Loading...

De Onderbreking

Kabels en leidingen

Kabels en leidingen

Harderwijk, Parkeergarage Houtwal

Visie van: Egbert van der Wal

City Deal moet ook aardgasvrij dichterbij brengen

Afstudeeronderzoek: leidingen en aardbevingsbelasting

Beslissen over rioolvervanging

Den Haag Rotterdamsebaan

Ontwikkelen vanuit permanente tijdelijkheid

Zo kan het ook: creatief met kabels en leidingen

Kennisbank

Kabels en leidingen

BIM’men in de bodem

De nieuwe verbinding tussen Houten en de A12 komt er op papier, in de praktijk én virtueel. Aannemer Dura Vermeer, die het project op 19 februari 2013 gegund kreeg, maakt bij het ontwerp, de aanleg en het beheer en onderhoud gebruik van een Bouw Informatie Model (BIM). Een bijzondere keuze, want bij infraprojecten zijn BIMs lang niet zo gebruikelijk als in de woningbouw.

Kort gezegd is een Bouw Informatie Model (BIM) een digitaal 3D-model van het te realiseren object, waarin alle relevante informatie is opgeslagen. In het BIM van een nieuwbouwhuis kun je bijvoorbeeld opzoeken waar het raam komt, hoe groot het is en welke materialen er gebruikt worden. Omdat alle betrokken partijen in hetzelfde model werken, zijn de data altijd compleet en up-to-date. Met name in de woningbouw kan een BIM winst opleveren, omdat de modelonderdelen vaak herbruikbaar zijn (voor tien ramen hoef je er maar één te modelleren). Bij infraprojecten speelt dit voordeel in mindere mate en staat de toepassing van BIM nog in de kinderschoenen.

Procescoördinator Mark van der Meer: “Voor het project bij Houten, de N421, hebben we om meerdere redenen gekozen voor een BIM. Het is allereerst een communicatiemiddel naar de omgeving en de opdrachtgever. Hinderbeperking is één van onze projectdoelstellingen en het was een belangrijk criterium bij de gunning. Ten aanzien van fasering, logistiek en werkwijze hebben we een aantal beloftes gedaan. Met het BIM kunnen we die beter nakomen en laten zien dát we ze nakomen. Je kunt straks heel precies laten zien wat er bij mensen voor de deur gebeurt, waar de bouwwegen lopen, welke tijdelijke constructies er zijn. Bovendien is duidelijk wanneer er werkzaamheden zijn, want de fasering verwerken we ook in het model.”

Ondergronds

Het BIM voor het project in Houten bevat ook ondergrondse objecten, zoals de tunnel die bij de Achterdijk wordt aangelegd. “Toen die aan het model werd toegevoegd, bleek dat het voorkeurstracé van de provincie voor kabels en leidingen precies de folieconstructie doorkruist”, legt Jeroen Vels, 3D-modelleur en BIM-specialist, uit. “Dat geeft mogelijke lekkagepunten die je wilt voorkomen.” Met de visualisaties uit het BIM gaan ze nu samen met de provincie een oplossing bedenken. Van der Meer: “Zonder BIM zouden we deze raakvlakken minder snel hebben vastgesteld: je vindt ze nu direct als je aan het ontwerpen bent, en niet pas erna, als je plannen met elkaar gaat vergelijken.”

Volgens de heren heeft een BIM zeker een meerwaarde voor ondergrondse aspecten, omdat daar de meeste risico’s zitten. Tegelijkertijd kunnen onzekerheden in de bodem het model minder betrouwbaar maken, of valt dat mee? Vels: “Het klopt dat je sommige dingen niet exact in een BIM kunt vastleggen. Van kabels en leidingen is de diepte bijvoorbeeld nergens geregistreerd. Maar de x/y-locatie wel, dus op die plek voeg je de kabel toe aan het model en dan kun je schuiven met de diepte. Als we ergens problemen vermoeden, gaan we met proefsleuven na hoe diep de kabel in de praktijk ligt.”

“De grondopbouw leggen we nog niet vast in het BIM, die is te onzeker. In het DINOloket staat vooral puntinformatie en je kunt verschillende punten niet zomaar met elkaar verbinden: dat een zandlaag bij punt A en punt B op diepte X ligt, wil niet zeggen dat de laag overal tussen A en B op diepte X ligt. De puntinformatie uit het DINOloket en onze eigen sondeerresultaten kun je wel toevoegen om projectinformatie centraal te houden. Ik zie constructeurs echter nog niet het BIM raadplegen voor sondeerwaarden, zo ver zijn we nog niet”, aldus Vels.

3D versus 2D

Ook gaat het BIM nog niet de bouwplaats op. Als het ontwerp klaar is, worden voor de uitvoerders 2D-tekeningen uitgedraaid. “Onze sector is conservatief, je kunt niet zomaar met een 3D-model komen aanzetten. Ook bouw- en woningtoezicht is gewend op een bepaalde manier hun tekeningen te krijgen”, vertelt Vels. “De tekeningen worden wel uit het model gegenereerd, dus als er iets in het model verandert, verandert dat ook op de tekeningen. Toch is hier veel winst te boeken. Ik ben nu de helft van de tijd kwijt aan het modelleren en de andere helft aan het maken van tekeningen. Op de modelleertijd kun je niets verdienen, want die heb je altijd nodig, maar het maken van tekeningen kan sneller. In de toekomst gaat het model wellicht mee naar de bouwkeet en printen ze daar de tekeningen die ze nodig hebben.”

