Geschiedenis van de techniek in Nederland. De wording van een moderne samenleving 1800-1890. Deel V

Techniek, beroep en praktijk

[p. 156]

De landpijler aan de Dordtse kant van de Baanhoekbrug in aanbouw (1881). De basaltblokken aangevoerd per spoor worden door een eenvoudige liftinstallatie (bediend vanaf de hoge steiger rechts) geplaatst. Het beton wordt per kruiwagen over hellingsplanken vanuit de mortelloods aangevoerd. De spoorbruggen over de vele waterwegen in het land gaven een belangrijke impuls aan de ontwikkeling van de ‘natte waterbouw’.

[p. 157]

Theorie en praktijk

Grondmechanica
De spoorbruggen
Stoomtechniek
De Compoundmachine
Chemische kennis en de chemische industrie
Turksrood

[p. 158]

Gezicht op het bouwterrein van het Centraal-Station in Amsterdam tijdens het heien in 1885. De stoomhei was geleverd door de Gebr. Figee, een machinefabriek uit Haarlem. Bij het heien deden zich geen problemen voor, maar een jaar later toen men de grote overkapping wilde aanbrengen, traden er plotseling verzakkingen op. Dit was voor sommigen aanleiding om het grootschalige project ter discussie te stellen.

[p. 159]

6
Grondmechanica

De Franse ingenieurs en de grondmechanica
De grondmechanica in Nederland 1800-1825
Handboeken en studievereniging
De Waalkade in Nijmegen
Een nieuwe benadering
De grondmechanica in Nederland rond 1880
Heien
Heiformules en stoommachines
Het Centraal Station in Amsterdam

In 1877 maakten twee hoogleraren van de Polytechnische School plannen voor een ambitieus project. N.H. Henket, hoogleraar bruggen en wegen, en E. Steuerwald, hoogleraar waterbouwkunde, waren van mening dat de waterbouwkunde in de laatste dertig jaar een zodanige ontwikkeling had doorgemaakt, dat de gangbare handboeken zoals dat van Storm Buysing, niet meer voldeden. Zij stelden zich daarom ten doel een volledige beschrijving van de stand van zaken op het gebied van de waterbouwkunde te geven. Een jaar later kregen ze steun van de nieuwe hoogleraar in het landmeten en de geodesie, de civiel-ingenieur dr. Ch.M. Schols, terwijl de plaats van Steuerwald in de jaren tachtig door zijn opvolger Telders werd overgenomen. In 1878 verscheen het eerste van vijftien delen, die tot 1899 zouden worden uitgegeven. Ondanks dit grote aantal werd het project nooit helemaal voltooid.^1.

De hoogleraren hadden het project in vier delen onderverdeeld. Het eerste omvatte onder andere de afdelingen beschoeiingen en bekledingsmuren, sluizen, polders en bevloeiingen, het tweede de rivieren en een waterstaatkundige beschrijving van Nederland, het derde deel de bruggen en het vierde deel tenslotte de wegen en spoorwegen. Het derde deel over de spoor- en verkeersbruggen was verreweg het omvangrijkste.^2. Dit weerspiegelt het grote belang dat in kringen van civiel-ingenieurs in Nederland aan spoorbruggen werd gehecht. Alle aspecten van de bruggenbouw werden uitvoerig behandeld. In een afzonderlijke afdeling werd de constructieleer toegepast op de berekening van de overspanningen. Dit besloeg alleen al een heel boek. De totstandkoming van de spoorbruggen en de rol van de theorie zijn het onderwerp van het volgende hoofdstuk.

In dit hoofdstuk kijken we naar de ontwikkelingen op een gebied dat bij elk civiel-technisch of bouwkundig project in Nederland van het grootste belang was (en is), namelijk de toestand van de bodem. Henket en Schols behandelden niet voor niets de grondmechanica als allerleerste onderdeel van deel één van hun serie. De eigenschappen en het gedrag van de bodem was een van de allereerste gebieden waar de Franse ingenieurs hun wetenschappelijke benadering op trachtten toe te passen. Dit concentreerde zich vooral op de grondkerende werken, die noodzakelijk waren als hoogteverschillen moesten worden overbrugd. Dit kon gebeuren door een talud - dit is een hellend vlak - van grond of door grondkerende werken als beschoeiingen en bekledingsmuren aan te brengen. Dergelijke constructies moeten zo sterk en stabiel zijn dat zij de druk die door de aardmassa's wordt uitgeoefend kunnen weerstaan. Een tweede onderwerp, misschien nog wel van meer praktisch belang, was het draagvermogen van de grond, de noodzaak om funderingen aan te brengen en de berekeningen om de vereiste sterkte van dergelijke funderingen te bepalen. Dit laatste was natuurlijk al een eeuwenoud probleem in Nederland.^3. De kwaliteit van de bodem in grote delen van het land maakte het aanbrengen van een speciale fundering meestal noodzakelijk. De meest gebruikte methode hiervoor was het heien van een groot aantal heipalen. Hoeveel heipalen er geheid moesten worden en hoe diep, was iets waarbij vooral op lokale ervaring werd vertrouwd of door het heien van proefpalen werd vastgesteld. Zekerheid over het draagvermogen van een fundering had men echter nooit.

1. H.H.R. Roelofs Heyrmans, Gedenkschrift van de Koninklijke Akademie en van de Polytechnische School 1842-1905 (Delft 1906), 122-123 en bijlagen.

2. N.H. Henket, C.M. Schols en J.M. Telders, Waterbouwkunde in Nederland (Den Haag 1878-1899), 15 dln.

3. Henket, Schols, Telders, Waterbouwkunde (Den Haag 1885), dl. 1, afd. i, Beschoeiingen en bekledingen.

[p. 160]

Het hoofdthema van dit hoofdstuk is de ontwikkeling van de grondmechanica in Nederland. We beschrijven eerst kort de belangrijkste internationale ontwikkelingen, met name de theorie van Coulomb over de druk van grond tegen wanden. Vervolgens behandelen we de verspreiding van deze theorie en de betekenis hiervan voor de dagelijkse praktijk van de Nederlandse ingenieurs. Rond het midden van de eeuw werd door een aantal wetenschappers en ingenieurs geprobeerd het grondmechanisch onderzoek verder te ontwikkelen, met gering resultaat. Aan de hand van de handboeken van Henket c.s. kunnen we een indruk krijgen van de vooruitgang die in een eeuw op dit gebied was geboekt. Daarna behandelen we beknopter de pogingen om het heien van een wetenschappelijke fundering te voorzien. In de loop van de negentiende eeuw namen (water)bouwkundige constructies in aantal en omvang toe. De aanleg van kanalen en vooral van sluizen en de fundering van de grote spoorbruggen stelden bijvoorbeeld nieuwe, deels zwaardere eisen aan de fundering. Tegelijkertijd veranderde door de introductie van de stoomhei de heitechniek. Zowel bij de grondmechanische theorie als bij het heien behandelen we een enkel voorbeeld om een indruk te krijgen van de werkwijze en manier van denken maar ook van waarden en normen van de Nederlandse civiel-ingenieurs.

De Franse ingenieurs en de grondmechanica

De Franse ingenieurs waren vanaf omstreeks 1700 georganiseerd in een aantal ingenieurscorpsen, een voor de genie, een voor de mijnen en een voor bruggen en wegen, het in 1716 opgerichte Corps des Ponts et Chaussées, het eerste civiel-technische ingenieurscorps te wereld. Binnen deze corpsen werden de eerste pogingen ondernomen om de ingenieurstechniek te ‘verwetenschappelijken’. De Franse civiel-ingenieurs begonnen al vroeg in de achttiende eeuw met het inventariseren en systematiseren van de ervaringskennis op dit gebied. Vervolgens probeerden ze de waargenomen verschijnselen ook te verklaren en de verkregen theoretische resultaten weer te vertalen naar betere en efficiëntere funderingen en constructies. De resultaten van deze wetenschappelijke aanpak werden in ingenieurshandboeken gepubliceerd die ook ver buiten Frankrijk gelezen werden. Het meest invloedrijke voorbeeld hiervan is ongetwijfeld het werk van de genie-officier B.F. de Bélidor. Diens La Science des Ingenieurs, dans la conduite des travaux de fortification et d'architecture civil uit 1728 kreeg de status van een ingenieursbijbel in Frankrijk en ver daarbuiten. Nog in 1813 verscheen een geheel onveranderde nieuwe druk van dit boek. C. Navier, een andere beroemde Franse ingenieur verzorgde deze herdruk en verwerkte alleen in de noten kritiek en opmerkingen op het werk van De Bélidor.^4.

De Bélidor besteedde onder andere aandacht aan de problemen die het bouwen op slechte grond kon opleveren. De normale gang van zaken was dat bij twijfel een grondonderzoek werd uitgevoerd met behulp van een grondboor. Afhankelijk van het uiterlijk van de grond en hoe deze aanvoelde werden verschillende typen grond onderscheiden. Hoe moeilijker de boor in een nieuwe laag kon worden gedreven, hoe harder de grond was. Op grond van gewone ‘consistentie’ kon zonder problemen worden gebouwd. Het verstandigste was overigens met werklieden uit de omgeving te praten ‘van wie men in een kwartier meer kan leren dan na lange en moeilijke onderzoekingen’. Zij wisten ongeveer wat het draagvermogen van de bodem was. Het gebruik van heipalen wilde De Bélidor zo veel mogelijk vermijden. Was dit toch nodig dan moest zo diep geheid worden als maar mogelijk was. Op slechte grond zoals veen raadde De Bélidor het gebruik van een breed maar ondiep fundament aan.^5.

Een ander onderwerp dat door De Bélidor werd behandeld, was de constructie van vestingmuren. Vestingmuren dienden sterk genoeg te zijn om de druk van de aangrenzende grondmassa's te kunnen weerstaan. Wanneer men grond ophoopt, dan zal deze steeds onder een bepaalde helling blijven staan. Dit noemt men de natuurlijke helling of talud van de grond en de hellingshoek is afhankelijk van de grondsoort. Maakt men de helling steiler, dan glijdt een deel van de grond af, totdat de natuurlijke helling is hersteld. Dit afglijden kan men voorkomen door het aanbrengen van een wand, die de aarde op zijn plaats houdt. Dit betekent wel, dat de opgehoopte aarde druk uitoefent tegen de muur, de zogenaamde gronddruk. Deze druk moeten vestingmuren maar ook kade- of keldermuren kunnen keren. Het probleem kreeg voor het eerst aandacht in de vestingbouw. Tot de achttiende eeuw werden vestingmuren gebouwd met behulp van empirische regels, die hun waarde al lang hadden bewezen. In de praktijk leidde dit tot een behoorlijke overdimensionering van de muren, dat wil zeggen, ze werden een stuk steviger uitgevoerd dan strikt genomen noodzakelijk was.^6. De bekende Franse militaire ingenieur Vauban was de eerste die tabellen samenstelde voor het ontwerpen van bekledingsmuren. Deze tabellen werden door De Bélidor gepubliceerd.^7.

De Bélidor probeerde de stabiliteit en de sterkte van de keermuren ook theoretisch te benaderen. Om dit te kunnen doen, moest hij de gronddruk kunnen berekenen. Hij ging uit van de waarneming dat grond zelden een natuurlijk talud van meer dan 45^o heeft. Hij veronderstelde daarom dat grond altijd onder een hoek van 45^o zou afglijden. Indien er

4. B.F. de Bélidors La Science des Ingénieurs, dans la conduite des travaux de fortfication et d'architecture civil (1728) werd in 1757 in het Duits vertaald. De herdruk uit 1813 werd door Navier verzorgd en geannoteerd.

5. N.J. Cuperus, ‘De ontwikkeling van de grondmechanica in Nederland tot circa 1940’, jbgbt 6 (1989), 38-39.

6. Het volgende is vooral gebaseerd op C.S. Gillmor, Coulomb and the evolution of physics and engineering in eighteenth-century France (Princeton 1971).

7. Bélidor, Science des Ingénieurs.

[p. 161]

geen wrijving zou zijn tussen de afglijdende grond en het deel dat bleef staan, dan zou de druk op de muur gelijk zijn aan het gewicht van de afglijdende grond. Omdat deze veronderstelling duidelijk niet correct was, reduceerde De Bélidor de berekende druk met een factor twee.^8. Vervolgens wilde hij het aangrijpingspunt van de gronddruk op de muur bepalen. Hij verdeelde het afglijdende grondmassief daartoe in vele kleine trapezia, die allemaal als gladde plakjes naar beneden gleden en tegen de keermuur drukten. Hij vond aldus dat de totale gronddruk op een derde van de hoogte aangreep. Het berekenen van de noodzakelijke sterkte van de keermuur was nu eenvoudig. Als de muur zou bezwijken zou deze om het buitenste voetpunt of buitenteen kantelen. Er moest dus een evenwicht bestaan tussen de gronddruk en het gewicht van de muur tegen het kantelen om dit punt. De Bélidor rekende dit voor verschillende situaties uit en publiceerde de resultaten in tabellen. Hierbij vermenigvuldigde hij voor de veiligheid de afmetingen van de muren - nadat hij de gronddruk met een factor twee had gehalveerd - met een factor 1,25.^9. De Bélidors formules gaven resultaten, die - in elk geval na de halvering - redelijk in overeenstemming waren met wat in de praktijk gangbaar was. Zij werden daarom algemeen geaccepteerd gedurende de achttiende eeuw.

