TNO02 Kennisprogramma Natte Kunstwerken TNO

Geplaatst op: 29 maart 2021

Aanleiding van het project

Voor het waarborgen van de waterveiligheid en waterzekerheid zijn goed functionerende waterbouwkundige constructies (natte kunstwerken) van essentieel belang. Een groot deel van deze constructies komt langzaam maar zeker aan het einde van hun technische ontwerplevensduur. De ontwerplevensduur van oude kunstwerken is doorgaans beperkt tot 50-100 jaar. Daar komt bij dat het werkelijk functioneren van deze constructies nadelig wordt beïnvloed door het intensievere gebruik dan bij het ontwerp was voorzien. Hierdoor ontstaat voor dergelijke constructies een omvangrijke en toenemende vervangings- en renovatieopgave wat voor de komende decennia kan leiden tot grote investeringen om de beschikbaarheid en de betrouwbaarheid in stand te houden.
Vanuit de behoefte bij beheerders en eigenaren van natte kunstwerken om kostenefficiënt om te gaan met de planning en prioritering van vervanging en renovatie van hun assets, is er een toenemende vraag naar kennis over het beheer van bestaande kunstwerken. Hierin spelen onder andere technische vraagstukken een rol, zoals de geschiktheid van beoordelingsmethoden om zo goed mogelijk het actuele en toekomstige veiligheidsniveau van de kunstwerken te kwantificeren. Andere vraagstukken betreffen de implementatie van innovatieve oplossingen die de levensduur effectief verlengen (bijvoorbeeld m.b.t. reparatie- en vervangingstechnieken) en het doeltreffend gebruik van informatie over daadwerkelijk gebruik van de infrastructuur.

Doel van het project

Het “Kennisprogramma Natte Kunstwerken” omvat gerichte studies en een validatietuin voor waterbouwkundige constructies. Hierin worden technische vraagstukken relevant voor de vervangings- en renovatieopgave van waterbouwkundige constructie beantwoord aan de hand van full-scale onderzoeken in een realistische ontwikkelomgeving. De full-scale onderzoeken vinden zowel binnen als buiten ontwikkellaboratoria plaats en worden uitgevoerd in samenwerking tussen TNO, andere kennisinstellingen, bedrijven, overheden en gebruikers. Binnen deze omgeving worden concepten, methoden en nieuwe technologieën gestructureerd onderzocht aan de hand van praktijkgegevens.
Het doel van het project “Kennisprogramma Natte Kunstwerken” is om de ontwikkeling, acceptatie, of (commerciële) verspreiding van innovatie te versnellen in een breed scala aan praktijksituaties door:
• aan de hand van object-specifieke inspectie, meet- en monitorgegevens, generieke kennis te ontwikkelen voor het beantwoorden van beheervragen;
• aan de hand van generieke kennis, risico’s te verkleinen bij het implementeren van nieuwe technologisch-geavanceerde ontwikkelingen;
• ten behoeve van het verkrijgen van ontbrekende praktijkgegevens, diverse full-scale meetlocaties te definiëren(INITIATIE-fase), inrichten (IMPLEMENTATIE-fase) en benutten (UITVOERINGS-fase).
Er is gekozen voor een indeling in drie categorieën praktijkvragen:
1) Gebruikszekerheid, gericht op het verbeteren van kennis voor het bepalen van de gebruikszekerheid;
2) Constructieve veiligheid, gericht op het verbeteren van kennis voor het toetsen van de sterkte & Stabiliteit van bestaande waterbouwkundige constructies;
3) Effectiviteit Innovatieve Oplossingen, gericht op het verbeteren van kennis voor het optimaliseren van innovatieve oplossingen voor levensduurverlenging.