Combineren

Over het algemeen gaat een BIM over één bouwwerk, maar zeker in het geval van infraprojecten staat een constructie zelden op zichzelf. Bij het project van Dura Vermeer gaat ProRail bijvoorbeeld aan de slag met een spoortunnel. “Hun tunnel loopt straks onder onze weg door. Omdat de aanbesteding nog loopt, is er verder nog weinig bekend, maar om de raakvlakken te beheersen, zullen we telkens als zij een fase af hebben, de tunnel verwerken in ons model. Het is even afwachten hoe gedetailleerd we dat kunnen doen en wat de kwaliteit van het model is, maar zo willen we het wel insteken”, zegt Van der Meer.

Vels: “De volgende stap – maar dat is toekomstmuziek – is een nationale database van BIMs. Je kunt erop wachten dat opdrachtgevers eisen dat je niet alleen de echte weg en kunstwerken oplevert, maar ook het model ervan. De bottlenecks zijn nog welk formaat je moet opleveren en welke informatie je aan het model moet hangen.”

“Op termijn moeten we gewoon van de term ‘BIM’ af. Het principe van 3D-modelleren, centraal opslaan van informatie en koppelen van informatie aan objecten, is iets wat je in de toekomst standaard moet toepassen”, aldus Vels.

Parkeergarage Houtwal

Om in de binnenstad voldoende parkeergelegenheid te creëren zonder dat dit ten koste gaat van de leefbaarheid van het centrum, heeft de gemeente Harderwijk een nieuwe parkeergarage laten bouwen aan de Houtwal.

De garage is rond, heeft een diameter van 60 meter en biedt plaats aan 450 voertuigen. In het midden heeft hij een groot glazen dak, dat ervoor zorgt dat tot onderin – ruim 21 meter beneden het maaiveld – daglicht valt. De parkeerlagen hebben de vorm van een spiraal en liggen rond de lichtschacht die een doorsnede heeft van 12 meter. Op weg naar beneden komen bezoekers nergens een pilaar tegen. Voor het verlaten van de garage is een aparte rijbaan gemaakt rond de lichtschacht, die automobilisten zonder obstakels naar de uitgang voert.

Automobilisten rijden als in een kurkentrekker naar beneden. (Beeld: Gemeente Harderwijk)

Diepwanden

De garage is aanbesteed als design-and-constructcontract, en ontworpen en gebouwd door bouwcombinatie Houtwal. Voor de bouw zijn diepwanden gemaakt tot een diepte van 24,5 meter, waarbij elk paneel ongeveer 8 meter breed is en 1,2 meter dik. Een rubberen slab tussen de diepwanden zorgt voor een goede waterdichte afsluiting.

Nadat de ring van diepwanden gereed was, is het grootste deel van de grond hydraulisch ontgraven om overlast voor de omgeving door vrachtwagens te voorkomen. Het natte zand is opgezogen en via een persleiding naar een depot verpompt. De leidingen hiervoor zijn tijdelijk in het gemeentelijke riool aangebracht.

Tijdens graafwerkzaamheden zijn resten van een oude stadspoort ontdekt. Deze zijn gerestaureerd en staan tentoongesteld op de onderste verdieping van de parkeergarage.

Onderwaterbeton

De onderste vloer van de garage bestaat uit onderwaterbeton. Om opdrijven van deze vloer te voorkomen zijn ruim 400 GEWI-ankers aangebracht met een lengte van 34 meter. De paalpunten van deze ankers zitten 53 meter onder het maaiveld.

Voorafgaand aan het storten van het onderwaterbeton is een wapeningslaag van een meter dik aangebracht, die ervoor zorgt dat de vloer niet opbolt. Na uitharding van het onderwaterbeton bleek de aansluiting tussen de vloer en wanden nog niet volledig waterdicht. Daarom hebben duikers gaten door het beton geboord en met injectielansen een expanderende tweecomponentenhars geïnjecteerd tussen de vloer en de wanden. Toen de lekkage was verholpen, heeft de bouwcombinatie het water uit de bouwput gepompt en is begonnen met de afbouw.

Eerst is bovenop het onderwaterbeton een constructieve vloer gemaakt van 75 centimeter dik. Vervolgens zijn de middenkoker en de trappenhuizen gebouwd. Vanuit de trappenhuizen zijn de kolommen gesteld waarop de prefab betonnen parkeerdekken steunen. Het betreft acht betonnen kolommen voor de middenring en zestien voor de buitenring. Het niet-glazen deel van het dak bestaat uit ruim vijftig betonnen dakliggers met een gewicht van elk zestien ton. Het dak is voorzien van gras en het glas is beloopbaar om het gebied een parkachtige uitstraling te geven.

Sprinkler-installatie

De parkeergarage is voorzien van energiezuinige, dimbare led-verlichting. In totaal gaat het om 650 led-armaturen die vier standen hebben: 30, 25, 20 en 15 Watt. Verder is de garage uitgerust met een sprinklerinstallatie. Bij brand gaan de sprinklers nabij het vuur direct sproeien, zodat een brand geen kans heeft zich verder te ontwikkelen. Daardoor blijft de temperatuur bij een brand laag en blijft de bouwkundige constructie gespaard. Een ventilatiesysteem zorgt voor de afvoer van rook.

Tijd voor actie

“Havenbedrijf Rotterdam heeft optimalisering van doorvoermogelijkheden en kansen voor bedrijvigheid hoog in het vaandel staan. Daarom wordt de komende jaren ingezet op het zo efficiënt mogelijk benutten van de nog schaars aanwezige besteedbare ruimte. Dit geeft een dynamiek waarbij aspecten zoals inventiviteit, samenwerking en doorzettingsvermogen belangrijk zijn.

