We spreken Ronald Damstra van de gemeente Amsterdam en Giorgio Pagella van de TU Delft over het gebruik van microboormetingen en over een nieuwe methode om de conditie van een houten fundering te kunnen voorspellen. “Ons werk maakt het voor andere steden en gemeenten eenvoudiger om de staat van hun bruggen en kademuren in beeld te brengen.”
Hoe gaat het met de bruggen en kademuren in Amsterdam?
Ronald: “We hebben in Amsterdam ongeveer 200 kilometer aan kademuren en zo’n 850 bruggen, waarvan 250 met een houten fundering. In 2019 was de staat van deze bouwwerken onduidelijk. De angst ontstond dat ze zomaar een keer zouden instorten. Belangrijk dus, om de constructieve conditie van deze bouwwerken te toetsen. Dat hebben we de afgelopen jaren gedaan. Het korte antwoord is dat het grootste gedeelte van de bruggen in Amsterdam nog makkelijk dertig jaar meegaan. Op een klein deel zal direct actie ondernomen moeten worden. Door bijvoorbeeld de fysieke belasting van de brug te verlagen of het helemaal te sluiten. Van de 200 kilometer aan kademuren zullen we tientallen kilometers moeten vervangen.”
Hoe haal je de staat van die houten fundering van bruggen en kademuren boven water?
Ronald: “Met duikers! Er is een bacterie die op hout leeft en geen zuurstof nodig heeft. Deze bacterie tast het hout zodanig aan dat het zacht wordt – dat noemen we de zachte schil. Door te boren in het hout kunnen we zien hoe diep deze zachte laag is. Dit was aanvankelijk een stroperig proces, omdat we de houten monsters elke keer naar een apart lab moesten sturen en we de data niet in eigen beheer hadden. Daarbij liet de boor flinke sporen achter in de houten funderingen. Ons programma heeft twee doelen. Enerzijds de staat van de fundering in kaart brengen, anderzijds steeds slimmer te werken. Om het proces minder stroperig te laten verlopen zijn we aan de slag gegaan met microboormetingen.”
Microboormetingen?
Ronald: “Microboormetingen doen we met de Resi Power Drill. Dit is een commercieel apparaat uit Duitsland dat in de bosbouw wordt ingezet. Via een lange dunne naald wordt het hout gecontroleerd op rot. Deze technologie is ook bruikbaar om de houten palen onder bruggen en kademuren te toetsen. Voor het nemen van een houtmonster boorden we eerst een gaatje met een diameter van ongeveer 1 centimeter. De Resi Power Drill maakt slechts een gaatje van 3 millimeter. Het enige probleem: het apparaat is niet bruikbaar onderwater. Iemand had daar ooit al een oplossing voor bedacht. Maar dat product kwam niet verder dan een prototype. Samen met een duikersbedrijven Baars Cipro en Nebest hebben wij dit prototype verbeterd. Hierdoor kunnen we nu ook onderwater microboormetingen doen.”
Hoe werkt dat precies?
Ronald: “De microboor meet de weerstand die het ervaart tijdens het boren. Een zachte schil geeft bijvoorbeeld minder weerstand dan een gezond stuk hout. De weerstand geeft dus informatie over de sterkte van het hout. Deze data lezen we uit in een zogeheten weerstandsprofiel. Zo kunnen we zien waar de zachte schil stopt en waar het gezonde hout begint. Giorgio Pagella van de TU Delft doet onderzoek naar hoe we de meest mogelijke informatie uit deze microboringen kunnen halen.”
Giorgio, kun jij iets vertellen over het onderzoek van de TU Delft?
Giorgio: “Ik ben doctor in de bouwkunde en gespecialiseerd in houten constructies en werk als onderzoeker bij de TU Delft. Ik ben gevraagd om onderzoek te doen naar de degradatie van houten funderingen van bruggen en kademuren in Amsterdam. Aan het begin van het onderzoek was het onduidelijk wat het precieze effect van deze bacteriën op de sterkte van het hout is. Daarbij focusten we ons tijdens het onderzoek op het verbeteren van informatiewinning. Voorheen gingen duikers onderwater en namen ze een houtmonster met een grote boor. Dit hebben we verbeterd door het gebruik van microboormetingen. Om deze metingen te interpreteren heb ik samen met het team van de TU Delft een software ontwikkeld. Want hoe snel eet die bacterie het hout nu echt weg en hoeveel schade doet dit aan de draagkracht van de palen?”
