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

AfstudeeronderzoekenOktober 2006

Civiele Techniek

Stevinweg 1

Postbus 5048

2600 GA Delft

Telefoon: 015-2788234

Telefax: 015-2784889

Oktober2006_def V2.indd 1Oktober2006_def V2.indd 1 23-10-2006 11:05:1723-10-2006 11:05:17

2


Inhoudsopgave

3

Voorwoord 9

Toelichting 10

Samenvattingen Civiele TechniekStructural engineering

Amsterdam ArenA Ontwerp en constructieve uitwerking veld ophangen aan dakconstructie. 14

Student: J.M.G. Huijbregts

Non-linear FEM modelling of steel fibre reinforced concrete for the analysis of tunnel segments in the

thrust jack phase 15

Student: R.A. Burgers

Drijvende achterlandverbinding in zeer hoge sterkte beton 16

Student: E.D. Pinas

Zettingsgedrag van blokkenmuren bij een variabele grindlaag 17

Student: P.J.H. Renders

Comparison between the VBC/VBB and the Euro code Design of incremental launching Box Girder Bridge

using high strength of concrete 18

Student: K. Sinnadurai

Onderzoek naar autogene vervorming van cementpasta en beton. 19

Student: G.A. Leegwater

Sea Ice – Offshore Structure Interaction: Steady State Downward Bending 20

Student: P. van der Male

Ground vibrations induced by a high-speed train running over inhomogeneous subsoil 21

Student: K.N. van Dalen

Gedrag Staal-beton kokerliggerbrug met geprofileerde lijven 22

Student: A. El Hadji

Ontwikkeling van een methode om het mechanische gedrag van ASR gels te meten. 23

Student: P.C. Crucq

Effects of nano-clay modification on rheology of bitumen and performance of asphalt mixes 24

Student: D.B. Ghile

Predicting time dependent reinforcement corrosion due to chloride ingress 25

Student: I. Mele

Building Engineering 27

Deuvelwerking van randbalken als onderdeel van vloeren in prefabbouw 28

Student: E.A. Pieterse

CO 2 emissie modelering van de gebouwschil 29

Student: H. Staal

Lightweight cold rolled steel construction systems 30

Student: C. van Zandwijk

Bouworganisatievormen voor infrastructuur projecten voor gemeente Den Haag 31

Student: H.J. de Graaf


1005I Inhoudsopgave4

Ontwikkeling Life Cycle Management Model voor Kademuurconstructies 32

Student: G.H.S. Weisz

Energie uit afvalwater 33

Student: J.D. Spronk

De samenwerking tussen uitvinder en ondernemer bij technologische Start Ups met een patent 34

Student: O.J. Meijer

Adaptieve Temperatuurgrenswaarden 35

Student: M. van Beek

Hydraulic and Geotechnical Engineering 37

Abstract 38

Student: T.M. Caus

Comparative analysis of design recommendations for quay walls 39

Student: E.Meijer

Summary 40

Student: E.A. van Blaaderen

Wave characteristics derived from video 41

Student: C. Bos

Influence of foreshore steepness on wave velocity and acceleration at the breakwater interface 42

Student: N.J.Oortman

Surfability of an ASR in irregular waves 43

Student: R.W.J. Over

Morphodynamic modeling of a schematic 44

barrier island 44

Student: B. de Sonneville

Het effect van erosie en grondeigenschappen op het dynamische gedrag van offshore windturbines 45

Betreffende stalen en betonnen mono paal funderingen 45

Student: J. Van Ginhoven

Cost-Estimating of Heineken Breweries Worldwide 46

A Probabilistic Framework 46

Student: M. Groeneveld

Uretek Deep Injection Method. Lifting of settled foundations Analysis of full scale test results 47

Student: R. van Reenen

Verticaal evenwicht van damwandconstructies 48

Student: M. de Koning

a,b,c- Isotachenmodel (van a,b,c tot zetting) 49

Student: D. Sipkema

Masterplan for the Port of Azzawiya, Libya 50

Student: P.J.J. Groenewegen


1005

“De In- en Uitbreiding van het Haven- en Industriegebied Moerdijk” 51

Student: D.B. de Bondt

Samenvatting 52

Student: E. van der Maaten

Watermanagement 53

‘Measurability of hydrological processes by means of gravimetrical measurements’ 54

Student: J.E.J. de Goffau

Predicting Ulva growth in a saline Volkerak- Zoomlake 55

Student: R.P. Hulsbergen

MeteoLook – a physically based regional distribution model for measured meteorological variables 56

Student: M.P. Voogt

Flood Control? An Evaluation of the Impacts of Flood Control and Drainage Projects in Bangladesh 57

Student: M.L. Drost

Nalevingsmetingen in het waterbeheer 58

Een casestudy naar de Wet beheer rijkswaterstaatswerken 58

Student: M. Hofstra

Risicoanalyse binnen het regionale waterbeheer 59

Student: G.F. Verhoeven

“Vasthouden, bergen, afvoeren” onder de loep; Onderzoek van de effectiviteit van maatregelen tegen

wateroverlast door neerslag, toegepast op polder Eijerland 60

Student: G.J. Zegwaard

UV/H2O2 behandeling bij drinkwaterbereiding: Onderzoek en ontwerp 61

Student: D. de Ridder

Treatment Techniques for Combined Sewer Overflows 62

Student: S.M. Scherrenberg

New process of drinking water production in 21st century 63

Student: S. Li

Sediment Resuspension Effect on Water Quality in Drinking Water Distribution System 64

Student: Q. Wang

Transport & Planning 65

Rijgedrag bij werkzaamheden Zicht op versmalde stroken vanuit de helikopter 66

Student: R.J. ter Kuile

Systematische herinrichting van zwarte punten in Vlaanderen Een beslisboom en een kosten-batenanalyse 67

Student: J. Steenbergen

Paramaribo op orde; Structuurvisie Groot-Paramaribo 2020 68

Student: Y. Blufpand

Werken aan vitale wijken 69

Student: E. Martens

Inhoudsopgave 5


6 1005

Samenvattingen Technische AardwetenschappenResource Engineering 71

Experimental study on the vitrification of bottom ash from municipal waste incinrators 72

Student: M. Oorsprong

Prediction of ore mixture grinding behavior 73

Student: A. Scheltema Beduin

An Experimental study on the thermal behavior of heavy metals and minor elements in fly ash from a

municipal solid waste incinerator 74

Student: N.R. Wilson

Petroleum Engineering and Geosciences 75

Analysis of Geochemical data from Wells and Outcrops, in the Permian Tanqua subbasin fan complex,

southwestern Karoo, South Africa 76

Student: R. van den Brink

Turbidite Slope Channel deposits, a Reservoir Simulation Study based on Field Data 77

Student: R. van den Ham

The use of modern analogues in shared earth modeling (Case study of the Cook Formation, Oseberg Field,

offshore Norway) 78

Student R. Thomassen

Analysis of Salt-Induced Stress Anomalies 79

Student: A. Vogelaar

Temperature Dependent Sorption of Carbon dioxide on coal 80

Student: R.M.S. van Lier

Effect of sorption induced swelling on coal cleat permeability 81

Student: I.J.P. Moors

Screening of Reservoir Characteristics for the Applicability of Smart Field Technology to Dynamic Water

Flood Optimisation 82

Student: A. Altintas

Fluid front detection from time-lapse pressure propagation test 83

Student: R. Formoso-Rafferty Castilla

Feasibility Study of WAG Injection in Naturally Fractured Reservoirs 84

Student: J. Heeremans

Trapping Sequence Determination in Deep-bed Filtration using Colored Particles during Produced Water

Reinjection 85

Student: B. Turekhanov

Engineering Geology 87

Massive Flank Collapse at La Palma Numerical slope stability models of the Cumbre Vieja Volcano 88

Student: J.M.C. van Berlo

The accuracy of the interpretation of CPT-based soil classification methods for soft soils. 89

Student: J. Mollé


71005

Swelling and shrinkage characteristics of soils in the northern Netherlands and Restrained clay ring

shrinkage 90

Student: M. Zandbergen

Samenvattingen Offshore Engineering

Motion compensated float-over installation with the use of the Ampelmann 92

Student: F.W.B. Gerner

Simulation of ship motions and probalistic design of Ampelmann platforms 93

Student: A.J. Göbel

Safety and Reliability of Partly Jacked Vessels 94

Student: P.A. van der Graaf

Calibration of SQM model tests 95

Student: N.P. Haakman

Cryogenic Floating Hoses for Liquefied Natural Gas Transfer 96

Student: T. Klieverik

Numerical approach for predicting heave motion coefficients for a Tophat Design 97

Student: A. de Leeuw

Ships going semi? 98

Student: D.A. Manschot

Environmental Load Calculations on Space Frame Support Structures for Offshore Wind Turbines 99

Student: A.H. van der Pol

Deep water riser concepts offshore Angola 100

Student: S. van der Puttem

LNG export and shipping in Arctic seas – a new way of LNG shipping in Arctic seas 101

Student: Y. Shu

Operability of a floating LNG Terminal - Development of a new approach and berthing concept for an

exposed location 102

Student: J. Wolff

Implementing a frequency domain approach for the fatigue analysis of offshore wind turbine support

structures 103

Student: W.E. de Vries

Samenvattingen van het afgelopen jaar 105

Leerstoelen faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen 115


10058


1005

Voorwoord

In deze bundel presenteren wij u met trots de

proeven van bekwaamheid die onze studenten Civil

Engineering en Applied Earth Sciences met succes

hebben afgelegd om de hooggewaardeerde titel

Master of Science, ofwel ingenieur, te behalen.

Dat de titel hooggewaardeerd is, merken wij aan de

gretigheid van de arbeidsmarkt om onze afgestu-

deerden een contract aan te bieden. In een enkel

geval zelfs al voordat de studie geheel is afgerond.

De ingenieurs van vandaag zullen met al hun kennis

en kunde bijdragen aan het oplossen van toekom-

stige maatschappelijke problemen. Zij zijn het die

hier en in het buitenland zorgen voor schoon drink-

water, voorzien in de energie-behoefte, werken aan

nieuwe verkeers- en vervoersvoorzieningen, bouwen

met duurzame middelen. Wij vertrouwen die enorme

verantwoordelijkheid van harte toe aan onze nieuwe

ingenieurs.

De faculteit zal op haar beurt rond dezelfde maat-

schappelijke issues het wetenschappelijk onder-

zoek voortzetten en op zoek blijven naar nieuwe

mogelijkheden om de problemen te lijf te gaan. En

natuurlijk hebben we er weinig aan als onze ideeën

binnen de muren van de universiteit blijven. We

leveren pas een wezenlijke bijdrage als het beroe-

penveld – de wereld van de praktijk – met onze

ideeën aan de haal gaat, een toepassing weet,

9

veiligheid en duurzaamheid realiseert. Onze afge-

studeerden spelen daarin een sleutelrol. Zij zullen

straks, vanuit hun beroepspraktijk en met hun

kennis van ‘de echte wereld’ zowel onze opdrachtge-

vers zijn als onze ambassadeurs.

Ik wens onze nieuwe Masters of Science een boei-

ende en uitdagende toekomst.

prof.ir. L. de Quelerij

decaan


100510

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 & Geotechnical 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.

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.


1005

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 11


100512


1005 13

Structural Engineering

Samenvattingen Civiele Techniek


Civiele Techniek: Structural Engineering

14 1005

Het afstudeerwerk bestaat uit twee verschillende

fasen. In de eerste fase is een Engelstalig dictaat

geschreven met de titel: ‘Stadium structures made

of steel’. In dit dictaat worden verschillen typen

stadionconstructies aan de hand van voorbeelden

toegelicht. De nadruk hierbij ligt op de staalcon-

structie van de verschillende stadions.

De tweede fase van het afstudeerwerk heeft als

onderwerp een hefbaar veld voor de Amsterdam

ArenA. Het management van de Amsterdam ArenA

is op zoek naar een methode om het stadion sneller

om te bouwen van voetbalstadion naar evenemen-

tenhal, zodat er meer evenementen per jaar geor-

ganiseerd kunnen worden. Dit is belangrijk voor een

succesvolle exploitatie van het stadion. Een oplos-

sing is het toepassen van een hefbaar veld welke

aan de bestaande dakconstructie wordt opgehan-

gen. Dit heeft gevolgen voor de dakconstructie en

deze gevolgen worden in het rapport bepaald.

Onderzoek naar de verschillende manieren waarop

het speelveld aan de bestaande dakconstructie

gehangen kan worden heeft geleid tot vier verschil-

lende varianten van het hefbare veld.

Amsterdam ArenA Ontwerp en constructieve uitwerking veld ophangen aan dakconstructie.

Het verschil tussen deze varianten is het aantal

punten waarmee het veld aan de bestaande dakcon-

structie wordt gehangen. De constructie die nodig is

om het speelveld hefbaar te maken is globaal gedi-

mensioneerd. Het gewicht van het deze constructie

is voor de verschillende varianten als belastings-

geval ingevoerd in het rekenmodel van de dakcon-

structie. Vervolgens zijn, per variant, de gevolgen

voor het comfort van het stadion bepaald en is

een schatting gemaakt van het aantal staven dat

vervangen moet worden in de bestaande dakcon-

structie. Aan de hand van deze criteria is de meest

gunstige variant gekozen.

Daarna is gestart met het bepalen van de benodigde

aanpassingen aan de dakconstructie om de meest

gunstige variant van het hefbare veld eraan op te

kunnen hangen. Snel bleek dat de aanpassingen

de stijfheidverhoudingen binnen de dakconstructie

nadelig beïnvloeden. Hierdoor worden bepaalde

constructieonderdelen onevenredig veel zwaarder

belast. Dit probleem kan opgelost worden door de

gehele constructie opnieuw te ontwerpen maar

dit valt buiten de opdracht van het afstudeerwerk.

Om deze reden is gestopt met het berekenen van

de aanpassingen. De berekeningen zijn hervat aan

de hand van een variant waarbij de benodigde

aanpassingen geen nadelige invloed hebben op de

stijfheidverhoudingen in de dakconstructie. Aan de

hand van de berekende aanpassingen is een globale

schatting van de kosten gemaakt.

De belangrijkste conclusies van het rapport zijn:

• De bestaande hoofddraagconstructie van het dak

moet nagenoeg geheel aangepast worden om

er een hefbaar veld aan de dakconstructie op te

kunnen hangen;

• Het aanpassen van de hoofddraagconstructie kan

nadelige gevolgen hebben met betrekking tot de

stijfheidverhoudingen in het dak. Hierdoor worden

bepaalde constructieonderdelen onevenredig veel

zwaarder belast.

Student: J.M.G. Huijbregts

Commissie: Prof. ir. F.S.K. Bijlaard, ir. ing. R. Abspoel, Prof. dipl. -ing. J.N.J.A. Vamberský, ir. M.J.W.

van Osch (Arcadis Bouw en Vastgoed Den Haag)

Voor meer informatie over dit afstudeerproject kunt u terecht bij de secretaresse van de sectie Structural engineering, tel:

015 2785440



151005

Non-linear FEM modelling of steel fi bre reinforced concrete for the analysis of tunnel segments in the thrust jack phase

In general, several cracks appear during the

assembly phase of shield driven tunnels. These

cracks are undesirable, so one tries to find solutions

to reduce the number of cracks and the crack

widths. The application of steel fibres reduces the

crack widths and crack development in cracked

zones of structures. The first goal of this thesis

is to study the influence of steel fibres in the

application in tunnel segments. This goal is reached

by FEM simulations of a tunnel segment with the

FEM program DIANA. To study crack development,

it is necessary to use a non-linear material model

to describe the occurring cracks. In order to make

the non-linear simulations of the tunnel segment

with a reliable model, the functioning and numerical

stability of the available DIANA models and one

ABAQUS (another FEM program) model is studied.

Firstly, the background of the material models is

studied in order to gain insight in how they function,

theoretically. From the theoretical background is

derived how they approach the real behaviour of

concrete and in which field of application they can

be used. Secondly, the material models are tested

by simulating three experimental tests: a four point

bending test, which describes the uni-axial tensile

behaviour, a splitting test with a line load, which

describes a bi-axial stress state and a splitting test

with a point load, which describes a tri-axial stress

state. The studied models are the Total Strain

rotating crack, Total Strain fixed crack and Drucker/

Prager + multi directional fixed crack of DIANA and

Concrete Damaged Plasticity of ABAQUS.

The DIANA models are all crack models with

orthotropic softening, which means they only show

softening in the direction perpendicular to the crack.

These models are, theoretically, suitable to model

concrete cracking in a multi-axial stress state.

Instead, the ABAQUS model (Concrete Damaged

Plasticity) has isotropic softening, so after cracking

the stiffness reduces in all directions. The Total

Strain rotating crack model is the most suitable for

the simulations in this thesis and is used for the

analyses on the tunnel segment.

Some in practice occurring cracks can be

reproduced by FEM simulations. When different

amounts of fibres are applied, crack widths reduce

significantly with an increased amount of steel

fibres. Another way to reduce the splitting cracks

is to change the thrust jack configuration. The

Japanese configuration shows significantly smaller

cracks, but is sensitive for a non-smooth support

in the ring joint. The French configuration is not

sensitive for the latter case, but displays larger

splitting cracks.

Student: R.A. Burgers

Committee: Prof.dr.ir. J.C. Walraven, Dr.ir. C.B.M. Blom, Ir. W.J.M Peperkamp, Dr.ir. P.C.J.Hoogenboom,

Ir. L.J.M. Houben, Prof. G.A. Plizzari (Brescia University)

For information concerning the report, please contact the section of concrete structures, tel.015-2784578



16 1005

Drijvende achterlandverbinding in zeer hoge sterkte beton

De groei van de goederen stroom maakt het voor

een aantal havens noodzakelijk om uit te breiden.

Een oplossing kan een uitbreiding van de haven op

enige afstand van het vasteland in zee zijn. Een

drijvende haven kan de druk op de huidige haven

doen afnemen. Voor de drijvende haven is een

achterlandverbinding nodig om de goederen van en

naar de haven te vervoeren. In dit afstudeerwerk

is onderzoek gedaan naar de technische haalbaar-

heid van een drijvende achterlandverbinding, in zeer

hoge sterkte beton (ZHSB), van de kust naar een

drijvende haven.

De achterlandverbinding is ontworpen voor een

drijvende haven die op enige afstand van de kust

ligt op een diepte van 100 meter. Er zijn drie alter-

natieven ontwikkeld voor de verbinding. Twee daar-

van zijn traditionele drijvende bruggen. Het eerste

alternatief is een verbinding die uit pontons bestaat

die aan elkaar worden gekoppeld en zodanig de

verbinding vormen. Het tweede alternatief is een

verbinding die wordt gevormd door losse pontons

waaroverheen een verbinding wordt gelegd. De

derde verbinding komt uit de offshore (Tensionleg

platform) wereld en betreft een Tension leg brug.

Deze constructie wordt door kabels die in de zeebo-

dem zijn verankerd op zijn plaatsgehouden. Door

ervoor te zorgen dat de opwaartse belasting die

op de constructie werkt te allen tijde groter is dan

de neerwaartse belasting, wordt de stabiliteit van

de constructie gegarandeerd. Na een analyse van

de drie alternatieven bleek de Tension leg brug

het beste alternatief voor een drijvende achterland

verbinding te zijn vanwege zijn gunstige hydrodyna-

mische karakter, de goede stabiliteit onder extreme

weersomstandigheden en de relatieve lage kosten.

De verbinding bestaat uit velden van 100 meter.

Ieder veld wordt overspannen door een stalen brug.

De stalen brug rust op drijvende pontons (zie figuur

1). In dit afstudeerwerk is een ontwerp voor deze

drijvende pontons gemaakt.

Uit dit onderzoek is naar voren gekomen dat de

pontons met 6 x 6 compartimenten moet worden

uitgevoerd. De lengte en breedte van de ponton

bedraagt 35 meter. De hoogte

11,25 meter. De dikte van de buitenwanden 400

mm, het dek 300 mm, de vloer 350 mm en de

tussenwanden 130 mm.

Onder alle 49 hoekpunten van de compartimenten

moeten verankeringkabels worden geplaatst om

de inwendige belastingen op te kunnen nemen.

Door ervoor te zorgen dat de kabels altijd onder

trekspanning blijven, zal de brug niet op en neer

bewegen met de golven en de deining. De veranke-

ringskabels worden onder een hoek van 20 graden

geplaatst, waardoor het mogelijk wordt om de hori-

zontale belasting op de constructie op te nemen.

De verankeringkabels gaan door het beton en

worden aan de bovenkant van de ponton verankerd.

Hierdoor worden kleinere trekspanning in het beton

geïntroduceerd dan wanneer de verankeringkabels

aan de onderkant van de ponton zou worden veran-

kerd. Het voordeel hiervan is ook dat de uitvoering

van de pontons aan de zeebodem wordt vergemak-

kelijkt.

De belangrijkste conclusie, die naar aanleiding van

de studie getrokken kan worden, is dat het tech-

nisch mogelijk is om een drijvende achterlandver-

binding in ZHSB uit te voeren. Vanwege het goede

hydrodynamische gedrag, grote stabiliteit en de

relatieve lage kosten t.o.v. de traditionele drijvende

bruggen, is een Tension leg brug een zeer goed

alternatief voor een drijvende achterlandverbinding.

Student: E.D. Pinas

Commissie: Prof. dr. ir. J.C. Walraven, Prof. drs. ir. J.K. Vrijling, ir. W.J.M. Perperkamp, ir. W.F.

Molenaar, ir. L.J.M. Houben

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

Figuur 1



171005

Zettingsgedrag van blokkenmuren bij een variabele grindlaag

In 2003 is er door Delta Marine Consultants een

ontwerp gemaakt van een kademuur in Ghana

(Tema Port). Als gevolg van de variatie van de

diepte ligging van de bestaande bodem onder de

kademuur zou de fundering een sterk variabele dikte

krijgen. Deze fundering kan bestaan uit een grind-

bed (95% van de gevallen) of een onderwaterbeton-

vloer. Een fundering bestaande uit een grindbed met

een variabele dikte kan tot een verschil in zettings-

gedrag leiden en daardoor tot een verschil in rotatie

van opeenvolgende doorsneden van de kademuur.

De blokkenmuur wordt in een halfsteensverband

toegepast en is daardoor slecht in staat deze rota-

tieverschillen te volgen. Dit kan leiden tot (te)

hoge spanningen in de blokken en de norm BS6349

(BS6349: British Standard, Maritime structures, Part

2. Design of quay walls, jetties and dolphins) raadt

daarom toepassing van een halfsteensverband in

combinatie met een grindbed af. In een definitief

ontwerp wordt er gekozen voor de toepassing van

de onderwaterbetonvloer, waaraan zeer hoge vlak-

heidseisen worden gesteld.

Het doel van het onderzoek is het risico van het

zettingsgedrag, bij de toepassing van een grind-

bed, te onderzoeken en daarbij te bepalen welke

gevolgen dit heeft voor de manier van stapelen (is

verbandstapeling mogelijk bij de toepassing van een

grindbed).

De blokkenmuur is een constructie, die al meer dan

honderd jaar wordt toegepast. Het onderzoek is

dan ook gestart met het verzamelen van de litera-

tuur over de huidige stand van zaken en eigen-

schappen van dit type kademuur. Vervolgens is er

een ontwerp opgesteld, dat als uitgangspunt heeft

gediend voor de verdere analyse. Deze constructie

is (handmatig) statisch gecontroleerd, hierbij moet

gedacht worden aan o.a. het controleren van de

veiligheid ten behoeve van het kantelen en afschui-

ven van de constructie. Voor variaties van het

grindbed is de te verwachten zetting bepaald met

een drietal methoden. De invloed van de zetting op

de blokkenmuur is vervolgens onderzocht met een

2d- en 3d-model, dat is opgesteld in het eindige

elementen programma DIANA. Dit programma

is geschikt door de aanwezigheid van “interface

elementen”, die de wrijving tussen de blokken

kunnen simuleren. Deze modellering is tevens uitge-

voerd voor lagere kerende hoogten en verschillende

variaties van het grindbed. De modelleringen geven

een indicatie voor het te verwachten vervormings-

en spanningsbeeld.

Uit de analyse is naar voren gekomen, dat een

blokkenmuur in verband gestapeld niet zonder-

meer zonder risico’s op een grindbed geplaatst kan

worden (met de huidige kennis). De risico’s worden

bepaald door de situatie ter plaatse, ofwel het

verloop van de rotsbodem over de lengte van de

kademuur.

In figuur 1 is een zeer theoretisch verloop van een

grindbed weergegeven. Dit verloop is gekozen om

een modellering met correcte randvoorwaarden

mogelijk te maken. Bij dit verloop is een in verband

gestapelde blokkenmuur goed toepasbaar (voor

hoogtes van 14 meter en lager). De constructie zal

zich gedragen als een ligger met een grote buigstijf-

heid.

Voor het verloop van het grindbed, dat is weer-

gegeven in figuur 2, zal er een vervolgonderzoek

gestart moeten worden. De huidige modellering

vindt voor dit verloop uitsluitend een bovengrens

van de spanningen, waarbij de treksterkte van het

beton worden overschreden. Dit betekent dat met

de huidige kennis er in een beperkt aantal blokken

wapening toegepast moet worden om de veiligheid

van de constructie te garanderen. Een oplossing

om te voorkomen dat de treksterkte van het beton

wordt overschreden, bestaat uit een gecombineerde

fundering van grind en onderwaterbeton.

Student: P.J.H. Renders

Commissie: Prof. dr. ir. J.C. Walraven, ing. H.J. Everts, ir. P. Wernsen (Delta Marine Consultants)

Voor meer informatie over dit afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de sectie betonconstructies, tel: 015-2784578.

Figuur 1 Figuur 2



18 1005

After joining of the European countries, every

member of the European countries would like to

make common European standards to design and

construct all kind of structures of steel, concrete

and other major works. These countries are still

using their own standards.

This project is made for the purpose of research

analysis of comparison between the Netherlands

and the European standards on design of Zee

Burger Bridge using high strength concrete of B85.

This project deals with full coverage of the design

of bridge at construction and use phase. Based

on construction method, incremental launching

method, detailed design is done according to the

Netherlands and the European standards. Important

and necessary features are illustrated at every

phases of the design to determine the necessary

centrical and continuity prestressing and the steel

reinforcement.

Comparison between the VBC/VBB and the Euro code Design of incremental launching Box Girder Bridge using high strength of concrete

To ensure the safety of the structure all necessary

control calculations are made for each and every

critical sections of the structure

Student: K. Sinnadurai

Committee: Prof.dr.ir.J.C.Walraven, dr.ir. C.van der Veen, dr.ing. A.Romeijn

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel nr, +31 15 2784578



191005

Onderzoek naar autogene vervorming van cementpasta en beton.

De aanleiding voor dit afstudeeronderzoek is aan de

ene kant de wens om betongedrag beter te kunnen

voorspellen en aan de andere kant om meer kennis

te verwerven met betrekking tot het materiaalge-

drag van hoogovencement. Dit onderzoek focust

zich op het autogene vervormingsgedrag van jong

beton.

In dit afstudeeronderzoek is een methode ontwik-

keld om autogene vervorming van cementpasta te

kunnen meten. Er bestaat reeds een testopstelling

om autogene vervorming in beton te meten, name-

lijk de TSTM (Temperature Stress Testing Machine).

Als onderdeel van dit onderzoek is van deze

bestaande opstelling een verkleinde kopie gemaakt

om alleen het gedrag van cementpasta te kunnen

onderzoeken. De nieuwe testopstelling is vernoemd

naar zijn grote broer en heet de mini-TSTM. Met

deze opstelling is het niet alleen mogelijk om auto-

gene vervorming van cementpasta te meten, maar

ook de optredende spanningen indien de autogene

vervorming verhinderd wordt.

Het autogene gedrag

van cementpasta kan

worden gebruikt als

invoer voor compu-

termodellen zoals het

Delft Lattice Model.

In dit computermodel

wordt een driehoekig

netwerk van staafjes

gebruikt om een twee

dimensionale weergave

van het heterogene

materiaal beton te

maken. Met behulp

van deze modellering kan het effect van autogene

vervorming van cementpasta op het totale materi-

aalgedrag van beton voorspeld worden.

Om de uitkomsten van de computermodellering te

kunnen verifiëren is er een test uitgevoerd met de

TSTM om het autogene gedrag van beton te bepa-

len. Het resultaat van deze vergelijking was erg

bemoedigend, echter er moet nog wel aan verschil-

lende parameters met betrekking tot de modellering

worden “gesleuteld”.

Met behulp van deze mini-TSTM zijn er ook testen

uitgevoerd op verschillende soorten cement met

verschillende water / cement factoren. Deze

testen zijn uitgevoerd om de kennis van het mate-

riaalgedrag van Hoogovencement uit te breiden.

