Infra Quest Masterplan 2015 2018 Tunnels Kennismarktdag Infra

Infra. Quest Masterplan 2015 -2018 Tunnels Kennismarktdag Infra. Quest 2015 Constructieve veiligheid (verkeers) tunnels; excl. installaties Gerrit Wolsink GPO Rijkswaterstaat Te. NK (Tunnels en Natte kunstwerken) Thomassentunnel 26 -1 -2022

Overzicht aspecten veiligheid tunnels (excl. Installaties) 1. Ontwerpbelastingen 1. 1 Calamiteitsbelastingen 1. 1. 1 Brand (Efectis) 1. 1. 2 Explosies (IQ) 1. 2 Dwarskrachtcapaciteit bestaande tunnels (TNO/TUD) 1. 3 Autogene krimp hoogovencementbeton (TUD; SBRCURnet) 2. Beheer en onderhoud bestaande tunnels 2. 1 Zettingen van afgezonken tunnels (IQ) 2. 2 Lekkages (verkeersonveiligheid) 2. 3 Duurzame afdichting Omegaprofiel afgezonken tunnels (COB) 3. Besluit (andere mogelijke onderwerpen voor de toekomst) Rijkswaterstaat 2 26 -1 -2022

1. Ontwerpbelastingen 1. 1 Calamiteitsbelastingen 1. 1. 1 Brand (Efectis) Uitgangspunt: tunnels dienen repareerbaar te zijn na een grote brand 1. 1 Gestelde eisen • Tunnels ontworpen volgens de RWSbrandkromme (max. 1350 ºC) • Eisen aan maximale temperatuur in beton (380 ºC) en wapeningsstaal (250 ºC) • Significant afspatten van beton is niet toegestaan 1. 1. 1. 2 Beschermingsmethoden Problemen met hitte werende bekleding Brand in Heinenoordtunnel (mei 2014) I. Delaminatie van hittewerende calcum-silicaat bekleding onder invloed van vocht en vorst Dit type bekleding bij RWS bij nieuwe tunnels niet meer toegestaan Rijkswaterstaat 3 26 -1 -2022

1. Ontwerpbelastingen 1. 1 Calamiteitsbelastingen 1. 1. 1 Brand (Efectis) II. Zeer voortijdig (binnen ½ uur) bezwijken aanhechtoppervlak hitte werende bekleding (‘verloren bekisting’); deze bevestigingswijze is veel toegepast. Proefresultaat in brandlaboratorium Efectis Herstel d. m. v. ‘nabouten’. Rijkswaterstaat 4 26 -1 -2022

1. Ontwerpbelastingen 1. 1 Calamiteitsbelastingen 1. 1. 1 Brand III. Verhoogde betondekking (2 uurs RWS-brandkromme 100 mm betondekking) toegestaan bij ‘landtunnels’ o Van nature afspatongevoelig beton of d. m. v. polypropyleen vezels voldoende afspatongevoelig gemaakt. o Afspatten van beton is complex mechanisme; nog niet goed begrepen werkingsmechanisme (niet voor berekening toegankelijk). o Vele parameters die het afspatgedrag bepalen, waardoor het lastig is representatieve brandproeven uit te voeren. Rijkswaterstaat 5 26 -1 -2022

1. Ontwerpbelastingen 1. 1 Calamiteitsbelastingen 1. 1. 2 Explosies (Infraquest onderzoek) § Bij RWS tunnels wordt geen rekening gehouden met een explosiebelasting (kans van optreden werd klein genoeg geacht) § In NEN-EN 1991 -1 -7 staat echter vermeld dat ook bij tunnels explosies in rekening moeten worden gebracht NEN-EN 1991 -1 -7 heeft 2 informatieve bijlagen: a. Informatie voor risicobeoordeling Statistische inschatting van de kans van optreden; mogelijke uitkomst: ‘risk accepted’ b. Aardgasontploffingen Hierin wordt voor een detonatie een tijd-druk figuur gegeven; met een maximum piekdruk van 2000 k. N/m 2 (20 bar). Dat wordt zeer kostbaar om verkeerstunnels hierop te moeten berekenen. In Infraquest verband wordt spoor a. bewandeld. Rijkswaterstaat 6 26 -1 -2022

1. Ontwerpbelastingen 1. 1 Calamiteitsbelastingen 1. 1. 2 Explosies (Infraquest onderzoek) Uitgevoerde werkzaamheden: In 2012 een inventariserende studie uitgevoerd (huidige risico analyse tunnels, risico geaccepteerd constructief ontwerp, explosiebelasting, gevolgen van explosies in tunnels, kansen van optreden explosie, risico beschouwing) Economische optimalisatie om te komen tot een aanvaardbaar risico niveau Wat is betaalbaar? Rijkswaterstaat 7 26 -1 -2022