Van 2010 tot 2012 was ik voor Havenbedrijf Rotterdam werkzaam in het Midden-Oosten bij Port of Sohar in Oman. De ontwikkel- en opstartfase waarin deze nieuwe haven zich bevond en de zee aan ruimte in de woestijn, zorgden ervoor dat er weinig belemmeringen waren om infrastructuur te ontwikkelen. In een bestaande haven zoals Rotterdam is die luxe er niet. Er is beperkte fysieke ruimte voor nieuwe infrastructuur, waardoor complexe technische en operationele interacties ontstaan.

Sinds oktober 2013 geef ik leiding aan de nieuwe afdeling engineering, die onder andere verantwoordelijk is voor de voorbereiding, het ontwerp en de realisatie van boven- en ondergrondse infrastructurele werken. Deze afdeling is opgezet om technische kennis en ervaring van onze eigen mensen te waarborgen en de nieuwste kennis in huis te halen. Door inzet van nieuwe oplossingstechnieken en het initiëren en begeleiden van verregaande samenwerking waarin iedereen elkaars belangen probeert te begrijpen, zoeken we binnen projecten naar integrale oplossingen. De wil om er samen uit te komen, de toevoeging van frisse blikken en vroegtijdig samenwerken, zorgen voor een uitkomst die meer is dan de som der delen. Cliché, maar waar.

Deelname aan kennisplatforms zoals het COB dagen uit tot nieuwe ideeën die waarde creëren, en zorgt voor wederzijdse vooruitgang. Vanuit verschillende oogpunten en werkvelden wordt hier nagedacht over nieuwe kansen. Kruisbestuiving en over de grenzen van je eigen werkveld heen kijken, leveren mogelijkheden voor integrale oplossingen voor bestaande problemen en voorkomt toekomstige problemen.

Eén ding is zeker, op dit moment is veel onzeker en verandert de wereld snel. Je positie versterken is alleen mogelijk als je met onzekerheid durft om te gaan en adaptief blijft, zodat je de veranderingen voor jou kan laten werken. Alleen door op vele fronten samen te werken en zelf bij te dragen aan nieuwe kennis, kansen en mogelijkheden kun je blijven groeien.”

Egbert van der Wal werkt sinds 2008 voor het Havenbedrijf Rotterdam en is sinds kort manager engineering van de nieuw opgezette projectengineering afdeling. Egbert is hiervoor betrokken bij COB, SBRCURnet en samenwerkingsverbanden met universiteiten en hogescholen. Ook is hij bestuurslid van PIANC Nederland.

(Foto: Vincent Basler)

City Deal moet ook aardgasvrij dichterbij brengen

In 2016 lanceerde Amsterdam de strategie Naar een stad zonder aardgas. Nieuwbouwgebieden worden al niet meer op aardgas aangesloten. Voor de bestaande bouw kiest Amsterdam voor een gebiedsgerichte aanpak. Daaraan wordt invulling gegeven met een zogeheten City Deal, een samenwerkingsverband van netbeheerders, woningcorporaties, warmteleveranciers en het Rijk. De Van der Pekbuurt in Amsterdam-Noord is aangewezen als pilot.

Er is afgesproken dat per gebied wordt bekeken wat de beste aanpak is en welke alternatieven voor aardgas het meest geschikt zijn. Ook alternatieven als volledig elektrische warmtesystemen of geothermie komen daarbij in beeld. Essentieel is dat de transitie in samenhang met andere opgaven wordt bekeken. Adviseur stedelijke programmering Ruben Klijn: “We hebben nog meer opgaven, zoals herinrichtingsprojecten, het autoluw maken van de binnenstad, klimaatbestendig inrichten en de sociale wijkaanpak. We willen deze opgaven combineren om tot integrale afwegingen te komen. De energietransitie is belangrijk, maar is dus niet de enige opgave. Er spelen veel verschillende belangen in de openbare ruimte. De gemeente wil ten aanzien van het aardgasvrij maken van de stad keuzevrijheid bieden. We onderzoeken nu hoe we dat proces het best structureel kunnen inrichten. In de tussentijd gaan de ontwikkelingen gewoon door.”

Pilotproject

Een van die tussentijdse ontwikkelingen betreft de Van der Pek- en Gentiaanbuurt in Amsterdam-Noord. De directe aanleiding om daar aan de slag te gaan, was het besluit van woningbouwcorporatie Ymere om het woningbezit in die wijk duurzaam te renoveren en van het gas af te halen. De woningen worden volledig gerenoveerd. De straten zijn smal, en voor woningen aan de andere kant van de straat moet de gasaansluiting gehandhaafd blijven. Nuon Warmte heeft een inschatting gemaakt van de toekomstige stadsverwarmingsbehoefte, en heeft mede op basis daarvan met Ymere een contract gesloten voor de levering van stadswarmte voor vijftien jaar.

De Van der Pekbuurt is een arbeiderswijk uit begin twintigste eeuw aan de noordoever van het IJ. (Foto: gemeente Amsterdam/Koen Smilde Photography)

Stadsdeelregisseur in Amsterdam-Noord Eric van den Beuken: “Het gaat in eerste aanleg om 38 woningen in het eerste van zeven blokken in de Gentiaanbuurt. Er is geen primair warmtenet in de buurt en er moet dus gebruikgemaakt worden van tijdelijke warmtecentrales die ergens in de openbare ruimte geplaatst moeten worden. Daarnaast moet er een warmte-overdrachtstation gerealiseerd worden dat de warmtelevering voor drie- tot vijfhonderd aansluitingen kan verzorgen. Aardgasvrij organiseren via stadswarmte laat dus ook zichtbare sporen na in de openbare ruimte die in deze toch al smalle wijken steeds meer onder druk staat.”

