SE maakt OV SAAL uitvoerbaar2 201636SE maakt OV SAALuitvoerbaar1Systems engineering in de betonbouw (4)Serie artikelenDit is het vierde artikel van een serie over systems engineering(SE). De eerste twee artikelen vormden een inleiding. In hetderde en dit vierde artikel wordt de meerwaarde van de syste-matiek verduidelijkt aan de hand van een voorbeeld: OV SAALZuidtak Oost. Dit door respectievelijk de opdrachtgever (inartikel drie) en de opdrachtnemer (in dit artikel vier). In volgendeafleveringen volgen meerdere casussen.De alliantie die verantwoordelijk is voor de realisatie van OV SAAL Zuidtak Oost moet contractueelaantoonbaar op een herleidbare wijze invulling geven aan alle gestelde eisen binnen dit project. Ditomvat zowel eisen benoemd in de Vraagspecificatie of in bindende documenten, als afgeleide eisenuit vergunningen of uit afspraken met stakeholders. Dit wordt op een systematische, transparanteen expliciete manier bereikt door het toepassen van systems engineering.SE maakt OV SAAL uitvoerbaar 2 2016 37Waarom SE?Een project doorloopt een technisch proces van ontwerpen toten met het overdragen en het onderhouden van het systeem.Om een complex project als OV SAAL goed te beheren en tebeheersen, is het belangrijk op een gestructureerde en systema-tische wijze te werk te gaan. De SE-systematiek biedt daar eenuitstekend kader voor. In dit artikel wordt hoofdzakelijk inge-gaan op de toepassing van SE binnen het ontwerpproces.Aan het ontwerpproces ligt een omvangrijk eisenpakket tengrondslag. De eisen zijn vastgelegd in een zogenoemde eisen-boom, waarin naast externe eisen ook door de alliantie gefor-muleerde interne eisen zijn meegenomen. Het ontwerp binnenOV SAAL Zuidtak Oost wordt door verschillende processenondersteund zoals RAM-, Safety-, V&G-, Risico- en raakvlak-kenmanagement. Deze processen leveren input voor het eisen-management. Zo kunnen bijvoorbeeld maatregelen om risico'sof raakvlakken te beheersen, leiden tot nieuwe eisen. Via hetverificatieproces wordt aantoonbaar gemaakt dat alle objectenen daarmee het systeem OV SAAL voldoen aan de gestelde eisen.Het project speelt zich af in de dynamische omgeving vanAmsterdam. De afspraken gemaakt met stakeholders als degemeente Amsterdam, ProRail Asset Management (AM),brandweer en dergelijke en de voorwaarden afkomstig uitvergunningen worden door de alliantie duidelijk vastgelegd.Deze afspraken worden als eisen geformuleerd en toegevoegdaan het eisenpakket.Het te bouwen systeem wordt binnen de SE-systematiek gestruc-tureerd verdeeld in subsystemen en verder in objecten. Alle vantoepassing zijnde eisen zijn in een database (pakket Relatics) opge-nomen en worden na analyse gekoppeld aan de te ontwerpenobjecten. Zo worden per object de gestelde eisen zichtbaar enexpliciet en wordt voor de ontwerper duidelijk welke eisen wordenmeegenomen en moeten worden geverifieerd in het ontwerp.Het voordeel voor de opdrachtgever is dat op een transparanteen traceerbare wijze de eisen uit de Vraagspecificatie en deafspraken met stakeholders inzichtelijk worden aangetoond.Deze systematische werkwijze voorkomt dat eisen wordenvergeten en daarmee mogelijk een deel moet worden heront-worpen of discussies met de opdrachtgever oplevert. SE speeltdus een belangrijke rol in de kostenbeheersing van het projecten de reductie van de faalkosten.Hoe wordt SE toegepast?Bij het ontwerpproces wordt een aantal stappen binnen deSE-systematiek