Er was slechts ruimte voor een beperkt aantal

tests, daarom is er veel voorzichtigheid geboden

met betrekking tot de resultaten, maar er leken

toch bepaalde trends zichtbaar, die in ieder geval

aanleiding zijn voor verder onderzoek. In de eerste

plaats lijken de resultaten aan te geven dat een

grotere fijnheid leid tot meer autogene vervor-

ming. Daarnaast lijkt bij een water / cement factor

van 0.35 de autogene vervorming even groot te

zijn als bij een factor van 0.45. De spanningen die

optreden als deze vervormingen worden verhinderd

lijken echter vaak niet tot problemen te leiden in

tegenstelling tot wanneer Portland cement wordt

gebruikt.

Student: G.A. Leegwater

Commissie: Prof.dr.ir. K. van Breugel, Dr.ir. E. Schlangen, Dr.ir. E.A.B. Koenders

Ir. W.J. Bouwmeester (Delta Marine Consultants), Ir. L.J.M. Houben




20 1005

Sea Ice – Offshore Structure Interaction: Steady State Downward Bending

In cold regions, ice load is usually the predominant

design criterion for offshore structures. The

prediction of ice forces is subjected to uncertainties.

These are caused by insufficient knowledge of the

ice environment and by a lack of understanding of

the processes of the ice interaction with structures.

In this study, a simplistic sea ice-offshore

structure interaction model for downward bending

is presented, which creates more insight in the

mechanical implications of the involved parameters.

The ice is modelled as a beam and the interaction

is analysed in steady state (see figure). Doing so,

the model is time independent and an upper bound

for the interaction forces is provided. Characteristic

features of the model are:

• Geometrically nonlinear model definition;

• Velocity effect and axial forces are taken into

account;

• Elasto-plastic foundation rheology.

During the analysis, performed with the help of

different numerical procedures, it appeared that the

ice thickness is the most decisive sea ice parameter,

with respect to steady state bending. For thicker

ice, the reaction forces of the structure increase,

whereas the change of failure in bending decreases.

For steady state bending, the ice velocity is of no

importance.

The inclination angle is the most important property

of the offshore structure. By varying this angle, the

bending stresses in the ice, the reaction forces of

the structure and the length of broken ice pieces

can be adjusted. The friction between the ice and

the structure is not of great influence.

If ice failure is taken into account, steady state

can only be reached for very small inclination

angles. This indicates that the sea ice can also be

modelled in a geometrically linear model with elastic

foundation.

For further research, a promising time dependent

transient model is developed. This model reveals

a significant velocity effect on the ice-structure

interaction. It also gives more insight into the

development of the internal forces during the

interaction. Ultimately, it can be used to describe

the interaction between sea ice and an offshore

structure periodically.

Student: P. van der Male

Committee: Prof.dr.ir. L.J. Sluijs, Prof.ir. J. Meek, Dr.Sc. A.V. Metrikine, Ir. G.L. Kuiper, R. Gunturi MSc

(Shell E&P), Ir. L.J.M. Houben




211005

Ground vibrations induced by a high-speed train running over inhomogeneous subsoil Transition radiation in two-dimensional inhomogeneous elastic systems

Introduction

In the analysis of ground vibrations induced by

high-speed trains, it is common practice to model

the railway track as an infinitely long homogeneous

system. In reality however, various inhomogeneities

are present along the track, e.g. transitions in the

substructure (tunnels, bridges) or soil property

variations. The inhomogeneities possibly are an

important source of additional ground vibrations

that is not accounted for in contemporary design.

Modeling and results

The soil has been modeled as an elastic half-plane

with an inhomogeneity constituted by an abrupt

change of the material parameters filling the half-

plane. The train action has been accounted for by

a load, moving uniformly along the boundary of the

half-plane. In fact this model just represents an

inhomogeneous elastic half-space subjected to a line

load.

The radiation of elastic waves by the load transition

over the inhomogeneity can be studied by the

energy spectra of the radiated wave fields. These

spectra show that, in contradiction to the findings

in one-dimensional systems (see also further), the

radiation energy does not increase (monotonically)

with increasing load velocity . Furthermore, the

radiation energy in general is not more powerful

into the softest part of the system as well.

With the energy considerations, we have gained

insight in the phenomenon of transition radiation.

For a beam on inhomogeneous elastic foundation

that is subjected to the moving load, by means of a

time domain analysis, we can visualize the transition

radiation process, and we can obtain quantitative

insight into the magnitude of the additional

(free field) displacements with respect to the

displacements of the eigenfield of the load, which

develops in a corresponding homogeneous system

(steady-state displacement field).

It appears that the transition radiation is more

powerful into the softest part of the system. For

increasing load velocity, the transition radiation

is more powerful as well. For the load velocity

approaching the critical wave velocity , the free field

displacements are of the same order of magnitude

compared to the maximum eigenfield displacements

in the respective system parts. Therefore, the free

field displacements have to be taken into account in

contemporary design.

Student: K.N. van Dalen

Supervisors: Prof.ir. A.C.W.M. Vrouwenvelder, Prof.dr.ir. F. Molenkamp, Dr. A. Metrikine BSc, Ir.

M.J.M.M. Steenbergen, Ir. L.J.M. Houben




22 1005

Gedrag Staal-beton kokerliggerbrug met geprofi leerde lijven

Voor voorgespannen kokerligger uitbouwbruggen

met een gemiddelde overspanning (150 - 250 m),

geldt dat het eigengewicht het grootste aandeel

vormt van de totale belasting. Aangezien de beno-

digde hoeveelheid voorspanning grotendeels afhan-

kelijk is van het eigengewicht, is het reduceren van

het eigengewicht een belangrijke zaak.

Verschillende mogelijkheden zijn er voorhanden om

het eigen gewicht te reduceren. De belangrijkste

daarvan is het toepassen van een hybride systeem

waarbij de lijven van staal zijn gemaakt terwijl het

dek en de onderflens in beton zijn uitgevoerd. Een

hybride systeem met klassieke lijven (vlak) brengt

een nadeel met zich mee. De vlakke lijven onder

drukspanning kunnen gaan plooien waardoor extra

maatregelen nodig zijn om de stabiliteit van deze

lijven en dus van de hele constructie te waarbor-

gen. De geprofileerde lijven met hun bijzondere

axiale eigenschappen vooral, zorgen in dit geval

voor een aantrekkelijk alternatief. Door de koker te

voorzien van geprofileerde lijven wordt als eerste

het eigengewicht sterk gereduceerd waardoor er

minder voorspanning nodig zal zijn. Daarnaast, door

de te verwaarlozen axiale stijfheid van geprofileerde

lijven, neemt als gevolg van efficiënter gebruik van

voorspanning de reductie in de hoeveelheid voor-

spanning nog verder toe.

Het afstudeerwerk, bestaande uit een literatuurstu-

die en een numeriek onderzoek, richt zich op het

gedrag van een voorgespannen staal-beton koker-

ligger, waarbij de beide flenzen in beton zijn uitge-

voerd en het trapeziumgeprofileerde lijf in staal.

Voor verschillende alternatieven, te denken aan

een sinusvormig profiel, een zig-zag profiel en een

trapeziumvormig profiel, is er in de literatuurstudie

uitgebreid gekeken naar sterkte en stijfheid van

stalen plaatliggers en staal-beton liggers voorzien

van geprofileerde lijven.

Met behulp van een eindige elementen model van

een voorgespannen staal-beton kokerligger, uitge-

voerd in de vorm van een uitbouwbrug met een

totale lengte van 200 m, is een numerieke studie

gedaan naar de invloed van de lijfgeometrie op

onder andere de spanningsverdeling over de door-

snede van de constructie (zie grafiek). Wat dit bete-

kent voor de voorspanning, stond hier centraal.

Het trapeziumvormige profiel dat het beste uit de

bus kwam in de literatuurstudie en waarmee vervol-

gens in het numerieke gedeelte verder is gegaan,

heeft een aantal belangrijke parameters die van

groot invloed zijn op het geheel. Van deze parame-

ters is de invloed van de vouwhoek α, verreweg de

belangrijkste. De axiale stijfheid van de lijven, de

dwarskrachtcapaciteit van de constructie, normaal-

kracht in het dek als gevolg van de voorspanning en

zelfs de doorbuiging is sterk afhankelijk van deze

vouwhoek α.

Hoewel de doorbuiging ruim voldoet, blijkt dat deze

toeneemt als α groter wordt. De dwarskrachtcapaci-

teit neemt ook toe als de vouwhoek α toeneemt. De

dwarskrachtcapaciteit blijft toenemen tot α = 75°.

Tussen 75 en 90° is geen toename waarneembaar.

De normaalkracht/drukspanning in het dek neemt

ook toe naarmate de vouwhoek α toeneemt. Dit

terwijl de hoeveelheid voorspanning gelijk is geble-

ven. Vooral dit laatste betekent dat de voorspanning

efficiënter in het betonnen dek is toe te passen,

indien geprofileerde lijven zijn toegepast.

Student: A. El Hadji

Commissie: Prof.ir. F.S.K. Bijlaard, Dr.ing. A. Romeijn, Dr.ir. C. van der Veen, Ir. C. Kamp (Movares), Ir.

F. van Doorn (Bouwdienst Rijkswaterstaat), Ir. L. J. M. Houben




231005

Ontwikkeling van een methode om het mechanische gedrag van ASR gels te meten.

In betonnen constructies kan een chemisch proces

plaatsvinden dat alkali-silica reactie, of afgekort

ASR, heet. Deze reactie kan resulteren in expan-

sieve reactieprodukten (gels) die het beton van

binnen uit ernstig kunnen beschadigen.

Het doel van dit afstudeeronderzoek is om een

nieuwe methode te ontwikkelen om mechanische

eigenschappen van ASR gels te kunnen bepalen.

Wanneer deze eigenschappen bekend zijn, zouden

ze gebruikt kunnen worden voor numerieke modelle-

ring van het ASR proces. Daarmee kan een bijdrage

worden geleverd aan het voorkomen van ASR.

In het eerste deel van dit afstudeeronderzoek is een

literatuurstudie uitgevoerd om inzicht te verkrijgen

in het proces van ASR, waarbij gekeken is naar de

kenmerken, invloeden en gevolgen van de reactie.

In het tweede is een experimentele methode opge-

zet om de expansie van ASR gels te meten. In

testflessen worden proefstukken van ASR gevoelig

aggregaat in contact gebracht met een alkalische

oplossing. Op deze wijze is een omgeving gecre-

eerd waarin ASR kan worden opgewekt. Van deze

monsters wordt de verandering in het waterpeil

gemeten als indicatie van volumeveranderingen door

vorming van gel. Daarnaast is gebruik gemaakt van

chemische analyse en verschillende microscopische

technieken. Op deze manier zijn de effecten van

ASR bepaald.

Uit het onderzoek is gebleken dat ASR opgewekt

kan worden met de testopstelling en dat dit resul-

teert in meetbare stijging van het vloeistofpeil in de

monsters. Dit kan worden gezien als een eerste stap

in de ontwikkeling van een bruikbare methode voor

de bepaling van mechanische eigenschappen van

ASR gels.

Student: P.C. Crucq

Commissie: Prof. Dr. Ir. K. van Breugel (Microlab, TUD), Dr. Ir. E.A.B. Koenders (Microlab, TUD), Dr. Ir.

E. Schlangen (Microlab, TUD), Dr.Ir. M.R. de Rooij (Microlab, TUD/TNO)

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel nr, 015-2786382



24 1005

Physical properties and temperature susceptibility

characteristics of the asphalt binder influence

pavement performance at low and high field

operating temperatures. It was proven that

addition of additives like polymers can influence the

temperature susceptibility of asphalt cements and

as a result an improvement in characteristics and

performance of asphalt mixtures can be obtained

in a wide temperature range. In addition a number

of physical properties of polymers are successfully

enhanced when a polymer is modified with a small

amount of nanoclay on condition that the clay is

dispersed at nanoscopic level. Based on the same

principle as used with polymer modifications,

TNO suggests some nanoclay modification of the

bitumen. Two types of nanoclay modifications were

suggested: nanofill and cloisite. The expectation

with the nanoclay modification is influencing

properties like stiffness, fatigue resistance,

strength, resistance to ageing and thermal stability.

Based on these issues, the main objective of the

study work was to conduct a comparative test

program on binders and asphalt mixtures containing

standard and nanoclay modified asphalts and assess

the effects of asphalt properties on pavement

performances. To meet this objective the main

targets of the study work are to find out if the

nanoclays alter the critical properties of asphalt

binder and influence the ageing and rheology of

the binder and in addition to study if the nanoclay

modifications influence the performance of asphalt

mixtures.

Different tasks were performed in the study work

to meet the objective. The first task performed was

studying the nanoclay modifiers at nanoscopic level

and the tests performed in this area are microscopic

analysis and x-ray analysis of the nanoclay

modifiers. The second task is studying the influence

of nanoclay modifiers on binder characteristics and

the tests performed related to this are rheological

studies of fresh (unaged) and aged bitumen types

Effects of nano-clay modifi cation on rheology of bitumen and performance of asphalt mixes

by dynamic shear rheometer (DSR); by empirical

tests like penetration and softening points. The

third task performed is studying the effect of the

nanoclay modified binder on asphalt mixtures and

the tests performed in this area are indirect tensile

strength test, fatigue resistance test, dynamic creep

test and resilient modulus test.

Findings of the tests performed on binders and

dense asphalt mixes proved that the cloisite

nanoclay modifications helped to increase the

stiffness and to improve the rutting resistance of

the standard 40/60 binder. This is especially true

if the 6% cloisite modification is used. In addition,

the 6% cloisite modification helped to increase

the indirect tensile strength and fracture energy

values of dense asphalt mixtures. The nanofill

(6%) modification helps to improve the ageing

resistance of the 70/100 binder in the short term

and long term. However, the nanoclay modifications

were observed to negatively influence the fatigue

resistance performance of asphalt binders/mixes

especially at low temperature values.

An overall conclusion from these findings is that

the nanoclay modifications helped to improve

some characteristics of asphalt binders and asphalt

mixtures but at this level they are not at a stage to

justify application at large scale.

Hence, further studies on the chemistry of the

nanoclay and bitumen and further development of

the nanoclay technology is recommended to utilize

the full potential of the nanoclay modifications.

Student: D.B. Ghile

Committee: Prof.dr.ir. A.A.A. Molenaar, Ir. M.F.C. van de Ven, Ing. W. Verwaal,

Drs. J.Th.M. Besamusca (Kuwait Petroleum), Ir. L.J.M. Houben




251005

Predicting time dependent reinforcement corrosion due to chloride ingress

One of the major mechanisms leading to

degradation of concrete structures is corrosion of

the reinforcement. To design concrete structures

with regard to service life requires that the

degradation of the reinforcement has to be

predicted in advance.

The aim of this project is to provide a better

understanding on the modeling of reinforcement

corrosion due to chloride ingress from the initiation

stage onwards. In this respect the degradation of

a reinforced concrete beam subjected to a typical

marine and splash environment is investigated by

using mathematical models available in literature.

Two events are considered in the modeling of

reinforcement: initiation of corrosion and ultimate

load bearing capacity.

For the beam concerned different concrete cover

depths and concrete compositions are considered

to see their influence on the degradation of the

beam. The degradation of the beam is obtained

by performing reliability analysis using FORM

and Monte Carlo simulations for both events

respectively, provided by Probox software. Data

from CHLORTEST (chloride profile database) and

data related to corrosion rate of rebars in blended

cement concrete with different w/c ratios resulting

from an experimental program have been provided

by TNO Bouw.

From the research it appeared that concrete cover

depth has a significant influence on the time of

initiation. The lower the concrete cover depth the

sooner the depassivation of the reinforcement

can be expected. On the other hand the concrete

quality is very decisive with regard to ULS. During

the propagation of corrosion the results show that

only after corrosion has started the reliability of

the beam decreased slowly. With elapse of time

corrosion penetration starts to affect the reliability

of the beam significantly (see Figure 1).

An important influence on extending the time

when the beam reaches its ULS has the concrete

composition. The results show that concrete

composed of CEM III/B with w/c ratio equal to 0.55

reaches its safety reliability index (3.8) at around

58 years after the corrosion starts. On the other

hand in the case of concrete composed of OPC with

w/c equal to 0.45 reaches the ultimate load bearing

capacity at around 25 years after corrosion has

started and for concrete composed of OPC with w/c

equal to 0.55 at around 18 years. From those results

it follows that except the type of cement also the

w/c ratio is an important factor which influences

on the corrosion rate, thus in the time when ULS

is reached. In this context it can be concluded that

different concrete compositions provide different

resistances with regard to durability.

Finally it should be noted that for the limiting nature

of this investigation the conclusions are drawn

within its frame.

Student: I. Mele

Committee: Prof.dr.ir. K. van Breugel, Z. Guo MSc, Dr.ir. E.A.B. Koenders,

Dr. J.H.M. Visser (TNO Bouw), Ir. L.J.M. Houben



26 1005


271005

Building Engineering


Civiele Techniek: Building Engineering

28 1005

Dit onderzoek is uitgevoerd in samenwerking met

BAM Utiliteitsbouw en Stufib, studievereniging voor

prefabricage. Door een voorgaande Stufib studiecel

is vastgesteld dat een stapeling van gevelelementen

waarbij de verticale voegen over de hoogte van het

gebouw verspringen vanuit constructief oogpunt

een goed alternatief is voor traditionele voegtypen.

Aangezien er vanuit uitvoeringstechnisch oogpunt

nog steeds een voorkeur bestaat voor het verticaal

stapelen, is het zinvol om de invloed van de deuvel-

werking van de vloeren in deze studie nader te

onderzoeken.

De doelstelling van het onderzoek is het bepalen

van de krachtswerking in en het bijhorende vervor-

mingsgedrag van een randbalk, als onderdeel van

een betonnen vloerconstructie, in een stabiliteits-

constructie. De vloerconstructie is opgenomen in de

gevelconstructie, die is opgebouwd uit gestapelde

geprefabriceerde betonnen elementen met verticaal

doorlopende open voegen. Tevens wordt de invloed

van de betonsterkteklasse en hoeveelheid wapening

onderzocht.

Om het probleem te modelleren zijn vijf eindige

elementen (EE) modellen ontworpen. Uit de model-

len is gekozen voor het eenvoudigste model met

een goede respons. Op basis van gegevens uit de

praktijk is voor de eindige elementen modellering

met behulp van een parameterstudie een standaard-

model ontwikkeld.

Deuvelwerking van randbalken als onderdeel van vloeren in prefabbouw

Met een viertal praktijkproeven is de EE modellering

gecalibreerd. De conclusie is dat de modellering

een goede indicatie geeft voor de bezwijksterkte

en de afschuifstijfheid. Verder is bepaald wat de

reductiefactoren voor een cyclisch belasting zijn. Bij

de reductiefactoren zijn de standaard (veiligheids)

factoren toegevoegd. De uitkomst is dat de deuvel

in de statische EE modellering tot 36 procent van

zijn voorspelde bezwijkbelasting belast kan worden

zonder dat een verlies optreedt aan de schuifspan-

ning bij een cyclische belasting over een periode

van 50 jaar. De afschuifvervormingen nemen door

degradatie van het afschuifoppervlak in de tijd

toe met een factor drie. Deze reductiefactoren

zijn toegepast op alle weergegeven resultaten (de

rekenwaarde voor een randbalk (250 mm hoog en

250 mm breed, B35 en vier staven rond 16 mm) is

155 kN. Dit is minimaal tweemaal de rekenwaarde τ1 van B35.

In een extra parameterstudie zijn vier variabelen,

representatief voor de praktijk, ingevoerd in het

EE model. De resultaten zijn weergegeven in onder

andere vier overzichtelijke ontwerptabellen.

Uit een modellering van een gebouwgevel is

geconcludeerd dat het vervormingsgedrag van een

gebouwgevel (10 verdiepingen; slankheid h/b 3,3:1)

met de betonnen deuvels voldoet aan de NEN 6702.

De uitbuiging van de gevel is circa 50 procent groter

dan de uitbuiging van een gebouw met lasplaat-

verbindingen (2 stuks per verdieping) en circa 140

procent groter dan de uitbuiging van een monoliete

gevel (B65).

De eindconclusie is dat betonnen deuvelverbin-

dingen in een dragende gevel met open verticale

voegen, die is opgebouwd uit prefab gevelelemen-

ten met ingeklemde randbalken, een goed alterna-

tief vormen voor huidige verticale voegverbindingen.

Student: E.A. Pieterse

Commissie: Prof. Dipl.-Ing. J.N.J.A. Vambersky, Ir. C.A.J. Sterken(BAM Utiliteitsbouw), Dr. Ir. C.R.

Braam, Dr. Ir. P.C.J. Hoogenboom en Ir. W. Peperkamp

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, 015 2783174



291005

CO 2 emissie modelering van de gebouwschil

Het klimaat is aan het veranderen. Verschillende

groepen wetenschappers, denken dat de oorzaak

van deze klimaatsverandering het versterkte broei-

kaseffect door een overmatige CO2 emissie is. In

1997 is met het Kyoto Protocol besloten om actie

te ondernemen. Het is noodzakelijk om inzichtelijk

te krijgen waar deze CO2 emissie vandaan komt.

Het blijkt dat de gebouwde omgeving voor minimaal

35% verantwoordelijk is voor de totale CO2 emis-

sie van Nederland. Vanuit deze problematiek vloeit

de volgende probleemstelling voort: “Tot nog toe

bestaan er weinig modellen waarmee van de volle-

dige bouwcyclus kan worden bepaald wat de CO2

emissie van een gebouw is.” Doelstelling van dit

onderzoek is dan ook: “Modelmatig inzicht krijgen

in de CO2 emissie van een gebouw, om tot een

gerichte CO2 emissie reductie te komen …”.

Een techniek om van een materiaal of energie-

bron de milieueffecten (waaronder broeikaseffect

door CO2) te kwantificeren is de LCA (Life Cycle

Analysis) techniek. LCA kan gedefinieerd worden

als ”de verzameling en waardering van alle in- en

uitstromen en mogelijke milieueffecten van een

(product)systeem gedurende zijn levenscyclus”. Het

Nederlandse GreenCalc+ (GC+) tracht dit te doen.

Het bepaalt de milieueffecten op het gebied van

materialisering, energiegebruik, water en mobiliteit.

Het programma bevat echter grote onzekerheden,

zo maakt het bijvoorbeeld gebruik van een energie-

mix welke per kWh bijna 50% meer CO2 emitteert

dan wat anno 2006 gebruikelijk is in Nederland.

GC+ wordt in dit onderzoek, naast handmatige

berekeningen, gebruikt om te inventariseren welke

factoren invloed hebben op de CO2 emissie. Een

belangrijke onderzoeksvraag is hierbij: “Wat zijn

belangrijke factoren voor CO2 emissie aangaande

de gebouwschil?”. Met het opgestelde referentie-

kantoor is onderzocht wat de invloed is van parame-

ters zoals onder meer de warmteweerstand van de

gebouwschil en het glaspercentage op de CO2 emis-

sie van dat kantoorgebouw.

De gemaakte parameterstudie en het LCA

programma GC+ worden, voor zover mogelijk,

gebruikt om een Programma van Eisen gestuurde

ontwerptool te ontwikkelen. Met deze Excel-

ontwerptool is het voor architecten mogelijk om de

milieutechnische dan wel economische consequen-

ties te kunnen meten van hun ontwerpkeuzen, bij

een zelf ingevoerde constantenset, met betrekking

tot de gebouwschil. Met vier analysemogelijkheden

welke elk toegespitst zijn vanuit diverse invalshoe-

ken. Hierdoor is het mogelijk om de database met

gebouwschiltypen op verschillende manieren aan

te spreken. Het geeft als output een voorkeurs

gebouwschil met de daarbij geëmitteerde jaarlijkse

CO2 emissie en een kosten- en batenanalyse van de

desbetreffende schil.

Tot slot bevat dit onderzoek een analyse van een

renovatie, van een 70er jaren woningcomplex,

waarbij wordt berekend in hoeverre de gevelreno-

vatie heeft bijgedragen aan een “CO2 vriendelijker

milieu”. Er is een klein Excel programma gemaakt

waarmee de verschillende renovatiealternatieven

kunnen worden doorgerekend, wat betreft kosten,

leeftijd en CO2 emissie. Het blijkt dat de verschil-

lende opties 12,9% tot 43,8% op het oorspronkelijke

warmtegebruik in mindering kunnen brengen.

Tot slot zijn er verschillende aanbevelingen gemaakt

met betrekking tot de P.v.E. gestuurde ontwerptool

en het programma GC+.

Student: H. Staal

Commissie: Prof. Dipl. -ing. J.N.J.A. Vamberský, Dr. H.D. van Bohemen, Dr. Ir. L.A. Fraaij, B.L.H.

Hasselaar, MSc, MA, PhD Researcher (BK, TUD) en Dr. H. Geerlings (FSW, EUR)

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, 015-2783174



30 1005

Lightweight cold rolled steel construction systems

“Design and application for singular factory

buildings”

FACTORY BUILDINGS! Are there cheaper options for

constructing the mean bearing structure? Didn’t the

many years of experiences with hot rolled profiles

conduct to an optimum constructive design...?

In the graduation research project the spotlight

has been turned to the other side; COLD ROLLED

PROFILES! Cold rolled Z and S-profiles as a

replacement of the timber roof girders have a good

reputation on the builders of factory buildings,

but according to the expectations there are more

possibilities...

Literature study into the applications of cold rolled

profiles has been done within house constructions

and within constructions for factory buildings. After

this preliminary analysis a study into a possible

consuming market has been done, whereupon

a certain target group has been determined.

With the determination of the target group the

constructive wishes and requirements have been

determined which are important to make the aimed

standardisation.

To show if there are advantages for the application

of cold rolled profiles as a mean bearing structure

two spreadsheet programs, which both have been

written for equal requirements and wishes, can

make a calculation for both the application of hot

rolled profiles and the application of cold rolled

profiles. To be able to make a good comparison,

64 factory buildings have been calculated with a

span of 10 up to 25 meters. The results from these

comparisons have been given in the main report of

the graduation research project.

To show if there are more advantages, all

connections, which are determined in the reference

factory building, where detailed. Here also the

relation hot rolled profiles is respected to cold rolled

profiles, from the viewpoint of costs.

The last part of the whole graduation research

project is the assembly plan where a quantitative

cost comparison has been made for the assembly of

the total construction of hot rolled profiles and the

total construction of cold rolled profiles.

Student: C. van Zandwijk

Committee: Prof.dipl-ing. J.N.J.A. Vambersky, Dr. A. Romeijn, Ir. A.M. Gresnigt, Ing. L. Noordzij (KS

Profi el)

More information you can request at the Faculty of Civil Engineering of the University of Technology in Delft, section

Building Engineering. (phone +31 15 278 3174)



311005

Bouworganisatievormen voor infrastructuur projecten voor gemeente Den Haag

De gemeente Den Haag staat voor een grote infra-

structurele opgave. De komende 10 jaar wordt er

voor circa 2 miljard euro aan infrastructurele projec-

ten gerealiseerd.

Het realiseren van deze projecten van idee naar

functionerende infrastructuur wordt het bouwpro-

ces genoemd. Dit bouwproces is op te delen in vier

zich onderscheidende deelprocessen: Ontwerp,

Uitvoering, Exploitatie en Onderhoud. Deze deel-

processen kunnen afzonderlijk of in combinatie naar

keuze van de opdrachtgever worden uitbesteed.

De aard van de bouworganisatievorm beweegt zich

tussen twee uitersten: de opdrachtgever doet alles

zelf (Traditioneel) tot de opdrachtgever besteed

alles uit (Geïntegreerd).

Op dit moment is de ratio achter de beslissing welke

bouworganisatievorm voor een project wordt geko-

zen niet inzichtelijk genoeg. Tevens vinden deze

beslissingen vaak op een te laat moment in het

proces plaats. De gemeente Den Haag is bang dat

de markt daardoor niet altijd optimaal wordt inge-

schakeld.

De doelstelling van dit onderzoek is het maken van

een afwegingskader dat de gemeente Den Haag kan

ondersteunen bij het bepalen van de bouworganisa-

tievorm bij het realiseren van grote infrastructurele

projecten. Hierbij is gekeken naar de projectken-

merken en de omgevingskenmerken van het project.

Hiervoor is gekozen om projectoptimale oplossingen

te krijgen.

Voor het onderzoek zijn verschillende opdracht-

gevende instanties door middel van interviews

gevraagd naar hun ervaringen met de verschillende

bouworganisatievormen.. Zowel grote gemeenten,

hoogheemraadschappen, provincies en grote lande-

lijke instanties zijn hiervoor benaderd.

Vervolgens is door middel van een enquête onder-

zocht welke argumenten publieke opdrachtge-

vers gebruiken om voor Traditionele of juist voor

Geïntegreerde bouworganisatievormen te kiezen. De

uitkomsten van deze enquête zijn verwerkt in het

afwegingskader voor de gemeente Den Haag.