Puzzel

Ruben Klijn: “De renovatieplanning van Ymere is autonoom. Daaruit volgt het verzoek aan Nuon Warmte om een aansluiting op het warmtenet te realiseren. Nuon Warmte richt zich tot de gemeente voor vergunningen en dergelijke. Voor Ymere is dit een heel strategisch besluit. Zodra de investeringsbeslissing is genomen, wil men uiteraard zo snel mogelijk tot uitvoering komen. Nuon heeft een wettelijke leveringsplicht. Dat leidt tot de puzzel die we nu proberen te leggen. Waarbij een belangrijke vraag is of er überhaupt plaats is in de ondergrond. Andere stakeholders in de ondergrond, Waternet, Liander en KPN, willen mee in dit project. Maar de vraag blijft: halen we december 2018, het moment waarop de eerste gerenoveerde woningen worden opgeleverd, of moeten de bewoners de boel de eerste maanden verwarmen met straalkachels?”

Halen we december 2018 of moeten de bewoners de boel de eerste maanden verwarmen met straalkachels?

Stevige ambitie

De pilot in de Van der Pekbuurt moet bijdragen aan een aanpak waarmee het aardgasvrij maken van wijken steeds sneller kan verlopen. In de overeenkomst die de gemeente Amsterdam met woningcorporaties heeft gesloten, is afgesproken dat zij een leidende rol hebben in dit transitieproces – alleen Ymere heeft al meer dan 40.000 huurwoningen in Amsterdam. Maar ook met de ‘grote stappen’ die langs deze weg gezet kunnen worden, is de uitdaging om de ambitie van de gemeente Amsterdam waar te maken, bijzonder groot. Senior adviseur Ruimte en Duurzaamheid Theun Koelemij: “De corporaties hebben hun plannen voor de komende jaren kenbaar gemaakt. Op basis daarvan hebben we een kaartje gemaakt, waarop de eerste 10.000 woningen die van het gas af gaan, zijn ingetekend. De ambitie uit het coalitieakkoord – aardgasvrij in 2040 – vraagt een tempo van gemiddeld 20.000 woningen per jaar. In 2018 zullen er weer 20.000 worden aangewezen. We moeten dus razendsnel leren en het tempo fors verhogen. Dat Amsterdam in 2040 aardgasvrij moet zijn, is de enige zekerheid.”

De snelheid waarmee aardgasvrij bereikt moet worden, zal ongetwijfeld betekenen dat er ook na de Van der Pekbuurt wijken zullen volgen waarvoor nog geen kant-en-klaar plan van aanpak beschikbaar is. In de tussentijd wordt met de City Deal wel gewerkt aan een integrale aanpak die het aardgasvrij maken zo soepel mogelijk moet verbinden met de genoemde andere opgaven in de stad. Theun Koelemij: “We hebben een Datasquad ingericht waarmee we alle planningen in kaart brengen en op elkaar kunnen afstemmen. Ook daarin werken we samen met Waternet (riool en water), Liander (gas/elektra), Nuon Warmte en de corporaties.”

Gemeenten aan zet?

Aan de Klimaattafels, waar het aardgasvrij maken van Nederland wordt voorbereid, lijkt men eensgezind over het feit dat gemeenten de regie moeten hebben. Zover is het in de praktijk nog niet. Eric van den Beuken: “De gemeente heeft op dit moment geen sleutels om op te treden of af te dwingen, maar kan de beschikbare privaatrechtelijke instrumenten desgewenst wel op-en-top uitnutten.” In de praktijk van de City Deal is het nu nog niet nodig dat Amsterdam zijn spierballen laat zien. De grote winst van de City Deal-aanpak is dat alle betrokken partijen weten en accepteren dat je (in de ondergrond) niet solo kunt opereren. Andere partijen hebben ook behoefte aan regie. En iedereen is gecommitteerd aan een gezamenlijke integrale aanpak. Of dat zo blijft, is overigens de vraag. Theun Koelemij: “De aanpak die we nu hanteren, wordt breed gedragen. Maar we moeten ons realiseren dat we tot nu toe vooral op relatief kleine schaal werken. Als we straks naar 20.000 woningen per jaar gaan, gaat het pas echt pijn doen. Al was het maar omdat we niet ieders planning kunnen volgen en partijen investeringen dus sneller moeten afschrijven.”

Leren in de praktijk

In de Van der Pekbuurt zal grotendeels nog sprake zijn van ad-hoc-oplossingen. “Wat we in deze fase leren,” zegt Eric van den Beuken, “is dat de regierol niet goed is belegd, dat nog onduidelijk is wie welke kosten draagt, dat we niet weten hoe het stelsel van vergunningen en procedures vormgegeven dan wel aangepast moet worden om de renovatieplanningen van private partijen mogelijk te kunnen maken. Daarbij komt dat we ons moeten realiseren dat we als overheid veranderingen wel kunnen stimuleren, maar dat acceptatie uiteindelijk afhankelijk is van hoe wij als overheid verschillende opgaven slim weten te combineren. Voor dat slim combineren bestaat geen masterplan. Het hangt – ook in technische zin – af van de lokale situatie. Heb je een warmtebron in de buurt of niet? Dat maakt al een groot verschil. Je kunt uiteindelijk misschien voor tachtig procent tot standaardisatie komen, maar er zal altijd een stukje maatwerk nodig zijn. Afhankelijk van breed genoeg gedragen ‘sense of urgency’ in de buurt heb je incentives nodig om te kunnen veranderen. Het proces begint met het uitspreken van wat je wilt bereiken. Het tempo waarin je die ambitie kunt bereiken, is ook afhankelijk van wat mensen willen, en de mate waarin je dwingend wilt optreden.”