doorlopen: de eisenanalyse, het afleiden vaneisen, de variantenstudie, het opstellen van Objectspecificaties,het opstellen van een Verificatieplan en de vastlegging van deverificaties (Verificatierapport).Eisen analyseEisen uit de Vraagspecificatie zijn leidend voor het ontwerp. Eisenkunnen globaal zijn geformuleerd, maar ook heel gedetailleerd entechnisch ver zijn uitgewerkt. Voordat de eisen nader wordengespecificeerd en met ontwerpen wordt begonnen, is een gron-dige analyse van de eisen nodig. Het is van belang de vraag achterde klantvraag te kennen om mogelijke conflicterende eisen teonderkennen en te ontdekken waar de ontwerpvrijheid ligt.In eerste instantie zal een globale eisenanalyse worden uitge-voerd. Hierbij wordt gekeken of de eis SMART (Specifiek,Meetbaar, Acceptabel, Realistisch, Tijdsgebonden) genoeg isom te kunnen starten met de ontwerpwerkzaamheden. Indiendit niet het geval is, worden afgeleide eisen geformuleerd en/ofmoet in een dialoog met de opdrachtgever duidelijkheidworden verkregen over het doel en de scope van de eis. Opdeze manier wordt voor de opdrachtnemer het risico op(latere) discussie over het al dan niet voldoen aan het eisen-pakket geminimaliseerd en biedt het de opdrachtgever demogelijkheid de beoogde interpretatie en/of het doel aan tegeven. Tijdens deze analyse wordt vastgelegd welke ontwerp-teams (kunstwerk, baan, rail) verantwoordelijk is (zijn) voorhet voldoen aan de eis.De eisenanalyses vinden meer gedetailleerd op verschillendemomenten plaats. Dit zal in ieder geval zijn bij:- de start van een ontwerp;- elk Voorstel tot Wijziging (VTW);- naar aanleiding van wensen/eisen van stakeholders ofvergunningen.Afleiden van eisenDe voor het ontwerp relevante eisen betreffen eisen uit deVraagspecificatie, ge?dentificeerde raakvlakken, stakeholders-eisen, normen & richtlijnen (bijvoorbeeld Railinfra catalogus),eisen met betrekking tot RAM, Safety, risico's en eventueelwensen van de uitvoerende aannemer.ing. Jos Hogerwerf RO en ir. Anne HauserAlliantie Amstelspoor / BAM Infraconsult1 De bouw van KW20, de nieuwe spoorbrug over deAmstel, tussen de bestaande spoorbrug en de snelwegfoto: Irvin van HemertAlliantiecontract ProRail en BCAIn september 2010 sloten ProRail en BAM Combinatie Amstelspoorofwel BCA, bestaande uit BAM Civiel, BAM Rail, BAM Wegen, BAMInfratechniek en BAM Infraconsult, een projectovereenkomstvoor het project OV SAAL Zuidtak Oost. Voor een deel van ditproject werken ProRail en BCA samen binnen een alliantie. Dealliantie is verantwoordelijk voor het ontwerp van de onder- enbovenbouw van het spoor op basis van nieuwe technieken enveiligheidseisen. BCA neemt de werkvoorbereiding, inkoop enuitvoering op zich.SE maakt OV SAAL uitvoerbaar2 201638De Objectspecificatie geeft een opsomming van alle eisen,uitgangspunten, raakvlakken en risico's, die bij de start van hetontwerp bekend zijn. Al deze informatie wordt dynamischup-to-date gehouden in de Relatics database. De Objectspecifi-catie wordt vanuit deze database gegenereerd.Met de Objectspecificatie en het Verificatieplan (zie volgendekopje) beschikken de ontwerpers over voldoende informatie omeen goed ontwerp te kunnen maken van het betreffende object.Het betreft overigens een momentopname van waaruit kanworden ontworpen. Al gaande het ontwerp kunnen voor hetobject aanvullende eisen van bijvoorbeeld stakeholders of eencontractmutatie van toepassing worden. Bij opname van dezeeisen