Structural health analysis

Nederland staat de komende jaren voor een grootschalige en omvangrijke onderhoudsopgave op het gebied van infrastructuur. Veel tunnels naderen het einde van hun levensduur waardoor de kans op hinder en storingen toeneemt. Op het moment is het nog erg lastig om de daadwerkelijke (civieltechnische) scope van een tunnelrenovatie betrouwbaar vast te stellen. Er is meer inzicht nodig in de civieltechnische staat van de tunnel. Met de Structural health analyses (SHA) van het COB krijgt een tunneleigenaar inzicht in de civieltechnische staat van de tunnelconstructie. 

Een SHA is een traject met kennisworkshops en (praktijk)onderzoeken waarmee de tunnelbeheerder inzicht krijgt in de civieltechnische staat van de  tunnelconstructie en de scope voor een (mogelijke) renovatie. In een SHA wordt tevens bepaald of een civieltechnisch object nog voldoet aan de restlevensduur of dat deze gerepareerd of gerenoveerd moet worden. Het SHA-traject bestaat uit een aantal stappen. Deze worden uitgelegd in onderstaande video en de tekst eronder.

Stappen SHA

1. Standopnamen civieltechnische elementen
   De tunnelbeheerder begint de SHA met het verzamelen van alle (archief)gegevens van de tunnel; de as-builtdocumentatie en de standopnames. De grote hoeveelheid data kan  worden geordend en gestructureerd door gebruik te maken van het COB- producten handboek ‘Ken je tunnel‘, checklist ‘Risico’s in kaart‘, raakvlakkenoverzicht TTI-civiel en de checklist ‘Duurzaamheid in kaart’.
2. Kennisworkshop Inzicht in risico’s
   Vervolgens wordt deze informatie beoordeeld door experts in vijf COB-commissies; de commissies Voegen, Deformatie, Degradatie, expertteam Duurzaamheid en expertteam Civiel-TTI. Hun bevindingen worden besproken in de kennisworkshop ‘Inzicht in risico’s’. Het resultaat van de workshop is een ’to do list’ voor de tunnelbeheerder met aanvullende inspecties, monitoring en onderzoeken.
3. Onderzoek
   Op basis hiervan begint de tunnelbeheerder met de conditiebepaling van de tunnelconstructie. De huidige en toekomstige staat van de tunnelconstructie wordt geanalyseerd. In het geval van afwijkende resultaten of onbekende oorzaken van de schades kan men aanvullend onderzoek uitvoeren als input voor een nadere analyse.
4. Kennisworkshop Interpretatie en analyse
   De resultaten van deze analyses en onderzoeken deelt de tunnelbeheerder met de COB-commissies. De experts uit de commissies  analyseren de resultaten en in de workshop ‘Interpretatie en analyse’ wordt gezamenlijk vastgesteld welke knelpunten en kennishiaten er zijn in de (renovatie)opgave.
5. Tussenresultaten borgen
   Vervolgens stelt het COB-expertteam samen met het team van de tunnelbeheerder een rapport op over de verzamelde kennis en informatie. Op basis van dit rapport voert de tunnelbeheerder een conditiebepaling van de tunnelconstructie uit en bepaalt hij de scope voor de renovatie, waarbij ofwel geen acties nodig zijn, op termijn acties nodig zijn of direct moet worden ingegrepen. Bij dit scenario vervolgt de SHA met stap 6-9.
6. Aanbesteding
   Als er direct onderhoud nodig is, zet de tunnelbeheerder in stap 6 de tunnelrenovatie op de markt; het COB-expertteam trekt zich terug. De opdrachtgever maakt bij de aanbesteding duidelijk dat het project (ook) een kennistraject is.
7. Kennisworkshop Kick-off renovatie
   Na gunning van het renovatieproject vindt de kennisworkshop ‘Kick-off renovatie’ plaats. Het doel van deze stap is om witte vlekken boven tafel te krijgen en de aannemer mee te nemen in het kennistraject. Ook eventueel aanvullend werk zoals onderzoeken en monitoring wordt afgestemd.
8. Kennisworkshop Tussentijdse update
   Halverwege de renovatie wordt er een kennisworkshop gehouden om ervaringen en informatie op te halen, kennis te delen tussen de opdrachtgever, opdrachtnemer en het COB-expertteam en resultaten te interpreteren. Wat zien we, wat betekent dit voor de uitvoering van de tweede helft en welke input kan alvast worden meegenomen in het instrumentarium SHA?
9. Kennisworkshop Evaluatie en afsluiting
   Na oplevering van het werk wordt het kennistraject afgesloten met een evaluatie. De tunnelbeheerder heeft een ‘gezondheidsverklaring’ van zijn tunnel, adviezen voor een  bijbehorende monitoringsstrategie en een nieuwe versie van zijn ‘Ken je tunnel’-handboek. De nieuw opgedane kennis wordt verwerkt in het instrumentarium SHA.

