Afstudeeronderzoeken Juni 2006 · Afstudeeronderzoeken Juni 2006 Civiele Techniek Stevinweg 1...

AfstudeeronderzoekenJuni 2006

Civiele Techniek

Stevinweg 1

Postbus 5048

2600 GA Delft

Telefoon: 015-2788234

Telefax: 015-2784889

Juni-2006.indd 1Juni-2006.indd 1 04-07-2006 21:02:1704-07-2006 21:02:17

2


Inhoudsopgave

3

Voorwoord 7

Toelichting 8

Samenvattingen Civiele TechniekStructural Engineering 11

Possible use of C-Fix in Porous Asphalt 12

Student: R.N. Khedoe

Spoorvernieuwing in de London Underground 13

Student: A.M.P. van Rossum

Damping of vibrations in slender tubes of arch bridges 14

Student: R. Gerbranda

Lifespan enlargement of deck plates of movable steel bridges 15

Student: M.C. Schrieks

Technische haalbaarheidsstudie van een ultra-hoge-sterkte betonnen boogbrug 16

Student: J. den Hollander

Connections Pile with Upper Structure for Concrete Jetty 17

Student: W. Xia

Flexvloer – Onderzoek naar de constructieve aspecten van een nieuw vloersysteem 18

Student: H.G. Burggraaf

On Isogeometric Analysis for Crack Modelling 19

Student: W.M. Swolfs

A Very Large Floating Container Terminal 20

Student: G.V.P. de Rooij

Laser welded steel bridge decks 21

Student: G.H. Stam

aalbaarheidsonderzoek vervanging verslechterde houten brugdekken door middel van VVK Brugdekken 22

Student: D. Leliveld

Design of an integral bridge by FE modelling 23

Student: E.J.E. Göttgens

Larch Round Wood and its applications 24

Student: R. Schuch

Adaptive Anticlastic Membrane Structures 25

Prestressed by Edge Cables and Actuators 25

Student: P.C. Oltheten

Samenvattingen Civiele TechniekBuilding Engineering 27

Gekromde Hoogbouw 28

Student: M.J. Wiersma

Optimizing future risk management at Fluor based on historical project data 29

Student: F.C.P. van Roij


0606I Inhoudsopgave4

Verhoging van de haalbaarheid van weginfrastructurele projecten door toepassing van een publiek privaat

samenwerkingsmodel 30

Student: R.M. Schunck

Shaping the Virtual Wind Tunnel 31

Student: D.P. Snijders

Construction of Prefab Concrete Shells 32

Student: M.K.H.M. van Roosbroeck

Kinetic Space Frames 33

Student: P.A. van de Rotten

Samenvattingen Civiele TechniekHydraulic Engineering 35

Smoothed Particle Hydrodynamics 36

Student: L. de Wit

Feasibility of IGW technology in offloading hoses 37

Student: S.M. Nooij

“3D numerical simulation of a harbour flow, applied to Waalhaven, Port of Rotterdam”. 38

Student: H.H. Schonewille

Estimating Freak Wave Occurrence Probability in the Agulhas Current 39

Student: A.J. Lansen

Influence of a secondary channel on bed morphology and sediment distribution at a river bifurcation 40

Student: J.J. de Nooijer

Smart Nourishment of the Frisian Inlet 41

Student: T.M. Kluyver

Sand Balance “Loswal Noord” - The Net Contribution of “Loswal Noord” to the Sand Budget of the Dutch Coastal

Foundation 42

Student: M.J. Slee

Geomatrically open filters in breakwaters 43

Student: E.F. Uelman

Vetiver grass as bank protection against vessel-induced loads 44

Student: D.J. Jaspers Focks

Design of granular near-bed structures in waves and currents 45

Student: J.P. van den Bos

Run-up Reduction through Vetiver grass 46

Student: A. Algera

Equilibrium and stability of a double inlet system 47

Student: R.L. Brouwer

Siltation of Incheon Terminal basin and the Approach Channel 48

Student: J.J.M. van der Lans

Uncertainty in the application of Bay Shape Equations 49

Student: R.F. Lausman

Verbetering Zeetoegang IJmuiden: Systeem met keersluis, open tijdens laagwater 50

Student: N.L. van der Zwan


0606

Stormvloedkering in de Westerschelde 51

Student: J.M. van der Meer

Door grond horizontaal belaste palen 52

Student: I. Cherqaoui

Capacity study for the port of Buenos Aires, Argentina 53

Student: R.M. Smits

Dynamic Response of a Transatlantic Tunnel to a Hypersonic Train 54

Student: W. Verdouw

Samenvattingen Civiele TechniekWatermanagement 55

Studie naar de bandbreedte van een Q(h)-relatie bij de koppeling tussen SOBEK en SIMGRO 56

Student: J.C.S. Hornschuh

The influence of compartmentalisation on flooding in Central Holland 57

Student: E.P. de Bruine

Suitability of natural tracers for determination of runoff generation 58

Student: M. Jasperse

Land Subsidence and Water Management in Shanghai 59

Student: Q. Wei

Hergebruik van Afvalwater: Duurzame bron of onnodig risico? 60

Student: L. Meijer

Substandard Supply Minutes in relation to risk management for water supply 61

Student: S.C. Alberga

Development of Indirect Potable Reuse in impacted areas of the United States 62

Student: H.P. Jansen

Samenvattingen Civiele TechniekTransport & Planning 63

Netwerkconcepten in Ruimtelijke Planning 64

Student: M.C. van Breukelen

Machine Learning en het voorspellen van de individuele schadekans 65

Student: C.P.J. van Hinsbergen

Openbaar Vervoer Paramaribo: Een netwerk en lijnennet ontwerp 66

Student: S.V. Ferrier

Verkeerscirculatieplan voor Hoek van Holland op drukke stranddagen. 67

Student: A. Meurs

Verkenning naar de toepasbaarheid van microsimulatie bij beslissingsondersteuning 68

Student: J.R. de Vos

Samenvattingen Technische AardwetenschappenEr zijn deze uitgave geen samenvattingen van de opleiding Technische Aardwetenschappen beschikbaar 69

Inhoudsopgave 5


6 0606

Samenvattingen Offshore EngineeringConcrete LNG FPSO 72

Student: K. Loijen

Availability of a weathervaning LNG import import terminal 73

Student: A. van der Pijl

Extension of pipelay capacity on Allseas’ Solitaire by S-lift implementation 74

Student: M. Dikkers

Samenvattingen van het afgelopen jaar 75

Leerstoelen faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen 83

Inhoudsopgave


0606

Voorwoord

Een groot aantal studenten Civil Engineering en

Applied Earth Sciences heeft, in het bezit van de

felbegeerde titel van ingenieur, de faculteit verla-

ten. In deze bundel presenteren we met trots de

kwaliteit van onze afgestudeerden aan de hand van

presentaties van hun Master thesis.

Aan het taalgebruik kunt u het internationale karak-

ter van onze opleidingen al herkennen. Dat geldt

zeker voor onze (engelstalige) MSc-opleidingen,

waarvan de studentenpopulatie in toenemende

mate een internationale samenstelling krijgt. De

MSc-opleiding Applied Earth Sciences loopt hier-

bij voorop. Deze opleiding biedt samen met een

aantal Europese universiteiten de ‘European Mineral

Engineering Course’ en de ‘European Mining Course’

aan als varianten van de Delftse opleiding. Deze

vorm van internationalisering wordt verder ontwik-

keld op het gebied van Applied Geophysics. Per 1

september 2006 bieden wij met de andere univer-

siteiten van de IDEA League (Imperial College

London, TU Delft, ETH Zurich, RHS Aken) een geza-

menlijke MSc-opleiding Applied Geophysics aan.

Voorwoord 7

Niet alleen tussen landen, ook tussen disciplines

overschrijden wij grenzen. Een fraai voorbeeld hier-

van is de nieuwe MSc-variant Geo Engineering die

zowel vanuit Applied Earth Sciences als vanuit Civil

Engineering kan worden gekozen. Beide opleidingen

richten zich – ieder vanuit de eigen invalshoek – op

de ondiepe ondergrond. De samenwerking tussen

beide opleidingen zal de specialistische kennis van

de studenten in een breder perspectief plaatsen en

in zo de beroepspraktijk nieuwe impulsen geven.

Dit zijn slechts een paar voorbeelden van hoe de

faculteit, de opleidingen, zo grensverleggend als

onze studenten tracht te zijn.

prof.ir. L. de Quelerij

decaan


0606 Toelichting 8

Toelichting

Deze bundel bevat samenvattingen van de afstu-

deerverslagen van de studenten die op het inge-

nieursdiploma “Civiele Techniek”, “Technische

Aardwetenschappen”, “Transport, Infrastructure

and Logistics” of “Offshore Engineering” aan de

Technische Universiteit te Delft hebben behaald.

Deze bundel is onder meer bedoeld om de beroeps-

praktijk meer inzicht te geven in de huidige onder-

wijs- en onderzoeksgebieden van de faculteit Civiele

Techniek en Geowetenschappen. In vele gevallen

zijn de afstudeerprojecten uitgevoerd in samenwer-

king met of naar aanleiding van vragen uit de prak-

tijk. Ook kan het voorkomen dat de projecten een

onderdeel vormen van een uitvoerig researchproject

binnen de onderzoekgroep. Voorop blijft staan dat

het afstudeerproject primair is bedoeld als afronding

van de studiefase voor het verkrijgen van het inge-

nieursdiploma, waarvoor op basis van de huidige

normen nominaal 22 tot 26 studieweken zijn inge-

ruimd. In de bundel zijn alle aangeleverde samen-

vattingen opgenomen, ongeacht de honorering van

het bij het afstudeerproject behorende verslag.

Indeling van de bundel

De samenvattingen van de afstudeerverslagen zijn

gerubriceerd per opleiding en afstudeerrichting.

De opleiding Civiele Techniek kent vijf afstudeer-

richtingen;

• Structural Engineering

• Building Engineering

• Hydraulic Engineering

• Watermanagement

• Transport & Planning

De opleiding Technische Aardwetenschappen kent

ook drie afstudeerrichtingen:

• Resource Engineering

• Petroleum Engineering and Geosciences (with

specialization in Applied Geophysics, Petroleum

Engineering and Reservoir Geology)

• Engineering Geology

De opleiding Offshore Technology

De opleiding Transport, Infrastructure and Logistics

Onder aan de pagina van de samenvatting treft u

het telefoonnummer aan van de medewerker die

meer informatie over het afstudeerverslag kan

geven. Na de samenvattingen van de afstudeerver-

slagen, treft u achter in de bundel ook een overzicht

van de samenvattingen vanaf afgelopen jaar aan.

Deze zijn gerangschikt volgens de indeling van de

desbetreffende bundel met afstudeerprojecten.

Binnen de afstudeerrichtingen is een reeks van

vakgebieden te onderscheiden, welke alle zijn gere-

lateerd aan het onderwijs- en onderzoekprogramma

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

fijnere uitsplitsing van deze vakgebieden is achter in

de bundel een lijst van de leerstoelen van de facul-

teit Civiele Techniek en Geowetenschappen opgeno-

men met de huidige bezetting.


0606

Doelstelling van de bundel

Met de verspreiding van deze bundel wordt een

verbetering van de herkenbaarheid van de Civiele

Techniek en de Geowetenschappen beoogd. Tevens

hoopt de faculteit met het uitbrengen van deze

bundel de communicatie met de praktijk te onder-

houden, wat de inzetbaarheid van de civiel-ingenieur

ten goede zal komen.

Informatie

Mocht u naar aanleiding van de in deze bundel

opgenomen samenvattingen nadere informatie

willen over de inhoud van een afstudeerproject, dan

kunt u contact opnemen met de betreffende sectie.

De telefoonnummers vindt u onderaan de pagina

bij elke samenvatting. Het is niet altijd mogelijk

kopieën van afstudeerverslagen toe te zenden. Ook

kunnen er voor het toezenden van afstudeerversla-

gen kunnen kopieer- en verzendkosten in rekening

worden gebracht. U kunt op afspraak de afstu-

deerverslagen bij de betreffende afstudeerrichting

inzien.

Dienst Onderwijs en Studentenzaken

015-27 85444 / 81765

Dienst Marketing & Communicatie

015-27 87685 / 84694

Overige inlichtingen

Technische Universiteit Delft

Faculteit CiTG, Dienst Communicatie

Postbus 5048

2600 GA Delft

Toelichting 9


060610


0606

Samenvattingen Civiele Techniek

11

Structural Engineering


Civiele Techniek: Structural Engineering

12 0606

Porous Asphalt Concrete or PAC is applied in high

quantities on the Dutch motorways as a wearing

course since 1987. The main problem of PAC is its

lifespan. The distribution of the lifespan of PAC

surfaces can vary from 4 to 16 years. Its ravelling

resistance mainly determines the durability of a PAC

wearing course. Ravelling or loss of aggregate from

the wearing course is a form of fatigue that occurs

in surface layer of the pavement structure. Due to

the open structure of PAC oxygen, water and salt

can easily penetrate into the asphalt layer. This

can lead to deterioration of the properties of the

bitumen and break up the bond between bitumen

and the aggregate structure. This results in loss of

surfacing material. Improvement has to be found in

improving size, shape and properties of the contact

bridges between the aggregate particles.

C-Fix is a special binder with low temperature

susceptibility, very good ageing behavior and

environmental benefits. At the same temperature

and load condition the material appears to have a

much higher strength and a higher elastic modulus

than normal pen grade binders. The name of C-

Fix is an abbreviation for Carbon Fixation. C-Fix

is in essence a very carbon-rich residual fuel.

Considering the cycle factors such as the burning

of fuels in transportation, heating, mixing etc, the

net CO2 saving is reduced to around 150 kg / ton

of asphalt mix. C-Fix contains more asphaltenes

than a 100 pen bitumen and it behaves as a gel

type bitumen. C-Fix contains long chains of carbon.

This makes the material a hard binder with higher

viscosity and reduced temperature susceptibility

compared with 70/100 pen grade bitumen. Asphalt

mixtures containing C-Fix are less susceptible to

viscous deformation.

The main objective is to determine whether C-Fix is

a good binder in PAC mixtures and can be used as a

replacement for 70/100 pen grade bitumen, with a

few comparative tests.

Possible use of C-Fix in Porous Asphalt

More C-Fix binder can be applied in the mix, with

less drainage, according to test results. Adding more

binder into the mix can increase the film thickness

in the upper part of a porous asphalt layer. The

strength properties for C-Fix are better than

those of the normal pen grade binder; it has been

shown that the C-Fix mix performs well and even

better than normal mixtures at normal and high

temperatures. But at lower temperature the C-Fix

shows a brittle behavior.

Whereas the pure C-Fix binder shows a brittle

behavior it becomes more ductile by adding filler

into it. Relaxation tests at low temperature shows

that C-Fix mixtures have significant more residual

stress than a normal pen grade bitumen mix.

The C-Fix can be a replacement, but more research

into the low temperature behavior must be

conducted; even some modification of the mix is

recommended.

Student: R.N. Khedoe

Begeleiders: prof.dr.ir. A.A.A. Molenaar, ir. M.F.C. van de Ven, ir. L.J.M. Houben, dr.ir. A.L.A. Fraaij,

G. van Emst (C-FIX), W. van der Horst (C-FIX)

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, 015-2785066



130606

Spoorvernieuwing in de London Underground

In 1863 werd de eerste ondergrondse treinverbin-

ding gerealiseerd in Londen, waarmee ‘s werelds

eerste metro een feit was. Inmiddels is het

Londense metrosysteem uitgebreid tot ruim 400

kilometer lengte en maken ruim 3 miljoen passa-

giers elke dag gebruik van deze wijze van openbaar

vervoer. Door het zeer intensieve gebruik van het

spoor is een groot deel van het netwerk toe aan

vernieuwing. De omstandigheden waaronder de

spoorvernieuwing plaatsvindt, zijn zeer complex.

Vooral de spoorvernieuwingen in de diepe geboorde

tunnels, de zogenaamde “Tubes”, zijn zeer kostbaar

en tijdrovend. Zeer beperkte ruimte, korte beschik-

bare werktijd en een complex logistiek proces zijn

de belangrijkste oorzaken van de geringe productivi-

teit gedurende de nachtelijke buitendienststellingen.

Op dit moment is de gemiddelde productiviteit circa

1,2 meter per nacht per project. De kosten zijn dan

ook in verhouding erg hoog, namelijk rond £4.400

(€6.600) per meter spoorvernieuwing.

Uit deze voorgaande problematiek komt vrijwel

automatisch de volgende vraagstelling voor onder-

zoek naar voren:

Kan door gebruikmaking van een hulpconstructie

het vernieuwingsproces van de spoor aanzienlijk

verbeterd worden?

Uit deze vraagstelling volgt de doelstelling:

Ontwikkelen van een hulpconstructie voor verbete-

ring van de spoorvernieuwing in de Londense metro.

De in dit afstudeeronderzoek ontwikkelde hulpcon-

structie, de zogenaamde “Adjustable construction”,

fungeert als een flexibele overgang tussen de

bestaande en de nieuwe spoorconstructie. Het prin-

cipe is gebaseerd op een soort stalen brugconstruc-

tie waarover de treinen gedurende de dag kunnen

rijden. Tijdens de nachtelijke buitendienststelling

kan de constructie eenvoudig verwijderd worden,

zodat er voldoende ruimte is voor het realiseren

van de nieuwe spoorconstructie. Door toepassing

van deze “Adjustable construction” is het mogelijk

diverse stappen van het vernieuwingsproces te

combineren en zodoende aanzienlijke verhogingen

van de productiviteit te realiseren. Daardoor kan

ook aanzienlijk bespaard worden op de hoge kosten

van de spoorvernieuwing.

Niet alleen is gekeken tijdens het onderzoek naar de

ontwikkeling van de “Adjustable construction”, ook

verbeteringen in logistiek en materieel vormen een

deel van het afstudeerproject. Door de combinatie

van de diverse verschillende oplossingen kan een

verhoging van de productiviteit gerealiseerd worden

van 65%. Gelijktijdig worden de kosten voor de

vernieuwing teruggebracht tot bijna tweederde van

de huidige kosten. Met het huidige vernieuwings-

programma van 7 kilometer spoor in de “Tubes” per

jaar, betekent dit een jaarlijkse kostenbesparing van

circa £10.000.000 (€15.000.000) over het gehele

Londense metronetwerk.

De belangrijkste conclusie van het onderzoek is dat

het technisch, praktisch en kostentechnisch zeer

goed mogelijk is de “Adjustable construction” toe

te passen tijdens het vernieuwingsproces van het

spoor in de diepe tunnels van de Londense metro.

Student: A.M.P. van Rossum

Begeleiders: Prof.dr.ir. C. Esveld, dr.ir. V.L. Markine, ir. G. Arends, ir. L.J.M Houben, N.N. Molenaar-Koç

BSc (Volker Rail)




14 0606

Damping of vibrations in slender tubes of arch bridges

Since the Tacoma Narrows Bridge collapse in 1940,

wind engineering researchers have made great

efforts towards understanding the aeroelastic

phenomena associated with longspan bridges:

vortex shedding, galloping, divergence, flutter, and

buffeting response. Wind-tunnel tests have been

widely used for that purpose and considerable

understanding has been obtained using this tool.

In addition, with progress in computer technology,

analytical prediction methods in combination

with wind-tunnel testing are now more commonly

used. The analytical methods yield a great deal

of information about the aeroelastic phenomena

and have made it possible to design much longer

bridges.

Also in shortspan bridges like arch bridges

aeroelastic phenomena may occur. On October 22,

2002, during heavy autumn winds and only two

months after the final floating-in of the bridge,

vibrations were recorded in the diagonals of the

Werkspoor bridge in Utrecht. In the field, vibrations

of the first mode were visually recorded. They

had an amplitude of 25 to 50 mm at wind speeds

between 5 and 10 m/s.

This master thesis is about control of vibrations

(mainly vortex-induced) of tubes in shortspan

bridges. In Chapter 1 an overview is given of

vibration phenomena in bridges. Chapter 2 focuses

on the internal dynamic characteristics of structures.

In the past several methods have been developed to

suppress vibrations in bridge decks and cables. In

Chapter 3 some of these methods are reviewed.

For the engineering of bridges in The Netherlands

the NEN and the Eurocode are applicable. In

Chapter 4 a tubular diagonal is examed using these

codes and some suggestions are made.

In Chapter 5 two analytical models are formulated.

These models can be used to verify the numerical

models which are used in Chapter 6.

The numerical method which is used in Chapter 6 is

the method of finite differences. Using this method

several damping techniques for tubular diagonals

are examined.

In the last chapter the conclusions are summerized

and some suggestions are made for further

research.

Student: R. Gerbranda

Committee: Prof.ir. F.S.K. Bijlaard, ir. C.L. Kamp (Movares), prof.ir. A.C.W.M. Vrouwenvelder,

dr.ing. A. Romeijn, dr.ir. P.C.J. Hoogenboom, ir. L.J.M. Houben




150606

Lifespan enlargement of deck plates of movable steel bridges

A considerable number of orthotropic steel bridge

decks suffer from fatigue cracks in their relatively

slender deck plate. In case of fixed bridges, the

Dutch Ministry of Transport designed an effective

bridge deck repair method, by replacing the asphalt

surface layer by a 60 mm heavily reinforced high

strength concrete layer. This bridge deck repair is

already executed at a few Dutch bridges, including

the Caland and Moerdijk Bridge.

