feiten & cijfers

De staat van onze bruggen

22 maart 2017 • 7 min leestijd

In 2016 werd de Merwedebrug bij Gorinchem enige tijd afgesloten voor zwaar vrachtverkeer, omdat er haarscheurtjes waren ontstaan in een constructieonderdeel. Door oplettendheid en metingen konden tijdig verkeersmaatregelen worden genomen. Wel veroorzaakte de afgesloten brug overlast voor het verkeer. Gelukkig komen dit soort incidenten in Nederland niet vaak voor.

Hoe zorgen de beheerders ervoor dat de infrastructuur veilig is? Bij het ontwerp en de beoordeling van bruggen en viaducten zijn veiligheden ingebouwd. Het motto in Nederland luidt: 'better safe than sorry', ofwel liever te sterk als er onzekerheden zijn. Toch blijft er een kleine kans bestaan op ernstige schade aan een brug of viaduct. Een kans van nul zou onbetaalbaar en zelfs onmogelijk zijn. Als we naar de toestand van onze bruggen en viaducten kijken, dan zijn twee ontwikkelingen belangrijk. De eerste is dat ze verouderen en veel ervan het einde van de ontwerplevensduur naderen. De tweede is dat de verkeersbelasting de afgelopen decennia is toegenomen en nu groter is dan waarop bij het ontwerp destijds was gerekend. Omdat vervanging van de oudere en zwaar belaste bruggen en viaducten zeer kostbaar is, zijn verschillende manieren ontwikkeld om ze veilig een tweede leven te geven. De vervangingswaarde van alleen al de 3.700 bruggen en viaducten in beheer bij Rijkswaterstaat wordt geschat op 16 miljard euro. De waarde van alle ongeveer 40.000 bruggen en viaducten in Nederland is een veelvoud hiervan.

Einde ontwerplevensduur

Veel van de bruggen en viaducten in Nederland zijn gebouwd in de jaren zestig en zeventig van de vorige eeuw. Ongeveer 70% van de bruggen en viaducten in beheer bij Rijkswaterstaat is gebouwd voor 1980. Het ontwerpuitgangspunt toen was dat deze ongeveer 50 tot 80 jaar zouden moeten functioneren. Dit betekent echter niet dat deze bouwwerken bij het bereiken van deze leeftijd ook daadwerkelijk op instorten staan. Infrastructuur die ooit door de Romeinen is gebouwd, laat zien dat constructies soms veel langer meegaan. Aan de andere kant zijn er daadwerkelijk bruggen ingestort. In de westerse industrielanden is sinds 2000 een tiental bruggen ingestort door onvoldoende sterkte van de constructie. Een tragisch voorbeeld is de instorting eind vorig jaar van een betonnen brug in de buurt van Milaan, waarbij een slachtoffer en vijf gewonden vielen. In Nederland treden jaarlijks zo’n 30 (kleine) schades aan bruggen en viaducten op. Dit blijkt uit een inventarisatie van de voormalige VROM-Inspectie uit 2009.

“De waarde van alle civiele infrastructuur in Nederland is bijna net zo groot als de hele staatsschuld en vormt het grootste publieke bezit”

Toegenomen verkeersbelasting

Naast het verouderen is de verkeersbelasting in de loop der jaren toegenomen. Vooral de toename van het aantal zware vrachtwagens heeft invloed op de constructieve beoordeling van bruggen en viaducten. Nederland voert in vergelijking met andere landen een ruimhartig beleid rond de toelating van zware transporten tussen 50 en 100 ton. Ook zijn nieuwe typen assen en minder banden per as geïntroduceerd zonder rekening te houden met de hogere lokale belasting die dit geeft op brugconstructies. Personenauto’s zijn, vanwege hun lage gewicht, nauwelijks van belang voor de sterkte van bruggen.

Elke soort zijn eigen probleem

De combinatie van veroudering en zware verkeersbelastingen kan leiden tot verschillende problemen. Sommige onderdelen van stalen bruggen in het druk bereden hoofdwegennet hebben te kampen met zogenaamde vermoeiingsverschijnselen, waardoor de draagkracht afneemt onder invloed van de vele vrachtwagenpassages. Kleine scheurtjes kunnen in de loop der jaren doorgroeien. Tot nu toe is dit in Nederland vooral waargenomen in bepaalde typen rijdekconstructies. Betonnen viaducten kunnen te maken krijgen met corrosie van de wapening, waardoor ook het beton wordt aangetast. Vooral als voegovergangen lekken, kunnen corrosie en betonschade ontstaan bij de opleggingen van de betonnen dekken. TNO verwacht dat na 40 jaar ongeveer 5% van de betonconstructies gerepareerd moet worden en na 70 jaar zelfs 50%. Doordat de piek in de bouw van bruggen en viaducten rond 1970 lag, voorzien we een groei van het aantal betonreparaties.

