Beschikbaarheid is gedefinieerd als: “De fractie van de tijd dat de vereiste functie kan worden uitgevoerd onder gegeven omstandigheden”.
Beschikbaarheid is een maat om aan te geven hoeveel van de theoretisch beschikbare tijd een component of systeem daadwerkelijk functioneert, waarbij beschikbaarheid vaak wordt uitgedrukt in een kans.
Beschikbaarheid heeft betrekking op de vraag of de functie op een bepaald moment kan worden uitgevoerd.
De periode dat een systeem beschikbaar is, is omgekeerd evenredig aan de periode dat een systeem niet beschikbaar is. Vaak ligt de focus op niet-beschikbaarheid. Deze niet-beschikbaarheid kan worden ingedeeld naar oorzaak van het niet beschikbaar zijn:
- niet-beschikbaarheid als gevolg van planbare oorzaken.
Onder geplande of voorziene oorzaken worden onder meer gepland onderhouden verstaan. Dit wordt onder andere ingegeven door veroudering, aantasting en slijtage van onderdelen. - niet-beschikbaarheid als gevolg van niet-planbare oorzaken.
Onder ongeplande of onvoorziene oorzaken worden onder meer storingen, schades en vroegtijdige (onverwachte) vervangingen verstaan. Hier ligt dus een relatie met de betrouwbaarheid.
Niet-beschikbaarheid door planbare oorzaken en niet-beschikbaarheid door niet-planbare oorzaken hebben typisch een relatie tot elkaar. Meer niet-beschikbaarheid door planbare oorzaken (preventief onderhoud, inspectie en testen) kan tot minder niet-beschikbaarheid door niet-planbare oorzaken (storingen) leiden en andersom. Met andere woorden, een beter preventief onderhoudsregime kan leiden tot minder storingen en dus minder niet-planbare oorzaken (leidend tot een meer voorspelbaar presteren).
Voor continu opererende systemen zoals voegovergangen wordt niet-beschikbaarheid uitgedrukt in een gemiddeld percentage over de tijd. Het is niet belangrijk wanneer het systeem niet beschikbaar is, maar wel hoeveel tijd per tijdseenheid het systeem zijn functie niet uit kan voeren. De tijd die nodig is voor reparatie of vervanging is dus van belang: snel herstel heeft een gunstige invloed op de beschikbaarheid.
In de RTD1007-1 is de niet beschikbaarheid uitgewerkt voor diverse voegconcepten bij toepassing in autosnelwegen (verkeerscategorie 1). Daarbij is alleen een uitwerking gedaan van de niet-beschikbaarheid door planbare oorzaken, uitgaande van een kwalitatief goed uitgevoerd voegovergangsysteem. Zowel vast onderhoud, variabel onderhoud als vervanging is hierin meegenomen over de ontwerplevensduur van het kunstwerk. Al het onderhoud (vast en variabel) dat moet worden uitgevoerd aan de voegovergang gedurende de gehele ontwerplevensduur van het kunstwerk waarbij de voegovergang niet of niet volledig kan worden gebruikt, is gekwantificeerd en over de gehele levensduur van het kunstwerk (gesteld op 100 jaar) gesommeerd. In de RTD1007-1 is hiervoor in bijlage 2 de “Niet-beschikbaarheidmatrx” opgenomen in (zie onderstaand figuur). In hoofdstuk 6 van de RTD1007-1 is de systematiek hiervoor nader beschreven. De duur van een activiteit waarbij de voegovergang niet beschikbaar is, is daarvoor ingedeeld in categoriën.
In versie 4.0 van de RTD1007-2 zullen de volgende beschikbaarheidseisen worden gespecificeerd:
|
Voor de gehele of gedeeltelijk niet-beschikbaarheid van het kunstwerk ten gevolge van planmatig onderhoud aan de voegovergang gelden, tenzij anders gespecificeerd in het contract, de volgende uitgangspunten:
Falen in de intervallen tussen de onderhoudsmomenten die leidt tot een verminderde beschikbaarheid dient binnen de in het contract gestelde termijn te zijn hersteld. Indien geen termijn is aangegeven geldt een termijn van 24 uur. |
Ontwerplevensduur
Definitie: veronderstelde periode gedurende welke een constructie of een deel ervan te gebruiken is voor het doel als beoogd, met inbegrip van het voorziene onderhoud, maar zonder dat ingrijpend herstel (vervanging) nodig is.