In case of movable bridges, such a repair method

is not an option because of weight restrictions.

These limit the repair height to 30 mm, only to be

applied on the heavy traffic lanes. The very small

height of the concrete layer results in the need for

a rather effective reinforcement. This implies that

the reinforcement has to be very dense and stiff,

and the internal lever arm between steel deck plate

and reinforcement has to be as large as possible.

This can be realised by reducing the concrete

cover depth and the bar spacing. The use of ultra

high performance concrete and non-corroding

reinforcement materials is a promising option.

However, such a design cannot be based on regular

standards. Therefore, tests have to be performed in

order to research the design possibilities and verify

the assumptions made.

Repair heights of 25 and 30 mm are investigated.

The reinforcement alternatives which are considered

for the design are:

• Smooth stainless steel bars

• Ribbed stainless steel bars

• Carbon fi bre reinforced polymer (CFRP) bars,

sprinkled in with sand

• CFRP laminates, glued on top of the concrete layer

Two types of experiments are performed. Pull-out

tests are performed to study the bond behaviour

between concrete and reinforcement and to obtain

information about the minimum concrete cover

required to prevent splitting of the concrete.

Furthermore, bending tests are performed to obtain

more knowledge on the actual bending behaviour

(stiffness, cracking behaviour) of steel plates

covered with various repair alternatives.

The most promising alternatives are CFRP bar

and ribbed stainless steel reinforcement. The

recommended rebar diameter is 6 mm. Furthermore

a concrete cover depth of 6 mm and a rebar spacing

of 12 mm are recommended. In Table 1 the most

important characteristics are listed for steel deck

plates covered with 25 and 30 mm concrete overlays

reinforced with ribbed stainless steel (RS) and CFRP

bars.

Student: M.C. Schrieks

Committee: Prof.dr.ir J.C. Walraven, Dr.ir.drs. C.R. Braam, P. Buitelaar (Contec ApS), ir. F.B.P. de Jong

(RWS), ing. M.H. Kolstein, dr.ing. A. Romeijn


Table 1, Alternative characteristics

Repair code RS-25 CFRP-25 RS-30 CFRP-30

Stress reduction factor 4.1 3.6 5.6 4.9

Lifespan expectation (year) 416 261 1148 748

Weight added (kg/m²) 63 49 76 62

Height difference (mm) 19 19 24 24

Rebar costs (€ / m²) 275 290 275 290

Repair costs (€ / m²) 395 410 395 410



16 0606

In dit afstudeerproject is onderzocht of het tech-

nisch haalbaar is een boogbrug te ontwerpen met

ultra-hoge-sterkte beton. Dit is getoetst door een

globaal ontwerp te maken en de bouwmethode te

beschouwen.

De vraag van Gemeentewerken Rotterdam is gesteld

om gestalte te geven aan het ontwerp van de derde

stadsbrug, welke is geïntegreerd in het ontwerp van

het nieuwe stadsdeel Parkstad. Aangezien de stad

Rotterdam bekend staat om haar beeldbepalende en

vooruitstrevende bruggen, is voor de derde stads-

brug gekozen voor een revolutionair ontwerp, name-

lijk een volledig betonnen boogbrug. De boogbrug

is tevens ontworpen met ultra-hoge-sterkte beton.

Betonnen boogbruggen zijn recentelijk niet meer

gebouwd vanwege de hoge bouwkosten en feitelijk

onhaalbare eisen aan de esthetica van de brug. De

ontwikkeling van ultra-hoge-sterkte beton lijkt een

ideale toepassing te kunnen vinden in de boogbrug

door de voornamelijk op druk belaste boog. Het

materiaal bezit een hoge drukstrekte waardoor zeer

slank geconstrueerd kan worden. Daarnaast heeft

dit beton uitzonderlijke duurzaamheideigenschap-

pen en behoeft daardoor nauwelijks onderhoud.

Deze gegevens zijn de aanleiding geweest voor het

onderzoek.

Het voortraject naar het uiteindelijke ontwerp

is tweeledig. Eerst zijn de eigenschappen en de

toepassingen van het materiaal bestudeerd, waarna

de bevindingen van dit deel zijn toegepast in het

ontwerp van een doorgaande uitwendig voorgespan-

nen kokerbrug met constante doorsnede. Het laat-

ste is gedaan om ervaring en affiniteit op te doen

met het materiaal en de ontwerpberekeningen. Het

ontwerp van de ultra-hoge-sterkte betonnen boog-

brug is aangevangen met een tweetal afstastende

studies naar het krachtenspel in de boogbrug en de

invloed van verschillende ontwerpparameters. In de

ontwerpberekeningen is voor dit specifieke geval

als voornaamste uitgangspunt gehanteerd, dat de

slankheid van de boog zo laag mogelijk gehouden

Technische haalbaarheidsstudie van een ultra-hoge-sterkte betonnen boogbrug

dient te worden. De overspanning waar op is gedi-

mensioneerd is gelijk aan 300 meter. Het brugdek

heeft een breedte van ongeveer 35 meter en de het

hoogste punt van de boog bedraagt 48 meter. Zie

ook de Figuur 1.

De dimensies van de boog worden met name

bepaald door globale knik uit het vlak. Dit heeft

tot resultaat dat de betondoorsnede qua spanning

niet optimaal kan worden benut. Tevens vormt het

relatief hoge totale gewicht van de boogbrug een

beperking voor een eenvoudige bouwmethode.

Daarentegen heeft het onderzoek uitgewezen dat

het technisch haalbaar is om de boogbrug uit te

voeren in ultra-hoge-sterkte beton en zijn er aspec-

ten aangegeven waardoor het ontwerp verbeterd

kan worden.

Student: J. den Hollander

Begeleiders: Prof.dr.ir. J.C. Walraven (TU Delft), Dr.ir. C.B.M. Blom (TU Delft / Gemeentewerken

Rotterdam), dr.ir. C. van der Veen (TU Delft), dr.ing. A. Romeijn (TU Delft),

ir. L.J.M. Houben (TU Delft)

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



170606

Connections Pile with Upper Structure for Concrete JettyNumerical analysis and design proposal

Delta Marine Consultants has made wide use of

steel pipe piles connected to concrete pile caps as

substructures of jetties (See Figure 1). However,

there are no well-developed and validated design

procedures that account for the large bending

moment on the connection, which is generated

by lateral loads (wind, wave, or earthquake).

During the service period, the moment should be

transferred to steel pile by the interface between

concrete core and steel pile.

Since the load transfer mechanism in the interface is

not clear, it is obligatory to design the connections

based on the conservative assumption that the

moment is totally resisted by the interface shear

force. The contribution of interface normal force is

excluded in the moment resistance, due to the lack

of knowledge. The current design concept requires

welding shear keys inside the steel pile, to ensure

the large shear stress can be transferred in the

interface Welding on site costs cumbersome labor

work and still the quality can not be guaranteed.

Therefore great need rises to understand the load

transfer mechanism.

In this thesis, the load

transfer mechanism

is studied analytically

and validated with

numerical simulation.

The contributions of

interface normal and

shear force to the

moment resistance are compared, and the result

shows that the interface normal force can resist

up to 70% of the moment. Based on the numerical

analysis, a design proposal is recommended

to taking into account of the interface normal

force in moment resistance. At the end, a new

construction method, to glue particles in the

interface, is suggested on account of the ease of

the construction procedure. Numerical models are

developed for the refined method and the structural

capacity is compared with the current design.

The refined method shows advantages in tensile

capacity, especially when shrinkage occurs in the

structure.

Student: W. Xia

Committee: Prof.dr.ir. J.C. Walraven, ir. J.A. den Uijl, prof.ir. A.Q.C. van der Horst (DMC),

ir. L.A.M. Groenewegen (DMC), prof.dr. L.J. Sluys, ir. L.J.M. Houben




18 0606

Flexvloer – Onderzoek naar de constructieve aspecten van een nieuw vloersysteem

De flexvloer is een innovatief vloerconcept dat

door Dycore wordt ontwikkeld en dat een antwoord

wil zijn op vragen die samenhangen met flexibel,

demontabel en industrieel bouwen. De vloer heeft

een netwerk van inwendige holle ruimten waarin

vooraf en/ of achteraf leidingen voor installaties

kunnen worden aangebracht. De bovenzijde van

de vloer bevat staalvezels en wordt gestort in een

speciaal ontwikkelde mal. Daarna wordt de boven-

zijde omgekeerd bevestigd aan een onderplaat die

wordt voorgespannen. De geometrie van de flex-

vloer is vooral van grote invloed op de constructieve

eigenschappen als dwarskrachtcapaciteit en stijf-

heid, waarvoor in dit afstudeeronderzoek numeriek,

analytisch en experimenteel onderzoek is verricht.

Het doel van dit onderzoek

is om op grond van het

gelijkwaardigheidbegin-

sel aan te tonen dat de

flexvloer op afschuifdraag-

vermogen voldoet aan de

norm.

Met diverse handbere-

keningen is de dwars-

krachtcapaciteit berekend volgens de Nederlandse

normen. Tevens is met behulp van het eindige-

elementenprogramma DIANA het bezwijkgedrag

van vier proefstukken gesimuleerd in zowel 2D- als

3D-modellen. Van de vier proefstukken is vervolgens

de dwarskrachtcapaciteit bepaald met behulp van

een drukbank bij Dycore. De dwarskrachtcapaciteit

van de proefstukken was maximaal 40% lager dan

berekend. Echter afgezet tegen de benodigde reken-

waarde in de woningbouw presteren de proefstuk-

ken een factor 2.8 beter.

De oorzaak van de verschillen tussen de proefre-

sultaten en de berekeningen is een slechte kwaliteit

verbinding tussen de bovenzijde en de onderplaat

ten gevolge van luchtinsluitsels. Aangezien afschui-

ving van het aansluitvlak het maatgevende bezwijk-

mechanisme is, geeft dit direct een daling van de

dwarskrachtcapaciteit. Echter met een aanpassing

van de sterkte- en stijfheidparameters voor de

verbinding, kunnen de proefresultaten nauwkeurig

worden gereproduceerd in DIANA. Opmerkelijk is

dat de geometrie van de flexvloer zich moeilijk leent

om alleen in 2D gemodelleerd te worden. Door de

geometrie van de flexvloer ontstaan er 3D-effecten

die in de 2D-modellen niet goed worden weerge-

geven. Het bezwijkmechanisme in de 2D-modellen

week af van het mechanisme in de 3D-modellen.

Voor dit type vloer zijn 3D-modellen daarom onont-

beerlijk. Als

belangrijkste conclusie kan worden getrokken dat de

flexvloer voldoet aan de eisen voor de woningbouw.

De invloed van de geometrie van de flexvloer op

de stijfheid is onderzocht door de vloer te model-

leren als orthotrope plaat. Als conclusie kan worden

getrokken dat op basis van het ribbenpatroon extra

stijfheid verwacht mag worden.

Student: H.G. Burggraaf

Begeleiders: Prof.dr.ir. J.C. Walraven, ir. W.J.M. Peperkamp, dr.ir. P.C.J. Hoogenboom, ing. J. de Wit

(Dycore BV)




190606

On Isogeometric Analysis for Crack Modelling

Isogeometric analysis is a new method for the

analysis of problems governed by partial differential

equations. A geometric model is represented

exactly by basis functions generated from NURBS

(Non-Uniform Rational B-Splines). These basis

functions also represent the displacement field

of the problem. Advantages compared to the

finite element method (FEM) are for example

the elimination of errors in the analysis due to

geometrical approximations and the potential for a

new refinement concept, denoted by k-refinement,

next to adaptivity techniques as h-refinement and

p-refinement.

As isogeometric analysis is a new method, the

potential for crack modelling has not yet been

examined, even though this is a very interesting

topic in solid mechanics. Therefore, the aim of this

thesis is to examine the potential of isogeometric

analysis for crack modelling. As B-splines are easier

to work with then NURBS, only geometries based on

B-splines were considered.

Two different methods, the Partition of Unity

Method (PUM) and enhanced isogeometric analysis,

were investigated. In both methods, enrichment

functions were added to describe the discontinuous

displacement field. In PUM, the enrichment

functions are defined as the multiplication of the

Heaviside function with all basis functions whose

supports are intersected by the crack. In enhanced

isogeometric analysis, the definition of the

enrichment functions was based on remeshing.

The Partition of Unity Method was able to represent

a discontinuous displacement field in case of an

arbitrary crack geometry. Also, in case of thin

plates, PUM did not show any problems. On the

other hand, enhanced isogeometric analysis had

some difficulties with representing a discontinuous

displacement field in case of cracks crossing knots.

Nevertheless, enhanced isogeometric analysis

showed enough potential to warrant further

investigation.

Student: W.M. Swolfs

Supervisors: prof.dr.ir. L.J. Sluys, dr.ir. R.B.J. Brinkgreve, dr. G.N. Wells, ir. L.J.M. Houben

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, 015-278 3332



20 0606

A Very Large Floating Container Terminal

Floating structures may bring a flexible solution to

changing requirements regarding the location, size

and function of the port infrastructure. During this

thesis the technical feasibility of a floating container

terminal has been researched in co-operation with

Van Hattum en Blankevoort. A conceptual design

has been made of the floating container terminal

and its floating elements. Special attention has been

given to the hydrodynamics of the terminal and to

the connections between the floating elements. The

conceptual design is based on a case study of the

Western Scheldt Container Terminal. This location

has a tidal difference of about 4 m. Furthermore the

location is characterized by strong tidal movements,

currents and mainly short waves. The main loads on

the terminal are wave loads, container storage loads

and gantry crane track loads. The terminal may be

moved to a near-shore location in the course of its

lifetime.

The terminal consists of 120 rectangular pontoon

shaped elements with dimensions 180 * 50 *

16 m, resulting in a terminal of 2100 * 500 m.

The pontoons are connected rigidly to each

other in a stretching bond configuration. The

concrete pontoons are composed of rectangular

compartments. Inner walls are positioned

underneath the crane tracks.

The hydrodynamic behaviour

of the terminal and the

single elements has been

studied using the computer

application DELFRAC. The

terminal has been modelled as

a rigid single-body platform.

Response motions, wave forces, wave elevations

round the terminal and connection forces between

the pontoons have been determined with spectral

analysis of the results from DELFRAC. There is a

slight possibility that standing waves will occur

in front of the terminal. The wave transmission

towards the lee side of the terminal is small. The

response motions of the terminal are very small due

to the large dimensions of the structure.

The corner pontoon of the quay directly facing

diagonal wave attack has to resist the largest loads.

Therefore, this pontoon has been designed. The

design is based on simple manual calculations of

the internal forces of the pontoon. All structural

parts will be prestressed in two directions. A

rigid connection between the pontoons has been

developed. The selected concept is a vertical needle

vs. peg connection with discontinuous trapezoid

concrete studs. The studs (ca. 3000*3000*2500

mm) are constructed on the sides of the pontoon

and located on the inner walls.

The results from DELFRAC

have been translated into

static loads. The studs

are prestressed with 6

curved tendons, which are

distributed over the height

of the stud. Consequently, no sensitive anchors are

installed at the front of the connectors. The tendons

introduce the connection forces into the inner walls

and the top and bottom slab of the pontoon. The

tendons are anchored at a cantilever beam behind

an inner wall. The connection is tensioned by jacks,

which are constructed at the sides of the pontoon.

Thus, the pontoons can be easily disconnected. The

pontoons will be towed from the construction dock

to the site and coupled using a temporary structure.

During coupling, the pontoon will be de-ballasted

and towed into position horizontally.

The designed terminal is considered to be

technically feasible in the Western Scheldt. The

terminal is most suited for locations with shallow

waters with restricted wave and wind loads.

Student: G.V.P. de Rooij

Begeleiders: prof.drs.ir. J.K. Vrijling, prof.dr.ir. J.C. Walraven, ir. W.F. Molenaar, ir. W.J.M. Peperkamp,

ir. J.L.F. van Kessel, ir. J.C. Galjaard (Van Hattum en Blankevoort)




210606

Laser welded steel bridge decks

This thesis discusses the fatigue problems in steel

orthotropic bridges. Also the problems with respect

to the road surfacing are discussed. The goal of

this thesis is to look for new materials and welding

techniques. The fatigue strength of orthotropic steel

bridges can be improved using new materials like

multiphase steels. The main subject of this thesis is

laser welding. Laser welding can be used to improve

the fatigue strength of orthotropic steel decks.

However, the geometrical layout and the flexible

behaviour of the steel deck have not changed. This

was the reason to investigate new deck geometries.

The application of laser welded

sandwich panels offers good

opportunities to improve the

deck layout. Sandwich panels

have been known for quite a

long time and have been used in

several applications such as ship

hulls, yachts and special parts

of cruise ships.

Laser welding makes processing sandwich panels

from one side possible. Till now, the application

of laser welded sandwich panels is limited to the

construction of ships’ decks. Jos. L. Meyer Werft,

Papenburg, Germany, developed the I-core panel.

Meyer was one of the first companies introducing

laser welding into the fabrication of sandwich

panels. Other applications of the I-core panel can be

found in balconies and footpaths in bridges.

To date there is little data available concerning the

fatigue strength of laser welded joints. Especially

regarding stake welds. The fatigue properties

of laser welded joints differ from conventionally

welded joints considerably. At this moment, the arc

welded joints are designed using hot spot stress,

nominal stress or the notch stress method. There

is no clear understanding of the applicability of

existing fatigue approach methods for the design

of laser welded joints. There is no understanding of

the applicability of the nominal, hot spot or notch

stress methods for the design of laser welded joints.

The test results available have been used to derive

design stress levels according to the Eurocode.

Much attention has been paid to the available laser

welding equipment and the metallurgical aspects of

laser welding.

Applying the I-core panels as top plate, supported

by stiffeners may be a good way to add stiffness to

steel bridge decks. The mechanical behaviour shows

a large reduction of the stresses in the top panel

which enhances the endurance of the road surfacing

significantly.

Student: G.H. Stam

Begeleiders: Prof.ir. F.S.K. Bijlaard, prof.dr.ir. I. Richardson, dr.ing. A. Romeijn, ing. M.H. Kolstein,

dipl. ing. T. Reinert (Jos. L. Meyer Werft, Papenburg, Germany)




22 0606

aalbaarheidsonderzoek vervanging verslechterde houten brugdekken door middel van VVK Brugdekken

Op korte termijn moeten de houten brugdekken op

oude beweegbare bruggen, zoals ophaal-bruggen,

basculebruggen en hefbruggen, vervangen worden.

Deze brugdekken zijn aangetast doordat zij worden

blootgesteld aan weer en wind. Daarnaast eist ook

de verkeersbelasting zijn tol, is de toename van

het wegverkeer vaak groter dan werd aangenomen

tijdens het ontwerp en heeft de transportsector ook

een aantal onvoorziene ontwikkelingen doorgemaakt.

Enkele voorbeelden hiervan zijn de verschillende

asconfi guraties en de ontwikkeling van dubbellucht

naar de breedband. De laatste belast een rijvloer

plaatselijk veel hoger dan het dubbellucht type.

De brugdekken zijn voornamelijk gemaakt van plan-

ken van de tropische hardhoutsoort azobé. Het is

echter niet mogelijk deze te vervangen. Een Europees

verdrag heeft er toe geleid dat er in Nederland

geen azobéhout meer mag worden gebruikt, door

het ontbreken van het FSC-keurmerk. Er is een

aantal verschillende oplossingen voor handen voor

het vervangen van de brugdekken, waaronder het

gebruik van hout met een FSC-keurmerk of door het

brugdek te vervangen door een betonnen of alumi-

nium brugdek.

In deze Master Thesis wordt voor het ontwerp van

een brugdek in vezelversterkte kunststof (VVK) geko-

zen. VVK wordt als constructiemateriaal in de civiele

techniek nog maar recent toegepast en is sterk in

opkomst. VVK heeft als gunstige eigenschappen dat

het licht en sterk is, waarbij dyna-mische belastingen

geen nadelige invloeden hebben. Een ontwerp van

een rijvloer in VVK zal geen probleem opleveren voor

de fundering, aangezien VVK bijna zeven keer zo licht

is als staal. Verder is VVK ook onderhoudsvriendelijk,

waardoor de onderhoudskosten tijdens de levensduur

minimaal zijn. Nadeel is echter dat het minder stijf is

dan staal en dat de initiële kosten van een VVK brug-

dek hoog zijn.

In deel 1 van de Master Thesis wordt de probleem-

stelling voorgelegd en zal het materiaal vezelver-

sterkte kunststof nader worden toegelicht.

In deel 2 van de Master Thesis worden de geschie-

denis en de meest recente ontwikkelingen van de

toepassing van de vezelversterkte kunststoffen in de

draagconstructies van verkeersbruggen beschreven.

In deel 3 zijn vijf voorlopige ontwerpen gemaakt

van VVK brugdekken, die in staat worden geacht de

houten brugdekken te vervangen. De vijf ontwerpen

zijn onder te verdelen in twee typen brugdek. Het

eerste type brugdek bestaat uit pultrusieprofi elen en

het tweede type brugdek bestaat uit sandwichpane-

len. De ontwerpen met pultrusieprofi elen bestaan uit

kokervormige pultrusie-profi elen, driehoekvormige

pultrusieprofi elen en een combinatie van dubbel

trapeziumvormige en hexagonale pultrusieprofi elen.

