Afstudeeronderzoeken Juni 2005

Afstudeeronderzoeken Juni 2005 Civiele Techniek Stevinweg 1 Postbus 5048 2600 GA Delft Telefoon: 015-2788234 Telefax: 015-2784889

2 2

0605

3 3

0605

Inhoudsopgave

Voorwoord

7

Toelichting

8

Samenvattingen Civiele Techniek Mechanica, Materialen en Constructies

11

Crack healing in hydrating concrete

12

Student: N. ter Heide Pneumatic formwork for irregular curved thin shells

13

Student: P.C. van Hennik Visie op VISI, de effecten van digitale samenwerking in de Grond-, Weg- en Waterbouw

14

Student: G. van der Hoek Numeriek onderzoek naar het mechanische gedrag van het draaipunt van de Kinkerbrug

15

Student: W. Kerssies Steepest Slope Method

16

Student: M.W. de Leuw Realistische simulatie vervormingen uitbouwbruggen

17

Student: F.G. Louman Discontinue Galerkin methode voor elastodynamica

18

Student: A. M. D. Pfeiffer The effect of static and fatigue traffic loading on modular expansion joints

19

Student: R.J.M. Pijpers Effecten gradering op de functionele eigenschappen van tweelaags ZOAB

20

Student: A.N.J. van der Steen Alternatief ontwerp van een boogbrug

21

Student: C.J. Vader Gebouwen en civiel technische constructies

22

Student: I.M. van der Ven An emergency shutdown of liquid cargo transfer, particular loadcase for a LNG jetty

23

Student: A.W. Vos

Samenvattingen Civiele Techniek Bouwtechniek en bouwproces

Het kantoorgebouw met twee asymmetrische uitkragingen

25 26

Student: J.H. Beniers Dutch prefabricated concrete structural concepts in seismic areas

27

Student: M. Bijvoet Property Development in South Africa

28

Student: A.G. van Deventer Kwaliteitsborging van de constructie

29

Student: O. Dwars Ontwikkeling woongebouw boven spoorgebied Student: T.M. Hoekveld

30

4

0605

“System approach on structural fire safety”

31

Student: A.B.M. van Overbeek The Design of a Low Cost Carrier Airport Terminal

32

Student: M. Pieper Office tower “Hybride” & Seismic behaviour

33

Student: P. Salemink Voorwaarts voor betere marges

34

Student: S. Visser Probabilistic cost estimating and scheduling

35

Student: T. van de Vooren

Samenvattingen Civiele Techniek Waterbouwkunde en Geotechniek

Veilig Vernagelen

37 38

Student: B. de Boer Flexibele zeesluis als nieuwe maritieme toegang kanaal Gent Terneuzen

39

Student: J.M. Bonnes Las Brisas de Amador, the Feasibility and Preliminary Design of a Cruise Terminal

40

Student: M.V. van Giessen Westerschelde: import of export?

41

Student: E. Groenendaal Validity of method de Haan for wind speed and set-up

42

Student: D.H. van Haaren The effect of wave period on dune erosion

43

Student: C. den Heijer Golfbrekers op steile vooroevers

44

Student: M. Hovestad Verdiepte Loswal

45

Student: C.R. Langeveld Observational methods for settlement calculations

46

Student: R.E. Lievense Artificial Surf Reef on Maasvlakte 2

47

Student: M.P. Muilwijk Operability of a floating LNG terminal

48

Student: A.R. de Pee Technical feasibility of a large-scale land reclamation

49

Student: J. Schouten Abstract

50

Student: S.J. Welage Hydrodynamics of a moored LNG carrier behind a detached breakwater Student: W.K. Wuisman

51

5

0605

Samenvattingen Civiele Techniek Watermanagement

Application Feed Forward Controller on Delta Mendota Canal

53 54

Student: M.R. Bruggers Hydrological modelling of the Zambezi catchment for gravity measurements

55

Student: A.M.J. Gerrits Een erosiemeter voor rioolslib, een kritische beschouwing

56

Student: M. Klootwijk Model Predictive Control on Irrigation Canals

57

Student: W. Malda Particle counting in a drinking water distribution network

58

Student: M. van der Meulen

Samenvattingen Civiele Techniek Transport & Planning

De effecten van evacuatiestrategieën op het verloop van grootschalige evacuaties

59 60

Student: W.L.M. van Genugten Student: P. de Jong Veilig naar de trein, onderzoek en methodiek voor veiligere stationsgebieden

62

Student: M.F.D. Kerkvliet Inpassing van Station Sixhaven in de Noord/Zuidlijn

63

Student: C.M. Meulblok Elasticiteitsonderzoek binnen het vervoergebied van HTM

64

Student: R. Oostra HOT lane: a road to better accessibility

65

Student: W. Savenije (samen met I. Stienstra) Development of a micro-simulation model applied to Amsterdam Schiphol Airport

66

Student: H.P. Siemonsma Een kwantitatieve risicoanalyse voor de veiligheid in metrosystemen

67

Student: C.J. Soons Asset Management voor Rijkswaterstaat Directie Zuid-Holland

68

Student: M.B. Vlutters A railway service consists of processes Student: V.A. Weede

69

6

0605

Samenvattingen Offshore Engineering Phenomenological Modeling of Vortex-Induced Vibrations of Marine Risers

72

Student: P.W. Derkx Tugs in waves

73

Student: P.W.S. Dierx Shallow water mooring systems for floating LNG import terminals in harsh environments

74

Student: R.S. Hogenbirk Reduction of the unstable motion of a tanker moored to a SPM system

75

Student: B. Lutje Schipholt

Samenvattingen Technische Aardwetenschappen Petroleum Engineering and Geosciences

3D depth imaging using PS converted waves

77 78

Student: V.E.J. Palmaers An investigation on “well impairment caused by particle deposition in radial geometry” using CT-scan technique

79

Student: A. Vafaei Naeini Modeling of the Placement of an Oil-Soluble Chemical in Porous Media for Water Control

80

Student: H. Valiollahi Production Prediction in a Waterflooded Naturally fractured Reservoir

81

Student: Z. Haeri Mehrizi

Samenvattingen Technische Aardwetenschappen Engineering Geology

Injection of oxygen-rich water as an arsenic remediation technique: visualization experiments

83 84

Student: V. van Beek Samenvattingen van afgelopen jaar

85

Leerstoelen faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen

95

0605

7

Voorwoord

Op deze plaats, in de bundel met samenvattingen van afstudeeronderzoek, heb ik al vaker geschreven over de instroom van eerstejaars studenten Civiele Techniek. Deze was in 10 jaar tijd gehalveerd, wat nogal wat consequenties heeft voor zowel onze faculteit als de afnemers van onze kersverse ingenieurs. De komende jaren dreigt een tekort te ontstaan. Vanaf mijn aantreden als decaan was een van mijn prioriteiten om deze dalende trend om te buigen. Dat lukte vorig jaar al voor Civiele Techniek, maar helaas bleef de andere opleiding, Technische Aardwetenschappen, toen nog achter. Het is nu voor het eerst sinds jaren dat onze beide

aal beïnvloed worden familie, vrienden en kennissen

opleidingen een belangrijke stijging laten zien in de

die zelf een technische opleiding hebben genoten.

vooraanmeldingen voor het komende collegejaar. In

Verwonderlijk is dat niet. Een folder of een website

een moeilijke markt van jongeren die steeds minder

kan natuurlijk niet op tegen een bevlogen verhaal

geïnteresseerd lijken in ‘bèta en techniek’ is dat een

van iemand uit praktijk over hoe interessant Civiele

goede prestatie, waar ik namens onze organisatie

Techniek of Technische Aardwetenschappen werke-

trots op ben. Het gaat er nu om de stijging vast te

lijk is. Ik wil u daarom oproepen om toch vooral uw

houden. Daarvoor is ook uw inzet onontbeerlijk. Uit

trots op het vak te blijven uitdragen. Hopelijk put

onderzoek onder aanstaande studenten blijkt nu

u daarbij ook enige inspiratie uit de verslagen van

eenmaal dat zij nog meer dan door promotiemateri-

deze afstudeerbundel. Ik wens u veel leesplezier. Prof.ir. L. de Quelerij Decaan faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen

0605

8

Toelichting

Deze bundel bevat samenvattingen van de afstu-

De opleiding Technische Aardwetenschappen kent

deerverslagen van de studenten die op het inge-

ook drie afstudeerrichtingen:

nieursdiploma “Civiele Techniek”, “Technische

− Resource Engineering

Aardwetenschappen”, “Transport, Infrastructure

− Petroleum Engineering and Geosciences (with

and Logistics” of “Offshore Engineering” aan de Technische Universiteit te Delft hebben behaald. Deze bundel is onder meer bedoeld om de beroeps-

specialization in Applied Geophysics, Petroleum Engineering and Reservoir Geology) − Engineering Geology

praktijk meer inzicht te geven in de huidige onderwijs- en onderzoeksgebieden van de faculteit Civiele

De opleiding Offshore Engineering

Techniek en Geowetenschappen. In vele gevallen zijn de afstudeerprojecten uitgevoerd in samenwer-

De opleiding Transport, Infrastructure and Logistics

king met of naar aanleiding van vragen uit de praktijk. Ook kan het voorkomen dat de projecten een

Onder aan de pagina van de samenvatting treft u

onderdeel vormen van een uitvoerig researchproject

het telefoonnummer aan van de medewerker die

binnen de onderzoekgroep. Voorop blijft staan dat

meer informatie over het afstudeerverslag kan

het afstudeerproject primair is bedoeld als afronding

geven. Na de samenvattingen van de afstudeerver-

van de studiefase voor het verkrijgen van het inge-

slagen, treft u achter in de bundel ook een overzicht

nieursdiploma, waarvoor op basis van de huidige

van de samenvattingen vanaf afgelopen jaar aan.

normen nominaal 22 tot 26 studieweken zijn inge-

Deze zijn gerangschikt volgens de indeling van de

ruimd. In de bundel zijn alle aangeleverde samen-

desbetreffende bundel met afstudeerprojecten.

vattingen opgenomen, ongeacht de honorering van

Binnen de afstudeerrichtingen is een reeks van

het bij het afstudeerproject behorende verslag.

vakgebieden te onderscheiden, welke alle zijn gerelateerd aan het onderwijs- en onderzoekprogramma

Indeling van de bundel

van de faculteit. Om u een idee te geven van de

De samenvattingen van de afstudeerverslagen zijn

fijnere uitsplitsing van deze vakgebieden is achter in

gerubriceerd per opleiding en afstudeerrichting.

de bundel een lijst van de leerstoelen van de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen opgeno-

De opleiding Civiele Techniek kent vijf afstudeer-

men met de huidige bezetting.

richtingen; − Mechanica, Materialen en Constructies

Doelstelling van de bundel

− Bouwtechniek & Bouwproces

Met de verspreiding van deze bundel wordt een

− Waterbouwkunde en Geotechniek

verbetering van de herkenbaarheid van de Civiele

− Watermanagement

Techniek en de Geowetenschappen beoogd. Tevens

− Transport & Planning

hoopt de faculteit met het uitbrengen van deze bundel de communicatie met de praktijk te onderhouden, wat de inzetbaarheid van de civiel-ingenieur ten goede zal komen.

0605

Toelichting

Informatie

Mocht u naar aanleiding van de in deze bundel opgenomen samenvattingen nadere informatie

Dienst Onderwijs en Studentenzaken

015-27 85444 / 81765

willen over de inhoud van een afstudeerproject, dan kunt u contact opnemen met de betreffende sectie. De telefoonnummers vindt u onderaan de pagina

Dienst Marketing & Communicatie

015-27 87685 / 84694

bij elke samenvatting. Het is niet altijd mogelijk kopieën van afstudeerverslagen toe te zenden. Ook

Overige inlichtingen

kunnen er voor het toezenden van afstudeerversla-

Technische Universiteit Delft

gen kunnen kopieer- en verzendkosten in rekening

Faculteit CiTG, Dienst Communicatie

worden gebracht. U kunt op afspraak de afstu-

Postbus 5048

deerverslagen bij de betreffende afstudeerrichting

2600 GA Delft

inzien.

9

10

0605

0605

11

Samenvattingen Civiele Techniek Mechanica, Materialen en Constructies

12

Civiele Techniek: Mechanica, Materialen en Constructies

0605

Crack healing in hydrating concrete

Due to temperature gradients, surface cracks can

considerable, but for both Portland cement as for

occur at very early ages in concrete structures.

Blastfurnace slag cement an average strength

Because the hydration has just started it is

similar to the uncracked strength was feasible.

possible that these cracks can heal with continuing hydration. The aim of this research was to

Besides the experimental research, the possibilities

investigate if cracks that arise at early ages can heal

to simulate crack healing were also investigated.

and under what conditions. Primarily the strength of

Several concepts using the computer program Heat

healed cracks was considered.

and the Hymostruc model were explored, but no detailed calculations were performed. The aim of

It has been known for a long time that small cracks

the numerical simulations was to explore several

in concrete can heal under certain circumstances.

possible healing mechanisms, to support the

This is mostly investigated in relation to the water-

experimental program.

tightness of concrete structures, for example for liquid containing reservoirs. When water flows

It is not clear yet what mechanisms are responsible

through cracks smaller than 0.2 mm, the flow will

for crack healing, but it is clear that the degree of

decrease and can stop completely. This is called

hydration is an important parameter. Due to the

self healing. Precipitation of calcium carbonate and

water in the crack the unhydrated cement in the

clogging by loose particles are the most mentioned

vicinity of the crack hydrates as yet and heals the

causes. There is still a lot of discussion in literature

crack. It is not clear yet how this works exactly.

about what happens during self healing and what

Three hypotheses are postulated to describe crack

conditions should be fulfilled to ensure self healing.

healing. It is thought that it is essential that the two crack faces touch each other again and sufficient

With a displacement-controlled three-point-bending

water is available. It is also thought that due to the

test, cracks were formed in concrete specimens.

water in the crack the water/cement factor is locally

After healing the specimens were tested again in

higher and a higher degree of hydration can be

three-point-bending and the results were compared

reached than in the rest of the specimen.

to the strength of uncracked specimens of the same age. In the exploring phase of the experimental research, it was established that healing of young cracks was possible when compression was applied during healing and the specimens were stored under water for two weeks. In the further investigation the influence of healingtime, cementtype, moment of cracking, compressive stress during healing, crack width and relative humidity during healing was investigated. It appeared that complete healing was possible when the crack was formed within the first day after casting and the specimens were afterwards stored under water. A small compressive force was already sufficient to close the cracks. The crack width did not influence the extent of healing, as long as a small part of the cross-section was still connected. The scatter in the results was Student:

N. ter Heide

Begeleiders:

prof.dr.ir. K. van Breugel, ir. W. J. Bouwmeester (Delta Marine Consultants), ir. L. J. M. Houben, dr.ir. E.A.B. Koenders, dr.ir. E. Schlangen

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel. +31 15 27 86382

0605


Pneumatic formwork for irregular curved thin shells Shape vs force, shell vs pneumatic structure

The last decade, we can see a

A SWOT-analysis showed the

trend in architecture towards

possibilities for improvements with

irregular curved buildings. The

modern techniques and materials.

double curvature causes many

Two of them, namely steel

problems in construction and

fibres instead of steel bars, and

structural design, and moreover

prefabricated nets were studied.

is costly and labour-intensive.

Guidelines were made for the

Three decades ago, irregular

design of irregular curved shells,

curved shapes were already used

and applied in a case study-design,

for magnificent thin concrete shells. However, the

for which the corresponding pneumatic formwork

curved timber formwork became too expensive, and

was designed. The load-carrying behaviour of

thin concrete shells are hardly built today. The use

the curved shell was analysed with Ansys, and its

of pneumatic formworks might be an answer for

pneumatic formwork in Easy. Especially the analysis

both problems, because with this method monolithic

and parameter study in Easy leaded to valuable

thin shells can be constructed fast and cheap.

conclusions about the load-carrying behaviour and guidelines for the application of pneumatic

The principle of this construction method is to spray

formwork.

concrete or polyurethane foam on the inside or outside of an inflated membrane. Reinforcement consists of steel bars laid out before spraying. The result is a strong monolithic thin shell. In the last forty years this construction method was used to build more than 40 000 double curved shells. In this Master’s graduation project, the suitability of pneumatic formworks for the construction of irregular curved thin shells is studied. First an extensive literature study of the historical development was performed, including the two currently applied construction methods working with pneumatic formwork. The construction methods were among other things studied on the aspects design and construction, load-carrying behaviour, reinforcements, anchoring of the mould, and materials.

Student:

P.C. van Hennik

Begeleiders:

prof.ir. L.A.G. Wagemans, dr.ir. P.C.J. Hoogenboom, ir. R. Houtman


13

14


0605

Visie op VISI, de effecten van digitale samenwerking in de Grond-, Weg- en Waterbouw Het project VISI is een initiatief van verschillende

productiviteit. Hierbij is gebruik gemaakt van het

partijen in de bouwsector en heeft als doel de digi-

bijhouden van een gecombineerde urenadministra-

tale samenwerking binnen de sector te verbeteren.

tie. Hierin is voor zowel de tijd die besteedt wordt

VISI richt zich vooral op de ondersteuning van de

aan de projectadministratie (AS-IS) als de tijd die

project-management functies (en het onderliggende

nodig is als men de VISI systematiek toepast (TO-

proces) met behulp van digitale instrumenten.

BE) vergeleken. Uit deze gecombineerde methode is

Uitgangspunt is een model waarin de rollen, berich-

gebleken dat een tijdwinst van bijna 50% haalbaar

ten en transacties zijn vastgelegd. Hoewel dit idee

is op administratieve handelingen bij gebruik van

van digitale samenwerking niet nieuw is, is VISI wel

VISI.

één van de weinige projecten die heeft geleidt tot

Bij de derde methode zijn de effecten in termen van

concrete en praktische resultaten. Om na te gaan of

kosten en baten bepaald. Hierbij zijn de effecten in

een investering in VISI door de bouwsector wense-

termen van geld gekwantificeerd. Hieruit is gebleken

lijk is, moet deze mate van verbetering gekwantifi-

dat de engineeringskosten met betrekking tot admi-

ceerd worden. De centrale vraag binnen dit afstu-

nistratieve processen van de toezichthouder die het

deeronderzoek is dan ook de vraag hoe groot de

Ingenieursbureau rekent aan haar opdrachtgever,

verbetering is indien men VISI toepast en hoe de

vaak andere rijksoverheden, gereduceerd kunnen

kosten zich verhouden tot de baten.

worden tussen de 10 en 15%.

Dit afstudeeronderzoek is uitgevoerd in samenwer-

Er kan geconcludeerd worden dat de effecten van

king met het Ingenieursbureau Gemeentewerken

VISI voor de opdrachtgever erg positief zijn. VISI

Rotterdam. Deze gebruikte de ‘Herinrichting

wordt geaccepteerd door de opdrachtnemer maar

Bergsingel en Noordsingel’ als pilot voor de invoe-

ondervindt minimale voordelen. Voor de opdracht-

ring van de VISI-systematiek. Het onderzoek vond

nemer zullen dus aanpassingen in VISI noodzakelijk

plaats binnen dit project. Het gehele onderzoek

zijn. Indien dit niet gebeurd zullen partijen terug-

is op te splitsen in drie delen: probleemanalyse,

houdend zijn bij het investeren in informatiestan-

onderzoeksmethodiek en een casestudy.

daarden.

Bij de probleemanalyse is ingegaan op de problemen bij de ontwikkeling van informatiestandaarden. Indien de effecten van VISI niet kunnen worden aangetoond zullen investeerders niet in de verdere ontwikkeling van de systematiek investeren. In het tweede onderdeel zijn de bestaande methoden voor meting van effecten in ICT geanalyseerd. In de casestudy worden drie sequentiële methoden toegepast om de effecten van VISI te meten. Met behulp van een enquête is een effecten-meting uitgevoerd tussen de doelstellingen van VISI en haar belangrijkste invloedsfactoren. Hieruit is gebleken dat VISI het meeste effect heeft op communicatie, informatie en tijd. Deze methode bepaald in hoofdlijnen in hoeverre VISI bijdraagt aan de algemene bedrijfsdoelstellingen. De tweede methode is het analyseren van de effecten van VISI als gaat om optimalisatie in arbeidsStudent:

G. van der Hoek

Begeleiders:

pof. dr.ir. A.A.A. Molenaar, dr.ir. E. Dado, ir. L.J.M. Houben, ir. H.O. Moll (Gemeentewerken Rotterdam), ir. F. Tolman (KOAC-NPC)


0605


Numeriek onderzoek naar het mechanische gedrag van het draaipunt van de Kinkerbrug Het draaipunt voor bascule en ophaalbruggen die

Belangrijkste conclusie van het onderzoek is dat de

in verticale richting om hun as bewegen, wordt bij

norm de maximaal optredende axiale kracht inder-

voorkeur geconstrueerd als een as die aan weers-

daad goed voorschrijft, maar dat er door het licht

zijden van de brugligger, waardoor deze gestoken

meegeven van de opsluitverbinding (bestaande uit

is, gelagerd wordt. Het is echter niet altijd mogelijk

een asdeksel) toch axiale verplaatsingen optreden

c.q. wenselijk de as aan weerszijden op te leggen.

tussen de as en de binnenste lijfplaat. Het asdeksel

In dergelijke gevallen wordt gekozen voor de eenzij-

wordt daarbij als het ware aangespannen als een

dig gelagerde, doorgestoken as (de zogenaamde

veer en als de ontwikkelde kracht groot genoeg is,

steekas).

wordt de as ten opzichte van de lijfplaat ‘met een ruk’ weer op zijn plek getrokken. Deze combinatie

De norm NEN 6786 - Beweegbare bruggen schrijft

van plotselinge verplaatsing en ontlasting van de

voor dat voor twee samen roterende delen (zoals

axiale krachten, wordt van buiten zeer waarschijn-

de as en het val van de brug) die radiaal belast

lijk waargenomen als een tikkend geluid. De stijf-

worden rekening dient te worden gehouden met

heid van de brugkoker, alsmede de tolerantieruimte

het ontstaan van een axiale kracht tussen beide

tussen de as en de uitsparing in de lijfplaat blij-

delen met een maximale grootte van 50% van de

ken de grootste invloed te hebben op het verloop

optredende radiale kracht. Desondanks is er recen-

van de axiale krachten en zodoende het al dan

telijk bij een aantal bruggen met een steekas als

niet ontstaan van een mechanisme waarbij tikken

draaipuntsysteem een tikkend geluid waargenomen

optreedt.

tijdens de draaicyclus. Tijdens de beweegcyclus behoort de brug geen geluid voort te brengen en afgezien van het feit dat dit geluid in een enkel geval als hinderlijk kan worden ervaren, kan het ook duiden op het voorkomen van een ongewenst mechanisme (bijvoorbeeld slijtage) in een van de brugdelen. Er wordt van uitgegaan dat het tikkende geluid veroorzaakt wordt door het optreden van verhinderde microverplaatsingen tussen de as en de lijfplaat. Daar meetrapporten weinig houvast bieden en omdat het draaipunt dat bestaat uit de steekas niet in alle gevallen goed inspecteerbaar is, ontbreekt een goed inzicht in de exacte oorzaak. Het afstudeeronderzoek heeft zich gericht op het ontwikkelen van een numeriek model van het draaipunt van de Kinkerbrug te Amsterdam, één van de bruggen waarbij tikken optreedt. Met behulp van de uitkomsten van het numerieke model wordt een beter inzicht verkregen in het krachtsverloop rond het draaipunt en kan aangegeven worden waardoor het tikkende geluid het meest waarschijnlijk veroorzaakt wordt. Student:

W. Kerssies

Begeleiders:

prof.dr.ir. J. Wardenier, dr. ing. A. Romeijn, ir. J.H. Reusink, dr.ir. L.J. Sluys, ir. L.J.M. Houben


15

16


0605

Steepest Slope Method Influence of Geometry on Stress Flow in Free Form Shells

An important development in the construction

element software. This approach gives essential

industry is integration of design, calculation and

quantitative information, however, it provides little

production. This is driven by recent improvements in

understanding in the mechanical behavior of a shell.

data exchange between CAD-programs (Computer

Especially in the initial design phase there is a need

Aided Design) and FEM-programs (Finite Element

for simple methods that predict the flow of forces.