De ontwerplevensduur speelt een belangrijke rol in de beschikbaarheid. Hoe lager de ontwerplevensduur, hoe vaker vervanging nodig is, hoe vaker het voegovergangsysteem niet beschikbaar is.
Omdat niet alleen de frequentie van onderhoud/vervanging een rol speelt,maar ook de uitvoeringstijd die nodig is voor deze activiteiten, is alleen de ontwerplevensduur geen maat voor de (niet-)beschikbaarheid.
Van invloed op ontwerplevensduur zijn:
- de mechanische weerstand tegen optredende (veranderlijke) belastingen
- weerstand tegen slijtage (inwendig/uitwendig)
- weerstand tegen aantasting
Of de ontwerplevensduur in de praktijk gehaald gaat worden is afhankelijk van :
- de mate waarin of materialen voldoen aan de specificaties van het ontwerp
- de kwaliteit van de uitvoering
- het kwaliteit van het reguliere onderhoud (conform de instructies van de leverancier).
- het werkelijke gebruik.
De ontwerplevensduur is mede afhankelijk van het betreffende concept en de daarin toegepaste materialen. In de RTD1007-2 zijn standaard ontwerplevensduureisen opgenomen en gekoppeld aan voegfamilie. Deze ontwerplevensduur eisen gelden onder normale omstandigheden en zijn in de meeste situaties haalbaar. Sommige stalen bruggen kunnen extreem vervormingsgedrag vertonen waardoor voor voegovergangen met slijtagegevoelige onderdelen deze ontwerplevensduren niet gehaald kunnen worden. In het contract kunnen dan afwijkende eisen t.a.v. de ontwerplevensduur opgenomen zijn.
Voor de ontwerplevensduren geldt een betrouwbaarheid t.a.v. onomkeerbaar falen van minimaal 0,95, uitgaande van normaal verzorgend onderhoud. Dat wil zeggen dat in maximaal 5% van de gevallen de voegovergang bij het bereiken van de ontwerplevensduur ook daadwerkelijk vervangen moet worden. Bij een betrouwbaarheidsindex β van 3,8 zoals die voor de constructieve veiligheid wordt gehanteerd, dient de gemiddelde ontwerplevensduur (Mean Time to Failure) dan aanzienlijk hoger te liggen.
Tabel: indicatie gemiddelde ontwerplevensduur (MTTF)
| Ontwerplevensduur (faalkans 5%) | 10 jaar | 15 jaar | 20 jaar | 25 jaar |
| Gemiddelde levensduurverwachting Mean Time to Failure (faalkans 50%) |
17,5 jaar | 25 jaar | 35 jaar | 40 jaar |
Aangezien het vervangen van voegovergangen een tijdrovende en arbeidsintensieve activiteit is, is vervanging binnen de normaal geldende werkbare uren (WBU) in de meeste gevallen niet mogelijk. In de meeste gevallen zal de weg daarom al dan niet gefaseerd gestremd moeten worden. Voegovergangen dienen daarom een voldoende lange levensduur te hebben. Uit oogpunt van beperking van de verkeershinder wordt er meestal naar gestreefd om het vervangen van voegovergangen gelijktijdig uit te voeren met het vervangen van het asfalt en eventueel andere onderdelen zoals geleiderails. De levensduur-eisen voor voegovergangen zijn dus gebaseerd op de onderhoudscyclus van de wegverharding. Zo worden open deklagen in autosnelwegen om de 10 à 15 jaar vervangen. Dichte deklagen op kunstwerken in het onderliggend wegennet worden om de 20-25 jaar vervangen.
Voor kunstwerken met kleine bewegingen (tot circa 30 mm) is het toepassen van stille verborgen en flexibele (bitumineuze) voegovergangen (familie 4,5 en 6) meestal een economische en geluidstechnisch gewenste voorkeursoplossing. Op basis van testen en monitoring vanuit de prijsvraag Stille Duurzame Voegovergangen is aangetoond dat een lange levensduur van 10 jaar in intensief belaste autosnelwegen voor daarvoor gevalideerde bitumineuze systemen haalbaar is. In minder intensief belaste autowegen wordt een levensduur van 15 jaar haalbaar geacht. Dat wil zeggen dat deze systemen bij uitstek geschikt zijn voor toepassing in stille deklagen waarvan de levensduur ook 10 à 15 jaar is.
Toepassing van deze typen voegovergangen in wegen met dichte deklagen ligt minder voor de hand omdat de levensduur van deze deklagen aanzienlijk hoger is en dus niet synchroon loopt met de levensduur van deze typen voegovergangen. Daarnaast zijn deze deklagen zelf ook niet geluidsarm, waardoor toepassing van een stille voeg ook niet voor de hand ligt. Toepassing van “harde” voegovergangen ligt hier meer voor de hand. Daarnaast zijn er ook flexibele voegovergangsystemen beschikbaar die een levensduur verwachting van 25 jaar hebben, met tussentijds onderhoud halverwege de levensduur
Voor “harde” voegovergangen (familie 1,2 en 7) is bij nieuwbouw en vervanging door fabrieksmatige vervaardiging een ontwerplevensduur mogelijk van 25 tot 40 jaar, afhankelijk van het subtype. Bij renovatie (gedeeltelijk vervangen van onderdelen) van bestaande voegovergangen is, door de aard van de werkzaamheden en de omstandigheden waaronder het onderhoud plaatsvindt, een ontwerplevensduur van 15-25 jaar realistischer.
Rijkswaterstaat heeft in de RTD1007-2 Eisen voor voegovergangen eisen opgenomen t.a.v. levensduur van voegovergangsystemen en vervangbare onderdelen daarvan. In de volgende versie 4.0 wordt de tabel iets aangepast.
De minimale eis voor de ontwerplevensduur (zonder onderhoud anders dan reiniging) voor vervangbare rubber/kunststof onderdelen is 15 jaar met een betrouwbaarheid van 0,95. Om aan deze eis te voldoen dient de gemiddelde levensduur in de praktijk aanzienlijk hoger te liggen. De gemiddelde levensduur is onder normale veroudering en slijtage naar schatting 25 jaar. Indien voorspanbouten moeten worden gelost voor het vervangen van deze onderdelen, dan kunnen deze niet worden hergebruikt. De vereiste ontwerplevensduur voor deze bouten wordt daarom zekerheidshalve op 25 jaar gesteld.
Voor sommige typen voegovergangen wordt er in de totale levenscyclus van een kunstwerk voor de verankering van uitgegaan dat deze herbruikbaar is. In dat geval dient de verankering (qua vermoeiing) dus ontworpen te worden op de beoogde langere levensduur. In de RTD1001 “Richtlijnen Ontwerp Kunstwerken” is vanaf versie 1.3 onder § 6.4 aanvullend geëist dat voor nieuwe kunstwerken met harde voegovergangen een verankering wordt vereist met een levensduur gelijk aan het kunstwerk (meestal 100 jaar) § 6.4 aangegeven.
Aantonen ontwerplevensduur
Bij ontwerpen op levensduur zijn een aantal aspecten van belang. Dit zijn:
- vermoeiing;
- slijtage;
- aantasting en veroudering.
In het ontwerp van een voegovergangsysteem dient aangetoond te worden dat het voegovergangsysteem voldoende weerstand biedt tegen degradatiemechnismen.
Veelal gebeurd dit op basis van analyses op basis van vigerende technische normering/regelgeving en onderzoeks- en testrapporten. Meer hierover vindt je in paragraaf 2.4