Bij de twee ontwerpen van de sandwichpanelen is er

gekozen voor een kern bestaande uit een hexagonale

honingraatstructuur en een sinusvormige honingraat-

structuur. Deze voorlopige ontwerpen worden met

behulp van eenvoudige rekenmethoden en een FE-

programma geanalyseerd.

Uit bovenstaande analyse volgt dat het beste

ontwerp het brugdek bestaande uit driehoekvormige

pultrusieprofi elen is. Dit ontwerp voldoet als enige

aan de doorbuigingseis. Tevens kan dit ontwerp

verder worden geoptimaliseerd, omdat het profi el

stijver gemaakt kan worden zonder dat er meer

materiaal voor gebruikt behoeft te worden. Het

nadeel van pultrusieprofi elen, de hoge kosten van

de matrijs, is beperkt. De kosten van de matrijs per

m2 brugdek wordt snel gereduceerd door het grote

oppervlak dat een brug heeft in deze verkeersklasse.

Het sandwichpaneel heeft als nadelen dat er meer

materiaal benodigd is om het brugdek stijver te

maken en de hoge arbeidskosten.

In deel 4 van de Master Thesis zal het ontwerp van

een brugdek bestaande uit driehoek-ormige pultrusie-

profi elen nader uitgewerkt worden. Tevens wordt de

verbinding van het VVK brugdek aan de stalen liggers

en de levensduur van het VVK brugdek (vermoeiing)

onderzocht.

Student: D. Leliveld

Begeleiders: Prof.ir. F.S.K. Bijlaard, ing. M.H. Kolstein, dr. A. Romeijn, ir. J.M.A.M. Hol, ir. G. Nagtegaal

(Rijkswaterstaat, Bouwdienst)




230606

Design of an integral bridge by FE modelling

The most common design concept for bridges

consists of using expansion joints. Because of

variation in air temperature and time dependent

concrete effects, the bridge structure will change

in dimension in its longitudinal direction. Using

expansion joints makes it possible to change

dimension freely. Experience however has indicated

these expansion joints often do not perform

as well as expected. They require considerable

maintenance, which undermines the economical

operation of the bridges. As an answer to these

problems the jointless bridge was introduced, the

integral bridge.

To analyse integral bridges, in the current situation

of practice, several software tools are used in the

course of which the results obtained are combined.

The study performed, deals with an alternative

analysis procedure where, as a first step, a single

FE-package is applied. Preceding a preliminary

investigation is performed, describing the most

important input data on the behaviour of integral

bridges. Besides the most important advantages

and disadvantages of the integral bridge concept,

an extensive description is given of the actual

granular soil behaviour behind the abutment wall.

With it, an important phenomenon, the ratcheting

strain, is discussed. Ratcheting strain implies, a

wedge-shaped portion of the retained soil moves

toward each abutment during the annuals winter

contraction of the superstructure and concomitant

movement of an abutment away from the soil.

When the superstructure expands towards its next

summer maximum, this soil wedge does not return

to its original position. This is due to the inherent

non-linear behaviour of soil which might occur with

any type of soil, no matter how properly it is placed.

As a result of this soil movement, the lateral earth

pressure tend to increase over time. The preliminary

investigation treats the most important factors,

influencing the ratcheting strain process.

To initiate the design of integral bridges with

a single FE–package, an overview is given of

the different types of integral bridge modelling

techniques as applied in the past. A distinction is

made between the conventional spring model and a

non-linear spring model using a FE-package.

Part II of the thesis study performed, contains a

case study where a single FE package is used to

apply the integral bridge design concept. Therefore

a three span integral bridge is modelled with FE

program, MSC Marc Mentat. Both bridge deck

geometry and piles have therefore been modelled

with solid elements, containing appropriate concrete

characteristics. The non-linear soil behaviour has

been modelled with bi-linear springs in order to

reflect the soil behaviour sufficiently.

To evaluate the pile-soil interaction, a separate

analysis is performed to improve the non-linear

soil-pile behaviour. Therefore a single pile is

modelled with MSC Marc Mentat in the course of

which the pile head is both translated and rotated.

Subsequently, the same is done applying Msheet as

a single design tool, developed to analyse retaining

walls or piles. Both results have been compared

after which the FE 3D model is adapted such, similar

results are obtained. The case study continues

with a general description of the most important

load situations which have to be applied analysing

integral bridges. Subsequently both bridge deck

and pile have been checked in Ultimate Limit State

and Serviceability limit State. Maximum stresses

have been taken from FE 3D model by considering

contour bands.

Finally a parametric study is performed to evaluate

the influence of independent soil characteristics

to the entire FE 3D model. With it the increase of

lateral earth pressure coefficients, arising from the

ratcheting strain for instance, is studied as well.

Student: E.J.E. Göttgens

Begeleiders: Prof.ir. F.S.K. Bijlaard, dr. A. Romeijn, dr.ir. C. van der Veen, dr.ir.P.C.J. Hoogenboom,

ing. H.J. Everts, ing. N. Kaptijn (Adviesbureau ir. J.G. Hageman B.V.)




24 0606

Larch Round Wood and its applications

Bij het uitdunnen van bossen komen grote hoeveel-

heden dunningshout vrij. Dit hout wordt voorname-

lijk verbrand voor de energiesector of versnipperd

voor bospaden, terwijl het ook uitstekend geschikt

is voor constructieve toepassingen. Vanwege de

kleine diameter (tot 150mm) wordt het dan slechts

terug gefreesd tot een uniforme diameter en

toegepast als rondhout. Om het gebruik hiervan te

stimuleren, is het internationale CONIFERS project

gestart dat de beschikbaarheid, sterkte-eigenschap-

pen en mogelijke constructieve toepassingen onder-

zoekt.

Voor dit afstudeerproject worden deze onderwerpen

toegepast op inlands Japanse lariks. Hiervoor is

eerst een analyse gemaakt van de groeiplaatseisen

en de invloed hiervan op de dichtheid van het hout.

Vervolgens zijn buig- en drukproeven uitgevoerd op

20 stammen om de relatie tussen de dichtheid en

de sterkte-eigenschappen vast te kunnen leggen.

Tenslotte is deze kennis toegepast op een reeds

ontworpen uitkijktoren, uitgevoerd in lariks rond-

hout, en het daarvoor ontwikkelde verbindingstype.

Uit het groeiplaatseisenonderzoek blijkt er een

zekere relatie te bestaan tussen de bosbouwkun-

dige Site-index en de dichtheid van lariks. Omdat de

dichtheid een goede relatie heeft met de sterkte-

eigenschappen van hout, kan deze Site-index dienen

als predictor voor de sterkte van lariks rondhout

afkomstig van een bepaalde gespecificeerde lokatie.

Op basis van de dichtheid en de knoestafmetingen

van een rondhouten stam is een selectiecriterium

opgesteld voor de sterkteklassen C40 en C24. Voor

het ontwikkelde verbindingstype is de momentcapa-

citeit bepaald onder invloed van verschillende voor-

spanningsniveaus.

Om een

betere rela-

tie te lunnen

leggen tussen

de Site-index

en dichtheid

van inlands

Japanse

lariks, zullen

verdere tests uitgevoerd worden op stammen

afkomstig van verschillende lokaties in Nederland.

Hiermee kan dan ook het opgestelde selectiecrite-

rium gecontroleerd en eventueel aangepast worden.

Student: R. Schuch

Begeleiders: Prof.ir. F.S.K. Bijlaard, dr.ir J-W.G. van de Kuilen, ir. P.A. de Vries,

dr.ir. P.C.J. Hoogenboom, ing. Z. van Olst MBA (Staatsbosbeheer)




250606

Adaptive Anticlastic Membrane StructuresPrestressed by Edge Cables and Actuators

Frequently, initial membrane analysis will indicate

overstress in one or more areas under one or more

load cases. Conventional strategies to decrease

these critical stresses until the allowable values are:

- adjusting the initial prestress

- altering the support conditions

- changing the fabric

- adding cables

The disadvantage of these methods (except

altering the prestress) is that adjustments of

the critical stresses can only take place during

the design stage. This implies the tensioned

membrane structure cannot actively react (adapt)

to unanticipated loads. In this Master’s Thesis, a

method has been presented to actively alter the

overstresses due to wind uplift for a given saddle

shape without changing the prestress-level and

the membrane’s shape. To keep in touch with

reality, a case study has been done of a simple

saddle shape inspired on an existing pavilion

in San Sebastián, Spain. The dimensions of the

design were on purpose chosen larger than what

would be considered as ‘normal’ for such a shape,

namely to make the use of an active control system

necessary. After analysis followed wind load

(uplift) was decisive. The critical stresses were

way above allowed for the chosen fabric type. The

deformations were large too, even for membrane

structure standards. As the purpose of this project

was to dynamically alter the structural solicitation

during the life span of the structure, a solution as

changing the type of fabric was no option. A first

attempt to realize stress decrease was by unloading

of the edge cables through a swivel. Due to the

limited strain capacity of the cables, the achieved

corrections were not sufficient. After several other

unsuccessful attempts finding a method to control

the stresses, the solution was found by moving the

foundation point of the tension cable at the decisive

area of the fabric (Fig. 1).

As the figure shows, an actuator replaces the

tension cable. The main requirements regarding the

type of actuator is that it has enough force capacity

(a minimum of 380 kN) and a minimum stroke

(linear travel) of 800 mm. A movement ‘to the left’

(Figure 1) has –till the boundary is reached where

stability can be reached- a positive effect on stress

decline. Due to the changing angle that the actuator

makes with the ground level, the length of the

element has to change; this is possible due to the

minimum stroke demand.

What also has to be considered is how the actuator

can move in y-direction. There are several possible

solutions. Two have been briefly analysed, namely

a rolling and a sliding system. In both cases the

actuator is placed on a trolley, which is connected

by two actuators at both far ends. Depending on the

necessary movement, one of them is activated.

The results of the effect of this adaptive system

were rather positive; a decrease of the maximum

stress (and hence critical stresses) due to the

decisive load case, i.e. wind uplift, of 22% is

considerable. However, controlling the deformations

through this method appeared less successful, the

positive effect was negligible.

Student: P.C. Oltheten

Begeleiders: Prof.ir. L.A.G. Wagemans, dr.ir. P.C.J. Hoogenboom, ir. R. Houtman (Tentech Delft)



26 0606


270606


Building Engineering


Civiele Techniek: Building Engineering

28 0606

Gekromde Hoogbouw

Steeds hogere gebouwen worden gerealiseerd,

ook met bijzondere gebouwvormen. In het afstu-

deeronderzoek zijn de (on)mogelijkheden van een

gekromd hoog gebouw onderzocht. Het gebouw-

volume slingert hierbij om de verticale as. Een

randvoorwaarde was dat het percentage

verhuurbaar vloeroppervlak (VVO) niet

nadelig beïnvloed werd door de

aanwezigheid van de constructie.

In het onderzoek is gebleken

dat naast windbelasting ook het

eigen gewicht van het gebouw,

door de steeds wisselende excen-

triciteit, voor grote zijwaartse

vervormingen zorgt. Vooral in de

bouwfase ontstaan hierdoor problemen

omdat deze vervormingen onregel-

matig en dus moeilijk te controle-

ren zijn.

Er is een constructief concept

ontwikkeld dat deze vervor-

mingen volledig voorkomt. Het

concept berust op druppelvormige

modules die ten opzichte van hun

eigen middellijn in evenwicht zijn.

Twee rijen met gestapelde modules

geven samen de gewenste uiter-

lijke vorm van het gebouw.

Door de twee rijen tijdens

de bouw fysiek geschei-

den te houden zal het

geheel alleen verticaal

zakken. De modulevor-

men, en daarmee de

gehele gebouwvorm,

kunnen willekeurig geko-

zen worden. Dit geeft

ontwerpers veel vrijheid.

In een casestudie is dit

concept middels een eigen

ontwerp getoetst.

De stabiliteit van het 250 meter hoge gebouw wordt

in één richting verzorgd door de centrale stijve

kern waarin zich onder andere expresliften bevin-

den. In de andere richting is de kern smaller en

wordt geholpen door de centrale kolommen van

de modules middels een outriggerconstruc-

tie. Lokale liften zijn afwisselend links en

rechts aan de kern gehangen, zodanig dat

de gekromde vorm van het gebouw niet

aangetast wordt en veel ruimte bespaard

wordt. Twee vleugels aan weerszijden

van de kern zijn opgebouwd met het

moduleconcept en geven het gebouw

de gewenste gekromde vorm.

Constructief en technisch gezien

is een dergelijk gebouw goed

mogelijk. Daarnaast is het

percentage VVO dat gehaald kan

worden gelijk aan een vergelijk-

baar verticaal gebouw, wat zeer

verrassend genoemd mag worden.

Student: M.J. Wiersma

Begeleiders: prof.dipl.-ing. J.N.J.A. Vamberský (Civiele Techniek TU Delft), prof.ir. F.S.K. Bijlaard

(Civiele Techniek TU Delft), ir. H. Mihl (Bouwkunde TU Delft)




290606

Optimizing future risk management at Fluor based on historical project data

Background

Fluor is one of the world’s largest global EPC

(Engineering, Procurement and construction)

contractors, with 2005 revenues of US$ 13,2 bn.

The company serves five main industries: Energy

& Chemicals, Power, Industrial & Infrastructure,

Government and Global Services. The Haarlem

office is mainly involved in projects in the Energy

& Chemicals business line. As a result of recent

changes in the market situation of the EPC sector,

the projects that Fluor undertakes are becoming

ever riskier.

Objective

The objective of this research was to extract

valuable, risk knowledge and experience from a

large pool of underutilised, historical risk data

covering all project phases. With the re-use of this

information, risk management at Fluor can be made

more effective in the future.

Research and Methods

The research distinguishes two major phases in the

risk management process:

• Pre contract award – initial risk analysis

• Post contract award – continuous management of

risks

In order to establish how this process can be made

more effective, both qualitative and quantitative

research methods have been used:

• Qualitative:

- Literature research

- Involvement in the Haarlem offi ce’s risk process

- Interviews

- Case studies

- Brainstorm sessions

• Quantitative

- Analyses of historical risk database

Conclusions

Fluor’s ongoing effort to re-use historical

information in order to optimize the risk

management process ensures that:

“The future of risk projects at Fluor is bright if

we learn from all the risk projects of the past and

present, and creatively apply what we have learned

in our new pursuits”.

Student: F.C.P. van Roij

Begeleiders: Prof.dr.ir. H.A.J. de Ridder, ir. F.A.M. Soons, ir. R.B. Jongejan, dr. W.W. Veeneman,

ir. A.E. Manger, Fluor




30 0606

Verhoging van de haalbaarheid van weginfrastructurele projecten door toepassing van een publiek privaat samenwerkingsmodel

In de historie van de weginfrastructuur in Nederland

hebben veel projecten lang moeten wachten voor-

dat zij werden gerealiseerd. Ook zijn er veel wegin-

frastructurele projecten waar al tientallen jaren

op wordt gestudeerd, maar die op dit moment nog

geen definitieve realisatieplannen kennen. Enkele

voorbeelden zijn de A2 Maastricht, A3, A4 Delft -

Schiedam, A6/A9, A23 en de ring rond Utrecht. Na

jarenlang overleg, het doorlopen van veel wettelijk

vastgelegde procedures en het uitgeven van veel

ontwikkelingsgeld, wordt een project vaak onhaal-

baar geacht en belandt het op een dood spoor.

De belangrijkste oorzaken zijn het gebrek aan

voldoende financiële middelen en het gebrek aan

voldoende overeenstemming tussen betrokken

partijen. Bovendien schept wet- en regelgeving een

beperkend kader waarin een weginfrastructureel

werk moet worden gerealiseerd.

Door verschillende projecten in samenhang te bekij-

ken kunnen rendabele en onrendabele projecten

financieel en/of ruimtelijk gecombineerd worden tot

één financieel haalbaar project. (Zie figuur 1)

Een dergelijk combinatieproject kenmerkt zich

door grootschaligheid en complexiteit. Betrokken

partijen hebben een duidelijk spelregelkader nodig

waarin zij kunnen acteren. Om daarin te voorzien

is een publiek – privaat samenwerkingsmodel (PPS

– model) een oplossing.

In het PPS – model treden gebruikers, opdrachtge-

ver en leverancier gezamenlijk op als opdrachtgever

voor verschillende (deel)projecten. (Zie figuur 2)

Partijen plaatsen hun belang in een grotere context.

Zo ontstaat een mogelijkheid om vanuit verschil-

lende belangen aan één gemeenschappelijk doel te

werken.

Partijen zijn eerder bereid een oplossing te accep-

teren, als zij het proces kennen dat aan besluitvor-

ming is vooraf gegaan. Bovendien sluit de oplossing

beter aan op het probleem

Door private partijen en andere invloedrijke organen

als volwaardig partner tijdens de besluitvorming

van weginfrastructurele werken te betrekken kan de

haalbaarheid, en daarmee de kans op realisatie van

weginfrastructurele projecten worden verhoogd.

Het PPS – model speelt in op de jongste ontwik-

kelingen in de bouwwereld, waarin overheden taken

die oorspronkelijk in handen waren van publieke

wegbeheerders door private partijen laten uitvoe-

ren. Private partijen willen vroegtijdig bij planont-

wikkeling van publieke projecten worden betrokken

Student: R.M. Schunck

Begeleiders: Prof.dr.ir. H.A.J. de Ridder, ir. P.B. Vermey, dr. J.F.M. Koppejan, ir. G.A. Visser,

Arcadis Ned. BV (v/h Ballast-Nedam Infra)




310606

Shaping the Virtual Wind Tunnel

Development of a general approach for computational wind engineering (CWE)

In the design of buildings, wind load has become

an important parameter. Methods to accurately

predict the magnitude of these loads are needed

to design and construct buildings in an economic

way. For complicated designs this is not an easy

task, since the building codes and standards do

not apply to these designs any more. Using wind

tunnel experiments works well for nearly completed

designs, but in the earlier design stages they are

not useful, since they are expensive and time-

consuming. As a solution, computer modeling

is proposed, using a technique referred to as

Computational Wind Engineering (CWE), which is a

sub-domain of Computational Fluid Dynamics (CFD).

This report describes the fields that are involved

in CWE: fluid dynamics, wind engineering and

computational methods (such as finite volume

methods and turbulence modeling) and gives

an overview of numerous tests that have been

performed with the use of FLUENT, which is a CFD-

software package. These tests where performed

within the Van Nalta domain, which has been slightly

modified to improve both range of applicability and

accuracy.

The goal of this thesis was to improve the Van

Nalta domain and make it fit to be the basis for a

design tool that enables the structural engineer

without much knowledge about wind engineering

to predict wind loads in the early design stage and

to quickly calculate and compare several alternative

geometries, finally making shape optimization with

respect to wind load possible.

It is concluded that a coarse grid, with cells in the

order of magnitude of 12x12x12 m3, is necessary to

be able to quickly perform series of calculations, for

example to determine the governing wind directions.

The coarse grid, when certain demands on grid

density and quality are met, is able to perform this

task. For actual determination of the drag and local

pressure distributions, a medium grid with cell sizes

in the order of magnitude of 6x6x6 m3, performs

reasonably well, the improvements found with the

fine grid (3x3x3 m3) are not large enough to state

that this grid is necessary for design calculations.

The main problems still lie in the limited computer

power, which limits the cell size, and the poor

turbulence modeling, which limits the range of

applicability.

Student: D.P. Snijders

Committee: prof.ir. L.A.G. Wagemans, prof.dr. Ir. B. Koren, ir. J.L. Coenders, ir. R.P.J.O.M. van Rooij,

ir. I. Woudenberg (Corsmit Raadgevend Ingenieurs bv)




32 0606

Construction of Prefab Concrete Shells

Morphology – Surface Segmentation – Concrete Composition – Production Method

The construction of prefab concrete shells has

stagnated. This, in the decennium that much

research is performed on different innovative

concrete compositions, on the area of integrated

computer design and manufacturing and on efficient

and low-cost production methods. An integral

and optimal design-production process for prefab

concrete shells, lacks.

The aim of this Master’s Thesis is to make a step

in advance in the optimisation of the design-

production process of prefab concrete shell in order

to produce mass-customised shells and stimulate

their re-flourish.

The goal will be reached by;

- Optimisation of the aspects of the design-

production process

- Recognition of the relationships between the

aspects

- Defi ning an integral design-production process

by linking the design, segmentation and the

production

The studied aspects of the process from design until

the final assembly of the prefab concrete shell’s

segments are the subjoined five steps;

The design and definition of the shape of the thin

shell structure

Calculation of the structure plus meshing of the

structure to perform a FEA

The choice of concrete composition

The segmentation of surfaces in order to derive

individual producible elements

The final production of the elements in a formwork

Results

It is concluded that;

• There is not one solution for the optimal design-

production process as all described possibilities

of morphology, surface segmentation, concrete

composition and production method are options

for an optimal design-production process. When

the right choice is made between the possibilities

for a certain aspect of the design-production

process, the design-production process will be

optimised.

• The mass-customisation of simple, as form-

finding as well as free-formed shells, is realistic.

• The defining of the optimal design-production

process is to be performed by trial-and-error of a

relation scheme.

• When emphasis is on the morphology of the

shells, recommended is to start the process by

defining morphology, followed by defining the

concrete composition, and the calculation. The

order of the next steps to be followed is variable.

