Groningen barst uit zijn voegen

Blij met het onderzoek? Nee, dat is hij niet, zegt de antikraakbewoner van een oud schoolgebouw in het Groningse gehucht Ten Post. “Kijk nou, de onderzoekers hebben allemaal stof achtergelaten op onze jassen toen ze gaten in de muren boorden”, zegt hij verontwaardigd. De man wil liever niet met naam genoemd worden. Hij woont hier samen met vier andere antikrakers, onder wie een baby en vijf waakzame honden.

Begin februari kwam een groep onderzoekers van de TU Delft drie dagen lang metingen doen in dit gebouw, dat wegens de bevolkingskrimp in de regio niet meer als school dient. Het ligt ongeveer vijf kilometer van Loppersum, het epicentrum van de aardbevingen. Hier voelen ze de schokken, getuige de huizen langs rijksweg N360 die met houten staketsels worden gestut. Hier en daar zijn schoorstenen uit voorzorg ingepakt in stevig plastic.

De Delftenaren brachten de grond onder de school in trilling met een ‘shaker’, een aan de TU ontwikkelde machine van ongeveer anderhalve kubieke meter die vibreert. Doel was om te onderzoeken hoe het gebouw op trillingen reageert en hoe trillingen in de grond interageren met een gebouw. In de muur in de centrale hal van de school zitten enkele gaten, boven de eindeloze rij kapstokhaakjes. Ze markeren de plekken waar de onderzoekers sensoren hadden geplaatst.

Hoe ze gas uit de grond moet halen, weet de Nederlandse Aardolie Maatschappij (NAM). Maar hoe gebouwen reageren op de aardbevingen die daar het gevolg van zijn, daarover tast ze in het duister. Vooral het gedrag van gemetselde constructies is lastig te voorspellen. Dat is een blinde vlek in de wetenschap. De TU doet hier sinds juni vorig jaar onderzoek naar in opdracht van de NAM. Dit gebeurt deels op locatie, deels in het Stevinlab bij Civiele Techniek en Geo-wetenschappen.

Beslagen ten ijs 
In het Stevinlab liggen talloze brokstukken uit de buurt van het Groningse Loppersum. “Er wordt veel gesloopt daar omdat het een krimpregio is”, zegt hoogleraar constructie-mechanica prof.dr.ir. Jan Rots, die het onderzoek coördineert. “Als we horen dat er weer een gebouw tegen de vlakte gaat, vragen we of het een beetje voorzichtig kan en of ze ons brokken kunnen sturen.”

Aan die brokstukken wordt volop getrokken en er wordt op gedrukt. “Totdat de schollen er vanaf vliegen of de boel verbrijzelt of desintegreert”, zegt Rots glunderend. “Het zijn niet-lineaire processen. Prachtig om te zien.”

Wat is nu werkelijk het incasseringsvermogen van gemetselde huizen? Die vraag staat centraal in het Delftse onderzoek. Daarbij gaat het niet zozeer om de vraag wanneer er scheurvorming ontstaat, maar wanneer een gebouw instort.

De onderzoekers zien een flinke spreiding in gedrag. De ene constructie kan twintig Newton per vierkante millimeter aan tijdens drukproeven en de ander slechts zes. “Het hangt allemaal af van het soort steen, hoe oud het is, van de voegen – of daar veel kalk in zit – en hoe het gesteld is met de hechting van de mortel. Soms zijn constructies heel sterk en stijf en soms is het prutswerk.”

Nieuwe licentie
Extra lastig is dat metselwerk orthotroop is. Dit betekent dat het materiaal zich in verschillende richtingen anders gedraagt. En dat heeft te maken met het feit dat er verspringen zitten in het metselwerk.

De NAM moet het onderzoek laten verrichten om goed beslagen ten ijs te komen. In 2016 dient ze een aanvraag in bij het ministerie van Economische Zaken voor een nieuwe winningslicentie. Meer dan voorheen moet dit rapport aandacht besteden aan de gevolgen van de aardbevingen.

Zijn de onderzoekers dan ook zo vrij dat ze hun bevindingen straks mogen publiceren, ongeacht de uitkomst? “Ja”, verzekert de hoogleraar. “We publiceren gewoon. Daar hebben we afspraken over gemaakt. Het is wat dat betreft niet anders dan bij een onderzoek voor Rijkswaterstaat of het STW.”

Mierenplaag
De NAM heeft nog een lange weg te gaan om het vertrouwen te winnen in Groningen. Afgezien van de gaten in de muur heeft het

experiment in Ten Post geen schade aangericht aan het schoolgebouw. Toch is de bewoner die het pand toont niet enthousiast. Niet dat hij echt last heeft gehad van de trillingen. Die zijn voor mensen niet voelbaar. “Alleen de honden merkten die op. Die keken opeens op met gespitste oren.”

De man heeft het gewoon niet zo op de NAM en op de wetenschap. “Ze hebben gekeken naar slechts één muur. Wat zegt dat nou over het hele gebouw”, zegt hij cynisch. “Daarbij komt dat we sinds het experiment last hebben van een mierenplaag in huis.”

In zijn werkkamer schetst Rots wat meer over de achtergrond van het onderzoek. “Haal je gas weg, dan ontstaat compactie van gesteente wat tot aardbevingen kan leiden. Maar de aardbevingsbelasting is een onduidelijk gegeven. Het epicentrum ligt nu bij Loppersum, maar dat kan veranderen als ze aan de gaskraan draaien. Andere onderzoekers tekenen de aardbevingscontouren, de peak ground accelerations.”