Eén van de infrastructurele projecten die Den Haag

wil realiseren is het Trekvliettracé, een nieuwe

aansluiting tussen de A4 en de Haagse binnenstad.

In een casestudie is het afwegingskader gebruikt

om te onderzoeken welke bouworganisatievormen

geschikt zijn voor het Trekvliettracé.

Voor het gedeelte van het tracé dat op maaiveld

ligt is een traditionele bouworganisatievorm een

goede manier om dit project te realiseren. Voor het

gedeelte van het tracé dat in een tunnelbak onder

de Trekvliet ligt is het een goede optie verder te

onderzoeken of dit project (gedeeltelijk) in een

geïntegreerde bouworganisatievorm kan worden

gerealiseerd.

Student: H.J. de Graaf

Commissie: Prof.dr.ir. H.A.J. de Ridder, ir. G. Arends, ir.ing. J.P. Noppen, ing. E. Vols, Ingenieursbureau

Gemeente Den Haag

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



32 1005

Ontwikkeling Life Cycle Management Model voor Kademuurconstructies

Achtergrond

Vanaf 1 januari 2004 is het Havenbedrijf Rotterdam

geprivatiseerd. Binnen de totale organisatie heeft

dat ertoe geleid, dat de ontwikkeling en het beheer

van onder andere kademuurconstructies meer

gestructureerd en planmatiger moet geschie-

den. Momenteel vindt de invloed van toekomstige

ontwikkelingen te weinig weerklank in het ontwerp

van kademuren. Er is daarom behoefte aan een

systematiek die op een meer beredeneerde wijze

het ontwerpproces van kademuren kan sturen. Door

te differentiëren in de vorm en de ontwerplevens-

duur, kan een kademuur ontworpen worden die zijn

functie voor de volledig beoogde levensduur kan

vervullen. Een Life Cycle Management (LCM) model

zou hier oplossing voor kunnen bieden.

Doelstelling

Het doel van het onderzoek is het ontwikkelen van

een Life Cycle Management model, die toepasbaar is

voor nieuw te bouwen kademuurconstructies. Zaak

hierbij is dat het gedrag van waarde en kosten in de

tijd inzichtelijk wordt gemaakt, opdat een kosten-

baten analyse verricht kan worden met behulp van

een spreadsheet model.

Aandachtspunten Onderzoek

In de studie staan de volgende punten centraal:

• Functie, vorm en beperkingen van huidige toege-

paste kademuren in kaart brengen.

• Introductie Life Cycle Management en de toepas-

singen ervan.

• Bepaling opbrengst- en kostfunctie kademuren.

• Economische haalbaarheid twee alternatieve kade-

concepten.

Conclusies

Met behulp van het ontwikkelde spreadsheet model

is het mogelijk om:

• Voor kadeconcept A de maximale kerende hoogte

vast te stellen tot waar deze rendeert.

• Voor kadeconcept B de minimale kerende hoogte

vast te stellen vanaf waar deze rendeert.

Student: G.H.S. Weisz

Commissie: Prof.dr.ir. H.A.J. de Ridder, ir. T.H.W. Horstmeier, ir. W.F. Molenaar, ir. A. van der Toorn

(Gemeentelijk Havenbedrijf Rotterdam)




331005

Energie uit afvalwater

In hedendaagse woningen vinden talloze activiteiten

plaats waarbij energie in de vorm van warmte verlo-

ren gaat. De verwarmde ruimte verliest energie door

transmissie en ventilatie, de douche door ventilatie

en afvalwater, de vaatwasser en wasmachine door

afvalwater. Om efficiënt met energie om te gaan

is het gewenst deze verliezen zoveel mogelijk te

beperken.

Ten opzichte van ventilatie- en transmissieverliezen

zijn aanzienlijke reducties bereikt door warmte-

terugwinning uit ventilatielucht en betere isolatie

van muren, vloeren, ramen en daken. Met betrek-

king tot warmteterugwinning uit afvalwater is tot

nu weinig bekend. Dit onderzoek brengt, binnen de

woningbouwsector, de techniek in kaart om ener-

gie uit afvalwater te halen met behulp van een in

Zwitserland ontwikkelde techniek.

Een literatuurstudie naar deze techniek bracht aan

het licht dat Zwitserland al jaren ervaring heeft op

dit vlak. De uitgevoerde projecten maken gebruik

van een door de firma Rabtherm ontwikkelde warm-

tewisselaar die in het riool wordt ingebouwd. Door

deze warmtewisselaar stroomt een transportmedium

dat afvalwarmte opneemt en transporteert naar de

verwarmingscentrale. In de verwarmingscentrale

onttrekt een warmtepomp deze warmte om hier-

mee warmwater te produceren. Het geproduceerde

warmwater wordt gebruikt voor ruimteverwarming

en warmtapwater.

De bovenstaande techniek wordt altijd op grote

schaal toegepast. Het afvalwater van gehele

gemeenten wordt gebruikt om enkele gebouwen

te voorzien van verwarming en warm tapwater. De

centrale vraag van dit onderzoek is bijgevolg te

bekijken wat de kleinst mogelijke toepassing is in de

woningbouwsector met het oog op economische en

milieutechnische selectiecriteria.

Voor een optimale werking van de warmtewisse-

laar zijn twee grootheden van belang: voldoende

volumestroom en temperatuur. Met betrekking tot

volumestroom blijkt minimaal 15 l/s nodig te zijn. Dit

heeft tot gevolg dat de schaalverkleining niet aan

de aanbodzijde gezocht moet worden, maar aan de

gebruikerszijde. Woningen met een klein afvalwater-

aanbod komen niet in aanmerking om deze techniek

te gebruiken.

Betreffende afvalwatertemperatuur is gebruik

gemaakt van Oostenrijkse meetgegevens. De

gemiddelde temperatuur in het stookseizoen is

11ºC en daarbuiten 15ºC. Een temperatuur onder

de 8ºC heeft een negatieve invloed op de afvalwa-

terzuiveringsinstallatie. Om het gehele jaar warmte

te kunnen onttrekken wordt als drempelwaarde

9°C aangenomen. In het stookseizoen kan dan een

dusdanige hoeveelheid warmte onttrokken worden

dat het afvalwater twee graden afkoelt. Dit komt

overeen met 8,4 kW per l/s afvalwater.

Economische aspecten blijken het meest bepalend

voor de schaalgrootte te zijn. De aanschafprijs

van een installatie die warmte uit afvalwater haalt

is voor enkele woningen hoog en oninteressant,

omdat de terugverdientijd hoger is dan de techni-

sche levensduur. Een gezamenlijke installatie drukt

de kosten per woning aanzienlijk. Zodoende is de

meest voordelige keus voor vrijstaande woningen

een installatie die twintig woningen van warmte

voorziet. Voor rijtjeswoningen ligt dit woningaantal

op acht. Qua milieutechnische aspecten blijkt deze

installatie slechts geringe invloed te hebben op de

CO2-reductie (12 %).

De conclusie van dit onderzoek luidt dat warmte-

pompinstallaties die 20 vrijstaande of 8 rijtjeswonin-

gen van warmte voorzien de kleinst mogelijke schaal

is, waarbij warmteterugwinning uit afvalwater in de

woningbouwsector kan worden toegepast.

Student: J.D. Spronk

Commissie: Prof. Ir. J.J.M. Cauberg, Dr. Ir. W.H. van der Spoel , Ir. R.P.S Schilperoort, C.J.A.M.

Mutsaers (Martens beton), Ir. C. Kruijff (Gemeente Delft)

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel: 015 27 83174



34 1005

De samenwerking tussen uitvinder en ondernemer bij technologische Start Ups met een patent

Bij technische, medische en agrarische universitei-

ten worden octrooien beheerd, waar veel kosten

mee gemoeid zijn, maar waar weinig inkomsten

tegenover staan. Het ontbreken van een onder-

nemersstructuur en een afrekenmodel dat meer

gericht is op publiceren liggen hieraan ten grond-

slag. Dit roept de vraag op, op welke manier deze

slapende octrooien te gelde gemaakt kunnen

worden. Niet alleen bij universiteiten, maar ook bij

private beheerders van octrooien. In dit onderzoek

wordt één van de mogelijkheden onder de loep

genomen: exploitatie van octrooien door Start Ups,

waarbij de uitvinder een samenwerking is aange-

gaan met een externe ondernemer.

Het onderzoek richt zich op de vraag welke facto-

ren een rol spelen bij de totstandkoming van de

samenwerking tussen uitvinder en ondernemer:

welke afspraken worden gemaakt en welke samen-

werkingsmechanismen worden gebruikt? Kortom:

waarmee krijgt de ondernemer te maken als hij

zich aansluit bij een technologische Start Up? Deze

vragen zijn interessant om in de toekomst een basis

te leggen om kennis breder te exploiteren door in

een vroeg stadium externe ondernemers erbij te

betrekken. Hierdoor neemt de afhankelijkheid van

interesse en capaciteiten van de uitvinder af.

Er zijn 20 technologische Start Ups geïnterviewd

op een halfgestructureerde manier. Bij deze manier

van interviewen liggen de vragen niet vast, maar

de onderwerpen wel. Zo is het mogelijk om tijdens

het interview flexibel in te springen op aspecten

die voor de Start Up relevant waren. Na uitwerking

van elk interview is de topiclijst aangescherpt voor

het volgende interview, zodat er naar verloop van

de interviews steeds meer focus ontstaan is. De 20

Start Ups die geïnterviewd zijn, hebben verschil-

lende achtergronden: de branche, persoonlijke

achtergrond van de ondernemer, geografische

ligging en de status van de technologie. Dit om een

zo breed mogelijk, betrouwbaar beeld te kunnen

scheppen.

De resultaten van de interviews laten zien op welke

manier een aantal onderwerpen die in deze periode

naar voren zijn gekomen, een rol spelen. De belang-

rijkste factoren die een rol hebben gespeeld bij de

totstandkoming van de samenwerking zijn onze-

kerheden, de vorige werksituatie, de persoonlijke

investering die gedaan wordt, de onderhandeling

over aandelen, conflictsituaties, en een positieve- of

een negatieve instapsituatie weaarin de ondernemer

terecht komt.

Dit onderzoek kan een basis zijn voor het samen-

stellen van een handleiding voor startende,

commerciële ondernemers in een technische omge-

ving. Dit onderzoek kan de universitaire octrooiaf-

delingen, onderzoekers bij universiteiten en andere

uitvinders bewegen, om eens eerder te kiezen voor

de optie van een Start Up met een ondernemer

aan het roer, bij de exploitatie van een octrooi. Met

behulp van dit onderzoek kunnen betrokken partijen

inzicht krijgen in elkaar s belangen en kunnen de

uitvinder en eventueel de universiteit, de onderne-

mer een attractief voorstel doen.

Student: O.J. Meijer

Begeleiders: Prof. Dr. Ir H.A.J. De Ridder, Dr. Ir J. Van der Tempel, Ir. B. Joseph

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, telefoon: 015 27 83174



351005

Praktijkonderzoek naar de nieuwe Nederlandse

richtlijn voor de beoordeling van het thermische

binnenklimaat in kantoorgebouwen

In Nederland kan sinds maart 2004 gebruik worden

gemaakt van een nieuwe richtlijn voor de beoor-

deling van het thermische binnenklimaat, gepre-

senteerd in de ISSO publicatie 74, “Thermische

behaaglijkheid. Eisen voor de binnentemperatuur

in gebouwen”, waarin op grond van omvangrijk

internationaal veldonderzoek grenzen voor de

binnentemperatuur, de ‘Adaptieve Temperatuur

grenswaarden’ (ATG), zijn opgesteld. Deze grenzen

laten hogere binnentemperaturen toe indien de

buitentemperatuur eveneens hoger is. Op deze wijze

is het adaptieve vermogen van de mens, verkregen

uit het veldonderzoek, in de eisen verdisconteerd.

Deze nieuwe methode om het thermische binnen-

klimaat te beoordelen is de beoogde opvolger voor

de momenteel gebruikelijke Gewogen Temperatuur

Overschrijdingen methode (GTO), welke aan de

hand van klimaatkameronderzoek uit de jaren ’70 is

opgesteld.

Door het gebrek aan ervaring

met de nieuwe richtlijn is het

echter nog onduidelijk of de

ATG-methode een meerwaarde

oplevert ten opzichte van de

GTO-methode. In het onder-

zoek, welke is uitgevoerd bij

de afdeling Ingenieurs van de

directie Advies & Architecten

van de Rijksgebouwendienst te Den Haag, is

middels metingen in vier Nederlandse gebouwen

in de zomerperiode, waarbij ook enquêtes onder

gebruikers van de gebouwen zijn afgenomen, en

simulaties van het temperatuurverloop in de gebou-

wen getracht hier meer duidelijkheid over te krijgen.

Daarnaast is de ISSO publicatie 74 aan de hand van

het onderzoek geëvalueerd en zijn waar mogelijk

verbeterpunten in kaart gebracht.

Aan de hand van het onderzoek zijn de volgende

Adaptieve Temperatuurgrenswaarden

conclusies te trekken:

- De toetsbaarheid van de ATG-methode is gelijk

aan die van de GTO-methode

Het is namelijk bij beide methoden nodig om

‘gefitte’ simulaties uit te voeren om een eenduidige

beoordeling van de gebouwen te kunnen geven.

Het alleen uitvoeren van metingen is, zolang er

nog geen gevalideerd meetprotocol bestaat, niet

voldoende;

- De ATG-methode sluit beter aan bij de oordelen

van de personen

Uit de oordelen van de personen is gevonden dat

er inderdaad sprake is van adaptatie, bij hogere

buitentemperaturen worden hogere binnentem-

peraturen als comfortabel ervaren. De mate van

adaptatie volgens de oordelen blijkt daarbij goed

overeen te komen met de adaptatie volgens de ATG-

methode. Dit blijkt echter alleen het geval te zijn bij

een bepaalde indeling van de vertrekken in klimaat-

typen die niet geheel overeenkomt met de indeling

volgens ISSO publicatie 74;

- De ATG-methode is strenger

Uit simulaties is gevonden dat de ATG-methode tot

een verhoging van het benodigde koelvermogen

leidt ten opzichte van de GTO-methode. Dit blijkt

hoofdzakelijk het gevolg te zijn van het geheel

niet toestaan van overschrijdingsuren bij de ATG-

methode. Indien gedurende 1% van de werktijd

(circa 10 uur) overschrijdingen worden toegestaan,

leidt de ATG-methode slechts tot een lichte verho-

ging van het koelvermogen;

- De ATG-methode is constanter voor verschillende

klimaatjaren

Uit simulaties met verschillende klimaatjaren blijkt

dat de ATG-methode, voor gebouwen met niet

geheel gesloten gevel, constanter is dan de GTO-

methode. Het is echter niet zo dat voor alle klimaat-

jaren hetzelfde benodigde koelvermogen wordt

gevonden;

- De ATG-methode is beter communiceerbaar

Signalen uit de praktijk duiden er op dat de ATG-

methode, ook voor leken, beter te begrijpen is en

daardoor betere communicatie mogelijk maakt.

Student: M. van Beek

Commissie: Prof.ir. J.J.M. Cauberg, ing. S.R. Kurvers, ir. A.C. van der Linden, ir. H.H.E.W. Eijdems en

ing. J.M.J.M. Mimpen (Rijksgebouwendienst)

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, 015 2783174


36 1005


371005

Hydraulic and Geotechnical Engineering


Civiele Techniek: Hydraulic & Geotechnical Engineering

38 1005

Abstract

Stratified exchange flows driven by a density

difference are found in many natural water bodies

and in the atmosphere. A typical case in nature

is the strait of Gibraltar, where the water of the

Mediterranean Sea flows under the less saline water

of the Atlantic Ocean. At the interface between the

layers shear is responsible for instabilities (Kelvin-

Helmholtz), which results in turbulent mixing and

entrainment. Gaining deeper understanding of these

processes is the main motivation for this thesis.

An experimental study into the development of

a mixing layer of a two-layer stratified exchange

flow is performed and an LIF measurement

system was used to obtain the concentration

fields. The main objectives of this study were to

calibrate and understand the experimental set-up

and to investigate the influence of four different

parameters on the development of the mixing layer.

The calibration of the experimental set-up has led

to a simple calibration procedure, which was applied

with success.

To study the development of the mixing layer

the influence of four different parameters was

analyzed namely: the buoyant acceleration, the

bottom friction, the water depth and the sill

slope. After careful analysis of the experimental

results it was observed that fluid from the upper

layer was entrained into the lower layer in all the

experiments. Analysis of the dye visualization

showed that the large-scale structures, the Kelvin-

Helmholtz instabilities, are mainly responsible for

the mixing and entrainment. The overall conclusion

was that the variation of geometric condition on

the development of the mixing layer has a much

stronger influence than the variation of the hydraulic

conditions. An enhanced bottom friction affected

the Kelvin-Helmholtz instabilities.

Student: T.M. Caus

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

For more information please contact the department of Hydraulic Engineering – telephone +31 (0)15 2781953



391005

Comparative analysis of design recommendations for quay wallsIntroduction

The design and construction of quay walls is

a problem in which people are interested for

ages. There are many design methods and

recommendations developed for this topic. Some of

these methods and recommendations are collected

in a national code, while others are developed to

collect knowledge and experience. Especially for

the standardization of European codes this is an

interesting topic. A comparative analysis is carried

out to consider the difference between design

guidelines for quay walls, with special attention to

design philosophy and design process

Project description

There are only 4 design guidelines collected that

are adapted to the latest semi-probabilistic safety

approach: Eurocode 7 (European Union), CUR 166

(Dutch), Handbook Quay Walls (Dutch) and EAU

2004 (German). However, the Eurocode 7 is still

under construction.

The design philosophies of CUR 166, Handbook

Quay Walls and EAU 2004 show important

differences in the application of partial safety

factors on loads, load effects and resistance. This

has consequences for the design results.

The CUR 166 and Handbook Quay Walls give similar

design results with calculation differences less

than 5% for the minimum toe level. The bending

moments and anchor forces differ more, due to the

effect of load combinations and the influence of a

superstructure.

The EAU 2004 design philosophy is based on the

Blum schematization. This makes it complicated,

because the Blum schematization is difficult to

apply in a beam on elastic foundation program. It

is better to use CUR 166 or Handbook Quay Walls.

Also, because well defined failure mechanisms

are defined in these two guidelines and sufficient

attention is paid to the semi-probabilistic safety

approach. However, the Handbook Quay Walls uses

safety factors on load effects, which results in more

economic answers for complicated quay walls with

for example a superstructure. And therefore it could

be seen as the most useful guideline.

Student: E.Meijer

Committee: Prof. drs. ir. J.K. Vrijling, ir. J.G. de Gijt (Gemeentewerken Rotterdam), ing. H.J. Everts

(GeoDelft)




40 1005

Summary

For the calculation of bottom protection in harbours

near quay-walls, analytical formulas are used. The

current experiences suggest an overestimation

of load on the harbour bottom. Extensive

measurements in prototype situations are very

expensive. For this reason, the use of a computer

model will be far more economical. However, at

this moment there is no expertise in the use of

numerical models for this type of situation. For

this reason, a physical model was made to validate

the use of the numerical model. The results of the

measurements of Nielsen were not conclusive,

because the two models did not match.

A sensitivity analysis of the numerical model

showed that the model is sensitive to changes in the

geometry. Especially the changes to the geometry

of the bowthruster caused large differences in the

calculation results of the flow field. For the thruster

outflow to be modelled accurately, measurements

needed to be done in the physical model.

The measurements revealed an unexpected aspect

of the flow situation. The low velocity core behind

the screw axis was expected to collapse within a

certain distance. The measurement results show

the core to exist beyond this distance and its

contribution to the distribution of the velocities from

the bowthruster.

Even though this raises new questions, the

adaptations to the bowthruster in the numerical

model, reproduced the outflow of the physical

model. The calculation results of this model were

very comparable to the flow situation measured in

the physical model. This gives some confidence for

the use of the ke-model for modelling bowthruster-

induced flow. It also shows the importance of

modelling the bowthruster. When the outflow of the

bowthruster does not match reality, large deviations

can be expected.

Student: E.A. van Blaaderen

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




411005

Wave characteristics derived from video

Collection of long-term data sets of wave

characteristics and bathymetry with high

resolution in time is a prerequisite to improve our

understanding of nearshore coastal dynamics.

Advanced video monitoring systems allow to sample

these data automatically, on a long-term basis and

without the need to deploy in-situ instruments in a

hostile environment.

The central aim of the work is to apply, and assess

applicability, of two different theories to estimate

wave characteristics from video imagery with data

from the Dutch coast. Therefore the Optical Wave

Model (Holman and Chickadel, 2004) is used to

determine directional wave spectra at Egmond

aan Zee (NL) and the accuracy of the results is

assessed. Furthermore a new analysis technique

is developed to determine wave phase speed and

corresponding bathymetry from video using cross-

correlation analysis as opposed to the spectral

technique developed by Stockdon and Holman

(2000).

The analysis of wave direction, period and celerity

from timestack images was performed with data

collected at Egmond aan Zee along the Dutch coast.

During a field campaign data were simultaneously

collected by video (half hourly time stack images,

Figure 1) and in situ wave instruments in the

intertidal zone.

Figure 1 Example of a time stack image sampled

along a cross-shore array at Egmond aan Zee

(NL), October 26th 2005, 8:15 Hrs. The dark bands

represent the non-breaking wave fronts and the

white bands reflect the foam of the breaking waves.

As the North Sea wave conditions represent a

broad directional spectrum, Tm01 is calculated as

the video-based indicator for wave period, using

the energy density spectrum between 0.11 and

0.5 Hz. The intensity seems proportional to the

surface elevation in the intertidal area, whereas in

the shoaling region further away from the camera

the intensity corresponds to the slope of the waves.

The wave directions show a poor correlation which

at least is partly attributed to the complex beach

topography and limited dataset.

To determine wave celerities from time stacks

images, cross shore arrays of pixel intensity time

series are used. The time lag from cross correlation

of intensity time series is estimated in neighbouring

pixels. A mean of multiple estimates of the time

lag using increasing values of the step-size

between neighbouring pixels, weighted with the

correlation, will give an estimate of the celerity. The

measurement of wave phase speed and associated

water depths using cross-correlation is providing a

realistic cross-shore profile of beach morphology.

Student: C. Bos

Committee: prof. dr. ir. M.J.F. Stive, prof. dr. ir. J.A. Roelvink, dr. ir. A.J.H.M. Reniers, dr. ir. S.G.J.

Aarninkhof, ir. A.B. Cohen, ir. M.W.J. Smit.




42 1005

Infl uence of foreshore steepness on wave velocity and acceleration at the breakwater interface

This Master’s Thesis is a pilot research project in

order to investigate which parameters, other than

the wave energy density spectrum, could play a

role in breakwater damage on variable foreshore

steepness. The research project is based up on

laboratory research, were for equal wave spectra

at the toe of a coastal structure significantly more

damage (order of 30%) occurs to a steep foreshore

in contrast to a mild slope.

In order to investigate which parameters, other

than the parameters included in the wave energy

density spectrum could play a role in the increase in

damage for a steep foreshore, an experiment was

conducted. The test setup consisted of a breakwater

build on variable foreshore steepnesses (1:30, 1:15

and 1:8). Tests were conducted with regular waves,

were the wavelength and the wave steepness at

the toe of the breakwater were kept constant per

individual test. Wave runs were completed for

different wave heights and wave steepnesses.

At the breakwater the wave velocity and

acceleration was measured with zero buoyant

particles. The particles were monitored with a video

camera. From these video images the velocity and

acceleration relative to the breakwater slope were

calculated.

The velocities and accelerations for up-rush

and down-rush were compared for equal wave

conditions and different foreshore steepnesses. The

experimental data shows that the velocities for up-

rush and down-rush are higher for waves travelling

over a steep foreshore (order of 10%). Also the

obtained accelerations for both up-rush and down-

rush are higher for waves travelling over a steep

foreshore.

When the wave force is calculated with a Morrison

equation, the increase in force due to the increase

in velocity for waves travelling over a steep

foreshore is in the order of 20%. When considering

that the acceleration is also larger in this case, this

results an even larger total wave force. By linking

the wave force to the level of damage, it can be

explained that for equal wave spectra at the toe and

for variable foreshore steepness the largest damage

was measured for waves travelling over a steep

foreshore.

Student: N.J.Oortman

Committee: prof.dr.ir.M.J.F.Stive, ir.H.J.Verhagen, dr.ir.H.L.Fontijn, ir.B.Reedijk (Delta Marine

Consultants b.v)




431005

Surfability of an ASR in irregular waves

Wave surfing is a popular sport all around the world

where the conditions allow for it. Waves preferred

by surfers are higher than 1 meter, have a hollow

breaker shape and the angle under which a wave

breaks, the peel angle, is within 30-70 degrees. Also

in the Netherlands surfing becomes increasingly

popular but Dutch wave conditions are far from ideal

because firstly the breaker shape is almost always

spilling which is not a desirable breaker shape,

and secondly peel angles are in the range 60-90

degrees most of the time. To alter the breaking

characteristics of a wave a submerged structure can

be built: a so called Artificial Surf Reef (ASR).

One of the locations for an ASR in the Netherlands

is Scheveningen and wave conditions typical found

in this area were determined with a numerical

simulation in the wave model in SWAN. The

output data of the wave model were used as

test conditions in an experimental study (scale

1:15) in the Laboratory for Fluid Mechanics at the

Faculty of Civil Engineering and Geosciences. The

experimental study is carried out with constant

water depth, representing a situation without tides.

Three tests with different water levels are analyzed

to determine the influence of tidal water level

fluctuations on the surfability.

The parameters that determine the surfability of a

wave are:

- Peel angle

- Length of a ride

- Breaker type

These surfability parameters are estimated from

recordings of the behavior of waves on the reef

(taken from above) in the physical model. The

location of the break point is tracked in every image

and from it the peel angle and the length of a ride

are estimated. The breaker type is determined

by looking at the foam intensity created by the

breaking wave: it is found that the foam intensity

becomes higher for larger Irribarren numbers (for

ξb<3). This is explained by the fact that more air is

enclosed due to intense wave breaking.

With the algorithms developed to determine the

surfability of individual waves, the recordings of the

experimental study are analyzed and an estimate is

made for the number of surfable waves per year if

the ASR would be placed at Scheveningen.

Student: R.W.J. Over

Committee: prof.dr.ir. M.J.F. Stive, dr.ir. A.J.H.M. Reniers, dr.ir. H.L. Fontijn, dr.ir. W.S.J. Uijttewaal, ir.

M. Henriquez




44 1005

Morphodynamic modeling of a schematic barrier island

The Louisiana Barrier islands, located in the

Mississippi Delta (USA) were formed by reworking

of river sediments deposited during several cyclic

delta building events. The islands are eroding

rapidly in response to mainly waves, relative sea-

level rise and a lack of sediment supply, exposing

the back bay area more and more to open Gulf

conditions and thereby putting the human activities

and infrastructure in the wetland area at risk.

Recognition of this problem has recently lead to

barrier island restoration measures by means of

beach nourishments. In order to adequately design

these beach nourishments, a conceptual-analytical

dynamic morphosedimentary model (DMSM) was

developed by Campbell (2005), with the objective

to quantify the morphological processes that cause

barrier island retreat so that a sediment budget can

be calculated. The DMSM is based on a number of

propositions that include: (a) A limiting depth of

sand transport that is shallower than for most open

coast sandy environments and which is linked to

a ‘break in slope’ in the nearshore profile, and (b)

while the sandy sediments remain above the break

in slope, the fine sediments are deposited offshore

of the break in slope.

In this research, process-based model Delft3D is

used to evaluate propositions (a) and (b) of the

DMSM investigating the morphodynamic behavior

of a schematic barrier island under different

hydrodynamic conditions and with different types

of sediment. The primary focus is on the seaward

limits of sand deposition during high wave energy

conditions and the selective deposition of different

grain sizes during low wave energy conditions.

The modeling results show that, under typical cold

front conditions, sand can be transported offshore

of the break in slope to a depth of 3-5 m. The

results therefore do not corroborate proposition

(a) of the DMSM. Possibly, the sand transported

offshore recovers landward of the break of slope

in the post-storm period, but this still needs to be

tested. Proposition (b) is supported by the modeling

results, showing that under low wave energy

conditions mud is transported offshore and deposits

offshore of the break in slope. A transition between

sandy and muddy deposition at the bed is observed

around the break in slope. The modeling results are

however relatively sensitive to the mud modeling

parameters and are in need of calibration.

Main recommendations of this research therefore

are: (1) to test whether sand recovers above

the break in slope in the post storm period and

(2) to perform calibration on the mud modeling

parameters.

Student: B. de Sonneville

Committee: Prof.dr.ir. M.J.F. Stive, dr.ir. M. van Koningsveld , dr.ir. A.J.F. van der Spek, ir. D.J.R.

