Voorspeld de verzakking in

“Bij het boren van tunnelbuizen gaat grond verloren, waardoor aan de oppervlakte een zettingstrog of kuil ontstaat. Daardoor gaan huizen scheef staan en ontstaan scheuren in de muur”, zegt Maetee Boonpichetvong, promovendus bij de sectie krachtswerking (Bouwkunde).

Samen met promovendus Holger Netzel van dezelfde sectie werkt hij aan rekenmethodieken om deze schade te voorspellen. Boonpichetvong modelleert de ‘zettingsgevoeligheid’. Hij berekent hoeveel verzakkingen (‘zettingen’) kunnen optreden voordat schade ontstaat aan gebouwen. Hoe gevoelig huizen zijn voor schade is niet zo eenvoudig te zeggen, zegt Boonpichetvong. “Dat is afhankelijk van de techniek waarmee de tunnel wordt gebouwd, de grondsoort, de staat van het huis.”

Het numerieke model dat Boonpichetvong heeft gemaakt is gebaseerd op de eindige-elementenmethode. Hiermee worden de grond en constructies opgedeeld in een eindig aantal delen, de elementen, ieder met zijn specifieke materiaaleigenschappen. Centrale vraag in zijn onderzoek is: wat gebeurt er met een gebouw zodra de grond gaat bewegen omdat daaronder een tunnel wordt gegraven?

“Het probleem is vooral van essentieel belang bij de aanleg van de Amsterdamse Noord-Zuidlijn, waar de panden bestaan uit historische gebouwen in zachte ondergrond”, zegt Boonpichetvong in zijn kamer op de zesde etage bij Bouwkunde. “Belangrijk daarbij is dat ik het proces van zettingschade goed begrijp, want alleen dan weet ik hoe ik gebouwen kan beschermen.” Daarom hebben Boonpichetvong en Netzel bestaande methodieken uit het buitenland analytisch en numeriek verbeterd en aangepast aan Nederlandse omstandigheden. Het zware rekenwerk dat Boonpichetvong doet brengt Netzel in de praktijk. Beiden presenteren deze week hun onderzoek op het vijfde International PhD congres in civil engineering, dat deze week in Delft wordt gehouden.

Netzel probeert meer inzicht te krijgen in de interactie van de bodem met het gebouw. “Het gebouw is op de grond gefundeerd en is vele malen stijver dan de ondergrond. Daardoor zakt het gebouw niet volledig met de grond mee als een boortunnel wordt aangelegd.” Volgens Netzel speelt dit een belangrijke rol in het incasseringsvermogen en de schadevoorspelling van bestaande panden. Netzel, die tevens werkt bij adviesbureau Crux Engineering in Amsterdam, valideert en interpreteert complexe numerieke resultaten van Boonpichetvong met meetdata over vervormingen en scheuren van verschillende bouwprojecten.

“Momenteel bestudeer ik het tracé van de Sophia-spoortunnel, dat onderdeel is van de Betuwelijn. Daarbij zijn grond- en gebouwvervormingen uitgevoerd, die nu worden geanalyseerd. Hieruit blijkt onder andere dat tijdens de aanleg van een boortunnel niet alleen zettingen, maar ook heffingen van de grond optreden. Dit wordt voornamelijk veroorzaakt door de besturing en de beheersing van het boorproces”.

Lastig aan het onderzoek van Boonpichetvong en Netzel is om aan validatiedata te komen. Tot nu toe zijn dat alleen de gegevens van de Sophia-spoortunnel. “Bij projecten waar echt iets erg is misgegaan wil niemand graag meetdata verstrekken”, zegt Netzel.

In 2005 is de methode van de promovendi klaar. Niet dat de onderzoekers kunnen voorspellen wat er met de historische panden in de binnenstad van Amsterdam gebeurt, nu daaronder de Noord-Zuidlijn wordt aangelegd. “We verwachten dat we een bijdrage kunnen leveren aan gedrag van gebouwen als daaronder een tunnel wordt gegraven. Door verbeterde rekenregels kunnen we schade voorspellen en voorkomen”, zegt prof.dr.ir. Jan Rots, promotor van beide promovendi. “Het is een bescheiden bijdrage. Maar de inzichten gelden niet alleen voor boortunnels, maar ook bij zettingsverschijnselen die voorkomen bij gaswinning of waar funderingen wegrotten.”

Tijdens het boren van een tunnel vervormt de ondergrond. Onderzoekers van de faculteit Bouwkunde berekenen hoe gebouwen hierop reageren.

Boortunnels en bouwputten die voor megabouwprojecten als de Betuwelijn en de Noord-Zuidlijn in Amsterdam worden aangelegd, veroorzaken spanningen in de bodem. “Bij het boren van tunnelbuizen gaat grond verloren, waardoor aan de oppervlakte een zettingstrog of kuil ontstaat. Daardoor gaan huizen scheef staan en ontstaan scheuren in de muur”, zegt Maetee Boonpichetvong, promovendus bij de sectie krachtswerking (Bouwkunde).

Samen met promovendus Holger Netzel van dezelfde sectie werkt hij aan rekenmethodieken om deze schade te voorspellen. Boonpichetvong modelleert de ‘zettingsgevoeligheid’. Hij berekent hoeveel verzakkingen (‘zettingen’) kunnen optreden voordat schade ontstaat aan gebouwen. Hoe gevoelig huizen zijn voor schade is niet zo eenvoudig te zeggen, zegt Boonpichetvong. “Dat is afhankelijk van de techniek waarmee de tunnel wordt gebouwd, de grondsoort, de staat van het huis.”

Het numerieke model dat Boonpichetvong heeft gemaakt is gebaseerd op de eindige-elementenmethode. Hiermee worden de grond en constructies opgedeeld in een eindig aantal delen, de elementen, ieder met zijn specifieke materiaaleigenschappen. Centrale vraag in zijn onderzoek is: wat gebeurt er met een gebouw zodra de grond gaat bewegen omdat daaronder een tunnel wordt gegraven?

“Het probleem is vooral van essentieel belang bij de aanleg van de Amsterdamse Noord-Zuidlijn, waar de panden bestaan uit historische gebouwen in zachte ondergrond”, zegt Boonpichetvong in zijn kamer op de zesde etage bij Bouwkunde. “Belangrijk daarbij is dat ik het proces van zettingschade goed begrijp, want alleen dan weet ik hoe ik gebouwen kan beschermen.” Daarom hebben Boonpichetvong en Netzel bestaande methodieken uit het buitenland analytisch en numeriek verbeterd en aangepast aan Nederlandse omstandigheden. Het zware rekenwerk dat Boonpichetvong doet brengt Netzel in de praktijk. Beiden presenteren deze week hun onderzoek op het vijfde International PhD congres in civil engineering, dat deze week in Delft wordt gehouden.

Netzel probeert meer inzicht te krijgen in de interactie van de bodem met het gebouw. “Het gebouw is op de grond gefundeerd en is vele malen stijver dan de ondergrond. Daardoor zakt het gebouw niet volledig met de grond mee als een boortunnel wordt aangelegd.” Volgens Netzel speelt dit een belangrijke rol in het incasseringsvermogen en de schadevoorspelling van bestaande panden. Netzel, die tevens werkt bij adviesbureau Crux Engineering in Amsterdam, valideert en interpreteert complexe numerieke resultaten van Boonpichetvong met meetdata over vervormingen en scheuren van verschillende bouwprojecten.

“Momenteel bestudeer ik het tracé van de Sophia-spoortunnel, dat onderdeel is van de Betuwelijn. Daarbij zijn grond- en gebouwvervormingen uitgevoerd, die nu worden geanalyseerd. Hieruit blijkt onder andere dat tijdens de aanleg van een boortunnel niet alleen zettingen, maar ook heffingen van de grond optreden. Dit wordt voornamelijk veroorzaakt door de besturing en de beheersing van het boorproces”.

Lastig aan het onderzoek van Boonpichetvong en Netzel is om aan validatiedata te komen. Tot nu toe zijn dat alleen de gegevens van de Sophia-spoortunnel. “Bij projecten waar echt iets erg is misgegaan wil niemand graag meetdata verstrekken”, zegt Netzel.

In 2005 is de methode van de promovendi klaar. Niet dat de onderzoekers kunnen voorspellen wat er met de historische panden in de binnenstad van Amsterdam gebeurt, nu daaronder de Noord-Zuidlijn wordt aangelegd. “We verwachten dat we een bijdrage kunnen leveren aan gedrag van gebouwen als daaronder een tunnel wordt gegraven. Door verbeterde rekenregels kunnen we schade voorspellen en voorkomen”, zegt prof.dr.ir. Jan Rots, promotor van beide promovendi. “Het is een bescheiden bijdrage. Maar de inzichten gelden niet alleen voor boortunnels, maar ook bij zettingsverschijnselen die voorkomen bij gaswinning of waar funderingen wegrotten.”

Tijdens het boren van een tunnel vervormt de ondergrond. Onderzoekers van de faculteit Bouwkunde berekenen hoe gebouwen hierop reageren.