wordt de impact op het al bestaande ontwerp geanalyseerd.Opstellen VerificatieplanNadat de Objectspecificatie is gemaakt en voordat het ontwerpwordt gestart, wordt een Verificatieplan opgesteld. In dit planwordt op voorhand vastgelegd wie verantwoordelijk is voor deverificatie, in welke fase, in welk document en op welke wijzede verificatie plaatsvindt.De meest gebruikte verificatiemethoden in het ontwerp zijn:- Documentinspectie: verificatie vindt plaats in een documenten er wordt beoordeeld of de ontwerpresultaten aan de eisenvoldoen.- Onderliggende eisen: omschreven wordt op welke wijze aande eis gaat worden voldaan. In principe geldt de regel datOm aantoonbaar te maken dat het ontwerp voldoet aan degestelde eisen, is het soms noodzakelijk de eisen verder af teleiden: bijvoorbeeld eisen met betrekking tot verschillendedisciplines of eisen die nog onvoldoende SMART zijn. Dit houdtin dat eisen nader worden gespecificeerd in (meer gedetailleerde)onderliggende eisen. Het proces van het afleiden van eisenmondt uit in een Objectspecificatie per te ontwerpen object.VariantenstudieHet doel van een Variantenstudie is een expliciete en transparanteafweging tot stand te brengen van mogelijke varianten. Varianten-studies van het ontwerp hebben als doel met inachtname van degestelde eisen te zoeken naar de meest optimale oplossing. Deafweging wordt vastgelegd in een trade-off-matrix.Soms bleek een interessante variant niet aan ??n of meerdereeisen te kunnen voldoen. Deze variant werd besproken metProRail en heeft in een aantal gevallen geleid tot een optimalisatiewaarbij deze afwijking op de eis(en) werd toegestaan. Deze afwij-king werd geformaliseerd door middel van een contractwijziging.Opstellen ObjectspecificatiesIn de database zijn per object eisen vastgelegd zodat duidelijkheidwordt verkregen welke eisen worden meegenomen en moetenworden geverifieerd. Bij de start van een ontwerp wordt eenObjectspecificatie gemaakt voor een object of een bundeling vanobjecten.2SE maakt OV SAAL uitvoerbaar 2 2016 39Nieuwe spoordragende kunstwerken dienen aangelegdte worden volgens de waarden zoals aangegeven in hetTrac?besluit (tabel 1 overzicht bouwwerken en kunstwerken).Indien het bestaande kunstwerk een afwijkendedoorrijhoogte heeft dan dient de doorrijhoogte van hetbestaande kunstwerk aangehouden te worden.0382 - Doorkruisenomgeving0383 - Doorkruisenverkeersroutes0179 - Kruisen wegen0179.1 -Kruisen wegen,nieuwe spoordragendekunstwerkenHet systeem dient wegen tekruisen met behoud van deoorspronkelijke functionaliteitvan de wegen.2 Werkzaamheden aan nieuw spoor bijstation Duivendrechtfoto: ProRail3 SMART afleiding van eis 0179functionaliteit van de wegen.Deze eis is door de alliantie SMART gemaakt door bijvoorbeeldafgeleide eis 0179.1 voor alle spoordragende kunstwerken inRelatics op te nemen (fig. 3).Bij de aanbieding van het project is voor de kunstwerken eenconceptontwerp gemaakt. Hierbij is getoetst of deze kunstwerkenvoldeden aan de contractuele eisen. Voor deze kunstwerkengold het Bouwbesluit 2003 met de toen geldende TGB-normenen de aanvullende voorschriften zoals door ProRail is vastgelegdin de Railinfra catalogus (RIC).De introductie van de Eurocode per 1 april 2012 bracht eenwettelijke verplichting met zich mee om deze toe te passen bijbouwaanvragen na deze datum. Voor het ontwerp van driekunstwerken was een herberekening op basis van de Eurocodeen de gewijzigde OVS-voorschriften