Door de aanleg van wegen en kanalen begonnen keermuren en damwanden of beschoeiingen een prominentere plaats in te nemen in het constructiewerk en het onderwerp bleef voortdurend in de belangstelling. Door verschillende ingenieurs werden experimenten met keermuren uitgevoerd. Anderen trachtten de theorie te verbeteren, van wie C.A. Coulomb de belangrijkste was. Coulomb was een van de grootste theoretici onder de Franse ingenieurs uit achttiende eeuw. Als lid van het militaire ingenieurscorps werd hij naar Martinique gestuurd, waar hij leiding gaf aan de bouw van een vesting. In diezelfde periode schreef hij zijn beroemde artikel ‘Sur une Application des Règles de maximis et minimis à quelques problèmes de statique relatifs à l'architecture’, dat in 1773 aan de Franse Academie van Wetenschappen werd gepresenteerd. Coulomb paste in dit werk een bepaalde wiskundige methode, de variatierekening, toe op verschillende ingenieursproblemen, waaronder ook het probleem van de gronddruk tegen een keermuur.^10.

Alle ingenieurs vòòr Coulomb waren ervan uit gegaan, dat de aarde zou gaan afglijden langs de natuurlijke helling van de grond. Coulomb merkte echter op, dat de natuurlijke helling pas bereikt kon worden nadat de muur weggeschoven was. De aanname voor de hoek van afglijden door De Bélidor en anderen was daarom volstrekt willekeurig. Deze hoek moest juist bepaald worden, wat het bereke-

Problemen met grond, zoals zettingen bij belasting en/of ontwatering, de horizontale gronddruk op een (vesting)muur en het draagvermogen van heipalen, waren voor de ingenieurs in de negentiende eeuw moeilijk op te lossen omdat een theorie ontbrak. Wel waren diverse pogingen gedaan om in deze leemte te voorzien maar de meesten hiervan hadden maar een zeer betrekkelijke waarde omdat een ‘natuurkundig model’ van de grond hetzij helemaal ontbrak hetzij ver bezijden de waarheid was. Een typisch voorbeeld hiervan was de theorie van De Bélidor om de horizontale gronddruk tegen een vestingmuur te berekenen. Deze theorie kwam er op neer dat men grond beschouwde als een vloeistof met hetzelfde soortelijke gewicht. Omdat er toch wel inwendige wrijving is, werd van de aldus berekende horizontale druk slechts de helft in rekening gebracht. Een theorie die wèl stoelde op een aanvaardbaar natuurkundig model van grond was de theorie van Coulomb over hetzelfde onderwerp. Coulomb nam aan dat de grond zou gaan glijden wanneer de schuifspanning een bepaalde waarde overschrijdt. Voor deze maximale grenswaarde τ geldt: τ = τ_θ + σtgϕ, waarin τ_θ de cohaesie van de grond is (onafhankelijk van de normale druk), σ de normale drukspanning en ϕ de maximale inwendige hoek van wrijving. In de figuur is P_N de resultante van alle maximaal optredende schuifspanningen en P_τ van alle maximaal optredende schuifspanningen. De horizontale kracht H die de keermuur op het grondmassief uitoefent kan nu als functie van G, P_N en worden uitgedrukt en dus ook van α. Coulomb bepaalde vervolgens díe hoek α die de grootste horizontale groddruk opleverde, dus waarvoor H maximaal werd. Wanneer de keermuur die maximale H kon keren, dan was keermuur veilig tegen bezwijken door de horizontale gronddruk. Deze theorie van Coulomb is tot in het begin der twintigste eeuw de enige succesvolle geweest. Geen van de andere theorieën steunde op een behoorlijk natuurkundig model, zij hadden dan ook slechts betekenis als referentiekader voor locale ervaring. Dit geldt vooral voor de heiformules.
De grondmechanica bleef een zeer ambachtelijke tak van wetenschap totdat K. Terzaghi in 1925 een nieuw tijdperk inluidde. Terzaghi onderscheidde korrelspanning en waterspanning. Hij had uitgebreid gestudeerd op de colloïdale eigenschappen van zeer kleine kleideeltjes en ontwikkelde een theorie over de langzame zetting van klei die vertraagd wordt omdat het overtollige water door zeer kleine kanaaltjes moet afvloeien. Terzaghi was wantrouwig waar het locale ervaring betrof: ‘De waarde van waarnemingen op de bouwplaats is gering doordat de waarnemer niet vertrouwd is met de maatgevende physische factoren. Het beschikbare ervaringsmateriaal kan worden vergeleken met een palaeontologische verzameling waarvan de vindplaats der stukjes niet bekend is’.

1.	B.F. de Bélidor, La Science des Ingenieurs, dans la conduite des travaux de fortification et d'architecture civil (Parijs 1728).
2.	C.A. Coulomb, Essai sur une application des règles de maximus et minimus à quelques problèmes de statique, relatifs à l'architecture, (Parijs 1776).
3.	K. Terzaghi, Erdbaumechanik auf bodenphysikalischer Grundlage (Leipzig 1925).

8. Bélidor beargumenteerde dit door te stellen dat op grotere diepten de ‘tenacité’ toeneemt met de ‘pression’. Intuïtief zit hij hiermee dicht bij de later geaccepteerde opvatting dat de maximaal op te nemen schuifkracht in grond een functie is van de normaalkracht en de maximale hoek van inwendige wrijving. Cuperus, ‘Grondmechanica’, 36.

9. Gillmor, Coulomb, 104.

10. C.A. Coulomb, Essai sur une application des règles de maximis et minimis à quelques problèmes de statique, relatifs à l'architecture (Parijs 1773).

[p. 162]

De schutsluis Willem iii aan de ingang van het Noord-Hollands kanaal in aanbouw (1862). Amsterdam ligt aan de overkant van het IJ. Nadat met de hand én schop deze enorme bouwput was gegraven, werd met moderne stoomheimachines een zeer groot aantal heipalen aangebracht. Het hele karwei nam drie en een half jaar in beslag. De oude schutsluis, Willem i, was ontoereikend en bovendien door paalworm gedeeltelijk aangevreten.

nen van de gronddruk een stuk ingewikkelder maakte. Hij hield rekening met de interne samenhang van grond, de cohesie, en de wrijving tussen het afglijdende stuk grond en het achterblijvende deel, de interne wrijving. Nadat Coulomb de maximale gronddruk had bepaald (zie figuur), berekende hij op dezelfde manier als De Bélidor de vereiste sterkte van de muur. Op basis van dergelijke berekeningen kwam Coulomb tot een verhouding tussen de breedte en hoogte van 1:7. Dit was aanzienlijk minder dan de verhouding van 1:5 die Vauban had aanbevolen en die bovendien steunmuren, de zogenaamde contreforten, aanbracht om de muren extra te verstevigen. Coulomb verdedigde Vaubans 1:5 en steunmuren door er op te wijzen, dat een overmaat aan sterkte bij vestingmuren niet overbodig was: ze mochten natuurlijk niet bij het eerste kanonschot al bezwijken.^11.

De theorie van Coulomb betekende een grote vooruitgang in vergelijking met het werk van zijn voorgangers. Hij hield anders dan De Bélidor rekening met de werkelijke eigenschappen van de grond. In de praktijk echter bleef het lange tijd een probleem om de cohesie en de interne wrijving van grond nauwkeurig te bepalen. Het werk van Coulomb bleef gedurende twintig jaar vrijwel onbekend, totdat het door G. Prony werd vermeld in twee artikelen, die hij rond 1800 schreef voor het onderwijs aan de Ecole Polytechnique en de Ecole des Ponts et Chaussées. Prony vereenvoudigde Coulombs analyse van de gronddruk en hij paste een eenvoudige grafische methode toe om keermuren te ontwerpen.

Coulomb was uitgegaan van een loodrechte muur en een aardmassa met een vlak bovenvlak ter hoogte van de bovenkant van de muur. Dit is de meest eenvoudige situatie. Verschillende ingenieurs na Coulomb probeerden de gronddruk te berekenen voor meer algemene gevallen, maar dit gaf aanleiding tot enorme rekenpartijen en zeer gecompliceerde formules. Een andere richting werd ingeslagen door J.V. Poncelet, die het probleem van de gronddruk in navolging van Prony grafisch oploste. Niet alleen het eenvoudige geval van Coulomb, maar ook in het geval van grondmassa's met een gebogen bovenvlak of met een willekeurig gebroken bovenvlak wist Poncelet het probleem op een grafische wijze op te lossen. Met zijn methode kon Poncelet zowel het gevaarlijkste glijdvlak als de grootste gronddruk uit een figuur bepalen.^12. De grafische benadering kwam voort uit een oude traditie, namelijk het gebruik van beschrijvende meetkunde om technische problemen op te lossen. Dit was vooral door G. Monge, de eerste directeur van de Ecole Polytechnique, gepropageerd. Deze benadering van technische problemen was sterk onder druk komen te staan van de zogenaamde analytici onder leiding van P.S. Laplace. In de analytische benadering wordt getracht vergelijkingen op te stellen, waaruit alle krachten berekend kunnen worden. Het werk van Poncelet betekende een grote stimulans voor het weer populair worden - zij het in een geheel nieuwe vorm - van de meer aanschouwelijke aanpak.^13.

11. Gillmore, Coulomb, 106.

12. J.V. Poncelet, Mémoire sur la stabilité des revêtements et de leurs fondations, Mémorial de l'officier du génie, xiii (1840), 261-271. Over de betekenis van het werk van Poncelet, zie o.a: G.C. Mehrtens, Vorlesungen über Ingenieur-Wissenschaften, Erster Teil, Statik und Festigkeitslehre, 3. Band, 1 Hälfte (Leipzig 1912), 60-61.

13. Zie voor de strijd tussen de geometrische en de analytische methode op de Ecole Polytechnique o.a.E. Homburg, Van beroep chemiker. De opkomst van de industriële chemicus en het polytechnisch onderwijs in Duitsland (1790-1850) (Delft 1993), 131-160.

De grondmechanica in Nederland 1800-1825

De eerste Nederlandse publikatie, waarin Coulomb vermeld werd, dateerde uit 1803. In dat jaar publiceerde C.L. Brunings (1775-1816) in de Verhandelingen van het Bataafsche Genootschap een artikel ‘Over zijdelingsche drukking der aarde en de hier naar te regelen afmetingen der muuren’.^14. De wetenschappelijke genootschappen vormden, zoals we in hoofdstuk twee hebben gezien, een forum voor discussies over waterbouwkundige onderwerpen. De uit Duitsland afkomstige Brunings was een achterneef van de bekende waterstaatsingenieur Christiaan Brunings. Ook een (veel) oudere broer van hem werkte bij de Nederlandse waterstaat. Het succes van zijn familieleden voerde C.L. Brunings waarschijnlijk naar Nederland. Brunings studeerde eerst theologie, maar hij veranderde van gedachten en ging wis- en natuurkunde studeren aan de uni-

14. Nieuwe Verhandelingen van het Bataafsch Genootschap der Proefondervindelijke Wijsbegeerte, iii (1803) 25-131.

[p. 163]

versiteit van Utrecht.^15. Hij gold als een briljante student. Nog tijdens zijn studie beantwoordde hij een prijsvraag van het Bataafsch Genootschap der Proefondervindelijke Wijsbegeerte over de theorie van schepradmolens. Zijn antwoord werd in 1798 bekroond en twee jaar later gepubliceerd.^16. Na zijn afstuderen verving hij in 1800 gedurende korte tijd J.H. van Swinden, hoogleraar in de wiskunde in Amsterdam, toen deze naar Parijs ging als lid van de commissie voor de invoering van het metriek stelsel. Nog in hetzelfde jaar kreeg hij een functie in de waterstaat, waar hij spoedig inspecteur en hoofdingenieur zou worden. Gedurende zijn korte loopbaan - hij overleed op tamelijk jonge leeftijd - was hij een van de vooraanstaande waterstaatsingenieurs in Nederland.^17.

