Ontstaat er een schade aan een constructie of stort een constructie (gedeeltelijk) in, dan kan 'forensic engineering' een rol gaan spelen. Forensic engineering wordt in de praktijk gebruikt als aanduiding voor onderzoek naar de oorzaak van dergelijk falen. Het proces van het onderzoek is van groot belang; het moet leiden tot betrouwbare uitkomsten. Bij een onbetrouwbaar proces is het immers mogelijk dat niet de juiste oorzaak wordt gevonden of niet de juiste partijen verantwoordelijk worden gehouden.
Wat is forensic engineering?
Met forensic engineering betrouwbaar
de oorzaak van falen bepalen
1 Prinses Margriettunnel, foto: Rijkswaterstaat
1
8? CEMENT 1 20 24
Forensic engineering moet leiden
tot betrouwbare uitkomsten met
betrekking tot de oorzaak van
falen van een constructie.
Forensic
engineering heeft ook nog een hoger doel:
het leren van wat is misgegaan, om ervoor te
zorgen dat het niet nog een keer kan gebeu-
ren. Daarmee kunnen toekomstige faalkos-
ten, (nieuw) persoonlijk letsel of zelfs het
vallen van dodelijke slachtoffers worden
voorkomen. Een sprekend voorbeeld hier-
van is het onderzoek naar de oorzaak van
het gedeeltelijk instorten van een parkeer-
garage in Eindhoven in 2017 [1] (foto 2). Uit
het onderzoek bleek dat de oorzaak lag in
een onjuist detail in het vloersysteem. Dat
detail bleek ook in veel andere gebouwen
met hetzelfde vloersysteem aanwezig te zijn,
waardoor die constructies niet voldeden aan
het in Nederland vereiste veiligheidsniveau.
Toen dit bekend werd, konden bij die con-
structies preventieve maatregelen worden
getroffen om eventueel toekomstig falen te
voorkomen. Bij zaken met slachtoffers blijkt het
daarnaast heel belangrijk dat er op een be-
grijpelijke manier wordt gereconstrueerd
wat er precies is gebeurd. Dat is voor nabe-
staanden zeer belangrijk in het verwerkings-
proces (zie kader 'Didcot').
Doel van het onderzoek
Bij de start van een onderzoek naar de oor-
zaak van het falen van een constructie moet
duidelijk worden afgesproken wat het doel is
van het onderzoek en tot welke diepgang het
onderzoek moet worden uitgevoerd. Dit arti-
kel gaat over onderzoeken met als doel het
achterhalen van de technische oorzaak van
het falen. Dat kan dan vervolgens weer de
basis zijn voor een onderzoek naar bijvoor-
beeld degene die verantwoordelijk is voor het
falen, wat weer een heel andere expertise
van de onderzoekers vereist. De gewenste diepgang van een onder-
zoek wordt bepaald door het doel van het
onderzoek en de wens van de opdrachtgever.
Een voorbeeld hiervan is het falen van een
moot van de toerit van de Prinses Margriet-
tunnel in december 2022 (foto 1) (Meer over
de schade in de Prinses Margriettunnel
staat in het artikel 'Onderzoek naar falen
fundering Prinses Margriettunnel', in dit
nummer). Die moot is omhoog gekomen
doordat de opwaartse belasting, de water-
druk tegen de onderzijde van de moot, gro-
ter was dan de sterkte van de paalfundering.
Uit het onderzoek bleek dat er in de periode
voorafgaand aan het falen geen sprake is ge-
weest van een significante verhoging van de
waterdruk. Dat betekent dat de sterkte
IR. HUIBERT BORSJE
Forensisch Ingenieur TNO
DR.IR KAREL TERWEL
Projectleider /
Raadgevend Ingenieur / Universitair DocentIMd Raadgevende
Ingenieurs / TU Delft auteurs
Ontstaat er een schade aan een constructie of stort een constructie (gedeeltelijk) in, dan kan
'forensic engineering' een rol gaan spelen. Forensic engineering wordt in de praktijk gebruikt als aanduiding voor onderzoek naar de oorzaak van dergelijk falen. Het proces van het onderzoek is van groot belang; het moet leiden tot betrouwbare uitkomsten. Bij een
onbetrouwbaar proces is het immers mogelijk dat niet de juiste oorzaak wordt gevonden
of niet de juiste partijen verantwoordelijk worden gehouden.
CEMENT 1 2024 ?9
van de paalfundering in de tijd is afgenomen,
totdat die sterkte onvoldoende werd om de
opwaartse belasting op te nemen. In feite is
daarmee de oorzaak van het falen vastge-
steld. Rijkswaterstaat had echter belang bij
een diepgaander onderzoek, om zo ook de
oorzaak van de afname van de sterkte van
de fundering te kunnen vaststellen.Een dergelijk stapsgewijs onderzoek
naar de oorzaak van falen, waarbij steeds een
niveau dieper onderzoek wordt uitgevoerd,
wordt ook wel aangeduid als een multi-level
onderzoek.
Opzet van het onderzoek
Er zijn meerdere methoden voor het uitvoe-
ren van een onderzoek naar de oorzaak van
het f
alen van een constructie. Op hoofdlijnen
heeft elke degelijke methode een vergelijk -
bare structuur (fig. 4). De kern is dat eerst
een o
verzicht moet worden opgesteld van
mogelijke oorzaken (hypothesen; scenario's).
Vervolgens moet van elke mogelijke oorzaak
2 Gedeeltelijke instorting parkeergarage Eindhoven Airport [1]
DIDCOT
In 2016 werd in Engeland een kolencentrale (Didcot Power Station)
ontmanteld. Toen een sloopbedrijf bezig was met de voorbereidingen
voor het opblazen van het ovenhuis, is dat gedeeltelijk ingestort (foto 3).
Daarbij zijn vier arbeiders omgekomen.
Meer dan vijf jaar na het ongeval stonden er op de nieuwssite van de
BBC enkele artikelen over dit ongeval. De politie had hun onderzoek
toen nog steeds niet afgerond, zodat nog niet bekend was wat de
oorzaak was. In die artikelen stonden twee quotes die het belang van
forensic engineering heel treffend weergaven:
- Het belang van het onderzoek voor de sloopbedrijven werd ver-
woord met: "Experts around the world need to know why the Didcot Power
Station collapse happened so fatal errors are not repeated, specialists have
said." [2]
- Het belang van het onderzoek voor de nabestaanden werd ver-
woord met een uitspraak van de weduwe van een arbeider die was
omgekomen: "She said a lack of progress in the Thames Valley Police-led
probe has been "shocking" and "really hard" to endure." [3]
2
10? CEMENT 1 20 24
worden onderzocht of die kan zijn opgetre-
den (verificatie) of juist niet (falsificatie). Met
nadruk
wordt er hierbij op gewezen dat niet
moet worden gestopt als een mogelijke oor -
zaak is gevonden. Bij een betrouwbaar onder -
zoek moeten idealiter alle mogelijke oorza-
ken worden onderzocht. Enerzijds omdat er
soms
meerdere oorzaken een rol gespeeld
kunnen hebben. Anderzijds omdat een vast -
gestelde oorzaak pas echt waarde krijgt, als
w
ordt aangetoond dat andere mogelijke
oorzaken niet zijn opgetreden.
Naast de vergelijkbare structuur moet elk
onderzoek ook enkele standaard onderdelen
bevatten.
Belasting én sterkte. Falen van een con-
structie betekent altijd:
- de actuele belasting > de actuele sterkte, of
- de actuele sterkte < de actuele belasting.
In feite staat hier twee keer hetzelfde,
maar in de beeldvorming gaat het in het eer -
ste geval om een te hoge belasting en in het
tw
eede geval over onvoldoende sterkte. Om
te voorkomen dat in de praktijk te snel een
(mogelijk verkeerde) conclusie wordt getrok -
ken, is het noodzakelijk om in ieder onder-
zoek zowel de belasting als de sterkte te
beschouwen.
Historische informatie. In veel gevallen is
het falen van een constructie het 'eindstation'
van een reeks gebeurtenissen. Om dan de
daadwerkelijke oorzaak te achterhalen, is het
noodzakelijk om die reeks gebeurtenissen te reconstrueren en daarbij is historisch infor-
matie een belangrijk onderdeel.
Verder kan het moment van ontstaan
van schade van belang zijn. Want bij het
waarnemen van een schade geldt niet per
definitie dat die schade 'recent' is. Er zijn
meerdere voorbeelden van scheuren waar-
van werd aangenomen dat ze nieuw waren,
waarna werd besloten om rigoureuze maat-
regelen voor de constructie te treffen. Maar
bij een gerichte detailinspectie kon later
worden vastgesteld dat het toch oude scheu-
ren waren. Foto 5 geeft een voorbeeld van een
scheur die al aanwezig was vóór het aan-
brengen van een cementgebonden mortel op
het betonoppervlak. De mortel is namelijk
naar buiten gedrukt, wat alleen kan worden
verklaard door een drukspanning in de
mortel. En een drukspanning in de mortel
betekent dat de wijdte van de scheur kleiner
is geworden nadat de mortel was uitgehard.
De verschillen tussen de methoden van
onderzoek zitten in de wijze waarop het
overzicht van mogelijke oorzaken tot stand
komt. De twee meest gangbare methoden
zijn de top-down methode en de bottom-up
methode, genoemd naar de wijze waarop
het overzicht van mogelijke oorzaken tot
stand komt. Bij de top-down methode wordt syste-
matisch de levenscyclus van een constructie
geanalyseerd en wordt op basis daarvan een
3 Gedeeltelijk ingestort ovenhuis [2], bron: Thames Valley Police
4 The six steps of a forensic investigation [4]
Een hoger doel
van forensic
engineering is
het leren van
wat is
misgegaan
3
4
CEMENT 1 2024 ?11
overzicht opgesteld met mogelijke oorzaken.
Bij de bottom-up methode wordt de schade
in detail geanalyseerd en wordt van daaruit
onderzocht welke mechanismen de betref-
fende schade veroorzaakt zouden kunnen
hebben. Na bepaling van de technische oor-
zaak kan vervolgens, indien gewenst, wor-
den nagegaan welke (proces)oorzaken in
ontwerp, uitvoering of gebruik/onderhoud
hieraan ten grondslag lagen.Bij beide van deze methoden kan
gebruik worden gemaakt van de 'Delft
approach' ([4]; zie kader 'Delftse aanpak').
5
5 Voorbeeld van een scheur die al aanwezig was voor het aanbrengen van een cementgebonden mortel op het betonoppervlak
DELFTSE AANPAK
In 2017 ontwikkelden drie onderzoekers van verschillende TU Delft-faculteiten,
op basis van literatuuronderzoek en praktijkervaring, de Delft Approach for foren -
sic investigations, nadat zij hadden geconstateerd dat forensische onderzoeken
in de luchtv
aart, de bouw en de medische sector veel overeenkomsten hadden.
Deze aanpak, die bestaat uit een standaard stappenplan (fig. 4), een overzicht
van levenscycli, een categorisatie van mogelijke oorzaken (Tree House of Failure)
en een overzicht van criteria om tot een betrouwbaar onderzoek te komen
(Ring of trustworthiness). Deze aanpak is geschikt voor onderzoek in verschil -
lende vakgebieden, en kan zowel 'top-down' als 'bottom-up' worden gebruikt.
Het prijswinnende artikel over deze aanpak (Improving reliability in forensic engi-
neering: the Delft approach [4]) is vrij toegankelijk. Daarnaast is het mogelijk de
bij
behor
ende online cursus Forensic Engineering: learning from failures te volgen,
die al door duizenden deelnemers is afgerond.
mortel is naar buiten gedrukt
scheur in ondergrond
Top-down methode
Bij de top-down methode wordt de gehele
levenscyclus van een constructie geanaly-
seerd, van het ontwerp tot aan de schade.
Per fase van die levenscyclus wordt gecon-
troleerd of daar mogelijke oorzaken liggen
voor het falen (fig. 6). Dit resulteert in een
zo compleet mogelijke lijst met potentiële
oorzaken, waarna per oorzaak wordt gecon-
troleerd of die wel of niet kan zijn opgetre-
den (verificatie en falsificatie).
Het uitgangspunt bij de top-down
methode is dat ten tijde van het falen van
de constructie sprake was van een actuele
belasting en een actuele sterkte, die geza -
menlijk hebben geresulteerd in het falen
van de constructie. Er zullen echter varia -
ties zijn geweest in zowel de belasting als
de sterkte gedurende de levenscyclus van
de constructie. Daarom moet eerst worden
gekeken naar de belasting en de sterkte
die in het ontwerp zijn aangehouden. Ver-
volgens moet voor de overige fasen van de
levenscyclus worden nagegaan of daarin
gebeurtenissen zijn opgetreden die geresul -
teerd kunnen hebben in een verandering
van de belasting en/of de sterkte. Alle nega -
tieve veranderingen zijn dan mogelijke
oorzaken voor het falen van de constructie.
12? CEMENT 1 20 24
voering gerealiseerde sterkte van het beton is
onvoldoende. Als dat daadwerkelijk een oor-
zaak blijkt te zijn, kan worden besloten om
in een tweede fase tweede-orde-oorzaken
mee te nemen. Bijvoorbeeld de oorzaak voor
de eerder genoemde onvoldoende sterkte.
Daarmee wordt het onderzoek een multi-
level onderzoek. Die tweede fase kan op een-
zelfde wijze worden uitgevoerd, aan de hand
van een nieuwe lijst met mogelijke oorzaken.
De top-down methode kan geschikt zijn
wanneer er ruimte is voor een uitgebreid
onderzoek en waarbij er behoefte is om per
fase van de levenscyclus na te gaan wat mo-
gelijke en meest waarschijnlijke oorzaken
zijn geweest. Daarnaast kan het geschikt zijn
voor gevallen waarbij er het vermoeden is
dat het veel vaker voorkomt dan alleen bij de
geconstateerde schade.Het nadeel van de top-down methode
is dat vaak onvoldoende zekerheid wordt
verkregen over de compleetheid van de lijst
met mogelijke oorzaken. Na afloop blijft er
dan twijfel bestaan of er niet toch een moge-
lijke oorzaak is gemist. Een belangrijke reden
hiervoor is dat uitvoeringsfouten heel divers
kunnen zijn en soms moeilijk van te voren
zijn te bedenken, waardoor ze snel kunnen
worden gemist. Een andere reden is dat bij
complexe gevallen het aantal mogelijke oor-
zaken zo groot is, dat de kans reëel is dat
mogelijke oorzaken worden gemist.
Bottom-up methode
De bottom-up methode legt de focus van het
onderzoek op de 'plaats delict', waarmee de
forensisch ingenieur het denkproces in
principe in omgekeerde volgorde doorloopt.
De schade wordt in detail geanalyseerd
6
Er moet niet
direct worden
gestopt met
onderzoeken als
een mogelijke
oorzaak is
gevonden
6 Levenscyclus van een constructie
Mogelijke oorzaken die meestal worden
beoordeeld zijn:
Ontwerp:
De aangehouden belasting en/of de sterkte
is onjuist.
Er zijn fouten gemaakt in de berekening.
De resultaten van de berekening zijn niet
goed op tekening verwerkt.
Er is geen rekening gehouden met opge-
legde dan wel verhinderde vervormingen.
Uitvoering:
De gerealiseerde constructie is niet ge-
bouwd conform het ontwerp.
De gerealiseerde sterkte van de toegepaste
materialen is onvoldoende.
Gebruik:
De belastingen zijn in het gebruik hoger
dan de ontwerpbelasting.
Verbouwingen hebben geresulteerd in een
afname van de sterkte van de constructie.
De sterkte van constructieonderdelen is af-
genomen als gevolg van materiaaldegradatie. Daarnaast moet per fase worden ge-
controleerd welke projectspecifieke mogelij-
ke oorzaken er nog meer zijn.
Bij het opstellen van het overzicht met moge-
lijke oorzaken moeten geen irreële oorzaken
worden meegenomen, waarvan op voorhand
al kan worden gesteld dat dat geen mogelijke
oorzaken kunnen zijn. Dat zou een indruk -
wekkend aantal mogelijke oorzaken geven,
maar in werkelijkheid wordt het onderzoek
daardoor vertroebeld. Ook moet duidelijk onderscheid wor-
den gemaakt tussen eerste-orde-oorzaken
en tweede/derde-orde-oorzaken. In eerste
instantie moeten alleen eerste-orde-oorza-
ken worden opgenomen. Dit zijn directe
oorzaken voor het falen, zoals: de bij de uit-
CEMENT 1 2024 ?13
en van daaruit wordt, in eerste instantie
kwalitatief, onderzocht welke mechanismen
de betreffende schade veroorzaakt zouden
kunnen hebben. In feite wordt daarbij gere-
construeerd wat er in de tijd is gebeurd,
maar
dan vanaf de schade, terug in de tijd.
Deze methode sluit het meest aan bij foren -
sisch onderzoek zoals de politie dat uitvoert
(
zie kader 'De forensisch ingenieur').
Bij deze methode start het onderzoek met
een visuele inspectie van de constructie die
heeft gefaald. Die visuele inspectie omvat
dan de volgende hoofdonderdelen:
Beoordelen van de constructie. Dit dient om
inzicht te verkrijgen in de opbouw en in het
constructief gedrag van de constructie, en in
het gedrag bij opgelegde dan wel verhinderde
vervormingen.
Beoordelen van de omgeving. Dit dient om
inzicht te krijgen in de belastingen op de
constructie, met name welke belastingen op
welke wijze zijn opgetreden. Belangrijk is
dat daarbij ook opgelegde en verhinderde
vervormingen door temperatuurs- en vocht-
invloeden worden betrokken.
Beoordelen van de schade. Hierbij wordt de
schade in detail opgenomen, teneinde inzicht
te verkrijgen in de wijze waarop de schade is
ontstaan. Dit omvat tevens een opname van
de verdeling van de schade over de construc -
tie. Voor een forensisch ingenieur vertellen
de details
van de schade vrijwel altijd heel
veel over de oorzaak van het falen.
Bij deze methode is het grondig analyseren
van de verschijningsvorm van de schade het
startpunt. Om dit nader te duiden, wordt als
voorbeeld een gescheurde betonconstructie
genomen. Voor de meeste mensen is het ge-
woon een scheur. Een forensisch ingenieur
kijkt echter direct naar de locaties waar wel
en waar geen scheuren aanwezig zijn, naar
het start- en eindpunt van de scheur, naar
het verloop van de wijdte over de lengte en
de diepte van de scheur, en naar de kenmer-
ken van de scheurranden. Op basis van die
gezamenlijke informatie kan vrijwel altijd
worden vastgesteld welke vervormingen in
de constructie hebben geresulteerd in de
scheuren. Daarna kan dan worden afgeleid
welke faalmechanismen ten grondslag heb- ben gelegen aan die vervormingen, met in
het meest eenvoudige geval maar één faal-
mechanisme. Wat echter minstens zo be-
langrijk is, is dat op basis van een dergelijke,
kwalitatieve, analyse van de detailinformatie
bepaalde faalmechanismen al direct kun-
nen worden uitgesloten, waardoor die dus
niet verder hoeven te worden onderzocht.
Als deze wijze van analyseren stapsgewijs
wordt uitgevoerd, door op verschillende
niveaus faalmechanismen te verifiëren en te
falsificeren, blijven er in de praktijk veelal
maar één of enkele mogelijke faalmechanis-
men over. Vervolgens kan dan heel gericht
diepgaander onderzoek worden uitgevoerd
naar die faalmechanismen, zoals het uitvoe-
ren van een controleberekening van een
specifiek detail of het uitvoeren van een
boorkernonderzoek.
Het grote voordeel van de bottom-up
methode is dat je het onderzoek in een vroeg
stadium al onderbouwd kan inperken tot
wat noodzakelijk is voor het achterhalen van
de oorzaak, zonder het gevaar voor tunnel-
visie. Het nadeel van deze methode is dat er
niet altijd voldoende (historische) informatie
over de schade beschikbaar is om deze me-
thode te kunnen inzetten.
Case: loswal? Een voorbeeld van een derge-
lijke stapsgewijze aanpak is een loswal, die
bestond uit een boven water gesitueerde be-
tonplaat van circa 11 m breed en 250 m lang,
gefundeerd op palen. Ter plaatse van de
aansluiting van die palen aan de betonplaat
werden bij een duikinspectie scheuren ge-
constateerd (foto 7). Om de oorzaak van die
scheuren te achterhalen is eerst gekeken
naar het verloop van de scheuren in de pa-
len en naar de verdeling van de gescheurde
palen over de lengte van de loswal. Op basis
van die informatie kon worden vastgesteld
dat de scheuren waren veroorzaakt door
buigende momenten, in lengterichting van
de loswal. Vervolgens is op basis van een
analyse van de belastingen (laden en lossen
van schepen) vastgesteld dat er geen belas-
tingen waren die de betreffende buigscheu-
ren zouden kunnen verklaren en daardoor
was het voor het vaststellen van de schade-
oorzaak niet nodig om een controlebereke-
ning te maken. Er bleek sprake te zijn van
De twee meest
gangbare
onderzoeks-
methoden zijn
de top-down
methode en de
bottom-up
methode
14? CEMENT 1 20 24
opgelegde vervormingen door temperatuurs-
invloeden, wat via een analyse van de optre-
dende temperatuursbelasting kon worden
geverifieerd.
Rapportage
Bij het rapporteren van een gedegen en
volledig onderzoek naar de oorzaak van het
falen van een constructie is het uiteraard
van belang om alle ondernomen onder-
zoeksstappen eenduidig vast te leggen. Voor
een goede begripsvorming wordt aanbevolen
de rapportage af te sluiten met een volledige
reconstructie van wat er volgordelijk heeft
plaatsgevonden. Het is het beste om de ver-
schillende levensfasen van de constructie te
doorlopen en per levensfase aan te geven of
er aspecten hebben gespeeld die uiteindelijk
invloed hebben gehad op het ontstaan van
de schade. In deze reconstructie moet dan
ook de historische informatie over de schade
worden opgenomen, zoals die lopende het
onderzoek beschikbaar is gekomen.
