Flink schudden aan Groningse huizen: ze zijn best stevig

Stevige tests, in Delft en het Italiaanse Pavia, wijzen uit dat het gemiddelde rijtjeshuis in Groningen heel wat kan hebben. Maar de ene tussenmuur is de andere niet.

De ogen van Jan Rots, hoogleraar Constructiemechanica aan de TU Delft, beginnen te twinkelen. „Kijk toch eens wat een prachtig scheurpatroon.” Hij staat in een werkplaats, voor een in klemmen vastgezette testmuur die is opgemetseld uit witte kalkzandstenen. Overdwars lopen twee enorme, diagonale barsten, als een X. Vlakbij staan nog veel meer muren. Grote, kleine, brede, smalle. Met of zonder raam. Ook ligt er her en der kleiner metselwerk. En losse bakstenen, met resten cement eraan.

De afgelopen maanden zijn hier, onder leiding van Rots, talloze tests gedaan. In speciale opstellingen is er tegen muren geduwd, gemetselde stenen zijn uit elkaar getrokken. Allemaal om vragen beantwoord te krijgen. Welke belasting kunnen ze aan? Als er een barst verschijnt, waar begint die dan? En hoe zet die zich door? Rots: „We hebben de constructies getergd tot de grens, en verder.” Hij heeft stenen zien verpulveren, mortel zien scheuren, stukken muur zien afschuiven. „Wij beschrijven het stukgaan der dingen”, zegt Rots, met gevoel voor poëzie.

Maar de aanleiding voor al dit onderzoek is allerminst poëtisch. Die is bloedserieus. De Nederlandse Aardolie Maatschappij (NAM) wil preciezer weten wat de weerstand is van Groningse woningen tegen aardbevingen. Bij welke gebouwen dreigt gevaar voor instorting? Welke hebben versterking nodig?

Dat blijken er minder te zijn dan gedacht, zo meldde de NAM eerder deze week. Tot 2021 gaat het om 5.000 tot 10.000 gebouwen die versterkt moeten worden, en in de jaren daarna om nog eens enkele honderden per jaar. Eerdere schattingen, in januari gemaakt in opdracht van het kabinet, kwamen veel hoger uit: op zo’n 30.000 tot 90.000 huizen.

De NAM komt lager uit door nieuwe inzichten in de diepe en ondiepe ondergrond (zie inzet). En door al het recente onderzoek aan muren en huizen. Het achterliggende, openbare rapport is gereviewed door een internationale expertgroep, die in opdracht van minister Kamp (VVD) van Economische Zaken is ingesteld.

Zo blijkt bijvoorbeeld dat kalkzandsteen taaier is dan gedacht. Juist dit type steen is nu als eerste intensief getest omdat hij veel is gebruikt in Groningse rijtjeshuizen met een spouwmuurconstructie, voor de binnenste, dragende muren. Dit veelvoorkomend type woning komt als een van de meest kwetsbare uit de rekenmodellen. Als een dragende muur het bij een aardbeving begeeft, is er grote kans dat eerst één huis het begeeft, en daarna het hele rijtje. „We wisten van de basiseigenschappen van kalkzandsteen tot voor kort maar weinig”, zegt Rots.

Taaiheid (in het Engels: ductility) zegt iets over de mate waarin een muur, bij een belasting, blijvend vervormt, gedeeltelijk scheurt, maar nog niet instort of breekt. Hoe groter de vervormingscapaciteit, hoe meer energie kan worden geabsorbeerd. Metaal is bijvoorbeeld taaier dan plastic – probeer een lepel van beide maar eens herhaaldelijk te buigen. Uit een van de vele Delftse tests blijkt dat een kalkzandstenen muur, bij oplopende belasting loodrecht op die muur, tot 8 centimeter uit het vlak kan vervormen. Rots: „Dat is meer dan we hadden verwacht.”

Italianen waren blij verrast

Ook bij Eucentre, het centrum voor aardbevingsonderzoek in het Italiaanse Pavia, waren ze blij verrast met wat ze zagen. Ook hier heeft de NAM talloze tests laten uitvoeren. Aan kalkzandstenen, klein metselwerk, enkelsteense muren, spouwmuren. En er is een typische jaren 70 doorzonwoning nagebouwd – door Groningse metselaars, met stenen en mortel die ze in Groningen gebruiken. Op een speciale schudtafel, die aardbevingen kan simuleren, is de woning aan allerlei belastingen blootgesteld. Kort, lang. En oplopend in intensiteit. Wetenschappelijk directeur van Eucentre, Rui Pinho, legt in een restaurant bij Schiphol uit waarom besloten is juist een doorzonwoning als eerste te testen – in maart volgen nieuwe tests, op een ander, veelvoorkomend type woning. In het Groningse aardbevingsgebied staan veel jaren 70 rijtjeshuizen van het type doorzonwoning, zegt Pinho. „Over dit type maakten we ons de meeste zorgen.” Op de begane grond zijn er namelijk weinig of geen tussenwanden. Dat maakt de woning kwetsbaar. Met name als een aardbeving een kracht uitoefent loodrecht op het uiteinde van zo’n rijtje woningen. Die muur gaat vervormen – hij beweegt uit het vlak – en kan instorten. Vervolgens dreigt het gevaar dat het hele rijtje huizen als een kaartenhuis in elkaar zakt. En er is nog een reden waarom voor de doorzonwoning is gekozen, zegt Pinho. „Als je weet hoe en waar je deze woning moet versterken, kun je er meteen een heleboel aanpakken.”

