'In Amsterdam hebben we in 2023 de stap gemaakt van objectgericht naar areaalgericht werken. Geavanceerde numerieke modellen stelden ons in staat om met een beperkt aantal berekeningen uitspraken te doen over het draagvermogen van een 100-tal bruggen in Amsterdam. Zeer efficiënt en het biedt ook nog eens meer diepgang.'
Rinske van Schooneveld, technisch manager Bruggen en Kademuren bij de gemeente Amsterdam
De uitdaging
In opdracht van de gemeente Amsterdam beoordelen wij samen met een nevenopdrachtnemer de constructieve veiligheid van ruim 850 bruggen en viaducten. Kenmerkend voor ongeveer 100 van deze objecten is dat de dekconstructie is opgebouwd uit geprefabriceerde railbalkliggers met druklaag. Voor een aantal van deze objecten stelden we in een eerder fase vast dat we de constructieve veiligheid met een conventionele herberekening onvoldoende konden aantonen.
Tegelijkertijd zagen we mogelijkheden om de constructieve veiligheid aan te tonen met een geavanceerde rekenmethode, namelijk fysisch niet-lineaire eindige elementenanalyses (non-linear finite element analyses = NLFEA). Vanwege de nodige tijd en specialistische kennis vraagt een NLFEA wel een aanzienlijke investering.
De oplossing
Als oplossing stelden we een areaalgerichte benadering voor, waarbij we met een beperkt aantal berekeningen een uitspraak doen over gelijksoortige objecten, in dit geval voor de familie Railbalken.
Allereerst maakten we een overzicht met een aantal relevante, karakteristieke eigenschappen per object. Hierbij kan gedacht worden aan de overspanning, de verkeersbelasting waarop destijds is ontworpen, of de afstand van de rijweg ten opzichte van de rand van het brugdek. Op basis van deze data groepeerden we de bruggen vervolgens tot bruggengroepen. Ons doel was om aan de hand van een representatieve brug binnen elke groep het draagvermogen aan te tonen van alle bruggen binnen de betreffende familie met behulp van niet-lineaire eindige elementensimulaties en gevoeligheidsanalyses. Hiervoor hebben we een parametrisch NLFEA-model gebouwd door middel van een Python-script.
Omdat uit de conventionele herberekeningen bleek dat het afschuifdraagvermogen (bezwijken op dwarskracht) het meest kritische mechanisme was, hebben we hier met de NLFEA de focus op gelegd.
Het resultaat
Door deze areaalgerichte benadering konden we voor alle bruggen voldoende constructieve veiligheid aantonen met een beperkt aantal NLFEA-berekeningen. Zo waren we in staat om met een 15-tal verschillende analyses uitspraken te doen over ongeveer 100 bruggen. De extra inspanning ten opzichte van conventionele herberekeningen was hiermee ruimschoots terugverdiend.
Bovendien stelde de geavanceerde NLFEA-aanpak ons in staat om het werkelijke bezwijkgedrag nauwkeuriger te benaderen, zodat we een scherper waardeoordeel konden afgeven over de werkelijk aanwezige (dwarskracht)capaciteit.
Meer weten over verfijnde herberekeningen
Helen vertelt je er graag meer over:
