Probabilistische tools: gebruik data in updaten levensduur kunstwerken (case gecorrodeerde stalen damwand)

Bestaande natte kunstwerken leiden aan verouderingsverschijnselen. Door tijdig iets te doen aan veroudering kunnen onnodige kosten en/of onveilige situaties worden voorkomen. Consequenties van veroudering zijn echter nog maar beperkt bekend, laat staan dat ze vastgelegd zijn in gevalideerde voorspellingsmodellen. Voor bestaande kunstwerken is daarom kennis nodig om de technische levensduur (beter) te kunnen bepalen. Sinds 2017 hebben we verschillende onderzoeken gedaan naar degradatie van staal door de tijd heen – in het bijzonder naar corrosie van stalen damwanden -, beton en grond. Ook hebben we gekeken naar verbetermogelijkheden van voorspellende technieken.

Grond-constructie interactie bij stalen damwanden
Stalen damwanden zijn slanke en daardoor flexibele constructies die hun draagkracht aan de omringende grond ontlenen. Deze draagkracht wordt door het vervormen van de damwand (onder invloed van de belasting) gemobiliseerd. In de voorgaande jaren zijn verbeteringen doorgevoerd in de numerieke tools waarmee de interactie tussen damwand en omringende grond kan worden geanalyseerd, in het bijzonder in de Eindige Elementen Methode (EEM). Ondanks de toenemende rekenkracht van EEM-rekenmodellen, blijft het voor ingenieurs een uitdaging om betrouwbaarheidsanalyses voor complexere situaties uit te voeren. Bijvoorbeeld voor damwandconstructies waarbij meerdere faalmechanismen mogelijk zijn en/of in niet-lineaire EEM-analyses.

Probalistische methoden koppelen aan EEM-rekenmodel
Dit heeft mede te maken met de onzekerheden over de eigenschappen van de ondergrond, die bij dit soort constructies over het algemeen een significante invloed hebben op de grond-constructie interactie in de analyse (met EEM). Probabilistische methoden bieden dan een rationeel kader om de betrouwbaarheid en einde levensduur van constructies op een betere manier te kwantificeren dan bestaande deterministische (ontwerp)benaderingen. Het koppelen van probabilistische methoden aan een EEM-rekenmodel is dan een logische stap. Om deze combinatie van analysetools breder te kunnen inzetten is het nodig dat hun rekensnelheid en kwaliteit aan praktijkeisen voldoen, dat best practices worden vastgelegd en dat de mogelijke gebruikers adequaat worden opgeleid.

Toepassing
Vanaf 2017 zijn we hier op een praktische manier mee aan de slag gegaan. Dit heeft geresulteerd (2019) in een generieke en makkelijk te gebruiken koppeling tussen het EEM-softwarepakket PLAXIS en de Deltares-software Probabilistic Toolkit. Deze is vervolgens toegepast op een case over grond-constructie interactie bij een stalen damwand.

Meer lezen?
Wilt u meer lezen over dit onderzoek? Download hieronder de volledige kennisbijdrage met samenvatting en verslag.