Method). As a result buildings with complex curved shapes have become possible and many have been

In this project the geometry of shells and the

realized (Free Form Architecture). From a structural

stresses in shells have been extensively studied.

point of view the curved shapes can be particularly

Both elementary and complex shell shapes have

suitable to transfer the loading to the supports by

been analyzed with analytical and computational

normal forces, which is much more efficient than by

methods. Based on these results a “rain flow

bending moments.

analogy” has been formulated and tested. According to this analogy the self-weight of a shell will be

Irregularly curved surfaces cannot be described

transferred along curves with the steepest decent

by simple mathematical functions and therefore it

on the surface to the foundation – just like a rain

is not possible to derive the stresses analytically.

flow. The research identified the strengths and

In design of shell structures for freeform

limitations of this analogy.

architecture the stresses are computed using finite

Fig1. Shell roof consisting of four hyp. paraboloids

Fig2. Analytical principal stress.

Fig3. Experimental principal stresses

Fig4. Curv.with steepest decent

Student:

M.W. de Leuw

Begeleiders:

prof.dr.ir. L.J. Sluys, dr.ir. P.C.J. Hoogenboom, ir. A. Borgart (BK), ir. L.J.M. Houben


0605


Realistische simulatie vervormingen uitbouwbruggen Vergelijking Eurocode met huidige ontwerpeisen

Ten gevolge van de vrije uitbouwwijze van uitbouw-

gen van het midden van de hoofdoverspanning ten

bruggen en door de eigenschappen van beton

opzichte van daadwerkelijk aan de brug gemeten

treden niet alleen tijdens de gebruiksfase maar ook

optredende vervormingen.

tijdens de bouwfase naast directe initiële vervormingen tevens tijdsafhankelijke vervormingen

Naar aanleiding van de analyseresultaten uit dit

op ten gevolge van krimp en kruip. Om ervoor te

onderzoek zien we dat er significante verschillen

zorgen dat de gerede constructie uiteindelijk toch

optreden in de resultaten van analyses met tijdsaf-

het gewenste verticale alignement volgt is het van

hankelijk materiaalgedrag ten opzichte van analyses

belang tijdens het bouwproces de vorm van de brug

met materiaaleigenschappen behorend bij een 28

aan te passen met een overhoogte welke wordt

daagse ouderdom van het beton. Het is dan ook

bepaald aan de hand van de te verwachten optre-

sterk aan te raden de ontwikkeling van de materi-

dende vervormingen.

aaleigenschappen in de tijd te betrekken in analyses waarbij het tijdsafhankelijke vervormingsgedrag op

Voor een nauwkeurige beschrijving van het vervor-

realistische wijze gesimuleerd dient te worden. Voor

mingsgedrag in de tijd zijn gefaseerde berekenin-

wat betreft het gehanteerde ontwerpvoorschrift

gen met tijdsafhankelijke materiaaleigenschappen

kan worden geconcludeerd dat bij materiaalgedrag

vereist. Daarbij was onbekend in welke mate de

volgens de Eurocode 2 het model “stijver” reageert

beschrijving van het materiaalgedrag volgens de

dan in geval van de Model Code 1990; de vervor-

Eurocode 2 (december 2003) en Gemodificeerde

mingen zijn iets afgenomen. Ten opzichte van de

Model Code 1990 (1996) van invloed zou zijn op

Gemodificeerde Model Code 1990 reageert het

het te verwachten vervormingsgedrag ten opzichte

model met materiaalgedrag volgens de Eurocode

van modellering volgens de huidige ontwerpvoor-

2 “minder stijf”; de vervormingen zijn iets groter.

schriften Model Code 1990 (1990), daarnaast is de

Het materiaalgedrag volgens de Eurocode 2 vormt

ontwikkeling van de materiaaleigenschappen van

daarmee een middenweg tussen de gangbare Model

jong verhardend beton meegenomen. In dit afstu-

Code 1990 en de speciaal voor hogesterktebeton

deerwerk zijn met het eindige-elementenpakket

aangepaste Gemodificeerde Model Code 1990.

DIANA diverse gefaseerde analyses uitgevoerd van de Tweede Stichtse brug (gereed 1997), de eerste uitbouwbrug in hogesterktebeton in Nederland. Hierbij zijn tijdsafhankelijke materiaaleigenschappen gemodelleerd volgens de Model Code 1990, Gemodificeerde Model Code 1990 en Eurocode 2. Het visco-elastische kruipgedrag van hogesterktebeton is in DIANA gemodelleerd door middel van tijdsafhankelijke rheologische Kelvin-ketenmodellen, het krimpgedrag door middel van discrete krimpfuncties. Aan de hand van de rekenresultaten volgens de verschillende ontwerpnormen - met betrekking tot het vervormingsgedrag vanaf het moment van gereedkomen van de gehele brug tot 50 jaar later - is een vergelijking gemaakt tussen de verschillende berekende optredende bijkomende vervorminStudent:

F.G. Louman

Begeleiders:

dr.ir. C. van der Veen, prof.dr.ir. J.C. Walraven, dr. G.N. Wells, ir. A. de Boer (Bouwdienst Rijkswaterstaat)

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel. 015-2784578.

17

18


0605

Discontinue Galerkin methode voor elastodynamica Het is mogelijk om discontinue media te modelle-

Dit project onderzoekt of de discontinue Galerkin

ren met behulp van eindige elementen technieken.

methode potentieel biedt voor het oplossen van

Een bestaande benadering voor het modelleren

deze problemen. Het is met name belangrijk dat het

van lokale scheurvorming is het implementeren van

discontinue verplaatsingsveld waar deze methode

interface elementen in het gewone eindige elemen-

gebruik van maakt geen ongewenste reflecties ople-

ten grid. Deze interface elementen fungeren als

vert aan de interfaces.

vooraf gedefinieerde scheuren die initieel gesloten zijn, maar die bij het overschrijden van een grens-

De wiskundige formulering van de onderzochte

spanning opengaan. Voorbeelden van processen die

methode is consistent met de oorspronkelijke parti-

gesimuleerd kunnen worden met deze elementen

ele differentiaalvergelijking maar is conditioneel

zijn scheurvorming, delaminatie of aardbevingssimu-

stabiel. Door een penalty parameter te introduce-

laties. Voorafgaand aan deze discontinue processen

ren en deze groot genoeg te kiezen is de stabiliteit

moet met dezelfde elementen een continuum gesi-

van de stijfheidsmatrix gegarandeerd. Dit zorgt

muleerd kunnen worden. Dit wordt bereikt door de

voor optimale convergentie van deze methode.

interface elementen een zo hoog mogelijke stijfheid

Vergeleken met de conventionele interface elemen-

te geven zodat er geen additionele verplaatsingen

ten kan de penalty parameter laag gekozen worden

vanuit de interfaces van de elementen ontstaan. Dit

zonder dat er reflecties aan de interfaces van

heeft echter als nadeel dat de conditie van de stijf-

de elementen optreden. Dit zorgt ervoor dat de

heidsmatrix sterk achteruit kan gaan en de kritieke

nauwkeurigheid van deze methode gelijkwaardig

tijdstap voor expliciete tijdsintegratie kleiner wordt

is aan de continue Galerkin methode en dat ook

naarmate de ‘dummy’ stijfheid van het interface

de kritische tijdstap voor expliciete tijdsintegratie

element omhoog gaat. Daarbij treden er bij dynami-

van dezelfde orde van grootte is vergeleken met de

sche simulaties altijd ongewenste reflecties op als

continue Galerkin methode. Deze voordelen kunnen

gevolg van het gebruik van deze elementen.

worden benut in grote elastodynamische problemen waarbij discontinuiteiten optreden.

Normaalkrachtverdeling voor twee verschillende methoden vergeleken met de analytische oplossing Convergentie van interior penalty methode

Student:

A. M. D. Pfeiffer

Begeleiders:

ir. R. J. Labeur, R. R. Pedersen MSc., prof.dr.ir. J.L. Sluijs, dr. G. N. Wells


0605


The effect of static and fatigue traffic loading on modular expansion joints Due to temperature loading and deformation

The load cases have been based on fatigue load

caused by traffic loading bridges have to be able

model four of EN 1991-2. Dynamic transient analysis

to expand and contract. Expansion joints are detail

shows results of dynamic amplification. Total

bridge components, which facilitate these bridge

dynamic amplification, also called the dynamic

movements in several directions. Several types of

interval, is the combination of a first amplitude

expansion joints exist; for spanning large gaps in

amplification and an upswing ratio.

the Netherlands most frequently modular expansion joints are used.

EN 1991-2 prescribes an amplification factor, to be applied in fatigue calculations for bridge parts in the

The most common types of the modular expansion

vicinity of expansion joints, of 1.3. This amplification

joints are the MAURER Girder grid expansion joints,

factor corresponds very well to the FEM results

by which steel lamellas are supported by multiple

of vertical first amplitude amplification. In

steel cross-beams. During the last years several

horizontal direction larger values of first amplitude

modular expansion joints suffered from fatigue

amplification are found in the FEM calculations. In

damage before the end of lifetime caused by traffic

defining dynamic amplification the Eurocode does

loading. This study evaluates the effect of traffic

not take dynamic upswing into account. In order

loading on modular expansion joints in order to

to derive a dynamic stress interval for fatigue

explain differences in dynamic response between

calculations this study however recommends to

measurements and theoretical values.

define the dynamic amplification as a combination of first amplitude amplification and dynamic upswing,

A MAURER girder grid joint type D320 has been 3d-

which leads to a vertical amplification factor of 1.6

modelled in a finite element program. Three types

and a horizontal amplification factor of 2.3.

of analysis have been performed on the structure: static, dynamic and fatigue.

Student:

R.J.M. Pijpers

Begeleiders:

prof.ir. F.S.K. Bijlaard, dr. A. Romeijn, ing. J.S. Leendertz (Bouwdienst RWS), dipl.-ing. C. Schürmann (Maurer Söhne), dr.ir. C. van der Veen, ir. L.J.M. Houben


19

20


0605

Effecten gradering op de functionele eigenschappen van tweelaags ZOAB In Duitsland is een machine ontwikkeld die in één

De invloed van warm-op-warm of warm-op-

werkgang twee lagen asfalt warm-op-warm aan kan

koud vervaardigen is groter dan de invloed van

brengen. Naast een kortere uitvoeringstijd levert

een andere onderlaaggradering. Warm-op-warm

dit tevens een in civieltechnisch opzicht duurzamer

vervaardigen leidt tot een lagere geluidsabsorptie

asfaltpakket op.

en een lagere waterdoorlatendheid vanwege een

Wanneer de machine ingezet wordt voor het

lager percentage holle ruimte en een grotere hoogte

aanbrengen van tweelaags ZOAB heeft het warm-

van het overgangsgebied.

op-warm verwerken invloed op de interactie tussen

Ten aanzien van het geluid dient opgemerkt te

de onderlaag en de deklaag, en hiermee op de

worden dat de geluidsproductie maatgevend is

geluidsreductie en de waterdoorlatendheid.

boven de geluidsabsorptie. Beoordeling van het

Dit onderzoek gaat in op de effecten van verschil-

aspect geluid op basis van geluidsabsorptie metin-

lende graderingen op de interactie van de deklaag

gen geeft dan ook geen realistisch beeld van het

en de onderlaag, en de hiermee gepaard gaande

werkelijk optredende geluidsniveau aan de weg.

effecten op de functionele eigenschappen geluid en waterdoorlatendheid. Hiertoe zijn proefstukken vervaardigd met verschillende combinaties van deklaaggraderingen en onderlaaggraderingen. Van iedere graderingscombinatie zijn warm-op-warm en warm-op-koud vervaardigde proefstukken beproefd. Het verloop van de holle ruimte over de hoogte van het proefstuk is m.b.v. een CT-scanner vastgelegd. Uit de resultaten van de CT-scan is visueel vastgesteld van welke hoogte tot welke hoogte de interactie tussen de deklaag en de onderlaag plaatsvindt. Het percentage holle ruimte is voor iedere slice van 1 mm dikte vastgesteld. De geluidsabsorptie is gemeten m.b.v. de buis van Kundt. Met dit laboratoriuminstrument wordt a.d.h.v. het verschil in geluidsdruk tussen een gegenereerde toon en de teruggekaatste toon berekend hoeveel de kern absorbeert. Ook de verticale waterdoorlatendheid is gemeten. Het proefstuk is hierbij in een manchet geplaatst

CT-scan van een tweelaags ZOAB proefstuk

waarna een waterkolom op het proefstuk is gezet. Vervolgens is de uitstroom gedurende een bepaalde tijd gemeten. Dit leidt tot een waterdoorlatendheidcoëfficiënt welke uitgedrukt is in m/s. In het algemeen kan gesteld worden dat de functionele eigenschappen geluidsabsorptie en waterdoorlatendheid voornamelijk afhankelijk zijn van de deklaaggradering, met dien verstande dat een grovere deklaaggradering leidt tot een hogere geluidsabsorptie en een hogere waterdoorlatendheid. Student:

A.N.J. van der Steen

Begeleiders:

prof. dr.ir. A.A.A. Molenaar, ir. L.J.M. Houben, dr.ir. A.L.A. Fraaij, ing. K.P. Wilms (Koninklijke Wegenbouw Stevin)


0605


Alternatief ontwerp van een boogbrug Onderzoek naar een beter stijfheidsgedrag

Boogbruggen staan bekend om hun efficiënte

Tevens is voor alle ontwerpen onderzocht wat de

manier van krachtsafdracht onder volbelasting. Bij

invloed is van de buigstijfheid van de bogen (primair

belasting van een half veld blijkt deze krachtsaf-

en secundair) op de maximale verticale vervorming

dracht echter erg ongunstig te zijn. Bij deze laatst-

van het brugdek ten gevolge van verkeersbelasting.

genoemde belasting is de stijfheid van de brug

Ook de meest optimale verhouding tussen de stijf-

(gerelateerd aan de doorbuigingseisen) maatgevend

heden van primaire en secundaire bogen is onder-

ten opzichte van de sterkte-eisen (gerelateerd aan

zocht.

de optredende staalspanningen). Hierdoor is een boogbrug op sterkte overgedimensioneerd, hetgeen

Er is gebleken dat alternatief I geen voordelen biedt

een relatief hoog

ten opzichte van het referentieontwerp. Alternatief

staalgebruik tot

II daarentegen biedt veel voordelen. Zo kan de

gevolg heeft.

totale hoeveelheid staal gereduceerd worden met maximaal 45%, terwijl ook de totale kosten met

In dit afstudeer-

35% gereduceerd kunnen worden. Nadeel van alter-

onderzoek zijn

natief II is dat de hangers grotere spanningswis-

een aantal alter-

selingen te verduren krijgen. Een oplossing hiervoor

natieve ontwer-

zou gezocht kunnen worden in een andere hanger-

pen gemaakt die

configuratie.

gericht zijn op een beter stijfheidsgedrag en daardoor een gereduceerd staalgebruik. De ontwikkelde alternatieven komen voort uit een door IABSE geïntroduceerd ontwerp met twee secundaire bogen. De achterliggende gedachte bij de ontwikkelde alternatieven is dat de primaire boog de krachtsafdracht bij volbelasting verzorgt, terwijl de twee secundaire bogen de krachtsafdracht bij belasting van een half veld verzorgen. Van alle alternatieven is een model gemaakt in een raamwerkprogramma waarna de bruggen onderling vergeleken zijn. Hierbij is gelet op het totale staalgebruik, de maximaal optredende vervormingen en het bijbehorende vervormingsgedrag, de optredende spanningen in de diverse stalen onderdelen en de totaalkosten.

Student:

C.J. Vader

Begeleiders:

prof.ir. F.S.K. Bijlaard, dr.ing. A. Romeijn, ing. B.H. Hesselink (Holland Railconsult), dr.ir. C. van der Veen

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel. 015-2784578

21

22


0605

Gebouwen en civiel technische constructies Optimalisatie van Hoge Sterkte Beton uitbouwbruggen

Aanleiding van dit onderzoek naar het optimaliseren

Als conclusie kan worden gesteld dat een verlaging

van hoge sterkte beton uitbouwbruggen is de wens

van de bestaande constructiehoogte die is aange-

om een duidelijk beeld te krijgen wat het beste,

houden voor de 2e Stichtse Brug zeker mogelijk

lees economisch meest optimale, ontwerp voor een

is. Afhankelijk van de toepassing van de verschil-

uitbouwbrug met een hoofdoverspanning van 160

lende materialen kan een grotere of minder grotere

meter is. Dit afstudeerwerk heeft als basis verschil-

besparing worden verkregen. Het meest gunstige

lende eerder uitgevoerde afstudeerwerken die bij de

ontwerp bestaat uit een combinatie van HSB, HSLB,

Rijkswaterstaat Bouwdienst uitgevoerd zijn en als

inwendige uitkragingsvoorspanning en uitwendige

onderwerp uitbouwbruggen hadden.

continuïteitsvoorspanning. Bij dit ontwerp zijn de hamerstukken en verschillende naastgelegen moten

Het onderzoek is uitgevoerd bij de Bouwdienst,

uitgevoerd in HSB en de overige moten in HSLB.

afdeling DIO te Tilburg. Gebruik is gemaakt van

De uitkragingsvoorspanning ligt inwendig en de

verschillende computerprogramma’s (ALP2000 en

continuïteitsvoorspanning ligt uitwendig. Bij het

DBET). Het gehele onderzoek is toegepast op een

toepassen van uitwendige uitkragingsvoorspanning

bestaande uitbouwbrug in HSB, namelijk de 2e

ontstaan spanningspieken ter plaatse van de veran-

Stichtse Brug. Verscheidene modellen zijn gemaakt

keringen die door de verderop verankerde kabels

voor de verschillende te onderzoeken varianten. Bij

weggespannen moeten worden. Dit wegspannen

het modelleren zijn enkele benaderingen aange-

levert problemen op. Een gedetailleerde berekening

houden om een vereenvoudiging van het probleem

moet aantonen of deze spanningspieken in werke-

te verkrijgen. De resultaten uit het computerpro-

lijkheid ook zo groot zijn als in dit onderzoek als

gramma ALP2000 zijn verwerkt in een spreadsheet.

resultaat verkregen zijn.

Om dit te bereiken is lineair elastisch gerekend en is met behulp van de formule van Dischinger de herverdeling van krachten in de constructie in rekening gebracht. Bij het modelleren is onderscheid gemaakt in de toepassing van inwendige- en uitwendige voorspanning, hogesterktebeton (HSB) en hogesterktelichtbeton (HSLB). Met een combinatie van enkele of alle materialen zijn ontwerpen gemaakt met als doel zo laag mogelijke kosten. Uiteindelijk zijn 6 alternatieven doorgerekend. Bij de raming van de hoeveelheden en kosten moet niet alleen naar het materiaalverbruik worden gekeken maar ook naar een zo laag mogelijke constructiehoogte. Een lagere constructiehoogte levert namelijk een besparing op de hoeveelheid grondwerk.

Student:

I.M. van der Ven

Begeleiders:

prof.dr.ir. J.C. Walraven, dr.ir. C. Van der Veen, ing. N. Kaptijn (Bouwdienst Rijkswaterstaat Tilburg), dr. ing. A. Romeijn, ir. L.J.M. Houben

Voor meer informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel. 015-278 4578.

0605


An emergency shutdown of liquid cargo transfer, particular loadcase for a LNG jetty Analysis of the load, jetty-structure and load transfer

If the ESD-load can be considered as a quasi-static At a transhipment terminal for Liquefied Natural

load, depends on the effect of a small number of

Gas (LNG), pipelines provide the transhipment of

important quantities and variables: the stiffness of

liquefied gas. Depending on the location and the

the structure and the foundation, determining the

layout of a transhipment terminal, the distances that

natural frequency of the structure, the length of the

have to be bridged, both onshore and offshore, can

pipeline, determining the frequency of the load, and

be several kilometres.

the method of valve closure and the closure time. The ratio between the frequency of the load and the

For the safe handling of LNG an Emergency Shut

natural frequency of the structure and foundation is

Down (ESD) system is required. This aims the

important for the dynamical effect.

quick closure of the loading lines in case of an emergency to minimise the spill of dangerous

The calculations of the water hammer load,

cargo. The valve closure results in water hammer

with the mass-spring model for the response of

effects in the pipeline system, and at potentially

the structure, show that the actual load for the

high impact forces at pipeline anchor points. These

structure can increase with 15 to 20 percent, related

forces are generally considered in the design of the

to the water hammer load. The exact increase

substructure as quasi static forces. The objective

depends on the frequency of the load and the

of this study has been to check the validity of this

natural frequency of the structure. This results in

assumption, and arrive at conclusions on a design

a quasi-static load, for most situations. Only for a

recommendation for this ESD load, which may result

long pipeline and low stiffness of the structure and

in more economic designs and costs savings in the

the foundation, resonance can occur. A reduction of

development of future jetty structures.

the load does not occur, unless the damping ratio increases.

The study has focussed on an integrated model for the fluid behaviour, structural characteristics and

Finally, a practical recommendation describes the

geotechnical parameters. For the calculation of the

use of an analytical solution instead of a numerical

water hammer load and the actual reaction force

calculation, using the results of a water hammer

a numerical solution method has been used, with

calculation with a fixed supported closing valve and

both a fixed and a flexible support for the closing

an harmonic load.

valve. For the response calculation of the structure a one-dimensional damped mass-spring model has been used, which has been coupled with the water hammer calculations at the closing valve.

Student:

A.W. Vos

Begeleiders:

prof.ir. A.W.C.M. Vrouwenvelder, ir. R.J. Labeur, ing. H.J. Everts, ir. L.A.M. Groenewegen (Delta Marine Consultants), ir. L.J.M. Houben

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel.nr. 015-2784578

23

24

0605

25

0605

Samenvattingen Civiele Techniek Bouwtechniek en bouwproces

26

Civiele Techniek: Bouwtechniek en Bouwproces

0605

Het kantoorgebouw met twee asymmetrische uitkragingen Bij dit afstudeerwerk gaat het om een kantoorgebouw dat bestaat uit twee rechthoekige bouwvolumes: een hoogbouw van 17 verdiepingen en een laagbouw van 9 verdiepingen. Op de onderste verdieping na kragen deze verdiepingen aan één zijde tot 14,4 m uit. Voor dit kantoorgebouw is er een onderzoek gedaan naar de constructieve mogelijkheden. Verder is er voor een specifiek constructief ontwerp een haalbaarheidsstudie gemaakt. Bij hoge gebouwen is de windbelasting over het algemeen maatgevend voor de uiteindelijke dimensies van de stabiliteitsconstructie. De windbelasting veroorzaakt grote dwarskrachten en buigende momenten in de constructie. Door een asymmetrische uitkraging zal het buigende moment in deze doorsnede worden vergroot. Bij gelijkblijvende stijfheid, zullen de vervormingen in het kantoorgebouw daardoor toenemen. Omdat de uitkragingen niet in hetzelfde vlak komen te liggen, ontstaat er ook een hoekverdraaiing om het rotatiecentrum van het gebouw. De constructie en de fundering zullen voldoende stijf moeten zijn om deze vervormingen binnen acceptabele grenzen te houden.

Er is een voorstel gedaan om de uitkragingen te dragen met betonnen schijven in de langsgevels

Voor de uitkragingsconstructie kan aan drie moge-

en twee inpandige betonnen kernen. Deze schijven

lijkheden worden gedacht: de constructie wordt

kunnen worden gezien als een fijn net van liggers

bovenin, onderin of verspreid over de uitkraging

en diagonalen en komen op vier stalen V-vormige

gerealiseerd. De constructie onderin heeft de klein-

kolommen te rusten. De grootste problemen, zijn

ste invloed op het vervormingsgedrag. De construc-

de drukkrachten in enkele diagonalen die te groot

tie spreiden biedt voordelen voor een mogelijke

worden en grote trekkrachten die in verschillende

tweede en derde draagweg en de maximale hoogte

liggers optreden. De verbindingen tussen de beton-

wordt benut, wat een grote stijfheid aan de uitkra-

nen elementen zijn daardoor lastig te realiseren. De

gende verdiepingen geeft. Voor de stabiliteits-

liggers moeten namelijk worden voorgespannen en

constructie zijn vanuit de functionele plattegrond

in de diagonalen zullen extra staalplaten moeten

verschillende alternatieven mogelijk. Vooral schijven

worden ingestort om aan de benodigde sterkte te

in de langsgevels en kernen inpandig zijn geschikt.

kunnen komen. Een alternatief voor dit ontwerp

Deze kunnen worden uitgevoerd in staal of beton.

is de diagonalen en liggers in staal uit te voeren. Naast hogere sterkte- en stijfheideigenschappen kunnen ook de verbindingen eenvoudiger worden gerealiseerd.