De inleiding van Brunings verhandeling over de gronddruk ademde de geest van de Verlichting. Als motto gebruikte hij een passage uit een boek van De Prony. In zijn toelichting hierop schreef Brunings dat men ‘het tijdstip geboren (zag) worden, wanneer de afstand tusschen Theorie en Praktijk begon te verdwijnen’.^18. De voorwaarde voor het verdwijnen van deze kloof was dat beide groepen dezelfde taal zouden spreken. Het geëigende middel hiertoe was dat de practici van het gevaar van blindelings zoeken overtuigd moesten worden, terwijl de theoretici kennis moesten nemen van de waarnemingen van de practici. Van deze toenadering zouden beiden profiteren. Brunings schetste ook de manier waarop dit voor het probleem van de keermuren diende plaats te vinden. Op de eerste plaats moesten volgens Brunings alle bestaande keermuren die in de praktijk voldeden, zorgvuldig worden onderzocht. De aldus verkregen kennis moest op een geschikte wijze worden gerangschikt om ‘voor ieder bijzonder geval met behulp van evengemelde verzamelingen van proefondervindelijke kundigheden, onmiddellijk de afmetingen der muur te ontwaren, welke, te voren in een zoortgelijk geval voldoende bevonden zijnde, thans ongetwijfeld al mede voldoende zouden bevonden worden, wijl de natuur aan onveranderlijke wetten hulde doende, zich ten allen tijde in zoortgelijke gevallen, d[it] i[s] onder dezelfde omstandigheden eveneens gedraagt’. Brunings verwees naar het werk van Vauban, die met een zogenaamd ‘profil général’ in deze behoefte had voorzien. Indien echter de afmetingen niet alleen in het algemeen toereikend, maar ‘dat dezelve juist toereikende, immers niet overbodig toereikende behoren te zijn’, dan moest met behulp van de evenwichtsleer de druk en de tegenstand van de muur, die in elk geval de druk zal moeten evenaren, worden bepaald om ‘aldus de algemene betrekking [te] vinden welke er bestendig tusschen werking en wederwerking plaats moet hebben’. Zo kon men een ‘Theorie over alle mogelijke gevallen’ vinden, waaruit ieder bijzonder geval kon worden afgeleid. Verschillende ‘wiskundigen’ hadden volgens Brunings ingezien dat dit belangrijke onderwerp een uitgebreide behandeling waard was.^19.

Brunings behandelde de verschillende auteurs die zich in de loop van de achttiende eeuw met dit probleem hadden beziggehouden. Het startpunt was het werk van De Bélidor, wiens Science des Ingénieurs hij bij zijn lezers bekend veronderstelde. Voor de buitenlandse auteurs baseerde Brunings zich vooral op het Magazin für Ingenieur und Artilleristen.^20. Er waren ook twee Nederlandse bijdragen, namelijk van N. Ypey, hoogleraar in de vestingbouw in Franeker en van A.F. Goudriaan, de latere inspecteur-generaal van de waterstaat. De Nederlandse bijdragen waren respectievelijk in de Verhandelingen van de Hollandsche Maatschappij en van het Bataafs Genootschap gepubliceerd.^21. Brunings concludeerde dat geen van de behandelde theorieën voldeed, omdat ze allemaal van de veronderstelling uitgingen dat het afglijden volgens het natuurlijke talud zou plaatsvinden. Dit was niet in overeenstemming met de werkelijkheid. Coulombs theorie ging hier niet vanuit. Zij werd als laatste door Brunings behandeld en verder uitgewerkt. Burnings kende het werk van Coulomb waarschijnlijk van de Duitse vertaling in het hierboven genoemde Magazin.^22. Vervolgens toetste hij zijn bevindingen aan de resultaten van een aantal proefondervindelijke waarnemingen, met name de uitkomsten van een aantal proeven die door Woltman waren genomen.^23. Voor de afmetingen van de keermuren vond Brunings dat de bovendikte van een trapeziumvormige muur 0,228 van de hoogte diende te zijn. Dit was vergelijkbaar met de waarden die door De Bélidor al werden voorgeschreven.^24. Over de invloed van het werk van Brunings op zijn Nederlandse collega's valt niets met zekerheid te zeggen. Verwijzingen naar diens publikatie zijn niet gevonden. In een verhandeling over funderingen uit het begin van de negentiende eeuw werden bijvoorbeeld ook de bouw van keldermuren en gewelven behandeld, maar berekeningen van de sterkte van dergelijke constructies werden achterwege gelaten. Verwijzingen naar het werk van Coulomb op dit gebied ontbraken eveneens.

Deze verhandeling was geschreven door de waterstaats-ingenieur D. Mentz (1785-1847) en waarschijnlijk bedoeld als antwoord op een prijsvraag of om op een andere wijze gepubliceerd te worden.^25. Mentz was na het overlijden van zijn ouders in het weeshuis van de Fundatie van Renswoude in Den Haag geplaatst. Daar volgde hij de opleiding voor waterbouwkundige. Tijdens deze opleiding bestudeerde hij onder andere het werk van De Bélidor en de Nederlandse molenboeken. Via een positie als landmeter kwam hij al op jeugdige leeftijd in 1802

15. C.L. Brunings, nnbw I, 502.

16. C.L. Brunings, ‘Proeve eener nieuwe theorie nopens de uitwerking der staande schepradmolens’, Nieuwe Verhandelingen van het Bataafsch Genootschap der Proefondervindelijke Wijsbegeerte ii (1801), i-xii en 1-68 en vervolg in iii (1803) 133-159.

17. Brunings, nnbw i, 502.

18. C.L. Brunings, ‘Over de zijdelingsche drukking der aarde en de hier naar te regelen afmetingen der muuren’, Nieuwe verhandelingen van het Bataafsch Genootschap der Proefondervindelijke Wijsbegeerte iii (1803), 29.

19. Brunings, ‘Zijdelingsche drukking’, 27-31.

20. Dit tijdschrift werd uitgegeven door een zekere Andreas Böhm. Brunings behandelde achtereenvolgens het werk van N. Ypey, Von Clasen, Kinsky, A.F. Goudriaan, Couplet, Lorgna, Stahlswerd.

21. N. Ypey, ‘Verhandeling over de Profilen der Muuren’, Verhandelingen der Hollandsche Maatschappij van Wetenschappen, vie dl., 2e stuk, 516-542 en A.F. Goudriaan, ‘Over de drukking der aarde’, Verhandelingen van het Bataafsch Genootschap der Proefondervindelijke Wijsbegeerte, dl. x.

22. Waarschijnlijk gebruikte R. Woltman in zijn driedelige Beyträge zur hydraulischen Architektur (Göttingen 1791-1794) al vòòr Prony de theorie van Coulomb. Zie hiervoor onder andere Gillmore, Coulomb, 107.

23. Brunings, ‘Zijdelingsche drukking’, 94-95.

24. Voor de verhouding van boven- en onderkant van het trapezium had Brunings uitgerekend, dat dit 1:1,719 moest zijn.

25. D. Mentz, ‘Verhandeling over het maken van fundamenten onder gebouwen op allerhande soorten van gronden, over het optrekken der grondmuren, het maken van kelders, etages, enz.’ ara, Archief inspecteurs en commissies van de Waterstaat vòòr 1850, nr. 962, dossier Mentz. Het is onduidelijk in welk jaar deze verhandeling is geschreven, in elk geval tussen 1807 en 1843, maar naar alle waarschijnlijkheid in de eerste helft van deze periode. Mentz verwijst naar het grondonderzoek voor de ‘thans volvoerde uitwatering bij Katwijk’ (5). Dit onderzoek vond omstreeks 1807 plaats.

[p. 164]

in de waterstaatsdienst terecht. Ten tijde van de inlijving bij Frankrijk werd hij ingenieur en later zelfs inspecteur.^26.

Heel anders was dit met het werk van de genie-officier en docent aan de Koninklijke Artillerie- en Genieschool in Delft, I.P. Delprat. Delprat stond omstreeks 1820 nog aan het begin van een zeer lange en produktieve carrière. Zijn eerste grote publikatie was een Verhandeling over de zijdelingsche drukking der aarde tegen bekleedingsmuren en beschoeijingen, mitsgaders over de voordeeligste afmetingen en inrigting deze muren en beschoeijingen (1821). Delprat was door zijn verblijf aan de Ecole des Ponts et Chaussées uitstekend op de hoogte van de Franse literatuur.^27.

Het werk over de gronddruk en de keermuren bestond uit drie delen. In het eerste deel berekende Delprat de druk tegen keermuren volgens de methode van Coulomb. Hij bekeek ook verschillende andere gevallen, waarbij bijvoorbeeld een extra belasting op de grond werd aangebracht. De resultaten vergeleek hij met de uitkomsten van proeven en hij constateerde een voldoende overeenstemming van theorie en praktijk. In het tweede deel ging Delprat in op de afmetingen van de keermuren. Hij berekende de afmetingen uit de krachten die nodig zijn om omverwerping van de muur te voorkomen en hij bekritiseerde hierbij theorieën van onder andere Navier en Ypey. Tenslotte berekende Delprat in het derde deel de afmetingen van beschoeiingen. Bij beschoeiingen bepaalde hij de horizontale gronddruk op de damwandplanken op dezelfde manier als bij een keermuur. Op het eind van zijn boek gaf Delprat een beschouwing over het evenwicht tussen de theoretische kennis en de praktische ervaring, waarover een ingenieur moest beschikken:

‘Deze weinige voorbeelden zullen genoegzaam zijn om te doen zien, dat ofschoon hier alles in formules is gebracht, er echter nog een ruim veld overblijft aan den geoefenden en oordeelkundigen ingenieur, waarin hij door het overbrengen van zoo vele verschillende vereischten, duurzaamheid, sterkte en minkostbaarheid met nog zoo vele andere hier aangestipte neven oogmerken, zijn doorzicht, overleg en ondervinding kan doen blijken.’^28.

26. D. Mentz, nnbw ii, 897.

27. Zie voor een levensbeschrijving van Delprat o.a.J.P. de Bordes, W.C. Hojel en F.J. Van den Berg, ‘Het leven en de werken van den Generaal-Majoor Dr. I.P. Delprat’, Tijdschrift van het kivi (1882-1883) derde aflevering, 1e gedeelte, bijlage 23, 1-57.

28. I.P. Delprat. Verhandeling over de zijdelingsche drukking der aarde tegen bekleedingsmuren en beschoeijingen, mitsgaders over de voordeeligste afinetingen en inrigting deze muren en beschoeijingen (Delft 1821).

Handboeken en studievereniging

Delprat werd in 1836 verantwoordelijk voor het onderwijs in de wis- en natuurkunde aan de kma. Een van zijn belangrijkste voornemens was een verbetering van het lesmateriaal (zie hoofdstuk 3), waartoe hij zelf het goede voorbeeld gaf. Het eerste onderwerp dat hij aanpakte was de grondmechanica. Hij bewerkte zijn eigen verhandeling over de, gronddruk tot een studieboek voor het onderwijs in de bouwkunde aan de kma. Het onderdeel over de beschoeiingen liet hij weg en de rest kortte hij in. De hoofdformule voor de horizontale gronddruk werd nu op een iets eenvoudiger wijze afgeleid. Dit boek uit 1837 werd twee maal herdrukt en het zou voor generaties militaire en civiel-ingenieurs de belangrijkste bron voor de studie van de grondmechanica blijven, niet alleen tijdens hun opleiding maar ook voor toepassingen in de praktijk.^29.

Een voorbeeld van de toepassing van het werk van Delprat is te vinden in het handboek voor de waterbouwkunde van Storm Buysing uit de jaren veertig. Storm Buysing gaf een berekening van de vorm en afmetingen van sluismuren. Deze werden op dezelfde wijze berekend als gewone keermuren. Hiervoor gebruikte Storm Buysing een formule die door Delprat was ontwikkeld. Met deze formule konden ook muren worden berekend waarvan voor- en achterzijde een bepaalde helling hadden. Storm Buysing ging uit van de meest ongunstige situatie, namelijk dat er geen water in de sluis was om tegenwicht te bieden.^30. De resultaten vatte hij samen in een tabel, waarin voor de verschillende hellingen van voor- en achterzijde de boven- en onderdikte van de sluismuur werden gegeven. Hij herhaalde de berekening voor het geval dat de grond zeer weinig samenhang vertoonde, bijvoorbeeld als de grond volledig met water doordrongen was. Dit leverde nog iets zwaardere muren op. Bij loodrechte voor- en achterkant kwam hij tot een dikte van 0,2922 van de hoogte in het eerste geval en 0,4119 in het tweede geval.^31.

De ingenieurs die het handboek van Storm Buysing gebruikten, konden met behulp van diens tabel eenvoudig een keermuur ontwerpen. De berekeningen die zeer omslachtig waren en tot uitgebreide formules leidden, konden hierdoor achterwege blijven. De nauwkeurigheid waarmee de afmetingen waren berekend - vier cijfers achter de komma - stond natuurlijk in geen enkele verhouding met de vele aannames en onduidelijkheden over de toestand ter plaatse. In de praktijk werden daarom wat globalere voorschriften gehanteerd. De genie-officier Jhr. Merkes van Gendt presenteerde in 1849 op een vergadering van het kivi een zevental algemene regels voor de afmetingen van keermuren, met name voor havens, kaden en grachten. De aanleiding voor Merkes van Gendt om een notitie te schrijven was dat hij in de praktijk had gemerkt dat het grote vertrouwen in de formules problemen opleverde. Men diende immers in het oog te houden dat berekeningen die ‘slechts op een Mechanisch evenwigt berusten, of wel op gegevens steunen, welke uit den aard der zaak veranderlijk zijn, en dus, voorzigtig bereidshalve, het aannemen van ruime afmetingen steeds wenschelijk maken’. Van Gendt gaf enkele voorbeelden van problemen die zich in Frankrijk hadden voorgedaan. Keermuren in het Canal de Bourgogne waren te zuinig berekend en moesten

29. Het boek Over de drukking der aarde tegen bekledingsmuren benevens ontwikkeling der voornaamste formulen voor de afmetingen deze muren verscheen anoniem in 1837 in Breda. De 2e druk (1860) en de 3e druk (1872) verschenen met de vermelding van Delprat als auteur.