Instorting
Een (gedeeltelijke) instorting van een con-
structie kan ook met de bovengenoemde
methoden worden onderzocht, mits het
ingestorte deel overzichtelijk is en er niet
teveel constructieonderdelen bij betrokken
zijn. Bij meer complexe instortingen moet een andere aanpak worden gekozen, omdat
de bovengenoemde methoden vrijwel zeker
teveel onzekerheid geven ten aanzien van de
eventueel gevonden oorzaak.
De beste manier om een complexe
instorting te onderzoeken, is om eerst te
zoeken naar het beginpunt van de instorting.
Zodra dat is gevonden, kunnen de bovenge-
noemde methoden weer worden toegepast.
Om het beginpunt van een instorting te ach-
terhalen, moet eerst worden onderzocht of
er camerabeelden zijn, op basis waarvan het
beginpunt kan worden vastgesteld of een
volgorde van bezwijken. Bij de instorting
van een deel van het dak van het stadion De
Grolsch Veste waren beelden van een bevei -
ligingscamera beschikbaar, waarop te zien
was bij welk hoofdspant de instorting was
begonnen (foto 8). Vervolgens moet worden nagegaan of
er ooggetuigen zijn. Daarbij moet men voor-
zichtig zijn bij het interpreteren van wat
ooggetuigen hebben waargenomen, omdat
die zelden een volledig overzicht van de con-
structie hebben gehad. Indien deze informatie onvoldoende
is, moet een onderzoek worden uitgevoerd
met de volgende stappen:
Vaststellen van de opbouw van de con-
structie voor de instorting. Daarbij moet
zoveel mogelijk specifieke informatie
DE FORENSISCH INGENIEUR
In de dagelijkse praktijk wordt er
vaak vanuit gegaan dat een
forensisch ingenieur in staat is om
zelfstandig het falen van een con-
structie te onderzoeken. Dat is niet
altijd het geval. In feite is het werk
van een forensisch ingenieur ver-
gelijkbaar met het werk van de
forensische opsporing bij de politie
(vroeger de Technische Recherche),
die haar werk vaak ook niet zelf-
standig uitvoert.
De forensische opsporing van de
politie houdt zich bezig met waar-
heidsvinding door middel van spo-
renonderzoek op de plaats delict
(PD). Het werk omvat het zoeken
naar sporen, het veiligstellen en
onderzoeken van deze sporen en
het interpreteren van de resultaten
die hieruit volgen. De afdeling
Forensische Opsporing heeft des-
kundigen tot haar beschikking die
zich toeleggen op verschillende
soorten van onderzoek, variërend
van vingersporenonderzoek tot
onderzoek aan werktuigsporen en
schoensporen. Afhankelijk van de
complexiteit van het onderzoek
wordt samengewerkt met externe
partners zoals het Nederlands
Forensisch Instituut.
Parallel hieraan houdt de foren-
sisch ingenieur zich in hoofdzaak
bezig met het onderzoeken van de
schade, het veilig stellen van mon-
stermateriaal en het interpreteren
van wat ter plaatse is waargeno-
men. Zijn hoofdtaak is om te
reconstrueren wat er volgordelijk
in de tijd is gebeurd, een zoge-
noemde scenario-analyse. Daar-
voor heeft hij vaak wel specifieke
materiaal- en/of constructiekennis
nodig en die kennis moet dan wor-
den ingebracht door deskundigen.
De in te schakelen deskundigen
zullen daardoor per project ver-
schillen, een en ander afhankelijk
van het probleem.
7 Buigscheur in funderingspaal van loswal ter plaatse van aansluiting aan betondek
7
CEMENT 1 2024 ?15
over de verschillende constructieonderdelen
worden verzameld, om die onderdelen later
in het onderzoek te kunnen identificeren.
Onderzoeken van het ingestorte deel van de
constructie, waarbij de locatie, de positie en
de onderlinge positie van zoveel mogelijk con -
structieonderdelen moet worden vastgelegd.
Hierbij moet gebruik worden gemaakt van
de bij het vorige punt genoemde identificatie.
Vastleggen van de schade aan de verschil-
lende onderdelen van de constructie. Hier-
bij moet waar mogelijk worden bepaald of
die schade oorzaak of gevolg is van de in-
storting.
Vervolgens moet aan de hand van deze in-
formatie worden gereconstrueerd in welke
volgorde de instorting heeft plaatsgevonden.
Veelal is het daarvoor nodig om meerdere
mogelijke scenario's te onderzoeken. Per
scenario moet dan worden onderzocht of de
locatie en de positie van alle constructieon-
derdelen bij dat scenario passen. Daarnaast
is het belangrijk om te bepalen of de schade
aan de verschillende constructieonderdelen
past bij het scenario. Bij het onderzoek naar
de oorzaak van de gedeeltelijke instorting van
de parkeergarage van Eindhoven Airport is
met deze wijze van onderzoek eenduidig
vastgesteld waar de instorting was begonnen
(foto 2; [1]).
Kwaliteitscontrole
Een betrouwbaar onderzoek moet objectief,
reproduceerbaar en verifieerbaar, compleet
en correct zijn. Dit kan onder andere worden
bereikt door een gestructureerd onderzoeks-
proces en het hanteren van het vierogen-
principe. De betrouwbaarheid van de uitkomst van
een onderzoek kan worden gecontroleerd
aan de hand van de tijdens het onderzoek
verkregen informatie over de constructie en
de schade. Als de oorzaak van het falen be-
kend is, moet worden gecontroleerd of alle
verkregen informatie past in het gevonden
faalscenario. Als dat niet het geval is, is het
faalscenario niet juist of niet compleet.
Indien sprake is van constructief falen
van een constructie, wordt geadviseerd om
aan de hand van een controleberekeningen
na te gaan of het gereconstrueerde faal-
scenario daadwerkelijk heeft kunnen
plaatsvinden. Een dergelijke berekening
moet dan worden uitgevoerd met de werke-
lijke waarden voor de sterkte van de materi -
alen en de werkelijk opgetreden belastingen,
zonder partiële factoren. Dat is daarmee
een geheel andere berekening dan een ont-
werpberekening.
Sherlock Holmes
Bij het falen van een constructie en zeker
bij een instorting is iedereen altijd gefocust
op de oorzaak. Bij forensic engineering is
het echter minstens zo belangrijk om naast
het bepalen van de meest waarschijnlijke
oorzaak, ook andere mogelijke oorzaken ge-
motiveerd uit te sluiten. Als dat niet wordt
gedaan, blijft er altijd ruimte voor twijfel, of
er toch niet nog een andere oorzaak kan
zijn die over het hoofd is gezien. Zeker bij
rechtszaken is zoiets zeer onwenselijk.
Sherlock Holmes heeft dit al vroeg ingezien
met zijn beroemde uitspraak "When you
have eliminated all which is impossible then
whatever remains, however improbable, must
be the truth."
LITERATUUR
1?Borsje, H., Dieteren, G., Forensic
engineering instorting parkeergarage
? Praktijkvoorbeeld schade-onderzoek
parkeergarage P1 Eindhoven Airport.
Cement 2019/1.
2?https://www.bbc.com/news/
uk-england-oxfordshire-57946382;
juli 2021.