Student:

J.H. Beniers

Begeleiders:

prof.dipl.-ing. J.N.J.A. Vambersky, ir. R. Abspoel, ir. H.R. de Boer, ir. B.J. Offringa (SmitWesterman)


0605


Dutch prefabricated concrete structural concepts in seismic areas This study determines the seismic performance

effect of the variation of the other parameters is

of a specific prefabrication concept patented in

reduced.

the Netherlands. The design of this system is not conceived from inception to resist large lateral

The lowest value found for the base shear at failure

forces. This fact hinders the exploitation of the full

represents about 45% of the gravity load, which can

potential of the prefabrication industries, which

be elastically related to a peak ground acceleration

would be in the position of expanding their markets

of 0.18g.

to seismic prone countries as well.

The analyses made rely on a number of consequential assumptions regarding the behaviour

A representative façade of a office building is

of the interfaces. All assumptions made require

analysed in a computer model. In the analysis

to be validated trough some form of experimental

of the precast concrete wall-system, all panels

evidence.

are assumed to remain un-cracked and all nonlinear behaviour is concentrated in non-linear link

In concluding, it is equally obvious that the work

elements.

done so far is perhaps less than half-way with

The connections at both vertical and horizontal

respect to a complete assessment of the system.

interfaces are idealised as bi-linear springs. The

The next more critical point is to examine the

concrete-toconcrete interaction has been modelled

diaphragm action of the floors. This implies first

by friction and gap elements.

to conceive a way for assembling the floor slabs in such a way to form a more or less monolithic

A non-linear static push over analysis has been

diaphragm, and secondly to ensure that the

performed to examine the seismic behaviour of the

connections between floor slabs and wall panels are

wall system. A push over analysis is a non-linear

able to transmit the inertia forces from the floor to

static analysis under constant gravity loads and

the walls called upon to resist the earthquake forces

monotonically increasing horizontal loads.

in any given direction. This task is left for a future

Different limit states have been defined for

study.

the connections and the panels to determine the ultimate limit state of the wall system, conservatively assuming the system as failed as soon as the first of the local failure occurs. To investigate the sensitivity of the performance of the examined wall-system a parametric study has been performed, by varying the mechanical properties of the connections deemed to be more relevant to the overall behaviour. A reduced parametric analysis has been carried out. From the results it can be concluded that the friction coefficient µ is the most influential parameter in increasing the lateral strength of the system. When µ takes upon the upper value the

Student:

M. Bijvoet

Begeleiders:

prof.dipl.-ing J.N.J.A. Vambersky, prof.dr.ir. J.C. Walraven, A. Scarpas M.Sc., prof. P.E. Pinto (Università di Roma La Sapienza), M. Schotanus M.Sc. (Università di Roma La Sapienza)


27

28


0605

Property Development in South Africa

It has been remarkable that South Africa, only a

for the compilation of feasibility studies for property

mere decade removed from the apartheid era, has

developments as well as general developments.

shown such remarkable promise and growth. The

Section B also provides and deals with an

Real Estate and Tourism industries, among others,

interesting example of a feasibility study undertaken

are blooming at present. All factors point towards

for an environmental eco-tourism development to

a bright future for the country and its citizens. It

be undertaken in the near future. The presented

is the view of many, local and international, that

development is highly feasible and profitable. It

little is actually known about South Africa apart

has many long term benefits and goals such as

from historical occurrences reported in the media

community development and environmentally

and sometimes sensationalised and that there

friendly construction, building techniques that are

exists a clear misconception with regards to the

briefly discussed throughout the report.

country, its people, their composition, history and important issues such as the business and economic structures, tax and property issues. The thesis aims at providing a comprehensive, accurate and true database of information regarding South Africa as a whole and the compilation of feasibility studies for project in the South African environment. Amongst other important issues Section A: South African Environment, also discusses the general South African history, economy, geography business- and tourism environment. Section B: Property Development in South Africa, introduces a general manual for writing feasibility studies on property developments and gives as an example a feasibility study that was successfully completed for a property called Thula. Negotiations with the owner of this property are currently underway. Section A shows that South Africa is a country with immense promise and potential, with a first world economy and business structure that rivals or equals most first world countries. In this section the report any potential parties, or investors, interested in South Africa to become familiarised with the important relevant information that must be known so as to ensure a proper understanding of the relevant decision making factors. Section B provides a handy reference and guide to the compilation of property inspection reports and gives a brief manual

Student:

A.G. van Deventer

Begeleiders:

prof.dr.ir. H.A.J. de Ridder, Ir. T.H.W. Horstmeier, J.P. Soeter, B. Strasheim, University of Stellenbosch, SA


0605


Kwaliteitsborging van de constructie Het voorkomen van bouwfouten in draagconstructies van utiliteitsprojecten

In de vroege avond van donderdag 24 april 2003,

Dit onderzoek heeft geleid tot conclusies en aanbe-

omstreeks 19 uur bezweken vijf balkons in de

velingen ten aanzien van de kwaliteitsborging van

Maastrichtse wijk Céramique met als ernstig gevolg

de constructie. Daarin wordt duidelijk dat het bouw-

twee dodelijke slachtoffers. Deze catastrofe heeft

proces een bron is voor constructieve bouwfouten

er toe geleid dat de bouwwereld aan het denken is

en waarin zorgvuldigheid en kennis een belangrijke

gezet over het voorkomen van bouwfouten.

rol spelen. Een model is ontwikkeld dat bestaand uit drie dimensies: actoren, beheersaspecten en bouw-

Het doel van dit afstudeeronderzoek is het in kaart

processen. Op relatief eenvoudige wijze is hierdoor

brengen van de risico’s die optreden gedurende het

de complexiteit van het bouwproces weergeven. In

bouwproces. Hierbij werd ingegaan op de risico’s

dit model kunnen op de verschillende plaatsen in

die ontstaan tijdens de ontwerpfase tot en met de

het bouwproces aanbevelingen geplaatst worden en

bouwfase. Hierbij is tevens aandacht besteed aan

vervolgens benaderd worden, zodat in de toekomst

het aandragen van maatregelen ter beheersing van

bouwfouten geminimaliseerd kunnen worden.

de risico’s gedurende het bouwproces. In dit onderzoek zijn twee casussen geanalyseerd waarbij bouwfouten zijn opgetreden. Tevens is een analyse van een complex utiliteitsproject gemaakt van de in aanbouw zijnde draagconstructie. Daarnaast zijn de actoren in het bouwproces geïnterviewd. Deze drie casussen en interviews dienden om de risico’s gedurende het bouwproces in kaart te brengen.

De Bouwdoos Student:

O. Dwars

Begeleiders:

prof.dr.ir. H.A.J. de Ridder, prof.dr.ir. J.C. Walraven, ir.ing. J.P. Noppen, ir. H. de Jonge (Heijmans IBC Bouw)


29

30


0605

Ontwikkeling woongebouw boven spoorgebied Maakbaarheid en haalbaarheid van een woongebouw boven en langs het spoorgebied van Zaandam

In het kader van meervoudig ruimtegebruik is in dit

Er zijn acht verschillende mogelijkheden onderzocht

afstudeerwerk onderzocht of het bouwen van een

om het woongebouw in de stationsomgeving van

woongebouw boven spoorgebied concurrerend kan

Zaandam in te passen. Deze zijn beoordeeld op

zijn met het bouwen van een woongebouw in het

bouwtechnische, bouwfysische en stedenbouwkun-

vrije veld. Voor het onderzoek is gebruik gemaakt

dige aspecten. De optie waarbij de minste aanpas-

van een bestaand woongebouw en dit is ingepast in

singen aan de bestaande draagconstructie waren

de stationsomgeving van Zaandam.

te verwachten en waarbij er geen ernstige bouwfysische of stedenbouwkundige nadelen optraden, is uiteindelijk als definitieve inpassing gekozen. Vervolgens zijn er oplossingen gecreëerd voor de specifieke problematiek rondom het bouwen boven sporen als trillingshinder, geluidshinder, overdrachtsconstructie en inpassing in de omgeving. De originele begroting, geïndexeerd naar 2004 bedraagt € 10.000.000,--. De meerkosten als gevolg van de inpassing van De Steven ten gevolge van de gedimensioneerde overdrachtsconstructie, de aanpassingen aan het huidige gebouw en de aanpassingen aan de omgeving zijn geraamd op € 5.000.000,--. Door middel van Netto Contante Waarde berekeningen, voor sociale huur, markthuur en volledige verkoop, is gekeken of de ontwikkeling van het woongebouw rendabel kan zijn. Dit is het geval bij een markthuur van € 854,-- per maand of bij volledige verkoop bij een verkoopprijs van € 275.000,-per appartement. Technisch, functioneel en financieel is het ontwikkelen van een woongebouw boven en langs spoorgebied mogelijk, maar door de meerkosten en de verminderde functionaliteit van het woongebouw is het niet concurrerend met bouwen in het vrije veld.

Student:

T.M. Hoekveld

Begeleiders:

prof.dipl.–ing. J.N.J.A. Vamberský, ir. A. te Boveldt, ir. A.C. van der Linden, ir.drs. T.S. de Wilde (Holland Railconsult).


0605


“System approach on structural fire safety”

The actual structural fire safety level of a building, using the current statutory component approach on the calculation of the fire resistance with regard to collapse, is unknown. The structural fire safety level is unknown because the connection and mutual interaction between the structural components is not taken into account and the standardised fire curve doesn’t describe real time-temperature development in case of fire. To improve insight into the structural fire safety level of buildings through application of a system approach. In the system approach natural fire,

damaged by a fire. In general the outer five

thermal response and mechanical FEM models are

centimetres of the heated concrete is crushed

coupled.

and the heated columns and beams are cracked. Furthermore the columns of the 24th and 26th storeys are damaged even though they remain cold. The deformations of the structure are small. By use of the system approach weak structural spots can be identified. Weak structural spots of Delftse Poort are the columns and the beams. This identification leads to opportunities for both insurers and owners to assess risks and to optimise investments. Structural engineers can improve the structural fire safety of their designs.

Project approach In a literature investigation the component and system approaches are presented and compared. Furthermore an overview of system behaviour in real fires and an investigation on the support to the system approach is presented. In a case study the fire resistance with regard to collapse of the 25th storey of building Delftse Poort is examined using both the component and the system approaches. The FEM results are understandable and provide insight into the real behaviour of the structure in case of fire. The 25th storey of Delftse Poort will not collapse during a fire however; the structure will be highly Student:

A.B.M. van Overbeek

Begeleiders:

prof.dipl.-ing. J.N.J.A. Vamberský, prof.ir. J.W.B. Stark, prof.dr.ir. J.G. Rots, dr.ir. J.H.H. Fellinger (TNO)


31

32


0605

The Design of a Low Cost Carrier Airport Terminal

One of the most remarkable developments since

Part 1. The theoretical characteristics

the deregulation of airlines and airports is the

Research was performed of airport systems and low

emergence and expansion of low cost carriers

cost carriers. LCCs operate according to a specific

(LCCs). The forecasted growth of LCCs is making

business model. This model functioned as the bases

them a very important and interesting target

to describe the generic characteristics of a LCC

group for airports. The problem is that present-day

terminal. Four main characteristics were identified:

airports do not comply with the needs and wished

- Low cost

of low cost carriers. The objective of this Master’s

- Fast turn around time

project was to make an integrated design of a

- High safety standards

terminal dedicated to LCCs to generate informa-

- Integrated non-aeronautical services

tion about its characteristics. Part 2. The conceptual design

Using the conventions of present-day airports and the generic characteristics, a conservative design was made of a LCC terminal. A progressive alternative was also made by disregarding the conventions. Using both alternatives, the primary processes at the terminal were redesign. Part 3. The structural design

Materialising the conceptual design made clear that the expansibility of the terminal and the need for standardisation of the terminal have dominant influence on the structural design. Conclusions

- The design criteria follow the LCC business model. - A progressive approach has shown that there are new opportunities for a more efficient LCC terminal. - The terminal with its specific expansion requirements does not require new building materials or methods.

Student:

M. Pieper

Begeleiders:

prof.ir. L.A.G. Wagemans, ir. B.S.J. van den Ancker (Naco BV), ir. H.R. de Boer, ing. J.J. Morriën (DHV), ir. F.A.M. Soons


0605


Office tower “Hybride” & Seismic behaviour Feasibility, favourable design and dynamic response of the structural system

In the late 90’s a new high-rise concept was

rarely occurring earthquakes (return period of 475

established in The Netherlands. ‘Hoogstad

years), plastic deformations occur in the designated

Architecten’, ‘D3BN Structural Civil Engineers’ and

sections of the bracing,

‘Heerema Fabrication’ developed the ‘Hybride’ office tower. It is based on a new design philosophy for maximum flexibility during development and fast construction. Techniques from the offshore industry are combined with those for high rise buildings. Research has been done, whether this concept, thus the structural system, will still be applicable in a seismic environment. After evaluation in terms of seismic engineering, it was found necessary to adjust the structural system.

The region of Shanghai has been appointed as location of interest for realisation of the building. Chinese authorities prescribe model tests for proposed high rise buildings. Research has been done into reasoning and considerations for such tests. A Perspex model on a scale of 1:50, in conformity with the structural system of the ‘Hybride’, has been constructed and tested in Shanghai at the Tongji University. They use converting factors to transform model results into The structural system has been improved in order to

real behaviour of the structure.

increase lateral stiffness, to minimize bending and

Computational results and model test results have

shearing of the wings and to reduce torsion effects.

been compared with each other. At this stage, it

The initially designed bracing type is replaced by an

remains questionable whether the behaviour of a

eccentrically braced frame. Such a bracing is able

Perspex model can give adequate indications of the

to dissipate energy in its horizontal member and

real behaviour of a structure.

ensures initial yielding in preferred locations.

The concept of the ‘Hybride’ remains applicable in seismic circumstances with the proposed

Using a FEM program and a seismic design method,

adjustments for the structural system.

the so called ‘push-over’ analysis, the structures dynamic response has been analysed. The structure remains in elastic range under frequently occurring earthquakes (return period of 95 years). Under Student:

P. Salemink

Begeleiders:

prof.dipl.-ing. J.A.J.N. Vambersky, prof.ir. F.S.K. Bijlaard, prof.ir. A.W.C.M. Vrouwenvelder, ir. J.G. Kraus, ir. P.F. Wolters, ir. M.J.G. Hermens (DHV – Building and Industry / D3BN Structural Civil Engineers)


33

34


0605

Voorwaarts voor betere marges De samenwerking tussen het ontwikkelend bouwbedrijf en de woningbouwcorporaties in een nieuw perspectief

Van der Waal Bouw is een ontwikkelend bouwbe-

van het bouwproces de toename van het Totaal Nut

drijf, actief in de woningbouw en utiliteitsbouw. In

bepaalt.

haar visie voorziet Van der Waal Bouw een belang-

Figuur: toename van het Totaal Nut in de tijd

rijke rol voor het ontwikkelende bouwbedrijf in de Design & Construct – sfeer. Echter heeft Van der

Het verhogen van het Totaal Nut heeft als gevolg

Waal Bouw in de huidige situatie regelmatig te

dat de woningbouwcorporatie een product verkrijgt

maken met het traditionele Besteks-contract, te

in een verbeterde prijs/kwaliteit verhouding. Tevens

verwerven op de aanbestedingsmarkt waar prijs-

is er ruimte voor het ontwikkelend bouwbedrijf om

concurrentie het gewenste rendement onmogelijk

haar rendement te verhogen door het prijssysteem

maakt.

aan te laten sluiten op de waardeontwikkeling; het

Het onderzoek is gericht op de mogelijkheid om als

afrekenen op prestatie.

ontwikkelend bouwbedrijf meer integrale samenwer-

De integrale samenwerking, met als gemeenschap-

kingsovereenkomsten aan te gaan met de woning-

pelijk doel het vergroten van het Totaal Nut, vraagt

bouwcorporatie als opdrachtgever.

echter om maatregelen op het gebied van vraagspe-

Het ontwikkelende bouwbedrijf wordt voornamelijk

cificatie van de woningbouwcorporatie, de werkme-

gecontracteerd voor de uitvoeringswerkzaamheden

thoden van het ontwikkelend bouwbedrijf en de toe

van het project. Drie contractvormen, te weten het

te passen samenwerkingsovereenkomst.

traditionele Bestekscontract, het Bestekscontract

De belangrijkste maatregel ligt op het gebied van

onder Bouwteam en het Design & Construct

vraagspecificatie; woningbouw-corporatie zal de

contract, zijn nader beschouwd op de contractuele

gevraagde waarde moeten specificeren naar het

kenmerken. Opvallend is dat deze contractvormen

woningwaar-deringsstelsel, uitgedrukt in meetbare

terugvallen op het vergoedingssysteem waarbij voor

prestatienormen in de vorm van woonpunten.

aanvang van de uitvoeringswerkzaamheden de prijs bekend is; het “vaste-prijs - vergoedingssysteem”. In de bouwsector vindt een vergaande verandering plaats op het gebied van de relaties tussen de verscheidene partijen in de sector. De marktsituatie in de afgelopen jaren is de basis geweest voor deze verandering in de fragmentatie van het bouwproces. De recent opgezette innovatieplatformen (PSIB, BouwBeter, etc.) hebben als doel de verandering te sturen zodat een verbeterde situatie ontstaat in de bouwsector. Het Waarde-Prijs-Kosten model is toegepast als instrument om de effecten van de Waarde- en Kostenontwikkeling gedurende het verloop van het bouwproces te onderzoeken. Het Totaal Nut is in het model gedefinieerd als het verschil tussen de gerealiseerde Waarde en de gemaakte Kosten. Figuur: het Waarde - Prijs - Kosten model Het model toont aan dat de Waarde- en Kostenontwikkeling voornamelijk in de beginfase(n) Student:

S. Visser

Begeleiders:

prof.dr.ir. H.A.J. de Ridder, ir. T.H.W. Horstmeier, ir. J. Vercouteren (RE&H), ing. J.D. Krijgsman Msc. (Van der Waal Bouw)

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel. 015- 2786636

0605


Probabilistic cost estimating and scheduling A new framework for project estimating in Shell

This thesis describes a new framework for cost

estimates. The framework is set up logically and

estimating and scheduling for capital projects in

the processes and the elements in the estimates

Shell Exploration and Production. The research

are clearly defined. The direct link between the

can be divided into three parts: the description

estimates of project hardware, schedule and costs

of the current framework and its shortfalls, the

enables a well-balanced optimization on costs and

development of the new framework, and a practical

avoids sub-optimizations on project hardware and

example of the application of the new framework

schedule. The introduction of the new framework

on a case. In the case, the framework is tested by

increases the consistency of estimating, while the

estimating the schedule and cost of the offshore

accuracy of the estimates has increased largely. On

pipelines of the Pearl GTL-project.

the other hand, more efforts in terms of estimating are needed to use probabilistic methods in the

This thesis describes projects in Shell with the

estimation of schedule and costs. These efforts

project hardware, the schedule and the costs.

result in many and large advantages though, making

Project hardware is the sum of the materials

up the extra efforts in estimating that is needed.

and the equipment that are used in the design

The new framework provides an efficient way of

of the project. The schedule of the project gives

probabilistic estimating: with the same amount of

an overview of the activities, their duration, the

engineering work done the accuracy of estimates

network planning and the critical path. The costs of

can sharply increase.

a project determine the costs of the materials, the activities and other costs. Together they make up the scope of the project. The life-cycle of a Shellproject in oil and gas contains of 5 phases; this thesis focuses on the first 3 phases. The estimates of project hardware, schedule and costs can be deterministic or probabilistic. Deterministic estimates describe an estimate by a single value. Probabilistic estimates do not exist of a single number but are a distribution with a whole range of numbers for the value. Every number has a certain chance of occurrence, and the sum of these numbers and chances make up the total distribution of the estimate. The estimates of schedule and costs in phase 1 and 2 in the current framework are deterministic by nature. The estimates in the new framework are probabilistic. This new estimating framework can be seen in the figure on the right. The probabilistic estimates are built up using Monte Carlo simulations. The new framework has some clear advantages over the current framework. It provides more insight in the processes of estimating and in the Student:

T. van de Vooren

Begeleiders:

prof.dr.ir. H.A.J. de Ridder

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel. 015- 2786636

35

36

0605

37

0605

Samenvattingen Civiele Techniek Waterbouwkunde en Geotechniek

38

Civiele Techniek: Waterbouwkunde en Geotechniek

0605

Veilig Vernagelen Een studie naar het driedimensionale gedrag van taludvernageling

Veel gebieden in Nederland worden omringd door

Bij de studie is gebruik gemaakt van een het

dijken ter bescherming tegen het water. Door

eindige-elementen programma Plaxis. Hierbij is een

klimaatveranderingen met een stijging van de

geometrie van klei bestudeerd waarbij de nagels op

zeespiegel als gevolg neemt de veiligheid van de

verschillende afstanden van elkaar zijn geplaatst, op

dijken af. In de toekomst zal het daarom nodig

verschillende posities op het talud en onder verschil-

blijven de dijken te verstevigen. De traditionele

lende hoeken.

methode die hiervoor wordt toegepast, is het ophogen en verbreden van de dijk. Hiervoor is ruimte

Uit de resultaten van de berekeningen kunnen de

nodig die steeds schaarser wordt, zodat het nodig is

volgende conclusies worden getrokken:

innovatieve methoden te ontwikkelen.

- Het 3D bezwijkmechanisme is vergelijkbaar met het 2D gemodelleerde bezwijkmechanisme.

Taludvernageling is een innovatieve methode waar-

Hierbij treedt bezwijken op langs een ovaalvor-

bij trekelementen voorzien van een groutomhulling

mig glijvlak waarbij de nagels uit het afschui-

aangebracht worden in het dijklichaam, die zorgen

vende deel van het talud worden getrokken.

voor een grotere weerstand tegen het afschuiven

Stabiliteitsberekeningen op basis van een 2D

van het talud. Er zijn reeds diverse studies uitge-

model zijn daarom goed mogelijk;

voerd naar de toepasbaarheid van de methode. Bij

- Het 3D bezwijkmechanisme heeft geen invloed op

deze studies is gebruikt gemaakt van een tweedi-

de stabiliteit berekend met een 2D benadering.

mensionale (2D) modellering van de vernageling.

Het 3D bezwijkmechanisme is namelijk vergelijk-

De nagels hebben echter beperkte afmetingen

baar met het 2D gemodelleerde bezwijkmecha-

waardoor het gedrag ervan driedimensionaal (3D) is.

nisme;

Hierdoor zou het mogelijk kunnen zijn dat een deel van het talud afschuift tussen de nagels door of dat

Het is aan te bevelen verder onderzoek uit te voeren

een deel van het talud afschuift waarbij de nagels

naar:

onvervormd blijven en door de grond ‘snijden’. Het

- het gedrag in de bruikbaarheidsgrenstoestand;

doel van dit onderzoek is het verkrijgen van meer

- de maximale wrijving langs de;

inzicht in het 3D bezwijkmechanisme van een verna-

- de duurzaamheid van de nagels;

geld talud en de invloed hiervan op de stabiliteit

- het effect van waterstandswisselingen en het

berekend met een 2D modellering.

effect van kruip op de vernageling.