These next steps are the surface segmentation,

choosing a production method and defining the

connection system. After each decision, feedback

must be performed to the related aspects.

Student: M.K.H.M. van Roosbroeck

Committee: Prof.ir. L.A.G. Wagemans, Prof.dr.ir. J.C. Walraven, ir. J.L. Coenders




330606

Kinetic Space Frames

An exploration into double curved multiple stable space structures

Static structures are designed for maximum

imposed loads which rarely occur. Due to this

strategy these structures are 99% of their lifetime

over-dimensioned. In these periods of low imposed

loads the structure could with the same construction

materials create more challenging configurations.

The efficiency of the used materials increases.

Besides, the re-configuration can be used to

optimise the building qualities for the fast changing

user demands, one of the main arguments for

Kinetic Architecture.

The goal of this Master’s Thesis was to develop

a dynamic space frame. This space structure

can transform it shape but is still stable in all its

configurations. The re-configuration of the space

frame is a result of lengthening and shortening of

some of the tubes. Therefore one needs adaptive

elements which can change lengthwise.

A statically undetermined kinetic space frame

is designed, according the square-offset-square

configuration with in its top layer mainly static

bars. Of each pyramid, of four bracings, three are

static; the bottom layer consists of only adaptive

elements. A parametric system is developed which

determines the configurations for the space frame,

which are infinite. The speed of length-adaptation

is for every adaptive element different during the

transformation.

In a case study the kinetic space frame is applied

as large scale kinetic roof. The application as

large kinetic space roof demonstrates that the

total amount of steel used for tubes can be

reduced with 36% compared to a conventional

space frame. Therefore the structure can create

the same configurations as conventional space

frames with less material. For the short term this

only compensates

the investments

when it is applied

on extraordinary

buildings like

pavilions. However,

the implications for

the long term are

an unknown factor

and dependent of

further research, also

on claddings, and

economics.

Student: P.A. van de Rotten

Committee: Prof.ir. L.A.G. Wagemans, prof.dr.ir. A.C.J.M. Eekhout, ir. J.L. Coenders

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, 015-2783990.


34 0606


350606


Hydraulic Engineering


Civiele Techniek: Hydraulic Engineering

36 0606

Smoothed Particle Hydrodynamics

In this graduation project the Smoothed Particle

Hydrodynamics (SPH) method is explained

and demonstrated for some simulations in the

application field of hydraulic engineering. SPH is a

Lagrangian particle method which uses a smoothing

function to find spatial dependencies between

particles. The particles carry all the quantities

and no grid is needed. Because the particles can

move themselves the total material derivative of

quantities can be used, this avoids problems with

advective transport. SPH can be used to solve the

non-hydrostatic Navier-Stokes equations to model

water motion. The fluid in SPH is made slightly

compressible (density variations maximal 1 %) to

get a time derivative of the density and calculate

the pressure explicitly from the density. The fluid

is not approximated as incompressible because an

implicit Poisson equation for the pressure needs

to be solved then, which is cumbersome to do in a

particle method. Viscous stress terms are simulated

with an artificial viscosity. The artificial viscosity is

also needed for numerical stability. The free surface

in SPH simply is the transition between an area

with particles and an area without. Fast varying or

intersecting surfaces like in overtopping waves are

no problem to model. Boundaries are modeled with

boundary particles with a repulsive force for all fluid

particles coming close. Ghost fluid particles are

created outside of a boundary to prevent artificial

boundary effects.

A 2D version of SPH is programmed and used in

several simulations from the hydraulic engineering

practice. Some viscosity benchmark problems

showed that the artificial viscosity approach indeed

works like a viscous stress term. Furthermore SPH is

used to simulate some problems with a free surface.

These include:

• Breaking dam

• Bore at a wall

• Standing wave in a closed basin

• Spilling and plunging waves on a beach

• Flow over a sharp weir

In these simulations SPH gave realistic results.

he simulations in this thesis show that SPH can

be used in many different situations in hydraulic

engineering. Especially in problems with large

pressure gradients, fast varying water levels and

intersecting free surfaces the advantages of SPH

show to full extend. Unfortunately a small time

step is needed for stability, together with many

particles needed for enough resolution, this leads

to considerable calculation times. The application

of SPH is therefore restricted to local and short

phenomena. SPH can be used in situations where

many other methods fail, for instance wave

overtopping can be simulated in great detail.

Although SPH is a relatively new technique in the

field of hydraulic engineering, its future looks

promising.

Student: L. de Wit

Committee: prof.dr.ir. G.S. Stelling, prof.dr.ir. A.W. Heemink, dr.ir. M. Zijlema, ir. R.J. Labeur




370606

Feasibility of IGW technology in offl oading hoses

Since the late 1950’s offloading hoses are used for

the offloading of crude oil in the offshore industry.

The main problem with the current offloading hoses

is the limited flexibility and the low resistance

against fatigue which results in a short lifetime (1

to 12 years). A composite technology called Integral

Geodesic Winding (IGW) has been developed at

Delft University of Technology which concerns a

new type of composing artificial fibres and rubbers.

This results in a tubular structure which resists high

pressures and is flexible and lightweight.

The main topic of this research is whether or not the

use of IGW in offloading hoses is feasible, because

the technology shows potential for implementation

due to the expectation that IGW leads to higher

flexibility and a longer lifetime. An important part of

the research is to find the influence of the varying

diameter that is inherent to the technology on the

loss of pressure in the hose. Finally the feasibility is

determined by the advantages and disadvantages

it offers for two different types of players in the

industry: the hose manufacturer and the system

engineer / end user who respectively design and

use the offloading facility.

Student: S.M. Nooij

Committee: Prof.dr.ir. G.S. Stelling, prof.ir. J. Meek, drs. R. Booij, dr.ir. J.H. Westhuis




38 0606

“3D numerical simulation of a harbour fl ow, applied to Waalhaven, Port of Rotterdam”.

The Port of Rotterdam has requested to investigate

siltation problems and the silt trap in the Waalhaven

(figure 1). There has been started with the

simulation of the flow in a small scale model harbour

(figure 2) to investigate the flow features and the

way they can be modelled. Measurement data of

this model harbour have been used for calibration.

The value of the chosen horizontal eddy viscosity is

of major influence on the resulting flow pattern.

The application of two

vertical grid-models,

the σ-model and the

Z-model, has been

compared. Harbours

with entrance angles

of 90 and 45 degrees

have been modelled.

For the ‘slanting’

harbour two methods for the calculation of the flow

along staircase boundaries have been compared.

With the ‘Cut Cells’ method the control volume

of the cell is truncated and the velocity is only

calculated for the two non-boundary sides of the

grid cells. For the ‘45 degrees closed boundary’

method the advection terms are corrected as well.

This method can only be applied to 45 degrees

boundaries with Z-model grids. This method shows

the largest improvement of the flow along the

boundary.

The Cut Cells method only shows a small

improvement compared to not applying any method.

Both methods are also applied at a 1:1 scale model

for the same harbour geometries and for a 71

degrees ‘slanting’ boundary. The application of the

‘Cut Cells’ method shows a larger improvement

than at scale 1:200, especially for the 71 degrees

slanting harbour. With this knowledge a model

has been made for the Waalhaven. Due to the

lack of necessary data the model has also been

calibrated with help of the scale models. This

qualitative Waalhaven model shows that tidal filling

and the mixing layer are both important exchange

mechanisms. Sediment and density flows need to be

investigated, they can be of major influence. This

can only be simulated by a three-dimensional model.

Conclusions which can be drawn from this

investigation are that the application of ‘Cut Cells’

or preferably ‘45 degrees closed boundary method’

shows a large improvement on the flow along

staircase boundaries. The choice for a vertical Z

or σ-grid model does not influence the result a

lot. It is possible to model the flow at the surface

of the Waalhaven with DELFT3D (figure 3). It is

questionable if the flow along the bottom, which

is important for modelling sediment flows, can be

modelled representatively, because the boundary

conditions are dominant. In a sequence to this

investigation the major issues will be the gathering

of data for the calibration of the Waalhaven model

and to find out the dominant exchange mechanism.

Findings and results will be presented in dutch

during this master thesis presentation.

Student: H.H. Schonewille

Committee: prof.dr.ir. G.S. Stelling, dr.ir. J.C. Winterwerp, ir. J.A.T.M. van Kester (WL|DelftHydraulics),

ir. T. Vellinga, ir. M.A.J. de Nijs




390606

Estimating Freak Wave Occurrence Probability in the Agulhas Current

Strong ocean currents, such as the Agulhas

current, have been related to the occurrence of

freak waves for quite some time, as many ships

encounter high waves in these areas. Non-linear

self-focusing (or modulation instability) of wave

groups has been suggested as the cause of these

events. This process can be described by the non-

linear Schrödinger equation, and numerical results,

supported by laboratory observations, confirm that

waves can be generated with this equation that

may be described as freak waves: a single wave as

part of a monochromatic wave train growing rapidly,

while extracting energy from the surrounding

waves.

The occurrence probability of such a wave can be

expressed in terms of the Benjamin Feir Index (BFI),

the ratio of steepness and spectral bandwidth of the

wave spectrum. This index can be estimated from

wave fields that are predicted with (linear) spectral

wave models from predicted wind field.

In the present study, the effect of large-scale ocean

currents on the evolution of the BFI in such a model

(SWAN) is investigated. The SWAN calculations show

that the evolution of both steepness and spectral

bandwidth of incoming waves is affected by the

current field (by energy bunching, current-induced

refraction and frequency-shifting), with the results

depending on the wind conditions. The combination

of the increased steepness and local decrease of

spectral bandwidth induces a considerably increase

of the BFI (compared to a situation without an

ambient current), at locations with strong counter

currents and at locations with high velocity

gradients.

In storm conditions in the Agulhas current, the

increase of the “freak wave” probability (a wave

height exceeding 2 times the significant wave

height of the local wave field), can be one order of

magnitude compared to the occurrence probability

of Rayleigh distributed linear waves.

Based on these results, a freak wave forecasting

system as operated at ECMWF, would therefore

locally underestimate or overestimate the

occurrence probability when strong ocean counter-

currents are not taken into account.

Student: A.J. Lansen

Committee: Prof.dr.ir. G.S. Stelling e.a.




40 0606

Infl uence of a secondary channel on bed morphology and sediment distribution at a river bifurcation

For the river forelands “Huissensche Waarden”,

situated at the south of Arnhem, a project

is started with an aim for riverbroadening,

nature development, recreation and ecological

improvement. The most important part of this

project consists of a secondary channel, a river

bypass alongside the summerbed. Besides

advantages like the decrease of the waterlevel

in case of extremely high water situations, the

construction of such a secondary channel has also

some negative consequences.

In this thesis, the main subjects of research are the

resulting morphology changes in the summerbed

as well as the distribution of water and sediment at

a bifurcation point (IJsselkop), which is situated in

the area. Two complementary studies are added:

the influence of variation in the distance between

the bifurcation point and channel outflow point

and the influence of variation in channel outflow

angle on the water- and sediment distribution at the

IJsselkop.

The research is executed by using Delft3D, a

numerical software package in which flow and bed

morphology can be modelled, using a home-made

orthogonal grid. An inflow distribution is made from

a flow data range of 25 years and geographical

terrain information is added to the grid. All model

computations are made by using an approximation

of the shallow water equations and a sediment

transport formula.

Construction of a secondary channel in the

river forelands will lead to sedimentation in

the summerbed alongside it, because of the

decreasing flow velocities. The largest volumes of

sedimentation will appear in front of the channel

inlets during high waterlevels. In spite of their

downstream transport and diffusion, they will

cause navigability problems. The erosion, which

is visible in front of the channel outlet during high

waterlevels, is behaving in a comparable way,

with the risk of causing instability problems near

(groyne) structures.

There will be measured less transport at the

beginning of both branches (Nederrijn & IJssel),

because of the decrease in flow velocities. The river

tries to recover the sediment transport capacity

of the branch and will erode. The mentioned

sedimentation and this erosion are temporary

effects: after many years a new bed level

equilibrium is reached.

Variation of the distance between the IJsselkop

and the channel outflow point and the variation

of the channel outflow angle do not have a large

impact on the distribution of water and sediment at

the IJsselkop, even if very wide angles and a large

secondary channel discharge are chosen.

Student: J.J. de Nooijer

Begeleiders: prof.dr.ir. H.J. De Vriend, dr.ir. C.J. Sloff, ir. H. Havinga, ir. H. Talstra




410606

Smart Nourishment of the Frisian Inlet

Morphodynamic analysis of an innovative way of nourishing

The integrity of the Dutch Wadden Sea is

threatened by the effects of sea level rise and

subsidence due to gas extraction leading to sand

deficits in the tidal basins. An innovative idea to

mitigate these effects by nourishing the ebbtidal

deltas, thereby promoting sedimentation of the tidal

basin, has been put forward in recent years. This

thesis studies the morphodynamic behaviour of

these so called smart nourishments for the ebbtidal

delta of the Frisian Inlet.

To investigate if nourishing the ebbtidal delta

leads to sedimentation in the basin the following

questions are addressed:

• How do the hydrodynamic forcings infl uence the

morphological behaviour of the nourished sand,

and how do the morphodynamics of the nourished

ebbtidal delta and the tidal basin interact?

• Where should a smart nourishment be placed in

such a way that natural processes redistribute the

sand relatively quickly to the benefi t of the basin?

A model of the Frisian Inlet has been set up

in the process based modeling environment of

Delft3D. Three situations are studied: (1) a “fixed

bottom” with the hydrodynamic forcing of the

tide, (2) a “fully” morphological situation with the

hydrodynamic forcing of the tide and (3) a “fully”

morphological situation with the forcing of tides

and waves. For these situations the morphological

evolution of seven smart nourishment alternatives is

investigated.

For a fast redistribution of nourished sand it is

advised to nourish the channels. This results in

a near immediate effect during flood (import of

sediment with flood flows). Exported sediments

may be imported in a later stadium when they are

brought back into the sediment transport paths

(e.g. by wave action). The nourishment alternatives

on the ebbtidal delta depend on wave action.

Sediment first needs to be stirred up by wave

action before it is transported by tidal flows and

redistributed over the ebbtidal delta.

The current study is an interesting first step in the

investigation of this new type of nourishment only.

To develop increased insight it is recommended to

(1) model longer time spans (5 to 10 years) and (2)

investigate the behaviour of smart nourishments

with a larger volume. Furthermore our knowledge

on modeling complex coastal inlets in a realistic

manner for a longer term needs to be improved.

Student: T.M. Kluyver

Committee: Prof.dr.ir. M.J.F. Stive, dr.ir. Z.B. Wang, dr.ir. M van Koningsveld, ir. E.P.L. Elias,

ir. G.J. de Boer




42 0606

Sand Balance “Loswal Noord” - The Net Contribution of “Loswal Noord” to the Sand Budget of the Dutch Coastal Foundation

The port and waterways of Rotterdam need

constant dredging to maintain a nautical depth.

The spoil from these dredging works was dumped

from 1964 till 1996 on “Loswal Noord” (LN), a

dumpsite North of the “Maasgeul”. LN is located in

the dedicated so-called “Dutch Coastal Foundation”

(DCF), which by definition stretches from dunes till

-20 m NAP. The sand budget of this DCF needs to

be maintained to provide the Dutch coastal defence

with sufficient sand. The objective of this thesis is

to investigate the net contribution of LN to the sand

budget of the DCF.

Sand emission from LN which is transported

southwards is assumed to be deposited in the port

and waterways of Rotterdam. Sand emission from

LN transported northwards remains in the DCF,

as no net transport cross -20 m NAP is assumed.

The sand part of the dumped spoil is from 1964 till

1996 captured in the DCF. However since 1996 the

spoil from the port and waterways of Rotterdam

is dumped offshore the DCF. Hence sand emission

from LN southwards after 1996 is lost for the sand

budget of the DCF.

Sand from capital dredging, dredging works offshore

-20 m NAP and from river discharge can have a net

contribution to the sand budget of the DCF. In 1996

the net contribution of LN to the DCF was 132,4

Million Tons Dry Solids (MTDS) or 82,8 Million m3

(Mm3) sand in-situ.

The total amount of sand of LN is determined with

soundings and geological surveys and is in 1996

140,3 MTDS. A part of this will be transported

southwards in time. This part is determined by the

asymmetry in sand transport from LN in a direction

South and North alongshore.

The asymmetry is sand transport from LN is

determined by analyzing the probability of

exceeding a certain value of seabed shear stress (by

combination of waves and currents) in a direction

South and North alongshore. From this is concluded

40 % of the sand emission from LN is transported

South and 60 % North alongshore. 40 % of the

total sand amount of LN determined in 1996 will be

lost for the DCF and equals 56,1 MTDS. Analyzing

the mass balance of LN leads to the prediction

that it will take more than 100 years before LN is

completely eroded. By then the total contribution

of LN to the sand budget of the DCF will be 132,4 -

56,1 = 76,3 MTDS or 47,7 Mm3 sand in-situ.

The results of this investigation should be

interpreted with a certain degree of uncertainty.

Geological surveys with representative drillings can

determine the actual amount of sand of LN more

accurately. The distribution of the sand emission

from LN should be further investigated with a

morphological model.

It is recommended to create a wide basis of

consensus for the net contribution of dumping spoil

to the sand budget of the DCF. Further research

on the distribution of artificial sand piles within the

DCF is recommended to analyze the contribution to

coastal defence on short to long term. With these

recommendations the dumping policy for assigning

optimal dump locations should be reviewed.

Student: M.J. Slee

Committee: Prof dr ir M.J.F. Stive, ir G.J. de Boer, ir J.G. de Ronde, ir G. Nederbragt




430606

Geomatrically open fi lters in breakwaters

A breakwater with a sand core and an unstable

geometrically open filter can be a more economical

solution than a ‘conventional’ breakwater with

a rock core. Also more flexibility is obtained in

designing a breakwater when it is possible to design

a breakwater with an unstable geometrically open

filter. For such a breakwater, insufficient knowledge

is available to design geometrically open granular

filter constructions, which allows an acceptable and

a predictable loss of core material under certain

conditions. At this moment no proper design tool is

available to design a geometrically open filter for a

breakwater with a sand core.

The Master thesis has two objectives. The first

objective is to get an insight in the transportation

of sandy material out the core into a very open

granular filter under influence of wave load.

The second objective is to obtain a relation ship

between; transport rate of material, initiation of

transport, grain diameter base material, grain

diameter filter material, thickness of filter layer and

the hydraulic load. In order to reach the objective,

more insight is necessary in the transport process

inside the filter

layer and at the interface of core and filter. To

obtain that, some model tests have been conducted.

These model tests have been executed in a wave

flume.

Nine process based model tests have been

performed with regular waves with a height of 10

cm and a period of 1.2 s. The first two experiments

were used to tune the test setup. The other seven

experiments had different thickness of the filter

layer (df) and different grain size

(Df50) of the filter material. Due to

limitations in time and availability of

the facilities other parameters then

the df and Df50 such as the wave

height and the slope steepness have

been kept constant at a value which is

typical for breakwaters or wind waves.

During these seven tests, the profile of the core

was measured and visual observations have been

made. Based on the visual observations the erosion

process was described. The transport of core

material was governed by sheet flow transport

and suspension transport. With a thick filter

layer and a small grain size the core material was

mainly transported by sheet flow transport. With

a decreasing thickness of the filter layer and an

increasing grain size of the filter layer, the transport

of core material was increasing and the transport

was shifting from sheet flow transport to suspension

transport. During the tests, a profile develops which

resembles a bar profile of a sandy beach. The

profile of the core was measured by making every

300 waves a photo through the wall of the flume.

These photos were interpreted with the computer

in order to measure the profile of the core. The

amount of erosion was dependent of the grain size

and the filter thickness. An important parameter

is the dimensionless parameter m (m = the filter

thickness divided by the grain size of the filter

material (df/Df50)).

Student: E.F. Uelman

Committee: Prof.dr.ir. M. Stive, E.F. Uelman, dr.ir. H.L. Fontijn, ir. H.J. Verhagen, ir. G. Smith




44 0606

Vetiver grass as bank protection against vessel-induced loads

In many parts of the world, bank erosion in rivers,

canals and other waterways is a major concern

for engineering as well as environmental reasons.

Hundreds of hectares of land on riverbanks have

been lost annually and thousands of kilometers of

dykes are threatened by wave erosion caused by

motorized boats in for example the Mekong Delta,

Vietnam.

In a number of tropical countries Vetiver

grass (Vetiveria zizanioides) is a well-known

bioengineering species for decennia now. Recently,

some exploratory tests have been executed to see

if Vetiver grass is suitable as erosion protection.

There is, however, still a lack of both qualitative and

quantitative knowledge on the protection of banks

by Vetiver grass.

This M.Sc. thesis study consisted of a theoretical

investigation of all possible influences of Vetiver

grass on bank erosion, which resulted in a couple

of aspects to be investigated by experiments. The

following experiments were carried out:

The influence of phreatic level and soil type on

the growth rate of Vetiver grass was investigated

by an experiment carried out in the Botanical

Garden. Significant differences were observed on

the influence of soil type and phreatic level on the

growth rate of Vetiver grass.

Laboratory tests were executed in order to examine

the influence of Vetiver grass roots on some

relevant soil parameters related to mass failure. An

increase in the factor of safety of approx. 20% was

found, although the result was not significant.