3?https://www.bbc.com/news/
uk-england-oxfordshire-60467854;
februari 2022.
4?Terwel, K., Schuurman, M., Loeve, A.,
Improving reliability in forensic
engineering: the Delft approach.
Forensic Engineering Volume 171 Issue
FE3.
5?Borsje, H., Renier, B., Burggraaf, H.,
Collapse of the roof of a football
stadium. IABSE symposium 2014.
8 Camerabeeld van instorting dak van De Grolsch Veste [5]
8
16? CEMENT 1 20 24
In het kort
- Een hoger doel van forensic engineering is het leren van wat is misgegaan
- De gewenste diepgang van een onderzoek wordt bepaald door het doel van het onderzoek en de wens van de opdrachtgever
- In een onderzoek moet eerst een overzicht worden opgesteld van mogelijke oorzaken (hypothesen; scenario’s) en vervolgens moet van elke mogelijke oorzaak worden onderzocht of die kan zijn opgetreden (verificatie) of juist niet (falsificatie)
- Er moet niet direct worden gestopt met onderzoeken als een mogelijke oorzaak is gevonden
- Elk onderzoek moet als onderdelen bevatten: belasting, sterkte en historische informatie
- De twee meest gangbare onderzoeksmethoden zijn de top-down methode en de bottom-up methode
- Bij beide van deze methoden kan gebruik worden gemaakt van de ‘Delft approach’
- Een instorting kan ook met de genoemde methoden worden onderzocht, mits het ingestorte deel overzichtelijk is en er niet teveel constructieonderdelen bij betrokken zijn
- Een betrouwbaar onderzoek kan worden bereikt door een gestructureerd onderzoeksproces en het hanteren van het vierogen principe
Foto 1. Prinses Margriettunnel
Forensic structural engineering
Officieel houdt de term ‘forensic’ in dat er in dat onderzoek ook een gerechtelijk aspect moet zitten, ofwel civielrechtelijk ofwel strafrechtelijk. In dit artikel wordt als uitgangspunt aangehouden dat forensic engineering gaat om onderzoek naar het falen van een constructie.
Omdat forensic engineering bij meerdere werkgebieden van ingenieurs wordt toegepast, zou hier de term ‘forensic structural engineering’ beter op zijn plaats zijn. Omwille van de eenvoud is in dit artikel echter de algemene term ‘forensic engineering’ aangehouden.
Een hoger doel van forensic engineering is het leren van wat is misgegaan
Forensic engineering moet leiden tot betrouwbare uitkomsten met betrekking tot de oorzaak van falen van een constructie. Forensic engineering heeft ook nog een hoger doel: het leren van wat is misgegaan, om ervoor te zorgen dat het niet nog een keer kan gebeuren. Daarmee kunnen toekomstige faalkosten, (nieuw) persoonlijk letsel of zelfs het vallen van dodelijke slachtoffers worden voorkomen. Een sprekend voorbeeld hiervan is het onderzoek naar de oorzaak van het gedeeltelijk instorten van een parkeergarage in Eindhoven in 2017 [1] (foto 2). Uit het onderzoek bleek dat de oorzaak lag in een onjuist detail in het vloersysteem. Dat detail bleek ook in veel andere gebouwen met hetzelfde vloersysteem aanwezig te zijn, waardoor die constructies niet voldeden aan het in Nederland vereiste veiligheidsniveau. Toen dit bekend werd, konden bij die constructies preventieve maatregelen worden getroffen om eventueel toekomstig falen te voorkomen.
Bij zaken met slachtoffers blijkt het daarnaast heel belangrijk dat er op een begrijpelijke manier wordt gereconstrueerd wat er precies is gebeurd. Dat is voor nabestaanden zeer belangrijk in het verwerkingsproces (zie kader ‘Didcot’).
Foto 2. Gedeeltelijke instorting parkeergarage Eindhoven Airport [1]
Didcot
In 2016 werd in Engeland een kolencentrale (Didcot Power Station) ontmanteld. Toen een sloopbedrijf bezig was met de voorbereidingen voor het opblazen van het ovenhuis, is dat gedeeltelijk ingestort (foto 3). Daarbij zijn vier arbeiders omgekomen.
Meer dan vijf jaar na het ongeval stonden er op de nieuwssite van de BBC enkele artikelen over dit ongeval. De politie had hun onderzoek toen nog steeds niet afgerond, zodat nog niet bekend was wat de oorzaak was. In die artikelen stonden twee quotes die het belang van forensic engineering heel treffend weergaven:
- Het belang van het onderzoek voor de sloopbedrijven werd verwoord met: “Experts around the world need to know why the Didcot Power Station collapse happened so fatal errors are not repeated, specialists have said.” [2]
- Het belang van het onderzoek voor de nabestaanden werd verwoord met een uitspraak van de weduwe van een arbeider die was omgekomen: “She said a lack of progress in the Thames Valley Police-led probe has been "shocking" and "really hard" to endure.” [3]
Foto 3. Gedeeltelijk ingestort ovenhuis [3], bron: Thames Valley Police
Doel van het onderzoek
Bij de start van een onderzoek naar de oorzaak van het falen van een constructie moet duidelijk worden afgesproken wat het doel is van het onderzoek en tot welke diepgang het onderzoek moet worden uitgevoerd. Dit artikel gaat over onderzoeken met als doel het achterhalen van de technische oorzaak van het falen. Dat kan dan vervolgens weer de basis zijn voor een onderzoek naar bijvoorbeeld degene die verantwoordelijk is voor het falen, wat weer een heel andere expertise van de onderzoekers vereist.
De gewenste diepgang van een onderzoek wordt bepaald door het doel van het onderzoek en de wens van de opdrachtgever. Een voorbeeld hiervan is het falen van een moot van de toerit van de Prinses Margriettunnel in december 2022 (foto 1) (Meer over de schade in de Prinses Margriettunnel staat in het Cement-artikel ‘Onderzoek naar falen fundering Prinses Margriettunnel’). Die moot is omhoog gekomen doordat de opwaartse belasting, de waterdruk tegen de onderzijde van de moot, groter was dan de sterkte van de paalfundering. Uit het onderzoek bleek dat er in de periode voorafgaand aan het falen geen sprake is geweest van een significante verhoging van de waterdruk. Dat betekent dat de sterkte van de paalfundering in de tijd is afgenomen, totdat die sterkte onvoldoende werd om de opwaartse belasting op te nemen. In feite is daarmee de oorzaak van het falen vastgesteld. Rijkswaterstaat had echter belang bij een diepgaander onderzoek, om zo ook de oorzaak van de afname van de sterkte van de fundering te kunnen vaststellen.
Een dergelijk stapsgewijs onderzoek naar de oorzaak van falen, waarbij steeds een niveau dieper onderzoek wordt uitgevoerd, wordt ook wel aangeduid als een multi-levelonderzoek.
Er moet niet direct worden gestopt met onderzoeken als een mogelijke oorzaak is gevonden
Opzet van het onderzoek
Er zijn meerdere methoden voor het uitvoeren van een onderzoek naar de oorzaak van het falen van een constructie. Op hoofdlijnen heeft elke degelijke methode een vergelijkbare structuur (fig. 4). De kern is dat eerst een overzicht moet worden opgesteld van mogelijke oorzaken (hypothesen; scenario’s). Vervolgens moet van elke mogelijke oorzaak worden onderzocht of die kan zijn opgetreden (verificatie) of juist niet (falsificatie). Met nadruk wordt er hierbij op gewezen dat niet moet worden gestopt als een mogelijke oorzaak is gevonden. Bij een betrouwbaar onderzoek moeten idealiter alle mogelijke oorzaken worden onderzocht. Enerzijds omdat er soms meerdere oorzaken een rol gespeeld kunnen hebben. Anderzijds omdat een vastgestelde oorzaak pas echt waarde krijgt, als wordt aangetoond dat andere mogelijke oorzaken niet zijn opgetreden.