30. Storm Buysing, Handleiding tot de kennis der Waterbouwkunde voor de kadetten der genie (Breda 1854), dl. ii, 432-436.

31. ‘Ibid’.

[p. 165]

Een van de belangrijkste doelstellingen van het kivi was het organiseren van vergaderingen waar voornamelijk de laatste technische en wetenschappelijke ontwikkelingen op het gebied van de civiele techniek werden besproken. Af en toe werden de leden van het kivi uitgenodigd om bij interessante technische projecten op bezoek te gaan. Op de foto is te zien hoe bij een dergelijke gelegenheid in 1870 de leden van het kivi in open wagons door de locomotief Gelderland naar de spoorweg- en havenwerken in Vlissingen worden gevoerd.

verstevigd worden om het bezwijken van de muren te voorkomen. Dit had aanzienlijke extra kosten met zich meegebracht. Tijdens de bespreking herinnerde een van de aanwezige leden van het kivi aan een soortgelijk geval in Engeland bij een doorgraving voor de Birminghamse spoorweg, waar een gedeelte van de muren was bezweken.

De eerste en belangrijkste regel van Merkes van Gendt luidde dat voor gewone muren, waarbij de aarde niet boven de muur uitkwam, de gemiddelde dikte nooit minder dan een derde van de hoogte genomen diende te worden. Hij verwees hierbij naar ‘de meest gewaardeerde en bij ons algemeen geraadpleegde theoretische nasporingen van den Luitenant-Kolonel Ingenieur Delprat’ die dezelfde aanwijzing gaf. Hij vervolgde: ‘Het komt er hier voornamelijk op aan welke waarde men in de bekende en zeer nauwkeurige formule van dien Ingenieur aan den hoek a van het natuurlijk talud der aardsoort geeft’.^32. Hiervoor had Merkes van Gendt een voldoende kleine waarde genomen. Tijdens de discussie over dit punt deelde men algemeen ‘het gevoelen’ dat een gemiddelde dikte van 0,24 van de hoogte te weinig was en dat men daarvoor minstens 0,3 à 0,33 diende te nemen. De overige regels van Merkes van Gendt hadden betrekking op de helling van voor- en achterzijde, op de fundering, de wijze waarop de grond was aangebracht en de voordelen van het aanbrengen van een lichte zeeg (ronding) voor lange muren.^33. Vergelijken we de aanbevelingen van de Nederlandse ingenieurs met die van Coulomb, dan is duidelijk dat de resultaten van Coulomb als veel te optimistisch van de hand werden gewezen. De Nederlandse ingenieurs bouwden een veiligheidsmarge in, waardoor de keermuren qua omvang in feite vergelijkbaar waren met die van Vauban. Delprat beweerde echter dat er door de theoretische onderbouwing van de regels wel enige vooruitgang was geboekt. De verschillende afmetingen waren beter in overeenstemming met de krachten die op de muren werkten, waardoor er volgens hem toch een besparing op het metselwerk was bereikt.

Tegelijkertijd illustreert dit voorbeeld de verspreiding van kennis onder de civiel-ingenieurs. Het onderwijs en het kivi speelden hierin de hoofdrol. Tijdens de opleiding hadden alle ingenieurs kennis gemaakt met de theorie van Coulomb, zoals die door Delprat was toegepast. De discussie over actuele onderwerpen werd op de bijeenkomsten van het kivi gevoerd. Door de publikatie van de mededelingen en van het verslag van de bijeenkomsten waren alle leden op de hoogte van de stand van zaken. Vrijwel vanaf het begin was het kivi hierdoor het forum voor de waterstaatstechniek geworden.

32. Merkes van Gendt, ‘Bijdrage bevattende eenige overwegingen, aangaande de afmetingen en gedaante van bekleedingsmuren, voornamelijk die voor havens, kaaijen en natte grachten’, Notulen van het kivi (1848-1849), 192-193 en bijlage xxv, 282-293.

33. Merkes van Gendt, ‘Bijdrage’, 282-293.

[p. 166]

Doorsnede van de Waalkade bij Nijmegen (1858). Al sinds de middeleeuwen traden er regelmatig verzakkingen op van de kademuur. In de jaren vijftig van de negentiende eeuw namen de verzakkingen weer bijzonder grote afmetingen aan. Ondanks het raadplegen van experts als Conrad en Delprat, slaagde men er niet in het probleem op te lossen. Op de doorsnede is te zien hoe de kademuur met ankerpalen is verstevigd. Honderd jaar later werden de problemen uiteindelijk opgelost door precies vóór de muur een aantal zeer zware stalen heipalen in te slaan.

De Waalkade in Nijmegen

Het gedrag van grondmassa's was vaak onvoorspelbaar. De Franse ingenieur A. Collin had een uitgebreid onderzoek gedaan naar verzakkingen in dijken. Een verslag van dit onderzoek werd in de Verhandelingen van het kivi in 1849 gepubliceerd en becommentarieerd.^34. Het belangrijkste resultaat van Collin was dat bij een plotselinge afschuiving van klei, het vlak van afschuiving niet, zoals Coulomb in zijn theorie had verondersteld, een plat, maar een gekromd vlak was. Nu wist Coulomb al dat in werkelijkheid het afglijvlak niet recht was, maar de wens om zijn theorie eenvoudig en voor iedereen begrijpelijk te houden, hadden hem ertoe gebracht een recht afglijvlak aan te nemen.^35. Een volledige verklaring van het verschijnsel kon Collin echter niet geven. Want, zo stelde de redactie, ‘al is het ook door de uitkomsten duidelijk, dat de zwaartekracht en zamenhang de voornaamste oorzaken dezer verschijnselen zijn, zoo zal eerst door eene volledige theorie de betrekkelijke invloed deze krachten ontwikkeld kunnen worden’.^36.

In een noot bij de vertaling van Collins artikel werd opgemerkt: ‘Er wordt dikwijls over verzinkingen, verzakkingen en verschuivingen van gronden gesproken, zonder dat men deze verschillende werkingen genoeg onderscheidt, en men vormt zich meermalen een onjuist begrip van deze zoo veel malen bij ons te lande voorkomende gevallen’.^37. Verwezen werd naar het werk van F.W. Conrad jr. Conrad, een van de leidende ingenieurs in Nederland, had een verhandeling geschreven over de bestrijding van verzakkingen in dijken.^38. Hij maakte een onderscheid tussen drie soorten bewegingen van de grond: verzinkingen, een plotseling optredende maar kort werkende beweging, die waarschijnlijk ontstond door een plotselinge bezwijking van de ondergrond, "die door dikwijls onbekende natuurwerkingen ondermijnd zijn"; verzakkingen, langzame, gestaag doorwerkende bewegingen die meestal door een slechte ondergrond of het inklinken van grondlagen ontstaat en tenslotte verschuivingen of afschuivingen, die alleen door loslating van nieuw aangebrachte grondmassa's konden ontstaan, bijvoorbeeld bij doorweking van de grond.^39.

Conrad en Delprat demonstreerden ongewild dat ook deskundigen ondanks alle kennis en ervaring die ze bezaten en ondanks al het voorbehoud dat zij zelf maakten, de plank toch behoorlijk mis konden slaan. Een van de bekendste grondproblemen uit de negentiende eeuw was de verzakking van de Waalkade in Nijmegen. Dit probleem deed zich al sinds de middeleeuwen voor. Na een reconstructie van de kademuur in de jaren vijftig bleven er regelmatig en langdurig verzakkingen optreden. De hoofdingenieur van rijkswaterstaat in Gelderland Jhr. Ortt van Schrauwen en de ingenieur J. Van der Toorn brachten in 1857 een rapport uit aan de minister van Binnenlandse Zaken over dit onderwerp. Zij veronderstelden dat de verzakkingen veroorzaakt werden door het uitschuren van de rivierbodem, waarna deze weer opgehoogd werd door wegzakken van grond onder de kademuur. De minister van Binnenlandse Zaken bood het rapport aan het kivi ter publikatie aan, maar het kivi zond het terug, omdat de minister inmiddels aan twee leden van de Koninklijke Akademie van Wetenschappen, de opvolger van het door Lodewijk Napoleon opgerichte Koninklijk Instituut, gevraagd had om een nader onderzoek in te stellen. Het ging hierbij om niemand minder dan Conrad en Delprat.^40.

Conrad en Delprat gingen zich ter plaatse op de hoogte stellen van de omstandigheden. Na het onderzoek was het voor hen boven elke twijfel verheven dat het hierbij niet om een verzakking maar om een verzinking ging, die werd veroorzaakt doordat er een holle ruimte ergens in de ondergrond was ontstaan. De scheuren in de kade ontstonden door het uitspoelen van de holle ruimte bij laagwater. Zij

34. A. Collin, ‘Onderzoekingen over de afschuivingen van kleiachtige gronden enz’, Uittreksels van het kivi (1849), v, 38-68. Collin had zijn verslag in 1840 ingediend bij de Academie des Sciences. Vanwege de uitgebreidheid van het artikel werd het het volgende jaar afzonderlijk uitgegeven. De Nederlandse versie was overgenomen uit Der Ingenieur, Zeitschrift für das gesammte Ingenieurwesen.

35. Men maakt hierbij slechts een kleine fout, die bovendien leidde tot een grotere gronddruk en dus steviger keermuren. Mehrtens, ‘Vorlesungen’, 67.

36. Mehrtens, ‘Vorlesungen’, 68.

37. Mehrtens, ‘Vorlesungen’, 39.

38. F.W. Conrad jr., Verhandeling ter beantwoording der vrage: Welke zijn de beste en meest geschikte middelen, om, wanneer zich verzakkingen en gevaarlijke doorkwellingen aan de dijken onzer hoofdrivieren vertoonen, derzelver voortgang te stuiten, en derzelver gevolgen voor te komen? (Haarlem 1829); overdruk uit de Natuurkundige Verhandelingen van de Hollandsche Maatschappij van Wetenschappen xvii (1829).

39. Collin, ‘Afschuivingen’, 39.

40. Notulen van het kivi (1857-1858), 58.

[p. 167]

ontkenden dat dit door de verdieping van de rivier kon worden veroorzaakt en verwezen daarbij naar de uitkomsten van vroegere peilingen. Conrad en Delprat kwamen daarom tot de conclusie dat ‘men vooralsnog met de eenvoudige ophooging der verzinkende plaatsen zou kunnen volstaan. Van lieverlede toch zal de ontstane holte door den nazakkenden grond worden opgevuld en daardoor de oorzaak van verdere verzinking worden weggenomen’.^41. Het verslag werd gepubliceerd in de Verhandelingen van de Akademie. Conrad en Delprat verzochten de stadsarchitect om waarnemingen te blijven doen. De resultaten hiervan, zo schreven zij in een tweetal vervolgartikelen, leken hun ‘vroegere gevoelens meer en meer te bevestigen’.

In 1861 achtte de gemeente Nijmegen de tijd gunstig om de kademuur te herstellen, maar door de zeer lage waterstand in dat jaar werden de verzakkingen van de kademuur weer aanzienlijk groter. De ingenieurs van Rijkswaterstaat stelden nu voor om vòòr de kademuur een zware steenbestorting aan te brengen. Conrad en Delprat, opnieuw door de minister om advies gevraagd, verzetten zich hiertegen. Zij constateerden ook dat er bij een hoge waterstand niets gebeurde, maar dat verzakkingen optraden telkens als de waterstand in de rivier laag was. Ze betwijfelden het nut van het aanbrengen van een steenbestorting: ‘Wij ontkennen echter het verband der verzinking met de diepte van de stroombaan, en gelooven dus ook, dat de storting tot niets zou leiden dan tot zeer aanmerkelijke kosten, die niet in een figuurlijken, maar in den letterlijken zin in het water gesmeten zouden zijn’.^42. Zij adviseerden de gemeente om geduldig af te wachten totdat de verzinking was uitgewerkt.

Het advies en het gezag van Conrad en Delprat gaf de doorslag en de gemeente besloot nog geen stappen te ondernemen. Wel werden de waarnemingen in de volgende jaren voortgezet. Dit leidde niet tot een bijstelling van hun opvattingen maar ook niet tot een oplossing van de problemen. In 1866 was de slepende kwestie aanleiding tot een uitvoerige discussie met Van der Toorn, die het gehele gebied nauwkeurig had opgemeten. Volgens Van der Toorn was de oorzaak te zoeken in het uitschuren van de rivier, wat werd versterkt door de aanwezigheid van een stroomversnelling net vòòr de stad. Dit werd nogmaals door Conrad en Delprat bestreden. Wel waren zij het met de hoofd-ingenieur Ortt eens, dat er grondboringen nodig waren om de ondergrond goed te leren kennen. Een grondonderzoek door de genie had niet de gewenste diepte bereikt, en het doen van putboringen met buizen was afgeketst op de hoge kosten. Voor het overige bleven zij bij hun mening en adviezen.^43. Uiteindelijk nam de gemeente het advies van Rijkswaterstaat over en in 1871 en 1883 werd een steenbestorting in de rivier aangebracht, waarna de problemen voor lange tijd ophielden.^44.

