De paradox van duurzaamheid

In mei 2023 werden Hans de Wit (Royal HaskoningDHV / TEC) en Niki Loonen (ABT) door een onafhankelijke jury uitgeroepen tot respectievelijk Constructeur van het Jaar en Koploper Duurzaamheid. Deze jaarlijkse verkiezing wordt georganiseerd door VNconstructeurs. In een serie columns in Cement geven beiden hun visie op een aantal belangrijke ontwikkelingen in het constructeursvak. In deze aflevering is het de beurt aan Hans de Wit.

Foto 1. Elementen voor een afgezonken tunnel in uitvoering
Foto 1. Elementen voor een afgezonken tunnel in uitvoering

Constructies zijn constructies, zou je denken, of ze nou bedoeld zijn voor gebouwen of infrastructuur. Maar een opvallend verschil is dat de ontwerpen van gebouwen meer gedomineerd worden door constructieve veiligheid en de ontwerpen in de infrastructuur meer door duurzaamheid. Nu is duurzaamheid in de Nederlandse taal een wat ingewikkeld en een niet altijd eenduidig begrip.

 Is een duurzame constructie nu een constructie die lang meegaat of een constructie waarvan de milieubelasting minimaal is?

Is een duurzame constructie nu een constructie die lang meegaat of een constructie waarvan de milieubelasting minimaal is (bijvoorbeeld door zorgvuldig materiaalverbruik)? De spagaat is duidelijk; constructies met een hogere sterkteklasse (lees: ‘met meer cement geproduceerd’) en voorzien van meer betonstaal gaan doorgaans langer mee (duurzaam volgens de eerste betekenis), maar de milieubelasting zal navenant zijn met twee materialen waarvan de productie leidt tot een CO2-belasting die per eenheid tot de hoogste in onze sector behoort (niet duurzaam volgens de tweede betekenis).  De Engelse taal maakt het onderscheid beter met durability (lang meegaan) en sustainability (geringe milieubelasting). De twee lijken niet hand-in-hand te gaan, maar een beter bewustzijn en open voor maatwerk (in een tijd waarin standaardisatie en uniformiteit hoog op de agenda staan…) kunnen zomaar leiden tot een betere balans.  

Waar voorheen kwaliteit en duurzaamheid (durability) de focus hadden, zijn we intussen het belang van de andere vorm van duurzaamheid (sustainability) gaan inzien. We zijn daarbij aardig verstrikt geraakt in ons streven naar het ontwerpen van constructies met minder milieu-impact en tegelijkertijd het voldoen aan steeds striktere regelgeving. Binnen de infrastructuur is al geruime tijd een trend waarneembaar van toenemend materiaalverbruik, plat gezegd meer kilo’s cement en wapening per kuub beton (kwaliteit en durability). Dat kan deels verklaard worden uit de complexere omstandigheden, waarvoor de huidige constructies moeten worden ontworpen. Maar ook met de verschijning van elk nieuw ontwerpvoorschrift lijkt het materiaalverbruik toe te nemen. Opvallend genoeg is voor gebouwen en voor infrastructuur dezelfde regelgeving van toepassing. Daarbij is die regelgeving meer gericht op de dominante van de twee: de gebouwensector. Vanuit de gedachte van standaardisatie en uniformiteit niet zo’n vreemde insteek. Maar voor de zware infrastructuur (vooral de ondergrondse constructies) blijken niet alle regels even geschikt, maar doorgaans conservatief en dus veilig. Dat kan leiden tot constructies met een grotere veiligheidsmarge dan gevraagd. Deels is door of op initiatief van de grote opdrachtgevers (Rijkswaterstaat, ProRail) op onderdelen al voorzien in herziene/aangepaste bepalingen. Toch laten we veel kansen voor het beperken van de milieubelasting nog steeds onbenut. In de vorige column is Niki Loonen ingegaan op de ontwikkelingen op het gebied van cement; in deze column ga ik graag het gesprek aan op het gebied van de andere ‘vervuiler’, het betonstaal.

Als voorbeeld zou ik willen noemen de wijze waarop wordt omgegaan met scheurwijdteverificaties, gebaseerd op nogal wat (veilige) aannames. Voor de gebouwconstructies is scheurwijdte doorgaans niet maatgevend en daarmee is er geen directe behoefte aan nuancering. Maar voor de infrastructuur zijn de regels vaak zwaar doorslaggevend. Na het nodige gegoochel met dekkingen, staafdiameters, omgevingscondities (ik besef dat ik chargeer) leidt dit niet zelden tot staalspanningen in de gebruiksfase die beperkt blijven tot circa 150 MPa (geregeld resulterend in ontwerpen die qua uitvoerbaarheid uitdagend zijn). Dat is verre van optimaal, zeker gezien de sterktes die het materiaal staal ons biedt. We zouden feitelijk kunnen volstaan met een lagere sterkteklasse. Of met andere woorden: ‘met een hogere staalkwaliteit hoeven we minder ton staal te produceren en hebben we minder CO2-uitstoot’ gaat hier zeker niet op. Maar kan hier verbetering in worden aangebracht? En zo ja, hoe?