Walstra, ir. G.J. de Boer, T. Campbell, M.Sc




451005

Het effect van erosie en grondeigenschappen op het dynamische gedrag van offshore windturbines Betreffende stalen en betonnen mono paal funderingen

Voor de opwekking van duurzame energie neemt het

aandeel van offshore windturbines stelselmatig toe,

dit door de vele voordelen ten opzichte van lande-

lijke windturbines.

De fundering van offshore windturbines in de

Noordzee wordt meestal uitgevoerd in de vorm van

een monopaal. Dergelijke constructies zijn uitge-

voerd in staal waarbij de voet is voorzien van een

bodembescherming.

In deze afstudeeropdracht wordt aan de hand van

vereenvoudigde rekenmethoden gekeken of het

weglaten van de bodembescherming rondom de

paal grote gevolgen heeft op het dynamische gedrag

van de constructie als gevolg van erosie.

Er wordt hierbij onderzocht hoe groot de veran-

dering is van de eigen frequentie nabij of in het

excitatieveld veroorzaakt door de rotor, golfbewe-

ging of door wervelwisselingen (zeestroming). Dit

geeft immers een goede indicatie omtrent de te

verwachte vermoeiing (schade).

De gevolgen van erosie blijken mee te vallen,

hoewel verdere studie meer uitkomst moet bieden.

Naast het effect van lokale erosie is er gekeken naar

het dynamisch effect bij een verschil in funderings-

grond zoals zand of klei en anderzijds het gebruik

van een materiaal anders dan staal, waarbij gekozen

is voor beton. Daaruit is gebleken dat de betonnen

variant dynamisch gezien gunstiger is dan de stalen

variant, doch de grote afmetingen vormen een

belangrijke hinderpaal voor de praktische toepassing

ervan.

Omdat er wordt gekeken naar het materiaal beton,

wordt in deze studie ook uitgezocht hoe een derge-

lijke betonnen constructie gefundeerd en opge-

bouwd kan worden. Daarbij kwam naar voren dat

de ringvormige betonnen elementen door middel

van spoelen, boren en afzuigen in de grond kunnen

worden gebracht. Uiteindelijk worden de elemen-

ten voorzien van inwendige staven die vervolgens

worden opgespannen.

Student: J. Van Ginhoven

Commissie: Prof. drs. ir. J.K. Vrijling, Ir. W. Molenaar, Ir. M. Zaaijer




46 1005

Cost-Estimating of Heineken Breweries WorldwideA Probabilistic Framework

This thesis describes the development of a new

Framework for Cost-Estimating within Heineken

Supply Chain Services. Project management at SCS

consists of five stages: when SCS designs a new

brewery (Greenfield) or extension (Brownfield), the

project’s feasibility is examined in the Feasibility

Study. Concepts are generated and one concept is

chosen in the Conceptual Design phase. The final

design is finished in the Definitive Design phase.

The detail design, the ordering of the equipment

and the tendering of the Civil Works are done in

phase 4: Detail Design. The project continues to

the Realization phase in which the Civil Works are

constructed and the Plant & Machinery are installed.

The project ends with the After Care wherein the

equipment is tested and the first brew is made.

During the project more information comes avail-

able and because more insight is gained into costs,

the accuracy of the estimate should rise and the

variability should decrease. The final control budget

is based on the cost estimate at the end of phase

3, Definitive Design. This estimate should have an

accuracy range of +10% and -5% to get approved

by the Executive Board. This thesis focuses on the

cost-estimating in the first three phases: Feasibility

Study, Conceptual Design and Definitive Design.

Cost estimates at SCS consist of several entries:

Plant & Machinery, Transport, Installation,

Engineering, Civil Works and Contingency. The first

five entries comprise foreseen costs. The latter

comprises unforeseen costs and is fixed at 5% of

total project costs for all projects. Estimates for

Plant & Machinery and (more recently) Civil Works

are calculated in a detailed way. The other entries

are calculated in a rough way using percentages;

SCS does not have insight into the accuracy of these

estimates, but observes that the contingency fund

does not have overruns. SCS wants to investigate

the accuracy of cost estimates and desires a risk-

based contingency fund for each separate project.

A probabilistic Framework has been designed that

will lead to effective risk management and reliable

investment decisions.

Student: M. Groeneveld

Commissie: Prof. Drs. Ir. J.K. Vrijling, Dr. Ir. P.H.A.J.M. van Gelder, Ir. Ing. J.P. Noppen, F.A.J. Keijzer,

Ing. P.W.I. Bakker




471005

Uretek Deep Injection Method. Lifting of settled foundations Analysis of full scale test results

When large or differential settlements of a

foundation occur action has to be taken, to raise

and level the foundation. A relatively new way to

undo the settlement for shallow foundations is the

Uretek Deep Injection Method (UDI. This method

is based on injecting an expansive resin under

settled buildings to lift the buildings back to a

predetermined level.

For the master thesis research is done to increase

the knowledge on the effects of the injected resin

on the soil strength, stiffness and to analyze the

properties of the resin in the soil. The best way to

measure and analyze these points is to perform

a full-scale test. The master thesis consisted of

designing a test program, constructing a test facility

and performing and analyzing measurements. The

test program included three test-facilities:

1. A facility that has been lifted with the UDI-

method and will be used to measure long term

settlements (2-3 years) after the resin injections

have taken place.

2. A facility that has been lifted with the UDI-

method and of which the injected soil has been

excavated after performing the injections in order

to observe the propagation of the injected resin

in the soil.

3. A facility that provides a reference for the other

two; this foundation has been built and loaded in

the same way as the other two foundations but

has not been treated with the UDI-method.

The three identical facilities consist of two concrete

foundation strips which are loaded in two steps of

about 50 kPa each. The first load is the combination

of the weight of the structure itself increased with

the weight by placing filled sand bags. The second

load, only sand bags, was applied after the two

facilities had been lifted by the UDI-method.

Through level measurements the settlements of

the test-facilities have been monitored. These

settlements were the same for both the injected

test-facilities as the reference test-facility. This

indicates the stiffness of the soil is not influenced

significantly the resin injections. The energy

of the expansion of the injected resin is mainly

absorbed by lift of soil, including foundation. For

a minor part the resin causes an increase of soil

stresses. In permeable layers this will lead to some

densification; in badly permeable soils it will only

result in excess pore pressures; not in densification.

In order to measure if an increase of soil strength

was realized, dynamic sounding and cone

penetration tests have been performed. After

analyzing the results of these two methods from

before and after injecting the resin, no increase or

decrease of the strength was found.

In theory it is assumed that the expansive resin

propagates through the soil by creating fractures.

At first vertical fractures increase the horizontal

effective soil stress. When the horizontal stress is

almost equal to the vertical stress, due to injecting

a horizontal fracture is created, which lifts the

construction above.

The excavation of the injected soil beneath the

short term test facility confirmed this pattern of

resin disc perfectly. In detail, the resin chooses the

line of the least resistance, along the borders of two

different soil layers.

Student: R. van Reenen

Begeleiders: prof. ir. A.F. van Tol, ing. H.J. Everts, ing. A. ter Huurne, dr. ir. A. van der Wal

For more information please contact the department of Geotechnical Engineering – telephone +31 (0)15 2785478



48 1005

Verticaal evenwicht van damwandconstructies

Het ontwerpen van damwandconstructies wordt in

Nederland gedaan volgens de ontwerphandleiding

CUR166 “Damwandconstructies”. Voor het bepalen

van het verticaal evenwicht wordt hierin geschreven

dat bij een gemiddelde schuifspanning groter dan

12,5 [kN/m2] volgend uit de verticale belasting een

interactie berekening gemaakt moet worden tussen

de horizontale damwand-verplaatsing en de verti-

cale belasting. Voor het ontwerpen van damwand-

constructies wordt veelal gebruikgemaakt van het

computerprogramma MSheet. In de huidige MSheet

versie 7 kan het verticaal evenwicht worden bepaald

maar wordt de interactie tussen de horizontale

damwandverplaatsing en de verticale belasting niet

meegenomen. De werkelijke richting van de optre-

dende schuifspanning blijft een onbekende. CUR166

adviseert om gebruik te maken van een eindige

elementen programma zoals bijvoorbeeld Plaxis.

In dit afstudeerrapport wordt een rekenmetho-

diek voorgesteld die het verticaal evenwicht van

damwandconstructies bepaald met inachtneming

van de interactie tussen de verticale belasting en

de horizontale damwand verplaatsing en kan dienen

als een aanvulling voor MSheet versie 7. Het grond-

massief wordt in verticale richting geschematiseerd

met elasto-plastische schuifveren aan de zijkant

van de damwand en een elasto-plastische puntveer.

Om het gedrag tussen damwand en grondmassief

in verticale richting te beschrijven wordt een diffe-

rentiaalvergelijking gebruikt. Voor het oplossen van

deze differentiaalvergelijking per damwandelement

wordt gebruik gemaakt van veerkarakteristieken

voor elasto-plastische schuifveren en een elasto-

plastische puntveer.

In de veerkarakteristiek voor de schuifveer is de

optredende schuifspanning, afhankelijk van de

horizontale damwandverplaatsing, uitgezet tegen

de relatieve verticale verplaatsing tussen het

grondmassief en de damwand. Het teken van de

relatieve verplaatsing geeft aan in welke richting de

wrijving tussen grondmassief en damwand werkt

en zodoende de richting van de gemobiliseerde

schuifspanningen. Hierdoor is het mogelijk om een

nauwkeurigere bepaling temaken van het verticaal

evenwicht.

Student: M. de Koning

Begeleiders: Prof. Ir. F. van Tol, Ing. H.J. Everts, Ir. Ing. R. Abspoel, Mevr. Ir. A. Kooistra (Ballast Nedam

Infra Consult + Engineering)




491005

a,b,c- Isotachenmodel (van a,b,c tot zetting)

Belastingsverhogingen op een weinig draagkrachtige

ondergrond, zoals deze in grote delen van Nederland

te vinden zijn, gaan gepaard met maaiveld verzak-

kingen. Deze weinig draagkrachtige ondergrond,

gevormd door klei of veen lagen, zijn tevens slecht

waterdoorlatend. Bij de veronderstelling dat de

bodem volledig verzadigd is en de vereenvoudiging

dat zowel water als het basismateriaal onsamen-

drukbaar zijn, levert een belastingsverhoging instan-

taan geen zakking van het maaiveld op. Het kan

enige tot soms zelfs vele jaren duren voordat het

zogenaamde overspannenwater uit de grondlagen is

verdreven. Dit proces waarbij het overspannenwater

uit de poriën tussen de korrels wordt geperst gaat

gepaard met een volumeverkleining van het pakket,

en daarmee met een maaiveldzakking. Dit primaire

zettingsproces is het eerste tijdsafhankelijke proces

dat optreedt na het aanbrengen van een belastings-

verhoging. Daarnaast speelt zich een tweede tijdsaf-

hankelijk proces af dat plastisch van aard is. Dit wil

zeggen dat er doorgaande vervormingen optreden

bij een gelijkblijvend belastingsniveau, een proces

dat ook wel het seculaire effect of kruip genoemd

wordt. Hoewel deze seculaire vervorming optreedt

bij een gelijkblijvend belastingsniveau is de snelheid

waarmee dit proces plaatsvindt wel afhankelijk van

het effectieve spanningsniveau. Bovendien neemt

de snelheid waarmee deze vervorming optreedt af

naarmate het materiaal compacter wordt als gevolg

van deze vervormingen. Het seculaire proces is

daarmee dus het tweede tijdsafhankelijke proces.

Er bestaan verschillende modellen om dit zettings-

proces te beschrijven, waarbij in Nederland meestal

gebruik gemaakt wordt van de methode Koppejan

en internationaal veelal van de methode Bjerrum.

De beperkingen en inconsistenties van de huidige

modellen hebben geleid tot de ontwikkeling van het

a,b,c-Isotachenmodel, door dr. ir. E.J. den Haan. Op

gebruiksniveau is er echter slechts in beperkte mate

ervaring opgedaan met het a,b,c-Isotachenmodel.

Het afstudeerrapport is geschreven om inzicht te

geven in de gebruikte relaties van het model en

daarmee de praktische toepasbaarheid van het

model te vergroten. Daarnaast wordt er ingegaan op

enkele aspecten waarover onduidelijkheid bestond

bij eerder onderzoek naar het model.

Hoewel de gegeven afleidingen uit het rapport een

totaal beeld van het model oplevert, zijn er een

aantal aspecten die een verdere toelichting verdie-

nen. Er wordt daarom in het rapport nog nader

ingegaan op de begrippen consolidatie, tijdsver-

schuiving, referentiespanning en aging. Bovendien

wordt er ingegaan op het verband dat het model

legt tussen de effectieve spanning, intrinsieke tijd

en opgetreden seculaire rek.

Tevens zijn een viertal deelonderzoeken uitgevoerd

naar:

A Seculair zettingsaandeel (Koppejan versus a,b,c-

Isotachenmodel)

B Afleiding van parameter c (verbeterde afleiding

door gebruik te maken van een fit aan de model-

relaties)

C Simulatie van de samendrukkingsproef (bewijs

van consistentie van het model en de gebruikte

computerprogramma’s)

D Verschaling van de laagdikte (rechtvaardiging van

het gebruik van eigenschappen van dunne

monsters bij zettingspredicties van dikke lagen)

Student: D. Sipkema

Commissie: prof.ir. A.F. van Tol, ing. H.J. Everts, dr. ir. K.J. Bakker, ir. W.H.J. Van der Velden(Fugro

Ingenieursbureau B.V), dr. ir. E.J. den Haan (GeoDelft)




50 1005

Masterplan for the Port of Azzawiya, Libya

The ‘Azzawiya Oil Refining Company Inc.’ (ARC)

is located in the north west of Libya at the

Mediterranean coast. Libya is one of the most

attractive locations in the world for oil exploration

and production. Libya has proven oil reserves of 39

billion barrels. Libya wants to increase the present

oil production capacity from 1,6 million bbl/d to 2,0

million bbl/d in 2010, and to 3,0 million bbl/d by

2020.

In consequence, ARC intends to increase the

refining and throughput capacity by upgrading and

expanding the refinery. ARC has an existing marine

terminal, comprising of 3 offshore buoy moorings,

which mainly handles throughput of crude and

heavy fuel oil, and refined products, such as gasoil,

kerosene and gasoline. In future, there will also be

throughput of bunker fuel oil, LPG and asphalt.

As the refining and throughput capacity of ARC will

increase in the future, the present marine terminal

will not have sufficient capacity to cope with the

increase of throughput of crude oil and oil refinery

products in the future.

The objective of the study is the development of

a masterplan of the Port for Azzawiya, including

layout design, downtime assessment, phasing of the

project and cost estimate for construction.

The future vessel size appears to be one of the

most determining factors on the port layout and its

elements. The maximum size is a 170K DWT Tanker

(Ls =310m; Bs = 50m; Ds = 18m). The future

number of berths is 5: 3 berths for crude, heavy

and bunker fuel oil, 1 berth for refined products,

LPG and asphalt, and 1 berth for refined products

and oil. The harbour will be entirely built into the

sea due to the existing refinery and the unsuitable

coastline (rock and sea cliffs).

In the alternative layouts a fully protected harbour

and a harbour for smaller vessels with additional

offshore moorings for larger vessels are considered.

The alternatives are compared in a Multi Criteria

Analysis in regard to values on one side and costs

on the other side. The alternative with the lowest

value-cost-ratio is the most promising layout, which

will be considered in more detail.

Operational downtime analysis is conducted on the

most promising alternative. Hereto nearshore wave

conditions and wave penetration into the harbour

(in earlier stage done by hand) are determined

with the aid of the wave propagation model ‘SWAN’

(Simulating Waves Nearshore) and the wave

penetration model ‘Diffrac’. With limiting conditions

at berth and data from the models above, the

exceedance percentage of limiting wave heights is

assessed and annual downtime per berth is known.

After comparison of downtime with the acceptable

downtime, the most promising layout is optimized

(2 variants) and downtime is assessed. The best

variant is considered in regard to phasing of

construction.

Phasing can be done for certain elements of the

port and could be favourable, because phasing is

cost saving. The construction costs of the port are

rather high, because the harbour will be built out

into the sea, and natural depths and draught of

maximum vessel are large.

Student: P.J.J. Groenewegen

Committee: Prof. H. Ligteringen MSc., R. Groenveld MSc., Dr. L.H. Holthuijsen, H. Altink MSc. (Royal

Haskoning)




511005

“De In- en Uitbreiding van het Haven- en Industriegebied Moerdijk”

De haven van Moerdijk is eind jaren ’60 ontstaan

toen Shell dringend moest uitbreiden en is inmiddels

uitgegroeid tot een veelzijdig haven- en industrieter-

rein van netto 1200 ha dat ontsloten is door diep

vaarwater, de A17, een spoorlijn en door de natio-

nale buisleidingenstraat. De provincie Noord-Brabant

is voornemens om ten zuidoosten van hiervan, in de

nok van de A16 en A17, een nieuw bedrijventerrein

van 600 hectare bruto, genaamd Moerdijkse Hoek,

te ontwikkelen. In delen van de provincie en met

name in de gemeente Moerdijk heerst hier tegen

grote weerstand. Door het Havenschap Moerdijk

en het college van B&W van de gemeente Moerdijk

is als alternatief hiervoor het plan Port of Brabant

ingediend. Vanuit deze achtergrond heb ik een gefa-

seerd masterplan voor de uitbreiding van het haven-

en industriegebied Moerdijk tot 2020 ontwikkeld,

waarbij de vraag naar zowel droog als havengebon-

den bedrijventerrein geaccommodeerd wordt.

Ten eerste is

de vraag naar

droog bedrij-

venterrein

bepaald, waar-

bij dezelfde

methodiek

gehanteerd is

als in een rapport dat in opdracht van de provin-

cie Noord-Brabant voor de het terrein gemaakt is.

Dit bevatte onjuiste aannames. Bovendien worden

conclusies uit het laatste concept in het definitieve

eindrapport (3 weken later) tegengesproken en

wordt plotseling aanbevolen de ruimtevraag met

enkele honderden hectares te verhogen. Deze ruim-

tevraag is opnieuw bepaald en bedraagt in een opti-

mistisch scenario slechts 108 ha.

De ruimtevraag naar havengebonden bedrijven-

terrein is bepaald aan de hand van de historische

overslagcijfers en m.b.v. prognoses omtrent goeren-

stromen van het Havenschap Rotterdam. In een

optimistisch scenario wordt een overslag van ruim

25 mln ton verwacht in 2020 (t.o.v. ruim 12 mln ton

in 2005). Vervolgens is deze verwachte overslag

vertaald naar het aantal benodigde hectares d.m.v.

een schatting van de ruimteproductiviteit. In 2020 is

er netto aan kadegebonden terrein een verwachte

behoefte van 111 ha, aan overig havengebonden

een behoefte van 69 ha en is er ruim 3.600 m kade-

lengte nodig.

In totaal is er, in een optimistisch scenario, bijna

300 ha netto bedrijventerrein nodig, terwijl voor

Moerdijkse Hoek ongeveer 450 ha netto aan enkel

droog bedrijventerrein gepland is. Naast deze grove

overschatting, wordt voorbij gegaan aan de werke-

lijk beschikbare ruimte op het bestaande haven- en

industrieterrein Moerdijk. Dit bedraagt netto bijna

300 ha voor het totaal van droog en havengebonden

terrein. Voor een gedeelte hiervan zijn de investe-

ringen echter te groot, er zijn extra voorwaarden

voor het gebruik van het braakliggende Shell-terrein

en moet er gerekend worden met een ijzeren

reserve. Hierdoor dient ook buiten het bestaande

terrein uitgebreid te gaan worden.

Nadat ook hier geschikte locaties voor zijn gevon-

den, is er naast het nulalternatief en de bestaande

plannen nog een drietal alternatieven opgesteld.

Deze zijn kwalitatief beoordeeld, er is een uitvoe-

rige kostenberekening gemaakt en er is vanuit het

oogpunt van verschillende stakeholders naar de

alternatieven gekekeken. Dit heeft uiteindelijk geleid

tot de keuze van een alternatief waarbij beperkt

buiten het bestaande gebied uitgebreid is, boven de

A17 gebleven wordt en effectief met het milieu- en

leefbaarheidsvraagstuk omgegaan is.

Tot slot is aan dit alternatief verdere invulling gege-

ven door een optimalisatie te maken en voor elke

ladingstroom een passende locatie te vinden. De

resterende knelpunten zijn opgelost en er is een

gedetailleerde netto contante waarde berekening

gemaakt waaruit blijkt dat het plan een licht tot

matig positieve waarde heeft. Dit heeft ertoe geleid

dat er een aantrekkelijke oplossing gevonden is die

acceptabel is voor de verschillende betrokkenen.

Student: D.B. de Bondt

Commissie: Prof.ir. H. Ligteringen, Ir. R. Groenveld, Ir. J.P. Noppen, Drs. U. Uiterwijk MBA (Havenschap

Moerdijk)




52 1005

Samenvatting

Een haalbaarheidsstudie is uitgevoerd naar groot-

schalige toepassing van het CUB-concept, met

gebruik van een conventionele binnenvaartkraan-

configuratie. Deze haalbaarheid wordt bepaald in

termen van overslagcapaciteit en met behulp van

een simulatiemodel. Als case is de bargeterminal

van het MTC Valburg, in het jaar 2020 bestudeerd.

Sinds begin jaren ‘90 bestaat het plan om bij

Valburg een groot multimodaal bedrijventerrein aan

te leggen, dat via het water is ontsloten met een

bargeterminal voor containers. Voor deze bargeter-

minal bestaat reeds een voorontwerp, gebaseerd

op een prognose voor het jaar 2020, van rond de

900.000 TEU per jaar. In deze studie is uitgegaan

van het mediumscenario, namelijk 637.000 TEU.

Valburg ligt gunstig ten opzichte van Amsterdam,

Rotterdam, Vlissingen en Antwerpen en bij elkaar

goed voor meer dan 60 bestemmingen.

In tegenstelling tot zeehavenkranen, worden

binnenvaartkranen veel zwaarder belast, omdat ze

naast het laden en lossen ook nog eens stacken.

Daarnaast wordt op de terminal ook het Container

Uitwisselpunt Binnenvaart (CUB) gehuisvest. Het

CUB is een concept waarbij grote partijen ongesor-

teerde containers vanuit één van de zeehavens naar

Valburg worden gebracht en aldaar worden gesor-

teerd. Het transport van deze containers langs de

kade mag de kranen niet te veel belasten. Daarom

is gekozen voor shuttle-carriers. De shuttle-carrier

pakt de container op en rijdt die naar de juiste dedi-

cated stack.

Samenvattend:

• Veel containerbezoeken, 637.000 TEU in 2020

• Veel verschillende containerbestemmingen, meer-

dan 60

• Grote partijen ongesorteerde containers, CUB

• Hoge belasting kranen, zowel lossen en laden van

schepen en trucks als stacken en sorteren.

Er is sprake van een complex systeem, het best te

onderzoeken met een simulatiemodel.

De aankomsten van schepen zijn bepaald met

behulp van het MoCoBi-model. Het bestaande

voorontwerp van de bargeterminal is aangepast en

aangevuld, zodat op basis daarvan een simulatiemo-

del gebouwd kon worden. Met het model zijn een

drietal experimenten uitgevoerd. Uit de eerste twee

experimenten bleek dat de capaciteit van de termi-

nal voldoende is wat betreft ligplaats- en kraanbe-

zetting. Bij een spreiding van de dedicated stacks

over de kade is het transport met de shuttle-carrier

waarschijnlijk zeer goed mogelijk, hoewel de capaci-

teit van de overpakstack waarschijnlijk aan de lage

kant is.

Nader simulatie-onderzoek zou hier uitsluitsel over

kunnen geven. De verhoging van de maximum

kraansnelheid bleek de servicetijden van de schepen

gunstig te beïnvloeden, waardoor ook de ligplaats-

bezetting omlaag ging. Gevolg is wel dat de pieken

in het aanbod aan overpakcontainers groter worden,

waardoor de overpakstacks, sneller vol zullen lopen.

Gedetailleerde simulatie van het proces van de shut-

tle-carriers zal nodig zijn om de haalbaarheid van

deze oplossing beter te kunnen bepalen.

De grootschalige toepassing van het CUB-concept

op binnenvaartterminals met een conventionele

kraanconfiguratie lijkt op basis van dit onderzoek in

eerste instantie haalbaar. Met het mediumscenario

van 637.000 TEU per jaar in 2020 zit de terminal wel

dichtbij zijn maximum capaciteit. Het aantal TEU-

bezoeken van het maximumscenario van iets meer

dan 1 miljoen heeft meer ruimte en overslagcapci-

teit nodig.

Student: E. van der Maaten

Commissie prof. Ligteringen, Rijsenbrij, prof.ir. J.C., Groenveld, ir. R., Bakker, T.F.T. (MTC-Valbrug)



531005

Watermanagement


Civiele Techniek: Watermanagement

54 1005

‘Measurability of hydrological processes by means of gravimetrical measurements’

In this thesis the measurability of hydrological

processes by means of gravimetric readings has

been investigated. Gravity measurements have

been taken at the NFRA in Westerbork since 1997

and the signal has not fully been decoded. The

link between a corrected gravimetric signal and air

pressure has been made, but there were suspicions

that hydrological processes like variation of moisture

in the top soil and groundwater variations would

influence the gravimetric measurements.

Equipment has been installed to monitor different

storage variations. A soil moisture meter has been

installed, as well as a groundwater monitoring

well and a rain gauge. Using an adapted form of

Newton’s law of gravity, the measured fluctuations

in storage have been translated to effects the

gravimeter could pick up. This method has also

been used to reevaluate the effect of air pressure.

Furthermore, all measured signals have been

compared to each other in the frequency domain.

This research leads to believe that, with the

current gravity measuring equipment, fast

hydrological processes that are a direct result of

precipitation such as fluctuations of soil moisture

in the upper ground layer and the following

groundwater response cannot be distinguished in

the measurements taken by the gravimeter. Slow

hydrological processes like the annual variation

of the groundwater level do give a strong enough

signal, but due to the nature of the gravimetric

readings, this variation is also not distinguishable.

As can be seen in the figures below, the only

effect that can be very clearly distinguished is the

variation of air pressure.

More elaborate research on the errors developed

in the gravimeter or a different setup where the

gravimeter is situated above the ground layer where

soil moisture variations take place (or placed in

a hilly terrain), may yet lead to better results in

distinguishing these variations.

Student: J.E.J. de Goffau

Committee Prof. dr. ir. Savenije, Ir. Luxemburg, BSc. Reudink

For more information please contact the section Hydrology, department of watermanagement: +31 (0)15 2781646



551005

Predicting Ulva growth in a saline Volkerak- Zoomlake

In het Volkerak- Zoommeer (VZM) komen veelvuldig

drijflagen voor van de blauwalg Microcystis. In deze

drijflagen komen hoge concentraties gifstoffen vrij,

die stank en hoofdpijn veroorzaken en sterfte bij

waterdieren kan veroorzaken. Een mogelijke oplos-

sing is het zout maken van het meer, waardoor

de zoetwateralg Microcystis zal sterven. Omdat

in deze situatie het meer nog steeds nutriëntrijk

water van de Brabantse rivieren en het Hollandsch

Diep ontvangt, bestaat een risico voor problemen

die op kunnen treden bij eutroof zout water. Vooral

de macroalg Ulva (Zeesla) wordt hierbij bekeken.

Omdat in de huidige situatie het VZM zoet is, wordt

het eutrofe Veerse Meer genomen als referentie

situatie van een zout VZM. Analyse van de situatie

in het Veerse Meer toont aan dat de fosfaat flux

van en naar het sediment aanzienlijk is en dat de

graasdruk van de macrozoobenthos (specifiek de

tweekleppige Strandgaper) zeer belangrijk is voor

de algenbiomassa.

Voor het VZM is een 3D model opgesteld, waarmee

de effecten van stratificatie kunnen worden meege-

nomen. Dit model toont aan dat stratificatie in de

zoute scenario’s een belangrijke rol speelt, waarbij

het zoute water door de diepe geulen ver het meer

instroomt. Periodiek wordt deze stratificatie opge-

heven door de windforcering, die op het oost-west

georiënteerde meer grote invloed heeft. Bij dit

model is temperatuurmodel opgenomen, die goede

overeenkomst met de metingen toont.

Het waterkwaliteitsmodel combineert deze hydro-

dynamica en temperatuur met de kennis die is

opgedaan bij het Veerse Meer. Zo wordt een model

gevormd dat algengroei in een zout VZM kan voor-

spellen. Resultaten van dit model tonen aan dat,

zelfs met een grote graasdruk, algenbiomassa in de

waterkolom aanzienlijk zal zijn, door de hoge nutri-

entbelasting. Ulva zal beperkt zijn tot de ondiepe,

beschutte delen achter de golfbrekers.

In de beschouwde zoute scenario’s worden chlo-

rofyl-a waarden lager dan in de huidige situatie en

zal Microcystis zeker niet meer voorkomen. Er blijft

echter een aanzienlijke biomassa van mariene algen,

die ook wellicht overlast kunnen veroorzaken.