Figuur 4. The six steps of a forensic investigation [4]
Naast de vergelijkbare structuur moet elk onderzoek ook enkele standaard onderdelen bevatten.
- Belasting én sterkte. Falen van een constructie betekent altijd:
- De actuele belasting > de actuele sterkte, of
- de actuele sterkte < de actuele belasting.
In feite staat hier twee keer hetzelfde, maar in de beeldvorming gaat het in het eerste geval om een te hoge belasting en in het tweede geval over onvoldoende sterkte. Om te voorkomen dat in de praktijk te snel een (mogelijk verkeerde) conclusie wordt getrokken, is het noodzakelijk om in ieder onderzoek zowel de belasting als de sterkte te beschouwen.
- Historische informatie. In veel gevallen is het falen van een constructie het ‘eindstation’ van een reeks gebeurtenissen. Om dan de daadwerkelijke oorzaak te achterhalen, is het noodzakelijk om die reeks gebeurtenissen te reconstrueren en daarbij is historisch informatie een belangrijk onderdeel.
Verder kan het moment van ontstaan van schade van belang zijn. Want bij het waarnemen van een schade geldt niet per definitie dat die schade ‘recent’ is. Er zijn meerdere voorbeelden van scheuren waarvan werd aangenomen dat ze nieuw waren, waarna werd besloten om rigoureuze maatregelen voor de constructie te treffen. Maar bij een gerichte detailinspectie kon later worden vastgesteld dat het toch oude scheuren waren. Foto 5 geeft een voorbeeld van een scheur die al aanwezig was vóór het aanbrengen van een cementgebonden mortel op het betonoppervlak. De mortel is namelijk naar buiten gedrukt, wat alleen kan worden verklaard door een drukspanning in de mortel. En een drukspanning in de mortel betekent dat de wijdte van de scheur kleiner is geworden nadat de mortel was uitgehard.
Foto 5. Ten tijde van aanbrengen mortel was de scheur al aanwezig
De verschillen tussen de methoden van onderzoek zitten in de wijze waarop het overzicht van mogelijke oorzaken tot stand komt. De twee meest gangbare methoden zijn de top-down methode en de bottom-up methode, genoemd naar de wijze waarop het overzicht van mogelijke oorzaken tot stand komt.
Bij de top-down methode wordt systematisch de levenscyclus van een constructie geanalyseerd en wordt op basis daarvan een overzicht opgesteld met mogelijke oorzaken. Bij de bottom-up methode wordt de schade in detail geanalyseerd en wordt van daaruit onderzocht welke mechanismen de betreffende schade veroorzaakt zouden kunnen hebben. Na bepaling van de technische oorzaak kan vervolgens, indien gewenst, worden nagegaan welke (proces)oorzaken in ontwerp, uitvoering of gebruik/onderhoud hieraan ten grondslag lagen.
Bij beide van deze methoden kan gebruik worden gemaakt van de ‘Delft approach’ ([4]; zie kader ‘Delftse aanpak’).
De twee meest gangbare onderzoeksmethoden zijn de top-down methode en de bottom-up methode
Delftse aanpak
In 2017 ontwikkelden drie onderzoekers van verschillende TU Delft-faculteiten, op basis van literatuuronderzoek en praktijkervaring, de Delft Approach for forensic investigations, nadat zij hadden geconstateerd dat forensische onderzoeken in de luchtvaart, de bouw en de medische sector veel overeenkomsten hadden. Deze aanpak, die bestaat uit een standaard stappenplan (fig. 4), een overzicht van levenscycli, een categorisatie van mogelijke oorzaken (Tree House of Failure) en een overzicht van criteria om tot een betrouwbaar onderzoek te komen (Ring of trustworthiness). Deze aanpak is geschikt voor onderzoek in verschillende vakgebieden, en kan zowel ‘top-down’ als ‘bottom-up’ worden gebruikt.
Het prijswinnende artikel over deze aanpak (Improving reliability in forensic engineering: the Delft approach [4]) is vrij toegankelijk. Daarnaast is het mogelijk de bijbehorende online cursus Forensic Engineering: learning from failures te volgen, die al door duizenden deelnemers is afgerond.
Top-down methode
Bij de top-down methode wordt de gehele levenscyclus van een constructie geanalyseerd, van het ontwerp tot aan de schade. Per fase van die levenscyclus wordt gecontroleerd of daar mogelijke oorzaken liggen voor het falen (fig. 6). Dit resulteert in een zo compleet mogelijke lijst met potentiële oorzaken, waarna per oorzaak wordt gecontroleerd of die wel of niet kan zijn opgetreden (verificatie en falsificatie).
Het uitgangspunt bij de top-down methode is dat ten tijde van het falen van de constructie sprake was van een actuele belasting en een actuele sterkte, die gezamenlijk hebben geresulteerd in het falen van de constructie. Er zullen echter variaties zijn geweest in zowel de belasting als de sterkte gedurende de levenscyclus van de constructie. Daarom moet eerst worden gekeken naar de belasting en de sterkte die in het ontwerp zijn aangehouden. Vervolgens moet voor de overige fasen van de levenscyclus worden nagegaan of daarin gebeurtenissen zijn opgetreden die geresulteerd kunnen hebben in een verandering van de belasting en/of de sterkte. Alle negatieve veranderingen zijn dan mogelijke oorzaken voor het falen van de constructie.
Figuur 6. Levenscyclus van een constructie
Mogelijke oorzaken die meestal worden beoordeeld zijn:
Ontwerp:
- De aangehouden belasting en/of de sterkte is onjuist.
- Er zijn fouten gemaakt in de berekening.
- De resultaten van de berekening zijn niet goed op tekening verwerkt.
- Er is geen rekening gehouden met opgelegde dan wel verhinderde vervormingen.
Uitvoering:
- De gerealiseerde constructie is niet gebouwd conform het ontwerp.
- De gerealiseerde sterkte van de toegepaste materialen is onvoldoende.
Gebruik:
- De belastingen zijn in het gebruik hoger dan de ontwerpbelasting.
- Verbouwingen hebben geresulteerd in een afname van de sterkte van de constructie.
- De sterkte van constructieonderdelen is afgenomen als gevolg van materiaaldegradatie.
Daarnaast moet per fase worden gecontroleerd welke projectspecifieke mogelijke oorzaken er nog meer zijn.
Bij het opstellen van het overzicht met mogelijke oorzaken moeten geen irreële oorzaken worden meegenomen, waarvan op voorhand al kan worden gesteld dat dat geen mogelijke oorzaken kunnen zijn. Dat zou een indrukwekkend aantal mogelijke oorzaken geven, maar in werkelijkheid wordt het onderzoek daardoor vertroebeld.
