Geokunststoffen in de GWW

Samenvatting project

Een paalmatras is een duurzame, snelle, veilige en kosteneffectieve methode om infrastructuur te bouwen in deltagebieden. Een paalmatras bestaat uit een aardebaan op palen die wordt gewapend met geokunststof.
Het onderzoek richt zich op het ontwikkelen van nieuwe kennis en ontwerpprocedures voor drie nieuwe typen paalmatrassen:
- Klimaat-robuuste paalmatrassen
Genereren kennis over gedrag paalmatras voor situatie met extreme regen en hoge grondwaterstand.
- Paalmatrassen in hoge-snelheid-spoorwegen
Genereren kennis over kritische treinsnelheid van paalmatrassen in vergelijking met andere bouwmethoden op slappe grond;
- Aardbevingsbestendige paalmatrassen
Genereren kennis over de invloed van een aardbeving op een paalmatras;
Het onderzoek bestaat uit het creëren van inzicht in de werking van de nieuwe paalmatras-typen, het genereren van data, en het daarmee ontwikkelen en valideren van de nieuwe reken-procedures. Deze data worden verkregen door:
- Veldmetingen in de Rotonde de Weteringen in de N210 bij Bergambacht (TenCate & Deltares)
Invloed water, invloed type geokunststof
- Experimenten en labproeven in de Deltares Modelhal (Deltares & TenCate)
Paalmatras-model gaat ‘in bad’;
Invloed water op het gedrag van verschillende granulaat-typen.
- Veldproef en lab-proeven (Kyung Hee)
Lange termijn gedrag van hoge paalmatras in veldproef gedurende extreme-regen periodes en lange droge periodes;
Lab pull out tests: wrijving verschillende typen geokunststof - grond
- Statische en dynamische numerieke analyse FEM: Abaqus en DEM: EDEM
(Kyung Hee)
kritische treinsnelheid op paalmatrassen;
aardbevingsbelasting;
stijfheid ondergrond onder paalmatras, interactie geokunststof - grond
- Analyse en opstellen nieuwe ontwerp-procedures en maken publicaties (Deltares, Kyung Hee en TenCate)

Doel van het project

Het genereren van inzicht in en kennis over het gedrag van de drie nieuwe typen paalmatrassen. Op basis van deze nieuwe kennis: het ontwikkelen van ontwerp-procedures voor deze drie paalmatras-typen. De volgende kennis wordt specifiek ontwikkeld:
 Inzicht in de werking van een paalmatras bij extreme regen droogte overstroming of een te hoge grondwaterstand
 vaststellen en analyseren van de kritieke treinsnelheid van een paalmatras op slappe bodem
 vaststellen van de werking van een paalmatras onder seismische belasting
Bij ieder van de drie nieuwe typen paalmatrassen wordt vervolgens een ontwerp-procedure ontwikkeld. Dit onderzoek sluit perfect aan op de accenten die de KIC legt ten aanzien van bodemdaling zetting innovaties en enabling technologies rond klimaat-adaptief bouwen circulaire economie door het hergebruik van grondstoffen en reduceren van primaire bouwstoffen het mitigeren van natuurrampen en overstromingen en het stimuleren van mobiliteit.