The influence of Vetiver grass on so-called “small

scale mass failure” (pushing off of material and

shallow seated failure planes) was tested using

a physical model test. The drawdown caused by

passing ships was modeled a large number of times

in succession by a wave flume at the Laboratory

of Fluid Mechanics. The amount of erosion of a

representation of a bank (with and without Vetiver

grass) was determined and compared. The presence

of Vetiver grass on a cohesive soil resulted in a

reduction of the amount of erosion by 8-10 times on

cohesive soil.

Student: D.J. Jaspers Focks

Committee: Prof.dr.ir. M.J.F. Stive, ir. H.J. Verhagen, dr.ir. H.L. Fontijn, drs. W.N.J. Ursem




450606

Design of granular near-bed structures in waves and currents

This MSc project studies the design of near-

bed structures, more specifically horizontal bed

protections and offshore pipeline covers. The

present design methods are all based on the

approach developed by Shields (1936), which is

strictly speaking not applicable in non-uniform

flow (such as flow around a structure, offshore

conditions with a combination of waves and

currents, and increased turbulence rates). Also,

the Shields approach results in a ‘critical stability’

design philosophy in which no movement of the

stones is allowed; it does not allow for other, more

flexible ‘damage-based’ design approaches in which

some movement of the stones is accepted. Many

suggestions to overcome these issues have been put

forward in literature, especially in the last decade

or so. This MSc project reviews a selection of these

suggestions and analyses the most promising among

them against a dataset of scale model tests.

The main results from this research are summarised

as follows:

• The damage to horizontal bed protections is likely

to be related to the transport of the stones that

make up the protection; this transport is caused

by the current and enhanced by the presence

of the waves. Unfortunately nearly all existing

(morphological) transport formulas have been

developed to predict transport rates of sand,

not stones. The transport of stones is essentially

different: occasional rolling or sliding along the

bed as opposed to bulk transport in suspension.

In addition, these formulas use the bed shear

stress as the governing parameter, so in order

to make them work for a combination of waves

and a current the combined bed shear stress

must be calculated. This is not straightforward

as the current and the waves infl uence each

other in a nonlinear way; various wave-current

interaction models to account for this interaction

have been put forward in literature. This thesis

investigates some of these. The main conclusion

is that the rock transport formula of Paintal (1967)

can also be used in the combination of waves

and a current, provided that the resulting bed

shear stress is calculated with the wave-current

interaction model by Fredsøe (1984)

• For pipeline covers an alternative design approach

must be followed, in which the damage to the

structure is expressed as a dimensionless erosion

area and directly linked to the hydraulic boundary

conditions. Several design formulas of this type

have been put forward in literature, but there is

little consensus on which (structural and hydraulic)

parameters must be included in such a formula

and the overall goodness-of-fi t of these formulas

on a dataset of scale model tests is low. In this

MSc project the individual (sometimes confl icting)

elements of these formulas are all tested against

the dataset using a regression analysis; eventually

a new design formula is presented that shows less

scatter. Also, some practical recommendations on

how to interpret the resulting damage parameter

(S-value) are given.

• The critical stability approach (Shields approach)

is also studied for a combination of waves and

a current. It follows that the wave-current

interaction model by Bijker (1969), already

commonly used in engineering practice, can best

be used in this case in combination with a critical

Shields parameter Ψcr = 0.030.

Student: J.P. van den Bos

Committee: Prof.dr.ir. M.J.F. Stive e.a.




46 0606

Run-up Reduction through Vetiver grass

Vetiver grass is used in tropical regions to stabilize

soil structures and arable land. Because of its stiff

stems and firm roots, flow velocities are reduced

and the soil retained. The application of Vetiver

grass on the outer slope of a dike is investigated

in this report. The objective is to determine the

effect of Vetiver grass hedges on the run-up. Also

the effect of different planting configurations on the

run-up has to be discussed.

Different research shows that the layer thicknesses

and velocities on a location on the outer slope

depend on the maximum run-up height and the

height of the location. The overtopping volumes

over a dike depend mainly on the fictitious run-up

height and the crest height.

A dense hedge of Vetiver grass is able to pond

water. A relationship can be found between the

water depth behind the hedge and the specific

discharge through the hedge. About the failure

of Vetiver grass hedges little is known, however

research shows that a Vetiver grass hedge is able to

pond water up to 40 cm.

Tests are conducted on small-scale. Vetiver grass

hedges is modelled as vertical plates with vertical

slits. The blocking factor is determined by use of

the relationship between the water depth and the

specific discharge of a Vetiver hedge. A blocking

factor of 75% corresponds with a Vetiver hedge.

Different plates with different slit widths are used to

determine the effect of the width of the slits on the

results.

The measures in the tests are chosen so that the

dependency of the results on the openings are is

negligible. For tests it can be derived from theory

that the relative reduction of the run-up height only

depends on the blocking factor. The theory that the

reduction of the run-up for the tests is independent

of the run-up height could not be rejected. The

results of the tests show a constant reduction of

the overtopping volumes. The breaker parameter is

important for the reduction of the run-up height. It

is assumed that the different amount of turbulence

in the run-up tip with different breaker parameter,

causes the dependency of run-up height on the

breaker parameter. With a blocking factor of 75% a

reduction of the run-up volume of more than 55%

is measured. A blocking factor of 60% causes a

reduction of the volume of 40%.

The flow through the openings in the tests is drag

dominant. For larger run-up the flow remains drag

dominant. Thus modeling a Vetiver hedge by a plate

with larger openings is allowed. An example with the

use of Vetiver grass on a dike in Vietnam is worked

out. This example shows that with the use of two

Vetiver grass hedges on a dike a reduction of 90 cm

of the crest height is feasible. This corresponds with

a reduction of 20% of the costs and material use in

this example.

Student: A. Algera

Committee: Prof.dr.ir. M.J.F. Stive, ir. H.J. Verhagen, dr.ir. H.L. Fontijn, drs.ing. W.N.J. Ursem




470606

Equilibrium and stability of a double inlet system

Coastal features that are much seen over the world

are barrier island coasts like the Wadden coast of

The Netherlands, Germany and Denmark. These

coasts constitute of barrier islands separated by

tidal inlets with at the landward side a tidal basin.

Characteristic for the Wadden Sea is that the tidal

basins of each system are not completely separated,

but are divided by a topographic high which allows

some exchange of water between the basins. As

a result the tidal basins and the tidal inlets that

connect the basins to the North Sea will interact.

The focus in this thesis is mainly on the effect of

this interaction on the cross-sectional equilibrium

and stability of the tidal inlets that are part of a

double inlet system in order to develop rational

management plans for this kind of systems.

In determining the equilibrium values and stability

of cross-sectional areas use is made of flow

diagrams. With the help of these flow diagrams

for two situations the stability conditions are

determined:

1. A double inlet system where the basins fl uctuate

uniformly

2. A double inlet system with partition and opening

simulating a separately fl uctuating water level

between the basins

To verify whether the

model presented in

this study generates

plausible results an

application to the Texel

and Vlie basins in the

western Wadden Sea is

carried out.

People who are

interested are invited

to come and listen to

my Thesis Presentation

Student: R.L. Brouwer

Committee: Prof.dr.ir. M.J.F. Stive, prof.dr.ir. J. van de Kreeke, ir. T.J. Zitman, dr. H.M. Schuttelaars,

dr.ir. Z.B. Wang




48 0606

Siltation of Incheon Terminal basin and the Approach Channel

Seoul Metropolitan Area is the heart of the fast

growing South Korean economy.

Nowadays, Incheon Port is the only harbour for

this area and is expanding very fast. The present

harbour capacity already causes delays for ships

that have to wait for berthing.

Subsequently, all the goods must be transported

from Incheon Port to their final destination. This

causes large congestion problems on the roads from

Incheon Port to Seoul. To solve these problems

the Korean government decided to investigate the

feasibility of an inland waterway to Seoul.

On August 28th 2004 a contract was signed for the

feasibility study and master plan of the “Kyung-In

Canal project” between the Korean Water Resources

Cooperation (KOWACO) and the consortium DHV

Environment and Transportation and SAMAN

Engineering Consultants Co. The project consists of:

1. The Kyung-In Canal connecting the sea with the

Han River;

2. Two terminal areas, named Incheon Terminal and

Seoul Terminal, at both ends of the canal;

3. The dredging of an Approach Channel.

This study focuses on the siltation of Incheon

Terminal basin and the Approach Channel.

The annual siltation is an important factor in the

economical feasibility of the project. To guarantee

sufficient water depth for vessels entering Incheon

Terminal maintenance dredging or other measures

are required. These measures are money consuming

and may form an obstacle for navigation.

The siltation of Incheon Terminal basin depends

on the amount water that enters the harbour basin

per tidal cycle and the sediment content of the

water. This sediment influx in Incheon Terminal

basin is governed by three mechanisms: tidal prism,

horizontal eddies in the harbour entrance and

density currents. Given a tidal range in Kyunggi Bay

that is reaching up to 9 metres in the Project Area,

the study mainly focuses on the siltation caused by

tidal filling. This mechanism includes two processes.

The tidal filling via the Approach Channel into

Incheon Terminal basin and tidal filling via the inter-

tidal area in front of Incheon Terminal basin. The

latter is involved with the sediment influx in Incheon

Terminal basin caused by the flood current across

the inter-tidal area.

For this study use is made of the one-dimensional

network model ‘SOBEK River & Estuary’ (SOBEK

RE). The model SOBEK RE provides insight in

the mechanisms that are caused by tidal filling.

Although SOBEK RE is suitable to simulate the tidal

wave, the capabilities of SOBEK RE with respect to

predicting siltation rates in Incheon Terminal basin

are questionable. Therefore the suitability of SOBEK

RE to improve the understanding of siltation in

Incheon Terminal basin caused by tidal filling is part

of this study.

Student: J.J.M. van der Lans

Committee: Prof.dr.ir. M.J.F. Stive e.a.




490606

Uncertainty in the application of Bay Shape Equations

From the several existing empirical equations that

describe the planform of a bay, the Parabolic Bay

Shape Equation (PBSE) is the only one that explicitly

assesses an equilibrium bay shape. Research has

been performed on the uncertainties regarding

the static equilibrium planform (SEP) plotted by

this equation but results have been of qualitative

nature. By means of an expert elicitation an attempt

was made to quantify this uncertainty by applying

the PBSE on two existing bays in southern Brazil:

Taquaras/Taquarinhas and Bay of Imbituba. The

elicitation was held under experts in the field of

coastal/hydraulic engineering and the software

program MEPBAY, was used to translate the position

of the control points into the SEP’s corresponding to

the bay. The distribution of the location of the SEP

along certain profiles of the bay was determined.

The overall bias of the location of the SEP calculated

over the four profiles in the case of Taquaras/

Taquarinhas Bay is in the order of 40m (landward)

and the average bandwidth is 116 m. The bandwidth

and standard deviation of the SEP increase when

moving alongshore toward the curved section of the

bay, meaning that the uncertainty in the application

of the PBSE is dependent on the particular point

of interest along the bay. From the elicitation was

also observed that when volunteers are directly

confronted with the result of the placement of

the control points (a plotted SEP) a much smaller

variation in the position of the SEP occurs. This

in turn means that the PBSE is a robust method

provided the user sees the result of his/her choices

in placement of the control points.

After quantifying the uncertainty when applying

the PBSE to a stable bay an unstable situation

was analyzed. For this case the bay of Imbituba in

southern Brazil was chosen. The construction of a

breakwater to shelter the port of Imbituba in the

south of the bay was accompanied by an increase

in sedimentation of the port. Superimposed plots of

the coastline of the bay of Imbituba from different

years confirm a general trend of accretion of the

southern part of the bay accompanied with a

retreat of the coastline in the northern part. After

the application of the PBSE it was clear that the

breakwater caused a change in the equilibrium

state of the bay. Between 1947 and 2001 the Bay of

Imbituba has changed from a dynamic equilibrium

to a close to static equilibrium in the northern part

of the bay and an unstable equilibrium status in the

southern part. The tendency of the sedimentation

of the southern part of the bay can be explained by

looking at the SEP belonging to the new up coast

diffraction point (tip of the breakwater):

The seaward position of the SEP predicts a need for

sediment in order to achieve a stable planform.

Student: R.F. Lausman

Committee: Prof.dr.ir. M.J.F. Stive , ir. H.J. Verhagen, dr.ir. P.H.A.J.M. van Gelder, dr. J.E.A.Storms,

dr. A.H.F. Klein




50 0606

Verbetering Zeetoegang IJmuiden: Systeem met keersluis, open tijdens laagwater

Er zijn problemen met de bereikbaarheid van de

zeetoegang in de IJmond (capaciteits-, breedte- en

kwetsbaarheidproblemen). De zeetoegang bestaat

uit een spuisluis en vier schutsluizen (Noorder-,

Midden-, Kleine en Zuidersluis). Deze samenvat-

ting gaat over een onderzoek naar de haalbaarheid

van een systeem met een keersluis als oplossing.

De keersluis zal gedurende een percentage van de

getijperiode open staan. Hierdoor zal, gedurende

dat percentage van de tijd, vrije doorvaart mogelijk

zijn voor de scheepvaart. Voor het overige percen-

tage kunnen de schepen gebruik maken van de

schutsluizen.

De verwachtte knelpunten in de haalbaarheid zijn

geweest:

• Inpassing van de keersluis in het sluizencomplex

• De keuze van het afsluitmiddel van de keersluis

• De uitvoeringsmethode van de bouw van de keer-

sluis

• De fundering van de keersluis

Het systeem met een keersluis bestaat uit de keer-

sluis zelf en het gedeelte van het Noordzeekanaal

dat wordt bereikt door het getij. Vier varianten

van zo’n systeem zijn onderzocht met hydraulische

berekeningen. Er is een dam nodig gebleken bij

Amsterdam (met gemaal en schutsluizen) om te

voorkomen dat de fluctuatie van de waterstanden

op het Amsterdam-Rijnkanaal te groot wordt. Een

variant met een dam na de Mercuriushaven is het

meest functioneel gebleken.

Het percentage openingstijd van de keersluis is

gemiddeld ca. 40% (bij de huidige toegelaten

waterstand van NAP) of ca. 60% per etmaal (bij

toegelaten waterstand van NAP+0.50 m, waarbij

waarschijnlijk een verhoging van de waterkeringen

nodig is).

Het ruimtegebruik van de component keersluis

is dermate groot, dat er een schutsluis gesloopt

moet worden. De Noorder- en spuisluis worden

nog gebruikt als de keersluis gesloten is. Alleen de

Midden- en Zuidersluis komen daarom in aanmer-

king voor sloop. De keersluis kan het beste ter

hoogte van de Middensluis geplaatst worden (dit

is nautisch gezien de beste optie). De Middensluis

dient dan te worden verwijderd.

Als afsluitmiddel is gekozen voor de Thames-

Barrierdeur. Van de alternatieven geeft dit afsluit-

middel de minste onzekerheden bij toepassing met

de vereiste hoogte (22,5 m) en het te keren verval

(5 m).

De gekozen uitvoeringsmethode is die, waarbij de

pijlers in bouwkuipen gebouwd, en de drempels

afgezonken worden. Met berekeningen is aange-

toond, dat deze methode technisch haalbaar is.

Vanwege de noodzakelijkheid van trekpalen in de

bouwkuipen zal voor het afdragen van de belastin-

gen op de pijlers gebruik worden gemaakt van een

paalfundering. Ook deze paalfundering is technisch

haalbaar bevonden.

De knelpunten zijn geen probleem gebleken voor de

haalbaarheid. Daarom kan geconcludeerd worden,

dat het mogelijk is om de bereikbaarheid van de

zeetoegang in de IJmond te vergroten door het

aanleggen van een systeem met keersluis. Er moet

nog wel onderzoek gedaan worden naar bijvoor-

beeld de economische haalbaarheid.

Student: N.L. van der Zwan

Begeleiders: Prof.drs.ir. J.K. Vrijling, ir.ing. K.G. Bezuyen, ir. R.J. Labeur, ir. W.F. Molenaar,

dr.ir. A. Vrijburcht (RWS Bouwdienst)




510606

Stormvloedkering in de Westerschelde

Na de stormvloed in 1953 heeft Nederland het

Deltaplan ontwikkeld waarbij bijna alle zee-armen

in het zuidwesten van Nederland zijn afgesloten.

Alleen de Westerschelde is nog helemaal open, met

name omdat de scheepvaart van en naar Antwerpen

hier van groot belang is. België heeft pas na de

stormvloed van 1976 het Sigmaplan opgesteld waar-

mee Vlaanderen beschermd moet worden tegen

overstromingen. Dit plan is echter nooit voltooid

en België loopt hierdoor ver achter op Nederland.

Ingenieursbureau Boorsma B.V. te Drachten heeft

een oplossing voor dit probleem gepubliceerd waar-

bij wordt uitgegaan van een stormvloedkering in

de Westerschelde. In dit afstudeerproject is nader

onderzoek gedaan naar deze oplossing.

Allereerst is de problematiek van de Westerschelde

beschreven en zijn er verschillende oplossingen

bekeken. Deze oplossingen zijn met elkaar verge-

leken en hieruit blijkt dat de stormvloedkering een

heel effectieve oplossing is waarbij de bestaande

functies van de Westerschelde behouden kunnen

blijven en het achterland goed tegen stormvloeden

kan worden beschermd.

De oplossing van de stormvloedkering is verder

uitgewerkt. Hierbij is met name ingegaan op de

hoofdscheepvaartopening van de kering. In het plan

van het ingenieursbureau wordt voor de scheep-

vaartopeningen uitgegaan van rising sectordeuren

met een maximale overspan-ning van 100-150m

voor de grote containerschepen. Dit soort sector-

deuren zijn eerder toe-gepast in de Theems en

de Eems met een overspanning van ongeveer 60

meter. Voor het ontwerp van de stormvloedkering

dat voor dit afstudeerproject is gemaakt wordt ook

uitge-gaan van sectordeuren in de scheepvaart-

openingen en is een maximale overspanning van

145m toegepast. Er is onderzocht in hoeverre deze

sectordeuren geschikte afsluitmiddelen zijn voor de

scheepvaartopeningen in de Westerschelde en wat

de gevolgen zijn van de schaalvergroting.

Tijdens het onderzoek is onder andere gebleken

dat het bestaande hoofddraagsysteem niet meer

voldoet. Dit systeem bestaat uit plaatliggers van

verschillende hoogtes welke in de lengterichting

van de deur lopen. Er is een alternatief bedacht

waarbij het hoofddraag-systeem bestaat uit een

stijve kern in het midden van de deur. Dit ontwerp

is gecontroleerd met behulp van het programma

STAADpro© (zie figuur). Hieruit is gebleken dat het

ontwerp beter voldoet dan het huidige draagsy-

steem, maar dat de schaalvergroting grote gevolgen

heeft op de dimensies en het gewicht van de deur.

Ook de vervormingen in het midden van de sector-

deur kunnen groot worden en hiervoor zou moeten

worden onderzocht of dit uiteindelijk tot schade kan

leiden.

Student: J.M. van der Meer

Begeleiders: Prof.drs.ir. J.K. Vrijling, ir. W.F. Molenaar, dr.ing. A. Romeijn, ir. K. Boorsma

(Ingenieursbureau Boorsma B.V.)




52 0606

Door grond horizontaal belaste palen

In met name West-Nederland bestaat de ondiepe

ondergrond uit slappe klei- en veen-lagen. Indien

verticale belastingen op het maaiveld worden

aangebracht ontstaan in weinig draagkrachtige

gronden naast verticale verplaatsingen ook hori-

zontale grond-verplaatsingen. Bestaande en nieuwe

palen in de omgeving ondervinden hierdoor hori-

zontale belastingen waardoor buigende momenten

en dwarskrachten in palen ontstaan. Door deze

belastingen kunnen de palen ontoelaatbare scheur-

vorming vertonen of bezwijken, hetgeen ongewenst

is. De hoofddoelstelling van dit onderzoek is het

ontwikkelen van een zo eenvoudig mogelijke stan-

daard rekenmethodiek voor het berekenen van door

grond horizontaal belaste palen en het toetsen en

valideren daarvan aan de hand van praktijkmetin-

gen. In het kader van dit onderzoek zijn de metho-

den die de horizontale grondverplaatsingen en de

grond-paal interactie bepalen geëvalueerd.

De horizontale grondvervormingen kunnen bepaald

worden aan de hand van de volgende methoden:

IJsseldijk-Loof tabellen en 2D EEM (Plaxis). De

grond-paal interactie kan bepaald worden door

middel van onderstaande methoden: Begemann-

DeLeeuw, MSheet Single Pile, 2D EEM (Plaxis) en 3D

EEM (Plaxis).

Horizontale grondverplaatsingen:

Aan de hand van een praktijkmeting, de No-Recess

proef, heeft een evaluatie van de rekenmethoden

plaats gevonden. De geometrie van de HW1 baan

van de No-Recess proef ziet er axiaalsymmetrisch

uit waaruit geconcludeerd kan worden dat de situ-

atie absoluut niet Plane Strain gemodelleerd mag

worden en dat de methode IJsseldijk–Loof hier niet

geschikt voor is. In Plaxis 2D is gebruik gemaakt

van geavanceerde materiaal-modellen; Soft Soil (SS)

en Hardening Soil (HS). De invoerparameters zijn

aan de hand van samendrukkings- en triaxiaalproe-

ven bepaald. Het verloop van de horizontale grond-

verplaatsingen zowel bij SS- als HS-model komt over

het algemeen goed overeen met de metingen. Uit

deze validatie is geconcludeerd dat SS- en HS-model

een realistisch beeld kunnen geven van de horizon-

tale grondverplaatsingen mits de berekende zettin-

gen gekalibreerd worden met de gemeten zettingen.