Heb je hier een antwoord op gevonden?
Giorgio: “Ja, en om die informatie te verifiëren hebben we 200 segmenten van houten funderingen getest. Uit deze tests zijn een aantal interessante bevindingen naar voren gekomen. We kunnen uit het weerstandstand profiel van de microboring goed bepalen hoe groot de zachte schil is. Ook hebben we gevonden dat de achteruitgang van het hout schijnt te stoppen bij het kernhout. Het lijkt erop dat de bacterie het kernhout niet of heel traag aantast. In ieder geval niet in hetzelfde tempo als door de eerste laag.
Onze methode is snel, betrouwbaar en goedkoop. Met de nieuwe software kunnen we zeer betrouwbaar een voorspelling maken over de staat van het hout. Dankzij deze informatie bespaart de gemeente Amsterdam veel tijd en geld op onderzoek.”
Hoe kunnen andere steden die werken aan het behoud van bruggen en kademuren deze microboormetingen gebruiken?
Ronald: “Microboormetingen zijn handig voor gemeenten die ook houtgefundeerde bouwwerken hebben. Het apparaat om de Resi Power Drill onderwater te laten functioneren is verkrijgbaar bij het bedrijf waar we het product mee hebben ontwikkeld. De ‘soft shell calculator’, ontwikkeld door Giorgio en het team van de TU Delft, is opensource. En dus voor iedereen gratis beschikbaar. Alle gemeenten kunnen er in principe direct mee aan de slag. Men is uiteraard ook van harte welkom om eerst bij ons informatie in te winnen.”
Giorgio: “Elke gemeente heeft verschillende funderingsconfiguraties voor bruggen en kademuren, afhankelijk van de bodemopbouw. Zo gebruikt Rotterdam bijvoorbeeld enkele langere palen, terwijl Amsterdam meestal kortere palen gebruikt. Microboor-analyses werken met alle soorten naaldhout, hoewel het tempo van achteruitgang kan variëren afhankelijk van de houtsoort. In Amsterdam wordt voornamelijk sparhout gebruikt, wat ook het type hout is waarop ons onderzoek is gebaseerd. Gemeenten met sparhouten funderingen kunnen waarschijnlijk direct gebruikmaken van onze gegevens, terwijl andere gemeenten de microboormethode kunnen toepassen om hun eigen naaldhout te beoordelen.”
Zijn er voorbeelden waarbij de resultaten met deze nieuwe methode hebben geleid tot andere keuzes?
Ronald: “Toen we begonnen met dit onderzoek vreesden we dat veel houten funderingen in Amsterdam in slechte staat verkeerden. We zijn dankzij ons onderzoek verrast over de goede gemiddelde staat van de fundering van bruggen. Dat is goed nieuws voor de stad. We dachten dat we er heel veel zouden moeten vervangen, maar dat valt dus mee. Van die 850 bruggen zijn er maximaal 20 die we definitief moeten vervangen. De rest kan nog makkelijk 30 jaar mee.”
Waarom zijn jullie als gemeente Amsterdam partner bij de City Deal?
Ronald: “We zitten in de unieke situatie. We hadden de noodzaak om binnen korte tijd heel veel bruggen en kademuren te controleren. Hierdoor hebben we een mooie innovatie teweeggebracht die andere gemeenten kan helpen in dezelfde gevallen. We willen onze kennis delen.”
Wat wil je adviseren aan gemeenten die aan de slag willen met hun bruggen en kademuren?
Giorgio: “Maak gebruik van het onderzoek en de software van de TU Delft voordat je aanpassingen doet aan verouderde houten constructies. Ons werk geeft op een betrouwbare manier inzicht in de conditie van de houten fundering. Mochten gemeenten dit onderzoek ook willen uitvoeren voor hun eigen bruggen en kademuren, dan maken we graag gebruik van deze informatie om onze modellen te verfijnen.”
Ronald: “Er zijn kademuren uit de 19e eeuw die nog in goede staat zijn, terwijl de fundering van een kademuur uit 1950 al kan beginnen met wankelen. Je moet dus op onderzoek om de staat van de fundering te toetsen. Onze methode is minder schadelijk en brengt een schat aan informatie mee. En naarmate het model van de TU Delft zich verder ontwikkelt kan het nog meer veel meer informatie opleveren!”