Ook moet duidelijk onderscheid worden gemaakt tussen eerste-orde-oorzaken en tweede/derde-orde-oorzaken. In eerste instantie moeten alleen eerste-orde-oorzaken worden opgenomen. Dit zijn directe oorzaken voor het falen, zoals: de bij de uitvoering gerealiseerde sterkte van het beton is onvoldoende. Als dat daadwerkelijk een oorzaak blijkt te zijn, kan worden besloten om in een tweede fase tweede-orde-oorzaken mee te nemen. Bijvoorbeeld de oorzaak voor de eerder genoemde onvoldoende sterkte. Daarmee wordt het onderzoek een multi-levelonderzoek. Die tweede fase kan op eenzelfde wijze worden uitgevoerd, aan de hand van een nieuwe lijst met mogelijke oorzaken.
De top-down methode kan geschikt zijn wanneer er ruimte is voor een uitgebreid onderzoek en waarbij er behoefte is om per fase van de levenscyclus na te gaan wat mogelijke en meest waarschijnlijke oorzaken zijn geweest. Daarnaast kan het geschikt zijn voor gevallen waarbij er het vermoeden is dat het veel vaker voorkomt dan alleen bij de geconstateerde schade.
Het nadeel van de top-down methode is dat vaak onvoldoende zekerheid wordt verkregen over de compleetheid van de lijst met mogelijke oorzaken. Na afloop blijft er dan twijfel bestaan of er niet toch een mogelijke oorzaak is gemist. Een belangrijke reden hiervoor is dat uitvoeringsfouten heel divers kunnen zijn en soms moeilijk van te voren zijn te bedenken, waardoor ze snel kunnen worden gemist. Een andere reden is dat bij complexe gevallen het aantal mogelijke oorzaken zo groot is, dat de kans reëel is dat mogelijke oorzaken worden gemist.
Bottom-up methode
De bottom-up methode legt de focus van het onderzoek op de ‘plaats delict’, waarmee de forensisch ingenieur het denkproces in principe in omgekeerde volgorde doorloopt. De schade wordt in detail geanalyseerd en van daaruit wordt, in eerste instantie kwalitatief, onderzocht welke mechanismen de betreffende schade veroorzaakt zouden kunnen hebben. In feite wordt daarbij gereconstrueerd wat er in de tijd is gebeurd, maar dan vanaf de schade, terug in de tijd. Deze methode sluit het meest aan bij forensisch onderzoek zoals de politie dat uitvoert (zie kader ‘De forensisch ingenieur’).
Bij deze methode start het onderzoek met een visuele inspectie van de constructie die heeft gefaald. Die visuele inspectie omvat dan de volgende hoofdonderdelen:
- Beoordelen van de constructie. Dit dient om inzicht te verkrijgen in de opbouw en in het constructief gedrag van de constructie, en in het gedrag bij opgelegde dan wel verhinderde vervormingen.
- Beoordelen van de omgeving. Dit dient om inzicht te krijgen in de belastingen op de constructie, met name welke belastingen op welke wijze zijn opgetreden. Belangrijk is dat daarbij ook opgelegde en verhinderde vervormingen door temperatuurs- en vochtinvloeden worden betrokken.
- Beoordelen van de schade. Hierbij wordt de schade in detail opgenomen, teneinde inzicht te verkrijgen in de wijze waarop de schade is ontstaan. Dit omvat tevens een opname van de verdeling van de schade over de constructie. Voor een forensisch ingenieur vertellen de details van de schade vrijwel altijd heel veel over de oorzaak van het falen.
Bij deze methode is het grondig analyseren van de verschijningsvorm van de schade het startpunt. Om dit nader te duiden, wordt als voorbeeld een gescheurde betonconstructie genomen. Voor de meeste mensen is het gewoon een scheur. Een forensisch ingenieur kijkt echter direct naar de locaties waar wel en waar geen scheuren aanwezig zijn, naar het start- en eindpunt van de scheur, naar het verloop van de wijdte over de lengte en de diepte van de scheur, en naar de kenmerken van de scheurranden. Op basis van die gezamenlijke informatie kan vrijwel altijd worden vastgesteld welke vervormingen in de constructie hebben geresulteerd in de scheuren. Daarna kan dan worden afgeleid welke faalmechanismen ten grondslag hebben gelegen aan die vervormingen, met in het meest eenvoudige geval maar één faalmechanisme. Wat echter minstens zo belangrijk is, is dat op basis van een dergelijke, kwalitatieve, analyse van de detailinformatie bepaalde faalmechanismen al direct kunnen worden uitgesloten, waardoor die dus niet verder hoeven te worden onderzocht. Als deze wijze van analyseren stapsgewijs wordt uitgevoerd, door op verschillende niveaus faalmechanismen te verifiëren en te falsificeren, blijven er in de praktijk veelal maar één of enkele mogelijke faalmechanismen over. Vervolgens kan dan heel gericht diepgaander onderzoek worden uitgevoerd naar die faalmechanismen, zoals het uitvoeren van een controleberekening van een specifiek detail of het uitvoeren van een boorkernonderzoek.
Het grote voordeel van de bottom-up methode is dat je het onderzoek in een vroeg stadium al onderbouwd kan inperken tot wat noodzakelijk is voor het achterhalen van de oorzaak, zonder het gevaar voor tunnelvisie. Het nadeel van deze methode is dat er niet altijd voldoende (historische) informatie over de schade beschikbaar is om deze methode te kunnen inzetten.
Case: loswal
Een voorbeeld van een dergelijke stapsgewijze aanpak is een loswal, die bestond uit een boven water gesitueerde betonplaat van circa 11 m breed en 250 m lang, gefundeerd op palen. Ter plaatse van de aansluiting van die palen aan de betonplaat werden bij een duikinspectie scheuren geconstateerd (foto 7). Om de oorzaak van die scheuren te achterhalen is eerst gekeken naar het verloop van de scheuren in de palen en naar de verdeling van de gescheurde palen over de lengte van de loswal. Op basis van die informatie kon worden vastgesteld dat de scheuren waren veroorzaakt door buigende momenten, in lengterichting van de loswal. Vervolgens is op basis van een analyse van de belastingen (laden en lossen van schepen) vastgesteld dat er geen belastingen waren die de betreffende buigscheuren zouden kunnen verklaren en daardoor was het voor het vaststellen van de schadeoorzaak niet nodig om een controleberekening te maken. Er bleek sprake te zijn van opgelegde vervormingen door temperatuursinvloeden, wat via een analyse van de optredende temperatuursbelasting kon worden geverifieerd.
Foto 7. Buigscheur in funderingspaal van een loswal ter plaatse van aansluiting aan betondek
Rapportage
Bij het rapporteren van een gedegen en volledig onderzoek naar de oorzaak van het falen van een constructie is het uiteraard van belang om alle ondernomen onderzoeksstappen eenduidig vast te leggen. Voor een goede begripsvorming wordt aanbevolen de rapportage af te sluiten met een volledige reconstructie van wat er volgordelijk heeft plaatsgevonden. Het is het beste om de verschillende levensfasen van de constructie te doorlopen en per levensfase aan te geven of er aspecten hebben gespeeld die uiteindelijk invloed hebben gehad op het ontstaan van de schade. In deze reconstructie moet dan ook de historische informatie over de schade worden opgenomen, zoals die lopende het onderzoek beschikbaar is gekomen.
De forensisch ingenieur
In de dagelijkse praktijk wordt er vaak vanuit gegaan dat een forensisch ingenieur in staat is om zelfstandig het falen van een constructie te onderzoeken. Dat is niet altijd het geval. In feite is het werk van een forensisch ingenieur vergelijkbaar met het werk van de forensische opsporing bij de politie (vroeger de Technische Recherche), die haar werk vaak ook niet zelfstandig uitvoert.
