Een baksteen die zelf aan de bel trekt bij verzakkende kademuren

Steden met water zijn prachtig. Wie door Utrecht, Amsterdam of een internationale publiekstrekker als Venetië slentert, komt ogen tekort. Toch heeft al dat moois een keerzijde. Zo kampen deze watersteden vaak met verzakkende kademuren en bruggen. Dat zorgt niet alleen voor schade aan het erfgoed, maar ook voor gevaarlijke situaties. De verzakkingen in kaart brengen en repareren? Zo simpel is het niet, vertelt Ivo Vrooijink, als onderzoeker verbonden aan het Saxion-lectoraat Industrial Design. Toch lijkt Saxion een cruciale rol te kunnen spelen om de stad Amsterdam te helpen grip te krijgen op het probleem.

Van paard en wagen naar zware vrachtwagens

Dat probleem is niet gering. Amsterdam heeft 600 kilometer aan kademuren, waarvan 200 kilometer in slechte staat verkeert. Net als ruim 800 bruggen. Althans, dat vermoedt men. En daar zit precies de crux. Landmeters proberen de verzakkingen continu te monitoren, maar kunnen daarbij maar enkele kilometers per maand in kaart brengen. Een druppel op een gloeiende plaat, vertelt Vrooijink. “Eigenlijk bezwijkt de stad onder de toegenomen drukte. Vroeger reed men met paard en wagen over de kades en bruggen. Nu gaat het om zware vrachtwagens, veel auto’s en enorme hoeveelheden bezoekers.”

Onderhoud plannen

Elke weg heeft onderhoud nodig, dat geldt ook voor kademuren. Toch is juist dat onderhoud specialistisch van aard en het aantal gespecialiseerde bedrijven beperkt. “Als het nu ergens kritiek wordt, moet er direct ingegrepen worden. Eigenlijk wil je dat een stap voor zijn. Je loopt als stad continu achter de feiten aan, plakt pleisters waar dat het hardst nodig is. Het stelt je bovendien niet in staat te plannen en op dit gebied efficiënt met je middelen om te gaan,” legt Vrooijink uit.

Een sensor die de verzakking meet

Hoe krijg je wel grip op zo’n probleem? Amsterdam probeerde het eerst door de verzakkingen te meten met spiegeltjes op de kade, waar lasers op schenen. Verdraait de hoek, dan zit er beweging in de kade. In de praktijk werden de spiegels er door de passerende boten afgevaren. Een slimmere oplossing lijkt te schuilen in het ontwikkelen van een customized baksteen. Een steen die door betonprinten voor de historische kades op maat gemaakt kan worden. Bovendien een steen waarin zich een sensor bevindt, die de verzakking kan meten. Tenminste, dat is de bedoeling.

Dashboard

“Wanneer je bijvoorbeeld elke twintig of vijftig meter zo’n steen in de kademuur plaatst, kun je de sensor maandelijks uitlezen. Door erlangs te varen of met een drone langs te vliegen. Je lost niet het constructieve probleem op, maar bent wel in staat om in korte tijd en frequent kilometers kademuur te monitoren. Daarmee worden ook plotselinge veranderingen snel zichtbaar. Idealiter voed je een dashboard met je gegevens en kun je efficiënt sturen op onderhoud.”

Door het bedrijfsleven benaderd

Het komend jaar onderzoekt het Saxion-lectoraat Industrial Design met ingenieursbureau Beeliners (gespecialiseerd in smart sensoring) en PK Waterbouw (gespecialiseerd in complexe waterbouwprojecten) hoe de customized (bak)steen ontworpen en gebruikt kan worden. “In dit geval zijn we als hogeschool door het bedrijfsleven zelf benaderd, vanwege onze kennis van 3D-scannen en -printen en het werken met steenachtige materialen. Bij de Amsterdamse kades gaat het om veel verschillende stenen, met rondingen, hoeken en een variëteit aan vormen en kleuren.”

FabLab Enschede

Hoe maak je een steen die een sensor kan bevatten, waarmee je beweging kunt waarnemen en die optisch naadloos aansluit op de historische uitstraling van dit UNESCO-erfgoed? Dat is de eerste stap van dit KIEM ce-project dat de looptijd heeft van een jaar. Birgit Albersen van het FabLab Enschede is projectleider. Ze heeft er zin in, vertelt ze: “Ik zie kansen voor het FabLab Enschede. De slimme baksteen bevat sensortechnologie en een 3D-geprinte huls. Juist bij het FabLab zijn we sterk in 3D printen. Het is ontzettend gaaf om te bedenken dat de 3D prints en de technologie vanuit Beeliners bijdragen aan veilige kades in Nederland. Maar eerst is er nog wat werk te doen.”

Authentieke uitstraling met sensortechnologie

Na het maken van een authentiek ogende (bak)steen met sensortechnologie komen de vervolgstappen in beeld. Waar moet je rekening mee houden bij het plaatsen van zo’n steen in een bestaande kademuur? Hoe maak je verschillende soorten stenen? Wat levert een duurtest met zo’n twintig prototypes op?

Het komend jaar gaat het nadrukkelijk om een verkennend onderzoek, dat een opstap kan vormen naar een bredere toepassing van het principe, zegt Vrooijink: “Zelf denk ik dat dit onderzoek zonder steun van Regieorgaan SIA nooit van de grond zou zijn gekomen. Voor het bedrijfsleven zelf is het te bewerkelijk en te kostbaar om dit voortraject zelf te dragen. Dit is echt toegepast verkennend onderzoek, waarin Saxion en het bedrijfsleven juist samen die stap zetten. Het is heel kansrijk. Ik verwacht dat zo’n slimme baksteen in de toekomst op een nieuwe manier bij kan dragen aan het onderhoud van gebouwen, kades en bruggen.”