1. Ontwerpbelastingen 1. 1 Calamiteitsbelastingen 1. 1. 2 Explosies (Infraquest onderzoek) In 2013 is een studie naar de explosiebelastingscenario’s volgens NEN-EN 1991 -1 -7 uitgevoerd Gebeurtenissenboom explosie in een tunnel Rijkswaterstaat 8 26 -1 -2022

1. Ontwerpbelastingen 1. 1 Calamiteitsbelastingen 1. 1. 2 Explosies (Infraquest onderzoek) Conclusies (2013) in relatie tot NEN-EN 1997 -1 -7: § de in NEN-EN 1997 -1 -7 gegeven piekdruk voor een deflagratie van 100 k. N/m 2 (1 bar) ligt aan de onderkant van het belastingspectrum kan optreden § de in NEN-EN 1997 -1 -7 gegeven piekdruk voor een detonatie van 2000 k. N/m 2 (20 bar) is een waarde welke representatief is voor gemengde wolk van een koolwaterstof met lucht. Maar de condities waarbij dit optreedt zijn erg speciaal (dit impliceert dus een kleine kans). Rijkswaterstaat 9 26 -1 -2022

1. Ontwerpbelastingen 1. 1 Calamiteitsbelastingen 1. 1. 2 Explosies (Infraquest onderzoek) a. Instantane uitstroom LPG tankwagen Verdeling gasconcentratieverdelingen in lengterichting van tunnel en relatie met explosiviteit van het gas-lucht mengsel Rijkswaterstaat 10 26 -1 -2022

1. Ontwerpbelastingen 1. 1 Calamiteitsbelastingen 1. 1. 2 Explosies (Infraquest onderzoek) b. Continue uitstroom LPG tankwagen (constant gasdebiet) Rijkswaterstaat 11 26 -1 -2022

1. Ontwerpbelastingen 1. 1 Calamiteitsbelastingen 1. 1. 2 Explosies (Infraquest onderzoek) In 2014 is een studie naar de waarschijnlijkheid van ontsteking van een brandstof-lucht mengsel in een tunnel Rijkswaterstaat 12 26 -1 -2022

1. Ontwerpbelastingen 1. 1 Calamiteitsbelastingen 1. 1. 2 Explosies (Infraquest onderzoek) Het plan is om eind 2015 een concepttekst ter beschikking te hebben voor de ROK (Richtlijnen Ontwerp Kunstwerken) van RWS. In 2016 wellicht de consequenties (technische en financiële) na gaan van ROK concepttekst Rijkswaterstaat 13 26 -1 -2022

1. Ontwerpbelastingen 1. 2 Dwarskrachtcapaciteit bestaande tunnels (TNO/TUD) Geen dwarskrachtwapening aanwezig; was niet noodzakelijk volgens toenmalige voorschriften; volgens de huidige wel Heinenoordtunnel; is t. o. v. andere tunnels maatgevend qua dwarskrachtcapaciteit (geen dwarskrachtwapening aanwezig) M. b. v. ‘normale’ deterministische berekeningen volgens de huidige voorschriften niet goed te rekenen. • Probabilistische berekeningen in combinatie met aangepaste dwarskrachtsformules waren noodzakelijk om deze tunnel ’groen’ te krijgen (‘buitennorms’ rekenen). • De gevonden β-waarden zijn weergegeven in bovenstaande tabel. (gebaseerd op huidige betonsterkte; ca. B 55; ontworpen op ca. B 22, 5) Rijkswaterstaat 14 26 -1 -2022

1. Ontwerpbelastingen 1. 3 Autogene krimp hoogovencementbeton (TUD; vervolg SBRCURnet? ) C 28/35 en C 35/45 CEM III beton (hoogovencement) vertoont significant hogere autogene krimp dan CEM I beton (portlandcement). Eurocode is alleen juist voor CEM I beton. Dit was verklaring voor niet verwachte scheurvorming 2 e Coentunnel; ondanks het koelen van het beton Dit afwijkende gedrag voor hoogovencementbeton is nog onvoldoende bekend bij constructeurs e. d. Rijkswaterstaat 15 26 -1 -2022