Omschrijving van de activiteiten

Het onderhavige TKI voorstel omvat een aantal onderdelen uit het “Kennisprogramma Natte Kunstwerken” die vallen onder de ontwikkelrichting “Constructieve veiligheid”. Verbreiding naar overige categorie is voorzien in de toekomst.
1) Data analyseren en toepassen
De toegankelijkheid van conditiegegevens wordt verbeterd door een generieke datastructuur te creëren waar de grote verscheidenheid aan gegevens (inspecties, (N)DT, monitoringsgegevens, etc.) op eenduidige wijze in kan worden opgeslagen. Daarmee worden de gegevens (breed) toegankelijk voor nadere analyse t.b.v. kennisontwikkeling. De vraag strekt zich uit van wat er moet worden gemeten, wat dat kan opleveren, tot hoe verwerk en visualiseer je de verkregen informatie. Uitvoering vindt stapsgewijs plaats via een paar verdiepingsslagen.
2) Prestatie modelleren en beoordelen
De kennisontwikkeling richt zicht primair op het ontwikkelen van prestatiemodellen voor het vaststellen en voorspellen van de technische en functionele staat en (rest)levensduur van bestaande natte kunstwerken. Het doel is het opstellen, valideren en integreren van geavanceerde modellen die gebruik maken van (nieuw te ontwikkelen) effectieve meet-, monitor- en inspectiemethoden.
2) Praktijkgegevens inwinnen
De specificaties voor een full-scale meetlocatie worden uitgewerkt voor representatieve case(s). Hierbij wordt inzichtelijk gemaakt in hoeverre de in te winnen praktijkgegevens, al dan niet middels een rekenmodel, zullen worden benut bij of aanscherpen van methodieken of verbeteren van innovatieve oplossingen.

Verwachte resultaten

Uiteindelijk zal de TKI, naast de opgedane inzichten, leiden tot een generieke methodiek voor het toepassen van praktijkgegevens voor het beoordelen van de gebruikszekerheid en veiligheid van natte kunstwerken en de effectiviteit van innovatieve oplossingen.
Met betrekking tot de scope van dit TKI-Project “Kennisprogramma Natte Kunstwerken TNO fase 1” worden een aantal stappen gezet binnen de onderdelen “Data analyseren & toepassen“ Prestatie modelleren en beoordelen” en “Praktijkgegevens inwinnen” voor de ontwikkelrichting “Constructieve veiligheid”.
De volgende resultaten worden opgeleverd:
• Verbetering van modellen voor het bepalen van de betrouwbaarheid van natte kunstwerken incl. grond-constructie interactie.
• Het inwinnen van object-specifieke inspectie-, meet- en monitoringsgegevens ten behoeve van generieke kennis en model validatie (één of meer uitgewerkte cases).

Innovativiteit

Met de resultaten van dit project ontstaat een basis voor gevalideerde, generiek toepasbare methodiek voor het beoordelen van de civiele constructiedelen van natte kunstwerken ondersteund door gebruik van DATA uit meten, inspecteren en monitoren. Hierbij blijft de scope van dit TKI-Project “Kennisprogramma Natte Kunstwerken TNO fase 1” beperkt tot beoordelen van constructieve veiligheid. De resultaten leveren tevens input voor het in de toekomst beoogde uitwerking m.b.t. het beoordelen van gebruikszekerheid en effectiviteit van innovatieve oplossingen.

Valorisatie

Bij de ontwikkeling van de generiek toepasbare beoordelingsmethodiek wordt rekening gehouden met opname ervan in een norm of richtlijn. Dit kan betekenen aansluiten bij een bestaande norm of richtlijn of het opzetten van een zelfstandige richtlijn.
Om zorg te dragen voor een goede toepasbaarheid van de resultaten worden projectpartners uit de hele keten betrokken. Dit zijn de (mede-)probleemeigenaren, de leveranciers van producten, beheerders van de testfaciliteiten en certificerende instanties. Door hun participatie in het project raken zij direct en actief betrokken.
De resultaten van het onderzoek zijn verder toegankelijk voor de gehele bouwsector. Dit wordt gerealiseerd door publicaties in vakbladen, een website en presentaties op symposia.

Link naar projectresultaten…