Sirene van Arup helpt waterbouwers efficiënter te ontwerpen en het materiaalgebruik te reduceren, zonder in te leveren op veiligheid. 

Deze innovatie dingt mee naar De Vernufteling, een prijs uitgereikt door Koninklijke NLingenieurs in samenwerking met De Ingenieur. Overige projecten vindt u in dit dossier. Voor de publieksprijs kunt u hier stemmen tot 25 mei. 

Hoe groot is het risico op een aanvaring? En als er zich onverhoopt een aanvaring voordoet, welke krachten komen dan vrij en hoe ontwrichtend kan de schade uitpakken? Het zijn vragen waarover ingenieurs zich het hoofd breken – en waarop een nieuwe tool van architectenbureau Arup een innovatief antwoord kan geven.

Sirene is een rekenapplicatie, ontwikkeld in samenwerking met Rijkswaterstaat (RWS). Aanleiding was een rapport van de Onderzoeksraad voor Veiligheid, na een incident waarbij een benzeentanker in dichte mist op de stuw in de Maas nabij Grave was gevaren. De stuw raakte zwaar beschadigd en het waterpeil tussen Grave en Sambeek daalde drie meter, wat grote gevolgen had voor scheepvaart en omwonenden.

Probabilistische aanpak

Arup koos voor de elders in de waterbouw al gebruikelijke probabilistische aanpak. Immers: pijlers, stuwen en bruggen moeten tegen een stootje kunnen, maar overdimensionering is alleen al vanuit het oogpunt van materiaalgebruik onwenselijk. 

Door gebruik te maken van miljoenen Monte Carlo-simulaties verwerkt Sirene alle mogelijke scenario’s waarin vaargedrag, scheepskenmerken en externe invloeden samenkomen. 

‘Voor elke pijler op een specifiek traject kunnen wij nu het risico berekenen op een aanvaring’, zegt Alwin de Zeeuw, brugontwerper bij Arup. ‘En dan blijkt dat risico voor sommige pijlers zo klein te zijn, dat ze niet zo zwaar hoeven te worden ontworpen.’

Minder materiaal

Ingenieurs kunnen dankzij de simulaties op basis van jaren aan data van RWS ontwerpen op basis van realistische scenario’s. Nu al heeft Sirene haar waarde bewezen bij onder meer de Suurhoffbrug en de Van Brienenoordbrug. 

‘Bij de projecten die we tot nu hebben gedaan, kwamen aannemers halverwege de uitvoering bij ons aankloppen’, zegt De Zeeuw. ‘Idealiter zijn we vanaf het begin af aan al betrokken.’

Gebruik van Sirene had de aanvaring bij Grave niet kunnen voorkomen. Maar, zegt De Zeeuw, analyse had mogelijk uitgewezen dat de aanvaringskans er groot was, en de geraakte pijler verzwaring kon gebruiken. 

De grootste winst van het model zit volgens De Zeeuw echter in de forse beperking van het materiaalgebruik. Die kan opdrachtgevers tot wel honderdduizenden euro’s per project schelen.