Grond-paal interactie:

Aan de hand van een eenvoudig

fictief geval zijn de methoden

met elkaar vergeleken. Als gevolg

hiervan kunnen geen absolute

uitspraken over de resultaten

gedaan worden. Met behulp van

een schema met de mogelijke

modelcombinaties, zijn verschil-

lende berekeningsvarianten door-

gerekend. Begemann-DeLeeuw

geeft over het algemeen grotere

momenten en is sterk afhankelijk

van de randvoorwaarden. MSheet

Single Pile vertoont een grote

spreiding die afhankelijk is van

de gekozen invoerparameters. Plaxis 2D is geschikt

alleen voor palen met een kleine h.o.h afstand.

Plaxis 3D Foundation modellering is relatief eenvou-

dig en biedt veel mogelijkheden. Er wordt sterk

aanbevolen de grond-paal interactie ook aan de

hand van een praktijkmeting te valideren.

Student: I. Cherqaoui

Begeleiders: Prof.ir. A.F. van Tol, dr.ir.P.J. Visser, ing. H.J. Everts, ir. F.J.M. Hoefsloot(Fugro Geotechniek),

ir. B.F.J. van Dijk (Geotechniek T&E Consult), dr.ir. R.B.J. Brinkgreve, (Geotechniek PLAXIS B.V)




530606

Capacity study for the port of Buenos Aires, Argentina

Due to global growth of container transportation

the port of Buenos Aires handles more and more

containers. Now in the year 2005 the throughput is

almost at its highest levels and changes to the (wet)

infrastructure are necessary in order to keep up

with the increase of the container throughput.

No reliable description exists of what the waterway

capacity will be for the Port of Buenos Aires with

respect to the future Port improvements. Based

on present plans for development of the port,

detailed analyses must be made of the congestion

of the port of Buenos Aires related to the expected

increase of traffic.

The main goal of this Thesis is to determine the

capacity of the port of Buenos Aires, with the

computer model Harboursim, in relation to future

growth of ships and container throughput.

The first stage the present traffic flow is simulated

to get a base case. Six scenario’s with each a

different future traffic growth were implemented in

the model with the actual traffic Port configuration

(2004). These simulations lead to the main

conclusion that when traffic is increasing minor Port

improvements are necessary to avoid unacceptable

w aiting times.

In the second stage four different Port

improvements are simulated. The improvements

consist of:

1. Dredging the access channels

2. Introducing better handling equipment

3. Filling up a basin and constructing a new longer

quay wall

4. Changing the navigational rules for passenger

ships

At last these four improvements were subjected

to a Cost-Benefit analysis to find the return on

investment and to decide which one is the most

beneficial for the port of Buenos Aires

Student: R.M. Smits

Committee: Prof.ir. H. Ligteringen, prof.ing. R.S. Escalante, ir. R. Groenveld, dr.ir. R. Verhaeghe




54 0606

Dynamic Response of a Transatlantic Tunnel to a Hypersonic Train

A transatlantic tunnel from New York to London

has been designed in order to create a fast train

connection between these two cities. The tunnel

floats at a depth of 300 m and is attached to the

seabed by cables. The train will be magnetically

levitated and travel in vacuum to minimize friction.

The tunnel geometry is determined by balancing the

horizontal and vertical forces acting on the tunnel:

the drag force from ocean currents, buoyancy,

gravity and the force from cables. The resulting

structure is a steel tunnel with an inner diameter of

10 m and a wall thickness of 0.317 m. The Kevlar

cables (Ø 50 mm) are attached to the tunnel under

a 22.5˚ angle with the vertical in sets of two. The

centre-to-centre distance between the cable sets

equals 500 m. Ocean current and a difference

between gravity and buoyancy cause the tunnel to

bend 0.084 m upwards and 0.010 m horizontally

between two cable sets. This bending combined

with the hydrostatic pressure from the ocean yields

a maximum stress of 52 Nmm-2 in the tunnel shell.

Based on the proposed tunnel geometry, a dynamic

analysis is carried out to determine the tunnel’s

steady-state dynamic response to

a high velocity train. The tunnel is

modeled as an elastic circular cylindrical

shell. The water around the tunnel is

accounted for by a velocity potential

field to model fluid-tunnel interaction.

The cables are modeled as two

continuous springs along the tunnel.

The train is represented as a moving

and periodically varying distributed

load. The obtained dynamic problem is

solved in the frequency-wavenumber

domain by applying Fourier transforms

to the tunnel’s equations of motion.

The results are transformed back

into the time-space domain using a

FORTRAN program to obtain the tunnel

displacements.

A critical train velocity of 18.9 ms-1 is found using

a dispersion analysis. At this velocity, resonance

occurs and the vertical tunnel displacements grow

large. For lower velocities, the displacements are

localized close to the moving load and decrease

exponentially from it. The maximum vertical

displacement of 52 m is found at the train’s position

for a train velocity of 10 ms-1. For supercritical

velocities, elastic waves in the tunnel shell will travel

away from the train. Behind the train, long waves

with large amplitude can be found. In front of the

train, short waves with small amplitude are present.

The maximum vertical displacement is 34 m for a

train velocity of 50 ms-1 and can be found 6000 m

behind the train. For a train velocity of 2200 ms-1,

the maximum displacement is 0.80 m. The maximum

stresses caused by the dynamic response of the

tunnel for a train traveling at 50 ms-1 are as small as

6 Nmm-2 and even lower for higher velocities. The

calculated stresses and displacement do not raise

major structural concerns.

Student: W. Verdouw

Begeleiders: Prof.ir. A.C.W.M. Vrouwenvelder, dr. A.V. Metrikine, dr.ir. W.S.J. Uijttewaal,

ir. M. Shamalta



550606


Watermanagement


Civiele Techniek: Watermanagement

56 0606

Studie naar de bandbreedte van een Q(h)-relatie bij de koppeling tussen SOBEK en SIMGRO

SIMGRO is een simulatieprogramma dat voor het

modelleren van watersysteem de hydrologische

processen mathematisch beschrijft (de bereke-

ningen worden uitgevoerd met vergelijkingen die

gebaseerd zijn op wat er in de grond plaatsvindt).

Voor het modelleren van de stroming van water

wordt gebruik gemaakt van een vereenvoudiging

gebaseerd op het bakjesmodel. Het oppervlaktewa-

tersysteem wordt opgedeeld in bakjes en stroming

tussen deze wordt berekend met een peil-afvoer-

relatie (Q(h)-relatie). SOBEK is een simulatiepro-

gramma dat voor het modelleren van het oppervlak-

tewater gebruik maakt van de hydraulische formu-

les. Met SOBEK worden de Q(h)-relaties afgeleiden

en gebruikt voor de oppervlaktewaterafvoerbereke-

ning in SIMGRO.

Bij de huidige koppeling worden na een ingreep in

het watersysteem opnieuw de Q(h)-relaties met

SOBEK afgeleid. Aangezien dit opnieuw afleiden

van de Q(h)-relaties extra tijd kost is het nuttig te

onderzoeken wat voor onnauwkeurigheid optreedt

als niet opnieuw de Q(h)-relaties worden afgeleid.

Om dit te onderzoeken zijn twee situaties gecre-

eerd:

- Een ‘droge’ situatie zonder stuwen

- Een ‘natte’ situatie met stuwen en een verhoogd

streefpeil van 20 cm

Met deze twee situaties kunnen twee ingrepen

worden nagebootst. Een ingreep waar de stuwen

worden geplaatst en een ingreep waar de stuwen

worden verwijderd.

De conclusie uit die deze experimenten kunnen

worden getrokken is, dat afhankelijk van welk type

ingreep en studie en gewenste nauwkeurigheid de

Q(h)-relaties opnieuw afgeleid moeten worden. In

een watersysteem zijn allerlei ingrepen mogelijk. In

dit onderzoek is alleen het effect van ingrepen met

een stuw onderzocht. In de discussie in het verslag

is kort ingegaan wat er verwacht wordt indien

andere ingrepen plaatsvinden. Om dit te toetsen zal

vervolgonderzoek nodig zijn. Er is de mogelijkheid

om de rekenmethode van SIMGRO aan te passen.

Bij Q(h)-relatie is het debiet afhankelijk van de

waterhoogte in het bakje. In werkelijkheid zal de

benedenstroomse waterstand ook een rol spelen.

Door deze benedenstroomse waterstand te verwer-

ken (Q(h,dh)-relatie) wordt verwacht een realisti-

scher resultaat te verkrijgen. Het veranderen van de

rekenmethode zal echter veel inspanning vereisen.

Student: J.C.S. Hornschuh

Begeleiders: prof.dr.ir. C. van den Akker, dr.ir. M.J.Baptist, drs. S.C. Kramer, ir. H.J. ten Dam (Royal

Haskoning), dr.ir. W.J. Zaadnoordijk (Royal Haskoning)




570606

The infl uence of compartmentalisation on fl ooding in Central Holland

Door recente ontwikkelingen, onder andere de

overstromingsramp in New Orleans (USA), krijgt

de overstromingsproblematiek in Nederland bijzon-

dere aandacht. De staatssecretaris van Verkeer

en Waterstaat stimuleert een discussie over het

veiligheidsbeleid tegen overstromen en wil deze

kans aangrijpen om in 2008 dit beleid opnieuw vast

te stellen. Daarbij is zowel ruimte voor maatrege-

len die de kans op een overstroming verkleinen als

maatregelen die de gevolgen van een overstroming

beperken.

Compartimentering is een maatregel die de gevol-

gen van een overstroming tegengaat. Opdeling van

het bedreigde gebied in meerdere kleine compar-

timenten kan voorkomen dat het hele gebied over-

stroomt bij een dijkdoorbraak. In dat geval blijft het

overstroomde gebied beperkt tot één of enkele van

deze compartimenten.

De dijkringgebieden in Nederland zijn in feite

compartimenten. Sommige van deze compartimen-

ten zijn echter dusdanig groot dat het onwaar-

schijnlijk lijkt dat het gehele dijkringgebied zal

overstromen bij een dijkdoorbraak. Dijkringgebied

14: Centraal Holland strekt zich bijvoorbeeld uit van

Rotterdam en Den Haag tot Haarlem en Amsterdam.

Het afstudeeronderzoek heeft zich geconcentreerd

op het hydraulisch effect van het opdelen van

Centraal Holland in kleinere compartimenten. Hierbij

is zoveel mogelijk gebruik gemaakt van bestaande

dijken en verhogingen in het landschap. Ook is er

gekeken naar de effecten van andere ruimtelijke

ingrepen, zoals sturing van het overstromingwater

naar gebieden waar het water relatief weinig schade

veroorzaakt. Dit is gedaan door het maken van een

schematisatie in het hydrodynamisch model Sobek-

rural. De hydraulische uitkomsten zijn vervolgens

gebruikt om schade en slachtoffers te voorspellen

bij een overstroming.

De belangrijkste uitkomst is dat compartimente-

ring hydraulisch het meest effectief is als kleine

compartimenten (ca. 10 km2) aanwezig zijn nabij

de locatie waar de dijk doorbreekt. In dat geval

stijgt het waterniveau in het compartiment zeer

snel en neemt het waterstandsverschil tussen rivier

en polder af. Dit heeft een remmende werking op

de instroom van nog meer overstromingswater. De

compartimenteringsdijken moeten wel sterk en hoog

genoeg zijn om het water te weerstaan. Indien een

klein compartiment wordt toegepast in dichtbevolkt

gebied zijn er binnen het compartiment veel slacht-

offers te verwachten, mensen die verrast worden

door het snel stijgende water. Extra maatregelen

zullen genomen moeten worden om dit te voorko-

men, zoals zeer goede evacuatieplannen en –routes.

De uitkomsten van het afstudeerwerk zijn te

beschouwen als bouwstenen die beleidsmakers

en ruimtelijk planologen kunnen gebruiken bij het

ontwerpen van een ruimtelijke layout voor een

polder die de gevolgen van een overstroming mini-

maliseert. Hierbij moet men er wel op bedacht zijn

dat de locatie van een dijkdoorbraak meestal onbe-

kend zal zijn. De te ontwerpen ruimtelijke layout

(of compartimenteringsplan) zal dus zeer robuust

moeten zijn, zodat een positieve uitwerking op elke

potentiële overstroming wordt behaald.

Student: E.P. de Bruine

Begeleiders: Prof.dr.ir. H.H.G. Savenije (TUD), dr.ir. M.J. Baptist (TUD), ir. S.N. Jonkman (TUD),

dr. A.W. Hesselink (RIZA-WRE).




58 0606

Suitability of natural tracers for determination of runoff generationA study in the Maisbich catchment (Luxembourg)

Many hydrological models contain different modules

to estimate storm flow and base flow, but calibration

of these modules is often problematic. With tracer

calculations it is possible to separate the total runoff

into different contributions, thus calibrate common

hydrological models. A branch of the Maisbich in

Luxemburg was chosen for research. This area is

about 0.33 km2 large and mainly agricultural.

Many sources are located and investigated.

This resulted in an initial classification and

conceptualization of three source water types,

each linked to a different runoff mechanism and

reservoir, namely subsurface water, groundwater

and surface runoff. To verify this concept and to

conduct a hydrograph separation with these water

types, measurements were taken of discharge and

several chemicals. Chemical measurements indeed

seem to sustain the concept.

Each source has been monitored for a number of

chemicals. These chemicals are tested for their

suitability in tracer calculations. This analysis led

to two chemicals, which are suitable as a tracer:

calcium and potassium. For these chemicals a first

hydrograph separation has been conducted. The

results of these first separations look promising and

provide a basis for further research.

Student: M. Jasperse

Begeleiders: Prof.dr.ir. H.H.G. Savenije, ir. W.M.J. Luxemburg, ing. A.D. Schuit, dr. L. Pfi ster (Centre

Public de Recherche Gabriel Lipmann, Luxembourg), dipl.-Geol. H. Hofmann (Laboratoire

Physique des Radiation, Centre Universitaire de Luxembourg, Luxembourg)




590606

Land Subsidence and Water Management in ShanghaiA study into the reason, prevention methods and future development of land subsidence in Shanghai.

Land subsidence is a geological process that is

accelerated by man through long-term exploration

of the groundwater. Land subsidence combined

with sea-level rise creates a serious environmental

problem in coastal regions.

Land subsidence is an international hot issue

because it threatens many large cities. This thesis

is about land subsidence in Shanghai. In Shanghai,

land subsidence leads to permanent loss of ground

elevation, lowers the standard of flood prevention

measures, and increases the risk of natural disasters

such as typhoons, rainstorms, floods and spring

tides. In summer, due to the complex interactions

of land subsidence, flooding of the Yangtze river,

local rainstorms, typhoon surges, and annual high

tides, the impact of flood and water logging can be

very severe. Urban land subsidence occurs in active

regions of economic growth between areas which

gives rise to a heat island and an associated rain

island. In all, land subsidence is an important factor

which affects city development in Shanghai.

In this thesis, land subsidence theory is explained in

detail. Historical data on land subsidence are used

as a reference. Subsequently, present measures are

evaluated. Trends in land subsidence are predicted

and some suggestions are given on how to solve

this problem in the future.

Student: Q. Wei

Begeleiders: prof.dr.ir. N.C. van de Giesen, dr.ir. F.H.M. van de Ven, dr.ir. R.J. Verhaeghe, ir. D.J. Biron

(Witteveen&Bos)




60 0606

Hergebruik van Afvalwater: Duurzame bron of onnodig risico?

In this MSc thesis a case study has been carried

out about the possibility of re-using the secondary

effluent of a waste water treatment plant (WWTP)

as a source for the production of drinking water

in Amsterdam. Amsterdam has two drinking water

production locations. The ‘river dune’ production

line takes water from the Lekkanaal (near

Nieuwegein) and transports it to Vogelensang.

The infrastructure of this production line is about

50 years old and Waternet is confronted with the

question whether or not they should continue with

this water transport. A new, large WWTP is being

built at the west side of Amsterdam and will start

operation in 2006. This WWTP will produce an

amount of secondary effluent that could be used for

the production of drinking water.

Generally spoken there are three ways to re-

use wastewater for drinking water supply: the

production of drinking water out of secondary

effluent (direct, planned re-use) artificial recharge

with waste water effluent (indirect, planned re-use)

and the current situation with artificial recharge

of surface water (unplanned re-use). These three

alternatives were studied for the drinking water

supply of Amsterdam. Basic design considerations

resulted in a block and process diagram.

For all three alternatives the risks, the costs and

the environmental were calculated. For the risk

calculation a Monte-Carlo simulation was used

and (extreme) scenarios were subjected to the

designs. A closed dune extraction proved its value

during these extreme circumstances while the

direct re-use of wastewater resulted in

high health risks. The calculated costs

and environmental impact did show

that the direct re-use could have some

advantages.

The re-use of waste water for the

drinking water supply is besides a

technical challenge but also a sensitive

social subject. For the consumer the

continuity of drinking water supply and

the quality of the supplied water are

issues of their concern.

It can be concluded that in the

Netherlands there is no shortage of water

and therefore the re-use of wastewater

adds an unnecessary (microbiological)

risk to the drinking water treatment.

The re-use of waste water is not necessarily more

sustainable than situations without re-use. The

advantage of decreasing the discharge of secondary

effluent is balanced by the increased energy

consumption, since the treatment plants for re-use

need membranes.

Student: L. Meijer

Begeleiders: Prof.ir. J.C. van Dijk, dr.ir. A.L.A. Fraaij (TU Delft), dr.ir. J.P. van der Hoek (Waternet),

dr.ir. L.C. Rietveld (TU Delft), ir. P.W.M.H. Smeets (TU Delft)




610606

Substandard Supply Minutes in relation to risk management for water supply

The design of drinking water systems, production

and distribution included, should be designed in

adequate manner to keep functioning in hazardous

or emergency situations. As time passes systems

loose their ability to fulfil their function and

maintenance, corrective and preventive, becomes

necessary. Decisions on design as well as on

maintenance are often taken based on previous

experiences, as there may be a lot of uncertainties.

To cope with decision making under uncertainties

risk management is introduced. A risk management

approach is introduced. This approach is a cyclic

process consisting of the following phases: risk

analysis, risk evaluation and prioritisation, risk

control, and evaluation of risk control measures.

Performance and costs are two key concepts in

asset management. The level of performance can

be divided in the level of delivery of water and

the level of customers’ services. The quantitative

and qualitative aspects of the level of delivery are

the main focus in the second part of this report.

The term OLM was introduced to make the level

of performance of delivery towards customers

measurable. OLM is a Dutch term that stands for

minutes of insufficient delivery per customer per

year. Activities, which could lead to OLM incidents,

were registered. These activities were divided into

activities, which lead to disruption of supply (in

transport, distribution and connection mains), and

activities leading to pressure and quality incidents.

In a pilot study, of which the results are discussed,

it became clear that the average OLM value for

2005 was about 36:20min. After this a case study

was conducted looking more in depth at the OLM

data of 2 companies who participated in the pilot.

The objective of this case study was to look more

in depth at the main activities causing OLM and

possible ways to reduce OLM. For both companies

a list of top 3 causes, as well as suggestions for

reducing OLM are included in the conclusions. The

general conclusion was that the main causes of OLM

were activities leading to disruptions in distribution

mains. Recommended was that improved

maintenance reducing the occurrence of leakages

could decrease OLM.

Finally OLM is looked at in the broader perspective

of risk management, in which decisions are based

upon uncertainties. Something is first said about

larger production incidents, such as calamities and

disasters. These incidents lead in certain situations

to high values of OLM, which hold some ground for

including these incidents in the future when talking

about the OLM approach.

Another factor decision are often based on is an

economic optimum. A start is made to find an

appropriate economic optimum for a single main.

The economic optimum was between corrective

maintenance and costs for replacement and

renovation. Based on the outcome of this calculation

some recommendations are done.

Student: S.C. Alberga

Begeleiders: Prof.ir. J.C. van Dijk, prof.dr.ir. J. van Noortwijk, dr.ir. L.C. Rietveld, ir. M. van den Boomen

(Kiwa Water Research/Colibri)




62 0606

Development of Indirect Potable Reuse in impacted areas of the United States

Later resources are in short supply in many areas

of the United States. Water supply is impacted by

the increasing risk of periodic droughts and on-

going development. In response to both concerns,

additional water supplies are being developed.

Water reclamation is viewed as a new source of

water and is being rapidly developed in many

areas, particularly in Southern California, Arizona,

and Florida. Despite the need for additional water

and the promise of water reclamation, there are

technical and institutional barriers that challenge its

implementation and development.

In order to quantify the amount of reclamation

and the problems associated with its development,

a survey of both successful and failed projects

in California, Arizona and Florida was performed.

These three states were selected because of the

need for reclamation due to arid conditions and

rapid development, as well as previously attempted

successful and unsuccessful projects. Affiliation

with Indirect Potable Reuse (IPR) was the main

criterion for selecting projects. IPR is a method of

reusing treated waters and wastewaters for potable

use through at least one environmental barrier that

serves to isolate, as well as protect consumers.

Examples of barriers include a groundwater basin

or reservoir providing more than one-year retention

time. Projects involving IPR are much harder to

implement because of the public’s concern and

there are many noteworthy examples.