De forensische opsporing van de politie houdt zich bezig met waarheidsvinding door middel van sporenonderzoek op de plaats delict (PD). Het werk omvat het zoeken naar sporen, het veiligstellen en onderzoeken van deze sporen en het interpreteren van de resultaten die hieruit volgen. De afdeling Forensische Opsporing heeft deskundigen tot haar beschikking die zich toeleggen op verschillende soorten van onderzoek, variërend van vingersporenonderzoek tot onderzoek aan werktuigsporen en schoensporen. Afhankelijk van de complexiteit van het onderzoek wordt samengewerkt met externe partners zoals het Nederlands Forensisch Instituut.
Parallel hieraan houdt de forensisch ingenieur zich in hoofdzaak bezig met het onderzoeken van de schade, het veilig stellen van monstermateriaal en het interpreteren van wat ter plaatse is waargenomen. Zijn hoofdtaak is om te reconstrueren wat er volgordelijk in de tijd is gebeurd, een zogenoemde scenario-analyse. Daarvoor heeft hij vaak wel specifieke materiaal- en/of constructiekennis nodig en die kennis moet dan worden ingebracht door deskundigen. De in te schakelen deskundigen zullen daardoor per project verschillen, een en ander afhankelijk van het probleem.
Instorting
Een (gedeeltelijke) instorting van een constructie kan ook met de bovengenoemde methoden worden onderzocht, mits het ingestorte deel overzichtelijk is en er niet teveel constructieonderdelen bij betrokken zijn. Bij meer complexe instortingen moet een andere aanpak worden gekozen, omdat de bovengenoemde methoden vrijwel zeker teveel onzekerheid geven ten aanzien van de eventueel gevonden oorzaak.
De beste manier om een complexe instorting te onderzoeken, is om eerst te zoeken naar het beginpunt van de instorting. Zodra dat is gevonden, kunnen de bovengenoemde methoden weer worden toegepast. Om het beginpunt van een instorting te achterhalen, moet eerst worden onderzocht of er camerabeelden zijn, op basis waarvan het beginpunt kan worden vastgesteld of een volgorde van bezwijken. Bij de instorting van een deel van het dak van het stadion De Grolsch Veste waren beelden van een beveiligingscamera beschikbaar, waarop te zien was bij welke hoofdspant de instorting was begonnen (foto 8).
Vervolgens moet worden nagegaan of er ooggetuigen zijn. Daarbij moet men voorzichtig zijn bij het interpreteren van wat ooggetuigen hebben waargenomen, omdat die zelden een volledig overzicht van de constructie hebben gehad.
Indien deze informatie onvoldoende is, moet een onderzoek worden uitgevoerd met de volgende stappen:
- Vaststellen van de opbouw van de constructie voor de instorting. Daarbij moet zoveel mogelijk specifieke informatie over de verschillende constructieonderdelen worden verzameld, om die onderdelen later in het onderzoek te kunnen identificeren.
- Onderzoeken van het ingestorte deel van de constructie, waarbij de locatie, de positie en de onderlinge positie van zoveel mogelijk constructieonderdelen moet worden vastgelegd. Hierbij moet gebruik worden gemaakt van de bij het vorige punt genoemde identificatie.
- Vastleggen van de schade aan de verschillende onderdelen van de constructie. Hierbij moet waar mogelijk worden bepaald of die schade oorzaak of gevolg is van de instorting.
Vervolgens moet aan de hand van deze informatie worden gereconstrueerd in welke volgorde de instorting heeft plaatsgevonden. Veelal is het daarvoor nodig om meerdere mogelijke scenario’s te onderzoeken. Per scenario moet dan worden onderzocht of de locatie en de positie van alle constructieonderdelen bij dat scenario passen. Daarnaast is het belangrijk om te bepalen of de schade aan de verschillende constructieonderdelen past bij het scenario. Bij het onderzoek naar de oorzaak van de gedeeltelijke instorting van de parkeergarage van Eindhoven Airport is met deze wijze van onderzoek eenduidig vastgesteld waar de instorting was begonnen (foto 2; [1]).
Foto 8. Camerabeeld van instorting dak van de Grolsch Veste [5]
Kwaliteitscontrole
Een betrouwbaar onderzoek moet objectief, reproduceerbaar en verifieerbaar, compleet en correct zijn. Dit kan onder andere worden bereikt door een gestructureerd onderzoeksproces en het hanteren van het vierogenprincipe.
De betrouwbaarheid van de uitkomst van een onderzoek kan worden gecontroleerd aan de hand van de tijdens het onderzoek verkregen informatie over de constructie en de schade. Als de oorzaak van het falen bekend is, moet worden gecontroleerd of alle verkregen informatie past in het gevonden faalscenario. Als dat niet het geval is, is het faalscenario niet juist of niet compleet.
Indien sprake is van constructief falen van een constructie, wordt geadviseerd om aan de hand van een controleberekeningen na te gaan of het gereconstrueerde faalscenario daadwerkelijk heeft kunnen plaatsvinden. Een dergelijke berekening moet dan worden uitgevoerd met de werkelijke waarden voor de sterkte van de materialen en de werkelijk opgetreden belastingen, zonder partiële factoren. Dat is daarmee een geheel andere berekening dan een ontwerpberekening.
Sherlock Holmes
Bij het falen van een constructie en zeker bij een instorting is iedereen altijd gefocust op de oorzaak. Bij forensic engineering is het echter minstens zo belangrijk om naast het bepalen van de meest waarschijnlijke oorzaak, ook andere mogelijke oorzaken gemotiveerd uit te sluiten. Als dat niet wordt gedaan, blijft er altijd ruimte voor twijfel, of er toch niet nog een andere oorzaak kan zijn die over het hoofd is gezien. Zeker bij rechtszaken is zoiets zeer onwenselijk. Sherlock Holmes heeft dit al vroeg ingezien met zijn beroemde uitspraak “When you have eliminated all which is impossible then whatever remains, however improbable, must be the truth.”
Literatuur
[1] Borsje, H., Dieteren, G., Forensic engineering instorting parkeergarage – Praktijkvoorbeeld schade-onderzoek parkeergarage P1 Eindhoven Airport. Cement 2019/1.
[2] https://www.bbc.com/news/uk-england-oxfordshire-57946382; juli 2021.
[3] https://www.bbc.com/news/uk-england-oxfordshire-60467854; februari 2022.
[4] Terwel, K., Schuurman, M., Loeve, A., Improving reliability in forensic engineering: the Delft approach. Forensic Engineering Volume 171 Issue FE3.
[5] Borsje, H., Renier, B., Burggraaf, H., Collapse of the roof of a football stadium. IABSE symposium 2014.
Reacties
Karel Terwel - IMd/ TUDelft 09 februari 2024 09:27
Wij hebben vanuit de TU Delft de Forensic Escape Room ontwikkeld. Om een ervaring te krijgen met het vak, kun je dit sinds vandaag spelen: https://delftxtools.tudelft.nl/ForensicEscapeRoom/ Daarnaast is het mogelijk een online cursus via Edx te volgen: https://online-learning.tudelft.nl/courses/forensic-engineering-learning-from-failures/
Pieter Lanser 01 februari 2024 19:50
Kan je ergens studeren voor dit boeiende vak? Dit zijn toch de patholoog-anatomen van de constructieleer.....