Instrumentarium SHA

De SHA hangt nauw samen met andere COB-projecten in de ontwikkellijn Civiel anders (ver)bouwen. Met de eerste projecten is al gestart in 2018 en 2019. De nauwkeurigheid waarmee de SHA kan worden uitgevoerd, is afhankelijk van beschikbare informatie en kennis over mogelijk optredende faalmechanismen. Daarom wordt elke SHA door de COB-commissies en -stuurgroep ondersteund. Om deze kennis vast te leggen en te verdiepen, wordt een instrumentarium SHA ontwikkeld.

Bij de SHA’s komt veel informatie naar boven. Het doel is deze informatie te laten samenkomen in een centraal kennisborgingssysteem, zodat er nieuwe inzichten ontstaan. In de begeleidingscommissie Instrumentarium SHA zien leden uit het COB-netwerk erop toe, dat een dergelijk instrumentarium SHA voldoet aan de wensen van, en praktisch toepasbaar is voor beheerders, ingenieursbureaus en aannemers.

Vanaf 2022 wordt door deze commissie toegewerkt naar een uitvraag met een programma van eisen voor dit kennisborgingssysteem. Hierbij wordt nadrukkelijk de aansluiting gezocht op de werkwijzer voor de monitoring van zinktunnels die in ontwikkeling is. Deze werkwijzer moet leiden tot een eenduidige manier van monitoren, zodat monitoringsresultaten van verschillende tunnels gecombineerd kunnen worden.

Lopende SHA-trajecten

Rupeltunnel 2

Op vrijdag 16 december 2022 is het COB wederom naar België afgereisd om een vervolg te geven aan de SHA bij de Rupeltunnel. Het COB heeft in oktober 2022 een ‘Advies Structural Health Analyse Rupeltunnel’ geschreven en gedeeld met het team van Tunnelorganisatie Vlaanderen. Er is besproken welke stappen er op korte en lange termijn genomen moeten worden in de renovatie van de tunnel. Het team van de Tunnelorganisatie Vlaanderen kan nu stap 3 ‘Onderzoek’ gaan nemen in het SHA traject.

Rupeltunnel 1

Zes expertteams van het civiele COB-tunnelprogramma hebben donderdag 28 oktober 2021 een bezoek gebracht aan de Rupeltunnel in België. De Rupeltunnel is de eerste tunnel in België waar de SHA-analyse wordt uitgevoerd. Het bezoek startte met een introductie door Tunnelorganisatie Vlaanderen op de risico’s. De COB-commissies Voegen en Deformatie hebben hierna hun eigen bevindingen gepresenteerd. Daarna ging het gezelschap naar de tunnel. Met ‘de opgedane kennis zullen de COB-expertgroepen verder het SHA volgen. We kijken uit naar de volgende stap!

Drechttunnel

De Drechttunnel had op 1 juli 2020 de primeur: samen met experts uit het COB-netwerk maakte de beheerder van de tunnel een start met hun structural health analyse. Er is gestart met het verzamelen en structuren van de beschikbare data; dit werk is uitgevoerd door COB-participant DON-bureau. De gegevens zijn vervolgens geanalyseerd door de COB-expertteams voor de verschillende disciplines, zoals deformatie, degradatie, installaties en duurzaamheid. Tijdens de eerste kennisworkshop zijn de bevindingen besproken en als resultaat van deze workshop heeft de tunnelbeheerder een ‘boodschappenlijstje’ voor nader onderzoek naar mogelijke risico’s, om zo de scope van de renovatie (nauwkeuriger) te bepalen.

Willemspoortunnel

Begin november 2020 is de allereerste SHA-kennisworkshop voor de Willemspoortunnel in Rotterdam uitgevoerd. De voorbereiding voor deze workshop vond plaats in nauwe samenwerking met ProRail: het verzamelen en structureren van de grote hoeveelheid data (tekeningen, rapporten en andere documenten) is uitgevoerd door PDEng-student Mario Gonçalves. Deze data is vervolgens, voorafgaand aan de bijeenkomst, geanalyseerd door de COB-expertteams. De bevinden werden uitgebreid besproken tijdens de kennisworkshop, zodat de tunnelbeheerder nader onderzoek kan doen naar mogelijke risico’s.

Tijdens Tunneldag 2021