De TU werkt samen met aardbevingsexperts van een onderzoeksinstituut in het Italiaanse Pavia, vlak onder Milaan, en met onderzoekers van ingenieursbureau Arup. In zijn eigen aardbevingenteam heeft Rots twee postdocs, twee promovendi, een paar laboranten en studenten.

“Ruim driekwart van de huizenvoorraad in het aardbevingsgebied is opgetrokken uit metselwerk”, vervolgt Rots. “Welke aardbevingen kunnen ze aan? En als de constructies zwak zijn, hoe kunnen we ze dan het beste versterken? Die tweede vraag willen we ook beantwoorden. Daarvoor moeten we veel met rekenmodellen werken. Maar eerst moeten we de parameters bepalen, zoals sterkte, stijfheid en taaiheid van de constructies. En dat betekent veel experimenteren. We pakken het fundamenteel aan.”

Voor hun eerstvolgende experiment willen de Delftenaren een grote muur metselen en die vervolgens omver trekken. Daarvoor zijn net kalkzandsteen en bakstenen besteld bij het bedrijf Strating in Oude Pekela, de laatste steen-fabriek van Groningen. Daarnaast gaan de Delftenaren schaalmodellen testen op een kleine trilplaat.

Italiaanse doorzonwoning
De Italianen pakken het grootser aan. Zij gaan een rijtjeshuis uit de jaren zeventig op ware grootte nabouwen en op een immense trilplaat heen en weer schudden.

De doorzonwoning die de Italianen gaan maken is een redelijk representatief huisje. Hij is opgetrokken uit slanke spouwmuurtjes met weinig dwarsverbindingen. Het is de vrij los gestapelde bouw, die gebruikelijk is in Nederland, waarbij het vooral de zwaartekracht is die de boel bijeenhoudt.

“In aardbevingsgebieden is het slim om steviger dozen te maken, met betere verbindingen tussen vloeren en wanden”, zegt Rots. “Ingenieursbureaus nemen het voortouw in het onderzoek naar het verstevigen van huizen door betere verbindingen, slimme ankers of wapening, maar wij zijn er ook bij betrokken.”

Dat wapening rondom huizen snel effect heeft, demonstreert Rots met een kleine opstelling; een beweegbare plaat waarop hij twee huisjes van smalle houten blokken heeft neergezet. Over de een heeft hij een paar plakbandjes geplakt. Hij geeft een zwiep aan de plaat. Het niet verstevigde huisje zakt in elkaar als een kaartenhuis. 

Aardbevingsbestendig bouwen

Over de impact van de aardbevingen in Groningen op gemetselde constructies is nog veel onduidelijk. Dat komt doordat metselwerk ingewikkeld is, maar ook doordat de aardbevingen in Groningen niet te vergelijken zijn met bevingen elders in Europa. Aardbevingen die ontstaan als gevolg van tektonische aardverschuivingen hebben lange naweeën; die blijven maar doorgaan als een soort jojo. In Groningen bestaat elke aardbeving uit een grote klap die snel uitdooft.

Dat de bevingen schade kunnen veroorzaken staat wel vast. Binnen vijf jaar moeten minimaal 35 duizend woningen gerenoveerd worden. Kostenpost: 6,5 miljard euro. Dat schatten de leden van de stuurgroep NPR (Nederlandse Praktijkrichtlijn), waar onder meer de Delftse hoogleraar draagconstructies prof.dr.ir. Joop Paul (Bouwkunde) en waterbouwkundige prof.dr.ir. Han Vrijling (CiTG) deel van uitmaken.

De NPR-commissie werkt in opdracht van het ministerie van Economische Zaken aan de Nederlandse Praktijkrichtlijn, een richtlijn om de sterkte van een gebouw te bepalen gegeven een bepaalde verwachte piekgrond-versnelling. Op 8 januari publiceerde de commissie het rapport ‘Impact assessment Nederlandse Praktijk Richtlijn Aardbevingsbestendig bouwen’. Hierin worden bovengenoemde cijfers genoemd. Veel daarvan is giswerk. Dat geven de auteurs toe.

Prof.ir. Frans Bijlaard, van de sectie gebouwen en civieltechnische constructies (CiTG), werkt ook mee aan de richtlijn. Hij is gevraagd om het rapport van het NPR te becommentariëren.

“Constructies worden nu op windkrachten berekend”, vertelt Bijlaard. “Lange tijd dacht men dat als constructies tegen wind bestand zijn, ze ook de aardbevingen aan kunnen die in Nederland voorkomen. Maar dat is een verkeerde aanname want bij aard-bevingen trilt de grond heen en weer, en dat betekent dat de massapunt van het gebouw van groter belang is.

Het zal nog wel even duren voordat de NPR-richtlijn een formele, door een Bouwbesluit aangewezen, norm is en bouwers zich dus aan strengere regels moeten houden. Bijlaard: “Als je een nieuwbouwwoning in Groningen wilt kopen en je hebt geen haast, wacht nog een of twee jaar.”

Ook Limburg schrikt af en toe op van aardbevingen. Deze ontstaan door tektonische plaatverschuivingen of zijn het gevolg van verzakkingen op plekken waar vroeger mijnbouw heeft plaatsgevonden. In die provincie gelden evenmin richtlijnen voor aardbevingsbestendig bouwen. Maar gezien de heisa in Groningen verwacht Bijlaard dat het niet lang duurt voordat men ook in Limburg volop gaat discussiëren over nieuwe richtlijnen.