Stadsbruggen zijn voor een deel aanzienlijk ouder dan de bruggen in het rijkswegennet. Hoewel de verkeersbelasting in de steden meestal lager is, is alertheid nodig, omdat de staat waarin deze bruggen verkeren niet altijd goed bekend is. Naast gemiddeld 30 schades per jaar is het ook nog 20 keer per jaar nodig om beperkingen aan het gebruik te stellen, vooral voor vrachtverkeer. Hierdoor vermindert de kans op schade. Soms roest de wapening, waardoor het beton scheurt. Ook kan een chemische reactie in het beton tot zwellingen leiden, wat het beton van binnenuit kapot drukt. Verder zijn archieven van oude bruggen vaak niet compleet. Hierdoor kunnen berekeningen en tekeningen van het ontwerp ontbreken en is de hoeveelheid, herkomst en daarmee de kwaliteit van het gebruikte materiaal onbekend. Ook zijn het verloop van de verkeersbelasting in de achterliggende decennia en de ‘schadehistorie’ soms moeilijk te achterhalen. Dit gebrek aan informatie vergroot de onzekerheid over de betrouwbaarheid van de constructies, wat leidt tot een te conservatieve beoordeling. Onnodige kosten voor inspecties en vroegtijdige vervanging kunnen worden vermeden door de feitelijke toestand van de brug beter te leren kennen.

“De levensduur van stalen bruggen kan worden verlengd door kwetsbare lasverbindingen na te behandelen”

Veiligheidseisen

Lang niet elke schade die optreedt, leidt ook tot gevaarlijke situaties. Voor de veiligheid van bouwwerken – gebouwen, bruggen en viaducten – gelden zeer strenge eisen. De kans dat een nieuwe constructie instort mag niet meer dan ongeveer 1/1.000.000ste per jaar bedragen. Voor bestaande bouwwerken geldt een iets minder strenge norm. Het versterken van bestaande bouw is immers duurder dan het sterker maken van nog te bouwen kunstwerken. Deze veiligheidseisen voor bouwwerken krijgen meer betekenis als we ze vergelijken met andere normen. De maximale kans op overlijden door een overstroming is in de nieuwe Waterwet bijvoorbeeld vastgelegd op 1/100.000ste per jaar. Deze eis is vergelijkbaar met die voor bestaande bouwwerken en is dus minder streng dan die voor nieuwe constructies. Een andere vergelijking is met de kans dat men gemiddeld dodelijk slachtoffer wordt van een ongeval: deze kans is ongeveer 1/10.000ste per jaar. Hieruit blijkt dat we in Nederland nauwelijks accepteren dat bouwwerken falen.

Veilige levensduurverlenging

Tegenover de veroudering en de toegenomen verkeersbelasting staat gelukkig dat bruggen en viaducten een forse ‘verborgen sterkte’ kunnen hebben. Dit komt doordat ingenieurs veilige aannames doen voor onbekende factoren. Door nader onderzoek of door gedetailleerder te rekenen, komt deze ‘verborgen sterkte’ aan het licht. Zo is uit metingen gebleken dat beton na 20 jaar aanzienlijk sterker is dan volgens de rekenregels moet worden aangenomen. Door de ‘verborgen sterkte’ te onderbouwen, hoefden ongeveer 600 betonnen bruggen van voor 1974 niet voortijdig vervangen te worden. Hiermee is een tegenvaller van miljarden euro’s voorkomen. Door de feitelijke toestand van bruggen en viaducten te meten en te monitoren zijn minder inspecties nodig en kan nauwkeuriger worden bepaald wanneer renovatie nodig is. Vermoeiingsscheurtjes in staal bijvoorbeeld kunnen beter worden opgespoord en de doorgroei kan vervolgens periodiek of zelfs permanent worden gemeten. Hiermee zijn succesvolle proeven gedaan op twee bruggen. Monitoring legt de basis voor een betrouwbare voorspelling van de restlevensduur en voor besluiten over reparatie of renovatie. Door met nieuwe meetmethoden, zoals geluidsgolven en satellieten, constructies goed in de gaten te houden, daalt ook de kans op onverwacht falen. Tot slot noemen we nog nieuwe en verbeterde reparatietechnieken die de levensduur kunnen verlengen. Een voorbeeld hiervan is betonreparatie in combinatie met kathodische bescherming. Door een kleine elektrische stroom door het beton verdubbelt de levensduur van een betonreparatie, zonder dat er omvangrijke meerkosten zijn. De levensduur van stalen bruggen kan worden verlengd door kwetsbare lasverbindingen na te behandelen.

