TNO04 Dynamisch gedrag van hoge gebouwen in Deltasteden

Aanleiding van het project

Het ontwerp van hoogbouwconstructies wordt naarmate gebouwen slanker en hoger worden meer en meer bepaald door het dynamisch gedrag. De eisen die gesteld worden aan het comfort van gebruikers gerelateerd aan trillingen zijn maatgevend voor het ontwerp van de constructie van slanke en hoge gebouwen. Om slank te kunnen construeren is te conservatief ontwerpen daarentegen niet wenselijk. Maatregelen om trillingen achteraf, na oplevering van het gebouw, te reduceren zijn ingrijpend en kostbaar.
Uit economische overwegingen is het daarom wenselijk het trillingsgedrag in de ontwerpfase nauwkeurig te kunnen voorspellen.
Recent onderzoek toont aan dat deze dynamische eigenschappen in de (Nederlandse) praktijk afwijken van de modellen. Uit dit onderzoek, uitgevoerd door TNO in een consortium met meerdere partners, blijkt dat bestaande internationaal gebruikte gesimplificeerde ontwerpregels niet passen op de hoogbouwconstructies met funderingen in slappe bodems. Deze situatie komt met name voor in steden in deltagebieden, zoals in de Nederlandse hoogbouwsteden, maar ook in deltasteden elders in de wereld.
De slappe bodem heeft een substantiële invloed op het dynamisch gedrag van slanke en hoge gebouwen. Dit kan enerzijds betekenen dat er na gereedkoming van het gebouw onverwacht toch problemen optreden met optredende trillingen, of anderzijds dat de constructie overgedimensioneerd wordt dan wel ingrijpende, dure maatregelen worden getroffen. In beide gevallen leidt dit tot onnodige kosten.
Klimaatverandering en de effecten ervan hebben enerzijds impact op de windbelasting, en anderzijds op de eigenschappen van de bodem (gerelateerd aan neerslag, droogte en temperatuur). Zowel het veranderende windklimaat als de veranderende bodemeigenschappen hebben impact op het hoogbouwontwerp.

Doel van het project

Het doel van dit onderzoeksproject is een nauwkeuriger voorspelling van trillingen in het ontwerpstadium van hoogbouw.
Belangrijke onderzoeksdoelen hierin zijn
(1) de bepaling van de invloed van de fundering en bodemcondities op de demping;
(2) de invloed van de grootte van de belasting en lange duur effecten op de dynamische eigenschappen;
(3) de ontwikkeling van nieuwe ontwerpgereedschappen;
(4) het opzetten van een monitoring platform voor hoogbouw waarbinnen een uitgebreide dataset wordt opgebouwd voor validatie van rekenmodellen;
(5) De evaluatie van de perceptie van waargenomen trillingsniveaus in relatie tot grenswaarden in bestaande richtlijnen.
Dit project draagt bij aan het leefbaar houden van steden en stedelijk gebied door gereedschappen te ontwikkelen waarmee trillingshinder en -veiligheid van hoge en slanke gebouwen beter begrepen en voorspeld kunnen worden. De nadruk ligt bij deze ontwikkeling op slappe bodems en extreme wind.

Omschrijving van de activiteiten

Onderzoek naar te meten gebouw-, grond en funderingseigenschappen
Opstellen overzicht van geschikte meettechnieken
Inzicht in baten van verschillende meetcampagnes
Opstellen plan voor vervolg
Uitvoeren meetplan
Analyseren meetdata
Uitvoeren geavanceerde (FEM) berekeningen
Opstellen Modellen / handvatten voor de praktijk

Verwachte resultaten

Overzicht van te meten gebouw eigenschappen
Overzicht van meettechnieken
Database met meetresultaten
Begrip van de dynamische eigenschappen en invloed van de bodem
Dynamische eigenschappen van verschillende hoogbouwprojecten
Geavanceerde (FEM) modellen
Modellen en handvatten voor de praktijk

Innovativiteit

In de huidige praktijk wordt gebruik gemaakt van gesimplificeerde modellen gebaseerd op internationale databases van gemeten gebouweigenschappen.
In dit project worden de modellen verbeterd en komen aanvullende metingen beschikbaar.
De uit te voeren metingen bevatten meerdere aanvullingen op het huidige kennisniveau:
• Lange duur (ten minste een jaar)
• Meten tijdens en na de bouwfase
• Gelijktijdig bepalen van meerdere constructie eigenschappen onder dynamische windbelasting
• Metingen op de fundering
• Verschillende trillingsvormen

Valorisatie

Ruwe projectresultaten worden binnen het project gedeeld en uitgewerkte meetdata wordt gedeeld door middel van publicaties.