A survey was conducted by collecting historical data

on each plant as well as visiting the plant. Current

records were obtained including assessments

of their evolving water treatment technologies.

Twenty-six projects were reviewed and nineteen

of the projects were visited. The relevant laws and

regulations that governed the project were also

reviewed. The various projects were categorized by

size, technology, goals, successes and failures. The

results are presented in tabular form and patterns

of successes and failures are identified. Relative

costs are presented.

Technological barriers were not a limiting factor.

Institutional barriers and challenges, such as public

perception, local politics, risk communication,

and impacts of confusing or partially developed

regulations were most often limiting. The most

successful projects involved the public and other

stakeholders before the conception of the project.

Lower water reuse objectives (Non-Potable Reuse

(NPR)) were more easily implemented than higher

use projects (IPR). There were no examples of

successfully implemented Direct Potable Reuse

(DPR) found in the United States. In some cases,

projects that began with IPR goals were converted

to or augmented with lower use goals by displacing

potable water with reclaimed water.

A review of the technologies of successful projects

reveals a declining use of traditional water

treatment technologies, such as granular media

filtration, carbon adsorption, lime clarification,

ammonia stripping and chlorination with membrane-

based technologies, such as (submerged) Micro

Filtration (MF), Nano Filtration (NF), Reverse

Osmosis (RO), disinfection with Ultra Violet (UV)

light, and advanced oxidation with hydrogen

peroxide.

Student: H.P. Jansen

Committee: Prof.ir. J.H.J.M. van der Graaf prof. M.K. Stenstrom (University of California Los Angelos,

USA), prof.dr.ir. N.C. van de Giesen dr.ir. J. de Koning



630606


Transport & Planning


Civiele Techniek: Transport & Planning

64 0606

Netwerkconcepten in Ruimtelijke Planning

De Nota Mobiliteit stelt de weggebruiker centraal

en geeft de verantwoordelijkheid voor het mobili-

teitsbeleid naar lagere overheden. Het ontwerp van

het wegsysteem moet daardoor nog nadrukkelijker

worden geplaatst binnen de context waarin het

functioneert en haar effecten heeft. In dit onder-

zoek, voor het wegennet op de corridor Den Haag –

Amsterdam, zijn allereerst mogelijke netwerkstruc-

turen bepaald en is vervolgens gekeken in hoeverre

die aansluiten bij de belangen van de gebruiker, de

omgeving en de wegbeheerder.

De mogelijkheden om bij de ontwikkeling van het

wegennet de verschillende netwerkniveaus op een

goede manier op elkaar af te stemmen zijn te herlei-

den tot twee denkrichtingen ten aanzien van de

netwerkstructuur; een lijnstructuur en een raster-

structuur.

In dat onderscheid staat de functie van verbindin-

gen op het tussenliggende schaalniveau centraal; bij

ontsluitende functie van de noord-zuidrichting hoort

bij een verbindende functie van de oost-westrichting

en omgekeerd.

De lijnstructuur en de rasterstructuur sluiten beide

aan op een deel van de contextuele belangen. Het

onderscheid in schaalniveaus speelt daarbij een

grote rol. De lijnstructuur sluit, vanwege de goede

doorstroming op de A4 en de randwegen, goed aan

op de belangen van de nationale weggebruiker en

nationale wegbeheerder. De relatief goede inpas-

singmogelijkheden van uit te breiden en nieuwe

verbindingen sluiten bovendien goed aan op belan-

gen vanuit de lokale en de regionale omgeving.

Doordat de structuur goed aansluit bij de ruimtelijke

structuur ontlasten de routes in oost-westrichting

aangrenzende gemeenten en blijft de noord-zuidpro-

blematiek vallen onder rijksverantwoordelijkheid.

De rasterstructuur sluit vanwege een meer gebieds-

gerichte aanpak het beste aan bij het nationale

mobiliteitsbeleid en geeft ook meer mogelijkhe-

den om de belangrijkste verkeersknelpunten aan

te pakken. Uiteindelijk zullen echter strategische

keuzes in het kader van Ruimtelijke Ordening en

Milieu op een hoger niveau een kader stellen voor

de ontwikkelingen op regionaal en lokaal niveau.

Ten aanzien van aantasting van het landschap,

emissies en ontwikkelingslocaties is het immers niet

de omvang maar de locatie die verandert. In het

geval van de lijnstructuur concentreert dit zich rond

de A4 en bij de rasterstructuur in hogere mate ten

westen daarvan.

Het onderzoek geeft dus geen pasklaar antwoord op

de vraag hoe het netwerk op de corridor Den Haag

- Amsterdam zich in de komende jaren gaat ontwik-

kelen. Het geeft aan welke gevolgen horen bij een

bepaalde ontwikkeling en waar extra aandacht aan

moet worden besteed. In dat kader wordt bena-

drukt dat het allereerst van belang is om specifieke

projecten te koppelen aan de gewenste ontwikkeling

van het gehele netwerk. Vervolgens moet dan bij de

ontwikkeling van het wegennet worden aangesloten

bij ruimtelijke ontwikkelingen op een hoger niveau.

De ontwikkeling van het wegennet rond Leiden moet

daardoor geleid worden door een totaalvisie ten

aanzien van de gewenste ruimtelijke structuur in het

westelijk deel van de Randstad.

Student: M.C. van Breukelen

Begeleiders: Prof.ir. F.M. Sanders, drs. E. de Boer, dr.ir. R. van Nes, ir. P.M. Schrijnen,

ing. A. van Es (provincie Zuid-Holland)




650606

Machine Learning en het voorspellen van de individuele schadekans

Jaarlijks gebeuren er in Nederland bijna een miljoen

verkeersongevallen, waarbij bijna 1.000 doden en

19.000 gewonden vallen. De ongevallen kosten

bovendien bij elkaar 9 miljard euro. Het is daarom

van groot belang het aantal verkeersongevallen

terug te dringen.

Het kennen van de schadekans van één individu is

van belang om twee redenen: (1) het geeft inzicht

in welke combinatie van eigenschappen leidt tot

een hogere of lagere schadekans en (2) het is voor

verzekeringsmaatschappijen een kans om produc-

ten op individueel niveau te ontwikkelen en zo haar

marktaandeel te vergroten.

De twee verzekeringsmaatschappijen OHRA en Delta

Lloyd leverden voor dit onderzoek 20.000 verzeke-

ringspolissen met bijbehorende schadegevallen aan.

Deze maatschappijen gebruiken een meervoudige

regressieformule om de schadekans van nieuwe

klanten te voorspellen. Als alternatief op deze

regressieformule richt dit onderzoek zich op een

Machine Learning techniek, namelijk Decision Tree

Learning. Deze vorm van “kunstmatige intelligentie”

is een algoritme dat automatisch een beslisboom

bouwt en optimaliseert.

De 20.000 polissen worden gebruikt om beslis-

bomen te bouwen. Omdat van al deze mensen

bekend is hoeveel schade zij hebben gereden, kan

getest worden wat de voorspellende waarde van de

beslisbomen is. Er zijn ruim 130.000 beslisbomen

gebouwd, waarvan de beste 30 zijn geselecteerd (15

per verzekeraar). Deze bomen voorspellen van de

klanten tussen de 60% en 90% correct of zij wel of

geen schade zullen gaan rijden in een periode van 3

(OHRA) of 4 (Delta Lloyd) jaar. In vergelijking met

de nu gebruikte regressieformules is dat tussen de

0% en 10% beter.

Een voordeel van de gebruikte methode is de lees-

baarheid van de beslisbomen: men kan gemak-

kelijk inzien hoe tot de voorspelling is gekomen

(zie figuur). Bovendien kunnen de bomen bepaalde

combinaties die leiden tot een specifieke schade-

kans distilleren, maar niet relevante combinaties

achterwege laten. De regressieformules gebruiken

altijd allemaal alle combinaties van eigenschappen

in hun voorspelling. Een nadeel van de methode is

dat het alleen in categorieën kan voorspellen en

nuances tussen personen daardoor verdwijnen.

Geconcludeerd kan worden dat de gekozen methode

redelijk geschikt is voor de voorspelling van de

schadekans van individuen. De mate van voorspel-

ling is echter begrensd. Een deel van de causaliteit,

zoals weers- of wegomstandigheden of niet oplet-

tend gedrag van de bestuurder zijn niet vastgelegd

in de datasets. Bovendien speelt toeval een grote

rol bij verkeersongevallen.

Student: C.P.J. van Hinsbergen

Begeleiders: prof.ir. F.M. Sanders, drs. E. de Boer, dr.ir. A. Verbraeck, ir. W.A. Savenije (TNO)




66 0606

Openbaar Vervoer Paramaribo: Een netwerk en lijnennet ontwerp

Paramaribo is de hoofdstad van Suriname en is

zowel het bestuurscentrum als het economische

centrum van Suriname. Doordat er betere voorzie-

ningen ten opzichte van andere regio’s aanwezig

zijn, heeft Paramaribo ook nog een dominante soci-

aal-culturele positie. Hierdoor is de bevolking van

Paramaribo toegenomen en dus ook de vraag naar

mobiliteit. De verhoogde mobiliteit is voornamelijk

bereikt door een toenemend autogebruik. Echter

is de capaciteit van het wegennet beperkt, waar-

door de bereikbaarheid van belangrijke centra is

afgenomen. Het is daarom van belang het gebruik

van het openbaar vervoer in Paramaribo te stimu-

leren. Dit kan onder andere door middel van een

effectiever en efficiënter openbaar vervoersysteem.

In voorgaande onderzoeken is de nadruk gelegd

op de organisatie en het beleid rondom het open-

baar vervoer. Hoewel deze aspecten van belang

zijn, wordt de basis voor een goed functionerend

openbaar vervoer gevormd door een goed netwerk

voor het openbaar vervoer en een lijnvoering die

gebaseerd is op een gedegen herkomst- en bestem-

mingsonderzoek.

Om in de vraag van de reizigers in Paramaribo te

voorzien, is er een samenhangend OV-netwerk voor

Paramaribo ontworpen, waarbij er een optimum is

gezocht tussen effectiviteit (dekking) en efficiëntie

(minimaal aantal toegangspunten en minimale scha-

kellengte). De snelheid van het openbaar vervoer

wordt mede verhoogd door te kiezen voor wegen

van hogere orde. Tevens hebben deze wegen een

centrale ligging ten opzichte van het gebied dat

ontsloten wordt, waardoor kronkels in het open-

baar vervoernetwerk kunnen worden vermeden.

Het openbaar vervoer is hierdoor niet alleen snel-

ler, maar ook overzichtelijker en duidelijker voor de

reizigers. Door omrijden te beperken is het netwerk

korter dan het huidige netwerk. De infrastructuur-

kosten en de impact op de omgeving kunnen hier-

door worden beperkt.

Een zinvol lijnennet voor de gebruikers bestaat

voornamelijk uit radiale lijnen van de woongebie-

den naar de binnenstad van Paramaribo en terug.

Echter wordt hierdoor de capaciteit van het netwerk

overschreden en daarom is ervoor gekozen het

vervoersaanbod in ruimtelijke zin

te spreiden door het ontwikkelen

tangentiële lijnen. Daarnaast is

aanbevolen om radiale lijnen, die

in elkaars verlengde liggen en

dezelfde frequentie hebben, aan

elkaar te koppelen.

Student: S.V. Ferrier

Begeleiders: Prof.ir. F.M. Sanders, dr.ir. R. van Nes, drs. F.C. Hoendermis en drs. E. de Boer




670606

Verkeerscirculatieplan voor Hoek van Holland op drukke stranddagen.

Grote evenementen en publiekstrekkers leiden

regelmatig tot congestie en parkeeroverlast. Bereik

baarheidsmaatregelen bij evenementen zijn meestal

gericht op een goede verkeersdoorstroming voor

aanvang van het evenement. Opvallend is dat zich

vaak grotere problemen voordoen na afloop. De

vraag is dus hoe het verkeer voor aanvang, maar

vooral direct na afloop van een groot evenement of

bij plotseling massaal vertrek van een publiekstrek-

ker in goede banen kan worden geleid.

Onderscheid kan worden gemaakt tussen geplande

en ongeplande evenementen (gebeurtenissen).

Geplande evenementen kunnen terugkerend of

incidenteel zijn. Verder is het voor de bereikbaar-

heid van belang of het evenement zich op één

bepaald punt concentreert (puntevenementen),

in een bepaald gebied (gebiedsevenementen) of

dat het evenement zich langs een bepaalde route

afspeelt (lijnevenementen). Puntevenementen zijn

verder te verdelen in gecontroleerde en ongecon-

troleerde puntevenementen. Bij gecontroleerde

puntevenementen, zoals concerten, is het aantal

bezoekers redelijk tot goed voorspelbaar en zijn

aankomst en vertrek geconcentreerd in tijd. Voor

ongecontroleerde puntevenementen, zoals beurzen,

is het lastiger het aantal bezoekers te voorspellen.

Lijnevenementen hebben als nadeel dat de kans

groot is dat kruisende infrastructuur tijdelijk afge-

sloten zal zijn. Daarentegen zijn de bezoekers van

een lijnevenement wel meer gespreid in ruimte.

Incidentele ongeplande gebiedsevenementen

vormen het grootste gevaar voor het verkeersnet-

werk. Gecontroleerde puntevenementen veroorza-

ken de sterkste piekbelasting van infrastructuur.

Belangrijkste oorzaak van het vastlopende verkeer

bij evenementen en publiekstrekkers naast een

tekort aan capaciteit is niet-optimaal rijgedrag van

automobilisten. Iedere automobilist streeft naar

individuele nutsmaximalisatie. Een collectief verlies

is het gevolg. De sleutel tot een soepele door-

stroming ligt in het voorkomen van een te grote

verkeersvraag en het stroomlijnen van de in- en

uitgaande routes, in het bijzonder in de directe

omgeving van het evenement of van de publieks-

trekker. Door verkeersstromen op kruisende rich-

tingen te voorkomen, verkeersstromen te scheiden,

het evenementenverkeer beter te faciliteren, te

homogeniseren en te verdelen over verschillende

tot op het hoofdwegennet gescheiden routes kan

congestie al voor een groot deel worden voorkomen.

In een casestudie naar het strand van Hoek van

Holland is een pakket van maatregelen samenge-

steld. Op topdagen komen ca. 60.000 bezoekers,

waarvan de helft met de auto. Gevolg: congestie

en parkeeroverlast in woonwijken. Uitgangspunt is

maatregelen te treffen die enerzijds ingezet kunnen

worden om het verkeer op drukke stranddagen in

goede banen te leiden en die anderzijds ook toege-

past kunnen worden in het geval van evacuatie of

extreme drukte waarbij planmatige ontruiming een

must is. Belangrijkste maatregelen, naast de in

uitvoering zijnde 2e Ontsluitingsweg, zijn: oplos-

sen van 3 knelpunten op de Maasdijk, scheiden van

recreatief verkeer en overige verkeersstromen door

routes (on)aantrekkelijk te maken, instellen van een

drukte afhankelijk eenrichtingsverkeercircuit i.c.m.

een dynamisch parkeergeleidingsysteem, instellen

van een eenrichtingsverkeer op de Maasdijk (1x2

GOW) in geval van extreme drukte of calamiteiten,

ontwikkeling van een recreatieve P+R locatie langs

de Hoekse Lijn en het verleiden van strandbezoe-

kers eerder te komen en/of later te vertrekken

door parkeren goedkoper te maken in het geval de

bezoeker arriveert of vertrekt buiten de (recrea-

tieve) spitsen.

Student: A. Meurs

Begeleiders: prof.ir. F.M. Sanders, ir. H. Taale, drs. E. de Boer,

ir. J.J. Goosens MBA (dS+V / Gemeente Rotterdam)

VVoor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, 015-2784915.



68 0606

Verkenning naar de toepasbaarheid van microsimulatie bij beslissingsondersteuning

Besluitvorming met betrekking tot infrastructurele

of verkeerskundige projecten is veelal complex.

Inhoudelijk moet vaak uit een aantal alternatieven

worden gekozen. Op het moment dat een beslis-

sing genomen moet worden zijn de effecten van de

alternatieven en hun onderlinge prestaties niet altijd

volledig inzichtelijk gemaakt.

Het doel van het onderzoek is om te verkennen of

een microsimulatie zoals PARAMICS toepasbaar kan

zijn bij de beslissingsondersteuning bij infrastructu-

rele en verkeerskundige vraagstukken van uiteenlo-

pende aard.

Als simulatiepakket is gekozen voor PARAMICS.

Dit pakket is een microsimulatiepakket dat ieder

voertuig individueel modelleert. Op basis van een

netwerk bestaande uit knopen, schakels en zones

gekoppeld aan een herkomst- en bestemmingstabel

kan een microsimulatie worden uitgevoerd.

Om te verkennen of PARAMICS toepasbaar kan zijn

bij de beslissingsondersteuning bij verkeerskundige

vraagstukken zijn een vijftal casestudies en een

expertmeeting uitgevoerd.

Onderstaande tabel laat de resultaten zien waar de

inzet van een microsimulatie als meerwaarde kan

dienen.

Casestudie Inzetbaarheid bij beslissings-ondersteuning

Inzetbaarheid als overlegmodel

Benuttigsmaatregelen Zwolle 0 +

Ontruiming Vlaardingen ++ 0

Alles went behalve een incident + +

Microsimulatie als hulpmiddel bij evacuaties (evacuatie Voorne-Putten)

0 +

Microsimulatie Hoornbrug te Rijswijk ++ +

Inzet PARAMICS bij beslissingsondersteuning (expertmeeting)

++ +

Overzicht inzetbaarheid microsimulatie bij beslis-

singsondersteuning en als overlegmodel

Conclusies

Centraal kan geconcludeerd worden dat een micro-

simulatie hulp kan bieden bij beslissingsondersteu-

ning. Het maakt de effecten van voorstellen en

oplossingen inzichtelijk en onderling vergelijkbaar.

Het is echter geen noodzaak om hiervoor altijd een

microscopisch verkeersmodel te gebruiken. Een

macroscopisch model, waarvan de verwachting is

dat het makkelijker is op te zetten en te onderhou-

den, kan volstaan in gevallen waarbij de focus ligt

op verkeerspatronen en intensiteiten.

Het grote voordeel van de microsimulatie is de

mogelijkheid om, op plaatsen waarbij het verkeer

niet naar wens wordt afgewikkeld, verder in te

zoomen. Hierdoor kan men de oorzaak van proble-

men beter achterhalen.

Student: J.R. de Vos

Begeleiders: prof.ir. F.M. Sanders, ir. R.T. van Katwijk (TNO Bouw en Ondergrond),

dr.ir. C. Tampère (TNO Bouw en Ondergrond), dr. M.C.J. Bliemer, Drs. E. de Boer



690606

Samenvattingen Technische Aardwetenschappen

Er zijn deze uitgave geen samenvattingen van de opleiding Technische Aardwetenschappen beschikbaar.


70 0606


710606

Samenvattingen Offshore Engineering


Offshore Engineering72 0606

Concrete LNG FPSO

Natural gas is the fastest growing energy source in

the world’s fuel mix. The most economic solution for

its long distance transport is to liquefy it. Liquefaction

reduces the volume by approximately 600 times. The

Liquefied Natural Gas (LNG) is shipped by dedicated

vessels at a temperature of approximately –163 oC.

Remote gas fields (far away from existing

infrastructure) fail to be produced due to technical

and economical reasons. Technology development

in gas processing and market developments may

make production of these remote gas fields feasible.

However production of these fields would require a

Floating Production Storage and Offloading vessel

(FPSO), which would produce and liquefy the gas. The

LNG would then be loaded into shuttle tankers, which

deliver the LNG to the gas markets.

Construction of the LNG containment system is

time-consuming and constructing a LNG FPSO with

its large dimensions will impose restrictions on the

shipyard capacity to also execute other (LNG) projects

simultaneously. The increasing demand for LNG

carriers will cause the construction prices to rise. Also

taking into account current high steel prices, it may be

interesting to look for feasible alternatives for a steel

FPSO.

As concrete FPSOs may be a solution, Single Buoy

Moorings (SBM) and Gusto liked to investigate the

feasibility of a design for a concrete LNG FPSO.

Two concepts

have been

considered.

One concept

is based on a

state-of-the-

art concrete

(Compact

Reinforced Composite) and

one is based on a more

conventional type concrete.

Compact Reinforced

Composite (CRC) is a high

performance concrete,

which incorporates small

steel fibres and a very

dense reinforcement mesh.

Constructing in CRC allows

for very slender cross-

sections compared to constructing in conventional

concrete. However the material costs of CRC are

considerably higher than the costs of conventional

concrete.

The hull design also includes production methods

and a cost estimate. The prospective owner is not

dependant on a shipyard to construct a concrete

hull. The hull can be constructed in an excavated

construction site. It was concluded that the costs of

an FPSO hull in conventional concrete are competitive

with the costs of a steel hull of comparable size.

Student: K. Loijen

Sponsor: GustoMSC

Begeleiders: prof.ir. J. Meek, prof.dr.ir. J.C. Walraven, ir. G.H.G. Lagers, ir. J. van Kessel,

ing. W. van Wijngaarden

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel. 015-2789445


Offshore Engineering 730606

Availability of a weathervaning LNG import import terminal

Offshore LNG (liquefied natural gas) import terminals

provide safe and cost-effective alternatives to shore-

based terminals. SBM Inc recently completed the

engineering of a new-built Floating Storage and

Regasification Unit (FSRU). The FSRU is a turret-

moored, weathervaning LNG import terminal with

storage capacity and a direct link to the local gas

distribution grid. LNG carriers moor to the FSRU in

a side-by-side configuration in order to supply LNG

through the midship manifold of the carrier.