Toetsen van leidingen op aardbevingsbelasting

Sinds een aantal jaren neemt de frequentie alsmede de zwaarte van aardbevingen in Noord- Nederland als gevolg van de aardgaswinning toe. De overheid en het bedrijfsleven vragen zich af of bestaande en nieuwe ondergrondse leidingen bestand zijn tegen toekomstige aardbevingen. Onno Walta heeft voor behalen van de titel Master of Pipeline Technology een methode ontwikkeld waarmee de kans op bezwijken door het passeren van een aardbevingsgolf kan worden bepaald. De methode sluit aan op de huidige normen van de NEN 3650 serie en Eurocode.

Voor natuurlijke aardbevingen – tektonische aardbevingen als gevolg van het verschuiven van aard-schollen – bestaan al methoden om de bestendigheid van constructies te berekenen. De aardbevingen in Noord-Groningen worden door gaswinningen veroorzaakt. Zulke geïnduceerde aardbevingen kunnen andere gevolgen hebben voor ondergrondse leidingen, omdat de duur van de beving korter is en de beving op een ger ingere diepte plaatsvindt. Het afstudeeronderzoek van Onno Walta richtte zich op het berekenen van de invloed van dit type aardbevingen op buisleidingen.

Geïnduceerde aardbevingen introduceren extra spanningen en vervormingen in de leidingwand, die kunnen leiden tot falen of bezwijken van de leiding. Om de extra spanningen te berekenen, is in de thesis gebruikgemaakt van de theorie van Spangler uit de NEN 3650. Het blijkt dat slechts enkele parameters significante invloed hebben op de spanningen in de buisleidingwand.

Door heel Nederland liggen er leidingen in de grond voor het transport van gas. (Foto: Gasunie).

Ringspanning

De maatgevende grond- en aanlegparameters bepalen de grootte van de tangentiële ringspanningen in de buiswand. De ontwikkelde methode start daarom met het bepalen van de gemiddelde waarde en standaardafwijkingen in die parameters. Met deze parameters als invoer wordt de gemiddelde en de karakteristieke tangentiele buiswandspanning berekend. Naast de grondbelasting wordt de ringdoorsnede van de buisleiding ook belast door druk vanuit de aardbevingsgolf. Deze dynamische belasting is kort, maar wel éénzijdig. Dit heeft tot gevolg dat er extra tangentiële spanningen in de buiswand ontstaan. De grootte van deze dynamische belasting is met behulp van Plaxis bepaald.

Aardbevingsgolven veroorzaken ook belasting in de axiale richting van de buis. De grootte van de belasting hangt af van de zwaarte van de aardbeving alsmede van de samenstelling van de dertig meter grond direct onder het maaiveld. Schattingen of metingen geven de maatgevende parameters voor het berekenen van de gemiddelde en de karakteristieke axiale spanningen. Bij die berekening is de opbouw van de buisleiding van belang. Bij continue leidingen zonder koppelingen ontstaan door de opgelegde grondverplaatsingen vanuit de aardbevingsgolf buigende momenten en axiale krachten in de buisleiding. Het effect van de aardbevingsgolf is onder ander afhankelijk van de hoek van inval ten opzichte van de as van de buisleiding.

Bij leidingen opgebouwd uit korte buizen, ofwel discontinue leidingen, concentreren de opgelegde grondverplaatsingen zich als hoekrotaties in de koppelingen. De grootte van de hoekrotatie is afhankelijk van de grootte van opgelegde grondverplaatsingen en van de verhouding n = golflengte aardbeving λ / buislengte Lbuis. Voor grote verhoudingen van n volgt de buis als het ware de golfbeweging in de grond. De hierbij optredende hoekrotaties zijn voor omstandigheden in Groningen maximaal 1,2°. De optredende buigende momenten en axiale krachten zijn bij discontinue leidingen lager dan bij continue leidingen. Bij toenemende buislengte nemen de grootte van de buigende momenten en axiale krachten toe terwijl de grootte van de hoekrotaties afneemt.

De grafiek toont de hoekrotatie van discontinue leidingen als functie van de verhouding golflengte en buislengte. Factor alfa is een hulpgrootheid om de grootte van de hoekverdraaiing te berekenen.
(Grafiek: Onno Walta)

 

 

Interactie

Hoewel een aardbevingsbelasting een dynamische belasting is, wordt de berekening quasi statisch uitgevoerd. Voor een rechte veldstrekking zonder bochten of aansluitingen is deze benadering verantwoord. Per buismateriaal wordt de interactie tussen de axiale en tangentiële spanningen bepaald voor de gemiddelde waarde en karakteristieke spanningen. Voor de combinatie buisdiameter, doorsnede en toelaatbare materiaalspanning wordt de bezwijkspanning berekend. Hierdoor is het mogelijk met behulp van Excel de toetsing uit te voeren.

Voor zowel voor de belasting op de buisleidingen als de weerstand van de buisleidingen tegen de belasting, zijn nu de gemiddelde waarden met bijbehorende standaardafwijking vastgesteld. Deze waarden worden gebruikt in de toetsing gebaseerd op een analyse volgens de First Order Methode uit de Eurocode NEN-EN 1990 +A1/C2:2011. Dit is een probabilistische bovengrensbenadering op niveau II. Met behulp van een wiskundige bewerking wordt de betrouwbaarheidsfactor β berekend, waarmee ook de kans op bezwijken bekend is. Met deze kans kan men afwegen welke maatregelen men moet nemen om de gevolgen van een aardbeving te minimaliseren.

Rol informatie bij rioolvervanging vaak beperkt

Nederlandse gemeenten geven ieder jaar honderden miljoenen uit aan rioolvervanging. Je zou daarom verwachten dat vervangingsbeslissingen goed zijn onderbouwd en zijn gebaseerd op grondig inzicht in de toestand van het riool. Dat is niet altijd het geval. Dat blijkt uit een onderzoek van het kennisprogramma Urban Drainage.

“Rioolvervanging is een van de vier thema’s van ons kennisprogramma”, vertelt programmadirecteur Jeroen Langeveld. “Een belangrijk thema. Gemeenten besteden jaarlijks ongeveer zestig procent van de rioolheffing aan vervanging. Daarmee is het de grootste kostenpost binnen de rioleringszorg.”

“Binnen het thema vervanging doen promovendi onderzoek naar verschillende aspecten van rioolvervanging. Zo gaat een van hen onderzoeken hoe je in een vroeg stadium lekken in persleidingen kunt detecteren. Daarbij kijkt hij of veranderingen in het geleidingsvermogen van de omringende grond door lekwater een goede indicator is. Een ander gaat na of hij een goed alternatief kan ontwikkelen voor de zogeheten camerawagen, waarmee rioolinspecties nu vaak worden uitgevoerd. Hij kijkt naar een wagentje met verschillende sensoren, bijvoorbeeld een laser voor het deel boven water en een sonar voor het deel onder water. Weer een ander onderzoekt hoe we vervanging kunnen gebruiken om tot systeemveranderingen te komen. Veranderingen die nodig zijn om te kunnen inspelen op klimaatverandering en bijvoorbeeld nieuwe waterzuiveringstechnologieën.”

In het laboratorium testen onderzoekers van het kennisprogramma Urban Drainage de reststerkte van een oude betonnen rioolbuis. (Foto: Urban Drainage)

Informatie

Langeveld: “Wouter van Riel heeft de afgelopen jaren voor zijn promotieonderzoek gekeken welke rol informatie speelt bij besluiten over rioolvervanging. Op welke gronden besluit een beheerder op een bepaald moment om een rioolstelsel te vervangen en welke invloed heeft de kwaliteit van de informatie over de toestand van het riool daarbij? Voor dit onderzoeksproject – dat inmiddels is afgerond – heeft Van Riel 150 vervangingsprojecten geanalyseerd. Bij circa de helft van deze projecten ging het uitsluitend om het vervangen van een slecht stuk riool. Bij de rest van de projecten werd naast het riool ook andere infrastructuur aangepakt. Denk aan wegen en openbare ruimte, maar ook aan drinkwater- en gasleidingen. Uit de analyse blijkt onder andere dat de meeste rioolbeheerders tot vervanging besluiten op basis van vuistregels en intuïtie, aangevuld met visuele inspecties. Tegelijkertijd weten we uit het promotieonderzoek van Jojanneke Dirksen dat deze inspecties lang niet altijd betrouwbare informatie opleveren.”

Serious game

“Voor het onderzoek hebben we gebruikgemaakt van de serious game Maintenance in Motion. Dit is een digitaal spel dat we speciaal hebben ontwikkeld om het beheer van stedelijke infrastructuur na te bootsen. Spelers – beheerders van stedelijke infra – beheren in het spel elk hun eigen infrastructuur, zoals een drinkwater-, gas-, of rioleringsnetwerk of weg. Net als in het echt verouderen deze infrastructuren totdat ze falen. De beheerders moeten dit zien te voorkomen tegen zo gering mogelijke kosten. Ze kunnen steeds kiezen uit drie maatregelen: niets doen, inspecteren of vervangen.”

Spelomgeving van Maintenance in Motion. (Beeld: Wouter van Riel)

“Voor het onderzoek zijn we van vier verschillende spelsituaties uitgegaan. In twee situaties neemt de rioolbeheerder in zijn eentje beslissingen, waarbij hij in het ene geval beschikt over perfecte informatie over de staat van zijn riool en in het andere over imperfecte informatie. In de andere twee spelsituaties nemen netbeheerders en beheerders van de openbare ruimte samen een beslissing, ook weer met perfecte en met imperfecte informatie over de onderhoudstoestand van hun infrastructuur.”

“De verrassende uitkomst is dat betere informatie – die je in het spel verkrijgt door inspecties te doen – vooral tot betere besluiten leidt als een rioolbeheerder in zijn eentje beslist. Bij gezamenlijke besluitvorming blijkt betere informatie over de infrastructuur nauwelijks leidend te zijn. Besluit een andere beheerder tot vervangen, dan gaan de anderen daarin meestal mee. Dat betekent dat pure kennis over de staat van de infrastructuur bij groepsbeslissingen minder belangrijk wordt gevonden dan harmonie. Dit gaat zo ver dat in een fors aantal gevallen samenwerking tot hogere kosten leidt dan wanneer een beheerder individueel besluiten neemt. Deze meerkosten resulteren overigens wel in betere infrastructuur, omdat er meer wordt vervangen dan strikt nodig is. Verder heeft gezamenlijke vervanging voordelen voor de omgeving. Zo hoeft de straat maar een keer open.”

Langeveld vervolgt: “In een aantal spellen leidde de samenwerking wel tot lagere kosten en een hogere doelmatigheid. Bij die spellen nam een van de beheerders het initiatief om als een soort procesbegeleider steeds te controleren wat het effect van een groepsbeslissing was voor de individuele beheerders. Dat zorgde ervoor dat alleen tot vervanging werd besloten als de samenwerking ook daadwerkelijk voor meerwaarde zorgde.”

Rotterdamsebaan

De gemeente Den Haag werkt aan een nieuwe verbindingsweg tussen knooppunt Ypenburg (A4/A13) en de Centrumring: de Rotterdamsebaan. Deze weg wordt 3,8 kilometer lang en doorkruist het grondgebied van de gemeenten Leidschendam-Voorburg, Rijswijk en Den Haag. Onderdeel is een geboorde tunnel, de Victory Boogie Woogietunnel, die tweemaal twee rijstroken krijgt en ongeveer 1.860 meter lang wordt.