De meningsverschillen tussen Conrad en Delprat aan de ene kant en de ingenieurs van Rijkswaterstaat aan de andere waren in een competentiestrijd ontaard, waarbij Conrad en Delprat tot het laatst toe bij hun standpunt bleven en hun autoriteit gebruikten om hun adviezen door te drijven. Om hun opvattingen te verdedigen schreven Conrad en Delprat maar liefst zeven artikelen over dit onderwerp in de Verhandelingen van de knaw. Dit was wel erg veel aandacht voor een op zich zelf onbelangrijk voorval.^45. Het maakt echter wel duidelijk hoe de verhoudingen in de ingenieursgemeenschap in die tijd lagen. De twee ‘pausen’ duldden geen tegenspraak en zij waren òf volledig overtuigd van hun gelijk òf ze durfden uit angst voor gezichtsverlies niet op hun standpunt terug te komen.

Behalve van de koppigheid en zelfingenomenheid van de beide deskundigen geven deze artikelen namelijk ook een onthullend beeld van de gebrekkige kennis van de oorzaak van de verzakkingen. Honderd jaar later bleek dat op een diepte van twaalf meter een kleilaag zit. Bij laag water kon de zandlaag die zich daarboven bevond, de rivier inschuiven. Door het slaan van een aantal zeer zware stalen heipalen net voor de muur werd het probleem afdoende opgelost.

De ingenieurs in het midden van de negentiende eeuw hadden al aangegeven dat diepere grondboringen meer licht op de zaak hadden kunnen werpen. De techniek van grondboren was toen in vergelijking met het begin van de eeuw belangrijk verbeterd. In 1849 was al door het kivi melding gemaakt van succesvolle grondboringen met een gesmede ijzeren pijp van 26 meter in de bodem van een rivier. Het doel van dit onderzoek was om een geschikte ondergrond te vinden voor de fundamenten van brugpijlers.^46. In hetzelfde jaar meldde de Rotterdamse stadsarchitect Rose dat toen bij putboringen in Rotterdam een diepte van 40 meter was bereikt ‘de daarvoor toegestane fondsen verteerd waren’. Water was niet gevonden, wel had men op een diepte van 33 meter een laag vast veen gevonden.^47. Ten behoeve van de mijnbouw werden in Indië nog veel grotere diepten bereikt. Opmerkelijk was verder dat de genie over de meest geavanceerde apparatuur beschikte.^48. Deze geavanceerde apparatuur werd door de hoge kosten alleen in uitzonderlijke gevallen ingezet. De Waalkade in Nijmegen behoorde hier niet toe.

41. F.W. Conrad en J.P. Delprat, ‘De Verzakking te Nijmegen’, Verhandelingen en Mededelingen der Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, Natuurkundige Afdeling, 1e reeks, dl. vii (1858), 301-312.

42. F.W. Conrad en J.P. Delprat, ‘Derde vervolg op het Verslag over de Verzakking te Nijmegen’, Verhandelingen en Mededelingen der knaw xiii (1862), 220-229.

43. F.W. Conrad en J.P. Delprat, ‘Zesde vervolg op het Verslag over de Verzakking te Nijmegen’, Verhandelingen en Mededelingen der knaw 2e reeks, 1e dl. (1866), 1-22.

44. Als reden voor het ophouden van de verzakkingen werd ook het aanleggen van een stelsel van kribben genoemd, die ‘de felle aanval van den stroom afkeerden’, F.W. Conrad, nnbw ii, 315.

45. F.W. Conrad, nnbw ii, 315.

46. ‘Gesmeed ijzeren cylinder, gebezigd tot onderzoek van den grondslag voor eene fondering’, Overgenomen uit het Civil Engineer and Architect's Journal, February 1849, 62, Uittreksels uit Vreemde Tijdschriften van het kivi (1849) v, 49.

47. Notulen van het kivi (1849-1850), 22. Andere voorbeelden zijn te vinden in een bijdrage over Kinds verbeterde toestel voor grondboringen, Uittreksel uit Vreemde Tijdschriften (1854-1855), 153-155, en in een artikel over een hydraulische aardboor, Tijdschrift van het kivi (1873-1874), 134.

48. Bij boringen in 1859 werd al een diepte van 161 meter bereikt. Op aandringen van de hoofd-ingenieur van het mijnwezen en met financiële ondersteuning van de overheid werd het onderzoek voortgezet. In 1862 had de kapitein der genie Ermeling naar buitenlands voorbeeld een nieuwe stoominstallatie voor het doen van diepe peilingen ontworpen. Deze installatie was uitsluitend voor militair gebruik bestemd. De regering gaf echter opdracht het materieel in te zetten bij de boringen. Men kwam nu tot een diepte van 549 meter. ‘Diepe grondpeiling ten behoeve van een artesischen put te Grissee’, Notulen van het kivi (1869), 14 sept., 6 e.v.

Een nieuwe benadering

De theorie der horizontale gronddruk werd in de tweede helft van de negentiende eeuw in twee richtingen verder ontwikkeld. Allereerst werd in navol-

[p. 168]

ging van Poncelet de oplossing van het probleem met behulp van grafische methoden geperfectioneerd. Met name door het werk van K. Cullman werd de grafische statica of grafostatica een algemeen geaccepteerde methode om constructieproblemen op te lossen. Men slaagde er in om zelfs de moeilijkste gevallen, waarbij een zuiver analytische benadering onmogelijk was, relatief eenvoudige grafische oplossingen te vinden. In de praktijk drong de grafische aanpak de analytische benadering daarom al snel naar de achtergrond.^49.

Een aantal vragen bleef echter nog onbeantwoord, vooral met betrekking tot de richting van de gronddruk en de bepaling van het aangrijpingspunt van deze kracht in meer gecompliceerde gevallen. Ook het door Collin aangesneden punt van de vorm van het afglijdvlak en de consequenties van die vorm bleven onderwerp van discussies. In een poging een betere verklaring voor het gedrag van grondmassa's te vinden werd een geheel nieuwe benadering ontwikkeld. Het uitgangspunt hierbij was het inwendig evenwicht van een punt in de grondmassa onder invloed van alle krachten die in dit punt werken. Uit de spanningstheorieën voor de vaste stof was bekend hoe de relaties waren tussen hoofdspanningen en de normaal- en schuifspanning in een willekeurig vlak door een punt van de stof. Dit werd ook op een punt in de grondmassa toegepast. De resultaten leverden een beter inzicht in het gedrag van grond op. Hiermee kon de richting van de breukvlakken ten opzichte van de hoofdspanningen bepaald worden en voor het geval van Coulomb leverde de theorie een vergelijkbaar resultaat. Hoewel er al eerdere aanzetten waren, werd deze benadering onafhankelijk van elkaar door Scheffler in Duitsland (1851) en Rankine in Engeland (1856) ontwikkeld. Vervolgens werkten o.a. Winkler (1866), Considère (1870) en Levy (1873) hieraan.^50.

Deze ontwikkelingen werden in Nederland nauwgezet gevolgd. Tussen 1869 en 1877 verscheen in het Tijdschrift van het kivi, waarin vanaf 1869 alle uitgaven van het kivi waren gebundeld, een achttal, deels zeer uitvoerige artikelen over de gronddruk en de berekening van keermuren. In vergelijking met de eerdere publikaties door het kivi waren deze artikelen veel theoretischer van aard. Het eerste artikel, van de Duitser Gleim met aantekeningen van Delprat, ging over een zo algemeen mogelijke theorie van bekledingsmuren. Het concentreerde zich op het aangrijpingspunt van de gronddruk, waarvoor een algemene uitdrukking werd afgeleid.^51.

Een tweede artikel, van Considère ‘over de drukking der aarde’, was volgens de vertaler Delprat een belangwekkend artikel. Hierin werd de nieuwe theorie van het inwendig evenwicht in de grond uiteengezet. Considère constateerde dat in de gangbare theorieën de grootte van de wrijvingshoek grote invloed had op de grootte van de gronddruk. We hebben dit al bij Coulomb gezien. Het bepalen van de wrijvingshoek was echter tot dan niet afdoende geslaagd, wat geleid had tot een zeer grote variatie in aannames. Door de wetten van het evenwicht tussen de gronddeeltjes te onderzoeken zou aan deze onduidelijkheid een einde kunnen komen. Considère begon met de evenwichtsvoorwaarden voor een oneindig klein vierkant prisma aarde op te stellen en vèrvolgens de invloed van een onbepaalde bovenbegrenzing, natuurlijk talud of willekeurige begrenzing op dit prisma in rekening te brengen. Dit leverde ook een bepaling van de wrijvingshoek op. De resultaten hiervan vergeleek hij met de gangbare theorieën en een aantal experimenten. Immers, ‘Eene theorie voorstellende, op nieuwe beginselen gegrond, dienen wij ook hare uitkomsten voor de praktijk aan te wijzen’. Dit leverde echter nog altijd ‘eenigszins zamengestelde formulen’ op, wat aanleiding was tot een grafische constructie om tot een oplossing te komen.^52.

Ook de twee volgende artikelen over dit onderwerp, beide vertaald en becommentarieerd door Delprat, gingen van deze nieuwe theorie uit. Het eerste was een zeer uitvoerig betoog van Winkler. Delprat merkte in een naschrift op, dat hier ‘eene in vele opzigten meer juiste en vooral meer algemeene theorie dier drukking [wordt] voorgesteld’. Hij had wel op een enkel onderdeel kritiek, waar hij gezien ‘het belang dier beschouwingen’ verder op inging.^53. Het andere artikel was geen origineel werk. Het betrof een uiteenzetting door de Franse ingenieur Flamant van de theorie, die door Rankine al eerder was ontwikkeld, maar die in Frankrijk onbekend was gebleven. Delprat concludeerde dat deze theorie geheel overeenkwam met die van Winkler, ‘doch dat de eind-uitkomsten op eenvoudiger wijze zijn afgeleid’.^54. Met deze vertaling eindigde ook de bemoeienis van Delprat met de theorie van de gronddruk. Na ruim vijftig jaar de grondmechanica in Nederland gedomineerd te hebben, liet hij voortaan vertaling en het bekritiseren van publikaties op dit gebied aan anderen over.^55.

49. Mehrtens, ‘Vorlesungen’, 63.

50. Cuperus, ‘Grondmechanica’, 43.

51. C.O. Gleim, ‘Proeve eener algemeene theorie voor bekleedingsmuren’, Tijdschrift van het kivi (1869-1870), 58-73. Vertaald uit het Zeitschrift des Architecten- un Ingenieur-Vereins zu Hannover (1868) 159 e.v.

52. Considère, ‘Over de drukking der aarde’, Tijdschrift van het kivi (1870-1871), 236-254. Vertaald uit de Annales des ponts et chaussées, juni 1870, 547 e.v.

53. E. Winkler, ‘Nieuwe theorie der aarddrukking’, Tijdschrift van het kivi (1872-1873), 75-81 en 98-122. Vertaald en overgenomen uit: Zeitschrift des Oesterreichischen Ingenieuren Architecten Vereins, 1871, Heft v, vi en xiii.

54. M. Flamant, ‘Nota over de drukking van aarde’, Tijdschrift van het kivi (1872-1873), 289-298. Overgenomen uit de Annales des ponts et chaussées, November 1872, 242.

55. Keck, ‘Vergelijking van eenige trapeziumvormige profillen voor bekleedingsmuren’, Tijdschrift van het kivi (1875-1876), 69-74 (vertaald door C.P.E. Ribbius); O. Intze, ‘Over de zwaarte van de meest gebruikelijke vormen van kaaimuren, bekleedingsmuren en stuwmuren met betrekking tot het weerstandvermogen der materialen en mogelijke gebreken bij de uitvoering’, Tijdschrift van het kivi (1876-1877), vertaald door A. Gorter; J.K. Pluim Mentz, ‘Bijdrage tot de theorie der gewelven’, Tijdschrift van het kivi (1877-1878), 57 e.v.

