Begrippen - Kennisprogramma Natte Kunstwerken

In deze begrippenlijst geven we de omschrijvingen weer zoals er binnen ons Kennisprogramma over gesproken wordt.

Assetmanagement

Assetmanagement wordt binnen het KpNK opgevat als het risicogestuurd beheren, onderhouden, vervangen en renoveren van assets zoals natte kunstwerken. Dit assetmanagement is gericht op de instandhouding van een afgesproken functionaliteit met bijbehorende prestaties.

De natte kunstwerken vormen een uitdaging voor het assetmanagement van Rijkswaterstaat. Het merendeel van de kunstwerken in Nederland is al zo’n 70-100 jaar oud en vergt de komende decennia een ingrijpende renovatie of vervanging van de fundering en de constructieve opbouw.

Bresvloeiing

Bresvloeiing, ook wel zettingsvloeiing of val genoemd, is het verschijnsel waarbij een matig steil fijnzandig onderwatertalud (zoals de vooroever van dijken en kunstwerken) schijnbaar spontaan kan bezwijken.

In Nederland worden bestortingen toegepast om dit te voorkomen. Echter, bij de teen van dergelijke bestortingen kan door erosie alsnog een terugschrijdende bres ontstaan die schade berokkent aan de vooroeververdediging of kunstwerk. Met het numerieke rekenmodel TUDflow3D kan de gevoeligheid hiervoor aangetoond worden, in aanvulling op het wettelijke beoordelingsinstrumentarium (WBI) voor dijken.

Corrosie

Corrosie is aantasting van materiaal door roest en verwering als gevolg van veroudering. Rijkswaterstaat beheert een grote hoeveelheid damwanden grenzend aan zoet water, die al lange tijd geleden zijn aangelegdOp dit moment is het niet duidelijk welke (gedetailleerde) inspectiemethoden op welke manier een beeld kunnen geven van de staat van de damwanden. Vooral ruimtelijke spreiding, lokale defecten (bijvoorbeeld putcorrosie) en algehele constructieve staat spelen een rol bij de beoordeling. Aan de hand van recente monitoringgegevens van damwanden zal een analyse worden gemaakt van de daadwerkelijke corrosiesnelheden en de patronen daarin.

Drivers

(Onzekere) autonome ontwikkelingen, zoals klimaatveranderingen, bodemdaling, socio-economische veranderingen (bijvoorbeeld gebiedsontwikkelingen), beleidsdoelen op het gebied van waterhuishouding, scheepvaartontwikkelingen, machinerichtlijn, nieuwe technische normen, (allen 1e orde) en energietransitie en circulariteit (2e orde).

Economische levensduur

Levensduur die wordt bereikt als voor een object de toekomstige kosten voor beheer en onderhoud (inclusief gederfde baten) minus de toekomstige opbrengsten, hoger zijn dan de kosten van vervanging van dat object.

Einde levensduur

Einde levensduur is het moment waarop het einde van de technische, functionele en/of economische levensduur van een kunstwerk wordt bereikt. Het is het moment waarop een beslissing genomen wordt om een maatregel te nemen waarmee de levensduur verlengd kan worden of om een volgende levenscyclus in te gaan door middel van vervanging of renovatie.

De bepaling van het eindelevensduurmoment van een kunstwerk of van een onderdeel ervan, is van groot belang voor zowel het risicogestuurd beheer en onderhoud in de huidige levenscyclus als in de volgende levenscyclus.

Er zijn drie eindelevensduur-momenten:

Einde technische levensduur
Einde functionele levensduur
Einde economische levensduur

Einde technische levensduur

Definitie volgens Rijkswaterstaat: het einde van de technische levensduur wordt bereikt als met regulier onderhoud (= OBR) het afgesproken veiligheids-, prestatie- en risiconiveau niet gehaald wordt. Ongeacht de reden, primair is dat de afspraken gehaald worden. (denk aan een oldtimer auto, een brandweerauto, een bestelbus voor urgente dagelijkse leveringen). Het ontstaat door normale veroudering, gewijzigd gebruik, geen ondersteuning en wijziging in normen.

Einde functionele levensduur

Algemeen: wanneer de gevraagde veiligheids-, prestatie- en risicoafspraken structureel niet meer worden gehaald, maar het einde van de technische levensduur nog niet is bereikt. (Denk aan te langzame of te kleine kolkcapaciteit.)

Einde economische levensduur

Oftewel: wanneer er voor het functioneren, binnen de gemaakte veiligheids-, prestatie- en risicoafspraken, alternatieven zijn die goedkoper zijn dan het huidige alternatief, daarbij slechts de integrale toekomstige kosten in acht nemend. (Denk aan 1-op-1 vervanging van een versleten bewegingswerk of modernere IA bij bijvoorbeeld kasten voor weglussen.)

Functionele levensduur

Als we het hebben over functionele levensduur, dan gaat het om de functie die het natte kunstwerk, of een onderdeel ervan, uitoefent. Kan het) kunstwerk die nog optimaal vervullen? Daarbij kijken we naar verschillende functies: de scheepvaart, veiligheid en waterkwaliteit. Wijzigingen aan de ene functie hebben gevolgen voor de andere functies. Dat maakt dit een dynamisch geheel.

Een afname van de functie van het kunstwerk in de tijd tot aan het einde van de functionele levensduur, ontstaat als gevolg van veranderende functie-eisen. Bijvoorbeeld wanden, bodem en aanvaarroutes moeten een zwaardere belasting aankunnen omdat scheepsmotoren sterker worden. Of het natte kunstwerk moet een zwaardere golfslag aankunnen of meer water kunnen afvoeren als gevolg van klimaatverandering.