De Utrechtsebaan is de belangrijkste toegangsweg van Den Haag. Van het verkeer dat de stad dagelijks in- en uitgaat, rijdt veertig procent via deze weg. Dat leidt elke dag tot files die zich vaak uitbreiden naar de omringende snelwegen zoals de A12, A13 en A4. De aangrenzende woonwijken hebben veel last van sluipverkeer. De nieuwe Rotterdamsebaan zorgt ervoor dat de druk op de Utrechtsebaan afneemt en het verkeer zich beter verdeelt. Met de nieuwe weg krijgt het verkeer van en naar Rotterdam, Delft en Ypenburg een alternatief.

Tracé

De Rotterdamsebaan loopt van het knooppunt Ypenburg richting het noorden, kruist met een tunnel het groene gebied de Vlietzone, het water de Vliet en de woonwijk Voorburg-West en komt uit op de Binckhorstlaan. Daar sluit de nieuwe weg bij de Neherkade direct aan op de Centrumring. Het tracé komt grotendeels overeen met de ligging van de tweede toegangsweg die architect Dudok – die na de Tweede Wereldoorlog de leiding had over de wederopbouw van Den Haag – in zijn plannen had opgenomen. De inpassing van de nieuwe verbindingsweg was een complexe opgave. Uiteindelijk heeft de inspraakprocedure ertoe geleid dat het ondergrondse deel van het tracé driehonderd meter langer wordt dan technisch gezien noodzakelijk is. Met de verlenging is de gemeente tegemoetgekomen aan bezwaren van omwonenden en andere belanghebbenden.

Artist impression van de skyline vanuit de Vlietzone. Op het dak van de tunnel zijn de geplande zonnepanelen te zien. (Beeld: Rotterdamsebaan)

Victory Boogie Woogietunnel

De tunnel, die Victory Boogie Woogietunnel gaat heten, wordt geboord. Hiervoor maakt de aannemerscombinatie (zie rechts) gebruik van de tunnelboormachine waarmee eerder de Sluiskiltunnel is aangelegd. De tunnel wordt 1.860 meter lang, waarbij het geboorde deel een lengte heeft van circa 1.640 meter. De twee tunnelbuizen komen op ongeveer vier meter van elkaar te liggen, krijgen een diameter van ruim tien meter en liggen op het diepste punt 29 meter onder de grond. In iedere buis komen twee rijstroken en tussen de buizen komt om de 250 meter een dwarsverbinding.

Duurzame infrastructuur

De Rotterdamsebaan moet hét voorbeeld van duurzame infrastructuur in Nederland worden. De Combinatie Rotterdamsebaan heeft in het ontwerp veel aandacht besteed aan de verschillende duurzaamheidsaspecten, zoals vormgeving en inpassing in het landschap, luchtkwaliteit en energiegebruik. Een goed voorbeeld is de tunnelmond in de Vlietzone. Hier komt over het dienstgebouw en de tunnelmond een grote overkapping die bestaat uit zonnepanelen. De elektriciteit die hiermee wordt opgewekt, zal worden gebruikt in het dienstgebouw. Een ander voorbeeld is het fine dust reduction system, een systeem waarmee vijftig procent van het fijnstof bij de tunnelmonden wordt afgevangen.

Planning

In 2014 is de gemeente gestart met het bouwrijp maken van het tracé en in 2015 is een aantal wegen in de Binckhorst opnieuw ingericht. Eind 2015 is de aanbesteding afgerond en is de opdracht, in de vorm van een design-, built- en maintenancecontract met vijftien jaar onderhoud, gegund aan de Combinatie Rotterdamsebaan. In 2016 heeft de gemeente de laatste voorbereidende werkzaamheden afgerond, waarna de aannemerscombinatie van start kon met het inrichten van de werkterreinen in de Vlietzone, de Binckhorst en het knooppunt Ypenburg.

Het boren van de Victory Boogie Woogietunnel startte half januari 2018. Vanuit de startschacht op het werkterrein in de Vlietzone graaft tunnelboormachine Catharina-Amalia haar weg naar de Binckhorst. Naar verwachting komt ze daar in juni 2018 aan. Vervolgens wordt de machine gedemonteerd en teruggebracht naar de Vlietzone. Nadat de machine weer is opgebouwd, start het boren van de tweede tunnelbuis. De opening van de Rotterdamsebaan staat gepland voor 1 juli 2020.

Voorbereiding

Om onder de grond alvast ruimte te maken voor de tunnel van de Rotterdamsebaan, moesten grote stroomkabels verlegd worden. De gemeente Den Haag maakte een video over deze indrukwekkende klus. Over een afstand van liefst een kilometer werd tot vijfendertig meter diep onder de grond een gestuurde boring uitgevoerd.

Ontwikkelen vanuit permanente tijdelijkheid

Herontwikkelingsgebied De Nieuwe Stad in Amersfoort beschikt over een eigen ondergronds warmtenet. De vijfentachtig gebruikers van de terreinen en opstallen van de voormalige Prodentfabriek vormen samen een zo veel mogelijk zelfvoorzienende micro-stad, waarvan een eigen biomassacentrale deel uitmaakt. Ontwikkelend belegger Schipper Bosch beheert het ruim twee hectare grote gebied vanuit een overkoepelende duurzaamheidsvisie.

