Geotechnical Reliability Analysis for Practical Applications (GRAPA)
Samenvatting project
Probabilistische faalkansanalyse ('reliability analysis') is een krachtige methode om de actuele betrouwbaarheid van bestaande constructies vast te stellen. Hiermee kunnen in bouwnormen vaak aanwezige conservatieve uitgangspunten worden vermeden waardoor de restlevensduur van constructies betrouwbaar bepaald en vaak verlengd kan worden. Ook kan de veiligheid van aangepast functioneel gebruik worden onderbouwd. Voor complexe constructies zoals kademuren zijn er echter nog praktische bezwaren bij te toepassing van faalkansanalyses in verband met rekentijden en robuustheid van de analyses. In dit project worden recent in fundamenteel onderzoek ontwikkelde probabilistische methodes (met veelbelovende performance) doorontwikkeld voor toepassing bij (complexe) geotechnlsche constructies, o.a. voor de
funderingselementen van natte kunstwerken. Het project is een samenwerking van Port of Rotterdam als eindgebruiker en Deltares als ontwikkelaar (Deltares) om tot in de geotechniek breed geaccepteerde methodes te komen om de potentie van probabilistische faalkansanalyses aan de sector ter beschikking te stellen.
Doel van het project
Doel van dit project is het praktisch toepasbaar maken van recentontwikkelde surrogate modelling technieken ter verbetering vanfaalkansanalyses voor kademuren en vergelijkbare geotechnischeconstructies welke met EEM-modellen getoetst en ontworpen worden.Hiervoor is het nodig om de rekentijd van de faalkansanalyse tereduceren tot maximaallweek (of 1000 EEMberekeningen) en moet de analyse goed duidbare resultaten geven (geen black box). De surrogate modelling technieken zijn tot nu toe alleen in andereengineering domeinen in academische studies toegepast. Voorpraktische toepassing in de geotechniek wordt dan ook nodigedoorontwikkeling en uitbreiding van deze technieken noodzakelijkgeacht. Hiermee geeft het project directe invulling aan de K&I vragen inde KIC Natte Infrastructuur en Kunstwerken met betrekking totprobabilistische toetskaders en maatregelen ter verlenging van detechnische levensduur of het beter benutten van infrastructuur
Motivatie
Faalkansanalyse geeft voor geotechnische constructies een scherperbeeld van de veiligheid en daarmee van de aanvaardbarerestlevensduur. Bij complex constructief gedrag is het echter vaak nodigom geavanceerde analysetechnieken (bv. Eindige Elementen MethodeEEM) toe te passen voor het bepalen van de faalkans. De rekentijdenAanleiding voor het project van volledig probabilistische EEM-analyses zijn met de nu beschikbaretechnieken zeer lang (orde weken maanden tot jaren) en derobuustheid is nog onvoldoende. Voor toepassing van faalkansanalysesvoor complexe geotechnische vraagstukken (bv. kademuren) in depraktijk is het noodzakelijk om de analyses sneller en robuuster temaken. Het lange-termijn doel is om de (technische) levensduur vangeotechnische constructies zoals kademuren op een praktische enverantwoorde manier te kunnen verlengen.
Uitgevoerde acties
2019
• voorstudie en implementatie: identificeren en koppelenkansrijke combinaties: surrogate modelling (bv. adaptivekriging) met faalkansanalyse (bv. Importance Sarnplinq)
• case study data: identificeren van minimaal tweerepresentatieve case studies data verzamelen en opstellenmodellen
• testen en doorontwikkelen methodes a.d.h.v. de cases
2020
• (vervolg testen en doorontwikkelen analysemethodes a.d.h.v. meer complexe constructies)
• rapportage en concept handreiking (incl. stappenplan en default instellingen etc.) ter uitvoering van faalkansanalyses voorgrond-constructie interactie problemen
• journal article: wetenschappelijke publicatie over de ontwikkelde methode en performance op case studies
Deltares voert uit PoR voorstudie en adviseert met oog op implementatie onderzoek praktische toepasbaarheid op termijn. (industrieel)
case studie data (industrieel) - PoR verzamelt data en onderzoek stelt deze ter beschikking en adviseert met oog op door ontwikkelen onderzoekpraktische toepasbaarheidmethodes op termijn evt. met inbreng ingenieursbureau (industrieel) - Deltares voert uit, PoR testen
rapportage en concept (industrieel) Deltares lead author PoR handreiking onderzoek vult aan en reviewt.
journal article (industrieel) Deltares lead author, PoR onderzoek co-author.
Innovativiteit
De momenteel gangbare methodes om faalkansanalyses uit te voerenzijn niet of nauwelijks geschikt voor toepassing met EEM-analyses. Ditkomt voornamelijk door convergentieproblemen (bv. FORM) en zeerlange rekentijden (bv. Monte Carlo analyse of Directional Sampling).Het innovatieve gehalte van het project ligt in het testen endoorontwikkelen van recent ontwikkelde wetenschappelijke methodeswaarvan de resultaten buiten de civiele techniek en geotechniekveelbelovend zijn. Het succes van de voorgestelde methode zit metname in het efficiënt gebruik maken van de tijdrovende EEMberekeningen en het ontwikkelen van een separate omgeving waarin defaalkansanalyse robuust uitgevoerd kan worden.
Intellectueel eigendom
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.
Informatievoorziening project
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.