEMIDDELD PROFIEL, HOGE GW In deze variant is er een hoge grondwaterstand gehanteerd (zie figuur D.3). Het verschil met de vorige variant is dat de groeiplaatsconstructie een doorlopende vloer heeft, waarop het riool en kabels en leidingen geplaatst kunnen worden. Het riool hoeft hierdoor niet apart onderheidt te worden, wat kostenbesparend is en er kan geen ongelijk zetting plaats vinden. Om de ondergrondse ruimte te optimaliseren is er een afscheiding gemaakt in het midden van de constructie. De onderlinge afstand tussen gas en elektra kan hierdoor kleiner worden.

Figuur D.3 Schets gemiddeld profiel met hoge grondwaterstand

202


GEMIDDELD PROFIEL, LAGE GW Bij het gemiddelde profiel wordt er soms langs geparkeerd, dan liggen er (bijna) geen kabels en leidingen onder de parkeervakken. Ook komt het voor dat er schuin geparkeerd wordt waarbij de rijbaan minder breed is. In deze situatie liggen er meerdere kabels en leidingen onder de parkeervakken. Er wordt vanuit gegaan dat in deze variant er langs geparkeerd wordt, de breedte van de constructie is ongeveer twee meter. Ondanks de lage grondwaterstand is de groeiplaatsconstructie gesloten (zie figuur D.4), vanwege de kans dat er schade aan kabels en leidingen zou kunnen ontstaan door de wortels van de boom. Er wordt een krattenconstructie toegepast om het wateroverschot op te vangen. Het doorwortelbaar volume in deze variant is 1,8 m3 per strekkende meter.

Figuur D.4 Schets gemiddeld profiel met lage grondwaterstand

Afstudeerproject


203

SMAL PROFIEL, HOGE GW Bij het smalle profiel wordt er langs het water geparkeerd en liggen er onder de rijbaan maar ook onder de parkeervakken kabels en leidingen door een gebrek aan ondergrondse ruimte. Bij de uitwerking van de groeiplaatsconstructie moet er ook rekening mee gehouden worden dat er vermoedelijk ook kabels en leidingen in de constructie komen te liggen. Door het gebrek aan ondergrondse ruimte voor kabels en leidingen moeten de weinig gevoelige kabels en leidingen bij de boom in de groeiplaatsconstructie komen om ruimte te winnen. Bij het smalle profiel is gekozen om het hele wegprofiel te gebruiken voor de uitwerking in plaats van alleen de parkeervakken. De doorwortelbare ruimte zou anders te weinig zijn, de fundering van het riool hoeft niet meer apart wat kostenbesparend is en er is geen last meer van ongelijke zetting. Op de plekken met de hoge grondwaterstand is de constructie gesloten waardoor er geen grondwater in de constructie kan komen. Ook hier is op de vloer de krattenconstructie gebruikt om van een overschot aan water af te komen. Door de afneembare deksels blijft er een goed bereik van kabels en leidingen. De doorwortelbare ruimte bedraagt 1,7 m3 per strekkende meter.

Figuur D.5 Schets smal profiel met hoge grondwaterstand

204


SMAL PROFIEL, HOGE GW Bij de variant met de lage grondwaterstand is de constructie waterdoorlatend. Om te voorkomen dat het medium te nat wordt door de capillaire werking, ligt op de vloer van de constructie een grindlaag. De doorwortelbare ruimte bedraagt 1.33 m3 per strekkende meter.

Figuur D.5 Schets smal profiel met lage grondwaterstand

Afstudeerproject


205

Bijlage E Model druk op de palen

206


Afstudeerproject


207

Bijlage F Technische tekening constructie

208


Afstudeerproject


209

DE GROENE GRACHTENGORDEL VAN AMSTERDAM

Recommend Documents