Sluizen zijn in Nederland een belangrijk element in het waterwegennetwerk, omdat ze de verschillen in het waterpeil tussen waterwegen reguleren en hiermee scheepvaart mogelijk maken. Rijkswaterstaat (RWS), die onder andere verantwoordelijk is voor de bouw, het beheer en het onderhoud van sluizen in Nederland, heeft veel van deze sluizen in de eerste helft van de twintigste eeuw gebouwd.

“Aangezien sluizen een levensduur van ongeveer honderd jaar hebben, moeten veel sluizen in de komende decennia gerenoveerd worden”, vertelt Knippenberg, wiens promotieonderzoek tot stand is gekomen in samenwerking met RWS. “Daarnaast hebben veel sluizen onvoldoende capaciteit om aan de hedendaagse behoefte aan het transporteren van schepen te voldoen, dus de geplande renovatie biedt tevens een kans om te zorgen dat de sluizen aan hedendaagse standaarden en behoeften voldoen”, vervolgt hij.

Maatpak versus confectie

De huidige sluizen zijn veelal ontworpen met oog op de locatie-specifieke eisen, en zo is er een groot scala aan verschillende, unieke ontwerpen ontstaan. Nu ze allemaal gerenoveerd moeten worden, biedt het kansen om het ontwerp van de sluizen zoveel mogelijk te standaardiseren. “Je kunt het vergelijken met een maatpak versus confectie”, legt de promovendus uit. “Een maatpak past perfect, maar de productie is arbeidsintensief en duur. Confectiekleding is niet op maat gemaakt en past misschien niet helemaal perfect, maar wel goed genoeg om daarmee een grote groep gebruikers te kunnen bedienen.”

Dezelfde efficiëntie is nodig bij de renovatie van de sluizen. Je wilt niet bij iedere sluis naar de perfecte oplossing zoeken, maar een geschikte oplossing zoeken die je breder kunt toepassen bij meerdere sluizen. “Door tot meer gestandaardiseerde oplossingen te komen, wordt de renovatie niet alleen efficiënter, maar ook sneller, goedkoper en zelfs duurzamer, omdat je gestandaardiseerde sluiselementen makkelijker kunt hergebruiken”, stelt Knippenberg.

Product platform

Zijn onderzoek is niet losstaand, maar bouwt voort op het promotieonderzoek van TU/e-alumnus Tim Wilschut die de overeenkomsten tussen de sluizen bestudeerde en op basis daarvan ‘families van sluizen’ identificeerde, oftewel groepen sluizen die in bepaalde mate op elkaar lijken. Als volgende stap heeft Knippenberg een product platform ontwikkeld dat kan helpen bij het zoeken naar de beste ontwerpkeuzes voor een familie van sluizen. “Het doel was om Rijkswaterstaat een praktisch toepasbare tool aan te leveren dat hen kan ondersteunen bij de renovatie van de sluizen.”

Het product platform bestaat onder andere uit de gestandaardiseerde sluiselementen en hun specificaties. “Een sluis bestaat uit een aantal functionele basiselementen, zoals deuren, bewegingswerken of sluiskolken. Daar heb je verschillende soorten van, zoals puntdeuren en hefdeuren en ook verschillende materialen, zoals hout of staal”, legt Knippenberg uit. Er zijn dus heel veel keuzes die gemaakt moeten worden. “De vraag is: wat is de meest ideale oplossing voor een groep sluizen?” Voor een bepaalde familie sluizen kunnen dat houten puntdeuren zijn, voor een andere groep juist stalen hefdeuren.

Een handige richtlijn

Wat de beste keuze is, hangt van veel factoren af. “Vaak is er bijvoorbeeld sprake van een gedeeltelijke renovatie, waarbij alleen bepaalde onderdelen worden vervangen. Dan moet je dus rekening houden met de bestaande elementen”, demonstreert Knippenberg. “Zo kun je niet zomaar een puntdeur plaatsen waar nu een hefdeur zit, want anders moet je gelijk de hele sluis vervangen.” Dat is aan de ene kant beperkend, maar die beperkingen maken het ook makkelijker, omdat er uiteindelijk vaak maar een aantal opties overblijven, vindt hij.

In het product platform dat hij heeft ontwikkeld wordt rekening gehouden met verschillende factoren die van belang zijn voor de ontwerpkeuze en ook de compatibiliteit met bestaande structuren. Hiermee is het een handige richtlijn die RWS kan helpen bij het maken van de juiste ontwerpkeuzes. “Je kunt het niet altijd en overal toepassen, want je hebt bijvoorbeeld monumenten waarbij je de bestaande constructie niet mag veranderen. Of zeesluizen zoals die in Terneuzen of IJmuiden die zo groot en uniek zijn dat het altijd maatwerk zal blijven”, merkt hij op. “Maar voor de renovatie van de meeste sluizen is het een goed toepasbare methode die in ieder geval een solide uitgangspunt biedt.”

Spooldersluis

Het product platform is inmiddels in de praktijk getest bij de renovatie van de Spooldersluis in de gemeente Zwolle. “Het mooie is dat met deze methode oplossingen zijn verkregen die overeenkomen met de ontwerpkeuzes die de experts van Rijkswaterstaat eerder hebben gemaakt. Dat laat zien dat de methode goed werkt”, aldus de promovendus.

Daarnaast is het product platform breder toepasbaar dan alleen ter ondersteuning van de renovatie van sluizen. “Ik denk dat je dezelfde methodiek heel goed kunt toepassen bij andere grote projecten zoals de renovatie van bruggen, tunnels en viaducten”, stelt hij.

Maar voor nu is Knippenberg vooral benieuwd hoe de renovatie van de sluizen in de komende decennia gaat verlopen en hoopt hij dat zijn methode hier een positieve bijdrage aan gaat leveren. Volgens hem is het van belang dat RWS het platform blijft doorontwikkelen. “Het platform is eigenlijk een verzameling van alle kennis die je in staat stelt om de juiste ontwerpkeuzes te maken. Dus als later blijkt dat een bepaalde oplossing toch niet optimaal is of als er nieuwe technologische innovaties zijn, dan moet je dat opnemen in het platform en er misschien iets anders uit halen. Het platform is nooit helemaal af, het moet altijd in ontwikkeling blijven.”