De toepassing van AI, parametrisch ontwerp en sensoren in infra-engineering

De komende decennia bereiken honderden kunstwerken in Nederland het einde van hun levensduur. Tegelijkertijd zien we dat de kennis van kunstwerken de komende jaren schaarser wordt. Dit brengt niet alleen de nodige financiële en technische uitdagingen met zich mee, maar ook een enorm capaciteitsvraagstuk. We moeten straks meer doen, met minder mensen. Daarom maken we gebruik van methodes en technologieën om werkzaamheden – gericht op het ontwerpen, herberekenen, en monitoren van kunstwerken – beter, sneller en effectiever uit te kunnen voeren.

Hierin zijn inmiddels grote stappen gezet. Zo zijn we in staat om met parametrisch ontwerpen de meest tijdrovende en repetitieve processen aan de computer over te laten waardoor we sneller kunnen ontwerpen. Met sensoring beschikken we over meer en betere data waardoor we effectiever kunnen monitoren. Artificial Intelligence (AI) neemt zelfs een deel van ons denkwerk over.

Toegegeven, het is als constructeur of engineer best een stap om een deel van je werk ‘uit handen te geven’ aan algoritmes of rekenprogramma’s. Toch zijn de resultaten die wij boeken veelbelovend. Zo hebben we in 2021 parametrisch ontwerpen, sensoring en Artificial Intelligence toegepast in meerdere projecten. Hiermee zijn we in staat gebleken om kunstwerkbeheerders te helpen om hun onderhoudsprogramma’s beter te prioriteren, de levensduur van kunstwerken beter te bepalen en betere ontwerpen te maken.

En niet alleen dat. Door IT-expertise èn constructieve kennis te combineren, creëerden we ruimte voor onze engineers om te excelleren. Met andere woorden: we laten mensen bij uitstek het werk doen dat om menselijke denkkracht vraagt: analyseren, keuzes maken, adviseren.

In 2021 kwam Havenbedrijf Port of Rotterdam bij ons met de vraag om een herberekening uit te voeren voor de stalen bruggen over de Rozenburgse schutsluis. Beide bruggen dateren uit het begin van de jaren zeventig en naderen het einde van hun levensduur. Het havenbedrijf wilde graag inzicht krijgen in de capaciteit en hun restlevensduur. Hierbij werd ons gevraagd om tot het uiterste te gaan om beide onderwerpen in beeld te krijgen. Zoals in alle dynamisch belaste constructies, speelde vermoeiing een belangrijke rol in de herberekening.

Beide objecten zijn ontworpen in een periode waar minder kennis voor handen was over de materiaaleigenschappen en de schademechanismen van staal. Daar komt bij dat de hedendaagse belasting hoger is dan destijds is voorzien. Deze combinatie van factoren vergroot het risico op vermoeiingsschades. Deze worden naar verloop van tijd onder meer zichtbaar in lasverbindingen, boutverbindingen en aansluitingen op dekplaten en dwarsdragers.

Het uitvoeren van vermoeiingsberekeningen voor dynamisch belaste, stalen kunstwerken is een tijdrovend proces. In het geval van de Rozenburgse sluisbruggen kregen we te maken met zo’n honderd invoervariabelen zoals wagentypen, -posities en -belastingen, variabele voegfactoren en verschaling over jaartallen. Deze moesten vervolgens voor zo’n dertig details, zoals langs- en dwarsliggers, troggen en verstijvers, worden doorgerekend. Alle mogelijke variabelen werken op elkaar in en hebben in samenhang invloed op de spanningsniveaus in de brugdetails. Dit resulteert in duizenden analyses die gemaakt moeten worden.