Student: R.P. Hulsbergen

Begeleiders: prof. dr. ir. H.H.G.Savenije, dr. ir. M.J. Baptist, drs. P.J.T. Dankers (Royal Haskoning), drs.

M.W.M. Kuijper (WL | Delft Hydraulics)

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting hydrologie, tel. 015-2785080



56 1005

MeteoLook – a physically based regional distribution model for measured meteorological variables

The state conditions of the lower part of the

atmospheric boundary layer affect the evaporation

process. Accurate data on meteorological

conditions is therefore valuable for hydrologists,

water resources planners and policy makers.

Meteorological observation stations are normally

only sparsely distributed. In addition to that,

meteorological stations are often not installed at

representative evaporative surfaces. Because of

spatial variations, the need exists to regionally

distribute meteorological variables. Surface

characteristics have a large influence on the near-

surface atmospheric conditions. The state of the art

meteorological distribution models (e.g. DayMet and

CRU/IWMI climate atlas) are not sensitive to surface

characteristics, except for terrain elevation.

A new distribution method for meteorological

variables has been developed. The so called

MeteoLook algorithm includes the influence of

surface characteristics on a physical bases. Use

has been made of the flux-profile relationships

as described by the Monin-Obukhov Similarity

Theory. Processes that influence the meteorological

variables such as elevation, surface roughness,

albedo, incoming radiation, land wetness and

distance to the sea are included in the MeteoLook

algorithm. Final heterogeneities in meteorological

processes such as regional atmospheric circulation

due to high and low pressure areas are smoothed by

means of a geo-statistical distribution method.

MeteoLook has been validated in two manners.

For land surfaces with contrasting extremes in

soil moisture in France and China the MeteoLook

algorithm performed well. For an extended area

with complex terrain in California MeteoLook is

validated also. The predicted values are unbiased.

Two third of the prediction errors is widely within

the standard deviation of the measurements.

Therefore the validation may be considered

successful.

MeteoLook has been applied to a large part of the

Zambezi basin (900 km * 900 km), covering a vast

majority of Zambia. Even with sparsely measured

data the output of MeteoLook shows realistic

patterns.

Implementation of a shortwave atmospheric

transmissivity product in MeteoLook is

recommended, as well as further research on

the validity of empirical equations implemented

in MeteoLook. When meteorological data is only

sparsely available with low accuracy, a more

conservative geo-statistical distribution method

should be used. MeteoLook needs to be tested

against more international datasets where

meteorological variables and their related fluxes

are measured over real field conditions, in contrast

to standard clipped grass fields equipped with

instruments.

Student: M.P. Voogt

Committee: prof. dr. W.G.M. Bastiaanssen (WaterWatch), prof. dr. ir. B.J.J.M. van den Hurk (KNMI –

University Utrecht), prof. dr. S.B. Kroonenberg, prof. dr. ir. H.H.G. Savenije, ir. H.C. Winsemius

More information can be obtained from the secretary of the chair of Hydrology, section Water Resources, ms. J.M. de Jong:

+31 (0)15 27 850 80.



571005

Flood Control? An Evaluation of the Impacts of Flood Control and Drainage Projects in Bangladesh

Bangladesh is a floodplain country with an extensive

river system. Annual monsoons result in flooding

over a significant part of the country. This can

vary from twenty percent, to sixty-five percent as

in extreme cases such as the disastrous floods of

1988. Given Bangladesh’s extremely high population

density, there is a high pressure on land. This

land scarcity forces the government to take flood

mitigation measures. In the past this resulted in

the implementation of many Flood Control projects

with a total investment cost of about US$3 billion.

Given this significant sum of money, this research

aims to evaluate the effect of these measures – has

the damage actually been reduced? The Lower Atrai

basin is selected for a case study area, in order to

evaluate the flood control measures. The area is

very flat and counts numerous depressions. The

yearly floods have led to the implementation of

many Flood Control and Drainage (FCD) Projects.

The evaluation of their impacts requires a

comparison between the situation both with and

without the FCD projects. To make this comparison,

simulations of flood events are made. Hydrodynamic

models provide a suitable method for the simulation

of a flood. The software that was used in order to

develop this model is SOBEK Rural. It schematizes

the basin by a one-dimensional and two-dimensional

part. The first section is a system of channels

containing the river data and is linked to the 2D

grid containing the surface elevation per cell. For

the purpose of this research, three scenarios are

developed, on which two flood years are imposed

to evaluate their performances. In this case, the

hydrological conditions of the floods of 1998 and

2004 are used as inputs to the model. First, the

existing situation as it occurred in 1998 is simulated;

the calibration of the model is based upon this

scenario. Subsequently, scenarios with the flood

control projects as they were designed and without

these measures are simulated. The flood of 2004

is considered to be moderate and is therefore a

valuable addition to the simulation of 1998.

The study generated several conclusions on how

the water system of the Lower Atrai was affected

by the Flood Control and Drainage measures. It

can be concluded that the implementation of the

projects did not lead to an improvement of the

flood situation in 1998. The floodplains were more

or less equally flooded for the three scenarios. In

addition the embankments obstruct the flood ways

at the end of the flood season, causing the flood to

last longer than it would in natural conditions. From

the moderate flood some additional conclusions

can be drawn. The implementation of FCD projects

led to a considerable rise of the water levels

on the Atrai. These high water levels cause an

aggravation of the flooding conditions during August

and September. The results show that the flood

extent highly depends on the rainfall. Therefore

the embanking of the rivers has not proven to be

a very effective measure. On the contrary, when it

causes a water level rise that impedes the drainage

of the floodplain it has a negative impact on the

flood parameters. These conclusions apply in case

of relatively high water levels downstream. In these

cases the embankments are thus merely a hindrance

for the drainage of the floodplains. The central part

of the Lower Atrai does not cultivate during the

monsoon. This already indicates that the projects

are not functioning as they should, since they were

implemented in order to enable cultivation during

the monsoon. From the evaluated floods, it can be

concluded that it seems unwise to start cultivating

this land in the monsoon.

Student: M.L. Drost

Commissie: prof.dr.ir. N.C. van de Giesen, dr.ir. M.W. Ertsen, dr.ir. R.J. Verhaeghe, ir. G. Pichel (DHV)

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



58 1005

Nalevingsmetingen in het waterbeheerEen casestudy naar de Wet beheer rijkswaterstaatswerken

Begin 2005 is bij de Inspectie Verkeer en

Waterstaat, toezichteenheid waterbeheer het

project Nalevingsmetingen in het Waterbeheer

gestart. Het doel van het project Nalevingsmetingen

is een kader aan te reiken voor de toepassing

van methoden voor het doen van een nalevings-

meting. De nalevingsmeting naar de Wet beheer

rijkswaterstaatswerken (Wbr) is een onderdeel van

dit project. Het doel van deze nalevingsmeting is

naast het bepalen van een nalevingsbeeld van de

Wbr, ook het toetsen van de concept-handleiding

Nalevingsmeting.

Omdat de hele Wbr voor dit onderzoek te breed is

voor een nalevingsmeting, is gekozen voor de afba-

kening ‘gebouwen in het rivierengebied’.

Na dit onderzoek zal wederhoor plaats moeten

vinden bij de diensten van Rijkswaterstaat. Dit

is nu nog niet gebeurd. Hierna zal dit onderzoek

definitief worden gepubliceerd. Bij het lezen van

onderstaande resultaten dient hiermee rekening te

worden gehouden.

De organisatie van de handhaving is niet

uniform in Nederland. De drie rivierdiensten van

Rijkswaterstaat (RWS) zijn verschillend georga-

niseerd. Bij dienst Limburg en bij dienst Oost-

Nederland, waterdistrict Boven-Rijn en Waal en

waterdistrict Rijn en Lek lijkt de handhaving goed

georganiseerd. Bij de dienst Oost-Nederland, water-

district Twenthekanalen en IJsseldelta en dienst

Zuid-Holland, waterdistrict Merwede en Maas is dit

niet het geval.

Met behulp van de Tafel van Elf kan worden gecon-

cludeerd dat er in het beheersgebied van de dienst

Oost-Nederland en in het stroomvoerend rivierbed

van de Dienst Limburg sprake is van een naleefte-

kort van ongeveer 0,4. In het beheersgebied van

Zuid-Holland en het bergend gebied in Limburg is

het naleeftekort ongeveer 0,8.

Uit het onderzoek blijkt dat er twee hoofdmotieven

voor niet naleven zijn te onderscheiden:

ten eerste is dat kennis van de regels en ten tweede

de mate van acceptatie van wet en regelgeving.

Daarnaast zijn er drie nalevings-bevorderende

motieven te onderscheiden: controle- kans, sanctie-

kans en sanctie-ernst

Een indicator voor het niet-naleven is een breed

beheersgebied. Bij een gebied dat ver van de rivier

af ligt, vaak het bergend rivierbed, is de kennis van

de regels onder de doelgroep klein. Ook is een groot

uitgestrekt gebied veel minder overzichtelijk, wat

handhaven een stuk moeilijker maakt.

De concepthandleiding Nalevingsmeting bevat een

schat aan informatie voor het doen van een nale-

vingsmeting. De opbouw in zes stappen is zeer

duidelijk en geeft een goed houvast tijdens het

daadwerkelijk uitvoeren van de nalevingsmeting.

Ondanks dat er nog een aantal verbeterpunten zijn,

is de handleiding goed bruikbaar voor de IVW. Voor

de afdelingen handhaving van Rijkswaterstaat is de

handleiding op dit moment nog niet goed buikbaar.

Voor gebruik door de afdelingen handhaving van

Rijkswaterstaat is de handleiding op dit moment te

theoretisch. Er zal een praktische vertaalslag nodig

zijn om de handleiding ook voor RWS bruikbaar te

maken. Ook zal een A4’tje met een verkorte handlei-

ding worden toegevoegd.

Student: M. Hofstra

Begeleiders: Prof.dr.ir. N.C. van de Giesen, dr. E. Mostert, dr.ir. J. de Koning, mw. dr. E. Sneller

(Inspectie Verkeer en Waterstaat – Toezichteenheid Waterbeheer), prof.dr.ir. J. Leentvaar

Voor informatie over het afstudeerverslag kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting watermanagement, tel. 015-2781646



591005

Risicoanalyse binnen het regionale waterbeheer

Eind jaren negentig heeft hevige regenval geleid

tot aanzienlijke wateroverlast in Nederland. Vooral

poldergebieden hebben toen veel schade ondervon-

den door ondergelopen velden en akkers. Dit heeft

geleid tot een onderzoek naar de waterhuishoud-

kundige inrichting van Nederland. Uit de conclusies

van dit onderzoek bleek dat de huidige waterhuis-

houding niet goed op orde is en niet goed is voorbe-

reid op de toekomst. Daarom zijn er in het Nationaal

Bestuursakkoord Water van 2003 werknormen voor

wateroverlast opgenomen voor de beoordeling van

regionale watersystemen. In deze werknormen zijn

voor verschillende functies en typen van grondge-

bruik de toelaatbare overschrijdingsfrequenties voor

inundatie van het maaiveld vastgelegd. De water-

schappen moeten hun watersystemen toetsen aan

de normen en indien nodig maatregelen nemen aan

de normen te voldoen.

Het instellen van deze werknormen heeft echter

de vraag doen rijzen of de toetsing van een water-

systeem aan de normwaarden voor inundatie een

goede manier is om te beoordelen of een water-

systeem op orde is. De normwaarden schrijven

namelijk een maximale kans voor aan het optreden

van inundatie, zonder dat er naar de werkelijke

risico’s van wateroverlast binnen een gebied wordt

gekeken. Voor het opstellen van maatregelen is een

beoordeling op basis van een risicoanalyse wellicht

een betere aanpak. Het is echter onduidelijk in

hoeverre een beoordeling van een watersysteem op

basis van een risicoanalyse een beter beeld geeft

van het op orde zijn van een watersysteem en van

de kwetsbaarheid voor klimaatveranderingen en

ruimtelijke ontwikkelingen dan met de werknormen

voor inundatie.

De doelstelling van dit onderzoek is het opstel-

len van een op risico’s gebaseerde methode voor

het beoordelen van een regionaal watersysteem.

De bruikbaarheid van deze methode is onderzocht

door deze in een casestudie te vergelijken. Het

casestudiegebeid in dit onderzoek is het polderge-

bied Duiveland, dat valt binnen het beheersgebied

van het waterschap Zeeuwse Eilanden. Met behulp

van een neerslag-afvoermodel en met het gebruik

van GIS zijn de risico’s van wateroverlast bepaald.

Hierbij is gekeken naar de risico’s veroorzaakt door

hoge grondwaterstanden en inundaties, als gevolg

van de beperkte afwatering van het open watersy-

steem bij extreme neerslag gebeurtenissen.

Uit de risicoanalyse blijkt dat het jaarlijkse risico in

het poldergebied Duiveland € 20.000,- bedraagt,

wat relatief laag is. Door alleen maatregelen te

nemen in het gebied met de hoogste risico’s kunnen

met beperkte kosten de risico’s van poldergebied

Duiveland verlaagd worden van € 20.000,- naar €

10.000,- per jaar. De totale kosten van deze maat-

regelen zijn € 130.000,- en de totale baten, gezien

over een periode van 50 jaar, zijn € 212.000,-. Er

is gekeken welke maatregelen getroffen moeten

worden om het gebied aan de werknormen te laten

voldoen, en wat hiervan de kosten zijn. De totale

kosten om het poldergebied Duiveland binnen de

werknormen te krijgen komen neer op € 1.530.000,-

, terwijl de baten, gezien over een periode van 50

jaar, slechts € 236.000,- zijn.

Op basis van het verrichte onderzoek kan er gecon-

cludeerd worden dat de beoordeling van een water-

systeem door toetsing aan de werknormen en het

maken van een risicoanalyse kan leiden tot verschil-

lende uitkomsten als het gaat om het lokaliseren

van zwakke plekken binnen een watersysteem.

Het is daarom onverstandig om de werknormen als

uitgangspunt te hanteren Maatregelen die nodig

zijn om een watersysteem aan de werknormen te

laten voldoen zijn namelijk niet altijd gericht op de

gebieden met de hoogste risico’s. Het is beter om

een watersysteem te beoordelen en maatregelen op

te stellen met een risicoanalyse. Aan de hand van

risico’s kan namelijk een goede afweging worden

gemaakt tussen de kosten en de baten. Hierdoor

kan het beschikbare budget beter en op de juiste

locatie besteed worden.

Student: G.F. Verhoeven

Begeleiders: prof.dr.ir. N.C. van de Giesen, ir. O.A.C. Hoes, dr.ir. P.E.R.M. van Leeuwen

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel. 015-2781646



60 1005

“Vasthouden, bergen, afvoeren” onder de loep; Onderzoek

van de effectiviteit van maatregelen tegen wateroverlast

door neerslag, toegepast op polder Eijerland

Naar aanleiding van de verwachtingen omtrent de

toenemende waterproblematiek in Nederland schreef

de Commissie Waterbeheer in de 21e eeuw (WB21,

2000) in haar adviesrapport onder andere de drie-

trapsstrategie ‘vasthouden, bergen, afvoeren’ voor, die

moet worden gevolgd bij de aanpak van wateroverlast

in een watersysteem. Vervolgens is in het Nationaal

Bestuursakkoord Water (NBW, 2003) een landelijk

uniform normstelsel voor wateroverlast voorgesteld,

waar alle watersystemen in 2015 aan moeten voldoen.

Omdat in het NBW het verplichte karakter van de trits

maatregelen ‘vasthouden, bergen, in deze volgorde

wordt benadrukt, wordt bij het opstellen van een

programma minder naar de maatregelen afzonderlijk

of naar andere maatregelen gekeken.

De toepasbaarheid van de trits maatregelen is ondui-

delijk en de voorkeursvolgorde van de maatregelen

is te standaard, waardoor mogelijk kansen gemist

worden bij het gebruik. Door de grote verschillen in

watersystemen is de effectiviteit van maatregelen

lang niet overal hetzelfde. Om bij de aanpak van een

watersysteem een goede keuze te kunnen maken, elke

keer opnieuw een studie worden gedaan. Wanneer

meer inzicht bestaat in hoe een watersysteem de

effectiviteit van de maatregelen beïnvloedt, zal de

keuze makkelijker zijn. Het doel van dit afstudeer-

werk is het onderzoeken van de toepasbaarheid en de

effectiviteit van maatregelen tegen wateroverlast voor

verschillende kenmerken van een watersysteem.

Een eerste stap hiertoe vormt de studie naar de

afzonderlijke effecten van de maatregelen met behulp

van een eenvoudig bakjesmodel en een ontwerpbui.

Gebleken is dat de maatregelen vasthouden en bergen

een kleine vertraging en demping van de waterstand-

stijging in het gebied benedenstrooms van de maat-

regel veroorzaken. Bij lang aanhoudende neerslag is

het effect van demping verwaarloosbaar, omdat na

verloop van tijd toch het maximale waterpeil wordt

bereikt.

De kenmerken waar de effectiviteit van de maatrege-

len van af hangt, zijn onder andere het oppervlak van

het gebied en de verhouding hiervan tot de afvoer

door het gebied. Verder zijn het percentage open

water en de toelaatbare peilstijging in het gebied van

belang. Voor de maatregel afvoeren is van belang hoe

groot de afvoercapaciteit en de bergingsruimte van

het benedenstrooms gelegen gebied is. Daarnaast

moet de gemaalcapaciteit groot genoeg zijn ten

opzichte van de afvoercapaciteit van de overige onder-

delen van het watersysteem.

Om te onderzoeken of het eenvoudige bakjesmodel

bruikbaar is, is een case studie gedaan. Hiervoor is

een model van het watersysteem van polder Eijerland

op Texel gebruikt. Gebleken is dat voor twee verschil-

lende peilvakken met wateroverlast andere oplossin-

gen effectiever zijn. Maatregelen in een klein peilvak

zijn minder effectief dan maatregelen in een groot

peilvak en maatregelen bovenstrooms van een klein

peilvak zijn effectiever dan maatregelen bovenstrooms

van een groot peilvak. De maatregel afvoeren kan

worden toegepast zolang het benedenstrooms gele-

gen gebied daar geen last van ondervindt. Vaak is een

combinatie van maatregelen een betere oplossing voor

een wateroverlastprobleem. Verder geldt dat de maat-

regelen niet per defi nitie hoeven worden toegepast in

het peilvak met het probleem.

Geconcludeerd kan worden dat de voorkeursvolgorde

vasthouden, bergen en afvoeren in veel watersyste-

men niet op gaat. De aanpak van een watersysteem

is altijd maatwerk. De meest optimale oplossing kan

worden gevonden door de kenmerken van een water-

systeem te inventariseren en aan de hand daarvan alle

oplossingsmogelijkheden te beoordelen.

Student: G.J. Zegwaard

Begeleiders: Prof.dr.ir. N.C. van de Giesen, Ir. O.A.C. Hoes, Dr.ir. A.J.M. Nelen (Nelen en Schuurmans

Consultants)

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



611005

UV/H2O2 behandeling bij drinkwaterbereiding: Onderzoek en ontwerpOnderzoek

In oktober 2004 is PWN waterleidingbedrijf Noord

Holland overgegaan op UV/H2O2 behandeling van

het drinkwater. Met dit proces is het mogelijk om

organische microverontreinigingen om te zetten

door fotolyse met UV straling of oxidatie met radi-

calen die door fotolyse uit H2O2 gevormd worden.

Daarnaast vindt ook desinfectie plaats.

De effectiviteit van het proces hangt af van de

samenstelling van het behandelde water.

Om de huidige sturing van het proces te verbete-

ren, is onderzocht of NO3- gebruikt kan worden als

(online meetbare) parameter om de effectiviteit van

het proces te bepalen.

Dit onderzoek beperkt zich tot de invloed van NO3-

op oxidatieve omzetting in het UV/H2O2 proces.

Naast NO3- is ook de invloed van DOC en HCO3- op

de oxidatieve omzetting onderzocht. Hiervoor zijn

batchgewijze laboratoriumexperimenten uitgevoerd,

waarbij de invloed van de parameters apart en in

combinatie is onderzocht.

Uit de experimenten met individuele parameters

blijkt dat de invloed van DOC en HCO3- op de radi-

caalconcentratie groter is dan die van NO3-. Bij de

toegepaste concentratievariaties die karakteristiek

zijn voor IJsselmeerwater (3-5 mg/l DOC, 100-160

mg/l HCO3-, 2-12 mg/l NO3-), blijkt het verschil in

radicaalconcentratie bij de minimum en maximum

concentratie van de parameters voor elke parameter

ongeveer gelijk. Voor een goede sturing van het UV/

H2O2 proces dienen dan de concentraties van alle

drie parameters bekend te zijn. De NO3- concentra-

tie alléén is onvoldoende om een indicatie te geven

van de radicaalvorming uit H2O2.

Bij een combinatie van DOC, HCO3- en NO3-

concentraties is geconstateerd dat de invloed op de

radicaalconcentratie kleiner is dan verwacht op basis

van de experimenten met de individuele parameters.

Ontwerp

Op zuiveringsstation De Hooge Boom te Kamerik

produceert drinkwaterbedrijf Oasen jaarlijks 2,7

miljoen m3 drinkwater uit grondwater.

In één van de bronputten (put 16) zijn echter hoge

concentraties MTBE waargenomen (~ 20μg/l). MTBE

kan het water een hinderlijke geur of smaak geven,

en is wellicht een carcinogeen. De oorzaak van de

hoge MTBE concentraties bij put 16 is een bodem-

verontreiniging ter plaatse van een (voormalig)

tankstation.

Bij de keuze tussen het behandelen van de hoofd-

stroom en behandeling van het opgepompte water

van put 16, is gekozen voor hoofdstroombehande-

ling.

De UV/H2O2 installatie bestaat globaal uit een H2O2

opslag en doseersysteem, UV reactoren en een

opvolgende aktief kool filtratiestap. Het aktief kool

is noodzakelijk om het AOC en NO2- dat tijdens het

UV/H2O2 proces is gevormd weer om te zetten, en

ook om het restant H2O2 te verwijderen.

Om de jaarlijkse kosten te dekken, wordt geschat

dat de kosten per m3 drinkwater zullen stijgen met

€ 0,19/m3.

Student: D. de Ridder

Committee: Prof.ir. J.C. van Dijk, Dr. J. Kruithof, Ir. B. Martijn (PWN), Ir. R. Kolpa (Oasen), Dr.ir. R. van

der Krol

For more information please contact the Department of Watermanagement, tel. 015-2783347



62 1005

Treatment Techniques for Combined Sewer Overfl ows

During storm events, the flow in a combined sewer

system can exceed the capacity and, as a result,

a combined sewer overflow (CSO) will occur.

During a CSO raw wastewater is discharged to

surface water. This wastewater is a mixture of raw

sanitary wastewater, raw industrial wastewater

and rainwater. The receiving water will get polluted

by dissolved as well as undissolved pollutants.

Therefore a CSO can cause damage to the

ecological and biological state of the receiving water

and besides it can cause public health risks.

Until now the problem, with respect to CSOs in

the Netherlands, is dominated by a quantitative

approach. CSO flow rates and frequencies were

in the past decades the main subject of research.

These frequencies were translated into the Wet

Verontreiniging Oppervlaktewater (1970). In the

year 1998 the Ministry of Transport and Water

Management came with a renewed policy, dealing

with groundwater, dehydration and water quality,

for the protection and the recovery of nature. At

the end of 2000 the European Water Framework

Directive (WFD) came into force, which charges the

European members of the EU to report obligatory.

The aim of the WFD is to have an ecological

and biological balance for all surface waters and

groundwater in Europe effectively working in 2015.

Measures to reduce the CSO frequencies alone

are not enough to fulfil the legislation. When a

CSO occurs an amount of pollutants will enter the

surface water. CSO water needs to be treated to

prevent pollution and odour annoyances to the

surroundings. The goal of this research is to find

a suitable treatment technique or a combination

of treatment techniques. Primary and secondary

techniques, adsorption and disinfection techniques

are described in this research. Primary techniques

remove suspended solids and a fraction of the

organic material, secondary techniques remove

suspended solids and biological degradable material.

Adsorption techniques are used to remove for

example endocrine disrupting substances and

disinfection techniques are used to minimize health

risks for the population.

In the Netherlands CSOs occur five to ten times a

year per location. Therefore a treatment technique

needs to be able to start up in a few minutes even

after a long period without feed water and should

be able to handle wide and quick variations in

flow without causing any inconveniences to the

surroundings.

To select treatment techniques for the treatment

of CSO water seven selection criteria are drawn up.

Reading the table it becomes clear that the primary

techniques wetlands, coarse screens, sieves, the

Netting TrashTrapTM system and lamella with or

without chemical dosage give the best results. The

Fuzzy Filter® (filtration with a synthetic medium)

and ultra filtration are good filtration techniques.

The best adsorption technique is activated carbon

and the best disinfection technique is UV treatment.

A scheme is made to provide a clear overview of the

selected techniques of this report. From the scheme

can be determined which possibilities there are for

the combination of primary, secondary, adsorption

and disinfection techniques and which removal

rates can be reached. With the help of this scheme

process schemes are made for different situations

like an urban area with a small or large available

area or a rural area.

There is no general solution for the treatment of

CSO water. Research is necessary to find the best

treatment technique or the best combination of

techniques per location. The scheme can be used to

decide which techniques are useful for site specific

pollution removal.

Student: S.M. Scherrenberg

Begeleiders: Prof.ir. J.H.J.M. van der Graaf, Prof.dr.ir. M.C.M. van Loosdrecht, Ir. C.M.L. Flamink, Dr.ir. J.

de Koning, Ir. L.C.J. van Eck (Hoogheemraadschap van Delfl and).

For more information please conact the Department of Watermanagement : tel. 015-2783347



631005

New process of drinking water production in 21st century

In order to remain the confidence of consumers on

the drinking water quality in 21st century, the water

companies in the Netherlands launch a Q21 project

to reach an implacable quality in the tap water.

Considering the treatment system at this moment,

there are still four quality problems in the tap water:

1. Biological stability; 2. Particle concentration; 3.

Polar and non-polar micro pollutants; 4. Pathogen

microorganisms. Therefore, Ion exchange-

Ultrafiltration-Nanofiltration-GAC adsorption, this

new treatment concept was introduced. By applying

this process, we can set up double barriers for

the remaining four quality problems, because the

UF-NF can form a double barrier for the particles,

pathogens and the natural organic matter; while

the NF-Adsorption are double barrier for the micro

pollutants. The problem of this process is whether

the membrane filtration steps can work stable. In

traditional treatment concepts with a combination

of ultrafiltration and nanofiltration severe NOM-

fouling is expected on the ultrafiltration and

scaling limits the recovery in the nanofiltration. In

the new treatment concept we use ion exchange

as pretreatment step to prevent these fouling

problems, and the purpose of the project to check

whether this concept can work continuously.

By doing the experiment, we have found this ideal

process can work properly, if we incorporate the

ion free water as UF backwash water and Enhanced

Chemical Backwash with NaOH every 5 hours UF

running. In that way, UF could be stably run for

two weeks, because of the removal of divalent ions

(main fouling factor), which lead to the connection

of NOM and membrane. For the same reason, NF

also worked stably at high recovery (97%) as our

expectation without scaling caused by divalent

ions. The water quality results indicated this

process could successfully remove most of the

target substances (particles, micro organisms and

micro pollutants), except the polar substance with

smaller than 200 Da molecule weight, such as

MTBE. This kind of substance is neither rejected by

NF, nor adsorbed by GAC adsorption. However, the

amount of this kind of substance is really small, so

in general this process is promised to produce high

quality drinking water.

Student: S. Li

Committee: Prof. ir. J.C.van Dijk, Prof.dr.ir. N.C.van de Giesen, Dr.ir. S.G.J. Heijman




64 1005

Sediment Resuspension Effect on Water Quality in Drinking Water Distribution System

Drinking water quality is under deterioration when

it transports through drinking water distribution

system. Suspended particles may be transported

into the distribution system and deposited

as sediment. These resuspenable sediments

together with hydraulic disturbance can lead to

a discoloration event (also called ‘brown water’),

which is one of the common customer complaints

on water quality in the distribution system. In

order to investigate and avoid the occurrence of

discoloration event, a better understanding of

sediment resuspension behavior and its effect on

water quality is necessary.

In this study, sediment samples were taken from

several drinking water distribution systems (DWDS)

in the Netherlands. Three aspects of work have

been emphasized in this project study:

• Evaluate sediment characteristics in DWDS

• Set up a testing methodology of Jar Test to

simulate sediment resuspension behavior in DWDS

• Optimize network flushing program based on

hydraulic characteristic observation in Jar Test

experiment

The results verified that Jar Test is capable to

simulate resuspension behavior in DWDS. By

applying different stirring intensities and stirring

time on the samples, a range of resuspension

phenomena are reproduced, which is quite

helpful to the control and removal sediment in

DWDS. Combined with the results of water quality

analysis, the Jar Test results showed that sediment

resuspension behavior is related to a series of

factors, such as flow velocity, pipe type, water

source, etc. In the end, an optimized flushing

velocity is suggested based upon the results got

from Jar Test experiment.