noodzakelijk. Bij hettoetsen van de eisen die van toepassing waren voor het spoor-viaduct over rijksweg A2 (KW27) bleek eis 0179.1 knellend tezijn geworden. Het rekenen met een zwaardere goederentreinvolgens de Eurocode vereiste een hoger brugdek. Hierdoor konniet worden voldaan aan de minimaal vereiste doorrijhoogtevan de rijksweg. Bij het constateren van dit knelpunt is vervol-gens gezocht naar een oplossing die wel voldeed aan eis 0179.1.Uiteindelijk is in overleg met de leverancier een brugdekontworpen dat bestond uit kokerliggers die in dwarsrichtingmoesten worden voorgespannen in plaats van een gebruikelijkeopbouw van een omgekeerde prefab T-ligger met een in-situ-druklaag. De extra kosten werden via een contractmutatie doorProRail verrekend.indien aan de onderliggende eisen is voldaan, de bovenliggendeeis is aangetoond.- Analyse: aantoning via (her)berekenen of een analyse aan dehand van de normen & richtlijnen.Het Verificatieplan vormt de start van het ontwerp.Vastlegging van de verificaties (Verificatierapport)Bij afronding van een ontwerp(deel) vindt de verificatie plaatsvolgens het Verificatieplan. In de verificatie wordt met eenkorte uitleg aangegeven of wel of niet wordt voldaan aan de eis.De verificatieresultaten zijn verwerkt in Relatics en verder vast-gelegd in een Verificatierapport.VoorbeeldenAan de hand van enkele voorbeelden van eisen en stappen inhet proces wordt de inzet van SE bij het project OV SAALZuidtak Oost nader toegelicht.Eis 0208: alignementEis 0208 luidt: Het systeem dient een alignement van de sporente hebben dat verticaal en horizontaal voldoet aan de eisengesteld in vigerende voorschriften en het theoretische aligne-ment opgenomen in het Mx-model.ProRail heeft de te gebruiken spoorassen door middel van eenMx-as vastgesteld en `bindend' in het contract voorgeschreven.Deze Mx-as schrijft per spooras onder ander de horizontaleen verticale boogstralen, verkanting, hellingspercentages vooren vormt hiermee de basis voor het uit te werken ontwerp. Dealliantie moet zich aan deze Mx-as conformeren, echter opti-malisaties waren na goedkeuring van ProRail mogelijk.De oorspronkelijke Mx-as ten tijde van de aanbieding had totgevolg dat diverse bestaande kunstwerken moesten wordenverbreed. Het alliantieprincipe is onder andere gebaseerd op hetsamen delen van de risico's door gezamenlijk het risicobudget tehanteren. Op deze wijze heeft de alliantie de ruimte gekregen hetalignement dusdanig te optimaliseren dat aanpassingen aanbestaande kunstwerken overbodig waren of konden wordengeminimaliseerd. Deze optimalisatie van de Mx-as is voorgelegdaan ProRail en na akkoord verwerkt in een nieuwe as. ProRailheeft vervolgens de nieuwe Mx-as `bindend' voorgeschreven aande alliantie via een contractmutatie.Na implementatie van de optimalisatie in het ontwerp kon eis 0208worden geverifieerd in de desbetreffende Verificatierapporten.Eis 0382: doorkruisen omgevingProRail heeft in de Vraagspecificatie eis 0382 `Doorkruisenomgeving' opgenomen en afgeleid naar diverse subeisen. Zoluidt bijvoorbeeld subeis 0179 `Kruisen wegen': Het systeemdient wegen te kruisen met behoud van de oorspronkelijke3SE maakt OV SAAL uitvoerbaar2 201640Eistekst: het baanlichaam dient ten behoevevan de vaststelling van de elasticiteit van debovenbouw uit te gaan van een verdelingvan de puntlasten in langsrichting conformfiguur 5 OVS00056-7.1.0118 - Dragen algemeen0119 - Dragenverkeersbelasting,exploitatie0420 - Dragenverkeersbelasting,D4 V1000420.1Mobiele belastingop baanlichaam0420.2 - Puntlastenin langsrichtingEistekst:Voor de mobiele belasting die in rekeningdient te worden gebracht op het baan-lichaam, dient uitgegaan te worden vaneen equivalente belasting van 40 kN/m2over een dwarsliggerbreedte van 2,50 m,een en ander conform OVS00056-7.1.Eistekst:Er dient een dwarsverhang aangebracht te wordenvan 50 mm (tenminste 1%). Het hoogste punt vandit afschot niet onder de dwarsliggers kiezen.Afleiding eisdoor ProRailVerdere afleiding eis door alliantie0154Isoleren, uit-in0158 - Uitsluitenweersinvloeden,algemeenEistekst:Waterafvoergoten dienen fysiek vankabelgoten gescheiden te worden.Eistekst:De breedte van de HWA-gootdient 250 mm te bedragen.0161.1 - Uitsluiten weers-invloeden hemelwater,nieuwe kunstwerken0161.2 - Uitsluiten weers-invloeden hemelwater,bestaande kunstwerken0161.3 - Uitsluiten weers-invloeden hemelwater,baanlichaam0161.1.1 - HWA-systeem,capaciteit0161.1.2 - HWA-systeem,fysieke scheiding0161.1.3 ? HWA-systeem,dwarsverhang0161.1.1.1HWA-systeem, gootbreedte0161.1 - Uitsluiten weers-invloeden hemelwater4 Eisenanalyse en afleiding t.b.v. hemelwaterafvoer5 Eis 0420 Dragen verkeersbelasting afgeleid voor nieuwe kunstwerkenDoor het toepassen van de SE-systematiek is per object een duide-lijke set eisen vastgesteld. De impact van wijzigingen zoals hettussentijds toepassen van de Eurocode, wordt hiermee eenvoudigvastgesteld en daarmee worden knelpunten vroegtijdig erkend.Omgaan met StakeholdersStakeholdermanagement is gericht op samenwerking, krachtvan belangenbundeling, transparantie en het betrekken vanstakeholders bij het zoeken naar oplossingen. De dialoogvoeren met stakeholders zal zorgen voor vertrouwen en draag-vlak. Stakeholdermanagement is een doorlopend proces.Een van de stakeholders is ProRail Asset Management (ProRailAM). De alliantie heeft dit ingevuld door periodiek de ontwer-pen van de objecten op basis van de eisen met ProRail AM voorte bespreken met als doel een snelle goedkeuring van hetontwerp te verkrijgen. Afspraken en/of overeengekomenuitgangspunten werden vermeld in een `Besluitenlijst'. Ookkwam het voor dat ProRail AM aanvullende wensen en/of eisenvanuit beheer en onderhoud kenbaar maakte. Na intern beraadvan de alliantie werd besloten op welke wijze hieraan konworden tegemoetgekomen. Voor een aantal gevallen betekendedit een contractmutatie. Wensen waar de alliantie direct invullingaan kon geven ? die dus binnen het kader pasten van mogelijkeoplossingen ?, werden als eisen verwoord, opgenomen in dedatabase en gekoppeld aan de desbetreffende objecten.Meer over OV SAALMeer over het project OV SAAL ende bijbehorende techniek staat inhet Cement-themanummer OV SAAL dat inoktober 2014 is verschenen (Cement 2014/6). Deartikelen uit dat nummer zijn online beschikbaarop www.cementonline.nl.45SE maakt OV SAAL uitvoerbaar 2 2016 41Door wensen als eis op te nemen, wordt geborgd dat deze ?door het meelopen in de SE-systematiek ? worden ge?mple-menteerd in het ontwerp. Als de eisen zijn geverifieerd, kanook richting stakeholders zichtbaar worden gemaakt dat hunpunten degelijk zijn verwerkt.Op dezelfde wijze heeft de alliantie de afspraken met overigestakeholders zoals Brandweer, Waterschap en gemeenteAmsterdam vertaald naar eisen. De eisen die zijn geborgd inRelatics zijn hiermee traceerbaar en aantoonbaar.EisenanalyseHet doel van het afleiden van eisen is ? met name bij functioneleeisen ? te komen tot eenduidige eisen die direct kunnen wordenverwerkt in het ontwerp. Dit gebeurt door de eis `af te pellen'waardoor deze steeds specifieker wordt.Zo is bijvoorbeeld eis 0154 `Isoleren uit-in' opgenomen in deVraagspecificatie (fig. 4).De opdrachtgever geeft aan de hand van onderliggende eisenaan (er zijn meer onderliggende eisen afgeleid) dat de weersin-vloeden (eis 0158) en de invloed van hemelwater (eis 0161)moesten worden uitgesloten. Deze eis 0161 luidt: Het systeemdient uit te sluiten dat weersinvloeden van hemelwater de trei-nexploitatie kunnen verstoren. Wat deed de alliantie hiermee?In eerste instantie is de eis onderverdeeld in verschillendesystemen die daar een rol in kunnen spelen. Voor de nieuw tebouwen kunstwerken is deze eis geanalyseerd aan de hand vangeldende normen en ontwerpvoorschriften. Deze analyse isvastgelegd in het document `Ontwerpbasis Hemelwaterafvoer'.(Bij OV SAAL zijn diverse Ontwerpbasissen opgesteld. Dit zijnoverkoepelende ontwerpdocumenten die de uitwerking bevattenvan de relevante eisen voor specifieke aspecten als geotechniek,aarding, hemelwaterafvoer en duurzaamheid.)Als resultaat van de analyse van eis 0161 is een aantal afgeleideeisen verwoord. Zo is bij kunstwerken op een simpele entraceerbare manier invulling gegeven aan de bovenliggendecontracteis.Eis 0420: dragen algemeenZoals in het kader `Palenmatras baandeel 15' is toegelicht isvoor baandeel 15 een palenmatras ontworpen. Deze oplossingwas toegestaan binnen de in de Vraagspecificatie opgenomenhoofdeis 0118 en subeisen 0119 en 0420. De alliantie heeft eis0420 afgeleid in onderliggende eisen 0420.1 en 0420.2 volgensonderstaand schema (fig. 5). Hieruit volgde dat het palenmatraswas toegestaan binnen de eisen. Na technische afstemmingtussen de alliantie en ProRail is het matras verder uitgewerkten gerealiseerd door BCA.Tot slotHet toepassen van de SE-systematiek bij het project OV SAALheeft zijn meerwaarde bewezen. Door deze werkwijze werdenop een gestructureerde en systematische wijze de vele eisen uithet contract, de ge?dentificeerde raakvlakken en stakeholder-seisen traceerbaar en zichtbaar gemaakt voor de alliantie, BCA,ProRail en de stakeholders. Hiermee werd voorkomen dateisen in het ontwerp werden vergeten en daarmee mogelijkobjecten moesten worden herontworpen. SE speelt dus eenbelangrijke rol in de kostenbeheersing van het project en dereductie van de faalkosten. Palenmatras baandeel 15Baandeel 15 is gesitueerd in de directe nabijheid van hetbestaande kunstwerk Holterbergweg en bestaat uit een zand-ophoging van circa 10 m. De ondergrond in dit gebied is ergslap en dus zettingsgevoelig. Ten gevolge van deze zettingzouden de funderingspalen van de steunpunten van hetbestaande kunstwerk ontoelaatbaar worden be?nvloed. Doormiddel van een beknopte variantenstudie heeft de alliantieeen aantal oplossingen afgewogen die voldeden aan de eisenuit het contract. Het betrof de volgende varianten: onderheidpaalmatras, zettingsvrije plaat en een kunstwerk op palen. Opbasis van verschillende criteria zoals risico's, tijd, geld, beheer enonderhoud is uiteindelijk gekozen voor een paalmatras (foto 6).Zie ook het artikel`Over 1338 palen door Mokums moeras'uitCement 2014/6 en beschikbaar op www.cementonline.nl.66 Bouw van een paalmatrasconstructie voor defundering van een van de nieuwe sporenfoto: BAM Combinatie Amstelspoor