Student:

B. de Boer

Begeleiders

prof.ir. A.F. van Tol, ing. H.J. Everts, ir. K.J. Bakker, ing. R.J. Schipper (VWS Geotechniek)


0605


Flexibele zeesluis als nieuwe maritieme toegang kanaal Gent Terneuzen De havens van Gent en Terneuzen zijn bereikbaar

tief eenvoudige wijze aangepast kan worden. Bij het

via het sluizencomplex bij Terneuzen. Dit sluizen-

uitwerken van de flexibele sluis is uitgegaan van een

complex vormt de toegang voor zeeschepen naar

sluis van Panamaxformaat. De toekomstige uitbrei-

het kanaal van Gent naar Terneuzen en de hier-

ding moet het mogelijk maken dat gelichterde Cape-

aan liggende havens. Het sluizencomplex bestaat

Size schepen geschut kunnen worden. Met name is

uit drie sluizen, de Westsluis, de Middensluis en de

gekeken naar het verbreden van een sluis. Ingegaan

Oostsluis. Door ontwikkelingen in het maritieme

is op de belangrijkste sluiscomponenten en de

scheepvaartverkeer en ambities van de havens

beperkingen van de bestaande sluisconstructies op

voldoet de huidige toegang niet meer aan alle eisen

de flexibiliteit en welke aanpassingen noodzakelijk

en wensen van de gebruikers.

zijn om een verbreding mogelijk te maken zonder

Het huidige sluizencomplex heeft zijn maximale

gedeeltelijke en/of grootschalige sloop ervan.

capaciteit bijna bereikt. Verdere groei van de

Hiertoe zijn per component oplossingsconcepten en

trafieken zullen leiden tot langere wachttijden. De

schetsontwerpen gepresenteerd. Aan de hand hier-

beperkte capaciteit beperkt ook de verdere groei

van is een volledig schetsontwerp van een flexibele

van de havens en kunnen zelfs leiden tot achter-

sluis gemaakt.

uitgang. Bulkgoederen vormen de belangrijkste

Om de haalbaarheid van de flexibele sluis te kunnen

goederen die overgeslagen en verwerkt worden

inschatten en of deze sluis een interessant alter-

in de havens. De huidige trend in met name de

natief vormt, zijn de kosten van de verschillende

bulkscheepvaart is schaalvergroting. De groot-

sluiscomponenten en/of oplossingen bepaald. De

ste schepen die ontvangen kunnen worden zijn

kosten van de flexibele sluis zijn vergeleken met

Panamaxschepen. In geval van schaalvergroting

geraamde kosten voor ‘’gewone’’ sluizen waarvan de

kunnen minder schepen de havens bereiken, of

maatgevende scheepsgrootten Panamaxschepen of

moeten meer schepen gelichterd worden voor-

gelichterde Cape-Size schepen zijn.

dat deze kunnen worden geschut. In geval van

Een flexibele sluis kan een alternatief vormen voor

schade en/of storingen aan de Westsluis zijn de

een gelichterde Cape-Size, de bouwkosten ervan

havens voor een groot deel van de zeeschepen niet

zijn lager. De voorwaarde is dat de kosten van de

meer bereikbaar. De kans op stremmingen van de

toekomstige verbreding, bestaande uit de uitvoe-

Westsluis kunnen gezien de ouderdom van de sluis

ringskosten en de stremmingskosten, niet te hoog

toenemen. Verbeteringen aan de huidige toegang

oplopen. De uitvoering van de verbreding moet

zijn dan ook gewenst.

binnen een afzienbare tijdsperiode gerealiseerd

Een verbetering kan een extra zeesluis zijn naast

worden. Anders nemen de stremmingskosten te veel

de Westsluis. Het belangrijkste aspect bij een

toe.

extra sluis is welke afmetingen deze moet krijgen. Moet deze gelijk sluis gelijk zijn aan de huidige Westsluis, dus een sluis geschikt voor het schutten van Panamaxschepen. Of is het beter te kiezen voor een grotere sluis, welke geschikt is voor het schutten van gelichterde Cape-Size schepen. Een oplossing hiervoor kan gevonden worden in een sluis die aangepast kan worden aan de toekomstige ontwikkelingen, in de vorm van een flexibele sluis. In dit onderzoek is een ontwerp gemaakt van een flexibele sluis waarvan de hoofdafmetingen op relaStudent:

J.M. Bonnes

Begeleiders:

prof.drs.ir. J.K. Vrijling, ir. W.F. Molenaar, ir. W.J.M. Peperkamp


39

40


0605

Las Brisas de Amador, the Feasibility and Preliminary Design of a Cruise Terminal The Republic of Panama has enjoyed great wealth

complex and additional piles are needed to restrain

throughout its history. The construction of the

the horizontal motions. The anchor pile require an

Panama Canal has caused Panama to be the centre

extra fender system to protect the pontoon and the

of all shipping between the Caribbean Sea and the

piles have to be very strong since there are only a

Pacific Ocean. In order to ensure future income the

few of them compared with the fender piles. The

Panamanian government realized that Panama has

disadvantage of the anchor lines is the connection

great potential for tourist orientated developments.

between the pontoon and land. The anchor lines

One of these developments is land reclamation

do not restrain the lateral and longitudinal motion

off the coast of Panama city in the Pacific Ocean,

which causes problems for the pontoon and land

named Las Brisas de Amador.

connection. The advantage of the fender piles

The goal of the study is to establish if there

is that they are multifunctional; they obtain the

potential for a cruise terminal at the location and to

berthing energy, protect the pontoon, and keep the

develop a preliminary design for the facility.

pontoon in position.

The potential for a cruise terminal is determined

The most optimal alignment is determined by

by investigating how many cruise vessels can be

investigating the motions of the pontoons. One

expected. Factors that determine the potential are

alignment is parallel with the dominant wave

the number of cruise ports in proximity, existing

direction and the other is perpendicular aligned

itineraries, points of interest in the proximity, and

to the dominant wave direction. A study using the

the cruise market development. The study shows

computer program DELFRAC determined that the

that according to the above factors there is great

motions of the small pontoon are too large for

potential for a cruise terminal at the location. If the

both the perpendicular alignment as the parallel

annual growth between 1980 and 2000 continues,

alignment. The motions of the large pontoon are

more than 1000 cruise vessel per year could make

also too large when it is aligned perpendicular to the

a call at Las Brisas de Amador within the next

dominant wave direction. In order to comply with

15 years. Since it is uncertain how the market

the criteria the most optimal alternative suitable at

will develop the choice is made to provide berths

the location is the large pontoon aligned parallel

for two vessels at the same time, and keep the

with the dominant wave direction.

possibility for future expansion when the terminal proves to be a success. There are two pontoons investigated, a large pontoon and a small pontoon. The large pontoon is 400 m long and the small pontoon 50 m. Both pontoons can be either aligned perpendicular or parallel to the shore. The berths can either be on one side or on two sides. Alternatives are also generated for the manner in which the pontoon is kept at position. The generated alternatives are; articulated arms, anchor piles with a separate fender system, fender piles (anchor and fender function combined), and anchor

The figure displays the facility at its projected

lines. The alternative with articulated arms is very

location.

Student:

M.V. van Giessen

Begeleiders:

prof.ir. H. Ligteringen, ir. R. Groenveld, ir. F.A.M. Soons, ir. A. Mol (Raadgevend Ingenieursbureau Lievense)


0605


Westerschelde: import of export?

Uit lodingsdata en ingreepgegevens verkregen volu-

effecten boven de modelruis en modelonnauwkeu-

megegevens van de Wester-schelde (WS) blijkt dat

righeid uitkomen.

het estuarium tot omstreeks 1989 sediment impor-

Uit de modelresultaten kan het volgende worden

teerde vanuit de omringende gebieden. De mense-

geconcludeerd:

lijke zandonttrekking wordt deels of geheel weer

- De bodem van 1972 veroorzaakt vooral in het

aangevuld door de natuur. Vanaf 1989 neemt de

oosten een toename van sediment-transporten in

importerende trend echter af en vindt mogelijk zelfs

landwaartse richting vergeleken met de simulatie

een sedimentexport plaats. Naar aanleiding van deze resultaten zijn voor deze studie de volgende

van 1968. - De bodem van 2002 veroorzaakt in het midden

doelstellingen geformuleerd:

en oostelijk gedeelte van de WS een toename van

1. Vergroot de kennis met betrekking tot de betrouw-

landwaarts gericht transport t.o.v. de transpor-

baarheid van de data 2. Bepaal of de veranderingen in de bodemgeometrie de dominante factor is voor de onttrekking of aanvulling van zand door de natuur.

ten in 1968. In het westen is een toename van zeewaarts transport waarneembaar. - Het getijprisma is in het gehele estuarium toegenomen als gevolg van veranderde bodemligging

3. Bepaal wat de invloed is van de bodemgeometrie

tussen 1972 en 2002. De debiettoename gaat in

op de sedimenttransportpatronen en het sedi-

het westelijk en midden deel van de WS gepaard

menttransport in de WS.

met een toename van 10 tot 30% van het bruto

DS 1) is onderzocht dmv een literatuurstudie naar

transport. In het oostelijk deel gaat de debiettoe-

de onnauwkeurigheden in de zandbalans. Vóór 1985

name gepaard met een afname van 20-50% van

vindt een import plaats in de orde van 1 á 2 Mm3/jr,

het bruto transport. Het doorstoomoppervlakte in

van 1985-1991 neemt de importerende trend af.

het oostelijk deel is dus zodanig toegenomen, dat

Begin jaren negentig lijkt een exporterende trend te

de stroomsnelheden lager zijn geworden.

zijn ingezet van 1 à 2 Mm3/jr.

- De veranderingen van het sedimenttransport op

DS 2) en 3) is een tweedimensionaal waterbewe-

de lange termijn (>1 mnd) samenhangend met de

gingsmodel die de getijgedreven stroomsnelheden

bodemverandering tussen 1972 en 2002 kunnen

berekent op basis van de bodemgeometrie. D.m.v.

worden veroorzaakt door veranderingen van de

het bepalen van het sediment transportpatroon

interactie tussen het M2-getij en de residuele

kan worden bepaald of een (deel)gebied erodeert

stroming (M0) en/of door interactie tussen het

of aanzandt. Dit kan worden vergeleken met de

M2-getij en de hogere harmonischen (M4, M6).

uitkomsten uit de zandbalans. Hierdoor kan de

Het residuele sedimenttransport door de bodem-

hypothese gerechtvaardigd worden dat de bodem-

ligging wordt op de locaties in het oostelijk deel

ligging in de WS, via het effect op de getijsnelhe-

vooral beïnvloed door de M2M4-interactie en de

den, een dominante invloed heeft op de zandvo-

M2M4M6-interactie en in het westelijk deel vooral

lume.

door de M0M2-interactie.

Uiteindelijk zijn simulaties uitgevoerd met drie bodems: uit 1968, 1972 en 2002. Er zijn afwijkingen geconstateerd tussen de modelresultaten en de metingen. Maar is er te veel onzekerheid met betrekking tot de methode om de hypothese te kunnen verwerpen. Wat wél kan worden geconcludeerd is dat het effect van de bodem-geometrie, ook in deelgebieden, niet zo significant is dat de Student:

E. Groenendaal

Begeleiders:

prof.dr.ir. M.J.F. Stive


41

42


0605

Validity of method de Haan for wind speed and set-up Failure of coastal protection due to flooding is

model runs where manipulated storm fields are used

mainly caused by a combination of high water level

as input.

and waves. If one considers these as independent

In ‘WAQUA’, over 80 model runs are carried out,

variables, the probability of failure can be calculated

where a wind and atmospheric pressure field of the

easily, but this would be an incorrect assumption.

1953 storm, is manipulated. The intensities, storm

These two variables are de-pendent, so a method

duration and phase of the storm relative to the

suitable for multivariate statistics is to be applied,

astronomical tide are varied.

if one does not want to over- of underestimate the probability of failure. ‘Method de Haan’ is a method

Based on model runs with WAQUA the relation

that is suit-able for extrapolation of dependent

between skewed set-up and aver-age/maximum

variables. In general this method shifts a cloud of

wind speed at a certain location appears to hold

observa-tions in exponential space into the area of

under extreme circumstances. However, only one

failure or other relevant area. Because this method

wind drag relation (Charnock) is used in the model

does not have a physical basis it is important that

runs. The relation be-tween skewed set-up and

the relation between the variables that are used,

average/maximum wind speed with method de Haan

holds in cases of extreme events if one wants to

(extrapolation path) is physically more plausible

determine events with a very low fre-quency of

if the asymptotic dependence is good, judged by

occurrence.

the asymp-totic plots. The extrapolation path also

In this study the relation between (skewed) set-up

is better if data are selected based on thresholds

and wind speed is examined. Most impor-tant reason

re-garding set-up. These paths lie closer to the

to examine these variables is that at RIKZ (National

reference situation, although strongly varying with

Institute for Coastal and Ma-rine Management)

different thresholds that were used.

these variables are used to determine the hydraulic variables in case of extreme events. A relation between water level and wave height is used to determine the cor-responding wave heights. Because the highest water levels are of importance skewed set-up is used as a variable instead of water level. By using this variable a more homogeneous data set is generated and the high-est water level can be constructed afterwards. Skewed set-up is the surge effect determined by the highest water level around during a tidal cycle, where this moment does not necessarily coincides with the moment the astronomical tide occurs. Data of four locations are used, covering a period of 23 years of simultaneous data. In order to use homogeneous data selections based on wind speed and set-up are carried out. Three different thresholds are imposed for these selection procedures. The extrapolation path with method de Haan using these data sets is compared with a reference situation and results of hydrodynamic Student:

D.H. van Haaren

Begeleiders:

prof.drs.ir. J.K. Vrijling


0605


The effect of wave period on dune erosion

Dune erosion is a relatively fast developing cross-

The conclusions about the model DUROSTA are

shore transport process which occurs during severe

more complicated. Since the wave heights were

wave attack combined with high water levels. Large

measured at several locations along the cross-

quantities of sand coming from the dunes are

shore profile, it became clear that the model (with

transported seaward. If no seaward or lateral losses

default settings) did not completely reproduce the

occur, the sand balance will be closed in cross-shore

measured cross-shore wave height development.

direction. The eroded sand will deposit on the beach

The wave height has been tuned for each test to

and foreshore in such a way that a so-called erosion

the measured (incident) wave height near the wave

profile appears.

board. This resulted in a good reproduction of the

For the judgement of the safety of the Dutch dune

measured relative increase of dune erosion with

coast a method is used to compute, for given design

increasing wave period.

conditions, the amount of dune erosion. The core

From several ways of tuning more near the dune

of the method is the so-called DUROS-model. This

appeared that DUROSTA only computes consistently

model does not take into account the effect of the

more dune erosion for a longer wave period if

wave period on the amount of dune erosion and was

the wave height near the dune is larger. This in

developed for the at that time supposed reach of

contrast to a number of the tests where, although

peak wave periods for the Dutch coast (Tp � 12 s).

approximately equal measured wave heights near

According to present understanding one has to take

the dune (including reflection and long waves), the

longer wave periods into account (Tp up to 16 or 18

larger the wave period clearly results in more dune

s). In addition, preliminary explorations supposed

erosion.

the dune erosion process to be dependent on the wave period. However, the used model was not validated for these high wave periods. Recently, a series of small scale physical model tests, with peak wave periods varying from about 10 to 19 s (prototype), have been carried out by WL | Delft Hydraulics in the Schelde flume. According to that research dune erosion is clearly dependent on the wave period. The aim of this study was to analyse the above mentioned test series and to verify the model DUROSTA (and briefly UNIBEST-TC) concerning the wave period influence on dune erosion (based on recent small scale tests). (These time-dependent cross-shore transport models take the wave period into account.) Most important conclusion about the physical model research was that assuming the applied scale relations and a relatively long storm duration an increase of dune erosion volume above storm surge level of 25–35 % is found for a prototype peak wave period of Tp = 18.4 s with respect to Tp = 12 s.

Student:

C. den Heijer

Begeleiders:

prof.dr.ir. M.J.F. Stive, dr.ir. J. van de Graaff, dr.ir. A.J.H.M. Reniers, ir. J.S.M. van Thiel de Vries, ir. J.H. de Vroeg (WL | Delft Hydraulics), dr.ir. H.J. Steetzel (Alkyon)


43

44


0605

Golfbrekers op steile vooroevers De invloed van de vooroeversteilheid op armourstabiliteit

De belangrijkste ontwerpparameter van een golf-

aan de teen van de golfbreker op de flauwe golfbre-

breker is de stabiliteit van de buitenste laag:

ker. Als de golf-spectra aan de teen van de golfbre-

de armour-laag. Hiervoor bestaan verschillende

ker gelijk zijn, zou verwacht worden dat de schade

ontwerpformules, maar zij hebben met elkaar

aan de golfbreker ook min of meer gelijk is, daar het

gemeen dat zij de steilheid van de vooroever niet

spectrum de enige echte belastingsparameter is. Dit

meenemen, hoewel er uit de praktijk het gerede

bleek echter niet zo te zijn. Uit de metingen bleek

vermoeden bestaat dat, dat wel van invloed kan

in de meeste gevallen dat zelfs bij vergelijkbare

zijn. Het onderzoek had tot doel te onderzoeken of

spectra aan de teen de schade aan de golfbreker op

deze steilheid daadwerkelijk van belang is. Omdat

de steile vooroever groter is dan op de flauwe voor-

de literatuur hierover weinig antwoorden geeft, is

oever. Dit is een belangrijk resultaat, want blijkbaar

een schaalmodelonderzoek gedaan.

geeft het spectrum alleen dus niet voldoende infor-

Het onderzoek is uitgevoerd met twee steilheden

matie om schade aan een golfbreker te voorspellen.

van de bodem: één deel van het onderzoek was op

Om de verschillen te verklaren is vervolgens een

een bodem met een helling van 1:30 (“flauw”), het

stap terug genomen en het originele golfveld weer

andere deel met een helling van 1:8 (“steil”). Alle

bekeken. Golven die zich naar ondieper water voort-

testen zijn uitgevoerd met onregelmatige golven,

planten vervormen en worden asymmetrisch: de

voor vier piekperiodes en een constante water-

voorkant van de golf wordt wat steiler en de achter-

diepte.

kant wat flauwer. Dit geldt op beide vooroevers en

Eerst zijn proeven gedaan, waarbij aan het golfschot

dit was ook te zien in de metingen, alleen bleek dat

dezelfde condities (golfspectra) werden ingesteld

de asymmetrie van de golven net iets groter is in

voor zowel de flauwe als de steile vooroever. Het

het geval van de steile vooroever. Deze asymme-

resultaat was dat er op de steile vooroever signi-

trie is informatie die niet in het golfspectrum zit en

ficant meer schade optrad dan op de flauwe voor-

zou dus een verklaring kunnen zijn voor het andere

oever. Dit resultaat kan verklaard worden: uit de

schadegedrag op verschillende steilheden van de

golftheorie was al bekend dat golven op een steile

vooroevers, bij verder gelijke spectra. Of dit daad-

vooroever hoger kunnen worden voordat zij breken

werkelijk zo is, zal onderdeel zijn van vervolgonder-

in vergelijking een flauwe vooroever. Door het onre-

zoek.

gelmatige karakter van de golven komen er hoge en lagere golven voor. Er zijn enkele hoge golven die nog net kunnen voortbestaan op een steile vooroever, maar niet meer op een flauwe vooroever. Doordat hoge golven wel de meeste schade veroorzaken, kan verklaard worden waarom er een grotere schade optreedt bij de steile vooroever. Dit onderzoek heeft aangetoond dat dit effect van belang is. Uit bovenstaande blijkt dat het golfveld aan de golfbreker niet meer hetzelfde is aan de teen van de golfbreker bij verschillende vooroeversteilheden, doordat op de vooroever al verschillen optreden in de golven. Daarom is in de tweede fase getracht de golfspectra aan de teen van de golfbreker op de steile vooroever gelijk te krijgen aan het golfveld Student:

M. Hovestad

Begeleiders:



0605


Verdiepte Loswal Fysisch onderzoek naar het gedrag van baggerspecie.

Jaarlijks wordt er grofweg 15 miljoen kubieke meter

is het zeer waarschijnlijk dat de put langzamerhand

sediment uit de havens en vaarwegen in de regio

verzand.

Rijnmond opgebaggerd. Een groot deel hiervan

De bodemschuifspanning is zowel voor de invloed

is schoon genoeg om op de Noordzee te mogen

van stroming als voor golven bepaald. De door stro-

worden verspreid. Tot 1996 werd dit gedaan op de

ming veroorzaakte bodemschuifspanning is nauwe-

zogenaamde ‘Loswal Noord’ in de Noordzee dicht

lijks afhankelijk van de waterdiepte. De bodem-

bij de Maasmond en sindsdien op de verder weg

schuifspanning van golven is echter wel sterk afhan-

gelegen ‘Loswal Noordwest’. Sinds augustus 2000

kelijk van de waterdiepte. Hierdoor is het verlies in

wordt ook gebruik gemaakt van Verdiepte Loswal.

de lege put erg klein en in de volle put erg groot.

Op een locatie 10 kilometer uit de kust van Hoek

De stroomsnelheden in de put zijn gelijk aan die in

van Holland zijn putten van 500 bij 1250 meter en

de omgeving. Dit wordt veroorzaakt doordat de put

met een gemiddelde diepte van 8 meter aangelegd.

in de richting van de stroming ligt, hierdoor vind er

Het voordeel van deze werkwijze is dat zand, dat

stroomcontractie plaats.

vrijkomt bij de aanleg van de putten kan worden

Uit onderzoek blijkt dat het verdwijnen van bagger-

verhandeld, terwijl het deel van de gestorte bagger-

specie uit de Verdiepte Loswal voornamelijk kort na

specie dat met de retourstroom wordt teruggevoerd

het storten plaatsvindt. Na enkele uren krijgt het

naar het Rijnmondgebied beperkt zou blijven.

sediment meer samenhang waardoor de hoeveel-

In mei 2004 bleek uit metingen dat de capaciteit

heid die wegstroomt afneemt. Stroming heeft dan

van de eerste put volledig was gebruikt. De eerste

alleen nog tijdens springtij invloed op het sediment.

praktijkervaringen wijzen echter uit dat er meer

Na enkele weken is de kritische schuifspanning zo

in de put is gestort dan op grond van het volume

dat alleen nog zeer zware stormen erosie kunnen

ervan werd verwacht.

veroorzaken.

Om de condities van het gestorte materiaal in de put

Het gewogen gemiddelde van het wegstroomper-

te bepalen zijn verschillende monsters genomen. In

centage door stroming wordt geschat op circa 10

combinatie met de inhoud, bepaald uit lodingen, kan

à 20%. Hiernaast gaat 3,5 % verloren tijdens het

de hoeveelheid sediment in de put bepaald worden.

storten. Het overige deel (30 à 40%) gaat verlo-

Na vergelijking met de totaal gestorte hoeveel-

ren door de invloed van golven. De theoretisch

heid blijkt dat er over de gehele gebruiksfase van

berekende verliespercentages voor de invloed van

put één 57% van het in de put gestorte materiaal,

stroming en golven bevatten een aanzienlijke fout-

daar niet terug te vinden is. Daarbij valt op dat het

marge, deze resultaten moeten door monitoring aan

verlies in het eerste jaar klein is en vervolgens met

de praktijk gevalideerd worden.

de afnemende waterdiepte sterk toeneemt tot een relatief groot verlies in de laatste twee jaar. Aan de hand van experimentele data en onderzoek van HR Wallingfort Ltd. naar de sterkte en samenhang van baggerspecie is voor verschillende stadia na het storten de kritische schuifspanning van het sediment bepaald. Direct na het storten is de kritische schuifspanning van de baggerspecie laag. Na enkele weken is de baggerspecie al zover geconsolideerd dat de kritische schuifspanning hoger is dan de kritische schuifspanning van het granulaire materiaal waar de zeebodem uit bestaat. Hierdoor Student:

C.R. Langeveld

Begeleiders:

prof.dr.ir. G.S. Stelling


45

46


0605

Observational methods for settlement calculations

In the Far East land reclamation works are not

The as-built calculations are made, taking staged

seldom executed by Dutch dredging

loading and installation of prefabricated vertical

companies. For example in Singapore where the

drains is taken into consideration. For the as-built

expansion of this metropolis takes

calculations

place in the direction of the sea. Van Oord is also

two different methods have been used; the

one of the dredging companies

additional-load method and the loadstep

participating in these projects.

method. Where the latter gives a good approximation in comparison to the tender

The subsoil in Singapore often consists of

calculations.

compressible material like Marine and Residual clay. The magnitude of the occurring settlement within

All calculations have been executed in a

a certain amount of time, depends on the clay

deterministic and in a probabilistic manner. The

properties and layer thickness of the clay layer and

probabilistic manner gives a surplus value to the

fill.

insight in the uncertainty of the parameters. The

Soil improvement measures will be taken in order to

results of these calculations are compared to the

control or speed up

actually occurred settlement.

consolidation time, being; - prefabricated vertical drains;

Further the observational method is executed with

- surcharge;

the Asaoka and the Hyperbolic

- combination of both.

method. With the settlement data a prediction is made for the final settlement. In

From the Tuas View Extension project in Singapore

this project the Asaoka gives a better estimation.

a large amount of data is available. Soil parameters from before start execution and also during execution of the project are known. Further, data of settlement and fill are available. With all this data the unique opportunity exists to find a connection between the apriori settlement calculations and the a-posterior data. Settlement is divided into three phases; - initial settlement; - primary settlement; - secondary settlement. For every individual settlement phase, calculations have been executed. First tender calculations are made where no soil improvement measures are taken into consideration.

Student:

R.E. Lievense

Begeleiders:



0605


Artificial Surf Reef on Maasvlakte 2

The growing need for space to offer the

To determine the optimum working point for the

opportunities for growth and renewal of port related

design the functions of the construction have been

activities for the port of Rotterdam has lead to the

divided into three basic functions: constraining

project mainport development Rotterdam. Within

of the sand profile, blocking of the longshore

the framework of this project, a land reclamation

transport, and creation of surfable waves.

has been foreseen, Maasvlakte 2. For this land

The optimum dimensions of the construction for the

reclamation two different types of sea defences will

first two functions are defined with an economical

be applied, on the northern boundary a hard flood

analysis. The result of this was a relatively long dam

defence and on the western boundary a soft flood

which costs slightly less than € 40,000,000. The

defence. Between these two types of flood defences

toe depth in this case is NAP - 7.2 m and the crest

a transitional construction must be placed.

height is NAP - 1.0 m.

In the design of Maasvlakte 2, the transition

The surfing optimum was found with a reef that

between the hard and the soft flood defence has

starts at a water depth of 2 meter. The optimum

not yet been sufficiently defined. Furthermore, the

dimensions for the surf reef were found to be to

transition construction of Maasvlakte 2 may offer a

rather different for the toe depth and the crest

unique opportunity to apply an artificial surf reef.

height of the dam with respect to the morphological

In this thesis research a number of alternatives

functions. For a better fulfilment of the functions it

for the construction of a combination between the

is advisable to split the functions into two different

transition construction and an artificial surf reef will

constructions.

be presented, where the surfing conditions have

The design that provides the best fulfilment of

been analysed for each of the alternatives.

the functions is the alternative with a separate

For the design of the construction hydraulic

reef (see figure). The stability calculations show

boundary conditions are required at different

that constructing the Westdam similar to the

locations. With the aid of the model SWAN

Noorderdam is a reasonable option. The calculations

the hydraulic boundary conditions, as they are

of the sand containers that will be used for the

determined at several locations in the North

construction of the surf reef show that the elements

Sea are translated to near shore conditions. The

need a nominal diameter, Dn50 of 3.4 m.

hydraulic conditions on the North Sea have been

Due to the dynamic behaviour of the beach in the

transferred from marginal probability to condition

zone where the reef is placed, it is recommended to

with combined statistics with the aid of physical

do additional research on the morphology around

relations that exist between the different hydraulic

the reef on the beach.

parameters.

Student:

M.P. Muilwijk

Begeleiders:



47

48


0605

Operability of a floating LNG terminal The influence of operating limits for the approach, transfer and departure cycle on the weather downtime

This thesis focused on the weather downtime in the

Tool of DMC: this tool calculates downtime based

offloading cycle of a generic LNG Floating Storage

upon the availability of suitable weather windows to

and Regasification Unit (FSRU). Results from these

perform an offloading cycle.

weather downtime assessments are essential for

An essential component of the downtime tool

site concept selection and design of FSRU’s, and are

is the rotation model, which has been designed

also used as input for logistics simulating the total

to calculate the heading direction of the FSRU,

gas supply chain.

resulting in the relative angles of incidence of the

The FSRU is an unproven concept as none yet

environmental forces.

exists and so far Shell has not designed one in

To find the most sensitive operating limit, each

detail. Therefore, the analytical knowledge of and

operating limit was varied by ±20% for three

operational insight in operating limits with respect

locations during downtime assessments performed

to the FSRU side-by-side offloading cycle can be

with the FSRU downtime tool. These locations are:

improved. This leads to difficulties in determining

Gulf of Mexico (US), Hazira (India), Long Island

downtime and its most sensitive factors.

Sound (US). Comparisons and conclusions with

The objective of this project was therefore twofold:

respect to the most sensitive operating limit have

- To determine the most sensitive operating limit

been based on two characteristics of operability that

that causes weather downtime - To create a tool that can assess weather downtime of an FSRU

emerged from the tool: theoretical average uptime and waiting time distribution. The use of the newly developed FSRU downtime tool

In order to achieve this goal, three building blocks

resulted in the following main conclusions:

were designed and implemented:

- Berthing is the most sensitive operating limit

- Operating limits of the typical operations in an offloading cycle of the FSRU - A downtime calculation tool - A model that calculates the heading direction of the FSRU

that influences the operability of a terminal. The effect of the berthing operating limit was most significant for the Gulf of Mexico. - Different methods of deploying the tugboats for berthing and unberthing resulted in significant

As an FSRU has never been built before, root

changes in operability.

criteria and operating limits could not be derived from historical data, and thus had to be derived from other (concept) projects, literature, guidelines and operational experience on comparable operations like lightering and conventional LNG operations. The downtime model designed for this study has been based on the Downtime Assessment Student:

A.R. de Pee

Begeleiders:



0605


Technical feasibility of a large-scale land reclamation The expansion of human and economic activities

mean total longshore transport over the transect

together with the increasing pressure due to natural

length indicates an increase in longshore direction,

causes and the limited availability of land in the

which could indicate erosion along this part of the

Dutch coastal provinces require examination of

coastline.

coastal extension. Therefore, five alternatives of

The land reclamation will have an impact on the silt

land reclamation are designed to accommodate

transport along the Dutch coast. A rough indication

industrial activities and an offshore airport near the

of influence on the silt transport is examined,

Port of Rotterdam. Three alternatives are located

leading to the following crude estimates: Siltation

southwest of the Maasvlakte and two alternatives

in the area enclosed by the peninsula and Goeree

north of the approach channel of the Port of

Overflakke will increase by considering tidal storage,

Rotterdam.

which leads to an increase of this tidal area with a

Tidal elevation is simulated for each alternative

factor 2. Siltation in harbour basins of the Port of

with Delft3D, 2DH-mode (depth-averaged), to

Rotterdam may decrease slightly (10 to 20%) as

indicate the impact of each alternative on the tidal

the water entering the system will originate from

flow along the Dutch coast and hydrodynamics in

deeper water at the North Sea. The reduction of the

the approach channel. Appraisal of these results

siltation may be of the order of 1 – 2 [Mm3/year].

indicates that the alternative of a Peninsula attached

Siltation in Eastern-, Western Scheldt and Wadden

to the Maasvlakte pointing in southwest direction

Sea may change slightly.

has the least impact on the tidal flow and is further

Finally, it can be determined that the large-scale

examined to indicate the impact on the wave climate

land reclamation may be a good solution for the

and morphology.

long-term spatial problems in the coastal zone

The impact of the land reclamation on the wave

when considering the aspects examined and the

climate is noticeable in the area enclosed by

simplifications used in this study. Most side-effects

Scheveningen, Goeree Overflakkee and the

are small or can be compensated and are only

peninsula. With normal wave conditions, the impact

located in the direct vicinity of the land reclamation.

at the coastline of Goeree Overflakkee is < 5%. The

Other side-effects contribute positively to the

impact of the peninsula on morphology is examined

coastal safety of the Dutch coast. Further detailed

by simulation with sediment transport. The short-

studies should indicate the long-term and large-

term simulations are done with Delft3D, sed-

scale effects on sediment transport and the effects

online (Van Rijn 2004). The long-term simulations

on the area between the land reclamation and

are done with Delft3D-Ram (Rapid Assessment

Goeree Overflakkee.

of Morphology, where flow and morphological calculations are decoupled). Both simulations determine significant erosion at the west side of the land reclamation (due to contraction of the tidal flow) and relatively less erosion will occur west of Schouwen Duiveland and Goeree Overflakkee. It is expected that less sedimentation will occur in the approach channel of the Port of Rotterdam. The relative longshore transport, for short- and long-term simulations, is determined at three cross-shore transects, i.e. Hook of Holland, Scheveningen and Noordwijk. Integration of the Student:

J. Schouten

Begeleiders:

prof.dr.ir. M.J.F. Stive, prof.dr.ir. G.S. Stelling, dr.ir P.J. Visser, prof.dr.ir. L.C. van Rijn, ir. D.J.R. Walstra


49

50


0605

Abstract

The mudbanks (MB) along the Guyana coast are

The main conclusion from the modeling study is

dynamic features that have a significant influence

that the total sediment supply in the intertidal area

on the coastal environment. The highest parts of

decreases for a situation with a dam/dyke in the

the MB occur at an average interval of about 40km.

intertidal area. This result supports the hypothesis

The MB move along the coast at a rate of about

that the loss of onshore sediment transport by tidal

1.5 km / year. The passage of MB ‘crest’ coincides

filling can be the cause of coastline retreat.

with accretion, while the passage of MB ‘trough’

The analysis of the aerial/satellite images revealed

tends to result in erosion. The period of this cyclic

that the coastline in general has been eroding over

pattern of erosion and accretion varies between

the last 50 years. Furthermore, a relation between

20 and 40 years. The formation of the Guyana

the erosion/accretion of the coastline and the

coast is the result of a net accretive trend over

position of the MB could be deduced. Erosion tends

the last millennia. However, the last decades this

to occur when a MB ‘trough’ is in front of the coast.

trend tends to be more erosive and the coast is

A stable coastline or accretion occurs with a MB

undergoing a recession.

‘crest’ in front of the coast.

One of the reasons of recession can be the decline

This relation is further substantiated by the specific

of mangrove areas in the last decades as result of

time & location of the breaches.

intensive use of the coast with the cyclic pattern of

In 1950 the coast between the Demerara and

erosion and accretion. Due to this is the coast no

Mahaica River is protected by hard sea defenses.

longer protected and starts to erode.

Almost all the mangrove degenerated before 1980.

It is hypothesized that the reduction of onshore

The conditions for regeneration in this area do not

sediment transport by tidal filling is the cause

seem to be favorable. This supports the hypothesis

of rapid retreat. Because of the construction of

that a ‘buffer’ length is needed to maintain/restore

dykes close to the coastline a substantial part of

an intertidal area with mangroves.

the intertidal area is lost. Hence, the cross-shore

Combining both studies indications can be found

sediment transport is reduced. As a result, less

that the use of land in the intertidal area plays a

sediment is transported to the mangrove system,

role in a decrease of the sediment budget. Sediment

while sediment loss due to erosive processes cannot

loss due to erosion cannot be supplemented. Fringes

be supplemented.

of mangroves with hard defenses shortly behind

The overall objectives of this study were to establish

tend to erode and conditions for regeneration of

a better understanding of processes that govern

mangroves are not favourable.

erosion and accretion with the help of mathematical

It is recommended to setup a system in Guyana

modeling, and analyse the coastal evolution of

to monitor the evolution of the coastline and the

Guyana since 1950. A 2DV cross section is modelled

positions of the MB in the future. Insight in the

to investigate the sensitivity of the results to

behaviour of the coastal system can be gained

variation in a number of parameters. Furthermore,

which can be used for planning of maintenance and

the influence of land use in the intertidal area on

construction works on the sea defences.

erosion/sedimentation patterns was studied. The coastal evolution since 1950 is investigated for the area between Demerara and Berbice River with the help of aerial photographs and satellite images. Relations between coastline evolution, position of MB, evolution of mangroves and breaches are examined. Student:

S.J. Welage

Begeleiders:



0605


Hydrodynamics of a moored LNG carrier behind a detached breakwater As the worldwide gas market continues to grow

This thesis deals with a methodology to predict the

and environmental concerns with respect to in-port

hydrodynamics of a moored LNG carrier behind a

unloading of gas have increased, there has been a

detached breakwater. A rapid assessment tool has

boom of interest in new liquefied natural gas (LNG)

been developed in order to assess the optimum

import terminals in the past five years. For these

breakwater dimensions in the preliminary design

terminals, which are more and more located in areas

stage of an LNG marine terminal. In particular

with hostile sea conditions, dedicated provisions are

the effects of the breakwater dimensions on the

required to create sufficient shelter for the carriers.

hydrodynamic behaviour of the moored LNG carrier

Proposals have been made to construct a marginal

are considered. The computational approach for the

low crested breakwater parallel to the coast

calculation of ship motions from a given offshore

protecting a ship moored at a jetty close to the

wave field is described. In addition results are

shore. For an optimal economic design of such an

presented for different terminal layouts.

LNG marine terminal, the dimensions and orientation of the detached breakwater have to be optimized as a function of the weather related downtime of the moored LNG carrier. Doing so requires adequate simulation tools. However, for the combination of wave and ship motion, a link between an efficient wave simulation tool and a program for ship response calculations is not available at present. The research on ship behaviour has resulted in the development of various so-called six degrees of freedom (SDF) computer programs. These programs solve the equations of motion of a moored vessel for all six degrees of freedom. As a consequence of the non-linear characteristics of the mooring system the equation of motion is solved in the time domain. The wave force time series are calculated from a homogeneous wave field of irregular, long-crested waves. In case of an open jetty configuration these assumptions are valid. However, considering a carrier behind a detached breakwater, the wave field is not homogeneous, but the wave height varies over the ship length. Consequently the influence of the detached breakwater on the ship motions must be considered. In addition, the reflection of the waves at the coast also has to be taken into account. Student:

W.K. Wuisman

Begeleiders:

prof.ir. H Ligteringen


51

52

0605

53

0605

Samenvattingen Civiele Techniek Watermanagement

54

Civiele Techniek: Watermanagement

0605

Application Feed Forward Controller on Delta Mendota Canal The presence of water makes life possible on this

controller with re-tuned (less tight) constants in

planet. Our existence and our economical activities

combination with a filter for the feedback control

are very dependent on this resource. Proper

system. An alternative solution is formed by a

management of the available water is therefore

temporary flow controller, but special attention is

essential.

necessary when dealing with fluctuating turnout

This research is part of the operational level of

flows and unexpected disturbances.

quantitative water management, which concerns the

The left figure below shows the discharges into

daily operation of the water system infrastructure

the reservoir and the right figure shows the water

(sluices, gates, pumping stations, etc.). It is done

level of the reservoir. Both figures regard the

in collaboration between the Delft University of

current control strategy and the two recommended

Technology and the Irrigation Training and Research

strategies. It is assumed that:

Center in San Luis Obispo, California.

− The reservoir is rectangular with vertical

The system investigated is formed by the southern part of the Delta-Mendota Canal (DMC) between the O’Neill Forebay and the Mendota Pool and flows through the western part of the San Joaquin Valley,

embankments − After 10 hours the water level in the reservoir must be on set point − The operator knows the exact size of the step

California. These 75 km of the DMC are divided by

in discharge, necessary to reach set point in 10

nine check structures, creating eight reaches with

hours

an average length of nine kilometers. The main purpose of the canal is water supply for irrigation districts and water districts. The upstream controlled check structures consist of three parallel radial gates and two short crested weirs. At the downstream end of each reach turnouts are located where irrigation districts distribute water from the canal to the users. The controlled irrigation system cannot respond fast enough to large downstream water demands changes, resulting in water level deviations in the downstream reservoir. With a faster response, the size and duration of the water level deviations can be reduced. The solution has to be an additional component to the controller so that the robustness of the present control system is not affected. Only the measuring points upstream of each check structure can be used. The communication frequency is limited to once every 5 minutes. One solution is found in a feed forward Student:

M.R. Bruggers

Begeleiders:

prof.ir. R. Brouwer, dr.ir. C.M. Burt (ITRC, San Luis Obispo), dr. S. Dijkstra, ir. P.J. van Overloop


0605


Hydrological modelling of the Zambezi catchment for gravity measurements In hydrological forecasting, e.g. for floods and

the model to parameter and data uncertainty, the

droughts, knowledge on the water stock in a

GLUE-procedure has been used: firstly to determine

catchment is crucial. The water is stored in different

the uncertainty of four main model parameters,

compartments: the groundwater, the soil moisture

and secondly to determine the uncertainty in the

and the surface water. In practice it appears to

precipitation and potential evaporation input data of

be difficult to determine these stocks accurately

the Zambezi model. From the GLUE results it can be

and hence to validate our models. With the start

concluded, that no optimal parameter set exists and

of the satellite mission GRACE (Gravity Recovery

that the uncertainty in the model parameters is less

and Climate Experiment), new opportunities have

important then the uncertainty in the input data.

emerged for determining the amount of water

As a first attempt GRACE data (spherical harmonic

stored on and below the surface.

coefficients provided by GRACE) have been

GRACE is a twin satellite, which measures every

transformed into a hydrological signal, which is

month tiny differences in the Earth’s gravity field.

called the ‘direct estimation of hydrology from

These spatial and monthly changes are caused by

GRACE data’-method. Comparing the calculated

variations in the mass distribution on and below the

hydrological signal obtained from GRACE with the

earth’s surface, which are caused by processes like:

Zambezi-model results, shows that in qualitative

ocean current changes, terrestrial water storage

terms a clear relation exists. Only the amplitude

changes, atmospheric changes, changes in biomass,

from the GRACE-data is higher then the amplitude

etc. Processes like the movement of continents are

of the Zambezi-model. This could be due to various

neglected, because they only vary at geological time

reasons: biomass accumulation, more variation in

scales, not significant at a monthly time scale.

soil-vegetation interaction, and possibly a model

Despite the large number of processes influencing

leakage error. By using averaging kernel functions

the gravity measurements, it should be possible

this latter error may be reduced.

to filter out the hydrological (= terrestrial water storage) signal. To find the relation between the gravity and the storage, first a hydrological model was built, which simulates the terrestrial water storage on a monthly basis. Next, these results have been compared to the estimated hydrological signal derived from GRACE measurements. The Zambezi catchment in Southern Africa was chosen as study case, mainly because of its large basin size and the absence of tidal influences. Because the quality of the precipitation input data is very important for the performance of the hydrological model, different rainfall algorithms have been investigated in this research. The hydrological model consists of two parts: a GIS based water balance model and a Muskingum routing model. After comparing the model results with observed discharge data it can be concluded that the model performance is quite reasonable. To obtain more knowledge about the sensitivity of Student:

A.M.J. Gerrits

Begeleiders:

prof.dr.ir. H.H.G. Savenije, ir. W.M.J. Luxemburg, dr. L.L.A. Vermeersen, ir. N.J. de Vos, dr.ir. M.G.F. Werner (WL | Delft Hydraulics)


55

56


0605

Een erosiemeter voor rioolslib, een kritische beschouwing Een rioolstelsel bevat naast rioolwater ook onop-

dit monster geen grootte volumes worden afgetapt,

losbare stoffen. Binnen een rioolstelsel treden door

omdat anders verdunning optreedt.

het optreden van periodes van regen en droogte

Aan de hand van de droge stof is voor iedere tijd-

verschillende stromingstoestanden op. De meeste

stap de snelheid van erosie vastgesteld. Uit de

rioolstelsels in Europa zijn gemengd, waardoor er

resultaten bleek echter dat het nemen van een klein

bij periodes van droogte op bepaalde locaties in en

monstervolume per tijdstap grote invloed heeft op

rioolstelsel ophoping van rioolslib kan ontstaan. Dit

de resultaten. Omdat de bovenstaande substantie

rioolslib zal na een regenbui niet direct eroderen en

niet homogeen is, is de invloed van één slibvlok

kan gedurende langere periode, tussen regenbuien

meer of minder in het monster enorm. Hierdoor

in, gesedimenteerd blijven.

ontstaan grote fluctuaties in de resultaten van snel-

Tijdens dit afstudeeronderzoek is in een klimaatka-

heid van erosie.

mer het gebruik van een kleinschalige erosiemeter

Er kan worden geconcludeerd dat het apparaat niet

voor rioolslib onderzocht. De erosiemeter bestaat uit

geschikt is om te gebruiken voor het vaststellen van

een perspexbuis met een binnendiameter van 100

de snelheid van erosie. Dit, omdat het apparaat een

mm en een hoogte van 270 mm. Voor iedere test is

ander soort turbulentie opwekt dan in werkelijkheid

een bakje gevuld met dit rioolslib geplaatst onderin

in een rioolstelsel optreedt en omdat er grote fluc-

de erosiemeter. De erosiemeter is vervolgens gevuld

tuaties optreden in de resultaten.

met water, waarna door gebruik te maken van een

Het is wel mogelijk om met het apparaat slibmon-

propeller en motor, het rioolslib belast kan worden

sters uit verschillende steden te vergelijken. Hierin

met bekende schuifspanningen op het sedimentbed.

kan de invloed van consolidatietijd van het slib,

De opzet is om de kritische schuifspanning van het

zuurstof en temperatuur worden meegenomen.

rioolslib te bepalen. Tevens zijn de tests uitgevoerd

Bij het nemen van grotere monstervolumes is de

met verschillende consolidatietijden van het slib-

fluctuatie in de resultaten van de snelheid van

monster en in verschillende condities van tempera-

erosie mogelijk te verkleinen. De verdunningsgraad

tuur en zuurstof. Hierdoor kon de invloed van de

is dan echter erg hoog. De invloed van de verdun-

verschillende parameters, zuurstof en temperatuur

ningfactor op de resultaten zal in dit geval verder

op de erosie van het rioolslib worden bekeken.

onderzocht moeten worden.

Tijdens een erosietest is het rioolslib gedurende 6 tijdstappen van 45 minuten belast met verschillende oplopende schuifspanningen. Aan het eind van iedere tijdstap is een monster genomen van het bovenstaande water. Dit monster is geanalyseerd op droge stof, asrest en COD. Tevens is er gedurende de hele tijdsperiode de troebelheid en het zuurstofgehalte en temperatuur gemeten. Van het niet geërodeerde monster is de hoeveelheid organische en anorganische stof bepaald. Van het bovenstaande water met geërodeerd rioolslib is aan het eind van iedere test de verdeling in deeltjesgrootte bepaald. Omdat de inhoud van de erosiemeter gering is en er gedurende iedere tijdstap een monster wordt genomen van het bovenstaande water, kunnen er voor Student:

M. Klootwijk

Begeleiders:

prof.dr.ir. F.H.L.R. Clemens


0605


Model Predictive Control on Irrigation Canals “Application on the WM-Canal, Arizona”

From early days people tend to settle near water,

The designed controller is evaluated using the

either in the neighborhood of the sea or near a

following criteria:

river. This way they could provide themselves

- The water levels in the reaches need to be kept in

with water for drinking, bathing, washing and for irrigation. In the past the settlements were only small and the people could easily supply themselves

between the given bandwidth. - The gates can only move with a minimum gate movement

with water for their needs. The needs of growing

- The controller must be robust

populations and developing national economies

The designed controller using SMPC performs

demanded intensification of land and water use.

well under all tested circumstances. The main

The art of irrigation technology began to develop.

constraints used in these tests are the bandwidth

Nowadays large irrigation systems are present to

around setpoint which is 15 centimeters and the

get the water at the most remote places. These

minimum gate movement, which is 1 centimeter.

large irrigation systems strive to provide the water

As an example on the performance two graphs are

at any time at any place.

shown, the left graph is the deviation of the water

Model Predictive Control (MPC) is a control

level from setpoint as the second graph is the gate

methodology that can efficiently control systems

movement of the gates in the canal. These graphs

taking into account various types of constraints. It

originate from a test in which the offtake in two

originates from the chemical process industry. In

reaches is changed from 0.1 m3/s to 0.2 m3/s. This

the 70s the search for optimization changed from

results in a canal flow from 0.8 m3/s to 1.0 m3/s.

supply driven production to a production based on the prediction of the demand. MPC uses all relevant measurements and predictions within an optimization to calculate the optimal control action taking into account the physical and operational constraints. Because MPC is able to use an internal model to minimize an objective function this method of control is promising for application in irrigation systems. Therefore research is done on the application of MPC on irrigation systems. For this research the WM-Canal located in Maricopa, Arizona is used to design the controller for. Special attention is given to the constraints of minimum gate movements. To implement this constraint Sequential Model Predictive Control (SMPC) is used. For the WM-Canal in Maricopa, Arizona a controller is designed that

Figure 1: Water level deviation (left) and gate movements (right) as

makes use of the MPC technique.

the results of a change in offtake

Student:

W. Malda

Begeleiders:

prof.ir. R. Brouwer, ir. P.J. van Overloop, dr. S. Dijkstra, Dr. A.J. Clemmens (US Water Conservation)

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel. + 31 15 27 81646

57

58


0605

Particle counting in a drinking water distribution network Drinking water quality in the Netherlands is good

total particle load in a day for the total number

and reliable. Still occasionally consumers experience

of particles >2 µm. For the larger particles this

turbid water. In this study the feasibility of

fluctuation is less but still around 60% (>10 µm).

particles counters is analysed for understanding the

In the same period only 40% of the daily amount of

processes involved in the generation of discolored

water is discharged.

water in the distribution network. The study took

The second case study (location Brielle) shows

place within the framework of the research program

that article concentration does not guarantee the

(Quality 21) initiated by the Dutch water companies

absence of sediment in the network. At Brielle

to ensure the drinking water quality for the 21st

particle counts is located behind an in-line booster.

century.

Particle counts increased when the discharge of the booster increased. This is clearly a sign of resuspension and proof of loose particles in the network. The measurements could not establish the origin of these particles. The overall outcome of the study is that particle counting is feasible and gives more information, in numbers and sizes of the particles. This allows for further analysis of the network processes and particle counters will be applied in future research.

The underlying theory is a mass balance over the network that illustrates water quality changes during transport. This change is caused by particles in the distribution network as is shown in figure 1. The question is which process is dominant in the mass or particle balance of the network. The use of particle counters to analyse this is new. Measurements are done at two locations in a distribution net-work. The first is located at the treatment plant and the second in the network itself. These measurements took place in two separate distribution networks (Nieuwegein and Brielle). The objectives are to assess whether particle counting is possible and if it provides more information than traditional turbidity meters. Furthermore it is expected that the use of particle counters can give more insights in the processes occurring in the network. The first case study (location Nieuwegein) shows that irregularities in the treatment plant have a large influence on the particle load to the network. Fluctuation in particle loads caused by these irregularities can contribute for 75% of the Student:

M. van der Meulen

Begeleiders:

prof.ir. J.C. van Dijk, ir. J.H.G. Vreeburg (Kiwa / TU Delft), ir. J.Q.J.C. Verberk, prof.dr.ir. N.C. van de Giesen

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel. 015 - 2783347

59

0605

Samenvattingen Civiele Techniek

Transport & Planning

60

Civiele Techniek: Transport & Planning

0605

De effecten van evacuatiestrategieën op het verloop van grootschalige evacuaties Na de watersnoodramp van 1953 richtte het over-

toe en neemt het evacuatierendement sterk af. Bij

heidsbeleid zich op het voorkomen van overstro-

massaal gelijktijdig vertrek van de bevolking nemen

mingen in de toekomst. Een overstromingsramp kan

de evacuatietijd en de filevorming explosief toe. Als

echter niet voor 100 procent voorkomen worden.

tijdens de evacuatie verstoringen (zoals uitval van

In geval van een groot overstromingsgevaar zal de

wegen en exitpoints) optreden, dan zullen de evacu-

bevolking geëvacueerd moeten worden. Een plan-

atietijd en de congestievorming toenemen en dan

matige aanpak van evacuaties is vereist.

zal het evacuatierendement afnemen.

Het verloop van een grootschalige evacuatie is afhankelijk van de gekozen aanpak, die vastgelegd is in een evacuatiestrategie. Evacuatiestrategieën komen tot stand door het maken van organisatorische (basale) keuzes met betrekking tot de bestemmingen, evacuatieroutes en vertrektijdstippen van evacués. Verschillende evacuatiestrategieën hebben verschillende evacuatietijden en een verschillend evacuatieverloop tot gevolg. Het doel van dit onderzoek is het bepalen van de effecten van een gekozen evacuatiestrategie op de tijdsduur en het verloop van een grootschalige preventieve evacuatie. Uitgangspunt van dit onderzoek zijn acht opgestelde evacuatiestrategieën. De opgestelde evacuatiestrategieën worden toegepast in een casestudie, waarin het gebied Voorne-Putten geëvacueerd wordt. De evacuatietijd en de effecten van de evacuatiestrategieën worden bepaald met een nieuw evacuatiemodel, dat opgebouwd is uit het evacuatiemodel Rescue (van TNO Inro) en het dynamische verkeerstoedelingsmodel INDY. De casestudie laat zien dat door het toepassen van evacuatiestrategieën bij grootschalige evacuaties positieve resultaten gehaald kunnen worden. Het gebruik van meerdere routes per herkomst- en bestemmingspaar, het omdraaien van de rijrichting van ongebruikte rijstroken in bottlenecks en het optimaliseren van de toewijzing van de zones aan de exitpoints resulteren in een kortere evacuatietijd en een groter evacuatierendement. Bij een vrije, ongeorganiseerde evacuatie neemt de evacuatietijd sterk Student:

W.L.M. van Genugten

Begeleiders:

prof.ir. F.M. Sanders, dr. M.C.J. Bliemer, drs. E. de Boer, mw. ir. G. Klunder (TNO)

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel. +31 15 2784915

0605


In een stad gebeurt van alles waardoor de dien-

In de analyse met het model zijn 5 OV-netwerkva-

stuitvoering van openbaar vervoer tijdelijk wordt

rianten met elkaar vergeleken. Deze dienstennet-

verstoord. De ene keer is zo’n verstoring minder

werken hebben een ring-radiale structuur waarbij

erg dan de andere keer. De effecten van deze

de positie van de ringlijn varieert. Vanwege een

verstoringen komen tot uitdrukking in reistijden,

verschil in netwerkdichtheid tussen wegen rail-

exploitatiekosten, betrouwbaarheid en robuustheid

infrastructuur zijn een bus- en tramsysteem apart

van een OV-netwerk. In deze studie is onderzocht

bestudeerd. De belangrijkste conclusies uit de

wat het effect op het optimale OV-netwerk is van

analyse zijn:

verstoringen die de beschikbaarheid van infrastruc-

1 De optimale netwerkvariant is verschillend als

tuur beïnvloeden. De volgende typen verstoringen

gekeken wordt naar reistijden, maatschappelijke

zijn bekeken:

kosten, robuustheid of betrouwbaarheid. Dit

− Kleine veel voorkomende verstoringen zoals onge-

betekent dat het wenselijk is om naast de vaak

vallen;

gebruikte maatschappelijke kosten ook robuust-

− Incidentele verstoringen van een paar uur vooral als gevolg van weersinvloeden met name storm, ijzel, sneeuw en onweer;

heid en betrouwbaarheid als doelstelling bij het netwerkontwerp mee te nemen. 2 Door een verschil in flexibiliteit van het diensten-

− Grote incidentele verstoringen (1 à 2 weken) zoals

netwerk bij het gebruik van wegen railtechniek

onderhoudswerkzaamheden aan de infrastructuur.

hebben verstoringen in de infrastructuurbeschikbaarheid een duidelijk verschillend effect. Bij een

Al deze typen verstoringen hebben een ander effect

busnetwerk kan het voertuig meestal een kleine

op het infrastructuurnetwerk en op het dienstennet-

omweg maken en de route normaal vervolgen. Bij

werk van een OV-systeem. Door simulatie kunnen de

verstoringen in een tramsysteem zijn echter vaak

effecten van de verstoringen worden bepaald. Het

verplaatsingen niet meer mogelijk omdat er geen

ontwikkelde model berekent uit een kansverdeling

railinfrastructuur voor een omweg beschikbaar is.

voor tijdsduur en frequentie van elk type verstoring

Als er wel omrijroutes in een tramnetwerk moge-

een tijdreeks van gebeurtenissen. Voor elke gebeur-

lijk zijn, dan zijn deze een stuk langer dan bij

tenis wordt bepaald welk effect het heeft op de

een bussysteem, zodat ook de extra reistijden bij

beschikbaarheid van het infrastructuurnetwerk en

tramsystemen hoger zijn.

wat de consequenties zijn voor het daarvan gebruik

3 Het effect van de verstoringen op de totale maat-

makende dienstennetwerk. Lijnen kunnen bijv.

schappelijke kosten van een bus- en een tram-

uitvallen, worden opgesplitst of voertuigen kunnen

systeem is beperkt. Bij een bussysteem is bij de

tijdelijk omrijden. De gerealiseerde infrastructuur-

gebruikte aannames een stijging te zien van 0,25

en dienstennetwerken variëren dus over de tijd.

% en bij een tramsysteem een stijging van 2,4 %.

Eveneens is per gebeurtenis met een toedelings-

Een gevoeligheidsanalyse laat maximum waarden

model (alles-of-niets) afgeleid welke verplaatsingen

zien van respectievelijk 10% en 15%.

niet meer mogelijk zijn en wat de extra reistijd is als gevolg van de optredende verstoringen.

Student:

P. de Jong

Begeleiders:

prof.dr.ir. P.H.L. Bovy


61

62


0605

Veilig naar de trein, onderzoek en methodiek voor veiligere stationsgebieden Het grootste probleem van de veiligheid in stationsgebieden is de wijze waarop ermee wordt omgegaan. Momenteel wordt voor ieder station afzonderlijk naar de veiligheid gekeken, waarbij ieder veiligheidsaspect apart aan de orde komt. Zo kijkt de brandweer bijvoorbeeld alleen naar brandveiligheid. Het onderzoek heeft het doel inzicht te bieden in verschillende aspecten van de veiligheid van stationsgebieden en aan te geven hoe de veiligheid vergroot kan worden. Dit gebeurt door middel van een methodiek, waarmee de veiligheid getoetst kan worden en waarbij maatregelen worden geboden voor verbeteringen. Het onderzoek richt zich hierbij op de ontwerpvariabelen (en dus niet op bijvoorbeeld

Normen en richtlijnen zijn geïnventariseerd om te

beveiliging in de vorm van personeel en camera’s)

achterhalen welke maatregelen momenteel gebruikt

en laat externe veiligheid buiten beschouwing.

worden om te voorkomen dat onveilige gebeurtenis-

Aan de methodiek gaan een aantal stappen vooraf.

sen plaatsvinden. Deze zijn aangevuld met nieuwe

Allereerst zijn de functies en processen in het

uitgangspunten voor dilemma’s, gaten en tegenstrij-

stationsgebied geïnventariseerd en is veiligheid

digheden.

uiteengezet in zes veiligheidscategorieën. Deze

De methodiek heeft de vorm van een checklist en

veiligheidscategorieën zijn: veiligheid bij normale

is opgebouwd uit standaards die gecontroleerd

situaties, bij bijzondere situaties en bij calamiteiten,

dienen te worden aan de hand van een technische

verkeersveiligheid, sociale veiligheid en toeganke-

tekening en waarneming in het stationsgebied.

lijkheid. De categorieën vormen de onderlegger in

De standaards hebben betrekking op de normen,

het hele onderzoek.

richtlijnen en uitgangspunten die invloed hebben op

Om te achterhalen wat onveiligheden in het stati-

de onveilige gebeurtenissen. Wetgeving is hierbij

onsgebied zijn, worden onveilige gebeurtenissen

niet meegenomen, omdat daar immers aan voldaan

geïnventariseerd en is een risicoanalyse uitgevoerd.

hoort te worden. Bij de methodiek komen in modu-

De onveilige gebeurtenissen kunnen geschemati-

les de functies van het stationsgebied aan de orde.

seerd worden tot een ijsberg. Uit de risicoanalyse

De eindbeoordeling bestaat uit een overzicht van de

komt naar voren dat vanuit het individuele en het

beoordeling van de functies ten opzichte van elkaar,

collectieve risico (het risico dat een individu loopt en

uit een overzicht van de veiligheidscategorieën ten

het risico dat de groep reizigers loopt, komt overeen

opzichte van elkaar en uit een eindoordeel voor het

met de beleving) met name de incidenten en onvei-

stationsgebied als geheel. Met maatregelen kan de

ligheidsgevoelens gereduceerd dienen te worden.

veiligheid verbeterd worden. De prioriteit van de

Vanuit het groepsrisico (het risico dat in één keer

maatregelen is bepaald aan de hand van effectivi-

een groep van bijvoorbeeld meer dan tien mensen

teiten en kosten. Om de methodiek te optimaliseren

slachtoffer wordt) zijn vooral de calamiteiten van

is ze toegepast op het stationsgebied van Leiden

belang.

Centraal.

Student:

M.F.D. Kerkvliet

Begeleiders:

prof.ir. F.M. Sanders, Drs. E. de Boer, Dr.ir. J.A.A.M. Stoop (TBM), mw. ir. M.I. de Jong (Verkeersadviesburo Diepens en Okkema)


0605


Inpassing van Station Sixhaven in de Noord/Zuidlijn Stadsdeel Amsterdam Noord heeft de wens geuit een extra ondergronds metrostation te realiseren in de Noord/Zuidlijn ter plaatse van de Sixhaven in Amsterdam Noord. Het in aanbouw zijnde deeltracé van de metrolijn waarin het station moet worden ingepast, is vastgelegd in contract 2.2 en bestaat uit een zinktunnel onder het IJ en een in-situ tunnel in een bouwkuip. Het Station Sixhaven zal in de plaats moeten komen van deze in-situ tunnel. Voor de opdrachtgever is het onduidelijk of het haalbaar is het station in te passen en dit afstudeeronderzoek heeft hierover duidelijkheid geven. De opdrachtgever heeft de volgende voorwaarden gesteld aan het inpassingsproces:

Zuidlijn niet mag worden vertraagd. De kosten en

− Het moet later technisch mogelijk zijn het in- en

risico’s vormen afsluitend een bestuurlijk probleem.

uitstapstation te verbreden en om te bouwen tot

Interne beperkingen en interactie tussen de vier

overstapstation, zonder de nabijgelegen monu-

probleemgebieden verkleinen de oplossingsruimte.

mentale Willem I Sluis te hoeven slopen. − Het station moet een kruiswissel hebben.

Uit de alternatievenstudie blijkt dat het is niet

− De opleverdatum van de Noord/Zuidlijn mag door

mogelijk is Station Sixhaven in te passen volgens

het inpassingsproces niet worden vertraagd. − Het inpassingsproces moet beheersbaar zijn.

alle door de opdrachtgever gestelde voorwaarden. Indien de opdrachtgever aan de technische voorwaarden wil voldoen en het gewenste stationsont-

Bij de inpassing van Station Sixhaven ontstaat een

werp wil inpassen, kan dan niet worden voldaan aan

contractueel probleem, omdat het station moet

de planningstechnische voorwaarden. De oplever-

worden aanbesteed en de in-situ tunnel reeds

datum van de Noord/Zuidlijn zal worden vertraagd

is aanbesteed. Tevens ontstaat een technisch

en bovendien zal het inpassingsproces slecht

probleem, omdat de bouwkuip al gebouwd is als

beheersbaar zijn. Indien de opdrachtgever aan

begonnen kan worden met de bouw van het station.

de planningstechnische voorwaarden wil voldoen

Het probleem hierbij is dat het gewenste stations-

en de Noord/Zuidlijn niet wil vertragen, moet het

ontwerp niet in deze bouwkuip past en een bouw-

gewenste ontwerp van het in- en uitstapstation

kuipverbreding noodzakelijk is. Door de benodigde

worden losgelaten. Er zal dan een station moeten

bouwkuipverbreding en de langdurige bouw van

worden ingepast dat wel in de bouwkuip past. Het

het station ontstaat ook een planningstechnisch

inpassingsproces is dan goed beheersbaar, maar er

probleem, omdat de opleverdatum van de Noord/

wordt niet voldaan aan de technische voorwaarden.

Student:

C.M. Meulblok

Begeleiders:

prof.ir. J.W. Bosch, prof.drs.ir. J.K. Vrijling, ir. G. Arends, ir. R. de Boer (Witteveen+Bos), ir. T. Beuker (Witteveen+Bos)


63

64


0605

Elasticiteitsonderzoek binnen het vervoergebied van HTM HTM gebruikt elasticiteiten om prognoses te maken

Op basis van twee van deze modellenschattin-

voor de vervoervraag, als gevolg van veranderingen

gen zijn elasticiteiten bepaald. Deze elasticiteiten

in haar netwerk en/ of dienstregeling. De dienst-

hebben betrekking op de totale reistijd en vooren

regeling wordt meerdere keren per jaar aangepast

natransporttijd. Voor de overstapvariabele is ook

onder invloed van terugkerende patronen in de

een goede waarde gevonden maar deze is niet in

vervoervraag. Hierbij worden voor relatief kleine

een elasticiteit uit te drukken vanwege het discrete

wijzigingen elasticiteiten gebruikt. Deze huidige

karakter van het aantal overstappen. Deze is uitge-

elasticiteiten kunnen mogelijk ook verfijnd worden

drukt in een penaltyfactor. De gevonden waarden

door onderscheid te maken naar de verschillende

van de respectievelijke elasticiteiten zijn:

factoren die het verplaatsingsgedrag binnen het vervoergebied van HTM beïnvloeden. Het doel van

εreistijd = -0,5; εvoor = εna = -0,16; P overstap = 10,9 min. voor-/natransporttijd per overstap

dit onderzoek is dan ook:

Deze gevonden elasticiteiten komen overeen met

Het onderzoeken van elasticiteiten die gelden voor

de nu al gebruikte elasticiteiten. Voor andere

het openbaar vervoer in het vervoergebied van

reistijdcomponenten kunnen met het model geen

HTM.

elasticiteiten bepaald worden. Met behulp van

Bepalend voor de vervoervraag zijn aanbodkwali-

de voor-nastudie zijn elasticiteiten bepaald voor

teit, reizigerskenmerken en verplaatsingskenmer-

frequentie verandering. De gevonden waarden

ken. Elasticiteiten kunnen de wisselwerking tussen

voor de frequentieverlaging liggen tussen –0,3 en

vervoervraag en aanbodkwaliteit inzichtelijk maken.

–0,42. Voor een frequentieverhoging komt dit uit

Hierbij kan dan onderscheid gemaakt worden naar

op +0,67. De op dit moment gebruikte waarde voor

deze reizigerskenmerken en/ of verplaatsingsken-

de frequentie heeft een waarde van tussen +0,3 en

merken. De beschouwde aanbodkenmerken zijn de

+0,4 en -0,4 - -0,5.

verschillende reistijdcomponenten die zijn weergegeven in onderstaande figuur.

Vooral voor de gevonden elasticiteiten bij een frequentieverlaging kan geconcludeerd worden dat deze goed overeenkomen met de nu gehanteerde elasticiteiten. De gevonden waarde voor frequentiever-

figuur 1 reistijdcomponenten

hoging lijkt wat aan de hoge kant te zijn. De hier gevonden elasticiteiten geven aan dat op zijn minst

De methoden die toegepast worden bij het bepalen

de ordegrootte van de huidige elasticiteiten juist is.

van deze elasticiteiten zijn het schatten van een

De voor-nastudie is een prima methode om voor een

vervoerwijzekeuzemodel en het toepassen van een

aantal variabelen elasticiteiten te bepalen. Hiervoor

voor-nastudie. Deze methoden zijn naast elkaar

zijn echter niet alle variabelen geschikt. Een groot

gebruikt omdat hierbij verschillende typen elastici-

probleem bij de voor-nastudie is het uitsluiten van

teiten zijn gevonden.

andere invloeden op de resultaten. Dit kan enigszins ondervangen worden door het aantal cases uit te breiden.

Student:

R. Oostra

Begeleiders:


0605


HOT lane: a road to better accessibility A combination of individual choice behaviour and microscopic traffic simulation

Door het steeds toenemende aanbod van wegver-

In dit onderzoek is een zogenaamd FARE systeem

keer neemt de bereikbaarheid van economische

ontwikkeld dat bestaat drie verschillende onderde-

belangrijke gebieden af. De huidige capaciteit van

len:

de infrastructuur is niet toereikend om het aanbod

- Een ontwerp voor de inpassing van een HOT lane

te kunnen verwerken. De Nederlandse overheid wil

in het Nederlandse snelwegennet, waarin de HOT

dit probleem het hoofd bieden door het invoeren

lane door middel van een barrier fysiek geschei-

van prijsbeleid. In de Verenigde Staten heeft men

den is van de overige stroken.

sinds enkele jaren een oplossing om de bereikbaar-

- Een HOT lane management systeem om het

heid te vergroten door het invoeren van prijsbeleid:

verkeer en de tolprijzen op de HOT lane te regu-

de “High Occupancy Toll lane (HOT lane)”.

leren. Omdat vrije doorstroming op de HOT lane

Een HOT lane is een aparte strook op de snelweg

gegarandeerd moet worden, wordt de hoogte van

waarop voertuigen die tol betalen en voertuigen

de tolprijs dynamisch aangepast aan de voertuig-

met een bepaald aantal inzittenden worden toegelaten. De vraag is nu of het haalbaar zou zijn om deze

intensiteit op de HOT lane. - Een generiek systeem (genaamd Choisim) dat

maatregel in te passen in het Nederlandse snel-

in staat is individuele weg-gebruikers met hun

wegennet. Om antwoord te kunnen geven op deze

keuzegedrag te modelleren. In dit geval is het

vraag is onderzoek nodig naar de verkeerstechni-

keuzegedrag gericht op het betalen voor gebruik

sche en economische effecten van de inpassing van

van de HOT lane geïmplementeerd, maar dit is

een HOT lane. In dit onderzoek is een combinatie

aan te passen voor andere doeleinden.

gemaakt van individueel keuzegedrag van wegge-

Om de effecten van het FARE systeem te bepalen,

bruikers en een microscopische verkeerssimulatie

is het systeem ingepast in knooppunt Oudenrijn op

om deze effecten te kunnen bepalen. De twee

de A2 bij Utrecht als case study. Uit de resultaten

onderzoeksvragen luiden:

hiervan is gebleken dat het nuttig is om de boven-

- “Is het nuttig om een combinatie van microsimu-

genoemde combinatie van individueel keuzegedrag

latie van individueel keuzegedrag en een micros-

en een microscopische verkeerssimulatie te maken.

copisch verkeerssimulatiemodel te gebruiken om

Door deze combinatie is duidelijk inzicht te krij-

inzicht te verkrijgen in deeffecten van de imple-

gen in de gevolgen van individuele beslissingen in

mentatie van een HOT lane in het Nederlandse

een breder perspectief. Gezien de resultaten lijkt

snelwegennet?”

het haalbaar om een HOT lane in Nederland in te

- “Is het haalbaar om een HOT lane in te passen in het Nederlandse snelwegen-net, gegeven de

passen. Echter, verder onderzoek naar individueel keuzegedrag is noodzakelijk.

verkeerstechnische en economische effecten van inpassing?”

Student:

W. Savenije (samen met I. Stienstra)

Begeleiders:

prof.ir. F.M. Sanders, drs. E. de Boer, dr.ir. S.P. Hoogendoorn, ir. P.H.M. Jacobs (TBM), ir. R. van Katwijk (TNO)

Voor informatie over het afstudeerwerk kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel. 015 2784915

65

66


0605

Development of a micro-simulation model applied to Amsterdam Schiphol Airport In the rapidly developing aviation market it is a challenge for policy-makers to plan for the strong growth and fierce competition between airports. One of the key questions involved is how and why people choose for a certain departure-airport for their trip. Model development In this research, a micro-simulation model was developed that follows a three-step approach to considering individual travellers in the departureairport choice process: first a sample of individual travellers (agents) is generated from the Dutch population. Second, trips are assigned to the agents, and third departure-airports are chosen from individualised choice-sets of alternative airports in Northwest Europe.

Considered airports in Northwest Europe

The final choice for an airport is based on a simple, intuitive approach, inspired by the theory of ‘fuzzylogic’. Results The calibrated and validated model provided promising results for the base year 2004. Subsequently, there was experimented for three cases of changing market forces for the future year 2020. The model showed a sensitivity of market shares of departing air travellers to: − changing travel time to an airport, − supply of flights by an airport and − share of low-cost European flights from an airport. In order to provide easy communication between model and user (e.g. policy-maker), a visualisation tool was developed that shows the market shares of the competing airports on a map of the Netherlands. Schiphol’s market share of departing air travellers in the Netherlands in 2004

Student:

H.P. Siemonsma

Begeleiders:

prof.ir. F.M. Sanders, dr.ir. R.J. Verhaeghe, ir. P.H.M. Jacobs (TPM), E.P. Kroes MSc. (RAND Europe), ir. M. Benjamins (Demis BV), drs. E. de Boer

Voor informatie over het afstudeerwerk kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel. 015-2784915

0605


Een kwantitatieve risicoanalyse voor de veiligheid in metrosystemen De aandacht voor veiligheid is de laatste jaren

vastgelegd. Uit de scenarioanalyse is gebleken

enorm toegenomen. In Nederland is dit voorname-

dat brand het meest bedreigende scenario is voor

lijk aangewakkerd door de cafébrand in Volendam

metrosystemen, hierbij vallen de meeste slachtof-

(2001) en de vuurwerkramp in Enschede (2000).

fers. Daarnaast is een veiligheidsnorm vastgesteld

Binnen de transportsector hebben zich in het

voor ondergrondse metrosystemen. Gegeven de

buitenland calamiteiten voorgedaan, zoals de brand

bovengenoemde input (norm, metrosysteem, scena-

in een skitrein in Kaprun (Oostenrijk) en de metro-

rio) is het QRA-model gebouwd. De input van de

brand in Daegu (Korea). Op dit moment worden in

veiligheidsmaatregelen is variabel.

Nederland een aantal ondergrondse tram- en metroprojecten aangelegd, namelijk de Noord/Zuidlijn, de

Uit de figuur blijkt dat het standaard metrosysteem

RandstadRail en de IJtram. Elke projectorganisatie

nog niet geheel voldoet aan de gestelde normering.

moet aantonen dat het bouwwerk veilig is, voordat

Daartoe is een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd

de gemeente de bouwvergunning zal afgegeven. Er

voor de gehanteerde faalkansen in de QRA. Ook is

is echter geen gestandaardiseerde methode om de

de geometrie aangepast en bekeken wat de invloed

veiligheid van een bouwwerk aan te tonen. Ook is er

hiervan is op de veiligheid. Hieruit is gebleken dat

in de wet geen veiligheidsnorm vastgelegd, waaraan

het menselijk handelen (bestuurder evenals passa-

de veiligheid van een project kan worden getoetst.

giers) een grote invloed heeft op de veiligheid in het metrosysteem. Ook is de geometrie van het systeem

In dit afstudeeronderzoek is een opzet gemaakt

van erg groot belang voor de veiligheid.

voor een kwantitatieve risicoanalyse (QRA), waar-

Aanbevolen wordt om het aspect veiligheid zo vroeg

mee het risico van een metrosysteem berekend

mogelijk in het ontwerpproces mee te nemen. Ook

kan worden. Door een viertal Nederlandse tram- en

moet de bestuurder een gedegen opleiding krij-

metrosystemen met elkaar te vergelijken is een

gen. Daarnaast zou een onderzoek moeten worden

ontwerp gemaakt van een “standaard” metrosy-

gestart naar het kwantificeren van veiligheidsmaat-

steem. Hierbij is de geometrie van het metrosy-

regelen.

steem en verschillende veiligheidsmaatregelen

Student:

C.J. Soons

Begeleiders:

prof.ir. J.W. Bosch, ir. G. Arends, dr.ir. P.H.A.J.M. van Gelder, drs.ing. A.D. Akkies (Dienst Infrastructuur Verkeer en Vervoer Amsterdam)

Voor informatie over het afstudeerwerk kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel. 015-2781256

67

68


0605

Asset Management voor Rijkswaterstaat Directie Zuid-Holland Generiek model voor waardegestuurd beheer van het wegennet

Rijkswaterstaat is bezig zich om te vormen tot een

Uit een vergelijkende studie met een viertal

gebruikersgericht agentschap, met als één van haar

Europese wegennetbeheerders blijken beheers-

kerntaken het beheren, onderhouden en ontwikke-

kosten veel afhankelijker te zijn van het aantal

len van het rijkswegennet.

voertuigkilometers dan van het aantal autosnel-

Binnen andere sectoren die voor eenzelfde uitda-

wegkilometers. Dit bevestigt de stelling dat kosten

ging staan (vastgoed spoor, nutsbedrijven) is

en functionaliteit per weggebruiker moeten worden

een benadering ontwikkeld onder de naam Asset

uitgedrukt omdat dit de bepalende factor is.

Management, die tegemoet komt aan deze nieuwe

Vanuit deze optiek is het gebruik van beprijzing als

eisen voor moderne beheersorganisaties.

verkeersmanagement ‘tool’ en benuttingmaatregel

Deze studie beschrijft de ontwikkeling van

te eenzijdig. Op deze wijze geeft het aan de beheer-

een generiek Asset Management model voor

der namelijk geen prikkel om zijn investeringen

Rijkswaterstaat Directie Zuid-Holland, zodat de kapi-

zodanig te doen dat de gebruiker hier optimaal van

taallocatie kan worden gebaseerd op de functionele

profiteert.

prestaties van de assets. Het model maakt waarde-

Op termijn zal invulling van Asset Management

creatie inzichtelijk, geeft aan hoe hierop gestuurd

leiden tot (meer) inzicht in en verbetering van prijs-

kan worden en hoe vervolginvesteringen verant-

kwaliteitverhouding van het uitgevoerde onderhoud

woord bepaald kunnen worden.

en rehabilitatie. De organisatie zal dan steeds beter

Asset Management wordt gekenmerkt door:

in staat zijn om de gewenste kwaliteit, service en

− het hanteren van prestatie-inidicatoren voor kwali-

garanties te specificeren. Dat zal de organisatie

teit en functionaliteit waarbij de klant (gebruiker)

ook prikkelen en in staat stellen om ‘concurrentie’

centraal staat)

met externen aan te gaan en haar meerwaarde ten

− kosten worden ‘gekoppeld’ aan de gebruiker. Door

opzichte van derden hard te maken.

de kosten bij te houden per gebruiker per route kunnen deze vergeleken worden met de waardecreatie per gebruiker − bij kostenafwegingen worden zowel huidige als toekomstige kosten meegenomen, zodat niet alleen de investeringsbehoeften van vandaag, maar ook de kosten van onderhoud in de toekomst bekend zijn. Voor het bepalen van de waarde-kostenverhoudingen en het opstellen van indicatoren wordt de waardecreatie per gebruiker uitgesplitst naar: − optimaliseren van de functionaliteit − waarborgen van de kwaliteit − koten controleren.

Student:

M.B. Vlutters

Begeleiders:

prof.ir. F.M. Sanders, drs. E. de Boer, dr.ir. A. Zoeteman, prof.ir. F. le Clerq (Twijnstra Gudde), dr.ing. J.M. de Heer (Twynstra Gudde)


0605


A railway service consists of processes The thesis investigation concentrates on:

The probability and the amount of reactionary

- running (a train runs from station to station);

delays depend on the empirical delay distributions

- succeeding (two trains use the same infrastructure

of both trains and the buffer time between the train

successively).

movements. Analysis of a couple of short planned

Depending on local situation and rolling stock

successions on the case study line yielded a generic

characteristics, a process needs a technical minimal

(negative) relationship between buffer time and

time. In order to prevent that a delay in one process

reactionary delays. In the timetable 2004, these

affects other processes, some margin is added.

buffer times are very small on many locations.

Supplements in running times reduce primary delays and buffer time between two train passages on the

With observed running times and successions

same track reduces reactionary delays. Too much

serving as materials, supplements and buffer time

margin is no good either: longer journey times are

can now coherently be included in the timetable:

unattractive, and a lot of buffer time limits the

- A particular chosen amount of buffer time limits

number of train movements. Feedback from operations to planning is an

the occurrence of reactionary delays. - The average reactionary delay still occurring is

appropriate way to determine how many margins

known from the above-mentioned relationship.

are required for the desired performance. The

An absolute supplement per conflict equal to

possibilities and the effect of feedback have been

this delay is included in the running time of the

explored in a case study on the railway line Utrecht

succeeding train, in addition to the existing 7%

– Den Bosch in the centre of the Netherlands. Train

supplement related to minimal running time

running data from March 2004 were analysed using TNV-Prepare.

covering spread in undisturbed running. The suggested joint norm for margins consists of a set of [buffer time, running time]-couples with

Two feedback approaches have been applied. In

equal performance. The choice of a couple is left up

the first one, the traffic process was regarded as a

to the timetable designer, depending on scarcity of

black box. The relationship between running time

infrastructure capacity or the importance of short

supplements and performance was derived for the

journey times. Implementing this concept through

investigated case. It came out, that 1.0 minute more

an entire network produces a robust timetable.

supplement per train in half an hour running time would shift punctuality from the current 85% to 90%. To effect the same punctuality during peak hours, an additional 0.5 to 1.0 minute supplement is required. In contrast with the first approach, the second one takes the traffic process into account. Planned running times including the usual 7% supplement appear to be feasible for trains that are not held up by other trains. At short planned successions, however, a train can be delayed by other trains. This is an essential element in railway operations, not explicitly taken into account in designing a timetable. Student:

V.A. Weede

Begeleiders:

prof. dr. ing. I.A. Hansen


69

70

0605

0605

Samenvattingen Offshore Engineering

71

72

Offshore Engineering

0605

Phenomenological Modeling of Vortex-Induced Vibrations of Marine Risers Marine risers are pipes connecting an offshore

Phenomenological models which are used to

installation to a subsea wellhead or pipeline for

investigate VIV on cylinders consist of a non-linear

production ortransportation purposes. In deep

oscillator-equation that is coupled to the equations

waters (500 m up to 2000 m and more), floating

of motion of the cylinder.

platforms are used instead of fixed jackets.

The most noteworthy among the phenol-menological

Therefore the risers that are suspended from the

models is the oscillator model proposed by Hartlen

floating platform can vibrate freely under the

and Currie (H&C) [1974].

influence of platform motions, wave action and sea

The aim of the thesis has been to modify existing

currents. Knowledge about these vibrations is a

phenomenological models in order to reduce the gap

prerequisite to be able to determine the fatigue life

between measure-ments and theoretical predictions.

of risers.

To this end the oscillator model of H&C has been

The thesis focuses on the riser motions induced by

considered and several adjustments have been

vortex shedding due to the presence of a current.

proposed. The introduction of a very small random

Vortex shedding causes the pressure distribution

force that is added to the forcing term is proposed

around a riser to fluctuate. The alternate shedding

to account for small changes in the deter-ministically

of these vortices results in a time dependent lift

determined lift force. In an attempt to explain the

force on the riser. Nowadays, Computational Fluid

hysteretic behavior that exists in the fluid motion

Dynamics (CFD) codes are capable of simulating

and therefore in the fluid-structure interaction, the

vortex shedding around segments of cylinders at

second proposed adjustment to the H&C model was

relatively high Reynolds number. It is however not

the introduction of convolution integrals within the

yet (if ever) possible to simulate vortex shedding

original time domain lift-oscillator equation.

around entire risers under offshore conditions.

The introduction of convolution integrals leads

Therefore, phenolmenological models are used

to frequency dependence of some parameters

that describe the nature of vortex-induced loading

representing negative damping and coupling effects.

on a macroscopic scale without accounting for

Based on measurements by Sarpkaya [1977], it

the icroscopic origin of the loading. Numerous

was found that near resonance conditions these

experiments have shown that if the vortex shedding

parameters become extremely sensitive to small

frequency is equal or approximately equal to the

variations of the frequency and no continuous

natural frequency of a riser mode (resonance

behavior could be observed. This means that very

condition), the vortex shedding will cause the riser

small variations to the numerically approximated

to vibrate with what is known as ‘ Vortex- Induced

parameters can lead to an unstable oscillation of the

Vibrations (VIV)’.

lift force, so no in- and out-of-phase components of the lift force could be calculated. More research into VIV is therefore highly recommended. The focus should be on the measurements of the in- and out-of-phase components, especially for cases where the reduced current velocity approaches a resonance condition as defined above.

Fig. 1: Model structure for analysis. Student:

P.W. Derkx

Begeleiders:

prof.ir. J. Meek, prof.dr.ir. J.A. Battjes, dr.ir. A.V. Metrikine, W.W. Massie, MSc, P.E. ir. R. Ogink


0605


Tugs in waves

There is an increasing demand for natural gas in the USA and South East Asia. The natural gas is transported to these countries as Liquefied Natural Gas (LNG) by LNG carriers. LNG carriers are currently offloaded at onshore terminals. Since these facilities cannot expand onshore to meet the high demands for natural gas there is an increasing demand for floating offshore import terminals, called Floating Storage and Regasification Unit (FSRU). The operability of these facilities needs to be extremely high to ensure a constant flow of natural gas to shore. Every part of the offloading sequence of a LNG carrier must therefore meet these high requirements. One of these parts is formed by the tugs assisting during berthing and departure operations of the LNG carrier alongside the FSRU. Currently there is only experience with side-byside berthing operations in swell conditions. The environments where these offshore regassification terminals are proposed are however dominated by wind driven waves. Such environment influences especially the behaviour of the assisting tugs. It is however unknown how large the influence of the first order waves is on the behaviour of the tugs near a LNG carrier during berthing and departure operations. The subject of this thesis is to acquire more insight in the behaviour of the assisting tugs in waves. More insight is obtained via model test and numerical simulations. The results of model tests and numerical simulations have been reviewed with tug masters.

Student:

P.W.S. Dierx

Begeleiders:

prof.dr.ir. J.A. Pinkster, prof.ir. J. Meek, ir. G.H.G. Lagers, ir. O.J. Waals


73

74


0605

Shallow water mooring systems for floating LNG import terminals in harsh environments To date, most of the terminals for receiving, storing

and are within the practical installation limitations.

and re-gasifying Liquefied Natural Gas (LNG) have

It appeared that the horizontal load capacity of

been built onshore. Preferably these terminals are

a one-piece roller bearing dictates the catenary

located nearby densely populated areas. However,

mooring designs. These systems can be improved by

public concern about risk, safety and visual pollution

the placement of a buoy between the heavy chain

has caused the energy industry to look for more

segment and the long spiral wire rope section. The

remote sites.

application of such buoy on the seabed increases

Furthermore governmental regulations significantly

the initial pre-tension and therefore reduces the

slow down the process of new onshore LNG terminal

mass of the clump weight sections required. This

projects. Therefore two fundamental concepts

results in a milder loading regime on the roller

located offshore are generally being proposed:

bearing and to a shallower feasible water depth of

Gravity Based Structure (GBS) and a Floating

35 meter.

Storage and Re-gasification Unit (FSRU). Single

Subsequently, other mooring systems have

Buoy Moorings Inc. (SBM) currently develops a

been considered. In particular: gravity restoring

generic FSRU concept.

pendulum systems, buoyancy restoring systems,

Water depth is a factor that greatly determines

hybrid systems and damping dominated systems.

the choice of terminal structure. The practical limit

Special attention has been paid to yoke with a

of the water depth for a bottom founded GBS is

second counter weight above the articulation

around 20 meters. A comfortable water depth for

joint on the seabed. The feasibility of a semi-taut

a Single Point Moored (SPM) floater like the FSRU

Catenary Anchored Leg Mooring (CALM) buoy has

starts at 45 and deeper. This water depth is dictated

also been examined. These concepts did not provide

by the environmental conditions. The objective of

a feasible solution in shallow water, however.

this thesis study is to design a permanent mooring

The feasibility of an unbounded steep wave riser

system for this generic FSRU in relatively shallow

system for the catenary mooring system in 35 meter

water and harsh environmental conditions. The

has been assessed. Due to large drag and inertia

conditions considered are a winter storm with an

loads the Minimum Bending Radius of the flexible

occurrence of once in the 100 years and a severe

risers could not be assured over the length.

hurricane revolving over in shallow water.

The result of the study is a bow mounted

The most significant mooring loads in harsh

submerged turret with a catenary design consisting

environmental conditions are caused by waves. In

of 16 anchor legs each equipped with a buoy that

an irregular wave flied moored floaters experience

yields a softening load-excursion curve, resulting in

very large slowly varying wave frequency motions.

a better loading regime on the roller bearing.

These low frequency drift motions can be controlled by the stiffness of the mooring system. Wave frequency motions are not affected by the stiffness of a mooring system, however. To avoid excessive wave frequency loading, several conceptual mooring systems with a softening load-excursion curve have been analyzed with a time domain analyses of a diffraction/radiation program. Conventional turret mooring systems are feasible in water depths around 40 meters. The associated catenary designs respect the applicable regulations Student:

R.S. Hogenbirk

Begeleiders:

prof.dr.ir. J.A. Pinkster, prof.ir. J. Meek, ir. G.H.G. Lagers, ing. L. Poldervaart


0605


Reduction of the unstable motion of a tanker moored to a SPM system A Single Point Mooring (SPM) system is an offshore

the tanker and to test alternatives for stabilization,

oil terminal configuration. Oil terminals are used

a simulation program has been written which is

around the world with the purpose to transfer liquid

capable of simulating the motion resulting from of

hydrocarbons from or to oil tankers and refineries.

the environmental forces.

The single Point Mooring system consists of a single

There are multiple methods of controlling the

point onto which a tanker can be moored with a

response of a tanker which is connected to a SPM.

bow hawser. Oil is transferred to or from the SPM,

By varying the hawser length, applying reverse

commonly a buoy, via a submerged pipeline and

thrust (own propulsion system or a tug), or by

flexible risers. Floating hoses are used to provide a

using bow thrusters the motion behaviour can be

connection between the SPM and the tanker.

improved. Tugs are frequently being used at various

Since the SPM consists of only one single mooring

SPM locations where the motions of the tanker often

point, the tanker is free to rotate around it. This

lead to high mooring forces. The two figures below

results in the advantage of minimal mooring

give an indication on how the mooring forces can be

forces as the tanker locates itself in the position

reduced.

of least resistance. A negative aspect is that certain environmental conditions can cause the

It has become clear that certain changes in

tanker to describe an unstable motion, also known

parameters can improve the motion behaviour of the

as fishtailing or galloping. This can lead to high

tanker under certain environmental circumstances.

mooring forces. If these mooring forces exceed

When these latter conditions change, however, the

the operability limit of the SPM system, the tanker

same original mooring parameter improvements

is required to abandon the transfer operation and

can now lead to higher mooring loads. The most

disconnect from the SPM system.

efficient method of stabilization found is the

The objective of this thesis is to determine the

application of a reverse thrust (by tug or own

dynamic behaviour of a tanker connected to an SPM

propulsion) which depends on the surge velocity of

system under various environmental conditions. To

the tanker.

gain an understanding of the motion behaviour of

Figure 1: Force in Time, without Tug

Figure 2: Force in Time, with Tug Thrust of 10 000 KN Student:

B. Lutje Schipholt

Begeleiders:

prof.dr.ir. J.A. Pinkster, prof.ir. J. Meek, E.W.W. Massie MSc, dr. P. Liu


75

76

0605

77

0605

Samenvattingen Technische Aardwetenschappen Petroleum Engineering and Geosciences (with specialisation in Applied Geophysics, Petroleum Engineering and Reservoir Geology)

78

Technische Aardwetenschappen: Petroleum Engineering and Geoscience

0605

3D depth imaging using PS converted waves

Recently, multicomponent seismic surveys, in

field) our most important invariant input parameter

which shear waves (S) are recorded in addition to

of the Superdix inversion loop.

compressional waves (P), have generated a great

Because of technical problems concerning the

deal of interest within the oil industry. It is hoped

implementation of the Full PreSTM kinematics in

that such surveys will improve both structural

Superdix/Figaro, we were unfortunately obliged to

imaging and reservoir characterisation. Exploiting

change our initial goal (= a for converted waves

this great advantage we although have to recognize

expanded Figaro 3D inversion technique) to a

that only depth imaging can guarantee a correct

2D conceptual analysis of all the individual steps

seismic focusing of these events and this only if the

effectuated by the Figaro/Superdix inversion

P&S depth velocity models can be well estimated.

algorithm. This conceptual analysis focuses on

During my graduation project, I therefore tried

Superdix’s two stages of ray-tracing. The first of

to expand the in TOTAL developed tomographic

these takes picked interpretations in migrated-time

stacking velocity inversion tool Superdix, for the use

and maps them into depth using a hypothetical

of PS converted waves. The philosophy behind this

interval velocity field, while the second checks

software package is to use data readily available

the validity of this field by simulating fully the

from conventional seismic processing and quickly

kinematics of seismic acquisition and processing as

produce an interval velocity field/depth model, while

accurately as possible.

adding all kinematic effects of the time processing

The purpose of the simulation of the first inversion

to the ray-traced travel time data before modeling

stage was thus to extract the model parameter

the migration velocities. Consequently a correct

estimate (the migrated CCP location in the time

depth velocity model can be found whatever kind of

domain (x)) from an attempted fit of the model

processing was applied, as long as the kinematics of

response to the observed data. Since the associated

the processing is accurately reproduced. We chose

model responses we found through analytical

here to apply the Superdix inversion technique on

evaluation of the Kirchhoff migration schemes are

FullPSTM images, which have become standard

complicated polynomial functions of the model

as the final step in seismic time processing in the

parameters, (non)linear least squares numerical

industry.

approximation techniques proofed useful for

For PS converted waves, we faced however well

performing this inversion. We were able to simulate

known difficulties related to the asymmetric

this first step for 2 and 3D converted waves, and

trajectory of converted waves, when applying

tested the influence of OBC redatuming on its

conventional prestack time migration and velocity

simpler 2D PP waves variant. Because of a lack of

analysis tools. The by TOTAL used PreSTM velocity

time we had to finish our simulation after this first

analysis tool (TIKIM), which is based on single

stage, and recommend the detemination of the right

parameter velocityscan techniques, could namely

depth velocity model, which maps the event to the

not handle a simultaneous optimization of both

correct observed time tm for future research.

velocity parmeters (VPS ,�eff) needed for an accurate determination of the P&S time velocity fields. The optimization of this image by alternative PSTM velocity analysis techniques became therefore together with its reaction on raybending and redatuming issues, a second objective of this study. The accurateness of this image is this important, since it is (together with its related stacked velocity Student:

V.E.J. Palmaers

Supervisors:

prof.dr.ir. C.P.A. Wapenaar and ir. J.L. Boelle (TOTAL)

For further information please contact the secretary of the section Applied Geophyics and Petrofysics: (31)15 2781328

0605


An investigation on “well impairment caused by particle deposition in radial geometry” using CT-scan technique For long time it is known that water and oil production wells deteriorate after years of production. One of the causes is damaging of the near wellbore zone due to particle deposition. This thesis concerns an experimental investigation on particle deposition in producing circumstances. The flow of a particle suspension through porous media can lead to permeability. These particles come from the formation such as fines and oil droplets. Deposition is more severe in radial environment, such as production wells. Because in radial environment, the particle flux compete to each other to reach the well bore, so we can see more permeability decline near production wells bore rather than the other part of formation. In microscopic point of view this phenomena has several causes like attraction between positive charged particles and negative charged grains (surface charge), bridging, straining and diffusion. On the macroscopic point of view several reasons affect on the permeability decline like flow rate, type of formation and porosity, type of particles suspended in the fluid and their sizes. In the experiments the effect of flow rate and suspension concentration on particle bridge formation is investigated. To achieve this objective several experiments run with different flow rates and different particle concentrated suspensions. In all of these experiments hematite is used as suspended particle. The porous media used in the tests, is loose sand with grain size between 150175μm. In addition deposition of particles (bridging) is measured online, using X-ray scanner. The most important result from the experiments are: 1. As flow rate increases the particle deposition increases. 2. As concentration in suspension increases the particle deposition in the core increases.

Student:

A. Vafaei Naeini

Supervisor:

prof.dr. P.K. Currie, ir. B.R. de Zwart

For further information please contact the secretary of the section Petroleum Engineering: (31) 15 2781328

79

80


0605

Modeling of the Placement of an Oil-Soluble Chemical in Porous Media for Water Control Self-selective in-situ gel formation is a new potential technology to decrease the production of water from oil reservoirs. In this method an oil-soluble chemical is being injected in the reservoir. The chemical which in this case is TMOS ( tetra-methylortho-silicate), reacts with water and ultimately results in the formation of a semi-rigid gel in the water phase. Due to this gelation, the relative permeabilities of the formation to water and oil change in favor of the oil phase, therefore the ultimate effect of this gelation is a reduction of the water production rate from the reservoir. The subject of this thesis was to model the flow of TMOS in a core, including the mass transfer of TMOS from oil phase to the water phase, and the occurring chemical reaction in the water phase. The numerical model was developed and programmed in MATLAB and the results are reflected in this report. The resulting curves show how the fluids flow inside the core and how the concentration of components change by time. The curve of the pressure drop over the core is the curve that we could compare to experimental results. A good agreement between them were observed. This simulator is ready for more developments in order to include the effect of gelation in the core. In addition, a new method was developed to derive the two-phase relative permeabilities inside a core from a core-flood experiment data. This, enables us to see the effect of gelation on the relative permeability of the core to the oil and the water phases. The method has been tested by synthetic inputs and the results are promising.

Student:

H. Valiollahi

Supervisors:

dr. P.L.J. Zitha, ir. H.J. Castelijns

For further information please contact the secretary of the section Petroleum Engineering: (+31) 15 2781328

0605


Production Prediction in a Waterflooded Naturally fractured Reservoir In this study the attempt is to perform automatic

very dependent on the starting points i.e. the initial

history matching by changing the slope of the oil

guess of the parameters. Moreover the forecast is

relative permeability curve and to forecast the

done based on the matched model hence the errors

production performance of a naturally fractured

committed in the models and their match progress

reservoir using the history-matched models

will influence the results of the forecast as well.

with the truth case. The main focus is on the secondary stage of the recovery from a naturally fractured reservoir, especially waterflooding. The most important recovery mechanisms from a waterflooded fractured reservoir such as imbibition, gravity drainage and viscous forces are taken into account in the simulated models. The truth case is defined as a high-resolution dual porosity reservoir model constructed based on the actual field data. And is used to generate the data required for the history matching exercise and the production forecast i.e. field oil production rate, bottom hole pressure in the injection wells. To carry history matching on a reservoir production data, several low-resolution realizations of the reservoir are independently modeled. These lower resolution models are history matched by both the manual and automatic history matching methods. The automatic history matching is based on the gradient method with an objective function that is used to optimize the oil production rate mismatch in production wells in addition to the bottom hole pressure data mismatch in the injection wells. Once the manual history matching is done the models are undergone the automatic matching. The models have two parameters; one is the fracture density (σ), which is used for the manual history matching and the other one is the oil-water relative permeability curve that is utilized in the automatic history matching. The lower resolution history matched models are then used to assess the uncertainty in the forecast. Subsequently the results are analyzed by comparing the production data from the models and the truth case. The results show that applying the automatic history matching by the use of local optimization algorithm may not result in an optimum value for the objective function because it is very likely to trap in the local minima and the resulting value is Student:

Z. Haeri Mehrizi

Supervisor:

prof.ir. C.P.J.W. van Kruijsdijk

For further information please contact the secretary of the section Petroleum Engineering: (+31) 15 2781328

81

82

0605

83

0605

Samenvattingen Technische Aardwetenschappen

Engineering Geology

84

Technische Aardwetenschappen: Engineering Geology

0605

Injection of oxygen-rich water as an arsenic remediation technique: visualization experiments Adsorption/co-precipitation with iron oxides is

the actual reaction rate constants in time. The

the most commonly adopted method for arsenic

rate constant appeared to be decreasing in time.

removal from contaminated water, because this

This decrease was attributed to the passivation

method is both effective and cheap compared to

phenomenon and the decrease of available effective

other methods. A large drawback of conventional

surface area. The average reaction rate constant,

techniques is the production of arsenic containing

1.64 •1012 mol-2 m-2 s-1 atm-1, agrees well with the

waste. The method that is investigated in this

values of batch experiments reported in literature.

project, the injection of oxygen-rich water, transfers the processes of conventional above ground treatment techniques into the subsurface. During injection of oxygen-rich water iron compounds that are present in the subsurface are oxidized to iron hydroxides. Newly produced iron oxides are well-known arsenic scavengers. So when water is withdrawn, arsenic in the ground water adsorbs to the newly formed iron oxides and is retained from the ground water. Laboratory experiments were carried out to acquire more insight and understanding of the processes associated with in-situ arsenic remediation. A flat transparent Perspex cell, filled with glass beads, is used to represent the subsurface. Green rust is chosen as the iron compound of interest, because of its colour, its known composition and its natural occurrence. During the introduction of oxygen-rich water, photographs are taken to monitor the change from green rust to orange lepidocrocite. Microelectrodes are used to measure oxygen and pH in two sections along the length of the cell. Using image analysis a spatial and temporal distribution of ferrous iron concentration is obtained from the photographs. This iron(II) profile is used as input for the transport equations of oxygen and hydrogen, from which oxygen and hydrogen profiles are calculated. An acceptable agreement between the measured and the calculated hydrogen and oxygen profiles was obtained, which validates the model. The calculated oxygen and hydrogen profiles, combined with the ferrous iron profile obtained by image analysis, are used to determine Student:

V. van Beek

Supervisors:

dr. M.I.M. Darwish, dr. J. Bruining, dr.ir. D.J.M. Ngan-Tillard, dr.ir. G.A.M. van Meurs, dr. C. Hofstee

For further information please contact the secretary of the section Engineering Geology: (31) 15 2781328

85

0605

Samenvattingen van afgelopen jaar

86

Samenvattingen afgelopen jaar

Samenvattingen afstudeeronderzoeken maart 2005

0605

The behaviour of bored concrete tunnel linings under fire conditions

Samenvattingen Civiele Techniek

B.T.F. van Olffen

Mechanica, Materialen en Constructies

Analytical return mapping for computational

The influence of the connection characteristics

plasticity

on the seismic performance of precast concrete

S.E. Pel

structures S. Abdul Hussien

Predictie van trillingen door wegverkeer A. Ramkema

Applicability of ultra-high performance fibrereinforced

Flexibele hoogbouw

A.F.M. Aljeboury

L. Rob, T. Willeboordse

Parametric instability of deep-water risers

Validation of risk control strategy

J. Brugmans

N. Silman

Duurzaamheid van grote infrastructurele werken

Alternatief ontwerp spoorviaduct KW 75

F.H. Cox

betuweroute W. Smit

Barge Installed Platform R. van Dijk

Flange induced buckling Student: A.G. Toma

IJmeerbrug S.J. Duijst

Kokerligger in zeer hogesterktebeton met externe voorspanning

Effect Eurocode verkeersbelasting op de minimale

A. ten Voorde

constructiehoogte van prefab bruggen en viaducten M.P. van Eendenburg

ZOAB proefstukken beproefd met de gemodificeerde Hveem Stabilometer

Train induced vibrations in soils

M. Willemsen

D. Haak Bouwtechniek en bouwproces

Gecombineerde voorspanning in statisch onbepaalde

Veiligheid en exploitatie van zwembaden

prefab betonnen brugliggers

R.L. Backer

S. den Hertog

Constructief ontwerp ‘V-tower’ P. Bakkenes

Timber-concrete composite traffic bridge W.B.Hulsbergen

Verband in hoogbouw K. de Boer

Geprefabriceerde gebouwen onder aardbevingbelasting

Daglichttoetreding in kantoren en de gevolgen op

S. Kanbak

het energiegebruik W.A. Bont

Een oriënterend materiaalonderzoek op combinatiedeklagen

Form finding and Structural optimization

H. Menninga

J.L. Coenders

0605


Explosieveiligheid bij meervoudig ruimtegebruik

Topsportcomplex Apollohal

Y. v. Diermen

D. Stolwijk

Instrumentatie voor het afstemmen van vraag en

Inzet van elektro-osmose bij kleibetonachtige

aanbod in de bouw

materialen

E. Hellemans

W.S. Terpstra

Prefabricage bij blobconstructies

De impact van ICT

H. Jansen

J. Voerman

Herbestemming Konings Staal R.J.A. Janssens

Waterbouwkunde en Geotechniek

Remote sensing of the river Rhine plume L. Arentz

IJspaviljoens in Nederland S. Kers

WCT schuifproef R.J. Bakker

Waarde gestuurd R.J.G. Klaassen

Single toplayer of cubes with granular joint filling S.G. van den Berg

Uitzicht en daglicht in patiëntenkamers P.X. Kuijten

Uitvoeringstechnieken voor korte oeververbindingen C.A. Bijl

The technical feasibility of straw as a building material in The Netherlands

Het effect van gaten in de sandwichwand onder

P.B. van Luipen

Amsterdam Centraal A.W.O. Bots

Verbeterinstrument Gemeentelijk Reinigingsmanagement (VEGER)

Plastic design of breasting dolphins

P.J.H. Mul

E. Bruijn

Het natuurlijk brandconcept, wat levert het op in de

Numerical modeling of nonlinear NewWaves for

praktijk?

impact assessment on offshore structures

S.A.E. Mulder

W.J. Burger

Computational Wind Engineering

Influence of loading rate on pile capacity in

Student: R.F. van Nalta

unsaturated sand J. Dijkstra

Uitbesteden van eenvoudige werken bij ProRail R.W.H. Pepers

Parameteranalyses en optimalisatie van kademuren voor de Tweede Maasvlakte

Slijtage aan de glijbanen van het uitschuifbare

J.M. van Gaalen

voetbalveld in stadion Gelredome E.H. Roche

Fracture Grouting in Theory R. te Grotenhuis

Stempeling metrostation Rokin M. Schol

Artificial Surf Reefs M. Henriquez

87

88


0605

Corrigeren van de afvoerverdeling op splitsingspunt

Hoogwater Informatie Systeem voor polders (HIS-

De Pannerdensche Kop

polders)

V.M. Hermeling

M. Hessami

Axial pre-stress in the lining of a bored tunnel

Origin and behavior of particles in drinking water

A.J. Koek

networks Student: C.F.T. Kivit

Het ontwikkelen van een model voor boegschroefstralen bij verticale kademuren

Hydraulisch gedrag van deeltjes in een drinkwater

T.J. van der Laan

distributienetwerk M.C. Lut

Longterm morphological modelling of Venice Lagoon D.G.J. Maas

Water induced crack initiation in an aquifer D.P.J. Oostveen

Long-term morphological evolution of the Norderneyer Seegat

Propagation of weather forecast uncertainties in

J.M. Müller

flood forecasting H.C. Winsemius

Draagkracht van schroefpalen J.A. Prakken

The description of groundwater in hydrological modelling

Turbulence structures affecting stone stability in

A.D. de Wit

backward-facing step flow. R. de Ruijter


Automatisch ondergrondse oplossing voor Erosion of rubble mound near-bed structures under

parkeerprobleem in Haagse buurt

irregular waves

O.H.J. Fransen

W.T. Saers Een planmatige aanpak voor het uitvoeren van Research on costs of armour units

evacuaties in Nederland

J. Wagner

J. Kalfsbeek

Flood management in Lonjsko Polje

Leefstijlen in de ruimtelijke planningvraagstukken

G.A. van der Wedden

L. Mulalic

Watermanagement

Comparison of LogSum methode to traditional

De verandering van de overstromingsrisico’s en de

congestion costs computations

veerkracht van de onbedijkte Maas in de tijd

P. de Raad

E.E. van Bemmel Een economisch geografische blik op Boskoop Quantifying top layer interception and evaporation

E. Rietveld

U.A. Brandt HOT lane: a road to better accessibility Membraanvervuiling in membraanbioreactoren door

I.M. Stienstra

extracellulaire polymere substanties S.P. Geilvoet

Toepassingsmogelijkheden van dynamisch railverkeersmanagement in Arnhem J. van den Top

0605

De entree van de stad D. van Veen


Bouwtechniek en bouwproces

De overkapte snelweg J. van den Berg

Samenvattingen Technische Aardwetenschappen

Systeemontwerp glazen voetgangersbrug F.J. van Gijn

3D depth imaging using PS converted waves V.E.J. Palmaers

Warmtevraagpatroon van woonwijken M.F. Kerssemakers

Inversion of shallow seismic and electromagnetic data to obtain local angle-dependent reflection

Constructief ontwerp voor woontoren Oostplein,

coefficients

Rotterdam

R.P. Maarsen

K. Kerstens Milieuanalyse van grote glasoverkapte ruimten

Samenvattingen Offshore Engineering

T.S. Metz

Design of a motion-compensated platform for

Meervoudige functionaliteit

offshore wind turbine maintenance operations

M. van Putten

S.J.P. Hoonings Kansen op de afvalwatermarkt Maintenance of Offshore Wind Farms

E.F.J.M. Timmermans

A. Quentin Geloofwaardige transformatie N. van der Vlist Samenvattingen afstudeeronderzoeken november 2004

Waterbouwkunde en Geotechniek

Effectiviteit van een regelaar op de splitsingspunten Mechanica, Materialen en Constructies

Dubbeldeksbruggen over de Merwede

van de Rijn E. Arnold

W. Claassen The influence of flow acceleration on stone stability Netwerk en radiaal convergerend hangersysteem

M. Dessens

T.K.L. Do Probabilistic evacuation decision model for river Girders with trapezoidally corrugated webs

floods in the Netherlands

H. de Hoop

B.I. Frieser

Failure modes of a reinforced concrete beam

Capacity study for the Rio de la Plata waterway,

subjected to explosion loadings

Argentina

E. Oldenhof

G.A.J Frima

Ontwikkeling van een numeriek 3D-model voor

Dijkdoorbraken in Nederland

breukmechanica-analyses van buisverbindingen

K.A.J. van Gerven

M. Oomens Modelling the Rhine River Plume W. Jacobs

89

90


0605

Stability of armour and secondary layer in a single

The Surma - Kushiyara river basin: water allocation

layered tetrapod breakwater

now and in the future

W. de Jong

B.M. de Jong

Ontpolderen: wel of niet?

Effectieve nat- en droogteschadereductie

J.S. Kemerink

onmogelijk? L.C. Oosterom

Improved calculation method for the workability during pipe laying

Natural water isotopes for the quantification of

M.W. Kooy

infiltration and inflow in sewer systems R.P.S. Schilperoort

Inlaatconstructie voor noodoverloopgebieden

Comparison of sewer systems model building and

K.S. Lam

calibration techniques E.J. Witkop

Sedimentverdeling bij riviersplitsingen C.F. van der Mark


Ontwerp lokaal openbaarvervoersysteem Almere De containerterminal van de toekomst

2010-2030

C.H. Paus

M. van Bokhorst

Brunei Maritime Masterplan

Stoptrein of Snelbus?

A.F. Prinsen

B.F. Bosman

Towards the limits of uniqueness of the Mohr-

Leisure in Nederlandse steden

Coulomb model

N. Brouwer

A. Rohe Ruimtelijke capaciteitsproblematiek van zeehavens Het stortgedrag van een schuifstorter

belicht vanuit de functionele dynamiek

T.G. de Vos

A.J.C. van ’t Hof

Wave attenuation in mangrove wetlands

Milieu-effecten in een kosten-batenanalyse

W. de Vos

M. Nelissen

Design aspects of submerged vanes

Analyse en toetsingen van treindienstregelingen met

J.A. van Zwol

behulp van PETER A.J. Potuijt

Watermanagement

The resilience concept in flood risk management for

Routekeuze voetgangers op stations

the lowland part of the Mekong River

A.E.M. van de Reijt

M.C. Alderlieste Offshore Engineering

Frequentie analyse met heterogene tijdreeksen

Dynamic response calculations of offshore wind

A.M.R. Bakker

turbine monopile support structures D.J. Cerda Salzmann

Slimme stuwen K.C. Huising

Lifecycle risk management system line-infrastructure M.W. van Delft Nonlinear vessel-induced dynamics of a deepwater

0605


pipeline during J-Lay

Sterkte analyse van ‘De Delft’

I. Drummen

P.B. Parmessar

Implementation of a non-linear new wave in the

Design and analysis of a large timber shell

numerical wavetank ‘Comflow’

R.P. Schaap

J.M. Heemskerk Betrouwbaarheid van boortunnels Concept design of a steel substructure for an

W.A.A. Smetsers

offshore gas platform B.J. Mathot

Dynamics of expansion joints M.J.J.M. Steenbergen

Evaluation of a marine current energy converter T. Renaud

Bouwtechniek & Bouwproces

Samenwerkingsvormen in de GWW-sector, een ontwikkeling in kaart gebracht Samenvattingen afstudeeronderzoeken juni 2004

D. van As

Mechanica, Materialen & Constructies

Afwegingskader voor het inschakelen van

Combined Prestressing in Precast Bridge Girders

marktpartijen bij de ontwikkeling van

S.R. Brahmatewari

Tracewetplichtige projecten R. de Boer

Remming- en geleidewerken in vezelversterkte kunststoffen

De subjectieve waardering van woonkenmerken

A. van Gellecum

D. Bos

Ontwerpaspecten bij het toepassen van hoge

Verbetering van het bouwproces door sturen op

sterkte staal in constructies

waarde en kosten

H. van Gemerden

W.J.T.M. Coenen

Strokenverdeling voor het wapenen van scheve

Ruimte voor werk!

plaatveldviaducten

S. van der Gaag

H.W.M. van der Ham Topsporthal Den Haag Draagvermogen van Wingplates

K. Heidt

J.A. Hazenbos Wateraccumulatie op lichte platte dakconstructies Optimal prestressing of membrane structures

T. Keppler

W. Kragting Effect kantoorgebouwvorm op de milieubelasting Stabiliteit van in het werk vervormde glaspanelen

A. Laaraj

voor dubbelgekromde gevels H.A. van Laar

Onderzoek naar thermische behaaglijkheid in kantoorgebouwen

Wind-induced dynamic behaviour of the law-court in

H.F. van der Leij

Zwolle A.G. Laurentius

Zeoliet - vochtbuffering met behulp van hygroscopische materialen R.H.J. Looman

91

92


0605

Research to silicone coated fibreglass

Noodsluiting van een dijkdoorbraak bij hoogwater

C.A.G. Nederpelt

I.A.M. Joore

Dynamisch sturen bij particulier opdrachtgeverschap

Schuifproef Beton-Breuksteen

M. du Prie

J.F. Joosse

Handboek werkvoorbereiden van stenenwerken

Overflow sampling of Trailing Suction Hopper

A.G.M. Roels

Dredgers K.A. Kerssemakers

Een Regionaal Overslag Centrum in Roermond J.W.A. Scheepers

Morfodynamica en hydrodynamica van de Hollandse kust

Brandveiligheid van luchthaven terminals, het

P. van de Rest

evacuatieproces S. Smit

Onderzoek naar liggerwerking bij steenzettingen S. Schoen

Curved high rise building J.H.G. Thuis

Waterkering in de stad B. Stalenberg

Functionele maatregelen t.b.v. brandveiligheid ondergrondse stations

Influences of fluid accelerations on the threshold of

A.J. Tromp

motion M.M.A. Tromp

Het BouwPortaal W. van Vegchel

Morphological development of the western Wadden Sea after human intervention near the Afsluitdijk

Waterbouwkunde & Geotechniek

M.J. Ubink

Beach Nourishment M.J. Bodegom

Extensieve herstelmethoden voor waterremmende constructies

Experimental research of wave overtopping on a

V. Veenbergen

breakwater with concrete armour units J. Cui

Detailontwerp van een ophaalbrug in zeer hoge sterkte beton (B200)

Breakwater stability under tsunami attack for a site

L.A.M. Zeestraten

in Nicaragua ing. K.F.M. Cuypers

Watermanagement Kans op wateroverlast, statistiek voor- of achteraf?

Overland-channel flow modelling with Flowsim

J.C. Bossenbroek

N. Goorden The influence of precipitation front dynamics on Verbeteren van de ontwerpformules voor het

high discharges in the River Rhine

bepalen van troskrachten bij binnenvaartschepen

C.A. van den Dool

R. Hofstra SimGro en stroming in open waterlopen De observatiemethode in de geotechniek R.B. Jongejan

N. H. Meuter

0605

Sturingsregels voor het operationele waterbeheer van polderboezemsystemen M.A.J. Swinkels Stedelijk waterbeheer bezien door de 3D-Bril M. Vroege Transport & Planning Rekenmodellen van betonnen tunnelconstructies vergelijken met praktijkmetingen M. Beekmans Het Karlsruhe-model in Nederland R.P. Groenewegen Spreiding in kwaliteit bij aanleg van nieuw ZOAB A.J.J. Meerkerk Evaluation of structural performance, deterioration and optimum maintenance strategies for asphalt roads S.A. Meskellie


93

94

0605

95

0605

Leerstoelen faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen

96

0605

Leerstoelen faculteit Civiviele Techniek en Geowetenschappen

Leeropdracht

Naam hoogleraar

Telefoon 015-27. . .

Afdeling Bouw Sectie ConstructieMechanica

Constructie mechanica

vacature

Dynamica

prof.ir. A.C.W.M. Vrouwenvelder

Numerieke mechanica

vacature

84782

Sectie Civieltechnische Materiaalkunde & Duurzaam bouwen

Waarnemend sectiehoofd

prof.dr.ir. K. van Breugel

Fund. en toegepaste materiaalk.

vacature

84954

Sectie Weg- en Railbouwkunde

Wegbouwkunde

prof.dr.ir. A.A.A. Molenaar

84812

Railbouwkunde

prof.dr.ir. C. Esveld

87122

Sectie Gebouwen en Civieltechnische Constructies

Algemene constructieleer

prof.ir. L.A.G. Wagemans

84752

Betonconstructies

prof.dr.ir. J.C. Walraven

85452

Betonmodelleren & materiaalgedrag

prof.dr.ir. K. van Breugel

84954

Bouwfysica/installaties

prof.ir. J.J.M. Cauberg

83387

Houtconstructies

vacature

Staalconstructies

prof.dr.ir. J. Wardenier

82315

Staalconstructies

prof.dr.ir. F.S.K. Bijlaard

84581

Staalconstructies gebouwen

prof.ir. J.W.B. Stark

82303

Uitvoering constructies

vacature

Utiliteitsbouw

prof.dipl.-ing.J.N.J.A. Vamberský

85488

Methodisch ontwerpen

prof.dr.ir. H.A.J. de Ridder

84921

Bouwinformatica

vacature

Sectie Bouwprocessen

Afdeling Waterbouwkunde en Geotechniek Sectie Vloeistofmechanica

Vloeistofmechanica

prof.dr.ir. G.S. Stelling

Environmental hydroinformatics

prof.dr.ir A.E. Mynett

Alg. aspecten v.d. vloeistofmech.

prof.dr.ir. J.A. Battjes

85426 85060

Sectie Waterbouwkunde en Offshore Engineering

Probabilistische technieken en Waterbouwkundige Kunstwerken


85278

Kustwaterbouw &Kustmorfodynamica


84285

Havens en scheepvaartwegen

prof.ir. H. Ligteringen

84285

Riviermorfologie & rivierwaterbwk.

prof.dr.ir. H.J. de Vriend

81541

Offshore technologie (tot 1/1/2006)

prof.dr.ir. J. Meek

84777

0605

Leeropdracht

Leerstoelen faculteit Civiviele Techniek en Geowetenschappen

Naam hoogleraar

Telefoon 015-27. . .

Rioleringen

prof.dr.ir. F.H.L.R. Clemens

85227

Afvalwaterzuivering

prof.ir. J.H.J.M. van der Graaf

81615

Drinkwatervoorziening

prof.ir. J.C. van Dijk

85227

Hydrologie

prof.dr.ir. H.H.G. Savenije

81433

Waterbeheer

prof.dr.ir. N.C. van de Giesen

87180

Grondwater hydrologie

prof.dr.ir Th. N. Olsthoorn

87346

Algemene vervoer- en verkeerskunde

prof.dr.ir. P.H.L. Bovy

84611

Verkeers- en vervoersmanagement

prof.dr. H.J. van Zuylen

82761

Vervoer- en verkeersvoorzieningen

prof.dr.ing. I.A. Hansen

85279

Infrastructuur

prof.ir. F.M. Sanders

81780

Algemene geologie

prof.dr. S.B. Kroonenberg

86025

Productiegeologie

prof.dr. S.M. Luthi

86019

Olie- en gasproductiesystemen

prof.dr. P.K. Currie BSc.MSc.PH.

86033

Reservoirtechniek

vacature

Afdeling Watermanagement Sectie Gezondheidstechniek

Sectie Waterhuishouding

Afdeling Transport & Planning Sectie Transport & planning

Afdeling Geotechnologie Sectie Toegepaste geologie

Sectie Grondstoffentechnologie Sectie Petroleumwinning

Sectie Technische geofysica en petrofysica

Geophysical imaging methods

Prof.dr. W.A. Mulder

83666

Integrated time-lapse methods

Prof.dr.ir. R.J. Arts

85190

Technische geofysica

prof.dr.ir. C.P.A. Wapenaar

82848

Grondmechanica

prof.dr.ir. F. Molenkamp

85280

Grondwatermechanica

prof.dr.ir. F.B.J. Barends

85423

Funderingstechniek

prof.ir. A.F. van Tol

85478

Ondergronds bouwen

prof.ir. J.W. Bosch

Geo environmental engeneering

vacature

Sectie Geo engineering

82844

97

98

0605

Ontwerp en Lay-out:

MultiMedia Services TU Delft Druk:

Sieca Repro bv, Delft © 2005

Afstudeeronderzoeken Juni 2005

Recommend Documents