De grondmechanica in Nederland rond 1880

De uitgave van het handboek over de Nederlandse Waterbouwkunde door de Delftse hoogleraren Henket, Schols en Telders was hét moment om een overzicht van de stand van zaken op het gebied van de grondmechanica te geven. Het eerste deel, dat in 1885 verscheen, werd geheel aan de grondmechanica gewijd. Na enkele algemene descriptieve hoofdstukken van Steuerwald werd door Schols de berekening van de horizontale gronddruk behandeld. Schols verwaarloosde de samenhang van de grond en ging uit van een plat afschuivingsvlak. In een

[p. 169]

Wat de uitwerking van verzakkingen kon zijn, bleek in 1918 toen een trein van de HIJSM bij het oprijden van de oostelijke helling naar de brug over het Merwedekanaal zonder enige waarschuwing opeens omlaag stortte. Het ongeval werd veroorzaakt door een plotselinge verzakking van een gedeelte van de spoorwegdijk. Meer dan veertig reizigers kwamen bij dit ongeval om het leven en een even groot aantal werd ernstig gewond. Naar aanleiding van dit ongeluk raakte het grondmechanisch onderzoek in Nederland in de jaren twintig in een stroomversnelling.

noot beargumenteerde hij dit door te stellen dat in dit geval de gronddruk maximaal werd. Hij vervolgde: ‘De meer rationeele theorie van den gronddruk, berustende op het inwendige evenwicht der grondmassa, zooals die ontwikkeld is door Scheffler, Rankine, Winkler, Levy, Considère en anderen, levert nog geen resultaten op, die algemeen bruikbaar zijn. Slechts in een bijzonder geval zijn de differentiaal vergelijkingen, waartoe die theorie leidt geïntegreerd; voor dat geval is het afschuivingsvlak een plat vlak en men verkrijgt dus dezelfde uitkomsten als waartoe men komt door het afschuivingsvlak van den beginne af aan als plat vlak te onderstellen. In ieder andere geval laat die theorie ons nog in den steek.’^56. De problemen, die zich in de theorie van het inwendig evenwicht bleven voordoen, leidden ertoe dat ook internationaal deze benadering na een kortstondige populariteit weer als onpraktisch terzijde werd geschoven.^57.

Schols nam daarom als uitgangspunt de theorie van Coulomb, die dan misschien wel niet helemaal correct was, maar wel praktische resultaten opleverde. Na eerst de hoofdformules te hebben afgeleid behandelde Schols een aantal bijzondere gevallen, zoals de bovenbegrenzing van de aardmassa volgens het natuurlijk talud of met een willekeurige bovenbegrenzing. In elk geval gaf hij zowel een analytische afleiding als een grafische bepaling. Vervolgens ging hij over tot de berekening van beschoeiingen. Dit was veel moeilijker en in sommige gevallen zelfs onmogelijk, omdat het ‘niet altijd mogelijk is, om zelfs maar bij benadering de krachten na te gaan, die door den grond op de samenstellende deelen van de beschoeiing worden uitgeoefend. Daar waar het blijkt dat die afmetingen langs rationeelen weg door berekening niet te bepalen zijn, moet de praktijk, gesteund door de ondervinding, die afmetingen leeren kennen.’^58. Schols merkte ook op dat hij nergens een behandeling van dit onderwerp had kunnen vinden. De berekeningen van Delprat in de uitgave van 1821 waren hem blijkbaar onbekend. ‘De omstandigheid, dat de door ons verkregen uitkomsten, in de gevallen, die zich in de praktijk het meest voordoen, niet al te veel afwijken van hetgeen de

56. Henket, Schols en Telders, Waterbouwkunde, dl. 1, afd. i, 83.

57. Mehrtens, ‘Vorlesungen’, 73.

58. Mehrtens, ‘Vorlesungen’, 134.

[p. 170]

ondervinding als doelmatig heeft leeren kennen, geeft ons het vertrouwen dat de verkregen uitkomsten gerust mogen worden toegepast’.^59. Het betrof hier dus vooral een poging om de bestaande technische praktijk te rationaliseren.

In de praktijk van het bouwen en het aanleggen van funderingen had men geen boodschap aan gecompliceerde berekeningen. Dit blijkt onder andere uit het veelgebruikte Beknopt praktisch leerboek der Burgerlijkeen Waterbouwkunde van Plasschaert.^60. Hierin werd ook ingegaan op de berekening van keermuren en beschoeiingen. Uitgaande van een algemene formule voor de gronddruk, werden enkele bijzondere typen bekledingsmuren gegeven. In alle gevallen werd een gemiddelde dikte van ongeveer ⅓ h gevonden, ‘een maat, die in de practijk veel wordt gebruikt’. Plasschaert waarschuwde echter ook: ‘De algemeene formules voor het berekenen van bekleedingsmuren zijn zoo ingewikkeld en uitgebreid, dat men het snelste door probeeren de afmetingen vindt’.^61. Van de studenten civiele techniek en bouwkunde aan de Polytechnische School werd daarentegen wel vereist dat zij alle aspecten en benaderingen van de grondmechanica beheersten. Dit maakte onderdeel uit van het onderwijs in de toegepaste mechanica. Op de Koninklijke Akademie en in de begintijd van de Polytechnische School werd vooral aandacht besteed aan de uitwerking van de theorie van Coulomb door Delprat, maar geleidelijk werd de grafische behandeling van dit vraagstuk belangrijker. Omstreeks 1870 werd in het derde jaar voor civielen bouwkundige ingenieurs een afzonderlijke cursus over de theorie van de bouwconstructies geïntroduceerd. Hierin werd zowel de analytische berekening als de grafische uitwerking van constructievraagstukken onderwezen. In het laatste jaar van de studie werd dit ook op beschoeiingen en bekledingsmuren toegepast. Na de benoeming van C.A. van Scheltema in 1883 als leraar en twee jaar later als hoogleraar werd het onderwijs in de grafostatica en de toepassing hiervan op verschillende ingenieursproblemen snel belangrijker zonder overigens de analytische benadering in het onderwijs te verdringen. Aangezien dit vooral de berekening van vakwerken en andere ijzeren constructies betrof, komen we hier in het volgende hoofdstuk op terug. De berekening van de gronddruk vormde slechts een relatief klein en geïsoleerd onderdeel. Toch werden op het ingenieursexamen regelmatig vragen over dit onderwerp gesteld.^62.

Er bestond een duidelijk contrast tussen de uitvoerige aandacht die aan grondmechanische problemen in de gemeenschap van civiel-ingenieurs werd besteed en de bruikbaarheid hiervan in de praktijk. Hierbij deed zich een verschil voor tussen de eerste en de tweede helft van de negentiende eeuw. De theorie van Coulomb maakte een globale berekening van de gronddruk mogelijk en leverde zo een onderbouwing van de gangbare voorschriften. In de tweede helft van de negentiende eeuw werd de behandeling van dit onderwerp steeds theoretischer, maar praktische resultaten of een verbetering van de theorie van Coulomb bleven achterwege. Pas door het werk van Terzaghi zou hierin in de twintigste eeuw verandering komen (zie figuur). Desondanks werd aan de theorie meer belang gehecht. Hierbij speelden vanaf de jaren twintig de docenten aan de ingenieursopleidingen een centrale rol. Delprat, Storm Buysing, Schols en Henket zorgden voor de verspreiding van de grondmechanische theorieën onder de toekomstige ingenieurs en zij stimuleerden de ‘verwetenschappelijking’ van dit gebied. Ook in de discussie tussen de ervaren ingenieurs, zoals op de vergaderingen van het kivi, voerden zij de boventoon. Voor de technische praktijk van de civielingenieurs had dit allemaal weinig betekenis. Dit geldt misschien nog wel sterker voor het belangrijkste technische probleem, het aanbrengen van goede funderingen.

59. Mehrtens, ‘Vorlesungen’, 135.

60. B.F. Plasschaert, Beknopt practisch leerboek der burgerlijke en waterbouwkunde (Arnhem 1883-1885) 2 dln, 1e druk, (Arnhem 1897-1898) 2e en (Amsterdam 1915) 3e vermeerderde en omgewerkte druk (door B. Helweg).

61. Plasschaert, Waterbouwkunde, derde druk, respectievelijk, 80, 83 en 79.

62. In 1888 werd bijvoorbeeld gevraagd naar een methode om de stand van het afschuivingsvlak te bepalen en in het volgende jaar werd een vraag over de stabiliteit van keermuren gesteld. Examenvragen C₂ voor Civiel- en Bouwkundig Ingenieur (Amsterdam 1894), dl. i vanaf 1883.

Heien

Op een tekening van de fundering van een sluis bij Halfweg, daterend uit de eerste helft van de achttiende eeuw en opgenomen in het Groot Volkomen Molenboek uit 1754 is een groot aantal heipalen te zien. Elke waterbouwkundige constructie van enige omvang maar ook alle grote gebouwen werden - als de bodemgesteldheid hiertoe aanleiding gaf- van een fundering met heipalen voorzien.^63. In een aantal gevallen wist men uit ervaring hoeveel heipalen er aangebracht dienden te worden en hoe lang deze palen moesten zijn. Vaak ook heide men uit voorzorg zoveel mogelijk palen. Aan de hand van het manuscript van Mentz kunnen we een indruk krijgen van het heien in het begin van de negentiende eeuw. De eerste stap, volgens Mentz, was zich bekend te maken met de natuurlijke gesteldheid van de bodem. Bouwkundigen onderscheidden hierbij drie hoofdsoorten van grond. De eerste was de rotsof steengrond, die door zijn hardheid het best in staat was om zware fundamenten te dragen. De tweede soort was die van de zandgronden. Als deze vast waren, dan vormden ze ook een goede grondslag, maar als ze met water waren doordrongen, dan waren ze niet geschikt om gebouwen van enige omvang te dragen. Tot de derde soort behoorden alle gemengde grondsoorten, waarvan het grofkorrelige zand en de vette klei de beste waren en die welke vermengd waren met verrotte of verdroogde plantaardige gronden als veen en ‘derrie’ volstrekt ongeschikt waren.

Om te achterhalen uit welke soorten grond de bodem bestond, moest een onderzoek worden inge-

63. Op goede zandgronden was dit niet nodig. De tekening van de sluis is ook opgenomen in J. Bardet, ‘Civiele techniek’ in: De Physique Existentie dezes Lands. Jan Blanken, Inspecteur-generaal van de waterstaat (1755-1838) (Amsterdam 1987), 130.

[p. 171]

steld. Bij funderingen van geringe diepte groef men kuilen tot men een vaste grondlaag ontdekte. Als het grondwater dit belette, werd gebruik gemaakt van een visiteer-ijzer, een ijzeren stang, die in de bodem werd gedreven en men ‘besluit uit de meerdere of mindere moeijelijkheid en vereischt wordende kracht, tot de genoegzame of ongenoegzame vastheid’. Als er een aanleiding was om het onderzoek tot op grotere diepte voort te zetten, werd gebruik gemaakt van grondboren of het heien van proefpalen. Behalve de gewone grond- of veenboor beschreef Mentz nog enkele bijzondere boren. Hiermee konden monsters op grotere diepten genomen worden, zonder kans op vermenging met bovenliggende grondsoorten.^64. Dit werd alleen bij belangrijke werken gedaan, zoals grote sluizen. In de normale gevallen werden de gewone grondboren gebruikt. Een alternatief voor het grondonderzoek was het heien van proefpalen. De zachtheid of de vastheid van de grond werd bijvoorbeeld beoordeeld uit de hoeveelheid slagen, welke nodig waren om de paal een of twee voet te laten zakken. Dit kon dan vergeleken worden met de uitkomsten van het grondonderzoek.

Na het grondonderzoek of het heien van proefpalen hadden de ingenieurs wel een idee of het nodig was om te heien en, indien dit het geval was, hoe diep geheid moest worden om een voldoende stevige vaste grondlaag te bereiken. Voor het heien werd in het begin van de negentiende eeuw nog steeds de zogenaamde ‘Hollandse’ trekhei gebruikt, een driepotige houten heistelling met een katrol. Aan het heiblok was een kabel bevestigd die over het katrol liep en aan de andere kant gesplitst werd in een aantal heitouwen, voor iedere trekker een. Met de gewone trekhei konden palen hoogstens tot een diepte van acht meter worden ingeslagen.^65. Om te bepalen of een vaste laag was bereikt, werden bepaalde vuistregels gehanteerd. Mentz gaf bijvoorbeeld aan, dat indien de paal na drie of vier zetten, ieder van 21 slagen, zich niet dieper dan een à twee duim liet indringen, men kon aannemen dat vaste grond was bereikt.^66. De laatste stap in het beoordelen van de noodzakelijke sterkte van de fundering was de bepaling hoe dik de palen moesten zijn en hoeveel palen er in totaal geheid moesten worden. Dit was natuurlijk afhankelijk van het draagvermogen van de palen en van het gewicht dat de fundering moest kunnen dragen.^67.

Het eindoordeel werd altijd overgelaten aan de ingenieur of bouwkundige die de leiding over de werkzaamheden had. Het beperkte arsenaal aan hulpmiddelen, zoals grondboren, en de moeilijkheid om de resultaten eenduidig te interpreteren hadden geleerd dat men voorzichtig moest zijn. Bij de aanleg van het Noord-Hollands Kanaal deed zich bij het uitgraven een probleem voor. De aspirant-ingenieur Bohlen voerde daarom in 1825 grondboringen uit tot een diepte van 3 à 4 meter. De opgehaalde grond werd geclassificeerd als klei, veen, spier, zand, aarde, derrie, wier en mollem en nader aangeduid met bijvoeglijk naamwoorden als ‘licht’ of ‘slap’.^68. Dergelijk onderzoek verschafte nauwelijks betrouwbare informatie over het gedrag van de aardlagen bij belasting noch over de regelmatig optredende, onvoorspelbare verzakkingen of verschuivingen. De ingenieurs in Nederland hadden daaruit afgeleid dat het verstandig was om bij het aanleggen van kanaalwanden maar ook bij het heien extra veiligheidsmarges in te bouwen. Hoewel uit het manuscript van Mentz blijkt dat men goed op de hoogte was van de buitenlandse literatuur, werd in dit opzicht meer op eigen ervaring vertrouwd dan dat blindelings de voorschriften uit de literatuur werden gevolgd. Evenals dat bij de gronddruk op keermuren het geval was, ging men op zoek naar mogelijkheden om het draagvermogen beter en nauwkeuriger te kunnen bepalen. De Franse ingenieur A. Rondelet probeerde omstreeks 1800 dit empirisch te bepalen. Volgens hem bedroeg het draagvermogen van een heipaal ongeveer 30 kg per cm² doorsnede van de paal.^69. In Nederland was uit veiligheidsoverwegingen 15 kg/cm² een meer gebruikelijke maat. Een bezwaar bij deze methode was dat dit getal volledig onafhankelijk was van het heiproces en van de kwaliteit van de bodem.