We moeten ons realiseren dat een nat kunstwerk vaak meerdere functies vervult, het is een multifunctionele asset. Het einde van de functionele levensduur kan dus per functie in de tijd verschillen. Het functionele levensduureinde vraagt derhalve ook om een beslissing c.q. afweging tussen de diverse functies.

Functionele samenhang

Bij functionele samenhang kijken we naar de functie van het natte kunstwerk binnen de netwerken waar het deel van uitmaakt en waar het dus een bijdrage aan de netwerkprestatie levert. Wat doet het kunstwerk en wat betekent het binnen dat systeem? Welke invloed heeft het voor de netwerkprestatie(s) als het einde van de functionele levensduur van het natte kunstwerk in zicht komt? Wat kunnen we nog met de restcapaciteit?

Bekijk hier de visualisatie van functionele samenhang:

Grond-constructie-interactie

Constructies worden ontworpen om belastingen (via de fundering) naar de ondergrond af te dragen. Als gevolg van deze belastingen kan de ondergrond gaan vervormen, waardoor de constructie (op andere plekken) meer of minder wordt ondersteund dan wel meer of minder wordt belast. Kortom: voor een scherpe beoordeling van een constructie is het nodig om ook deze interactie tussen constructie en omliggende grond in beschouwing te nemen.

Bij grond-constructie-interactie gaat het om het berekenen van krachten die uitgeoefend worden op het natte kunstwerk in relatie tot de sterkte van het kunstwerk zelf. Die berekeningen voeren we uit met een grond-constructie-interactiemodel waarbij we bij verdere doorontwikkeling ervan, ook de mogelijke reserves in draagkracht kunnen aantonen. Doorontwikkeling van het model moet leiden tot probalistische rekenmethodiek.

Kernvragen

Hoe lang gaat mijn kunstwerk nog mee?
Welke opties heb ik vervolgens?
Hoe weeg ik opties af in termen van kosten en baten, nu of later?

Onderdelen natte kunstwerken

Kunstwerken bestaan grofweg uit vier onderdelen:

· Fundering,
· Opbouw (de zogenoemde civieltechnische draagconstructie)
· Beweegbare delen
· Besturing/bediening/bewaking (de zogenoemde ‘3B’)

Elk van deze onderdelen kent een eigen levenscyclus. Ter indicatie: fundering 80-100 jaar, constructieve opbouw 50-70 jaar, beweegbare delen 30 jaar en besturing/bediening/bewaking ongeveer 10-15 jaar. Dit betekent dat er over vervanging en renovatie van één kunstwerk verschillende levenscycli van onderdelen parallel aan elkaar lopen en niet tegelijkertijd eindigen. Het betekent ook dat de assetmanagers op de korte termijn nog vooral de opgaves bij de 3B of bij beweegbare delen op het netvlies hebben. Die komen immers veel vaker langs. De onderdelen voor 3B (besturing, bediening en bewaking) vallen overigens buiten de scope van het Kennisprogramma en we zullen er daarom hierna verder geen aandacht aan besteden.

Ontwerplevensduur

Soms wordt ook gesproken over de ontwerplevensduur. Dat is de zichtperiode waarover de onzekerheden in belastingen en sterktedegradatie in het ontwerp van een bouwwerk (zoals een nat kunstwerk) worden meegenomen. Hier zitten zowel technische als functionele en economische aspecten aan vast.

Prognoserapport

Rijkswaterstaat maakt jaarlijks een prognoserapport Vervanging en Renovatie (VenR) om inzicht te geven in de omvang van haar opgave voor vervanging en renovatie.

Dit prognoserapport is input voor de eigen werkplanning en het levert onderbouwing voor de budgettering richting de investeringsfondsen (het Mobiliteitsfonds en het Deltafonds) en voor een doorkijk naar mogelijke kosten tot 2050. Het Kennisprogramma natte kunstwerken heeft als doel om dit prognoserapport steeds beter te kunnen voeden als het gaat om natte kunstwerken. Welk kunstwerk is wanneer in beeld voor vevanging of renovatie? En wat betekent dat, zowel wat betreft de gewenste actie als wat betreft budget?

Renovatie

Renovatie is de aanpassing van een (deel van een) bouwwerk of een (nat) kunstwerk aan de laatste en mogelijk toekomstige technische en functionele eisen die gesteld worden aan dat bouwwerk of kunstwerk.

Schroefstraalbelastingen

Voor het ontwerp van oever- en bodembeschermingen zijn empirische formules beschikbaar die in het verleden op basis van modelonderzoek zijn bepaald. Door de grotere schroefstraalbelastingen, als gevolg van de toegenomen vermogens en relatief kleinere afstanden tussen schroef en infrastructuur, zijn deze formules waarschijnlijk niet meer toepasbaar. De ambitie is om, met behulp van geavanceerde tools zoals Computational Fluid Dynamics (CFD), te komen tot een nieuwe gevalideerde ontwerpmethodiek. Hierin worden realistischer schroefstraalbelastingen meegenomen.

Technische levensduur

Door sterktedegradatie van materiaal, zoals gebruiksschade of corrosie (een verouderingsproces), dan wel door verouderde technologie, zal de technische staat van een kunstwerk in de tijd afnemen. Uiteindelijk kan die daardoor het einde van de technische levensduur bereiken. Welke geotechnische en constructieve consequenties veroudering met zich meebrengt, is maar beperkt bekend, laat staan vastgelegd in gevalideerde voorspellingsmodellen. Er is daarom voor bestaande objecten meer kennis nodig om de technische levensduur (beter) te kunnen bepalen.

Value of Information

Value of Information (VoI) is een middel om de verwachte winst van het verminderen van onzekerheid te waarderen door middel van het gebruik van data.