Door de intrede van nieuwe ontwerpfilosofieën zien we dat er meer balans wordt gezocht in de prestaties die van een constructie worden verwacht; feitelijk meer maatwerk. Te denken valt aan design-by-testing, waar met schaalproeven, complex (constructief) gedrag wordt onderzocht voor de onderbouwing van ontwerpen. Of aan de observational method, waarbij aan de hand van metingen de uitvoering wordt gevolgd om eventueel voorzieningen wel of niet in te zetten.  Daarnaast wordt steeds vaker het gedrag van de constructie in de gebruiksfase gevolgd (structural health monitoring), om de conditie van de constructie te bewaken en om eventueel onderhoud tijdig te kunnen plannen. Het principe om op basis van het verzamelen van data, de ontwerpen te onderbouwen dan wel te bevestigen, leidt tot meer maatwerk en een meer verantwoord materiaalverbruik (of het nu hoger of lager is). Toch zien we deze toepassingen nog vooral in de grote infrastructurele projecten, waardoor de voordelen vooralsnog buiten het beeld van de regelgeving blijven.

Bestaande constructies bieden een schat aan informatie, op basis waarvan rekenregels nader getoetst zouden kunnen worden

Een grote bron van potentiële data wordt echter nog nauwelijks gebruikt: bestaande constructies. Er is inmiddels een indrukwekkend bestand aan constructies met leeftijden die zomaar oplopen tot 75 jaar.  Deze bieden een schat aan informatie, op basis waarvan rekenregels nader getoetst zouden kunnen worden, zeker wanneer ze berusten op een empirische of wetenschappelijke grondslag met ruime bandbreedte. Als onderzoek wordt uitgevoerd, is dat vaak naar aanleiding van schade of zorg over de constructieve veiligheid. De aandacht ligt hier vooral op reparatie en herstel of op een bevestiging van de constructieve veiligheid, maar we moeten ons wel realiseren dat het echt om uitzonderingen gaat. Het merendeel van de bestaande constructies verkeert in een prima staat. Juist die grote populatie van constructies kan ons het nodige vertellen over hoe goed ze in de tijd presteren en onder welke condities. Er zijn voldoende voorbeelden van oude betonconstructies in agressieve maar zuurstofarme omgeving, waarvan de wapening nog volledig intact is. De wapening die voor scheurvorming is toegevoegd, zorgt dus feitelijk enkel voor een grotere (niet voorgeschreven) veiligheidsmarge. Het tegenovergestelde kan ook het geval zijn, waarbij ondanks strenge scheurwijdtecriteria de wapening is aangetast, zoals bijvoorbeeld voor kan komen in splash zones in maritieme omgeving. Een aanscherping van de criteria of een andere materiaalkeuze voor de wapening zou hier op zijn plaats zijn. Maar waar het werkelijk om gaat, is dat we het materiaal leggen waar het nodig is.

Foto 2. Wapeningsconfiguraties, steeds meer typerend voor de tunnelbouw (infrastructuur)
Foto 2. Wapeningsconfiguraties, steeds meer typerend voor de tunnelbouw (infrastructuur)

Een onderzoeksprogramma naar bestaande constructies, en geleid door de instanties met bevoegdheid en autoriteit (overheid, wetenschap, normcommissies), zou hier uitkomst kunnen bieden. Met een duidelijke doelstelling en scope op basis waarvan conclusies te trekken zijn. Het moet mogelijk zijn om zo te komen tot nuanceringen en waar nodig maatwerk in de regelgeving, die ons de mogelijkheid biedt tot meer verantwoord materiaalverbruik. Standaardisatie en uniformiteit zijn in de basis prima, maar gaan vaak wel uit van ‘omhullenden’ en hebben zelden tot besparingen in materiaalverbruik geleid. We zullen ook open moeten staan voor maatwerk, om overal waar mogelijk stappen te kunnen blijven zetten om de milieubelasting van onze sector te beperken.

Curriculum Vitae ir. Hans de Wit

Werk

2008 – heden Tunnel Engineering Consultants (TEC), een samenwerkingsverband van Royal HaskoningDHV en Witteveen+Bos
1993 – heden Royal HaskoningDHV
1986 – 1993 Witteveen+Bos
1989 – 1993 Tunnel Engineering Consultants (TEC)

Opleiding

1980 – 1986 TU Eindhoven, Bouwkunde, Constructief Ontwerpen

Nevenwerkzaamheden

2010 – heden TU Delft, Civiele Techniek, Docent Master Ondergronds Bouwen (afgezonken tunnels) 2011 – heden International Tunnelling Association, ITA CET, Lecturer Immersed Tunnels
2009 – heden International Tunnelling Association, Member Working Group 11 ‘Immersed and Submerged Floating Tunnels’

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dit artikel is eerder verschenen in Cement 2024/1.

Deel deze pagina

Meer weten over dit onderwerp?

Scroll naar boven