De paradox van duurzaamheid

Constructies zijn constructies, zou je denken, of ze nou bedoeld zijn voor gebouwen of infrastructuur. Maar een opvallend verschil is dat de ontwerpen van gebouwen meer gedomineerd worden door constructieve veiligheid en de ontwerpen in de infrastructuur meer door duurzaamheid. Nu is duurzaamheid in de Nederlandse taal een wat ingewikkeld en een niet altijd eenduidig begrip.

Is een duurzame constructie nu een constructie die lang meegaat of een constructie waarvan de milieubelasting minimaal is (bijvoorbeeld door zorgvuldig materiaalverbruik)? De spagaat is duidelijk; constructies met een hogere sterkteklasse (lees: ‘met meer cement geproduceerd’) en voorzien van meer betonstaal gaan doorgaans langer mee (duurzaam volgens de eerste betekenis), maar de milieubelasting zal navenant zijn met twee materialen waarvan de productie leidt tot een CO₂-belasting die per eenheid tot de hoogste in onze sector behoort (niet duurzaam volgens de tweede betekenis).  De Engelse taal maakt het onderscheid beter met durability (lang meegaan) en sustainability (geringe milieubelasting). De twee lijken niet hand-in-hand te gaan, maar een beter bewustzijn en open voor maatwerk (in een tijd waarin standaardisatie en uniformiteit hoog op de agenda staan…) kunnen zomaar leiden tot een betere balans.  

Waar voorheen kwaliteit en duurzaamheid (durability) de focus hadden, zijn we intussen het belang van de andere vorm van duurzaamheid (sustainability) gaan inzien. We zijn daarbij aardig verstrikt geraakt in ons streven naar het ontwerpen van constructies met minder milieu-impact en tegelijkertijd het voldoen aan steeds striktere regelgeving. Binnen de infrastructuur is al geruime tijd een trend waarneembaar van toenemend materiaalverbruik, plat gezegd meer kilo’s cement en wapening per kuub beton (kwaliteit en durability). Dat kan deels verklaard worden uit de complexere omstandigheden, waarvoor de huidige constructies moeten worden ontworpen. Maar ook met de verschijning van elk nieuw ontwerpvoorschrift lijkt het materiaalverbruik toe te nemen. Opvallend genoeg is voor gebouwen en voor infrastructuur dezelfde regelgeving van toepassing. Daarbij is die regelgeving meer gericht op de dominante van de twee: de gebouwensector. Vanuit de gedachte van standaardisatie en uniformiteit niet zo’n vreemde insteek. Maar voor de zware infrastructuur (vooral de ondergrondse constructies) blijken niet alle regels even geschikt, maar doorgaans conservatief en dus veilig. Dat kan leiden tot constructies met een grotere veiligheidsmarge dan gevraagd. Deels is door of op initiatief van de grote opdrachtgevers (Rijkswaterstaat, ProRail) op onderdelen al voorzien in herziene/aangepaste bepalingen. Toch laten we veel kansen voor het beperken van de milieubelasting nog steeds onbenut. In de vorige column is Niki Loonen ingegaan op de ontwikkelingen op het gebied van cement; in deze column ga ik graag het gesprek aan op het gebied van de andere ‘vervuiler’, het betonstaal.

Als voorbeeld zou ik willen noemen de wijze waarop wordt omgegaan met scheurwijdteverificaties, gebaseerd op nogal wat (veilige) aannames. Voor de gebouwconstructies is scheurwijdte doorgaans niet maatgevend en daarmee is er geen directe behoefte aan nuancering. Maar voor de infrastructuur zijn de regels vaak zwaar doorslaggevend. Na het nodige gegoochel met dekkingen, staafdiameters, omgevingscondities (ik besef dat ik chargeer) leidt dit niet zelden tot staalspanningen in de gebruiksfase die beperkt blijven tot circa 150 MPa (geregeld resulterend in ontwerpen die qua uitvoerbaarheid uitdagend zijn). Dat is verre van optimaal, zeker gezien de sterktes die het materiaal staal ons biedt. We zouden feitelijk kunnen volstaan met een lagere sterkteklasse. Of met andere woorden: ‘met een hogere staalkwaliteit hoeven we minder ton staal te produceren en hebben we minder CO₂-uitstoot’ gaat hier zeker niet op. Maar kan hier verbetering in worden aangebracht? En zo ja, hoe?

Door de intrede van nieuwe ontwerpfilosofieën zien we dat er meer balans wordt gezocht in de prestaties die van een constructie worden verwacht; feitelijk meer maatwerk. Te denken valt aan design-by-testing, waar met schaalproeven, complex (constructief) gedrag wordt onderzocht voor de onderbouwing van ontwerpen. Of aan de observational method, waarbij aan de hand van metingen de uitvoering wordt gevolgd om eventueel voorzieningen wel of niet in te zetten.  Daarnaast wordt steeds vaker het gedrag van de constructie in de gebruiksfase gevolgd (structural health monitoring), om de conditie van de constructie te bewaken en om eventueel onderhoud tijdig te kunnen plannen. Het principe om op basis van het verzamelen van data, de ontwerpen te onderbouwen dan wel te bevestigen, leidt tot meer maatwerk en een meer verantwoord materiaalverbruik (of het nu hoger of lager is). Toch zien we deze toepassingen nog vooral in de grote infrastructurele projecten, waardoor de voordelen vooralsnog buiten het beeld van de regelgeving blijven.