Student: Q. Wang

Committee: Prof. ir. J.C. van Dijk, Ir. J.H.G Vreeburg, Ir. A.Grefte, Dr.ir. W.S.J. Uijttewaal



651005

Transport & Planning


Civiele Techniek: Transport & Planning

66 1005

Rijgedrag bij werkzaamhedenZicht op versmalde stroken vanuit de helikopter

Steeds vaker moeten snelwegen tijdelijk versmald

worden in verband met werkzaamheden, steeds

vaker zorgen deze ingrepen voor grote overlast.

Een veel gebruikte oplossing gebruikt een weghelft

om al het verkeer af te werken, hierbij worden dan

breedtes van de rijstroken verkleind. Hoewel deze

praktijk al sinds lange tijd gangbaar is, is er weinig

bekend over hoe het rijgedrag in dit soort situaties

afwijkt van de normale situaties. Dit komt met name

door een gebrek aan voldoende empirische gege-

vens.

In dit afstudeeronderzoek zijn data verzameld met

behulp van drie verschillende methodes. Allereerst

is gebruik gemaakt van video opnames vanuit een

rijdend voertuig, hiermee is vast komen te staan

dat voertuigen op de linkerrijstrook reageren op

verkeer op de rechterrijstrook. Daarnaast is gebruik

gemaakt van helikopter opnames en data uit de

inductielussen die in de weg liggen. Deze laatste

data bieden over langere tijd inzicht in het verkeer

dat een doorsnede passeert. Hieruit blijkt dat de

capaciteit ongeveer 4000 vtg/u lijkt te bedragen ten

opzichte van 4300 vtg/u in de normale situaties. Uit

dezelfde gegevens blijkt dat dit capaciteitsverlies

alleen wordt veroorzaakt door een lagere capaciteit

op de linkerrijstrook. Bovendien blijkt dat veel auto-

mobilisten die normaal op de linkerrijstrook rijden,

bij de versmalde rijstroken bij voorkeur rechts gaan

rijden.

De verwerkte beelden van de helikoptervlucht geven

inzicht in het gedrag van individuele automobilis-

ten. Hierdoor kan bepaald worden op welke wijze

automobilisten reageren op hun omgeving. Uit een

uitvoerige analyse van deze gegevens blijkt dat het

belangrijkste aspect van het rijgedrag op versmalde

rijstroken de invloed van de andere rijstrook is. In

bestaande voertuig-volgmodellen wordt alleen de

invloed van een of meerdere voertuigen op de eigen

rijstrook meegenomen. Wanneer in dit type model

ook de invloed van verkeer op de andere rijstrook

wordt meegenomen, wordt de voorspellende waarde

van het model substantieel groter.

Student: R.J. ter Kuile

Commissie: Prof. Dr. Henk van Zuylen, Prof. Dr. Ir. Serge Hoogendoorn, Drs. Saskia Ossen, Ir. Marco

Schreuder (AVV), Prof. Dr. Karel Brookhuis (TBM), Ir. Paul Wiggenraad

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met de Sectie Transport & Planning, telefoon: +31 (0)15 278 16 81



671005

Systematische herinrichting van zwarte punten in Vlaanderen Een beslisboom en een kosten-batenanalyse

De Vlaamse overheid investeert 500 miljoen euro

voor de herinrichting van 800 zwarte punten. Dat

zijn kruispunten en wegvakken waar veel verkeers-

slachtoffers zijn geregistreerd. In dit MSc-eindwerk

zijn twee aspecten van de herinrichting van zwarte

punten in Vlaanderen beschouwd.

Ten eerste werd een beslisboom samengesteld

waarmee systematisch bepaald kan worden wat het

meest geschikte kruispunttype op een bepaalde

locatie is. Deze beslisboom bestaat uit een tabel en

negen stroomschema’s. Met de tabel kan bepaald

worden welk stroomschema gevolgd moet worden

om het meest geschikte kruispunttype te vinden.

Welk stroomschema dat is, hangt af van de functies

(of de daarvan afgeleide categorieën) van de wegen

die elkaar op het kruispunt ontmoeten. In het te

volgen stroomschema worden vervolgens ja/nee-

vragen gesteld over de intensiteit op die wegen en

over de ruimtelijke inpasbaarheid van de mogelijke

kruispunttypen. Aan het eind van het stroomschema

is bepaald wat het meest geschikte kruispunttype is.

Ten tweede werd een maatschappelijke kosten-

batenanalyse uitgevoerd voor de herinrichting van

een zwart punt. Als voorbeeldproject is een lich-

tengeregeld kruispunt in Lier gekozen, waar een

Haarlemmermeer-aansluiting aangelegd zal worden.

De belangrijkste baten bestaan uit de in geld uitge-

drukte waarde van vermeden verkeersslachtoffers.

Op basis van historische ongevalgegevens is een

prognose gemaakt van het aantal ongevallen en

slachtoffers dat geregistreerd zal worden als het

zwarte punt niet heringericht wordt. Ook werd bere-

deneerd met hoeveel procent het aantal ongevallen

en slachtoffers zal afnemen door de herinrichting.

Vervolgens is voor elk jaar berekend hoeveel onge-

vallen, doden, zwaargewonden en lichtgewonden

er vermeden worden door de herinrichting. Deze

baten worden in geld uitgedrukt, net als het verme-

den brandstofverbruik. De contante waarde van de

totale baten blijkt ongeveer tweemaal zo hoog te

zijn als de contante waarde van de kosten, dus het

voorbeeldproject wordt maatschappelijk rendabel

geacht.

Student: J. Steenbergen

Commissie: Prof.Dr.-Ing. I.A. Hansen, Prof.ir. L.H. Immers(K.U.Leuven), Dr.ir. J.A.A. Stoop, Ir. J. Van

Den Bossche (TV 3V), Ir. P.B.L. Wiggenraad




68 1005

Paramaribo op orde; Structuurvisie Groot-Paramaribo 2020

In dit afstudeerwerk is voor Paramaribo, de hoofd-

stad van Suriname, een structuurvisie opgesteld

voor de periode 2005-2020. Deze moet een ruim-

telijk kader bieden voor een welvarend en leefbaar

Paramaribo. De strategie is erop gericht de econo-

mische potenties van de stad optimaal te benutten

en de leefkwaliteit te versterken. Een belangrijk

aanknopingspunt voor de visie zijn de specifieke

kwaliteiten waar Paramaribo zich mee onderscheidt:

de historische bebouwing in de oude binnenstad en

de rustige, groene, kleinstedelijke uitstraling.

Het plan voorziet in ruimte voor verdere groei

van de bevolking: van 300.000 inwoners nu naar

360.000 in 2020, bovendien wordt de bestaande

woningnood aangepakt. De helft van de ruimte

wordt gevonden door inbreiding van bestaand

stedelijk gebied. Een compacte stad geeft een effi-

ciënter gebruik van infrastructuur en een groter

draagvlak voor voorzieningen.

De leefbaarheid staat in sommige wijken

zwaar onder druk. Hier zijn ingrepen nodig.

Herstructurering wordt vooral vanuit bewoners zelf

vormgegeven. Op enkele locaties krijgt de herstruc-

turering een grootschaliger karakter, complete

wijken worden opnieuw opgebouwd. In de oude

westelijke stadswijken worden nieuwe, stedelijke,

woonmilieus geïntroduceerd.

Multifunctionaliteit komt sociale, economische en

culturele dynamiek ten goede en leidt tot een reduc-

tie van automobiliteit. Wonen, werken, verzorging

en recreatie worden daarom gemengd over de wijk

aangelegd. De druk op het centrum vermindert door

aanleg van enkele subcentra. Niet-passende func-

ties verdwijnen uit het centrum. Industrieën komen

buiten woonwijken te liggen, kantorenlocaties aan

de hoofdverkeersstructuur (zeer goed bereikbaar).

Er wordt ingezet op verdere ontwikkeling van

toerisme, tuinbouw en visserij/aquacultuur. Het

(in de toekomst autovrije) stadscentrum met

haar waterfrontligging, historische bebouwing en

funshoppingscentrum moet het visitekaartje van

Paramaribo gaan worden. Visserij/ aquacultuur in de

kuststrook wordt uitgebreid, hier vindt geen verdere

verstedelijking plaats. Ook in de perifere landbouw-

gebieden wordt een restrictief verstedelijkingsbe-

leid gevoerd, in deze gebieden wordt de tuinbouw

bevorderd.

De hoofdontsluitingsstructuur wordt rationeler

vormgegeven: een centrumring, een NZ-route langs

het centrum (Indira Gandhiweg via een brug naar

Pengelstraat/Derbystraat) en een interwijkweg

rondom de stad. Openbaar vervoer wordt geher-

structureerd: transversale busroutes met eindhaltes

in de woonwijken en een tussenstop aan de rand

van het centrum.

Om overstromingen te voorkomen wordt de water-

berging vergroot, het onderhoud van ontwaterings-

wegen verbeterd en een dijk ten noorden van het

stedelijke gebied aangelegd. Ook worden hydrauli-

sche knelpunten weggenomen en is er een rationeel

ontwaterings-netwerk ontworpen (meer afstroom-

mogelijkheden: ringkanaal/koppeling ontwaterings-

wegen).

Samenhang tussen groengebieden wordt verbe-

terd door invullen van ontbrekende schakels.

Aanknopingspunten zijn de ligging aan de rivier, de

ontwateringskanalen, de groene gordel rondom de

stad, het uitbouwen van een parkenstructuur en het

hoge aandeel particulier groen.

Student: Y. Blufpand

Begeleiders: Drs. E. de Boer , Prof.ir. F.M. Sanders, Prof.ir. J.M. Schrijnen, Ir. W.J. Dijk




691005

Werken aan vitale wijken

Wijken zijn voortdurend in beweging. Hierbij kunnen

zich zowel positieve als negatieve ontwikkelingen

voordoen. Er is bij gemeenten behoefte om vat te

krijgen op deze ontwikkelingen om op die manier te

kunnen bepalen wanneer, waar en hoe er in wijken

ingegrepen moet worden. Waar het echter aan

ontbreekt in de praktijk is een kader waarbinnen

deze ontwikkelingen kunnen worden gekoppeld aan

de ingrepen. Binnen dit onderzoek is nagegaan of

vitaliteit dat kader zou kunnen zijn. Hierbij zijn de

vragen behandeld of het mogelijk is om vitaliteit van

wijken te operationaliseren en of het mogelijk is om

op de vitaliteit van wijken te sturen.

Vitaliteit is een subjectief begrip en persoons- en

contextafhankelijk. Het is hierdoor niet mogelijk

en wenselijk gebleken om uit te gaan van een

generieke definitie. In plaats daarvan is binnen het

onderzoek gewerkt met een twaalftal aspecten die

samenhangen met vitaliteit.

Voor deze aspecten is gekeken op wat voor wijze

ze elkaar kunnen beïnvloeden. Aan de hand van

deze (mogelijke) verbanden zijn een vijftal samen-

hangende processen vastgesteld die zich kunnen

voordoen binnen wijken. Door middel van deze

processen kunnen negatieve en positieve spiralen in

wijken worden ingezet. Vanuit de samenhangende

processen zijn de doorslaggevende factoren op het

gebied van de vitaliteit van wijken bepaald. Er is

hierna geconcludeerd dat vitaliteit slechts ten dele

te operationaliseren is.

Bij het beantwoorden van de vraag of het mogelijk

is om op vitaliteit te sturen is gebruik gemaakt van

de techniek Asset Management. Dit is een waarde-

gestuurde beheermethode waarbij er naar wordt

gestreefd zo kosteneffectief mogelijk voor een

groep bezittingen (assets) een bepaald kwaliteitsni-

veau te handhaven en te verbeteren.

Binnen het onderzoek is hierbij vitaliteit gezien als

kwaliteitsniveau en de verschillende aspecten die

vitaliteit bepalen as de assets. Op basis van Asset

Management is een methodiek ontwikkeld die het

mogelijk maakt om te sturen op vitaliteit. Hiertoe

moet echter wel worden voldaan aan de eisen die

Asset Management stelt. Dit is in de praktijk echter

nog niet of nauwelijks mogelijk. Het belangrijkste

probleem hiervan is de gebrekkige meetbaar-

heid van relevante aspecten en van het nauwelijks

kunnen bepalen van het (mogelijke) effect van

maatregelen.

De aanbevelingen van het onderzoek luiden als

volgt:

Er moet bij het voeren van beleid binnen wijken

meer aandacht worden besteed aan de samenhang

die er is. Daarnaast moet bij beleid meer de nadruk

worden gelegd op de (gebleken) effectiviteit ervan.

Ook moeten mogelijke maatregelen en het potenti-

ele effect ervan verder worden onderzocht. Bij de

aspecten is onderzoek noodzakelijk naar de wijze

waarop ze het beste kunnen worden gemeten.

Student: E. Martens

Commissie: prof. ir. F.M. Sanders, drs. E. de Boer, ir. P.M. Schrijnen, prof. Dr. W.K. Korthals Altes (OTB),

mw. drs. S.L. van der Steen (DHV)



70 1005


711005

Resource Engineering

Samenvattingen Technische Aardwetenschappen


Technische Aardwetenschappen:Resource Engineering

72 1005

Experimental study on the vitrifi cation of bottom ash from municipal waste incinrators

The landfilling of bottom ash from the incineration

of municipal solid waste is not a sustainable

option for the future. At the moment it is used as

a building material in The Netherlands, but more

strict emission norms for leaching in the near future

will make this impossible. For this reason, bottom

ash needs to be treated before it can be used

in this application again. According to literature,

vitrification is one of the most promising method

with regard to the safety and quality of the product.

Though the vitrification process has high energy

costs and still produces waste remainders, it

has important advantages: significant volume

reduction, destruction of hazardous organics and

immobilization of heavy metals to a large extent.

The main use of the slag will be as a building.

To determine the leaching behaviour of the slag,

there are many laboratory leaching tests, but not

one single test is capable to predict the in-situ

behaviour. In The Netherlands, the NEN7343 column

test, which is a compliance test, is used to validate

a material for building purposes. The NEN7341

availability test has the purpose to determine the

maximum availability and is a characterization test.

During the experimental work bottom ash is vitrified

at temperatures between 1300 and 1500˚C with two

different melting tests: one in a tube furnace and

the other with larger batches in a chamber furnace.

Fly ash and mixtures of bottom ash and boiler ash

are melted in a few experiments. To determine the

availability for leaching of metals from the slag,

compared to that from the bottom ash, leaching

tests are conducted according to the NEN7341

availability test. The leachates were analyzed by

ICP-OES. Analysis with XRF was performed on

ashes, slag and recovered metal. With EMP, the

recovered slag and metal were analyzed and the

latter also with LECO analysis for its carbon content.

The bottom ash from AVR consists mainly of SiO2

(57,2 %), CaO (12,6 %), Fe2O3 (11,0 %), Al2O3

(7,3 %) and Na2O (5,4 %). This conforms to the

data from the literature. Bottom ash is a highly

inhomogeneous material. The small batches used

during this experimental work, may not always give

statistically relevant information.

After melting of the bottom ash, a homogeneous,

glassy slag was formed, with non-molten ceramic

particles and small metal beads floating on top,

and large metal pieces on the bottom. The average

weight losses are 19,2%. The slag consists mainly

of SiO2 (52,1 %), CaO (16,2 %), Al2O3 (12,2 %)

and Fe2O3 (7,7 %); this conforms to the literature

data. Compared to the bottom ash, the composition

changed due to redox reactions, phase separation

and losses. Its leachability has been significantly

reduced. It could not be concluded whether the

slag meets the norms for category 1 building

material, but this is most likely, because of the

homogeneous glassy structure and the low leaching

values. For the validation if the slag is suitable,

it is recommended to conduct a NEN7343 column

test and do analysis with ICP-MS to acquire more

accurate results, because of lower detection limits.

The metal, which has an average yield of 8,0 %

consists approximately of 81,2 % Fe, 11,9 % Cu, a

few percentages of P (2,0 %), C (1,4 %) and S (1,4

%) and a diverse rest. Direct use, for example as

construction material is not an option. Separation

between the iron and copper phase is preferable,

mainly because copper (raw material for a smelter)

is a highly valuable metal. It is recommended to

continue the research on this subject.

Student: M. Oorsprong

Supervisors: Dr.Y. Xiao, Dr.Y.Yang, Dr.J.H.L.Voncken

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



731005

Prediction of ore mixture grinding behavior

Simulating the grinding section of the Corus

IJmuiden pelletizing plant, ores were ground in a

laboratory scale ball mill. Initially the widely used

Bond Work Index method was applied resulting in

the grindability of an ore. A considerable number

of ores did not, however, satisfy the starting

requirements of the method as defined by Bond.

Moreover, the results appeared to be unsuitable for

the optimization of a complex grinding operation.

Through a series of laboratory experiments the

grinding functions of each ore were established.

A number of compromises, listed in section 4.5,

were made during the test phase that affected the

outcome. The data was corrected and fitted to

empirical functions.

The grinding functions were used in a model to

predict the ore grinding behavior. Validation of

the model took place through a number of tests in

which predicted values were compared to values

measured experimentally. These were first done

with individual ores. Subsequently, binary ore

mixtures were tested, based on the assumption that

the grinding behavior of the mixture would be a

linear combination of the behavior of the individual

ores. The dependence of the predictability upon the

mixture’s composition was investigated. At last, a

realistic ore mixture containing all three ore types

was tested and compared to predicted values.

Going from a lab scale ball mill to an industrial

grinding circuit involves not only upscaling of

previously found parameters, but also a sampling

campaign to establish the system’s residence time

distribution and classifier behavior. A mass balance

of the circuit was made, based on sampling, and is

included in this report.

Student: A. Scheltema Beduin

Supervisors: Prof.ir. W.L. Dalmijn, Dr.ir. T.P.R. de Jong




74 1005

An Experimental study on the thermal behavior of heavy metals and minor elements in fl y ash from a municipal solid waste incinerator

During incineration of municipal solid waste

(MSW), various environmentally harmful heavy

metals and minor elements are liberated either

into bottom ash or carried away with the off-

gasses and subsequently trapped into fly-ash.

The fly ash can be allowed to be landfilled in

sealed depots, depending on the quality. When

the minor but harmful elements in the ashes are

not properly immobilized, potential leaching can

lead to secondary environmental pollution to the

air, soil and water. The stricter environmental

regulations to be implemented in the near future

in the Netherlands require a higher immobilization

efficiency of the fly-ash treatment.

In this project, the thermal behavior of heavy

metals and minor elements in fly ash is

investigated. Differential Thermal Analysis (DTA)

and Thermogravimetry Analysis (TGA) curves are

obtained. The crystal phases and the composition

in elements of fly ash samples at room temperature

and different temperatures up to 1400°C are

examined.

Finally, the original samples and the samples

vitrified at 1400°C are leached. The acid neutralizing

power (ANC) of the samples is determined and the

availability of the leaching quantity of elements is

investigated.

The different types of fly ashes and the residues

have different compositions due to the distribution

in the off-gas cleaning of the MSWI. Carbonates and

sulfates, as well as silica, are the main compounds.

In the presence of chloride, elemental metals seem

to be more volatile. In this way, secondary and

ternary emissions are formed. In the presence of

excessive silica and during thermal treatment in

oxidizing environment (air), stable silicate matrices

are formed, while the emissions and the availability

for leaching of the elements in the vitrified slags

have reduced.

Student: N.R. Wilson

Supervisors: Dr. Y.Xiao, Dr. Y.Yang



751005

Petroleum Engineering and Geosciences


Technische Aardwetenschappen: Petroleum Engineering and Geosciences

76 1005

Analysis of Geochemical data from Wells and Outcrops, in the Permian Tanqua subbasin fan complex, southwestern Karoo, South Africa

The objective of this project is to interpret

geochemical data obtained in wells and outcrops in

order to look for trends or variations in elemental

content or mineralogical composition. The focus is

on the Permian basin-floor fan sandstones of the

Skoorsteenberg Formation in the Tanqua subbasin.

Analyses on outcrop samples taken in the study

area, and core samples from four wells provided

elemental and mineralogical composition data.

Contouring the data from all samples led to

the conclusion that a trend showing changes in

composition exists. This trend is caused by a

decrease in mean grainsize with laterally increasing

distance from the main turbidite flow axis. Based

on the core samples it was not possible to find a

vertical or horizontal trend or variation within or

between the wells.

Analysis of the elemental data from geochemical

logs taken in three wells led to the following results.

Correlation between elemental weight percentages

showed two clusters of data points, one for the fan

sandstones and one for the interfan and intrafan

shales. This is evidence for the existence of two

separate sediment sources feeding sediments into

the basin with little mixing. It was not possible to

find a solid correlation between the various fans and

intrafan units of the wells based on the elemental

data from the geochemical logs.

The most important conclusion from this project

is that the elemental content and mineralogical

composition of the fan sandstones shows little

variation in and between the fans and fan units.

This finding is in accordance with other research

projects done in the Tanqua subbasin fan complex.

It suggests that there was a very large volume of

source sediments that differed little in composition.

Student: R. van den Brink

Supervisors: Prof.dr. S.M. Luthi

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



771005

Turbidite Slope Channel deposits, a Reservoir Simulation Study based on Field Data

A substantial part of the world’s hydrocarbon

reserves is located in turbidite deposits.

Unfortunately, the information available when

developing such a field is often limited to widely

spaced well data and seismic data of limited

resolution. Geological models are essential in

providing information for the reservoir modelling

and field development planning. Outcrop analogue

studies provide a unique possibility to gather

information that is otherwise hidden in the

subsurface for the geological model.

Slope channels are found in the proximal part of

the turbidite systems. Turbidite events occur during

sea level low stands but can also be triggered

by tectonic uplifting, earthquakes or storms. The

geometry of the deposits is controlled by the

volume and grain size distribution of the flow and by

the nature of the supply system. Their distribution

pattern and accommodation space is controlled by

the sub-sea topography. A three level hierarchy is

used to describe the channel appearances in the

fieldwork data.

Fieldwork in the Vocontian Basin on the Marnes

Bleues G1 interval in southeast France provided the

typical dimensions for all the levels of the channel

hierarchy. A model of a typical channel complex

fill is presented. Three possible assemblages of

turbidite slope channels have been identified in

the fieldwork and their sizes and mineralogy are

described. The mineralogy is found to show little

variation except for the clay percentage.

A vertical profile for the permeability and porosity

within a channel element is presented. Two cases

are created for the static 3D geological model.

The fill of turbidite slope channels is described by

a three stage model consisting of erosion and by-

pass, deposition, abandonment. The deposition of

the sand rich facies occurs in the channel bends by

flow stripping on the outside in relatively straight

channels with a high gradient and by lateral

accretion on the inside in more sinuous channels.

Furthermore, channel confluences and intra-channel

hydraulic jump sites are sites of preferential sand

accumulation. The width/depth ratio of turbidite

slope channels follows a log-normal distribution; the

sinuosity is dependent on the slope angle.

Simulations on a 3D dynamic reservoir model

based on the data gathered during the fieldwork

and a literature study show that the vertical

permeability is amplifying the trend of the water to

migrate below the oil. The displacement of the oil

is therefore not uniform and the upper part of the

channels is not swept. A short plateau production is

followed by water breakthrough and a fast decline

of oil production. Plugging back a well can be a

beneficial operation as well as producing only from

the upper part of the reservoir from the beginning

since it decreases the water production. However,

these operations do not improve the recovery in the

long term.

Another, better, possibility is using a Water

Alternating Gas development scheme; this will

improve the sweep of the upper part of the channel

and thus increase the total recovery.

Student: R. van den Ham





78 1005

The use of modern analogues in shared earth modeling (Case study of the Cook Formation, Oseberg Field, offshore Norway)

The goal of this study is to improve the

characterization of potential reservoir bodies in a

complex sedimentary environment by identifying

subtle stratigraphic shapes in migrated seismic data

of the Cook Formation, offshore Norway. In order

to achieve this, localized core data were integrated

with the large-scale migrated seismic data for

a detailed seismic interpretation. The study of

modern analogues, which were selected based on a

geological interpretation of the cores, played a vital

role in order to achieve this goal. By studying these

analogues, ideas were formed of how internal small-

scale features would express themselves in a cross-

section. Comparable shapes have been observed

in the migrated seismic data. After a detailed

interpretation of the small-scale features, their

sizes, shapes and distribution inside the sedimentary

environment could be determined and compared to

the modern analogues for further validation of the

geological interpretation. The similarity between

the modern analogues and the interpreted features

demonstrated that the characterization had been

greatly improved.

Student: R. Thomassen





791005

Analysis of Salt-Induced Stress Anomalies

Several recently drilled wells in the Southern

North Sea have penetrated the hydrocarbon-

bearing formation outside of the predicted depth

uncertainty range, because of inaccurate seismic

time-to-depth conversion. The magnitude of the

depth error reached sometimes 100m, which

resulted in serious errors in the estimated volume

of the accumulations. Previous studies by Hoetz

(2003) and Bekkers (2005) concluded that the top-

reservoir-depth error in the Southern North Sea

is mainly caused by an unknown, locally increase

in the formation velocity of the Triassic, which

forms part of the overburden sequence in the area.

They developed a model by which the velocity

anomalies are explained by a change in stress in the

Triassic, which is caused by the fact that at certain

locations, the Zechstein salt has been squeezed

by halokinesis, causing the Triassic formation to

directly superpose the Rotliegend formation. These

areas are called grounded areas.

The objective of this thesis is to quantify the

effect of the Salt-Induced Stress Anomaly or SISA

on stress- and related velocity-distribution in the

zone above the grounded area (Triassic) and to

investigate the effect on the rock properties of

the zone below the grounded area (Rotliegend

Formation).

The analysis of the effect of Salt-Induced Stress

Anomalies has been done by both Finite Element

Method (FEM) and Multiple Regression Analysis

(MRA) of well-log data and seismic data from a

part of the Southern Permian Basin (offshore and

onshore of the Netherlands). In both methods the

effect of the perturbation of different aspects of

the configuration of the subsurface or predictor

variables on SISA, has been investigated.

SISA expresses itself by two effects: a stress

increase in the rocks above and below the grounded

area and a stress decrease in the rocks just next

to the grounded area. The magnitude of the SISA-

effect is positively correlated to both the vertical

and horizontal extent of the effect, by which the

magnitude of the effect decreases with increasing

distance to the grounded area. Moreover, the effect

in the zone above the grounded area (Triassic) is

similarly related to the effect below the grounded

area (Rotliegend).

The results of the effect of the perturbation of

different predictor variables on the SISA-effect

are different for both methods. In the Multiple

Regression Analysis the salt dome volume, distance

from grounded area to the salt dome, size of the

grounded area and number of grounding points

appeared to be important while according to the

Finite Element Method-models, the only significant

variable is the size of the grounded area.

This difference can be explained by the difference

between both methods: the configuration of the

subsurface in reality (MRA) is the result of millions

of years of events and processes, while the

subsurface that has been simulated with FEM is

fixed as point of departure. This difference makes it

very plausible that the “forgotten variable” belongs

to another dimension, namely time. Therefore it is

assumed that the SISA-effect not only depends on

geometrical aspects of the subsurface, but also on

the age of the existence of the SISA-effect.

In order to be able to predict more accurately the

magnitude of the SISA-effect and its related depth

error and rock properties of the superposed and

underlying formations, it is recommended that more

research should be done on the time influence of

the SISA-effect.

Student: A. Vogelaar

Supervisors: Prof.dr. S.M. Luthi, Prof.dr. S.B. Kroonenberg




80 1005

Temperature Dependent Sorption of Carbon dioxide on coal

Enhanced coalbed methane production with carbon

dioxide injection is a technique for the storage of

CO2 in coal seams and extraction of methane from

coal seams. With the commitments made at the

1997 Kyoto conference with respect to greenhouse

gas emissions, enhanced coalbed methane gas

recovery by CO2 injection can develop into an

economically feasible solution for the reduction

of carbon dioxide emissions. One of the problems

during CO2 injection is the lowering of the injectivity

in the borehole by coal swelling. To overcome this

problem it is suggested that cooling of the coal

seam would lead to thermal shrinkage, which could

possibly counter the effect of coal swelling.

This thesis study has multiple objectives. The first

objective is to investigate the sorption capacity at

different temperatures of Ensdorf (VRr=0.79%) and

Selar (VRr=2.41) coal. In addition the influence of

moisture on the sorption behaviour is investigated.

With the obtained data, isotherms are constructed

and compared with four sorption models from

literature. Furthermore a bidisperse modelling

technique is used to estimate the diffusion velocities

of CO2 in coal. With the obtained data, a comparison

is made between the two coals for sequestration

purposes.

