De Oosterscheldekering zwaar op de proef gesteld: wat leert een schaalmodel over dit icoon?

“Wanneer op een verjaardag ter sprake komt dat je aan de Oosterscheldekering werkt, heb je meteen de aandacht,”, zegt onderzoeker Martijn de Jong van Deltares zichtbaar enthousiast. “Daaruit blijkt wel wat voor icoon dit is.” Ook Jesse Simonse, projectleider bij Rijkswaterstaat, voelt die lading. “Ik kom uit Zeeland,” vertelt hij. “Als je mij tijdens mijn studie had verteld dat ik aan een schaalmodel voor de Oosterscheldekering zou gaan werken, had ik je niet geloofd.”

De Oosterscheldekering werd gebouwd tussen 1976 en 1986 en ontworpen voor een levensduur van ongeveer tweehonderd jaar. Na veertig jaar gebruik naderen sommige onderdelen het einde van hun technische levensduur. Zo worden de installaties die de enorme stalen schuiven openen en sluiten vernieuwd. Ook de zijaanslagen zijn aan vervanging toe. Dit zijn rubberen stootkussens die zijdelingse bewegingen van de schuiven opvangen wanneer ze sluiten. De vervanging of renovatie van de 62 grote schuiven staat voorlopig gepland voor na 2060.

Het oorspronkelijke ontwerp beter begrijpen

Tegelijkertijd zijn de veiligheidseisen veranderd en speelt ook de stijgende zeespiegel een steeds grotere rol. Dat vraagt om gedetailleerde kennis van de krachten die werkelijk op de kering inwerken. “Het nabouwen van de kering is een vorm van reverse engineering,” zegt De Jong. “Je gaat terugrekenen: wat kan het nou precies, met de inzichten van nu?” Normaal wordt een schaalmodel gebouwd voordat iets wordt gerealiseerd. Nu gebeurde het omgekeerde: een bestaand kunstwerk werd opnieuw tot in detail onderzocht. Niet omdat er vraagtekens zijn bij het ontwerp, benadrukt De Jong, maar om het nog beter te begrijpen.

Bij Deltares in Delft werd een deel van de kering nagebouwd, inclusief schuiven, pijlers en verkeerskokers. In twee grote testbassins konden onderzoekers verschillende omstandigheden nabootsen: uiteenlopende waterstanden, sterke stroming en golven uit verschillende richtingen. Daarbij gingen ze verder dan de storm waarop de kering oorspronkelijk is ontworpen. In sommige tests werden meters hoge golven gesimuleerd die statistisch maar eens in de 300.000 jaar voorkomen.

Juist extreme condities leerzaam

Juist zulke extreme scenario’s zijn interessant. Ze laten zien waar de grenzen van de constructie liggen en welke onderdelen het eerst zwaar belast worden. “Je kunt in het lab zeggen: ik doe de storm waarop de kering ontworpen is,” zegt De Jong. “En ik doe er nog eentje die drie keer zo zwaar is.”

Meer dan honderd meetsignalen registreerden krachten op schuiven, cilinderstangen en andere onderdelen. Vooral bij golven die schuin op de kering afkomen leverde het schaalmodel nieuwe inzichten op. In die situatie gebeurt er veel tegelijk. Golven botsen tegen pijlers, kaatsen terug en beïnvloeden elkaar. Daardoor ontstaat een complex patroon van stromingen en druk op de schuiven. “Die langsrichting is nog complexer dan de loodrechte richting,” zegt De Jong. “Nu hebben we een model waarin al die interacties heel nauwkeurig zijn weergegeven.”

Belasting lijkt soms lager dan verwacht

Omdat deze schuine golven lastig te berekenen zijn, gingen ingenieurs in eerdere rekenmodellen uit van conservatieve aannames. De schaalmodelproeven laten nu beter zien hoe de krachten zich werkelijk verdelen. Op sommige onderdelen lijken de belastingen daardoor lager uit te vallen dan eerder werd aangenomen. Dat geldt bijvoorbeeld voor de zijaanslagen en de cilinderstangen die de schuiven in beweging brengen. Zulke inzichten helpen om beter te bepalen waar onderhoud echt nodig is en hoe dit zo efficiënt mogelijk uitgevoerd kan worden.

Tijdens de proeven zagen de onderzoekers ook dat golven onder extreme omstandigheden de verkeerskoker kunnen raken, het deel van de kering waar de weg overheen loopt. In het oorspronkelijke ontwerp is daar relatief weinig rekening mee gehouden, omdat golven pas bij zeer extreme omstandigheden de verkeerskoker kunnen bereiken. Volgens Simonse is dat voor de huidige situatie geen reden tot zorg, omdat de gemeten krachten zonder zeespiegelstijging beperkt blijven en de constructie hiertegen bestand is. “Maar het geeft wel extra informatie voor toekomstig onderhoud,” zegt hij.

Oorspronkelijk ontwerp staat als een huis

Wat is de belangrijkste oogst van het onderzoek? “Het helpt ons om de juiste investeringen te gaan doen,” zegt Simonse. “We zaten in een bandbreedte van krachten. Nu kunnen we dit krachtenspel veel beter inschatten.” De schuiven blijven het constructief maatgevende onderdeel van de kering en staan voorlopig gepland voor vervanging of renovatie na 2060. “Met de uitkomsten van het onderzoek kunnen we de restlevensduur van de schuiven beter gaan inschatten. Dit vervolgonderzoek zal in de komende jaren uitgevoerd worden.”

Met de kennis van nu zou er misschien meer aandacht zijn voor onderhoudsvriendelijkheid, maar het ontwerp staat nog altijd fier overeind. Zowel Simonse als De Jong zijn vol lof en vinden dat dat ontwerpers een ‘gigantisch kunststukje’ geleverd hebben door dit neer te zetten. Als de kering vandaag opnieuw ontworpen zou moeten worden, zouden ze het niet radicaal anders doen.

Je ontwerpt altijd voor een bepaald niveau van veiligheid. Je gaat niet tot in het oneindige ontwerpen, want dat is niet te bouwen en niet te betalen

Martijn de Jong, onderzoeker bij Deltares

Meerdere generaties betrokken

Ingenieurs die in de beginjaren bij het ontwerp betrokken waren, kwamen kijken naar de proeven. “Dit is misschien wel het laatste moment waarop we die generatie actief konden betrekken,” zegt de Jong. “Dat zij konden zien wat wij doen met hun kering. Dat voelde bijzonder.” Simonse vult aan: “Zo’n object gaat misschien tweehonderd jaar mee. Dat betekent dat meerdere generaties eraan werken. Wat wij nu doen, is een nieuwe bouwsteen toevoegen.”