Een andere benadering was het afleiden van een formule voor het berekenen van het draagvermogen. Delprat besteedde in zijn boek uit 1821 ook aandacht aan het draagvermogen van de ondergrond van keermuren, een onderwerp dat door De Bélidor en Coulomb nauwelijks werd behandeld. Hij introduceerde een formule voor het draagvermogen, die ontwikkeld was door de Pruisische waterbouwkundige Eytelwein.^70. Eytelwein ging ervan uit dat het draagvermogen van een heipaal min of meer gelijk was aan de weerstand die een heipaal ondervond bij het heien. Deze weerstand ‘R’ kon gevonden worden uit de formule:

R = hB²/ne(B+P)

waarbij ‘h’ de valhoogte van het heiblok is (gewoonlijk 1,25 m, ten hoogste 1,5 m), ‘B’ het gewicht van het blok, ‘P’ dat van de paal en ‘e’ de zakking van de paal bij de laatste slag. Zakte de heipaal bij deze slag nog aanzienlijk dan was het draagvermogen gering. Werd de belasting echter opgevoerd door een zwaarder heiblok of een grotere valhoogte te nemen, dan betekende een kleine zakking een groot draagvermogen. Omdat men wel inzag dat de veronderstellingen nogal twijfelachtig waren, werd de veiligheidsfactor ‘n’ ingevoerd. Meestal werd hiervoor ‘n’ = 6 genomen, dus een

64. Mentz verwees hierbij naar het Handbuch der Landbouwkunst van een zekere Giley. Een iets eenvoudiger constructie - volgens Mentz ‘de zekerste van allen’ - was gebruikt bij het onderzoek naar een geschikte plaats voor de uitwateringssluizen bij Katwijk door de ingenieurs F.W. Conrad sr., A. Blanken Jz en S. Kros in 1802. Rapport wegens het onderzoek omtrent eene uitwatering te Catwijk aan Zee, gedaan in 1802, op last van dykrichter en hoogheemraden van Rhynland (Haarlem 1803).

65. J. Bardet, ‘Civiele techniek’, 130.

66. Mentz, ‘Verhandeling’, 6-7, 13.

67. J. Bardet, ‘Civiele techniek’, 130-131.

68. Cuperus, ‘Grondmechanica’, 32.

69. A. Rondelet, L'Art de Batir (Parijs 1802).

70. Naar alle waarschijnlijk ontleende Delprat zijn informatie aan J.A. Eytelwein, Handbuch der Statik fester Körper (Berlin 1808). Eytelwein was directeur van de Bau-Academie in Berlijn en was als deskundige op het gebied van de waterstaat betrokken bij de onderhandelingen tussen Nederland en Pruissen in 1816 over de toestand op de bovenrivieren.

[p. 172]

Frederik Willem Conrad (1800-1870). F.W. Conrad was nog maar enkele jaren oud toen zijn vader, de inspecteur-generaal van de waterstaat, F.W. Conrad sr., overleed. Als blijk van waardering voor de grote verdiensten van zijn vader werd hij in staat gesteld om aan de Artillerie- en Genieschool in Delft te studeren en vervolgens zelf carrière bij de waterstaat te maken. Conrad was een van de invloedrijkste Nederlandse ingenieurs uit de negentiende eeuw. Hij was verantwoordelijk voor een groot aantal projecten, waaronder de aanleg van de eerste spoorlijn en de bouw van talrijke bruggen. Hij nam samen met Simons en Van der Kun het initiatief om naar Engels voorbeeld het Koninklijk Instituut van Ingenieurs op te richten. Conrad genoot ook in het buitenland aanzien. Hij was onder andere als adviseur betrokken bij de aanleg van het Suez-kanaal. Op de terugreis van een bezoek aan Egypte overleed hij.

zesvoudige zekerheid. Hoewel heiformules notoir onbetrouwbaar bleken te zijn, doken ze toch overal op. De heiformule van Eytelwein/Delprat was bijvoorbeeld in alle leerboeken te vinden die op de kma en de Koninklijke Akademie werden gebruikt, zowel voor de burgerlijke bouwkunde en voor de waterbouwkunde. Ook alle latere handboeken, zoals dat van Plasschaert gaven deze of een vergelijkbare formule.^71.

71. Plasschaert, Practisch leerboek, dl. i, 482-484.

Heiformules en stoommachines

Heien, heimachines en het draagvermogen van de grond en de ervaringen van de ingenieurs waren regelmatig het onderwerp van gesprek op de bijeenkomsten van het kivi. In 1849 deed het lid P. Scholten verslag van zijn proeven met het draagvermogen van heipalen in Rotterdam. Bij de aanleg van een fundering zakte een grotendeels ingeheide paal nog 2cm per slag. Dit boezemde niet veel vertrouwen in. Hij belastte daarom met behulp van een speciale installatie deze paal met een gewicht van 22.000 kg. Nadat hij gedurende acht dagen geen enkele zakking had waargenomen, liet hij het gewicht nog eens met 10.000 kg verzwaren. De waarnemingen werden nog vier weken voortgezet zonder dat ook maar de geringste zakking werd waargenomen. De voortgang van het werk noopte tot het afbreken van de experimenten. In dezelfde tijd werd vlakbij een grondboring verricht. Hieruit bleek dat de punt van de paal was blijven steken in een laag blauwe klei, ruim een meter boven het welzand. Met de formule voor het draagvermogen, waarbij hij ‘n’ op vijf stelde, berekende Scholten het draagvermogen. Hij kwam hierbij tot een waarde van ruim 5000 kg, dus veel minder dan uit het experiment bleek. Het weglaten van de veiligheidsfactor zou een veel betere overeenstemming geven.^72. De introductie van zwaardere heimachines, zoals de stoomhei van Nasmyth, omstreeks 1850, maakte aanpassingen in de praktijk van het heien noodzakelijk.^73. Met stoomheien konden veel zwaardere heiblokken worden gebruikt en bovendien kon de snelheid van het heien aanzienlijk worden opgevoerd. Men probeerde hiermee in de heiformule rekening te houden. Scholten had naar aanleiding van zijn experimenten al opgemerkt, dat ‘de ondervinding heeft doen zien van welk een verbazenden invloed de zwaarte der (hei)blokken is op den weerstand van palen, in gronden zooals deze’, nog sterker dan uit de heiformule van Delprat zou blijken.^74. Dit zou volgens hem in de formule moeten worden verwerkt.^75.

Op welke manier men dit dacht te doen, werd enkele jaren later duidelijk. In 1872 kwam dit onderwerp opnieuw ter sprake in het kivi. Het lid van Dissel stelde op een bijeenkomst van het instituut de vraag welke waarde aan de zekerheidscoëfficiënt n in de gangbare heiformule voor de verschillende heimachines moest worden toegekend. De gebruikelijke waarden varieerden tussen 2 en 10. De absolute waarde hiervan zou volgens Van Dissel slechts door uitvoerige experimenten kunnen worden vastgesteld, maar hij wilde alvast een indicatie geven voor de relatieve waarde van n voor een aantal heitoestellen. Van Dissel had voor dit doel de werking van een aantal heitoestellen vergeleken. Dit waren achtereenvolgens de gewone Hollandse trekhei; dezelfde trekhei maar met stoommachine; de stoomklinkhei, die werkte met een stoomlier om het heiblok omhoog te brengen; de stoomhei van Nasmyth, waarbij blok en cilinder een geheel vormden en het blok door de stoom omhoog werd gebracht en door zijn eigen gewicht viel en tenslotte de Morrisonhei, een variant op de stoomhei van Nasmyth, waarbij ook bij de neergaande beweging stoomkracht werd gebruikt.^76.

72. P. Scholten, ‘Proeven bij het inheijen van palen te Rotterdam’, Notulen van het kivi (1849-1850), bijlage ix, 81-85 en discussie over Amerikaanse heiformule, Uittreksels uit vreemde tijdschriften van het kivi (1853-1854), 32 en Notulen van het kivi (1854-1855), 86.

73. ‘Beschrijving der geoctroijeerde stoomhei van James Nasmyth’, overgenomen uit de Papers on subjects connected with the Duties of the Corps of Royal Engineers, deel VIII 1845, Uittreksels van het kivi (1848), iii, 25-32.

74. P. Scholten, ‘Proeven’, ix, 81-85.

75. Zie ook discussie over G.R. Burnell, ‘Praktische opmerkingen over het heijen van palen’, overgenomen uit The Civil Engineer and Architect's Journal, August 1855, 265 e.v. en vertaald door J.G. van Gendt Jr. Uittreksels van het kivi (1855-1856), 149-153.

76. Het uitgangspunt vormde de stoomklinkhei met vrijvallend blok. Alle andere heimachines leverden een grotere veiligheidscoëfficënt op. Het verschil met de Hollandse, hei met stoom was het geringst. Notulen van kivi (1872-1873), 12 nov. 1872, 18-19.

[p. 173]

Uitbreiding van het droogdok te Middelburg in 1875. Onder de muur rechts wordt met behulp van een stoomhei een fundering van heipalen aangebracht.

De resultaten lieten echter nog veel te wensen over. Delprat reageerde instemmend op de opmerking van Van Dissel dat het heien met zeer veel wisselvalligheid gepaard ging. ‘Zeer weinig vertrouwen verdienen dan ook de theoretische formulen omtrent het draagvermogen: zoo valt op te merken, dat de arbeid, besteed om het blok op te heffen op verre na niet geheel besteed wordt tot het overwinnen van den wederstand van den grond die later het verder inzakken onder een dood gewigt moet beletten.’^77. Hij suggereerde dat een andere wijze van heien beter zou kunnen zijn, namelijk het inschroeven van de palen. Hierbij zou de verrichte arbeid ook werkelijk op de paal worden overgebracht. Regelmatig werd melding gemaakt van het gebruik van schroefpalen, maar deze methode werd in Nederland niet op grote schaal toegepast. Alleen als heien onmogelijk was door de nabijheid van andere, kwetsbare gebouwen, nam men zijn toevlucht tot dergelijke technieken.

Ook Schols behandelde in het handboek voor de waterbouwkunde de fundering. Hij leidde eerst op een eenvoudige wijze een formule voor de weerstand van heipalen af. Dit leverde de bekende, maar onbetrouwbare heiformule op. Hierbij was aangenomen dat paal en blok volkomen onveerkrachtig zijn, wat natuurlijk in de werkelijkheid niet het geval is. Indien hiermee rekening werd gehouden, zou de formule ingewikkelder worden, maar dit liet Schols achterwege. De fout was zo gering, dat men de eenvoudige fomule kon blijven gebruiken, vond hij. De fout werkte bovendien altijd in de goede richting, d.w.z. de weerstand werd te klein geschat, wat geen gevaar kon opleveren. Schols merkte verder op, dat deze formule alleen geldig was als de druk, uitgeoefend op de grond door paal en heiblok, groter was dan de weerstand van de grond. Was dit niet geval dan werd de heipaal samengedrukt, totdat de druk zo groot was geworden dat de weerstand overwonnen werd. Ook voor dit geval leidde Schols meer samengestelde formules af voor de weerstand en voor het berekenen van de zakking van de heipaal.^78. Bij de behandeling van de sluizen werden de formules van Schols toegepast. Bij de gangbare zware heitoestellen werd aanbevolen om de uitgebreide formule te gebruiken. In een noot werd een voorbeeld van Henket aangehaald: ‘Binnen de grenzen der bij de uitvoering van sluiswerken toegelaten zakkingen is het in het algemeen beter niet te rekenen dan de formule [van Eytelwein]

77. Notulen van kivi (1872-1873), 12 nov. 1872, 20. Storende invloeden konden onder andere zijn het splijten van de kop van heipaal en de wrijving van het heituig.

78. Henket, Waterbouwkunde, 232-240.

[p. 174]

Hoeveel problemen en ongerustheid de bouw van de overkapping van het Centraal-Station in technisch opzicht ook had opgeleverd, na de voltooiing was het publiek deze dra vergeten. De grote aankomst- en vertrekhal, waar het binentredend licht, de stoom van de locomotieven en talrijke geluiden een aparte atmosfeer opriepen, maakte op veel bezoekers diepe indruk.

[p. 175]

toe te passen, omdat zij tot geheel verkeerde voorstellingen leidt’.