Motivatie

Geokunststof toepassingen in de GWW sector en in het bijzonder paalmatrassen zijn duurzaam geven minder risico’s bij bouwen op slappe grond dragen bij aan de circulaire economie door vermindering van gebruik en vermeerdering van herbruik van primaire bouwstoffen en zijn kosteneffectief. Het onderzoek richt zich op drie nieuwe typen paalmatrassen. Internationaal bestaat geen kennis over of ervaring met deze nieuwe paalmatrassen-typen: Klimaat-robuuste paalmatrassen in deltagebiedenP aalmatrassen kunnen nog niet worden toegepast in situaties waarbij de matras nat wordt door extreme regen overstroming of een te hoge grondwaterstand. Dit komt doordat de kennis ontbreekt over de invloed van water in een paalmatras. Hierdoor wordt gekozen voor niet-duurzame en onnodig dure oplossingen zoals betonnen platen. Dit onderzoek sluit aan bij SDG 13 klimaatverandering en SDG 9 (bodemdaling zeespiegelstijging) van de VN.Paalmatrassen in hoge-snelheid-spoorwegenDe kritieke snelheid van treinen op slappe ondergrond is laag. De maximale snelheid van treinen is 60% van de kritieke snelheid. Dit is vooral een probleem voor gebieden met veel veen of organische klei binnen Nederland waar behoefte is aan upgrade voor meer en sneller treinverkeer. Maar ook buiten Nederland waar op grote bouwopgave voor nieuwe lange hoge-snelheidslijnen.Het onderzoek zal zich richten op kritieke snelheden van spoorlijnen op paalmatrassen in zulke slappe gebieden. Dit onderdeel sluit goed aan bij SDG 9 (industry innovation and infrastructure) van de VN. Aardbevingsbestendige paalmatrassen Er is nog geen enkele kennis over de aardbevingsbestendigheid van paalmatrassen. Dit is een kansrijk onderdeel omdat het niet voor niets is dat Japan het gebruik van geokunststof wapening in spoorbanen verplicht heeft gesteld vanwege de goede prestaties van de geokunststof bij aardbevingen. Aardbevingsbestendige paalmatrassen zijn interessant in Noord-Nederland en andere aardbevingsregio’s.

Locatie

Delft

Uitgevoerde acties

2018
 Maken plannen en afspraken
 Voorbereiden veldmetingen Rotonde de Wetering
2019
 Maken monitoringsplan en aanbrengen meet instrumenten in de Rotonde de Weteringen in de N210 bij Bergambacht
 Mobilisatie test-setup voor proeven Deltares
 Materiaalonderzoek nat/droog granulaat
 Ontwerp en installatie veldproef Korea
 Start numerieke studie waaronder invloed stijfheid ondergrond en kritieke snelheden van spoorwegen op slappe grond
2020
 Afronden experimenten Deltares
 Analyse resultaten experimenten Deltares
 Pull-out tests Korea
 Voortzetten meten in Rotonde de Wetering
 Analyse en publicatie metingen Rotonde de Wetering
 Afronden veldproef Korea
 Vervolg numerieke studie Korea oa kritische snelheid treinen en aardbevingen
 Start opstellen ontwerp-procedures voor de drie paalmatras-typen
 Twee publicaties in NL vakbladen
2021
 Afronden opstellen ontwerp-procedures voor de drie paalmatras-typen
 Internationale publicaties over experimenten Deltares veldproef Korea numerieke analyses ontwerp-procedures.
 Afronden en indienen publicaties
Samenwerking:
 Periodiek (vijf keer per jaar) online overleg Deltares / Kyung Hee en indien nodig ook TenCate
 Planvorming en startoverleg proevenserie Deltares met minimaal Deltares en TenCate
 Planvorming en startoverleg veldproef Korea met minimaal Kyung Hee en Deltares
 Toezicht / afspraken / meten geometrie met aannemer bij Veldmonitoring: TenCate
 Leveren materialen en bijdrage planvorming/discussie/analyse voor Deltares proeven: TenCate
 Aanleveren data over praktijkprojecten: TenCate
 Analyse resultaten opstellen ontwerp-procedures en schrijven van publicaties: samenwerking TenCate / Deltares / Kyung Hee

Verwachtte resultaten

1. Publicatie over veldmetingen Rotonde de Wetering: invloed extreem weer hoge grondwaterspiegel en geokunststof typen (2019 + 2020)
2. Publicatie over experimenten Deltares inclusief klimaat-bestendigheid paalmatrassen (2020)
3. Publicatie over klimaat-robuuste paalmatras inclusief ontwerp-procedure (2021)
4. Publicatie over veldproef Korea (2020)
5. Publicatie over numeriek onderzoek (ondergrond interactie aardbevingen) (2019/2020)
6. Publicatie over kritieke snelheid spoorwegen op paalmatrassen (2021)
7. Publicatie over het gehele project (2021)

Innovativiteit

Een paalmatras is een duurzame snelle veilige en kosteneffectieve methode om infrastructuur te bouwen in gebieden met een slappe bodem. Het innovatieve gehalte van dit onderzoek zit in de nieuwe paalmatras-typen: Paalmatrassen worden nog nergens in de wereld onder grondwater aangelegd en er bestaat bovendien geen kennis over de klimaat-robuustheid van een paalmatras. Hierdoor dreigen minder duurzame oplossingen de overhand te krijgen. Dit onderzoek ontwikkelt klimaat-robuuste paalmatrassen: bestand tegen extreem weer en onder-grondwater aanleggen in lage gebieden met een zakkende bodem. Paalmatrassen onder hoge-snelheidslijnen is nieuw. Er is nog niets bekend over de kritische snelheid van een paalmatras. We hopen dat de kritische snelheid van een trein op slappe grond enorm toeneemt door het bouwen van een paalmatras. Paalmatrassen worden nog niet aangelegd in aardbevingsgebieden. Dit onderzoek zal een aanzet geven op weg naar aardbevings-bestendige paalmatrassen.

Valorisatie

Niet ingevuld

Hoe gaan de participanten van het project om met intellectueel eigendom dat voorkomt uit deze projecten?

Alle partijen krijgen alle resultaten van het Project ter beschikking. De resultaten van de samenwerking kunnen breed verspreid worden. Partijen kunnen over deze resultaten vrijelijk publiceren. De resultaten zullen volledig openbaar beschikbaar zijn, met uitzondering van ter beschikking gestelde achtergrondkennis.

Op welke wijze wordt de informatie over dit project op eenvoudige wijze voor het algemene publiek kenbaar gemaakt (beschrijving van het onderzoek, deelnemers en de planning en voortgang)?

De informatie over dit project wordt kenbaar gemaakt via de website van de TKI Deltatechnologie (projectbeschrijving) en de projectwiki van Deltares (projectvoortgang en resultaten).

Projectvoorwaarden

Na de datum waarop deze Overeenkomst in werking is getreden, maar uiterlijk tot een jaar voor de beoogde datum waarop het Project zal zijn voltooid, kunnen ondernemers en/of onderzoeksinstellingen, die op het terrein van het relevante subsidieprogramma van het TKI werkzaam zijn alsnog als Partij toetreden. Een later toetredende Partij zal een nader overeen te komen bijdrage in kind en/of in cash moeten leveren die in redelijke verhouding staat tot zijn relatief aandeel in het Project na toetreding. De overige Partijen ontvangen vervolgens naar rato een terugbetaling en/ of gedeeltelijke vrijstellingen van hun nog te leveren bijdrage in kind, voor zover niet besloten wordt de bijdrage van de later toetredende Partij aan het projectbudget toe te voegen.

Projecteigenaar en projectleider(s)

Projecteigenaar:
Hans Groot
Projectleider(s):
Suzanne van Eekelen

Partners

  • Kyung Hee University-Industry Cooperation Foundation
  • Stichting Deltares (Delft)
  • TenCate Geosynthetics Netherlands B.V.
  • TKI Deltatechnologie

Resultaten

Geokunststoffen in de GWW-2022-4

Resultaat type
Bijeenkomsten
Aantal
1
Omschrijving

 Resultaten van de veldmetingen zijn besproken tijdens de tweedaagse Next Generation of Researchers workshop 2022 van GeoLab. De presentatie staat hier ''https://www.youtube.com/watch?v=OuYRH3TEU7c''.

Wetenschappelijke publicatie?

Geokunststoffen in de GWW-2022-4

Resultaat type
Publicatie(s) niet peer reviewed
Aantal
1
Omschrijving

Paper over de veldmonitoring

Wetenschappelijke publicatie?

Geokunststoffen in de GWW-2020-4

Resultaat type
Publicatie(s) niet peer reviewed
Aantal
1
Omschrijving

Publicatie over experimenten Deltares inclusief klimaat-bestendigheid paalmatrassen (2020)

Wetenschappelijke publicatie?

Geokunststoffen in de GWW-2020-4

Resultaat type
Publicatie(s) niet peer reviewed
Aantal
1
Omschrijving

invloed extreem weer hoge grondwaterspiegel en geokunststof typen

Wetenschappelijke publicatie?