TNO01 Beoordelingskader voor herstel en versterking bij aardbevingen

Geplaatst op: 29 maart 2021

Aanleiding van het project

In 2014 is door Deltares een QuickScan uitgevoerd naar de risico’s van geïnduceerde aardbevingen voor de kritische infrastructuur in Groningen, waaronder waterkeringen en kunstwerken. Voor de waterbouwkundige kunstwerken, richtte de QuickScan zich op het falen van de betonconstructie en het optreden van verschilzakkingen wat effect heeft op de betrouwbaarheid van sluiten. Voor vier constructies is aangegeven of preventieve of herstelmaatregelen nodig zijn. Vanwege de variatie in type constructies, grondslag en funderingen zijn geen algemene conclusies gegeven. De bedieningsgebouwen van de waterbouwkundige constructies zijn niet beschouwd, al wordt in een geval nader onderzoek naar het operationeel beheer van het gemaal aanbevolen. Uit de QuickScan van andere kritische infrastructuur, de hoogspanningsmasten en het gasnetwerk, komt naar voren dat de bedieningsfuncties in gevaar komen als de behuizing bezwijkt. Dit geeft aanleiding om te veronderstellen dat ook de metselwerk bedieningsgebouwen bij gemalen en sluizen kwetsbaar zijn. Deze zijn immers niet ontworpen op seismische belasting.
Sinds juni 2015 is de NCG actief om de veiligheid en leefbaarheid en economie te verbeteren in Groningen . Als onderdeel van het meerjarenprogramma worden er concrete maatregelen getroffen om woningen, monumenten en andere gebouwen in de provincie Groningen bouwkundig en preventief te versterken. Door marktpartijen zijn inmiddels allerlei maatregelen bedacht om de veiligheid van gebouwen bij aardbevingsbelastingen te verhogen en de kans op schade te verkleinen. Het meest voor de hand liggende toepassingsgebied voor dergelijke maatregelen wordt gevormd door de gemetselde woningen, omdat die als meest kwetsbaar zijn geïdentificeerd. Veel van deze maatregelen zijn breder toepasbaar en zouden ook ingezet kunnen worden in de bedieningsgebouwen bij gemalen en sluizen.

Doel van het project

Dit TKI onderzoek richt zich op de ontwikkeling van een experimentele beoordelingsmethodiek voor het kwantificeren van de effecten van innovatieve maatregelen op het beheersen van de effecten van aardbevingen op (metselwerk) gebouwen

Omschrijving van de activiteiten

TNO heeft een triltafel ontwikkeld voor dynamische aardbevingstesten aan gebouwcomponenten en onderdelen in gebouwen. Een cruciaal onderdeel van het project is de opbouw en karakterisering van de triltafel bij BuildinG in Groningen. Bij de karakterisering van de triltafel is de tafel zodanig aangepast dat de signalen die op de tafel worden gegenereerd overeenkomen met het gewenste testsignaal.
TNO heeft een procedure ontwikkeld om op de triltafel bij BuildinG in Groningen een gebouwdeel te testen. Met behulp van de meetgegevens uit zo’n aardbevingstest bepalen we de sterkte van het gebouwdeel. Deze eigenschappen zijn nodig om aan de hand van berekeningen te kunnen voorspellen hoe een volledig gebouw zich gedraagt bij een aardbeving in Groningen. Deze procedure is geschikt om te bepalen welke
Het bepalen van het effect van de maatregelen op het uit-het-vlak falen van een gevel door middel van testen op de triltafel vormt de kern van het project. Daarom zijn stukken gevel in een frame geplaatst dat de randvoorwaarden van het gebouw kan overbrengen op het te beproeven geveldeel. Dit frame is vervaardigd in het project en kan gebruikt worden om verschillende ‘typen’ maatregelen te testen.
Er zijn twee typen gemetselde muurtjes in het frame beproefd als
referentie. Daarnaast zijn verschillende typen maatregelen/bouwwijzen beproefd:
TYPE 1: verankering binnenblad-buitenblad (Fischer)
TYPE 2: demontabel metselwerk (Daas ClickBrick)
TYPE 3: alternatieve mortel met geperforeerde steen (Remix + Strating)
TYPE 4: alternatieve materialen (Straw Blocks Systems)
Daarnaast is onderzocht wat de spreiding is in testresultaten als meerdere muurtjes van dezelfde samenstelling worden getest.

Verwachte resultaten

De resultaten van het project zijn:
– Een gekalibreerde testopstelling
– Een gevalideerde testprotocol dat inzetbaar is voor een breed bereik aan innovatieve maatregelen
– Testresultaten van vier producten en referentiemuren:
o Inzicht in principe (doet het product wat het beoogt)
o Inzicht in kwetsbaarste onderdeel van het systeem (wat faalt het eerste)
o Het scheurpatroon tot falen van het testobject
o Vergelijking faalgedrag met referentiecase (ander faalmoment/ander faalmechanisme)
o Testresultaten, zoals verplaatsings – versnellingsdiagrammen en verplaatsings –
krachtdiagrammen
– Resultaten van onderzoek naar spreiding in testresultaten
– Voorstel voor een volgende stap: We kunnen nu met behulp van proeven op de triltafel nauwkeurig de eigenschappen van een constructiewijze van een gebouwdeel bepalen. We kunnen de proef nabootsen in een computersimulatie en daarmee het rekenmodel kalibreren. Met dat gekalibreerde rekenmodel kan het gehele gebouw worden doorgerekend. Aan de hand van deze gekalibreerde rekenmodellen kunnen bestaande en in ontwikkeling zijnde rekenmethodes en richtlijnen (NPR 9998) voor constructieve veiligheid verder worden verbeterd.
– publicaties:
o presentatie op GTL Congres 7 november 2018
https://www.gtlcongres-beurs.nl/bestanden/programma/programma2018.pdf
o publieke bijeenkomst 12 maart 2018 bij BuildinG (ca. 60 deelnemers) https://www.building.nl/nieuws/bijeenkomst-over-versterken-en-maatregelen-bij-building
o publieke bijeenkomst 30 oktober 2018 bij BuildinG (ca. 50 deelnemers)
https://www.building.nl/nieuws/belangrijke-stap-voor-beoordeling-van-versterkende-maatregelen-in-aardbevingsregio
o rapportages zijn als download beschikbaar:
https://www.tno.nl/nl/over-tno/nieuws/2019/7/testmethode-voor-aardbevingsbestendig-bouwen/

Innovativiteit

Tot op heden bestaat nog geen algemeen geaccepteerd kader voor het beoordelen van de effectiviteit van (innovatieve) maatregelen voor het herstellen en versterken van gebouwen in aardbevingsgevoelige gebieden. Door dit project is er nu een testopstelling beschikbaar in Groningen met daarbij een testmethode om de aardbevingbestendigheid van gevels/muren te onderzoeken
Met de resultaten van dit project is een belangrijke stap gezet in de richting van een generiek toepasbare methodiek voor de beoordeling van de effectiviteit van maatregelen en schade- en veiligheidsrisico’s

Valorisatie

Via de netwerken van TNO, BuildinG en EPI-kenniscentrum is de opgedane kennis geborgd en breed beschikbaar gemaakt voor het bedrijfsleven via publieke evenementen bij BuildinG/EnTranCe in Groningen op 12 maart en 30 oktober 2018.
Daarnaast is er een film gemaakt waarin de triltafel wordt toegelicht.

De rapportages zijn publiek beschikbaar op:
https://www.tno.nl/nl/over-tno/nieuws/2019/7/testmethode-voor-aardbevingsbestendig-bouwen/
De triltafel zelf is beschikbaar voor het bedrijfsleven:
https://www.building.nl/testen/triltafels

Link naar projectresultaten…