TNO06 Dynamisch gedrag van hoge gebouwen in Deltasteden fase2

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 (HIVIBE) 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

Activiteit
1e jaar Selectie gebouwen voor monitoring
1e – 4e jaar Metingen en testen aan 5 á 6 gebouwen
1e – 4e jaar Analyseren data
1e – 4e jaar (FEM) berekeningen
1e – 4e jaar Ontwikkeling procedure (incl. model) voor berekening hoogbouwtrillingen
1e – 4e jaar Perceptiestudie onder gebruikers van 1 van de gemonitorde gebouwen

Verwachte resultaten

1 Overzicht van potentiele hoogbouwcasussen voor monitoring en selectie van gebouwen die gemonitord zullen worden
2 Meerdere rapportages van metingen en testen aan gebouwen (rapport per gebouw).
3 Dynamische eigenschappen van 5 á 6 hoogbouwprojecten
4 Database met meetresultaten
5 (Gekalibreerde) berekeningen aan hoogbouwprojecten
6 Begrip van de (modellering van de) dynamische eigenschappen en invloed van de bodem
7 Procedure (incl. model) voor berekeningen hoogbouwtrillingen ontwerppraktijk
8 Publicaties over de resultaten van de metingen en testen aan de gebouwen
9 Publicatie over de vergelijking van de metingen en berekeningen
10 Publicatie over de procedure (incl. model) voor berekeningen hoogbouwtrillingen ontwerppraktijk
11 Publicatie over vergelijking van criteria met resultaten perceptiestudie hoogbouwgebruikers
12 Hoofdstuk over dynamica van hoge gebouwen in boek over windbelastingen

Innovativiteit

Dit project is een opvolging van een eerder project, fase 1. Het eerdere project was een oriënterend onderzoek naar de haalbaarheid. De haalbaarheid is voldoende gebleken om het verdergaan met fase 2 te rechtvaardigen.
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
• Bepalen van meerdere constructie eigenschappen onder dynamische windbelasting
• Metingen op de fundering
• Verschillende trillingsvormen
• Excitatie van het gebouw
• Bepaling dynamische eigenschappen op basis van nieuwe visuele meettechniek (vibrometrie)

Valorisatie

TNO:
Resultaat wordt gedeeld binnen het project:
– Meerdere rapportages van metingen en testen aan gebouwen (rapport per gebouw)
– Dynamische eigenschappen van 5 á 6 hoogbouwprojecten.
– Publicaties over de resultaten van de metingen en testen aan de gebouwen

TNO en deelnemende partijen:
Resultaat wordt gedeeld binnen het project:
– Overzicht van potentiele hoogbouwcasussen voor monitoring en selectie van te monitoren gebouwen.
– Gekalibreerde berekeningen aan hoogbouwprojecten.
– Procedure (incl. model) voor berekeningen hoogbouwtrillingen ontwerppraktijk.

TNO en deelnemende partijen:
Publiceren van de uitkomsten
– Begrip van de (modellering van de) dynamische eigenschappen en invloed van de bodem .
– Publicatie over de vergelijking van de metingen en berekeningen.
– Publicatie over de procedure (incl. model) voor berekeningen hoogbouwtrillingen ontwerppraktijk.

TNO en enkele deelnemende partijen:
Resultaat wordt gedeeld binnen het project:
– Ruwe meetdata.
– Uitgewerkte meetdata.

TNO en enkele deelnemende partijen:
Publiceren van de uitkomsten:
– Een deel van de uitgewerkte meetdata.
– Hoofdstuk over dynamica van gebouwen onder wind in boek over windbelastingen.
– Publicatie over vergelijking van criteria met resultaten perceptiestudie hoogbouwgebruikers.

Link naar projectresultaten: https://365tno.sharepoint.com/teams/P060.45725/TeamDocuments/Forms/AllItems.aspx?RootFolder=%2fteams%2fP060%2e45725%2fTeamDocuments%2fExternal%20Audience&FolderCTID=0x012000FA96119AA14A4A4BB50BA1A9B39D1861

Link naar projectresultaten…