FvanderZiel Master Thesis Presentation Parachute barrier Sep2009

609 views

Published on

Movable water barrier that is less expensive as conventional movable barrier. A parachute hanging on a bridge.

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
609
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
5
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

FvanderZiel Master Thesis Presentation Parachute barrier Sep2009

  1. 1. Beweegbare waterkering voor de 21e eeuw Technologie-evaluatie “parachute dam”, voor een toekomstig “Afsluitbaar Open Rijnmond” Master thesis: “Movable water barrier for the 21st century” F. van der Ziel BSc Technische Universiteit Delft Faculteit: Civiele Techniek en Geowetenschappen Sectie: Constructieve Waterbouwkunde 21 september 2009 1
  2. 2. Voorwoord … 2 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  3. 3. Inhoudsopgave • Aanleiding • Doel is innovatie • Randvoorwaarden en eisen • Ontwerplijn ingenieur vs. architect • Literatuur onderzoek • Ontwerpen met doek • Varianten van een parachute kering • Beweegbare waterkering voor de 21e eeuw • Life-cycle kosten van doek • Conclusies en aanbevelingen • Evaluatie voor verder onderzoek aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 3 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  4. 4. Aanleiding Haringvliet Dam aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 4 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  5. 5. Mogelijk oplossing; een “Afsluitbaar open Rijnmond” (AOR) aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 5 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  6. 6. Voordelen van “Afsluitbaar Open Rijnmond” Niet verhogen! Ontwikkeling bij het water! Weg halen?! Bebouwen?! aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 6 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  7. 7. Doel thesis is innovatie Evaluatie van een mogelijk innovatieve beweegbare waterkering voor de 21ste eeuw dat technisch en economisch uitvoerbaar is. a) Geïntegreerd in AOR; nieuw type beweegbare waterkering; b) geoptimaliseerd met synthetische materialen; c) gecombineerd met architectuur; multifunctioneel landgebruik. Een innovatie moet het “nut” voor de samenleving vergroten nut = baten – kosten Innovatie = een (groter) “nut” efficiënter creëren aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 7 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  8. 8. Nieuw type waterkering voor AOR ? Rivier (laag water) Zee Rivier (hoog water) stuw stormvloedkering ? 1ste helft 20e eeuw 2de helft 20e eeuw 1ste helft 21e eeuw ? aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 8 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  9. 9. Synthetische materialen i.p.v. staal Doek in plaats van stalen deur Touwen in plaats van staalkabels Staal is zwaar, heeft veel onderhoud nodig, is tijdens gebruik milieu onvriendelijk en heeft een lagere weerstand tegen vermoeiing. Waarom worden deze materialen niet vaker toegepast? aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 9 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  10. 10. Meerdere functies in één constructie kering brug theater Mono cultuur Landgebruik aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 10 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  11. 11. Randvoorwaarden en eisen scheepvaart locatie en omgeving AOR strategie Maas Haringvliet + Hollands Diep aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 11 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  12. 12. Ontwerpen van beweegbare waterkering • Flexibel en duurzaam • Betrouwbaarheid door minimaliseren van: - complexiteit - slijtage - bewegende delen (onder water) - blootstelling aan milieubelastingen • Bewustzijn creëren • Mogelijkheid tot inspectie en onderhoud • Sterkte- en stabiliteitseisen • Belastingen aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 12 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  13. 13. Ontwerplijn ingenieur vs. architect ontdekken behoefde omzetten nog steeds begrip creëren dezelfde behoefde? eisen meer inzicht? ontwikkelen concepten voldoe ik aan de eisen? oplossingen evaluatie probleem vaststellen versus fascinatie oplossing zoeken versus probleem zoeken aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 13 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  14. 14. Fascinatie voor parachutekering Alleen trekkrachten: weinig materiaal + Licht: snelle installatie + Licht: geen speciaal materieel + Geen complexe drempel constructie + Synthetisch: weinig onderhoud Misschien goedkoopste kering ooit!? aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 14 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  15. 15. Ontwerpen op trek is fascinerend Vizier stuwen; ontworpen jaren 50 Balgstuw; ontworpen jaren 90 aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 15 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  16. 16. Literatuur onderzoek naar parachute keringen • Ik ben niet de enige • Gedrag voorspellen en toetsing is goed mogelijk • Dynamisch gedrag is niet slecht bij milde golfcondities • Sterkte materiaal (meer dan) voldoende • Kosten balgkering liggen 15% tot 50% lager • Enkel berekend niet ontworpen: a) geen overzicht van de mogelijkheden b) geen constructieve optimalisatie (J. K. Vrijling) (E. Pechtold; A. Knippels) (A. van der Toorn) aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 16 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  17. 17. Ontwerpen met doek • grote breedtes • connecties • plooi en piek spanningen • grote rek • verplaatsing • vorm afhankelijk van belasting en v.v. • dynamisch gedrag • berging doek (BAM DMC 2004) • sluiting deels vanzelf door hydrostatische druk of stroming (impuls) • vervanging elke 30 jaar (Driessen 1998) (Driessen 1998) aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 17 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  18. 18. Grote+oriëntatie doek bepalen krachten, v.v. Hydrostatische druk duwt het doek tegen drempel en zijkanten en zorgt voor een water- dichte afsluiting. bovenaanzicht Lengte doek (L,s) bepaald reactiekrachten in landhoofden. Breedte doek (W) bepaald verticale component en plooi. doorsnede aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 18 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  19. 19. Varianten van een parachute kering enkel ontwerp boom matras multiple / weerstand getrapt aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 19 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  20. 20. Vier mogelijke concepten Vizier stuw met doek A-frame Schouder Side-wing aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 20 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  21. 21. Beweegbare waterkering voor de 21e eeuw Voetgangersbrug met parachutekering Nieuwe Merwede opgehangen aan het brugdek Beneden Merwede doek aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 21 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  22. 22. aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 22 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  23. 23. Sterkte brug vs. grote doek (&drempel&landhoofden&..) Tui-krachten zijn rood omcirkeld kN dichte kering open kering Waar ligt het optimum? kN dichte kering open kering aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 23 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  24. 24. Doek en tuien van synthetische materialen Tuien en kabels aan/in het doek: touwen van Dyneema® vezels. Zeer sterk en bewezen. Grootste tot nu toe: 183 mm; ruim 20.000 kN “breek sterkte”. (Lankhorst|Ropes) Doek: zelfde als Balgstuw Ramspol; PA (polyamide), nylon in rubber verweven. Grote elastischiteit om piek spanningen weg te leiden. (BAM DMC 2004) (Lankhorst|Ropes 2009) aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 24 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  25. 25. Openen en sluiten van de kering a) b) aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 25 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  26. 26. Life-cycle kosten van doek • De totale kosten (Netto Contante Waarde) voor de brug en kering over de Merwede zijn geschat op €143,4M • Een stalen deur zal minimaal 30% duurder zijn • Life-cycle kosten van het doek zijn 43% van de totale life-cycle kosten van de kering Conclusie: • De levensduur van het doek en de kering moeten worden afgestemd • Optimalisatie naar een zo klein mogelijk doek aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 26 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  27. 27. Conclusies en aanbevelingen (1/3) Afsluitbaar Open Rijnmond • Architectuur en ruimtelijke ordening dienen een grote rol te spelen bij het ontwerp van de keringen • Watermanagement van het hele gebied is zeer complex; mogelijke wensen en randvoorwaarden geven technisch grote uitdagingen voor de beweegbare waterkeringen • De scheepvaart zal bepalende randvoorwaarden leggen op het ontwerp van de keringen • Een kosten raming voor de stremming van de (rivier en zee) scheepvaart is vereist aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 27 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  28. 28. Conclusies en aanbevelingen (2/3) Parachutekering algemeen • Een parachutekering is technisch goed mogelijk • Er zijn meerdere ontwerpen mogelijkheden • De kering is toepasbaar in een “Afsluitbaar Open Rijnmond” • Ontwerpen met doek geeft mogelijk een kostenreductie van enkele honderden miljoenen voor een “Afsluitbaar Open Rijnmond” in vergelijking met conventionele ontwerpen • De oriëntatie van het doek, die afhankelijk is van de belasting, is bepalend voor het ontwerp van de gehele kering aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 28 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  29. 29. Conclusies en aanbevelingen (3/3) Brug + parachutekering • Een enkele kering van ruim 200m breed is mogelijk met een “brug+parachutekering” constructie • Een relatief zeer kort (in doorsnede) doek kan worden toegepast gezien het doek wordt ondersteund door de brug • Het systeem voor openen en sluiten kan relatief simpel gehouden worden • Inspectie en onderhoud zijn door de aanwezige brug goed mogelijk aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 29 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  30. 30. Evaluatie voor verder onderzoek • Optimalisatie nodig; grote doek vs. sterkte brug • Dynamische gedrag; onderzocht moet worden of de natuurlijke frequentie laag genoeg is t.o.v. de golffrequentie • Een 3D model is vereist om de oriëntatie van het doek en dus de krachten verdeling te kunnen voorspellen • Een schaaltest is vereist voor het functioneren van de kering en het voorspellen van het dynamisch gedrag • De specifieke risico’s van een parachute en van een brug+parachutekering in het bijzonder, dienen te worden onderzocht aanleiding/doel/eisen/fascinatie/literatuur/doek/varianten/brug+kering/kosten/conclusies/evaluatie 30 Master thesis: Movable water barrier for the 21st century 21 September 2009, F. van der Ziel BSc
  31. 31. Beweegbare waterkering voor de 21e eeuw Technologie-evaluatie “parachute-dam”, voor een toekomstig “Afsluitbaar Open Rijnmond” Master thesis: “Movable water barrier for the 21st century” F. van der Ziel BSc Technische Universiteit Delft Faculteit: Civiele Techniek en Geowetenschappen - Figuren van F. van der Ziel; anders: genoemd bij het figuur of onbekend. Sectie: Constructieve Waterbouwkunde - Dyneema® is een geregistreerd 21 september 2009 handelsmerk van Royal DSM N.V. contact: f.vanderziel@gmail.com

×