FSRU uptime is mainly related to performing a

successful offloading cycle. Environmental conditions

may reduce the FSRU availability when motions of the

concerning vessels rise above the limiting criteria. The

present study provides insight in the hydrodynamic

responses in the hold-station, offloading and sail

away stages of the offloading cycle and consequently

improves the quality of the prediction of terminal

availability.

In the hold-station phase, the LNG carrier is kept on a

stationary position, 150 m aside of the FSRU, by means

of two assisting tugs. Maintaining control over the LNG

carrier is a key parameter. The required tug forces and

pull angles are computed for every 3-hour timestep of

a hindcast weather database. The tug performance in

waves is addressed by analyzing the wave field around

the free-floating LNG carrier. Tug operations at the

carrier’s bow end appear to be hardly affected but

the stern tug operates in an effective significant wave

height of 0.2 to 1.8 times the undisturbed incident

wave height. As a result, the available bollard pull from

the tug decreases with 10-16% per metre effective

significant wave height.

During the offloading stage of the cycle, the carrier is

moored alongside the FSRU by means of 16 mooring

lines and 4 pneumatic fenders. The maximum loads

in the mooring lines and fenders, together with the

maximum relative motions at the offloading point,

form the limiting criteria. This approach is fast and

straightforward but does not account for the detailed

environmental data that is available from a hindcast

database.

Time domain simulations of several 3-hour intervals

from a database have shown that actual maximum

responses may be significantly differing from values

resulting from the lookup tables. However, full time

domain (low and wave frequency) simulations for

a complete database are unfeasible due to long

computation time.

As an alternative to full time domain simulations,

the responses can be computed by a combining time

and frequency domain simulations. Wave frequency

responses are derived from the frequency domain,

in which calculations are 150 times faster than in the

time domain. Non-linear low frequency wave drift

responses are computed in the time domain and stored

in tailor-made lookup tables. Non-linear effects are

less notable in low waves and therefore calculations in

the frequency domain only (low and wave frequency)

can be used to determine the maximum responses for

significant wave heights up to 2.0 meters.

In the sail away stage of the offloading cycle, the LNG

carrier is pulled away from the FSRU once all loading

arms and mooring lines have been released. Two tugs

assist the carrier in this operation. The tug forces and

pull angles, needed to compensate for environmental

loads, are computed for every 3-hour timestep of an

environmental database. The forces and angles can

be evaluated against limiting criteria in order to obtain

statistics on sail away stage feasibility.

Student: A. van der Pijl

Sponsor: SBM inc.

Begeleiders: prof.dr.ir. J.A. Pinkster, prof.ir. J. Meek, ir. G.H.G. Lagers, dr. M. Naciri



Offshore Engineering74 0606

Extension of pipelay capacity on Allseas’ Solitaire by S-lift implementationDeepwater projects, which now are commercially attractive for oil companies, require installation of pipelines.

Allseas continuously seeks for technical improvement

and for the extension of their pipelaying capacity in

deep water. A possibility for further capacity extension

of the vessel Solitaire is the addition of the S-lift

system. The name S-lift applies to the S-lay installation

method where the system has an additional lift

capacity. After the pipe has left the stinger in almost

vertical direction, two clamps are attached to it. These

clamps are suspended from the cantilever by means of

cables. The combination of S-lift system and tensioners

hold the total pipeline weight. The benefit of S-lift is to

reduce the axial strain in the pipeline sections on the

stinger. Furthermore, the S-lift system adds tension

capacity, enabling heavy pipeline installations and

flooded installations for deep-water projects.

On one hand, the pipelay capacity depends on the

tension capacity of the S-lift and tensioners. On the

other hand, the maximum strain in the pipeline has to

stay within certain limits. Highest strain, a combination

of axial and bending strain, is found in the curved

pipeline on the stinger. Axial strain is generated by the

suspended weight of the pipeline. The bending strain

depends on the cross section radius of the pipeline and

the stinger radius.

The influence of the vessel motions on the pipeline

tension and maximum strain is included. The motions

considered are surge, heave and pitch, each motion

with a different phase. Sway, yaw and roll motions

are left out of consideration in the thesis, so a 2D

approximation is evaluated.

The three considered motions create a forced vibration

of the pipeline on the stinger. Inertia and drag forces

are determined by means of a quasi-static catenary

model. The S-lift system and tensioners holding

the pipeline possess flexibility, or spring stiffness.

Accordingly, the four described elements, namely the

forced vibration, inertia force, drag force and spring

force, are constituting a damped mass spring system.

The response of the pipeline to imposed ship motions

is determined by means of this damped mass spring

model. For all types of pipeline installations, the

natural frequency of the damped mass spring system

is higher than the frequency of the vessel motions. As

a result, forces are spring dominated and the response

of the pipeline is nearly equal to the forced vibration.

The S-lift clamps and the tensioners jointly absorb

the variable load. The load distribution between S-

lift and the tensioners depends on the stiffness ratio

between the two systems. Generally, the stiffness of

the tensioner system is higher than stiffness of the S-

lift system. Hence, the tensioners absorb most of the

tension variation. Increase of the S-lift stiffness has

little influence on the varying load on the tensioners.

Therefore, efforts for stiffness improvements for S-lift

are not recommended.

The implementation of S-lift has little influence on

the maximum diameter that can be installed. S-lift

enables a 10 to 20 % larger diameter installation. Yet,

the water depth capability is highly extended, with

40 to 60%. In terms of strain and tension limits, pipe

installation stays workable for wave heights that are

10 to 30% higher. The advantage of S-lift is limited

for dry installations, but it becomes larger for flooded

installations. Furthermore, benefits of S-lift are mostly

achieved for installations with a static tension of more

than 500 tons.

Student: M. Dikkers

Sponsor: Allseas engineering BV

Begeleiders: prof.ir. J. Meek, ir. G.H.G. Lagers, dr.ir. S.A. Miedema, ir. A.L.J. Steenhuis, ir. T. van Norden



750606

Samenvattingen van het afgelopen jaar


Samenvattingen afgelopen jaar76 0606

Samenvatting afstudeeronderzoeken

maart 2006


Mechanica, Materialen en Constructies

Voorontwerp en dynamische analyse van een

hardhouten tuibrug voor langzaam verkeer

J.J.M. van der Asdonk

BOUW - Software voor bepaling tuikabel-

voorspankrachten

P.A. Brongers

Bouw - Voorgespannen Spoorbrug in Hogere Sterkte

Beton

H.J. de Bruijn

Experimenteel onderzoek naar de RCM-methode

S.M. van Dalen

Phenomenological Modelling of Vortex-Induced

Vibrations of Deep-Water Risers

W. Hoogkamer

BOUW - Minimum wapening in gewapend betonnen

platen

J. Keijnemans

Bouw - IJmeerverbinding

R.L.J. Maes

Joint behaviour in microtunnelling processes

Mohammed Abdelkarim Taher

Innovation of stress and damage reduction in bored

tunnels during construction,

based on a shield equilibrium model

Q.C. de Rijke

Discontinuous Galerkin methods for elastoplasticity

D. Romagosa Sanchez-Monge

Bouwtechniek en bouwproces

Hoogbouw op ‘Stapeldok’

M. Bahri

De “Rotonde”

J.M. Brouns

Waardevol verleden...

R. M. Burer

Koelkast of broeikas?

M.D. van Donselaar

Deployable Structures based on Mechanisms in

Nature

W.L. Dumans

Constructief ontwerp van het nieuwe stadhuis van

Gouda

T.E. de Graaff

Constructief glazen element

J.F. van Heusden

Constructief Ontwerp ‘VandenEnde Musicaltheater’

S.T. Kiefte

“Bridge to China”

K.T. Lee

Lightness in glass constructions

J. Luttmer

De Haagsche Zwaan

G.J. Roos

Een snel wegneembare overkapping van tentdoek

N. Roovers

Techniek in Mijnbouwkunde

R. Sanders


Samenvattingen afgelopen jaar 770606

Waterbouwkunde & Geotechniek

Large-scale coherent structures in turbulent shallow

flows

W. van Balen

The evaluation of piping at existing flood defence

constructions

A.J. Boer

Erosion resistance of a grass top layer against wave

overtopping

W. van den Bos

Klimaatverandering en Binnenvaart

C.G. Bosschieter

Admittance policy tidal bound ships

R. Bouw

Side channels to improve navigability on the river

Waal

C.A.J. van Dam

Design of a cooling water outfall system

V.N. van Dijk

Nourishment Behaviour Delray Beach

W.M. Hartog

Probabilistic analysis of typhoon induced hydraulic

boundary conditions for Suo-nada Bay, Japan

E.N. Klaver

Compensation Grouting Experiments in Sand

R.M. Kleinlugtenbelt

Humplike nourishing of the shoreface

L. Koster

The Irrigation System as an Open System; Proyecto

Rio Dulce and the Rio Dulce Basin

C.N. Lieveld

Jetgrouten

R.M. Loeffen

Theoretical and Experimental study on the

placement of Xbloc

E. ten Oever

Itapocú Inlet, Brazil

L.M. Perk

Planning and technical feasibility study deepwater

port ‘Zona Portuaria Simon Bolivar’, Venezuela

S. van Poeteren

Transverse slope effects on widely graded sediment

P.E.M. Schoonen

Drifting Sea Ice

T.J. Segboer

A probabilistic flood risk assessment and the impact

of compartmentation

R.P.G.J. Theunissen

Watermanagement

Saturation in the New York City Watershed

M.A. Borst

Voorwaarden buitendijkse bebouwing langs rivieren

L.A.C. van Genugten

Hydrological modelling for a micro hydro-power dam

in the Panato creek, Suriname

T. Lieuw

Application of a semi-distributed hydrological model

based on the REW approach to the Collie River

Basin, Western Australia

E. Tromp

Model Predictive Control on Irrigation Canals;

application of various internal models

R.M.J. Wagemaker

”De provincie Zuid-Holland zit er warmpjes bij”

B.G. van de Weerdhof

Use of culverts in dikes in the floodplain

T. Wilms



Estimating the influence of on-farm Conservation

Practices on the Water Balance,

Case of the Mzinyathini Catchment in Zimbabwe

L. Woltering


Functionele eisen voor beweegbare bruggen

C. Hofma

Financieel-economische haalbaarheid van

ontwikkeling van meervoudig ruimtegebruik bij

railinfrastructuur in stedelijk gebied

M. Kokshoorn

Woonmilieus aan de Zuiderzeelijn

H.N. Vuong

Optimal utilization of capacity

H.J.J. Wieringa


Resource Engineering

Development of a CFD model for a phosphorus

producing submerged arc furnace

A.T. Adema

The effects of surfactants on the efficiency of solu-

tion gas drive

Ali Barati

An emf cell to measure thermodynamic properties of

the magnesium – salt flux – impurity system

M. Goense

Modelling of Recycling Systems - Applied to Car

Recycling

G.J. de Haan

Dynamic Interaction between Slag and Coke in the

Blast Furnace

A. Hoogervorst

The prediction of dross formation and the contain-

ment of dross on an Industrial

Aluminium Recycling Plant

V.A. de Roode

Petroleum Engineering and Geosciences

Deposition of Colored Tracer Latex Particles in

Sandstone

H. Bennaceur

Sensitivity Study of Fracture Properties, Related to

the Production of Hydrocarbons

M.W.N. van Galen

Engineering Geology

Numerical modelling of rock mass decay in road cuts

W. Tegtmeier


An analytical, numerical and experimental approach

of parametric roll of a tophat in irregular seas

F.W. Blaauw

Standardised wave data bases on power level

M.F. Burger

Deep water buoys – review study

C.R.E. de Groot

Pipeline rotation during installation of inline struc-

tures

J. Mulder

Development of a compliant cone for solid tubular

expansion

R. Schoon Shell



Samenvattingen afstudeeronderzoeken

oktober 2005

Civiele Techniek

Mechanica, Materialen en Constructies

A finite element formulation for microstructure

evolution

M. C. Booij

Innovative Materials and Pavement Structures for

Amsterdam Airport Schiphol

S. S. Brahmatewari.

Prefabricated Track Construction for the London

Underground

E. Bronsvoort

Het dwarskrachtdraagvermogen van de statisch

onbepaalde ligger

S.S. Dharampal

Framework Development for Performance-Based

Road Maintenance Contracts

T.G.F. Ghauharali

Ontwerp demontabele prefab brugligger per

rijstrook

Y. El Malki

A study on the lifetime aspects of the Rheda 2000

track system

P. Konings

Stabiliteit van de boog in stalen boogbruggen

P.B. de Ruiter

RAM(S) aspecten voor het ontwerpen van wissels

D.L.M. Warmerdam

Bouwtechniek en bouwproces

Lessons for Private Finance Initiative in the

Netherlands

M.D. van Geest

“Trillingshinder bij lichtgewicht bouwconstructies”

L.M. van Oort

Geluidreductie door een coulissenscherm

M. Saarberg

Progressive Collapse of Building Structures

R.C. Siersma

Parametric Cost Estimating for Greenfield Breweries

Pieter Vis

Distance engineering, Towards a Global Engineering

Center (G.E.C.)

P.H.H. Voogd

Geluidsabsorptie van plafondeilanden

Marije Vos

Waterbouwkunde en Geotechniek

Wave Attenuation in Mangrove Forests

B. Burger

Processen in de transportcyclus

J.J. Burgers

Analysis of SWAN wave spectra at the

Westerschelde

E.R. Capel

Morphological analysis and optimization of Dubai

nourishment

M.D. van Dijk

The results of dumping stones on a slope by a side

stone-dumping vessel

J.A.F. van Duijnhoven

Artificial surf reef design

H.D. van Ettinger

Boring Efahan’s north-south line

R.W. den Hertog



Relation between design and morphology of river-

bypasses in estuarine environments.

B.J.A. Huisman

Modelling the influence of vegetation on the

morphodynamics of the river Allier

J.F. de Jong

Safety format and calculation methodology slope

stability of dikes

W. Kanning

Een zeewering voor Maasvlakte 2 in caissons

L.P.H.C. Krouwel

Kleizakken

C.J.J. van Kuijk

Application of Vetiver grass and Cyperus Rotundus

on dikes

I. Maaskant

Wave damping due to salt marsh vegetation

M.C. Meijer

Bowthruster induced damage

B.C. Nielsen

Wave transmission at various types of low-crested

structures using neural networks

R.P. van Oosten

Submarine slope development of dredged trenches

and channels

T.C. Raaijmakers

Abstract

D. de Rooij

The northern sea defence of Maasvlakte 2

D. van Rooijen

Burial depth of pipelines exposed to ice scour

I.S.S. Schoonbeek

ABSTRACT: Morphological modelling of an artificial

sand ridge near Hoek van Holland, The Netherlands

P.K.Tonnon

Interactiesysteem tussen betonnen tunnelelementen

en een grindfundering

P.J.C. Vervoort

The influence of stratification on measurements

of the overflow concentration on a Trailing Suction

hopper Dredger

K.P.A. Versmissen

Undular hydraulic jumps

B.A. wols

Watermanagement

Calibration of a precipitation runoff model for the

Hirmand River in Afghanistan and Iran using remote

sensing data

A.S. Burger

Transitions to more sustainable concepts of urban

water management and water supply

R.E. de Graaf

Behavior of Particles in a Drinking Water Distribution

Network

A. Grefte

Water resources of Rio Dulce in Santiago del Estero

P.A. Schipper

Voorspellen van het gedrag van sediment in

leidingen

H.J.H. Vos

Maatregelen ter bestrijding van grondwateroverlast

in bestaand stedelijk gebied

L.C.E. van de Winckel


De ondergrondse oplossing als gelijkwaardig alter-

natief in het MER

M.L.P. van den Engel

De verkeerskwaliteit gemeten

W. Folles



Towards more sustainable planning and design of

stormwater control solutions in Brazil

B. Gersonius

De Ondergrond Verlicht

J.M. van Kesteren

A generic approach to a route guidance strategy

F.S. Zuurbier


Resource Engineering

Development of an Economic Model to Optimise

the Transfer from an Open Pit Operation to an

Underground Operation

E.R. de Lange

The prediction of dross formation and the contain-

ment of dross on an industrial aluminium recycling

plant

V.A. de Roode

Predictive Hot Metal Silicon Modeling

R.P. van Losenoord

Petroleum Engineering and Geosciences

Geological control on porosity distribution-inferen-

ces from numerical experiments

O.O. Okele

Inversion of shallow seismic and electromagnetic

data to obtain local angle-dependent reflection

coefficients

R.P. Maarsen

Volcanic Ash Beds as an Aid to Understanding Basin-

floor Fan Growth

Veronica Lucia Rubio Gallegos

Dynamic multi-phase wellbore flow model

S. Amini

Exploring WAG Miscibility and Dispersion using

Experimental Design

Ahmad Asheghi Hossein

Finite Element Analyses of Cahn-Hilliard equations

M. Gholami Gharasoo

Multi-zone flow allocation

A. Hamid

Study on the Enhancement of Transfer Function by

Variance Term in Simulation of Naturally Fractured

Reservoir

A. Hashemi

Fluid Front Detection Using Pulse Test Analysis 84

J.H. de Kok

Experimental Investigation of the conformance of

the Classical Deep Bed Filtration Model using X-ray

computed tomography

A. Jamankulov

Reduction of oil droplet break-up by choke design

adaptation

P.J. Kwakernaak

Regularization of water flooding optimization

R. Malekzadeh

Improved Upscaled Description of Imbibition in

Fractured Reservoirs

A.A. Hossein

Contact Angle Measurements to Investigate

Oil Recovery Efficiency with CO2 in Fractured

Reservoirs

E. Sekhavati

Engineering Geology

Reducing switch alignment problems with SmartSoils

B. Fellinga

Modelling Hydraulic Fracture of Boreholes in Clay

N. Fierloos



Application of computed tomography to analyse

fabric evolution, during triaxial test

P.A.T. Moutinho

Heeft de CPM in slappe grond een meerwaarde

boven de CPT?

A. van Uitert


Heavy lifting during wave exposure

J.W.A.M. IJzermans

Scaling of a multiple cable abandonment and

recovery system

H.M. Kruimel Allseas

Pipeline rotation during installation of inline

structures

J. Mulder

Concept desing of a stabilizer for offshore lifting for

the J-1600 class heavy lift vessel

G.E.J. Roskott

The bigger the better?

M.A. Snijder Heerema

Re-use of obsolete jacket structures for carrying a

wind turbine 103

Reinout Storm

Installation of large subsea structures with

buoyancy tanks for passively controlled deployment

J.J.H.F. Verweij


830606

Leerstoelen faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen



84 0606

Leeropdracht Naam hoogleraar Telefoon 015-27. . .

Afdeling Bouw

Sectie ConstructieMechanica

Constructie mechanica vacature

Dynamica prof.ir. A.C.W.M. Vrouwenvelder 84782

Numerieke mechanica vacature

Sectie Civieltechnische Materiaalkunde & Duurzaam bouwen

Waarnemend sectiehoofd prof.dr.ir. K. van Breugel 84954

Fund. en toegepaste materiaalk. vacature

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

Sectie Bouwprocessen

Methodisch ontwerpen prof.dr.ir. H.A.J. de Ridder 84921

Bouwinformatica vacature

Afdeling Waterbouwkunde en Geotechniek

Sectie Vloeistofmechanica

Vloeistofmechanica prof.dr.ir. G.S. Stelling 85426

Environmental hydroinformatics prof.dr.ir A.E. Mynett

Alg. aspecten v.d. vloeistofmech. prof.dr.ir. J.A. Battjes 85060

Sectie Waterbouwkunde en Offshore Engineering

Probabilistische technieken en

Waterbouwkundige Kunstwerken prof.drs.ir. J.K. Vrijling 85278

Kustwaterbouw &Kustmorfodynamica prof.dr.ir. M.J.F. Stive 84285

Havens en scheepvaartwegen prof.ir. H. Ligteringen 84285

Riviermorfologie & rivierwaterbwk. prof.dr.ir. H.J. de Vriend 81541

Offshore Engineering (tot 1/1/2006) prof.dr.ir. J. Meek 84777



850606

Afdeling Watermanagement

Sectie Gezondheidstechniek

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

Sectie Waterhuishouding

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

Afdeling Transport & Planning

Sectie Transport & planning

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

Afdeling Geotechnologie

Sectie Toegepaste geologie

Algemene geologie prof.dr. S.B. Kroonenberg 86025 f

Productiegeologie prof.dr. S.M. Luthi 86019

Sectie Grondstoffentechnologie

Sectie Petroleumwinning

Olie- en gasproductiesystemen prof.dr. P.K. Currie BSc.MSc.PH. 86033

Reservoirtechniek vacature

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

Sectie Geo engineering

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 82844

Geo environmental engeneering vacature


Afstudeeronderzoeken Juni 2006 · Afstudeeronderzoeken Juni 2006 Civiele Techniek Stevinweg 1...

Documents

Transcript of Afstudeeronderzoeken Juni 2006 · Afstudeeronderzoeken Juni 2006 Civiele Techniek Stevinweg 1...