The carbon dioxide sorption experiments show that

highest sorption capacities are obtained for the

high-rank Selar coal. Furthermore, moisture in coal

has a clear negative effect on sorption capacity and

diffusion velocities. For the modelling techniques,

best results were obtained for the three-parameter

models. Temperature has a negative effect on

diffusion velocities.

Student: R.M.S. van Lier

Supervisors: Drs. K.H.A.A. Wolf, N. Siemons M.Sc.

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



811005

Effect of sorption induced swelling on coal cleat permeability

Underground coal seams contain considerable

amounts of methane. Unlike conventional gas

reservoirs the gas is not freely distributed within

its pores, but is mainly sorbed within the coal

microstructure at higher densities. The amount

of gas adsorbed on the coals internal surface is

dependent on the equilibrium pore pressure, the

temperature and the nature of the gas adsorbed.

Different methods of enhanced coalbed methane

(ECBM) from unmineable coals have been proposed,

by injecting a low sorbing gas as nitrogen, or by

injecting a high preferentially sorbed gas as carbon

dioxide.

Carbon dioxide does not only adsorb on the coal

surface, but also dissolves in the coal, causing the

coal matrix to swell. This swelling of the coal matrix

has a negative effect on the coal cleat porosity, as

the change in matrix volume has to be compensated

within the coal structure, causing cleat closure.

Therefore also a negative effect on the coal cleat

permeability is expected. As the cleat permeability

is the most prevailing factor for coalbed methane

production, this obviously is an undesired effect.

In this work the effect of swelling on the coal cleat

permeability is investigated for the three gases

mentioned before: carbon dioxide, methane and

nitrogen. The volumetric strain values measured

at a pore pressure of 8 MPa are 1.17%, 0.79%

and 0.11% for CO2, CH4 and N2 respectively. Thus,

swelling of coal increases with gas type, i.e. N2, CH4

and CO2. The volumetric strain versus pore pressure

curves for the three gases resulted in the following

swelling coefficients at a pore pressure of 8 MPa:

1.73e-4 MPa-1, 1.25e-4 MPa-1 and 4.08e-5 MPa-1 for

CO2, CH4 and N2 respectively.

The changes in permeability due to swelling are

represented as a ratio: knew/kini and is referred

to as the permeability change ratio. Two different

methods are applied to determine this ratio, one

based on the swelling data, the second on the

flow experimental data. Data for carbon dioxide is

lacking for the flow experiment so no comparison

can be made. The methane permeability change

ratio reduces to zero by either methods. But the

pressure at which this happens differs. By the first

method the permeability change ratio reduced to

1% at a pore pressure of 15 MPa, by the second

method it is calculated that the permeability change

ratio reduced to 1% at a pore pressure of 6 MPa.

Nitrogen’s effect on permeability is less but still

reduces the permeability change ratio to 64%

(method 1) and to 20% when using the second

method.

Student: I.J.P. Moors

Supervisors: Drs. K.H.A.A. Wolf, S. Mazumder

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



82 1005

Screening of Reservoir Characteristics for the Applicability of Smart Field Technology to Dynamic Water Flood Optimisation

A smart field, is a field in which the biggest

uncertainties, having a direct impact on

productivity, operability or recoverability, are being

monitored by the appropriate level of well and

reservoir surveillance and kept under control by

the appropriate level of control, with the aim of

achieving a life cycle performance, which as close

to an optimum as possible. Dynamic optimisation of

injection and production rates during water floods

is one of the possible optimisations that can be

achieved with smart field technology.

Implementation of smart field technology is

not widely accepted yet and this study aims to

investigate the added value that can be gained by

dynamic water flood optimisation in macro scale

reservoir heterogeneities.

Different synthetic reservoir scenarios have been

created by using a modified version of the source

point method (SPM), as the geostatistical technique

for the generation of the property distribution in

the reservoirs. The modified version also allows for

including the desired amount of anisotropy in the

system.

The dynamic water flood optimisation was done

with 60 individually controlled conventional, dual

completion vertical wells. The placement of the

wells were kept the same for all of the cases for the

sake of comparison, which will not be the optimum

well placement strategy for each reservoir, and

optimum well placement is out of scope of this

study. The effect of interrelationship between well

spacing and correlation lengths is captured in the

dimensionless analysis of the results.

The results show that implementing smart

field technology to apply (dynamic) water flood

optimisation can accelerate the oil production,

increase the cumulative oil recovery, delay water

breakthrough and decrease cumulative water

production. It was clearly seen that the dynamic

optimisation, in general, alleviated the effects

of heterogeneities: the negative effect of the

heterogeneities on the conventional water floods

was mitigated to a large extent in the optimised

water floods.

Analysing the results showed that the NPV of a

project can be increased by an average of 30%

for the cases where the permeability range in the

reservoir has large variability.

Two dimensionless groups have been analysed

to find out the envelope where the dynamic

water flood optimisation can add value: the

relative importance of gravity and the reservoir

heterogeneity, either on field or pattern scale.

The concluding assessment to implement smart field

technology for dynamic water flood optimisation

depends on the reliability of the reservoir model.

Also since each reservoir is unique the model needs

a detailed evaluation of the added value, which is

outside of the scope of this study.

Student: A. Altintas

Supervisors: Prof.dr.ir. J.D. Jansen

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



831005

Fluid front detection from time-lapse pressure propagation test

Application of periodically varying injection rates

in the field and measurement of the responses

at other locations is expected to give important

information about the displacement processes, in

particular with the saturation distribution evolution.

This information can be used during field operations

by closing and opening wells to optimize recovery

(Smart Well technology). This research deals with

laboratory experiments of which the aim is to

show the viability of the idea at laboratory scale

and to anticipate practical problems, when such a

technique is applied in the field.

The two main issues discussed in this research

are (1) whether it is possible to actually measure

the amplitude ratio and phase shift with sufficient

accuracy and (2) that the measured data can be

used to follow the progress of the displacement

process. To prove the concept the experiments were

preformed in a one-dimensional setting and using a

homogeneous sand pack.

The experiments are designed to investigate

the field response to a fluctuating injection

pressure and how this response is affected by

the water saturation distribution between wells.

The experiments were performed in a 50 cm.

core of unconsolidated sand in a closed vessel at

atmospheric pressure by creating an oscillatory

pressure on top and reading the system response

at the bottom. The experiments were designed

and scaled such that the response at the bottom is

comparable to the response expected in the field.

The experiments need to be designed to reflect a

variety of characteristics that are expected in the

field. Therefore we used a gas-water displacement

and a frequency window of 1 to 10 Hz. (as opposed

to the field where the oil-water system at much

lower frequencies, i.e. 10-6 Hz need to be applied),

to obtain an amplitude ratio and phase shift that

are also expected in the field. For the ease of

interpretation we used a homogeneous core.

Two theoretical models are developed to find both

the ratio and the phase-shift for a given saturation

profile in a sand of given porosity, grain size,

capillary pressure-saturation relationship. The first

model (analytical dimensionless) is used to proper

design the experimental setup while the second

model (implicit forward FVM) is used to validate

the experimental results. The goal is to achieve a

methodology which provides the position of the

front for a given system response.

The experiments show that it is possible to

measure the amplitude ratio and the phase shift

between the two signals. The experimental results

give information on the saturation distribution

and therefore on the displacement process. The

developed experimental methodology can be used

to investigate the possibilities and limitations of

the proposed method under a variety of conditions.

The promising experimental results encourage

continuing research to find an appropriate

methodology to be applied on producing fields.

Student: R. Formoso-Rafferty Castilla

Supervisors: Prof.dr.ir. J.D. Jansen




84 1005

Feasibility Study of WAG Injection in Naturally Fractured Reservoirs

The fundamental aspects of Water Alternating Gas

(WAG) injection are still not well understood. There

are a few applications in fractured media and these

show potential. This study looks at the sensitivity

of production to reservoir and fluid properties on a

pattern scale using tools derived from experimental

design. Also a look has been taken into the drive

mechanisms in the fractured media that play an

important role during WAG injection.

Earlier studies claimed that WAG injection in

fractured reservoirs is not the best improved

oil recovery (IOR) method. However when the

conditions are fully understood and the injection is

modeled correctly, it is optimal in some fractured

reservoirs. The proper modeling of fractured

reservoirs remains difficult. The standard dual

porosity formulation in commercial simulators is

based on a continuous matrix grid overlaid by

a continuous fracture grid. The transfer of fluid

from matrix to fracture is described by a transfer

function. The heart of this transfer function is the

shape factor, sigma. As can be seen in a fine-scale

grid, the shape factor is different for different

reservoir properties and injection types. The

upscaling of this sigma from the fine-scale grid to

the pattern scale model is important for correct

modeling. This study performs several fine scale

single porosity simulations to properly upscale the

flow model to a dual system.

The process of determining sensitivities in an

organized manner on properly upscaled models will

be shown here with a limited number of parameters.

Fractured reservoirs can be divided into different

categories. Based on a fine grid model of one type

of fractured media, a dual porosity model with

varying parameters is set up. This yields recovery

outputs across a range of reservoir properties that

are represented by two dimensionless numbers.

These numbers represent the capillary over viscous

and gravity over viscous forces. By looking into

the mechanisms that are behind the recovery in

different balances of forces, an insight into when

and why WAG is working is given.

In the discussion different methods to optimize the

production of WAG injection in naturally fractured

reservoirs have been investigated. Intelligent

well placement, horizontal wells, smart wells and

optimization of injection rate and WAG ratio are

topics that all have potential to increase recovery.

Student: J. Heeremans

Supervisors: Prof. ir. Cor van Kruijsdijk




851005

Trapping Sequence Determination in Deep-bed Filtration using Colored Particles during Produced Water Reinjection

PWRI, reinjecting of produced water into the

producing reservoir or another layer, is regarded

as the best alternative for the disposal of the large

amounts of water produced during oil production

from hydrocarbon reservoirs. But permeability

damage may occur because of the presence of solid

particles and oil droplets in the water produced,

thus reducing the injectivity of the injection wells.

This permeability damage may affect the formation

into which injection takes place (internal filter cake)

or it may happen on the surface of the formation

(external filter cake).

Experimental work using colored particles is

presented to investigate the filtration phenomena

that occur during the injection of produced water

into the porous medium. The object of this study

is to investigate the location and timing of the

trapping of particles and to determine the sequence

of particle trapping during the injection of water

containing small particles into a sandstone core. The

particular aim is to test the concept of the transition

time, which is the time when an external filter cake

starts building on the surface of the porous medium

or wellbore.

To understand in detail the process of permeability

damage, a knowledge of the amount of deposited

particles along the core and at the outlet of the core

as a function of time is required. Therefore, colored

tracer particles are employed to investigate this

phenomenon.

Colored latex particles are used to simulate

the suspended solid particles normally found in

produced water when performing core flooding

experiments. Red, Green, Blue and Yellow latex

particles suspended in distilled water were injected

into Bentheim sandstone core samples in order to

collect the effluents and quantify the deposited

particles. The choice of different colors of latex

particles is made in order to follow the tracking

of particles and to visualize the deposition of the

particles both with the eye and by using Image

Analysis with an RGB system and Q win software.

The experimental work was carried out on the

basis of 10 experiments consisting of pressure

measurements and the measurement of effluent

concentration. Furthermore Image Analysis of

the used cores gives a better idea of internal and

external filter cake build-up. The rate of deposition

and the effluent concentration samples are used to

identify different trapping processes in deep-bed

filtration. By switching color at critical moments

of start of filter cake formation in the experiment,

it was possible to identify when different trapping

processes and the transition time occur which is the

time when an external filter cake starts building up.

The principal conclusions are that external filter

cake is permeable and therefore does not stop

particles flowing through. When injecting larger

particles, thicker external filter cake and less

internal damage were observed. In cases where

smaller particles are injected, thinner external filter

cake and deeper invasion were noticed. The use

of a longer core length caused a faster decline in

normalized permeability with respect to the injected

pore volumes. The pressure build-up is higher for

longer cores and larger particle size.

Student: B. Turekhanov

Supervisors: Prof.dr. P.K. Currie



86 1005


871005

Engineering Geology


Technische Aardwetenschappen: Engineering Geology

88 1005

Massive Flank Collapse at La PalmaNumerical slope stability models of the Cumbre Vieja Volcano

In 1999 Mr. Ward and Mr. Day launched a scientific

article that discussed possible tsunami effects in

the USA as a result of massive flank collapse of the

Cumbre Vieja volcano at La Palma. One problem

of their hypothesis is that the slope instability has

not been investigated in a quantitative way. The

research question therefore aims to partially solve

this problem: Under what boundary conditions could

the Western flank of the Cumbre Vieja volcano start

sliding and at what recurrent times would such

mass movement occur? Methodology concentrates

on integrally modeling of three model attributes

-geometry, material and processes- in a FEM

computer model.

The table below shows the modeling results:

calculated Factors of Safety for various worst

case scenarios. ‘PCS’ stands for Post Collapse

Sequence; a plane of weakness below the volcano.

Magmastatic dyke pressure at the back of the

possible slide volume with magma infill and excess

pore pressures due to the heating of pore water

resulted in vertical failure mechanisms rather than

lateral flank collapses. This is true if the pore

pressures are limited to the rift zone of the volcano.

Calculated Factors of Safety for various scenarios in

a most dangerous volcanic cross section

In conclusion two mechanisms -dyke intrusion

and future growth- bring the volcano dangerously

close to a failure situation. However, it is important

to note that this only occurs under the input of

very conservative parameters and in a 2D model

situation where friction of the sidewalls of the

landslide mass is not taken into account. Additional

mechanisms, like pore pressures occurring inside

the PCS, may further enhance instability and should

be investigated in further research.

Disregarding the uninvestigated mechanisms in

the volcano, the results indicate that overall flank

failure at least requires a combination of thoroughly

weakened rock- and soilmass and steeper flanks

than in the current configuration. This supplements

the conclusion: To reach substantial growth over the

full width of the landslide mass necessary to trigger

failure, a time span in the order 104 years will be

required.

Student: J.M.C. van Berlo

Supervisors: Prof.dr. J.D. Nieuwenhuis, mw. Dr. D.J.M. Ngan-Tillard

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



891005

The accuracy of the interpretation of CPT-based soil classifi cation methods for soft soils.

In the Netherlands, CPT’s are the main source of

information about the shallow subsurface. CPT

data is used to schematize the subsurface and

derive geotechnical parameters using empirical

relationships. CPT-based soil classification is

largely based on rules, experience, and the

correlation of CPT data with borehole data to help

identify different layers. A typical problem, which

occurs in Dutch geotechnical practice, is that

physically distinct soft soil types cannot always be

distinguished in the CPT’s.

The accuracy of several common CPT-based soil

classification methods (Begemann (1982), 3 type,

CUR, Robertson and Campanella (1986), Robertson

(1990), and Dutch Practice Methods 1, 2, and 3))

is assessed for soft soils (peat and clay). This

assessment is based upon data from the 10 km long

section Sliedrecht-Gorinchem of the Betuwe Route

railroad track where the shallow subsurface consists

of Holocene deposits that overly Pleistocene sand.

CPT parameters (qc, fs, Rf) that were obtained from

76 borehole-CPT combinations were used as input

for the assessments. The boundaries as indicated

on the borehole logs were considered being true.

Hence, by assessing the corresponding CPT traces,

the classification methods could be assessed.

Soft clay and peat CPT parameters are of the same

order of magnitude as the maximum allowable

measuring inaccuracies. Hence, because of

these possible inaccuracies, much variation in

soil classification can occur. Only class 1 type

CPT’s, which cannot be achieved in current Dutch

geotechnical practice, would give a reasonable soil

classification when the possible error is taken into

account.

For soil classification purposes, data can be

assessed and processed in several ways:

- The use of either of the two NEN 5140 based

definitions of Rf yields the same results

- Averaging of CPT parameters over a small window

in combination with removal of data around layer

boundaries does not yield better results.

- Variability can significantly be decreased by taking

averages over 10 cm intervals

- Taking the average CPT parameters over the whole

layer or over the middle 30 cm of a more thick

layer yield slightly better results than considering

all data points.

- By adapting the soil classification methods to

allow for all positive cone resistance values and

all friction ratio values smaller than 20%, peat is

classified correctly more often. On average, the

peat success rate increases from 27 to 31%.

On average, peat and clay were classified correctly

in 30% and 50% of the cases, respectively. When

the peat and clay layers were combined, about 40%

of the data is classified correctly. The 3 type and

(more detailed) Robertson (1990) rules provide the

best classification results. For peat, the 3 type and

Robertson (1990) success rates are about 60% and

30-40%, respectively. For clay, their success rates

are 65% and about 75%, respectively. The success

rates for all peat and clay data points are 50-60%

(Robertson 1990) and around 60% (3 type). If CPT-

based classification methods are used, correlation

of the CPT data with borehole data should be

performed.

Student: J. Mollé

Supervisors: mw. Dr.ir. D.J.M. Ngan-Tillard




90 1005

Swelling and shrinkage characteristics of soils in the northern Netherlands and Restrained clay ring shrinkage

Damage to residential structures in the northern

Netherlands raised question on what was the

cause. Besides the possibility of subsidence

due to natural gas extraction, compaction of

the subsurface by lowering of the groundwater

level and peat oxidation, also swelling/shrinking

soils might have been responsible for cracking

observed. This research investigates a number of

sampling locations in the northern Netherlands

on the swelling and shrinkage characteristics

of the subsurface. The investigated sites are all

situated in Holocene clay-rich soils. Extensive

research of various basic soil properties did not

reveal significant swelling or shrinking capabilities

of the investigated soils. This was confirmed

by compositional analysis with the aid of XRD

equipment. Swelling minerals proved to be present,

but reduced in their activity due to intercalated

low swelling minerals and internal bonding. One-

dimensional swelling tests generally did not reveal

significant swelling pressures or swelling magnitudes

either, and confirmed the earlier findings. However,

occasionally thin layers of soil did reveal swelling

pressures higher than the overburden pressure.

These XRD and one-dimensional swell test were

found not to be in agreement with the results

of several swelling potential classification and

estimation systems. Existing empirical systems

were found not to be valid for Dutch soils due to

calibration on artificially made or highly swelling

natural soils.

Further research in the thesis involves the

investigation of restrained shrinkage of circular clay

samples. This restrained testing was performed with

the goal of observing macro and micro-level failure

phenomena. For this purpose a new device was

developed, which can make smooth symmetrical

samples usable in an Environmental Electron

Scanning Microscope (ESEM). The observations

included failure mechanisms, volume changes and

various macro-level scale features. A trail was

made in using Digital Image Analysis (DIA) on the

obtained macro and micro-level failures.

Student: M. Zandbergen

Supervisors: Prof.dr.ir. F. Molenkamp, mw. Dr.ir. D.J.M. Ngan-Tillard



911005



Offshore Engineering92 1005

Motion compensated fl oat-over installation with the use of the Ampelmann

Offshore oil and gas platforms are most commonly

installed using a heavy lift vessel. The topside of the

platform is lifted from a barge or installation vessel

and installed onto the preinstalled substructure.

The installation of integrated topsides is restricted

due to the maximum lifting capacity and availability

at certain geographical locations of the heavy lift

vessels. Installation of topsides in separate modules

relaxes the requirements, but the hook-up and

commissioning time offshore increase resulting in

higher cost particularly in remote areas such as

West-Africa.

An alternative to the use of heavy lift vessels is

installation of the topside using the float-over

method. With this installation method the topside

is placed on a barge or installation vessel and

positioned in between the preinstalled legs of

the substructure. The vessel is then ballasted

until the load of the topside is transferred on the

substructure. The installation is restricted due to the

maximum allowable wave induced motions of the

installation vessel and thus motions of the topside.

Furthermore, the forces acting on the substructure

during installation are significantly higher then

forces acting on the substructure during operational

life time. The substructure is therefore designed to

withstand these relatively high installation forces.

By supporting the topside on multiple Ampelmann

systems the motions of the installation vessel

can be compensated resulting in the topside

remaining still relative to the fixed world. The

topside remaining still has as an advantage that the

weather window for installation can be increased.

Furthermore, as the topside is being installed the

vessel can move free under the topside. This has

as an advantage that all forces acting on the vessel

will therefore not be transferred on the substructure

and the design of the substructure can therefore

be simplified. The objective of this thesis report

is to determine if motions compensated float-

over installation with the use of the Ampelmann is

technically and financially feasible.

Supporting the topside on multiple Ampelmann

systems each consisting of 6 hydraulic cylinders

showed a relatively high power requirement. By

adding a seventh central pneumatic cylinder a

hybrid Ampelmann platform is created showing

the same performance, but with a lower power

requirement. By combining these hybrid Ampelmann

platforms with independent passive systems a total

power reduction of 95 % can be obtained.

The topside not moving with the vessel has an

influence on the motions of the vessel. The loss

of the mass moment of inertia of the topside has

as a result that the Eigen frequency of the vessel

changes and the motions of the vessel therefore

increased. This increase having a negative effect

on the power requirements, but total power

requirements proved to be feasible. The required

dimensions and specifications of the hybrid

Ampelmann systems and independent passive

systems proved that motion compensated float-

over installation with the use of the Ampelmann

technically feasible is.

The cost of the Ampelmann system and independent

passive system combined is estimated to be

approximately equal to cost of conventional

systems. However the Ampelmann systems will have

two secondary financial benefits due to the increase

of the weather window for installation and the

simplification of the design of the substructure of

the offshore platform.

Student: F.W.B. Gerner

Sponsor: Heerema

Committee: prof.ir. J. Meek, ir. G.H.G. Lagers, dr. ir. J. van der Tempel, ir. D. Cerda Salzmann, ir. H.

Boonstra, ir. R. Zoontjes, ir. H. de Groot

Voor informatie kunt u contact opnemen met de afstudeerrichting, tel. 015 2789445


Offshore Engineering 931005

Simulation of ship motions and probalistic design of Ampelmann platforms

Offshore structures have to be operated and

maintained, requiring people, parts and equipment

to be transferred from shore to these structures.

A solution for transferring people and parts from

a moving ship to a fixed offshore structure is

provided with the Ampelmann. The Ampelmann is

a ship-mounted platform supported by 6 hydraulic

cylinders that compensates wave-induced ship

motions. The result is a platform that is stationary

with respect to fixed offshore structures, providing

safe and easy access to these structures.

In general, higher waves result in larger ship

motions. Wave heights cannot be predicted exactly,

because of their random character. However, a sea

state can be described with a statistical model,

making it possible to estimate characteristics like

the average wave height or the distribution of

maximum wave heights. Due to a direct relation

between the waves and the response of a ship, ship

motions have a random character as well.

Because of this random character of ship motions,

the design of an Ampelmann platform requires a

probabilistic design approach. It is practically and

financially not feasible to design a platform that can

compensate 100% of the ship motions. Therefore,

certain residual motions of the platform have to be

accepted. It is desirable to know what the order

of magnitude of these residual motions is and the

probability that they occur during an Ampelmann

operation.

The first objective of this thesis is to design and

build a tool that simulates ship motions of a ship

in a short-crested sea, in order to determine the

motions that have to be compensated by the

Ampelmann platform. The second objective is

to develop a tool that gives an estimation of the

probability that an Ampelmann platform cannot

compensate certain extreme ship motions during

operation.

The tool is built in such a way, that most input

parameters are variable and free to choose: the

duration of operation, the ship, the sea state, the

position of the platform on deck, the wave model,

the main wave direction and the directional wave

spreading model. The simulation tool randomly

generates a short-crested sea, modeled with the

random-amplitude/phase model; it can be seen

as a summation of a large number of independent

harmonic wave components, each with their own

frequency, amplitude, random phase angle and

direction. Response characteristics of the ship

are obtained using a strip-theory program. The

frequency domain information is converted into

the time domain, resulting in time series of ship

motions; it is possible to obtain time series of

positions, velocities and accelerations.

The probabilistics of ship motions is directly

related to the wave probabilistics. This results in

a Multivariate Normal Distribution to describe the

correlated, simultaneous ship motions. With this

model, a vast amount of random ship motions can

be generated quickly, from which the distribution

of extreme ship motions can be obtained. The 6-

dimensional, simultaneous ship motions result in 6

one-dimensional cylinder motions of the Ampelmann

platform. It is demonstrated that these cylinder

motions approach a Normal distribution. With a

theory of Rice, a distribution function is derived for

the maximum cylinder strokes. The probability that

the platform cannot compensate certain extreme

motions is now reduced to one expression.

Student: A.J. Göbel

Sponsor: Smit International

Committee: prof.dr.ir. J.A. Pinkster, ir. G.H.G. Lagers, dr.ir. P.H.A.J.M. van Gelder, dr.ir. J. van der

Tempel, ir. D.J. Cerda Salzmann, ir. P. Kortekaas




Safety and Reliability of Partly Jacked Vessels

Partly jacked vessels are typically used for

installation of offshore wind farms. The vessels are

only used in the North Sea during mild weather

conditions in the summer. When afloat, a partly

jacked vessel has the behaviour of vessel, when

stabilized by the legs, the vessel resembles a

jack-up. However, a jack-up is during installations

completely lifted out of the water whereas a partly

jacked vessel remains with the hull in the water.

Main benefits of these vessels are;

• the ability of fast relocations, due to the ship

shape

• a stable working platform compared to vessels

• a light and cheap jacking system, compared to

jack-ups.

The main disadvantage, compared to jack-ups, is

the higher wave loads as the hull is exposed to the

waves. Therefore the vessel has to avoid being

partly jacked in adverse weather conditions. The

survival mode of the vessel is floating.

The partly jacked vessels are relatively new to the

offshore industry and no rules or regulations are

available yet. The safety and reliability of these

vessels is an area of concern. The overall objective

of the thesis work is to give a clear insight into the

safety and reliability of partly jacked vessels. With

the recommendations the design and safety of new

vessels can be improved.

The report has focused mainly on the emergency

retrieval of the legs where the jacked up vessel

has to depart because weather conditions are

approaching which exceed the operational limits.

This appeared to be the most critical aspect to

investigate and most promising to improve from a

technical and commercial point of view.

The risk assessment concerning this aspect shows

that the most critical situation occurs when one

or more legs remain stuck in the seabed when leg

retrieval is required. The different factors which

play a role by leg retrieval are investigated in more

detail. The factors are:

• Leg pull-out force, as function of soil properties

and footing size

• Jacking system

• Vessel stability

• Leg properties

The investigations show that when the vessel is

installed on clay problems might occur with the leg

retrieval. Several improvements are suggested to

improve the safety of the partly jacked vessel.

With these improvements, the safety of the vessel

improves from one damage situation every 10

years to one damage situation every 30 years when

operating on clay.

Student: P.A. van der Graaf

Sponsor: GustoMSC

Committee: prof.ir. J. Meek, ir. G.H.G. Lagers, prof. ir. A.C.W.M. Vrouwenvelder, ir. E. Gooijer




Calibration of SQM model tests

Offshore transhipment of LNG at the present state

of the art requires side-by-side mooring of carrier

and terminal, in order to enable use of standard

cryogenic loading arms. However, side-by-side

mooring places severe limitations on weather,

in particular wave conditions, in which two large

floaters can remain moored-up to each other.

In order to improve this situation, SBM Inc has

designed the Soft Quay Mooring (SQM) system.

This provides safety by distance and should permit

berthing in much higher seastates compared to

standard side-by-side mooring.

The thesis deals with the calibration of coefficients

of a numerical model describing the behaviour of

a Soft Quay Mooring (SQM) and Liquified Natural

Gas Carrier (LNGC) assembly against scale model

tests with the same bodies. To this end, a step by

step procedure is followed, first comparing static

behaviour, then motion decay tests and finally

motion patterns in waves. The study goal was to

achieve an agreement between model tested and

calculated responses to within 15% deviation in

terms of mean values and standard deviations.

This indeed has been achieved for the motions

surge, heave and pitch. Agreement is not as good

for sway, roll and in particular for yaw owing to

the complexity in predicting the horizontal lateral

motions of two hydrodynamically and structually

coupled side-by-side vessels.

In the search for causes of differences between the

numerical and the physical models, a comparison

was made between drift load transfer functions

obtained with the near field, far field methods

and the recently developped middle field method.

The middle-field method proposed by Bureau

Veritas shows better convergence than the near-

field method at frequencies above 0.5 radian/sec.

An interesting aspect of the study is the reverse

calculation of sway forces, based on the observed

sway motion behaviour and resulting in a transverse

wave spectrum. This approach has reinforced

the suspicion that transverse standing waves are

present in the model basin.

The thesis concludes with a number of

recommendations which appear to be very relevant

for the sponsor SBM.

Student: N.P. Haakman

Sponsor: SBM Inc

Committee: prof.dr.ir. J.A. Pinkster , prof.ir. J. Meek, ir. G.H.G. Lagers, dr. M. Naciri, J.R. Fournier MSc

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



Cryogenic Floating Hoses for Liquefi ed Natural Gas Transfer

Gas can be liquefied when it is cooled down to -163

degrees Celsius (Liquefied Natural Gas, LNG). The

advantage on this liquefaction is the decrease of

specific volume of the gas. This makes shipping of

liquefied gas economical over large distances.