Pinho klapt zijn laptop open. Hij wil een filmpje laten zien. Op het scherm verschijnt het nagebouwde huis op de schudtafel. Hij start het filmpje. Even later begint het huis te wiebelen. En best wel heftig. Maar het blijft staan. „We hebben hier een hele zware aardbeving gesimuleerd, met een grondversnelling van 0,326g”, zegt Pinho. Dat getal geeft weer in welke mate de ondiepe ondergrond in trilling wordt gebracht. De gesimuleerde grondversnelling is beduidend meer dan waar de norm voor aardbevingsbestendig bouwen in Groningen mee rekent. Bovendien, zegt Pinho, is ervoor gekozen om de beving 2 tot 2,5 seconde te laten duren. Terwijl de aardbevingen in Groningen korter duren, ergens tussen de 0,5 en 1 seconde. „We zijn erg conservatief geweest. En toch stort het huis niet in.”

Dat de doorzonwoningen meer kunnen hebben dan gedacht, heeft volgens Pinho onder meer te maken met het zogeheten flange effect. Op de hoeken zijn de stenen van de loodrecht op elkaar staande muren zo gemetseld dat ze als biddende handen in elkaar grijpen. Dat geeft de constructie extra stijfheid, ofwel buigbaarheid.

Maar in Delft zegt hoogleraar Rots niet zo positief te zijn voor alle woningen. „Sinds de jaren 80 worden bij metselwerk vaker grote kalksteenelementen gebruikt. Die zijn op de hoeken niet vertand, maar liggen tegen elkaar aan met een vertikale lijnvoeg ertussen”, zegt Rots.

Wat in ieder geval zo is, zegt Rots, is dat het gedrag van de veel gebruikte kalkzandsteen, en van de Groningse mortel, nu veel beter te modelleren en te voorspellen is onder allerlei belastingen. Hetzelfde geldt voor het scheuren en vervormen van muurtjes. En met al die gegevens is nu ook nauwkeuriger het gedrag van een hele woning te modelleren. Niet alleen van een doorzonwoning. Het model kan ook als basis dienen om andere typen woningen te modelleren.

Ingewikkeld rekenmodel

Daardoor heeft de zogeheten kwetsbaarheidscurve (fragility curve) van de doorzonwoning minder spreiding gekregen. Die curve is een grafiek waarin de belasting is uitgezet tegen de schade aan een gebouw. Er zit een ingewikkeld rekenmodel achter. Voor architecten- en ingenieursbureaus is het een instrument om het incasseringsvermogen van constructies weer te geven. Kleine variaties in de uitgangswaarden – bijvoorbeeld voor de grondversnelling, of de taaiheid van muren – kunnen de S-vormige curve naar links of naar rechts verplaatsen. De kern is dat er binnen een bepaald type woning veel spreiding zit. „Die spreiding is door alle nieuwe kennis wel kleiner geworden”, zegt Rots, „maar variatie is er nog steeds veel.” Dat ziet hij ook in de praktijk.

In één en hetzelfde huis werd soms goed en slecht metselwerk aangetroffen. Dat wil zeggen, mooi gelijk gelegde stenen, of juist slordig gestapeld. Met goede of slecht gevulde voegen. Met brokkelige of gladde mortel. „Huizen zijn soms honderd jaar oud”, zegt Rots. Daar is in de loop van de tijd van alles aan gebeurd. „Soms door een professionele aannemer. Maar vaak genoeg ook door de eigenaar zelf.”

Die variatie ziet Rudi Roijakkers ook terug. Hij is senior adviseur bij ingenieursbureau ABT Wassenaar uit Haren. Hij voert gebouwinspecties uit in het Groningse aardbevingsgebied. „Neem tien rijtjeshuizen en je vindt minstens zo veel verschillen.” Bij de ene is de zogenaamde woningscheidende wand – de wand tussen het eigen huis en dat van de buren – 20 centimeter dik. Even verderop is ie dunner. Zo kan ook de maat van de gebruikte stenen verschillen. Soms zijn eindwanden – de uiteinden links en rechts van een rijtje huizen – dunner dan de woningscheidende wanden, maar soms ook niet. Hetzelfde geldt voor voor- en achtergevel, waar ramen en deuren in zitten. Daarom komt het volgens hem uiteindelijk toch aan op inspectie van individuele huizen. Dat zegt trouwens ook de NAM.

Op basis van al het recente onderzoek zegt de NAM nu een veel beter beeld te hebben van het instortingsgevaar van gebouwen. De meest kwetsbare typen gebouwen zijn het rijtjeshuis met betonnen vloeren en spouwmuurconstructie, het huis met houten vloeren en steense muren, en het appartementengebouw met op de begane grond een commercieel pand (daardoor ontbreken op die verdieping vaak verstevigende tussenwanden). Ze liggen vooral in Loppersum en omringende gemeenten. Maar ook in Delfzijl, en richting Groningen.

In de praktijk zullen er meer woningen verstevigd worden dan het theoretische getal – 4.000 – dat uit het model komt rollen, zo lichtte onderzoeksleider Jan van Elk van de NAM afgelopen maandag in Loppersum toe. „Bij de inspecties kom je huizen tegen waarover je twijfelt, en die je dan gaat verstevigen. Als je ze individueel zou doorrekenen, zouden ze misschien wel aan de norm voldoen.”

    • Marcel aan de Brugh