“Door met nieuwe meetmethoden, zoals geluidsgolven en satellieten, constructies goed in de gaten te houden, daalt de kans op onverwacht falen”

In stand houden infrastructuur

Samenvattend ziet TNO enkele belangrijke aandachtspunten en ontwikkelingen voor het veilig en betaalbaar in stand houden van de Nederlandse infrastructuur. Zoals de voormalige VROM-inspectie in 2011 constateerde, is vooral bij gemeenten meer aandacht nodig voor constructieve veiligheid. Dit signaal is opgepakt, onder meer door gezamenlijke initiatieven om tot een doelmatige aanpak te komen. Nieuwe meettechnieken zijn beschikbaar en bieden mogelijkheden om de toestand van de infrastructuur beter vast te stellen en in de gaten te houden. Samen met geavanceerde modellen om de levensduur te voorspellen, legt dit het fundament onder de verdere professionalisering van het ‘assetmanagement’ door de beheerders. Verder is het belangrijk om goedkope en goede reparatietechnieken voor bestaande constructies  door te ontwikkelen. Ook kan een minder ruimhartige toelating van zware vrachtwagens van 50 tot 100 ton overwogen worden, vanwege de kostenbesparing die dit oplevert bij de instandhouding van onze infrastructuur. Tot slot is belangrijk dat de deskundigheid bij de beheerders van de infrastructuur op voldoende peil blijft of komt, om deskundig opdrachtgever te zijn en verantwoorde keuzes te kunnen maken in deze complexe materie. Een mogelijkheid om dit te bereiken is dat kleine en middelgrote gemeenten hun expertise bundelen in een gemeenschappelijke dienst.

De afsluiting van de Merwedebrug voor vrachtverkeer is een signaal dat we zorgvuldig moeten blijven om gaan met onze ouder wordende en zwaarbelaste bruggen en viaducten. De waarde van alle civiele infrastructuur in Nederland is bijna net zo groot als de hele staatsschuld en vormt het grootste publieke bezit. Dit vermogen verdient een zorgvuldig beheer. De veiligheid dient goed bewaakt te worden en achterstallig onderhoud schuift alleen de rekening door naar de toekomst.

Auteurs

Ir. Arie Bleijenberg, Prof. Dr. Ir. Johan Maljaars, Prof. Dr. Rob Polder, Prof. Dr. Ir Raphaël Steenbergen, Dr. Ir. Adri Vervuurt

verhaal van de klant

Hoe Nederland zijn internationale koppositie in de tuinbouw kan behouden

2 okt '18 - 4 min
Negentig procent van de glazen kassen in de wereld is gebouwd en ingericht door Nederlandse bedrijven. Innovatie is echter een must om deze koppositie te behouden,... Lees meer
blik op de toekomst

Warmtepomp essentieel voor toekomst zonder aardgas?

2 mei '18 - 3 min
Na het besluit over het stoppen met gas uit Groningen is de discussie over nut en noodzaak van warmtepompen in alle hevigheid losgebarsten. Uiteindelijk gaan we... Lees meer
feiten & cijfers

Nieuw verkeersbelastingmodel voor bruggen levert miljardenbesparing op

5 apr '18 - 4 min
Dat stadsbruggen veel minder (zwaar) verkeer te verduren krijgen dan de drukke Van Brienenoordbrug is duidelijk. Toch gelden voor alle bruggen sinds enkele jaren... Lees meer
blik op de toekomst

De energietransitie, verstedelijking, digitalisering: kansen voor de installatiebranche

3 apr '18 - 4 min
Hoe ziet ons land er in 2025 uit? Hoe wekken we energie op? Hoe verwarmen we onze woningen, kantoren en fabrieken? Hoeveel apparaten zijn er op dat moment verbonden... Lees meer
innovatie

NeroZero-lab: samenwerken aan gezond, duurzaam en energiezuinig wonen

12 jan '18 - 4 min
Duurzame oplossingen laten zien in de bouw. Daarvoor werken het bedrijfsleven, TKI Urban Energy en TNO samen in het NeroZero-lab. Vanaf 8 maart 2018 is deze duurzame... Lees meer

VOLG TNO OP SOCIAL MEDIA

blijf op de hoogte van ons laatste nieuws, vacatures en activiteiten

Op TNO.nl maken we gebruik van cookies. De daarin opgeslagen informatie kan bij een volgend bezoek weer naar onze servers teruggestuurd  worden.