Dit was echter vooral een academische discussie. In de praktijk maakten de meeste ingenieurs zich ook niet al te veel zorgen over de onzekerheid over de bodemgesteldheid. Een voorbeeld hiervan was het heien voor een schoolgebouw te Halfweg, waarvoor de spoorwegingenieur G. van Diesen verantwoordelijk was. Volgens een berekening met de heiformule zouden de palen het gewicht van het schoolgebouw niet kunnen dragen. Daarom bracht hij een proefbelasting aan die zwaarder was dan het berekende draagvermogen, en toen na zes weken nog geen enkele zakking was waargenomen, ging men gewoon verder met de bouw.^79. Niet altijd werden de problemen zo gemakkelijk opgelost.

79. Notulen van het kivi (1859-1860), bijlage 5, 29-30 en bijlage 6, 31-32.

Het Centraal Station in Amsterdam

Een van de meest spraakmakende funderingsproblemen deed zich voor bij de bouw van het Centraal Station in Amsterdam in de jaren tachtig. De bekende architect P.J.H. Cuypers die het stationsgebouw had ontworpen, had in zijn ontwerp voor de overkapping van de sporen een lage tweelingkap opgenomen. Dit was niet naar de zin van de ingenieurs van de Staatsspoorwegen, die de perrons met één grote kap wilde overspannen. Ondanks herhaalde protesten van de architect werd het ontwerp van de staatsingenieurs goedgekeurd en in 1884 werd met de bouw begonnen door de Nederlandsche Stoombootmaatschappij (Fijenoord) uit Rotterdam. Hoewel men een aantal palen niet voor de volle lengte van 16 meter de grond in kreeg, leverde de fundering verder geen grote problemen op. Toen in 1886 met het aanbrengen van de overkapping werd begonnen, traden er plotseling zakkingen en zijdelingse verschuivingen op. Het werk werd stil gelegd en een opzichter kreeg de taak om de verplaatsingen te meten.

Over de oorzaken van de verzakkingen liepen de meningen uiteen. Op de plaats van de perrons bevond zich op een diepte van 20 meter een zandlaag, met daarboven een dikke laag met voornamelijk klei. Op deze laag was in 1876 een zandaanplemping aangebracht. Sommige ingenieurs uitten het vermoeden dat het optreden van zakkingen in deze zandaanplemping verklaard kon worden. Door anderen werd een verschuiving in de kleilaag als een andere mogelijke oorzaak aangewezen. In dit geval zou de oplossing zijn om dieper te heien, maar dit leverde met de gangbare heimethoden nogal wat problemen op. Er werden enkele nieuwe, in het buitenland ontwikkelde methoden bekeken, zoals het pneumatisch heien en een bevriezingsmethode, die in Nederland nog niet toegepast werd. De ingenieurs stonden echter nogal huiverig tegenover het gebruik van technieken die zich nog niet bewezen hadden.^80.

Na enkele maanden oponthoud werd de situatie geleidelijk kritiek. In de kranten verschenen sensationele berichten over grote verzakkingen en de mogelijke gevolgen hiervan. De hele ingenieurswereld maar ook de Tweede Kamer raakte betrokken bij deze zaak. Op een vergadering van het kivi in februari 1887 werd het onderwerp ter sprake gebracht.^81. De discussie werd geopend door de spoorwegingenieur N.H. Nierstrasz, die in dienst was van de Hollandsche IJzeren Spoorweg Maatschappij (hijsm), die van het nieuwe station gebruik zou gaan maken. Nierstrasz pleitte voor een snelle en goedkope oplossing. Hij stelde voor de grote overkapping door twee kleinere te vervangen. Delen van de overbodig geworden grote overkapping zouden in Nijmegen en 's-Hertogenbosch gebruikt kunnen worden. Op deze plaatsen kon de bodem een dergelijke zware kap goed dragen. De verantwoordelijke ingenieur van de staatsaanleg, Leijds, verzette zich hiertegen. Een dergelijk oplossing zou nieuwe problemen met de fundering opleveren, ‘daargelaten nog het veel minder monumentale, ik zou haast zeggen het kinderachtig aanzien, van twee betrekkelijk kleine kapjes’. Hij werd bijgevallen door de Delftse hoogleraar Telders. Het overbrengen van de kap naar andere steden maakte op hem en naar hij aannam op vele andere aanwezigen, een bijzondere pijnlijke indruk. ‘De Nederlandse Ingenieur, die van oudsher een goede naam ontleende aan de volharding en de wilskracht, waarmee hij grote bezwaren wist te overwinnen, behoort bij dit vooraf ernstig overwogen werk de moeilijkheden niet te ontwijken’. Nierstrasz trok hierop de conclusie: ‘Ik zie in de opvatting van de uitvoering van dit werk twee stromingen. De eene is de utiliteitsstroming, die door den spoorweg-ingenieur en het publiek wordt voorgestaan, die zoo spoedig mogelijk een vast staand regenscherm wenschen; de andere zou men de nationaal-technische kunnen noemen. De nationaal-technische is dat de Nederlandse ingenieur voor niets terug mag schrikken hoeveel geld en tijd het ook moet kosten’.^82.

Naar aanleiding van het verslag opende Leijds op een volgende vergadering opnieuw de aanval op Nierstrasz. Diens opvattingen zouden door vrijwel niemand worden gesteund. Nierstrasz antwoordde hierop dat zijn opvattingen wel degelijk steun ondervonden. Er waren ook geen nieuwe argumenten aangevoerd. ‘Ieder ingenieur heeft op het punt van fundeeringen zijne eigen inzichten en het lid Leijds heeft geen recht de zijne beter te noemen dan de mijne en ik evenmin’. Daarop ontspon zich een discussie over de financiële aspecten. De voorzitter maakte hier een einde aan door te stellen dat hij Nierstrasz niet in de rede was gevallen omdat deze

80. Zie o.a.J.D.M. Bardet, ‘Een oude vondst in de kap van het Centraal Station te Amsterdam’, Spoor- en Tramwegen, 15 (1953) 300-302.

81. Leijds had op een vergadering in september 1886 al mededelingen over de situatie gedaan.

82. Notulen van het kivi (1887), 8 feb., 47-55. Op dezelfde vergadering werd ook uitgebreid over heiformules gesproken, 55-60.

[p. 176]

De verzakking die optraden bij de bouw van het Centraal-Station, leidde tot veel commotie. Deze spotprent uit een populair weekblad laat zien hoe de deskundigen de omvang van de verzakking opmeten. Zij worden nauwlettend gadegeslagen door het bevoegd gezag, de Amsterdamse stedemaagd, en een grote menigte inwoners. Ook de ingenieurs verschilden van mening over de oplossing. Een aantal spoorwegingenieurs wenste geen risico's te nemen en wilde verder oponthoud voorkomen door de grote overkapping door twee kleinere te vervangen. De meerderheid van de bij deze discussie betrokken civielingenieurs wilde hier niets van weten. Gesteund door de minister van Waterstaat, Handel en Nijverheid werd uiteindelijk besloten de fundering te verstevigen en werd het projekt volgens het oorspronkelijke plan voltooid.

‘eene quaestie behandelde waarbij geheel Nederland belang heeft, doch ik moet u toch doen opmerken, dat wij hier uitsluitend technische quaestiën behandelen, die tot den werkkring van den ingenieur behoren’. Ook hiermee was Nierstrasz het oneens, omdat het volgens hem ‘toch zeker de roeping [is] van den ingenieur om een werk tot stand te brengen op de beste wijze, met de minste kosten en in den kortst mogelijken tijd’.^83.

Naar aanleiding van deze discussies werden in de Tweede Kamer vragen gesteld aan de minister van Waterstaat, Handel en Nijverheid, J.G. van den Bergh. Het Kamerlid vergeleek het kivi met een vereniging van juristen. Zoals de juristenvereniging een soort voorparlement voor juridische kwesties was, zo zou het instituut een vergelijkbare functie voor technische zaken vervullen. Het probleem was echter dat ‘Gelijk gewoonlijk de geleerden het met elkander niet geheel eens [waren]’ en dat er blijkbaar ook twee stromingen onder de ingenieurs waren. Op de vraag welke stappen de minister nu ging nemen, antwoordde deze nogal gepikeerd dat er geen enkele aanleiding was voor de interpellatie. Een plan voor de aanpak van de problemen was in onderzoek op het Departement en een beslissing zou spoedig volgen.^84. De minister, die zelf bij de staatsdienst voor de aanleg van de spoorwegen carrière had gemaakt, koos voor het behoud van de grote kap. De steunpilaren zouden in dit geval verstevigd moeten worden. Bij wijze van proef werden bij een van de steunpilaren 28 palen van 25 meter lengte geheid, die dus stevig in de zandlaag stonden. Toen de proef succesvol bleek te zijn, werden bij elke steunpilaar 28 lange palen bijgeheid. In 1889 werd kon het stationsgebouw eindelijk in gebruik worden genomen.

De discussies over de fundering van het Centraal Station maken een aantal zaken duidelijk. Op de eerste plaats betreft dit de positie van de ingenieur.

83. Notulen van het kivi (1887), 19 apr., 73-81.

84. Handelingen der Staten-Generaal 1886-1887, ii, 1729-1732.

[p. 177]

Dat deze kwestie aan de ingenieursgemeenschap moest worden overgelaten, stond niet ter discussie. De plaats waar de ingenieurs elkaar ontmoetten om dergelijke zaken te bediscussieren, waren de vergaderingen van het kivi. Daar werden de actuele civiel-technische onderwerpen besproken en werd getracht tot consensus te komen. In de begintijd lukte dit uitstekend, omdat vrijwel alle ingenieurs dezelfde achtergrond, opleiding en werkgever hadden. De overgrote meerderheid was immers in dienst van de overheid, bij de waterstaat en bij spoorwegaanleg. De discussie over de funderingen maakte duidelijk dat dit in de jaren tachtig begon te veranderen. Ingenieurs die niet bij de overheid werkten, stelden andere prioriteiten dan de staatsingenieurs. Voor de laatste groep waren problemen op de eerste plaats een technische uitdaging, die aangegrepen moest worden om de techniek vooruit te brengen. Dit was volgens hen een zaak van nationaal belang. Voor de spoorwegingenieurs was een efficiënte bedrijfsvoering het belangrijkste. Prestigeobjekten moesten vermeden worden, wat eveneens een nationaal belang was, omdat het publiek tenslotte voor de kosten moest opdraaien. Deze groep vormde in de jaren tachtig nog een minderheid onder de ingenieurs.

Opvallend in de discussie was verder het grote gebrek aan kennis op het gebied van de grondmechanica. Dit hield niet in dat de problemen niet opgelost konden worden, maar de manier waarop verschilde in essentie niet van die van honderd jaar tevoren, namelijk een groot aantal extra palen heien. Het innovatieve school in dit geval meer in de zeer grote lengte van de palen en de manier waarop deze werden ingebracht. Op onderdelen was wel vooruitgang geboekt. Sinds het begin van de negentiende eeuw was de techniek van het grondonderzoek aanzienlijk verbeterd. Men was in staat om tot op veel grotere diepten goede monsters te nemen. Ook de funderingstechniek had een sterke ontwikkeling doorgemaakt. Met de moderne heimachines en andere technieken, zoals het pneumatisch heien, kon niet alleen veel sneller geheid worden, maar er konden ook veel zwaardere funderingen mee worden aangebracht. Het inzicht in het gedrag van de bodem was hier echter bij achtergebleven. Bij een grondonderzoek in de Rotterdamse haven omstreeks 1880 werden de gevonden lagen nog steeds omschreven met traditionele aanduidingen als bruine klei, blauwe klei, veenachtige klei, kleiachtig veen, klei met veen, veen met klei, slibklei met fijn of grof zand, grof zand met veen, klapzand, loopzand, fijn zand enz.^85. Op de theorie van de gronddruk na zouden de eerste betrouwbare grondmechanische theorieën pas in de jaren twintig van de twintigste eeuw worden ontwikkeld.^86. Maar ook die ene uitzondering, de theorie van Coulomb, was slechts een beperkte vooruitgang. De grondlegger van de moderne grondmechanica, K. Terzaghi schreef in 1925: ‘De constructieleer is tegenwoordig zonder materialenkunde en sterkteleer ondenkbaar. De wetenschappelijke uitrusting van de ontwerper van funderingen bestaat echter alleen uit de theorie van één eenvoudig geval van de krachtwerking van zand zonder cohaesie. De huidige wanverhouding tussen twee gelijkwaardige takken van ingenieurswetenschappen is een paradox en kan alleen verklaard worden door de ontmoedigende practische en theoretische moeijlijkheden die bij grondmechanisch onderzoek overwonnen moeten worden’.^87. Hoe groot het verschil tussen de contructieleer en de grondmechanica was, zal in het volgende hoofdstuk duidelijk worden.

g.p.j. verbong en n.j. cuperus

85. Henket, Platen behoorende bij Waterbouwkunde, dl. 1, afd. i, plaat 3.

86. Door het werk van Terzaghi en later ook van onder andere Keverling Buisman in Nederland, kwam de grondmechnica pas in die tijd goed van de grond. Cuperus, ‘Grondmechanica’, 48.

87. K. Terzaghi, Erdbaumechanik auf bodenphysikalischer Grundlage (Leipzig 1925).