2. Beheer en onderhoud bestaande tunnels 2. 1 Zettingen van afgezonken tunnels (Infraquest onderzoek) Problematiek: Uit de uitgevoerde zettingsmetingen van afgezonken verkeerstunnel blijkt dat de tunnels na de bouw in de loop der tijd door blijven zetten. Het zettingsverloop van de Kiltunnel is markant voorbeeld hiervan: Zettingsgedrag in de loop der tijd van de Kiltunnel; leidende tot een tevens zandvoerende lekkage Rijkswaterstaat 16 26 -1 -2022

2. Beheer en onderhoud bestaande tunnels 2. 1 Zettingen van afgezonken tunnels (Infraquest onderzoek) Zettingsgedrag Kiltunnel Rijkswaterstaat 17 26 -1 -2022

2. Beheer en onderhoud bestaande tunnels 2. 1 Zettingen van afgezonken tunnels (Infraquest onderzoek) Uitgevoerde werkzaamheden: • Inventarisatie van ervaringen uit de praktijk; d. m. v. interviews: o Nulmetingen zijn meestal niet meer gearchiveerd o Het aantal aanwezige meetpunten is vaak onvoldoende o De frequentie van de uitgevoerde metingen is nogal verschillend Berekeningen naar de sterkte van de betonnen kraagconstructie bij mootvoegen door 2 afstudeerders (bij Kiltunnel is kraag waarschijnlijk lokaal afgebroken) Rijkswaterstaat 18 26 -1 -2022

2. Beheer en onderhoud bestaande tunnels 2. 1 Zettingen van afgezonken tunnels (Infraquest onderzoek) 2 Dimensionaal (2012: Invar Schols) Scheurvorming in onderkraag naast de afdichtende rubber-metalen voegstrook ( lekkage) Rijkswaterstaat 19 26 -1 -2022

2. Beheer en onderhoud bestaande tunnels 2. 1 Zettingen van afgezonken tunnels (Infraquest onderzoek) 3 Dimensionaal (2014: Kamakshi Parwani) Lange rekentijden en moeizame convergentie als gevolg van het niet-lineaire materiaalgedrag Het blijkt moeilijk de gemeten zettingen te relateren aan de te verwachten mate van lekkage als gevolg van breuk van een kraagconstructie Rijkswaterstaat 20 26 -1 -2022

2. Beheer en onderhoud bestaande tunnels 2. 1 Zettingen van afgezonken tunnels (Infraquest onderzoek) Onderzoek afgesloten met monitoringsadvies voor afzinktunnels Met aanbevelingen voor verbetering van de huidige monitoringsmetingen van bestaande (verkeers)tunnels. Er wordt aan gewerkt deze grotendeels te implementeren. Problemen: • • Nulmetingen niet gearchiveerd (tijdens de bouw) Te weinig meetpunten aanwezig Te weinig frequent gemeten (Nog) niet goed mogelijk relatie te leggen tussen zettingsverschillen en b. v. het risico op lekkage Rijkswaterstaat 21 26 -1 -2022

2. Beheer en onderhoud bestaande tunnels 2. 3 Lekkages (verkeersonveiligheid) Elke tunnel, aquaduct en onderdoorgang heeft gelekt, lekt of gaat nog lekken! Rubber-metalen voegstrook Waarom gaat dit lekken in de loop der tijd? Rijkswaterstaat 22 26 -1 -2022

2. Beheer en onderhoud bestaande tunnels 2. 4 Duurzame afdichting Omegaprofiel afgezonken tunnels (COB) Endoscopisch onderzoek Wat is de restlevensduur? Hebben we een toekomstig probleem? Aanvullende endoscopische waarnemingen gepland Rijkswaterstaat 23 26 -1 -2022

3. Besluit Mogelijke andere onderwerpen voor de toekomst: q q Ontwerpfilosofie voor bestaande tunnels Simulatie schade aan tunnel na (zeer) grote brand; in welke mate repareerbaar? Scheurvorming in onderwaterbetonvloeren (nauwkeuriger rekenmodellen); CUR-Aanbeveling 77: 2014 dimensioneert alleen op sterkte Vervormingen § Monitoringsmethoden t. b. v. meting vervormingen bestaande tunnels (b. v. 3 D laserscanning) § Toelaatbare vervormingen § Herstelmethoden q q q q (o. a. in relatie tot lekkages) Levensduur van reparaties (b. v. injectie van lekkages, herstel betondekking) Zinkende schepen op afgezonken tunnels (statistiek) Vallende scheepsankers op afgezonken tunnels (statistiek en sterkte) Kennisborging en disseminatie (o. a. in ROK) …………. . ? ? ? ? . . . . …………. . ? ? . . . Rijkswaterstaat 24 26 -1 -2022

Rijkswaterstaat 25 26 -1 -2022