LNG carriers enter harbors to be (off-) loaded with

LNG. Safety of the environment and inhabited areas

together with high operational costs (dredging and

marine facilities) are reasons to move the terminals

offshore. However, new technologies are needed

for offshore LNG transfer. Flexible floating hoses

for LNG transfer can be a solution. This idea has

originated from the oil industry where floating hoses

are used for offshore oil transfer.

The objective of this thesis was to acquire insight in

the behavior of flexible floating hoses between an

offshore terminal and an LNG vessel. This insight

is obtained via model tests of floating hoses and

simulations with numerical models. Furthermore,

concepts to reduce the manifold loads have been

investigated.

Two model tests have been examined for the

behavior of floating hoses. Subsequently, a

numerical model of the floating hoses, a terminal

and a vessel has been built in a software program.

Then, the causes of the loads in the hose (waves,

current, wind and ship) were separately analyzed to

determine how much the hose is affected by them.

It appears that the waves have the largest effect

on the relative load change in the hose. Currents

determine the main heading of the hose if they

are not too small. The wind has negligibly small

influence on the hose due to the small aerodynamic

drag area.

The loads in the hose induced by the LNG carrier

are damped in the water. These loads are only

found in the first few meters of the hose.

Next, two concepts for the support structures were

simulated and compared (pipe and gutter concept).

The gutter concept has operational advantages

above the pipe concept, because it is easier and

faster to install.

The pipe concept was subjected to a sensitivity

analysis of different connection stiffness (a hinge

compared to a clamp). The different connection

systems influence the first hose part only.

The influence of the drag coefficients (axial and

normal) was also investigated via simulations with

different values. It appeared that the maximum

effective tension in the hose increases when the

drag coefficients decrease. Larger wave influences

cause snatching of the hoses. This snatching

enlarges the effective tension in the hose.

On the other hand, larger drag coefficients provide

more damping in the hose due to larger current

influences (and thus less snatching).

Student: T. Klieverik

Sponsor: SBM

Committee: Prof. ir. J. Meek, Ir. G.H.G. Lagers, Ir. H. Boonstra, Ing. C.A.C. van der Valk, Ing. L. Poldervaart




Numerical approach for predicting heave motion coeffi cients for a Tophat Design

A Tophat is a newly developed floating offshore

platform, characterised by a circular- buoy type

shape and a skirt at keel level. From model tests

performed to investigate the motion characteristics

of such a Tophat it came apparent that the damping

coefficients were under-predicted by conventional

potential flow methods. Also discovered during the

model tests was that the use of perforations in the

skirt resulted in a considerable increase in damping

coefficients. This increase was also not found by

conventional prediction methods.

To come to a better understanding of the motion

characteristics with regard to the shape of the skirt

CFD (computational fluid dynamics) is used. In order

to come to a practical and manageable numerical

model to perform multiple calculations for different

skirt shapes, periods and amplitudes, several

simplifications were required. This resulted in a

two dimensional axi-symmetrical model for which

only the heave motion coefficients are determined.

To model the effects of perforations in the skirt,

the two dimensional representation of the skirt is

provided with an opening.

The final numerical model characterises itself

by using the RNG k-ε turbulence model and a

two phase fluid domain which is build-up from

approximately 30.000 elements.

To asses the influences of several numerical

aspects, such as the turbulence model and grid

density a set of comparative calculations are

performed. After comparing these results four series

with a total of 21 different models are calculated in

order to gain insight in the influence of the shape of

the skirt. The four different series are:

• one with different column-skirt diameter ratios,

• one with different skirt thicknesses,

• one with one opening in the skirt and

• one with two openings in the skirt.

The results of these calculations are compared to

each other, results from the potential flow solver

and model tests.

The influence of the column-skirt diameter ratio

revealed a decrease in the linear damping at the

natural frequency. The quadratic damping however

showed a more or less linear increase. From the

skirt thickness calculations can be concluded

that only a strong increase in damping occurs at

very thin skirts. The calculations performed with

openings showed for both a single opening and two

openings an optimum in quadratic damping between

a porosity of 7% and 15%. The quadratic damping

is then about 80% larger compared to the solid

skirt. The linear damping also showed a significant

increase, of about 50% compared to the solid skirt.

Student: A. de Leeuw

Sponsor: Marine Structure Consultants

Committee: prof.dr.ir. J.A. Pinkster, prof.ir. J. Meek, ir. G.H.G. Lagers, dr.ir. M.J.B.M. Pourquie, ir. R. van Rossum




Ships going semi?

Nowadays, floating drilling is largely done by means

of two basic concepts, namely Semi-Submersibles

(Semi’s) and drill ships. The main disadvantage of

using a ship is for its hydrodynamic behavior and in

particular the heave motion. This motion has a large

impact on the drilling operation. The development

of Semi’s was driven by the desire to create a better

hydrodynamic behavior for drilling operations. This

was achieved, but at the expense of the transit

speed, building costs and more importantly the

payload. The design problem of floating drilling is

essentially a tradeoff of a high payload; the ships

on the one hand and a good hydrodynamic behavior

thus Semi’s on the other. The goal of this research is:

“To create a better solution for the tradeoff between

the hydrodynamic behavior and the payload of a

floating drilling unit”

This is done using the SoS concept as a starting

point. This concept consisted out of two alterations;

an addition of a heave plate and a waterline gap.

To predict the motions of a ship with a heave plate

and a waterline gap DELFRAC was used. The first

investigation of these two alterations combined

did not yield the desired result. Therefore, it

was decided that the two alterations would be

separated. The focus would lie on the heave plate.

DELFRAC does not have an optimization routine

in its code. To bypass this shortcoming an Excel

model was made to use the separate numerical

output of DELFRAC from a ship and a heave plate

to make a combined motion prediction. To validate

this approach a comparison was made between the

predicted Excel motion and the DELFRAC motion.

The Excel model did not predict the motion behavior

very precise, because mass, added mass, damping

coefficient, spring coefficient and the wave exciting

forces of the combined motion were found by

simply adding the separate terms of the ship and

heave plate. The predicted RAO was very different

with the one that was obtained with DELFRAC.

All the terms, added mass, damping coefficient

and spring coefficient, were reviewed to check for

possible errors and only the spring coefficient was

entirely correct. The added mass and the damping

coefficient were corrected but even with these

values the predicted motion differs too much with

DELFRAC. The motion is driven by the wave exciting

force. The magnitude of this force is directly

dependent on its phase angle. This phase angle is

very sensitive and has to be predicted with a high

level of accuracy. This level of accuracy cannot be

reached using the prediction method used in the

Excel prediction.

A trial and error method was used to obtain the

optimal length location for a heave plate for heave

in head waves. This motion behavior was compared

with the original ship using a spectral analysis on

limiting conditions. It showed that the pitch motion

was the limiting motion instead of the heave motion.

For both the heave and the pitch motion, the

addition of a heave plate was not beneficial.

The conclusion is that the addition of a heave plate

is not beneficial in respect to the motion behavior of

a drill ship.

A side note has to be made the motion behavior of

the vessel did improve with beam waves, but this

was not further investigated.

Student: D.A. Manschot

Sponsor: Sea of Solutions

Committee: prof.dr.ir. J.A. Pinkster, dr.ir. D.J. Jansen, ir. G.H.G. Lagers, ir. J. Lusthof




Environmental Load Calculations on Space Frame Support Structures for Offshore Wind Turbines

The next step in offshore wind energy is deep

water, up to 50 meters. Where monopiles have

proven to be good concepts for shallow water

founded, small sized wind turbines, deeper water

conditions ask for stronger and stiffer support

structures. Space frame structures, such as tripods

and jackets are generally regarded as promising

technical alternatives to monopiles.

The complexity of the dynamic loading and response

of wind turbines require the use of accurate

computer calculations. Since existing software

for offshore windturbines design can only handle

monopiles, new software is required. Garrad

Hassan, the developer of the wind turbine analysis

program ‘GH Bladed’, has decided to adapt their

software for this purpose. For verification of this

new package results need to be compared with

those of renowned software, which is not available

at Garrad Hassan.

The subject of this thesis was to develop new

software to provide Garrad Hassan with a means for

verification, and free them from the need to obtain

a licence and training for other software. The new

software has been named SSWARC which stands for

“Support Structure Wave Response Calculator”.

The development of the new program is based on

a fundamental study of the analysis of space frame

structures. In this analysis a Finite Element Model

is used. SSWARC has been verified by comparison

to SESAM for predefined load cases and calculation

models.

The results of SSWARC compare well for certain

applications but do not match consequently and

precisely with those of SESAM. Still, with the

adapted software up and running, the thesis work

has been of great help to Garrad Hassan.

Student: A.H. van der Pol

Sponsor: Garrad Hassan

Committee: prof.ir. J. Meek, ir. G.H.G. Lagers, ir. M.B. Zaaijer, ir. D.J. Cerda Salzmann, dr. T. Camp




Deep water riser concepts offshore Angola

A key element of a Floating offshore production

system is the production riser. The riser is designed

to transport hydrocarbons between the seabed and

the production platform and vice versa. Increasing

water depths have gradually led to changes in

requirements for the design of the risers. Specific

deep water risers have recently been developed to

meet the changed requirements. Three relatively

new designs are the Steel Catenary Riser, the Hybrid

Riser Tower and the Tension Leg Riser. The focus

of the thesis study was on the Hybrid Riser Tower

(HRT) with the emphasis on the in-situ situation.

The HRT is a freestanding riser decoupled from

the moving floating platform and consisting of a

tower base (including foundation), a riser bundle,

a buoyancy can and flexible pipelines (jumpers)

connecting the top of the tower with the floating

platform. The buoyancy can is located at a certain

level below the sea surface in order to reduce

the influence of the waves. The buoyancy can

provides tension in the vertical riser bundle.

Static and dynamic analyses have been carried

out for establishing the dimensions of the main

components. Subsequently a cost comparison could

be made with alternative riser designs.

It has been found that in procurement, the HRT

is more expensive than the Steel Catenary Riser

and the Tension Leg Riser, but taking into account

installation costs and scheduling flexibility, the HRT

is a competitive solution for certain applications.

Water depth is an important parameter, but not a

factor limiting the feasibility of the HRT.

Student: S. van der Puttem

Sponsor: Heerema Marine Contractors

Committee: prof.ir. J. Meek, ir. G.H.G. Lagers, dr. P. Liu, ir. P. Salomé




LNG export and shipping in Arctic seas – a new way of LNG shipping in Arctic seas

Many oil companies consider the Arctic region as

one of the last frontiers for petroleum exploration

and production. The Arctic conditions pose a

number of challenges for the development and

export of hydrocarbons in these areas; chief among

them is the ice-covered sea during most of the year.

This study focuses on the LNG export plant and its

shipping in the Arctic areas.

The objectives are to:

• Obtain a further insight in LNG export and

shipping in the Arctic areas;

• Identify the most critical conditions/operations

along the LNG export and shipping chain;

• Zoom in on the most critical issue and seek for

practical improvements / solutions / alternatives.

The freight cost for Arctic LNG shipping on average

was almost twice as high as in a normal LNG project

and this cost is considered unacceptable from a

project point of view. Therefore LNG shipping in

the Arctic areas is selected as the focus. The LNG

carriers, being the most expensive item in LNG

shipping, are identified as the most critical issue

because they have not been used in the Arctic areas

before.

Several alternatives have been analyzed and the

hover barge concept was selected. Extensive study

and design have been done to work out the LNG

hover barge (named Rainbow I) concept. Main

issues that have been studied include:

• Determination of principal dimensions

• Power estimation

• Layout and subsystem selection

• Global structure design

• Initial structural strength and stability check

Research and benchmarking of existing hover

barges and structural calculations have shown

that the LNG Hover Barge concept is a technically

available, structurally feasible and economically

comparable alternative to the conventional way of

LNG shipping (i.e. by LNG Carriers) in the Arctic

areas for the case study considered.

Student: Y. Shu

Sponsor: Shell Global Solutions

Committee: prof.ir. J. Meek, prof.dr.ir. J.A. Pinkster, ir. G.H.G. Lagers, ir. H. Boonstra, M. Said, BSc

M.B.A., ir. E. van Haaften, ir. J. de Waal




Operability of a fl oating LNG Terminal - Development of a new approach and berthing concept for an exposed location

The environmental conditions in harbour

environments are benign. Offshore terminals are

situated in more exposed conditions. The open sea

provides no protection from waves, current and

wind. Nevertheless, due to onshore restrictions

such as safety requirements and permitting, the

industry is interested in offshore terminals for the

transshipment of LNG. The objective of this study is

therefore twofold; To improve berthing operations

in exposed environmental conditions and develop a

new berthing concept, not limited by conventional

tug use and to quantify the increased operating

limits of FSRU’s with these improved berthing

operations.

The study focused on a floating turret-moored

terminal (weathervaning) and a generic LNG Carrier

and resulted in the Terminal Towing Line concept,

which simplifies the operations while using known

technology. It avoids the requirement for Push-Pull

operations by the tugs.

In order to determine the operating limits of the

new concept and achieve an improved operability

the concept analysis was separated in three building

blocks:

Line and Motions analysis to determine the specific

operating limits of the critical components of the

approach and berthing operation.

Maneuvering analysis to assess the line and motions

analysis and to implement experience and a

practical maneuvering simulation in the results.

Downtime analysis to quantify the effect of the new

operating limits on weather downtime of a floating

terminal.

The operating limits were determined and assessed

with the use of three software tools. The Marin

tool Shuttle, the Alkyon tool ShipNavigator and

the DMC tool DTA. The combination of these three

tools proved to be effective and enables a concept

developer to quickly assess a new concept on three

different levels of detail. Per component (Shuttle:

lines, tugs, vessels, mooring), per operation

(ShipNavigator: approach, berth, moored condition)

or per year/lifetime (DTA: theoretical uptime) results

can be produced.

For a base case in the Gulf of Mexico a 10 percent

increase of operability could be concluded,

confirming this project to be interesting for further

research.

Student: J. Wolff

Sponsor: Shell Global Solutions

Committee: prof.dr.ir. J.A. Pinkster, prof.ir. J. Meek, ir. G.H.G. Lagers, M. Said BSc M.B.A., ir. E. van Haaften




Implementing a frequency domain approach for the fatigue analysis of offshore wind turbine support structures

The global community has an increasing demand for

energy to fuel its economic activities. At the same

time there is a growing trend towards sustainable,

low emission energy sources. One of the most

obvious sources is wind energy. While onshore wind

turbines have become commonplace, wind energy

has moved offshore only recently. It is the novelty

of putting a wind turbine out at sea that makes

the design process a whole new exercise when

compared to onshore wind farm developments. The

complex interaction of the soil, the structure and

wind and wave loads makes it a challenging field of

engineering.

An important aspect of the design process is the

fatigue assessment. The current industry standard

for the fatigue assessment of offshore wind turbines

is the time domain approach. In order to optimize

the design with respect to fatigue, the fatigue

analysis has to be performed a number of times.

This is a very time consuming method, which

furthermore gives little insight in the processes

involved in the fatigue of an offshore wind turbine.

A frequency domain approach has been developed

at Delft University of Technology that can be

performed in a short period of time and provides

insight in the behaviour of offshore wind turbine

with respect to fatigue. The objective of this thesis

was to develop a design tool that can be used to

perform a fatigue analysis in the frequency domain.

Using a finite element program transfer functions

giving the bending stress as a result of both

wind and wave loads can be determined for the

support structure. A transfer function giving the

horizontal load on the turbine as a function of

the wind speed is determined with the help of a

turbine simulation program. Aerodynamic damping,

damping experiences by the structure due to

the motion of the turbine relative to the wind, is

incorporated by determining the transfer function

for different values of damping. By combining the

transfer functions with the load spectra of wind and

waves the response spectra are obtained using a

spreadsheet program. These response spectra are

subsequently used to determine the fatigue damage

for a certain location on the support structure.

During the development of the design tool it was

found that the finite element program used was not

adequate for determining the wave loads. However,

once the transfer functions are determined

correctly, the design tool can be used to determine

the fatigue easily and quickly. It is difficult to assess

the magnitude of the aerodynamic damping. This

makes it difficult to give an exact figure for the

fatigue damage, but by taking upper and lower

limits for the aerodynamic damping a good estimate

can be made for the fatigue damage. Furthermore,

the tool can be used to gain insight in the behaviour

of the structure with respect to fatigue. The tool

may be particularly valuable in the preliminary

design phase. It is highly recommended that the

design tool be further developed.

Student: W.E. de Vries

Sponsor: Infra Consult + Engineering

Committee: prof.ir. J. Meek ir. G.H.G. Lagers ir. J. van der Tempel ir. D.J. Cerda Salzmann ir. M.B.

Zaaijer ir. F. Schuitemaker (IC + E)



104 1005


1051005

Samenvattingen van het afgelopen jaar


Samenvattingen afgelopen jaar106 1005

Samenvatting afstudeeronderzoeken juni 2006


Structural engineering

Possible use of C-Fix in Porous Asphalt

Student: R.N. Khedoe

Spoorvernieuwing in de London Underground

Student: A.M.P. van Rossum

Damping of vibrations in slender tubes of arch

bridges

Student: R. Gerbranda

Lifespan enlargement of deck plates of movable

steel bridges

Student: M.C. Schrieks

Technische haalbaarheidsstudie van een ultra-hoge-

sterkte betonnen boogbrug

Student: J. den Hollander

Connections Pile with Upper Structure for Concrete

Jetty Numerical analysis and design proposal

Student: W. Xia

Flexvloer – Onderzoek naar de constructieve aspec-

ten van een nieuw vloersysteem

Student: H.G. Burggraaf

On Isogeometric Analysis for Crack Modelling

Student: W.M. Swolfs

A Very Large Floating Container Terminal

Student: G.V.P. de Rooij

Laser welded steel bridge decks

Student: H. Stam

Haalbaarheidsonderzoek vervanging verslech-

terde houten brugdekken door middel van VVK

Brugdekken

Student: D. Leliveld

Design of an integral bridge by FE modelling

Student: J.E. Göttgens

Larch Round Wood and its applications

Student: R. Schuch

Adaptive Anticlastic Membrane Structures

Prestressed by Edge Cables and Actuators

Student: P.C. Oltheten

Building Engineering

Gekromde Hoogbouw

Student: M. Wiersma

Optimizing future risk management at Fluor based

on historical project data Background

Student: F.C.P. van Roij

Verhoging van de haalbaarheid van weginfrastruc-

turele projecten door toepassing van een publiek

privaat samenwerkingsmodel

Student: R.M. Schunck

Shaping the Virtual Wind Tunnel

Student: D.P.Snijders

Construction of Prefab Concrete Shells

Student: M. van Roosbroeck

Kinetic Space Frames

Student: P.A. van de Rotten

Hydraulic & Geotechnical Engineering

Smoothed Particle Hydrodynamics

Student: L. de Wit

Feasibility of IGW technology in offloading hoses

Student: S. Nooij

“3D numerical simulation of a harbour flow, applied

to Waalhaven, Port of Rotterdam”.

Student: H.H.Schonewille

Estimating Freak Wave Occurrence Probability in the

Agulhas Current

Student: A.J. Lansen


Samenvattingen afgelopen jaar 1071005

Influence of a secondary channel on bed morpho-

logy and sediment distribution at a river bifurcation

Student: J.J. de Nooijer

Smart Nourishment of the Frisian Inlet

Student: T.M. Kluyver

Sand Balance “Loswal Noord” - The Net Contribution

of “Loswal Noord” to the Sand Budget of the Dutch

Coastal Foundation

Student: M. Slee

Geomatrically open filters in breakwaters

Student: E.F. Uelman

Vetiver grass as bank protection against vessel-

induced loads

Student: D.J. Jaspers Focks

Design of granular near-bed structures in waves and

currents

Student: J. van den Bos

Run-up Reduction through Vetiver grass

Student: A. Algera

Equilibrium and stability of a double inlet system

Student: R. Brouwer

Siltation of Incheon Terminal basin and the

Approach Channel

Student: J.J.M. van der Lans

Uncertainty in the application of Bay Shape

Equations

Student: R. Lausman

Verbetering Zeetoegang IJmuiden: Systeem met

keersluis, open tijdens laagwater

Student: N. van der Zwan

Stormvloedkering in de Westerschelde

Student: J.M. van der Meer

Door grond horizontaal belaste palen

Student: Is. Cherqaoui

Capacity study for the port of Buenos Aires,

Argentina

Student: R. Smits

Dynamic Response of a Transatlantic Tunnel to a

Hypersonic Train

Student: W. Verdouw

Watermanagement

Studie naar de bandbreedte van een Q(h)-relatie bij

de koppeling tussen SOBEK en SIMGRO

Student: J. Hornschuh

The influence of compartmentalisation on flooding

in Central Holland

Student: E.P. de Bruine

Suitability of natural tracers for determination of

runoff generation

A study in the Maisbich catchment (Luxembourg)

Student: M. Jasperse

Land Subsidence and Water Management in

Shanghai

A study into the reason, prevention methods and

future development of land subsidence in Shanghai.

Student: Q. Wei

Hergebruik van Afvalwater: Duurzame bron of onno-

dig risico?

Student: L. Meijer

Substandard Supply Minutes in relation to risk

management for water supply

Student: S.C.Alberga

Development of Indirect Potable Reuse in impacted

areas of the United States

Student: H.P. Jansen

Transport & planning

Netwerkconcepten in Ruimtelijke Planning

Student: M.C. van Breukelen

Machine Learning en het voorspellen van de indivi-

duele schadekans

Student: C.P.J. van Hinsbergen



Openbaar Vervoer Paramaribo:

Een netwerk en lijnennet ontwerp

Student: S. Ferrier

Verkeerscirculatieplan voor Hoek van Holland op

drukke stranddagen.

Student: A. Meurs

Verkenning naar de toepasbaarheid van microsimu-

latie bij beslissingsondersteuning

Student: J.R. de Vos


Er waren deze bundel geen samenvattingen van

Technische Aardwetenschappen beschikbaar


Concrete LNG FPSO

Student: K. Loijen

Availability of a weathervaning LNG import import

terminal

Student: A. van der Pijl

Extension of pipelay capacity on Allseas’ Solitaire by

S-lift implementation

Student: M.Dikkers

Samenvatting afstudeeronderzoeken maart 2006


Mechanica, Materialen en Constructies

Voorontwerp en dynamische analyse van een hard-

houten tuibrug voor langzaam verkeer

Student: J.J.M. van der Asdonk

BOUW - Software voor bepaling tuikabel-voorspan-

krachten

Student: P.A. Brongers

Bouw - Voorgespannen Spoorbrug in Hogere Sterkte

Beton

Student: H.J. de Bruijn

Experimenteel onderzoek naar de RCM-methode

Student: S.M. van Dalen

Phenomenological Modelling of Vortex-Induced

Vibrations of Deep-Water Risers

Student: W. Hoogkamer

BOUW - Minimum wapening in gewapend betonnen

platen

Student: J. Keijnemans

Bouw - IJmeerverbinding

Student: R.L.J. Maes

Joint behaviour in microtunnelling processes

Student: Mohammed Abdelkarim Taher

Innovation of stress and damage reduction in bored

tunnels during construction,

based on a shield equilibrium model

Student: Q.C. de Rijke

Discontinuous Galerkin methods for elastoplasticity

Student: D. Romagosa Sanchez-Monge

Bouwtechniek en bouwproces

Hoogbouw op ‘Stapeldok’

Student: M. Bahri

De “Rotonde”

Student: J.M. Brouns

Waardevol verleden...

Student: R. M. Burer

Koelkast of broeikas?

Student: M.D. van Donselaar

Deployable Structures based on Mechanisms in

Nature

Student: W.L. Dumans

Constructief ontwerp van het nieuwe stadhuis van

Gouda

Student: T.E. de Graaff

Constructief glazen element

Student: J.F. van Heusden

Constructief Ontwerp ‘VandenEnde Musicaltheater’

Student: S.T. Kiefte



“Bridge to China”

Student: K.T. Lee

Lightness in glass constructions

Student: J. Luttmer

De Haagsche Zwaan

Student: G.J. Roos

Een snel wegneembare overkapping van tentdoek

Student: N. Roovers

Techniek in Mijnbouwkunde

Student: R. Sanders

Waterbouwkunde & Geotechniek

Large-scale coherent structures in turbulent shallow

flows

Student: W. van Balen

The evaluation of piping at existing flood defence

constructions

Student: A.J. Boer

Erosion resistance of a grass top layer against wave

overtopping

Student: W. van den Bos

Klimaatverandering en Binnenvaart

Student: C.G. Bosschieter

Admittance policy tidal bound ships

Student: R. Bouw

Side channels to improve navigability on the river

Waal

Student: C.A.J. van Dam

Design of a cooling water outfall system

Student: V.N. van Dijk

Nourishment Behaviour Delray Beach

Student: W.M. Hartog

Probabilistic analysis of typhoon induced hydraulic

boundary conditions for Suo-nada Bay, Japan

Student: E.N. Klaver

Compensation Grouting Experiments in Sand

Student: R.M. Kleinlugtenbelt

Humplike nourishing of the shoreface

Student: L. Koster

The Irrigation System as an Open System; Proyecto

Rio Dulce and the Rio Dulce Basin

Studen: C.N. Lieveld

Jetgrouten

Student: R.M. Loeffen

Theoretical and Experimental study on the place-

ment of Xbloc

Student: E. ten Oever

Itapocú Inlet, Brazil

Student: L.M. Perk

Planning and technical feasibility study deepwater

port ‘Zona Portuaria Simon Bolivar’, Venezuela

Student: S. van Poeteren

Transverse slope effects on widely graded sediment

Student: P.E.M. Schoonen

Drifting Sea Ice

Student: T.J. Segboer

A probabilistic flood risk assessment and the impact

of compartmentation

Student: R.P.G.J. Theunissen

Watermanagement

Saturation in the New York City Watershed

Student: M.A. Borst

Voorwaarden buitendijkse bebouwing langs rivieren

Student: L.A.C. van Genugten

Hydrological modelling for a micro hydro-power dam

in the Panato creek, Suriname

Student: T. Lieuw



Application of a semi-distributed hydrological model

based on the REW approach to the Collie River

Basin, Western Australia

Student: E. Tromp

Model Predictive Control on Irrigation Canals; appli-

cation of various internal models

Student: R.M.J. Wagemaker

”De provincie Zuid-Holland zit er warmpjes bij”

Student: B.G. van de Weerdhof

Use of culverts in dikes in the floodplain

Student: T. Wilms

Estimating the influence of on-farm Conservation

Practices on the Water Balance,

Case of the Mzinyathini Catchment in Zimbabwe

Student: L. Woltering


Functionele eisen voor beweegbare bruggen

Student: C. Hofma

Financieel-economische haalbaarheid van ontwikke-

ling van meervoudig ruimtegebruik bij

railinfrastructuur in stedelijk gebied

Student: M. Kokshoorn

Woonmilieus aan de Zuiderzeelijn

Student: H.N. Vuong

Optimal utilization of capacity

Student: H.J.J. Wieringa



Development of a CFD model for a phosphorus

producing submerged arc furnace

Student: A.T. Adema

The effects of surfactants on the efficiency of solu-

tion gas drive

Student: Ali Barati

An emf cell to measure thermodynamic properties of

the magnesium – salt flux – impurity system

Student: M. Goense

Modelling of Recycling Systems - Applied to Car

Recycling

Student: G.J. de Haan

Dynamic Interaction between Slag and Coke in the

Blast Furnace

Student: A. Hoogervorst

The prediction of dross formation and the contain-

ment of dross on an Industrial

Aluminium Recycling Plant

Student: V.A. de Roode


Deposition of Colored Tracer Latex Particles in

Sandstone

Student: H. Bennaceur

Sensitivity Study of Fracture Properties, Related to

the Production of Hydrocarbons

Student: M.W.N. van Galen

Engineering Geology

Numerical modelling of rock mass decay in road cuts 88

Student: W. Tegtmeier


An analytical, numerical and experimental approach

of parametric roll of a tophat in irregular seas

Student: F.W. Blaauw

Standardised wave data bases on power level

Student: M.F. Burger

Deep water buoys – review study

Student: C.R.E. de Groot

Pipeline rotation during installation of inline struc-

tures

Student: J. Mulder

Development of a compliant cone for solid tubular

expansion

Student: 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

Student: 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 leidin-

gen

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



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


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

Student: 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 reco-

very system

H.M. Kruimel Allseas

Pipeline rotation during installation of inline struc-

tures

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

Student: Reinout Storm

Installation of large subsea structures with buoy-

ancy tanks for passively controlled deployment

J.J.H.F. Verweij


Leerstoelen faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen

1151005




116 1005

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



1171005

Leeropdracht Naam hoogleraar Telefoon 015-27

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 vervoeren 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

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

Documents

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