In drie jaar tijd is de Prodentfabriek getransformeerd tot een nieuw stadsdeel met ruimte om te werken, leren en verblijven; een levendige plek met festivals, een poppodium, een restaurant, gedeelde moestuinbakken en een sterke lokale gemeenschap. De bewoners vormen een mix van grote en kleine bedrijven, afkomstig uit verschillende sectoren, variërend van zakelijke dienstverlening en onderwijs tot horeca en cultuur. De huurprijzen zijn marktconform. De brede mix van activiteiten en het streven om fossiele energiebronnen geheel uit het gebied te bannen, hebben een sterke aantrekkingskracht. Terwijl elders in de stad kantoren en bedrijfspanden leegstaan, geldt voor De Nieuwe Stad een wachtlijst.Uitgangspunt is dat de kwaliteit van het gebied blijft groeien. Dat betekent dat de waarde die een gebied heeft voor de gebruikers, blijft toenemen. Energieneutraliteit met behulp van een ringleiding waar verschillende energiebronnen op aangesloten kunnen worden, speelt daarin een belangrijke rol.

Autonome infrastructuur

Edwin Dalenoord, duurzaamheidsexpert bij Schipper Bosch: “In De Nieuwe Stad zijn we eigenaar van de volledige infrastructuur, inclusief elektriciteit, water, warmte en koeling. Uitgangspunt is dat we het gebruik van fossiele brandstof willen uitbannen. We hebben allerlei alternatieven onderzocht. We hebben bijvoorbeeld gekeken naar biogasvergisting en rioolwarmte, maar voor effectieve toepassing daarvan zijn er te weinig mensen in De Nieuwe Stad. Inmiddels zijn we erachter gekomen dat vlak naast ons terrein een groot hoofdriool loopt, en onderzoeken we de mogelijkheden om daaruit warmte te winnen. In de zomer gebruiken we het net voor koeling, die we onttrekken aan de leidingen voor grondwaterzuivering.”

“Het is enorm verleidelijk om af te wachten en degenen te volgen die het goed doen. Maar dat is niet hoe wij in elkaar steken.”

Bart Schoonderbeek, algemeen directeur van Schipper Bosch, vult aan: “We hebben ook onderzocht of we gebruik konden maken van geothermie op twee kilometer diepte. Dat bleek niet haalbaar, maar ik geloof er heilig in. Als we een paar miljoen over hadden gehad, zouden we het zeker hebben gedaan vanuit de overtuiging dat voldoende mensen zouden aanhaken. Het warmtenet gevoed door een biomassacentrale bleek de beste oplossing, vergde minder kapitaal en is flexibeler. We kunnen vanuit de huidige praktijk veel gemakkelijker aansluiten op nieuwe energieconcepten. Zo kijken we ook naar het gebruik van zonneboilers. Op gebouwniveau krijg je dat niet rond, maar op gebiedsniveau red je het wel. Het is enorm verleidelijk om af te wachten en degenen te volgen die het goed doen. Dan verdien je het meest. Maar dat is niet hoe wij in elkaar steken. Wachten heeft geen zin, je moet het gewoon doen.”

De bewoners krijgen tijdens een rondleiding uitleg over de biosmassacentrale. (Foto: Cees Wouda)

Duurzaam warmtenet

Het warmtenet is aangelegd met behulp van gestuurde boringen. Elk gebouw is met een sub-leiding aangesloten op het centrale circuit. Op het hele terrein zijn langs de gevels leidingstraten vrijgehouden, zodat noodzakelijk graafwerk bij uitbreiding en onderhoud effectief, met zo min mogelijk hinder kan plaatsvinden. De brandstof voor de biomassacentrale wordt nu nog ingekocht. Edwin Dalenoord: “Ons eerste doel was de centrale operationeel te maken. We zijn nu aan het onderzoeken hoe we in dat proces nog verder kunnen verduurzamen, bijvoorbeeld door gebruik te maken van groen- en houtafval van de gemeente, hoveniersbedrijven en aannemers. Dat levert maximaal tweehonderd ton op, terwijl we duizend ton nodig hebben. We schalen dus langzaam op. We hebben ervoor gekozen om een biomassaketel te kopen en gewoon te beginnen, en kiezen daarmee dus ook bewust voor een leerproces.”

Permanente tijdelijkheid

De Nieuwe Stad is in alles een lerend project, waarbij aansturing plaatsvindt op basis van de ontwikkelingen van vandaag. De achterliggende droom, gebaseerd op herontwikkeling vanuit de menselijke maat en duurzaamheid, is rotsvast verankerd in de organisatie, maar de weg ernaartoe wordt bepaald door ontwikkelingen en ervaringen. Bart Schoonderbeek: “Het gaat niet om stenen. Dat is dood materiaal. Een gebied als dit is een levend organisme. We hebben De Nieuwe Stad ontwikkeld vanuit hoe we zelf in een stad willen wonen. We denken niet vanuit stenen, maar vanuit mensen. We willen dromen verbinden. We willen mensen in staat stellen hun eigen omgeving mede vorm te geven. Daarvoor moeten gebieden autonoom en begrijpbaar zijn.”

De keuze van Schipper Bosch betekent een bewuste keuze voor vallen en opstaan, maar geeft tegelijkertijd een enorme dynamiek. Bart Schoonderbeek noemt het ‘permanente tijdelijkheid’. “De gewenste kwaliteit is uitgangspunt. Die ambitie is ononderhandelbaar. We zijn vrij recalcitrant. Dat betekent dat we steeds een hele weg te gaan hebben om iedereen te overtuigen. Maar de permanente tijdelijkheid stelt ons in staat om dagelijks bij te sturen. Dat is van enorme meerwaarde.”

De biomassacentrale wordt gevoed door met name houtsnippers en restafval van timmerfabrieken in de omgeving. (Foto: Cees Wouda)

Zo kan het ook: creatief met kabels en leidingen

Dit was de Onderbreking Kabels en leidingen

Bekijk een ander koffietafelboek: