Beleidsplan Afdeling Bouwkunde

Kwaliteitshandboek Bouwkunde

Departement IW&T

Toepassingsgebied: algemeen Afgedrukt: 28-10-09 Doc nr.: DS104 Revisie nr.: 1/LBE Pagina 1 van 8 Beleidsplan Afdeling Bouwkunde

Toepassingsgebied Algemeen X Afdeling Bouwkunde Opleiding ‘Academische Bachelor in de Industriële Wetenschappen, X Bouwkunde’ X Opleiding ‘Master in de Industriële Wetenschappen, Bouwkunde’

Beleidsplan Afdeling Bouwkunde

DS104 Beleidsplan Afdeling Bouwkunde

1/8


Departement IW&T


Beleidsplan Afdeling Bouwkunde 1.

Inleiding

In het beleidsplan van de afdeling bouwkunde – KHBO-IW&T – wordt beknopt beschreven hoe vanuit wetenschappelijk onderzoek binnen de afdeling de opleiding bouwkunde ondersteund zal worden. Sedert de aanvang van het academiejaar 2007-2008 wordt door de afdeling bouwkunde aan de KHBO-IW&T de masteropleiding : Master of Science in de Industriële Wetenschappen, in Landmeten, niet meer aangeboden. Daarom worden hierna enkel de onderzoeksdomeinen toegelicht voor de masteropleiding:  Master of Science in de Industriële Wetenschappen, in Bouwkunde. De onderzoekslijnen die de afdeling bouwkunde – KHBO-IW&T als speerpunten ziet uit te bouwen zijn geënt op enerzijds kennis verworven via thesissen en anderzijds projectmatig onderzoek. Waar mogelijk sluiten ze ook aan op het doctoraatswerk van de promotor van de onderzoekslijn. Er werd gekozen om een aantal eigen onderzoekslijnen als speerpunten in het onderzoek van de afdeling bouwkunde – KHBO-IW&T verder te ontwikkelen. Daarnaast wordt er ook medewerking aan de onderzoekslijnen bij de afdelingen bouwkunde van de partnerinstituten. De keuze voor de ontwikkeling van de eigen onderzoeksdomeinen is verweven met de ontwikkelingen binnen de Associatie KUL, in het bijzonder de vorming van de Geassocieerde Faculteit Industriële en BioWetenschappen (GFIBW) op 21 maart 2006 en de verdere evoluties zoals die meegedeeld zijn op de GFIBW-congressen (6/2/2007 en 10/01/2008). Op niveau van de departementen IW&T van de hogescholen zijn er tussen de respectievelijke afdelingen bouwkunde (KHBO – KaHoSL – Wenk/DeNayer) al langer afspraken gemaakt betreffende de onderzoekslijnen die de verschillende afdelingen willen opzetten en de toekomstige samenwerking na volledige integratie in de (G)FIBW. Uit de verschillende vergaderingen van de begeleidingscommissie en integratiecommissie bouwkunde binnen de werking van de Associatie KUL, is duidelijk gebleken dat het onderwijs – wat onder de bevoegdheid van de Faculteit valt – gestoeld moet zijn op onderzoek en dat het onderzoek in nauwe verwevenheid moet gebeuren met het Departement Burgerlijke Bouwkunde. Deze evolutie, nl. onderwijsbevoegdheid binnen faculteiten en onderzoeksbevoegdheid binnen de departementen, is ook volop aan de gang binnen de KUL – Groep Wetenschappen, onder impuls van vice-rector Maex. Rekeninghoudende met voorgaande en deze evolutie kan de organisatie van het onderzoek binnen de afdeling bouwkunde niet losstaand van de andere afdelingen (vakgroepen) bouwkunde en bouwkunde-landmeten binnen de GFIBW en van de afdelingen van het Departement Burgerlijke Bouwkunde KUL ontwikkeld worden. Het ontwikkelen van nieuwe onderzoeksdomeinen (naast de al bestaande eigen) is sterk verbonden met de grootte-orde van de beschikbare middelen en personeelsomkadering. De afdeling bouwkunde van de KHBO-IW&T is heel bescheiden wat financiële middelen betreft en met slechts 6 voltijdse personeelsleden en 0,5 VTE‟s-onderzoekers zelfs klein te noemen. Bovendien moet er rekeninggehouden worden met de leeftijdscategorie waarbinnen het grootste deel van de personeelsleden valt. Het is niet evident of haalbaar om personeelsleden ouder dan 50 jaar nog tot het opzetten van onderzoekslijnen aan te sporen. Omwille van de beperkende factoren werd daarom gekozen om de eigen onderzoeksdomeinen verder te ontwikkelen en daarnaast toe te treden tot de onderzoeksgroepen die bij de collegaafdelingen bouwkunde als speerpunt opgezet worden. Eigen onderzoeksdomeinen en positie op lange termijn: - Duurzame technologische ontwikkeling van recyclage in de bouwkunde DS104 Beleidsplan Afdeling Bouwkunde

2/8


Departement IW&T


- Waterbouwkunde - Gronddynamica Andere onderzoeksdomeinen Andere onderzoeksdomeinen waar samenwerking met de andere hogescholen en overeenkomstige afdelingen van het departement burgerlijke bouwkunde – KUL.


3/8


Departement IW&T

2.


Eigen onderzoekslijnen

2.1. Duurzame technologische ontwikkeling van recyclage in de bouwkunde De afdeling bouwkunde wil deze onderzoekslijn verder uitbouwen door middel van projectmatig wetenschappelijk onderzoek en kennisvertaling via maatschappelijke dienstverlening. Promotor Ing. Luc Boehme Personeelsleden Ing. Luc Boehme NN (wetenschappelijk medewerker vanaf 1/1/08) NN (wetenschappelijk medewerker vanaf 1/1/08) Doelstelling van het onderzoek Duurzaam bouwen is een uitdaging waar de bouwsector mee geconfronteerd wordt en dit houdt meer in dan louter bouwen met materialen die een lange technische levensduur hebben. Bij duurzaam bouwen zijn alle partijen die bij het bouwproces komen kijken, van ontwerper tot gebruiker – van producent tot verwerker – van overheid tot jan-met–de pet, betrokken. In de analyse van „wieg-tot-graf‟ wordt vaak te weinig gedacht aan de sloopfase en de mogelijkheden die recyclage bieden in het bereiken van een duurzame technologische ontwikkeling. Zeker op vlak van ontginning van schaarser wordende grondstoffen kan een geschikte recyclagetechnologie helpen om de uitputting van grondstoffen te voorkomen door het bereiken van een gesloten kringloop. Het onderzoek dat in deze onderzoeksgroep aangetrokken wordt is vooral gericht op het herkennen van mogelijke geschikte toepassingen in de bouwkunde waar recyclage met succes kan gerealiseerd worden en het valoriseren ervan. Projecten Na de twee afgelopen HOBU-fondsonderzoeksprojecten “recyMblok” (budget: 294993 euro) en “recycle” (budget 271031 euro), waarin de recyclage van mengpuin met hoge dosering in respectievelijk metselblokken en vrijliggende fietspaden met succes werd aangetoond, is er een nieuw Tetra-onderzoeksproject : “RecyScreed”. Korte beschrijving “Recyscreed” Bij stopzetting van de grindwinning in Limburg kan Vlaanderen slechts in 15% van de eigen behoefte aan bouwzand voorzien. Het hoofdbestanddeel in cementgebonden dekvloeren, beter bekend als “chape”, is een bouwzand met kaliber 0/6mm. Omdat in de sector van de dekvloeren zeer veel kleine KMO‟s werkzaam zijn die de economische invloed van een tekort aan bouwzand sterk zullen voelen, wordt hier gekozen voor het bestuderen van een mogelijke toepassing waarin de natuurlijke granulaten deels vervangen worden door secundaire grondstoffen. Dit project heeft tot doel het mogelijk gebruik van puingranulaat fractie 0/6 mm (puinbrekerzand) als gedeeltelijke vervanger (30 – 50%) voor het grof bouwzand in cementgebonden dekvloeren te bestuderen, zonder dat er een sterkteverlies optreedt en met controle van de krimpverschijnselen. De onderzoeksgroep baseert zich hierbij op de ervaring verworven in voorgaande HOBU-projecten van dit puinmateriaal. Uit deze onderzoeksprojecten is o.a. geleerd dat er bijzondere aandacht moet geschonken worden aan het poreuze karakter van het puingranulaat, wat zich vertaalt in een andere waterbehoefte dan bij natuurlijke grondstoffen. Voor elke toepassing moet telkens de invloed van de waterbehoefte in het beoogde mengsel opnieuw bekeken worden omdat dit niet alleen mengsel gerelateerd is, maar ook met de andere samenstellende delen, de uitvoerings- en gebruikswijze DS104 Beleidsplan Afdeling Bouwkunde

4/8


Departement IW&T


gekoppeld is. Het poreuze karakter van het granulaat beïnvloedt het droog-, krimp- en scheurgedrag van cementgebonden dekvloeren. Er moet daarnaast eveneens rekening gehouden worden met de aanwezigheid van reststoffen (o.a. gipsresten en hout) die, net als de waterbehoefte van het granulaat een negatieve impact kunnen hebben op de binding en finaal op de mechanische kenmerken van het eindproduct. Hoe hiermee in deze voorgestelde toepassing moet worden omgesprongen, is in hoofdzaak het onderwerp van deze experimentele studie. Daarbij zal rekening gehouden worden met de onderscheiden uitvoeringsmethoden van cementgebonden dekvloeren: hechtend en niet-hechtend en zwevende dekvloeren. Partners K.U.L.- Departement Burgerlijke Bouwkunde en WTCB als wetenschappelijke partners. Holcim, V.V.S. (Vereniging Verwerkers Slooppuin), Clicque (dekvloerbedrijf), ARC, O.B.B.C., VCR (slooppuinverwerkende bedrijven).

Valorisatie van de resultaten naar het onderwijs Net als bij de vorige twee HOBU-projecten wordt de opgedane kennis van dit Tetra-project nadien opgenomen in het onderwijsleeractiviteit “Duurzaam Bouwen en Recycleren”. Daarbij kunnen er ook lab-opdrachten voorzien worden zodat studenten kennis kunnen maken met de verschillen in eigenschappen en mogelijkheden van primaire en secundaire granulaten.

2.3 Onderzoekslijn Waterbouwkunde Promotor: dr. ir. Björn Van de Walle Personeelsleden Björn Van de Walle Doelstelling van de onderzoekslijn Het onderzoek van de onderzoekslijn Waterbouwkunde heeft tot doel waterbouwkundige fenomenen beter te begrijpen d.m.v. projectmatig wetenschappelijk onderzoek. Het onderzoek spitst zich hoofdzakelijk toe op de kustwaterbouwkunde en in de tweede plaats op de rivierwaterbouwkunde. Daar waar tot op heden het onderzoek zich eerder via eindwerken en op persoonlijk (nietgesubsidieerd of low cost) initiatief van de promotor voltrok, is een eerste doelstelling van de onderzoekslijn het aanvragen van de nodige kredieten om projectmatig onderzoek mogelijk te maken. Wegens de beperkte financiële middelen aan de hogeschool enerzijds en de reeds bestaande en goed uitgebouwde onderzoeksfaciliteiten in Vlaanderen voor waterbouwkunde anderzijds waardoor het opstarten van een eigen waterbouwkundig (fysisch) laboratorium niet aan de orde is, is de tweede doelstelling het intensifiëren van de samenwerking met bestaande onderzoekscentra waterbouwkunde. De derde doelstelling is de verspreiding van onderzoeksresultaten via de gebruikelijke fora: publicaties in (inter)nationale tijdschriften, proceedings van congressen,… Projecten van de onderzoeksgroep Toekomstige onderzoeksonderwerpen zijn: • onderzoek naar golfoploopsnelheden bij stortsteengolfbrekers • onderzoek naar neural networks voor golfoploop • onderzoek naar de stabiliteit van zeedijken t.g.v. getijdenwerking en de daardoor geïnduceerde grondwaterbewegingen in de kern van de dijk • onderzoek naar erosiegevoeligheid van het landwaarts talud van een dijk


5/8


Departement IW&T


Partners Er wordt samengewerkt met: • KULeuven (Afdeling Hydraulica): prof. dr. ir. Jaak Monbaliu • UGent (Afdeling Weg- en waterbouwkunde): prof. dr. ir. Julien De Rouck en prof. dr. ir. Peter Troch • IMDC: ir. Koen Trouw • Technum: ir. Cathy Boone • Waterbouwkundig Laboratorium Borgerhout: dr. ir. Tom De Mulder • VLIZ • Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap – MOW – Afdeling Kust (ir. Tina Mertens, ir. Stefaan Gysens) en Maritieme Toegang (ir. Jan Goemaere, ing. Steve Timmermans, ir. Luc Van Damme) Valorisatie van de resultaten naar het onderwijs De onderzoeksresultaten van het onderzoek worden in het opleidingsonderdeel „Waterbouw‟ (KHBO) en „Waterwegen‟ (KaHoSL) opgenomen. De publicaties uit de onderzoekslijn worden ter beschikking gesteld van de studenten en, waar mogelijk, besproken. Eventueel kan/kunnen één of meerdere laboopdrachten (in het opleidingsonderdeel „Lab Bouwkunde 2‟ in het masterjaar) voortvloeien uit het onderzoek.

2.4. Gronddynamica De afdeling bouwkunde wil deze onderzoekslijn verder uitbouwen door middel van projectmatig wetenschappelijk onderzoek en kennisvertaling via maatschappelijke dienstverlening. Promotor Dr ir Wim Haegeman Personeelsleden Dr ir Wim Haegeman Dr Ir Christian Karg (wetenschappelijk medewerker) NN (wetenschappelijk medewerker vanaf 1/1/08) Doelstelling van het onderzoek De onderzoeksactiviteiten oriënteren zich in de richting van fundamenteel parameteronderzoek van grondmateriaal met bijhorende ontwikkeling van labo- en terreinproeven. Het spanningsvervormingsgedrag van gronden in het kleine vervormingsgebied wordt hierin omwille van de groeiende interesse en vraag naar statische en dynamische grond-structuurinteracties een belangrijk onderzoeksonderwerp. De afdeling beschikt daartoe over alle klassieke grondmechanische proefopstellingen alsook een cyclische triaxiaalcel uitgerust met piëzoceramische bender elementen en locale vervormingsmeters (uniek in Vlaanderen!). De resultaten van de onderzoeksactiviteiten van de afdeling concretiseren zich eveneens in een geotechnische dienstverlening aan de industrie. Dit noodzaakt een voortdurende kennisopbouw en uitbreiding van de bestaande infrastructuur zodat elke studie in relatie met het gedrag van de grond of het gebruik van dit materiaal in geotechnische constructies op een adequate manier kan worden aangevat. De studie van het gedrag van grondmaterialen bij kleine vervormingen is één van de onderzoekspijlers gezien de grote nood aan deze parameters in numerieke modellen ter studie van grond-structuur interacties en trillingsvoortplantingen. Het voorgestelde onderzoeksthema is een internationaal snel groeiend research domein; getuige hiervan zijn bijvoorbeeld de bijdragen op het First and Second International Congress on Site Characterization (Atlanta 1998, Porto 2004) en gebeurt in samenwerking met het laboratorium voor Grondmechanica van de UGent en het departement bouwkunde van de KULeuven. DS104 Beleidsplan Afdeling Bouwkunde

6/8


Departement IW&T


De afdeling participeert in het SBO-project IWT 030175 waar via cyclisch triaxiaalonderzoek de zettingsgevoeligheid van onsamenhangende materialen onder hoge frequenties en lage amplitudes wordt bestudeerd. Dit onderzoek leidde tot participatie in het grondonderzoek van de Thorntonbank voor de constructie van het windmolenpark. Projecten SBO-project IWT 030175 Trillingen in de grond verdienen de laatste jaren vooral in dichtbevolkte gebieden een groeiende aandacht. Naast trillingen van natuurlijke oorsprong zoals seismiek en golfbelasting worden trillingen ten gevolge van industriële activiteiten belangrijker, denken we maar aan de toegenomen verkeersintensiteit in de laatste decennia. Komen daarbij een stijging van bouwactiviteiten in stedelijke omgeving, steeds grotere machinefunderingen alsook windmolenparken als mogelijke bronnen van grondtrillingen. Dit alles resulteert in steeds grotere waargenomen trillingsamplitudes. Deze belangrijke dynamische impact op naburige constructies kan leiden tot een daling van het gebruiksgemak en bijhorende levensduur van het gebouw. Daarom is het belangrijk de gevolgen van deze trillingen op het schaderisico van gebouwen grondig te bestuderen met de nodige aandacht voor lange termijneffecten bij kleine gronddeformaties bvb zettingen van funderingen. Een meer gedetailleerd begrip van de mechanismen in de grond tijdens lange termijn dynamische belastingen zal leiden tot een geoptimaliseerd en economisch ontwerp van de funderingsdimensies. Onderwerp van dit werk is de studie, de modellering en voorspelling van de vervormingen in de grond onder trillingsniveaus van lage amplitude. Meer specifiek wordt zowel theoretisch als experimenteel het elasto-plastisch gedrag van een niet-cohesief granulair materiaal op lange termijn bestudeerd onder een cyclische belasting bij kleine amplitudes. De uitgevoerde literatuurstudie toont aan dat een éénmalige dynamische belasting bij kleine amplitude tot een pure elastische vervorming van de grond aanleiding geeft of althans zo kan worden benaderd. Aldus kan het dynamisch spanningsvervormingsgedrag van de grond via eenvoudige elastische constitutieve wetten worden gemodelleerd en worden geen blijvende vervormingen voorspeld. Zowel terreinmetingen als laboratoriumonderzoek tonen echter aan dat onder een groot aantal “elastische” belastingscycli nietverwaarloosbare plastische vervormingen in de grond optreden. Dit proces van vervormingsaccumulatie wordt gerelateerd aan het verouderingsproces van de grond vergelijkbaar met het kruipeffect onder dynamische belasting in andere materialen. Over het algemeen wordt dit accumulatieproces gekarakteriseerd door drie procesparameters: de begintoestand van de grond, de beginspanning in de grond en de dynamische belastingskarakteristieken. De combinatie van deze parameters definieert de intensiteit en richting van de vervormingsaccumulatie. Theoretische beschouwingen gecombineerd met experimenteel werk inzake deze vervormingsaccumulatie onder een groot aantal belastingscycli met kleine amplitude zijn het hoofdonderwerp van dit doctoraatswerk. Bestaande constitutieve modellen voor de voorspelling van deze accumulatie worden bestudeerd en geëvalueerd inzake hun mogelijkheden en toepasbaarheid. Gebaseerd op deze ervaringen wordt een nieuw accumulatiemodel voorgesteld voor de voorspelling van permanente zettingen onder dynamische belastingen. Als belangrijkste voordelen van dit nieuwe model worden vermeld: een klein aantal modelparameters, een eenvoudige formulering en vooral de implementatie in een wijd verspreide eindige elementen code. Alle modelparameters kunnen worden afgeleid uit de cyclische triaxiaalproef en de eenvoudige formulering zorgt voor een goed begrip van het vervormingsgedrag en opent mogelijkheden tot een algemeen gebruik in een groot gebied van praktische dynamische problemen. De implementatie in een eindige elementen code zorgt voor een gebruik van dit model in vele complexe toepassingen. De validatie van een accumulatiemodel is moeilijk. Experimentele terrein- of laboratoriumstudies die alle invloedsparameters (huidige toestand van de grond, beginspanning in de grond en belastingskarakteristieken) in beschouwing nemen zijn zeldzaam. Daarom werd beslist om in het kader van dit onderzoek een geavanceerde cyclische triaxiaalcel met bender elementen te bouwen in het labo geotechniek van het departement Industriële Wetenschappen en Technologie van de KHBO te Oostende. Een volledige testprocedure omvattende de aanmaak van het zandmonster, de DS104 Beleidsplan Afdeling Bouwkunde

7/8


Departement IW&T


verzadiging, de consolidatie en uiteindelijk de bender element en cyclische belastingsproef werden ontwikkeld. Deze proefopstelling laat uiteindelijk toe de elastische materiaalkarakteristieken alsook de vervormingsaccumulatie te bestuderen. Een groot gamma aan testopties maakt het mogelijk alle bovenvermelde invloedsparameters in beschouwing te nemen. Het proevenprogramma focusseert op het zand van Mol als testmateriaal waarbij de invloed van verschillende parameters op het elastisch alsook het accumulatiegedrag in beschouwing wordt genomen. Er wordt vooreerst een niet-lineair hyperbolisch constitutief model opgesteld voor de stijfheidsdegradatie in functie van de vervorming. Er wordt verder aangetoond dat een empirische relatie die vroeger voor het materiaal is opgesteld op basis van resonantiekolomproeven en die de maximale glijdingsmodulus beschrijft in functie van het poriëngetal en de spanning, eveneens geldt voor bender elementresultaten. Tot slot wordt geconstateerd dat de cyclische belastingsfrequentie geen invloed heeft op de elastische materiaalparameters althans in het frequentiegebied 0 tot 10 Hz. Test resultaten bevestigen de bruikbaarheid van elastische constitutieve wetten voor de beschrijving van het dynamisch grondgedrag. De elastische materiaalparameters zijn tevens onafhankelijk van het aantal opgelegde belastingscycli. Toepassing van een groot aantal cycli bevestigen inderdaad een niet-verwaarloosbare residuele vervorming van het materiaal. Toenemend initieel poriëngetal en cyclische vervormingsamplitude leiden tot hogere vervormingsaccumulatie. De belastingsfrequentie blijkt ook hier geen invloed te hebben op het accumulatiegedrag aldus kan de frequentie-inhoud van een dynamische belasting als minder belangrijk worden beschouwd bij accumulatievoorspellingen. Proefresultaten uit lange termijn cyclische triaxiaalproeven worden gebruikt voor validatie van het voorgestelde accumulatiemodel en de parameteridentificatie wordt toegelicht. Er wordt een goede overeenkomst waargenomen tussen test data en voorspellingen met het nieuwe accumulatiemodel! Partners K.U.L.- Departement Burgerlijke Bouwkunde, KMS, TUDelft, UGent, Alpha-engineering, Braet NV, Technum… Valorisatie van de resultaten naar het onderwijs Studenten gebruiken in het opleidingsonderdeel Grondmechanica de labo-uitrusting ter studie van het spannings-vervormingsgedrag van grond.


8/8

Beleidsplan Afdeling Bouwkunde

Recommend Documents