ONDERZOEKSPLAN LEERSTOEL BUILDING ... faculteit...onze doelstellingen voor de jaren 2009-2013. Nu het aantal onderzoekers bij Building Engineering vanaf 2008 sterk is gestegen, zal

ONDERZOEKSPLAN LEERSTOEL BUILDING ENGINEERING

2009-2013Versie 5.1 d.d. 18-06-2009

Onderzoeksplan leerstoel Building Engineering || 3

Voorwoord

Dit is het onderzoeksplan van de leerstoel Building Engineering binnen de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen van de Technische Universiteit Delft.

Het onderzoeksplan beantwoordt de volgende vragen:

1. Welk wetenschappelijk onderzoek vindt plaats bij Building Engineering?

2. Wat is de maatschappelijke relevantie ervan?

3. Hoe zijn de verschillende onderzoeksvelden onderling afgestemd en af- gekaderd?

4. Welke samenwerking is er met andere onderzoeksgroepen binnen TU Delft en daarbuiten?

5. Welkefinancieringiservanuit2een3e geldstroom?

Het plan is opgesteld door de onderzoekers van vakgroep Building Engineering, en is gericht op lezers uit de volgende groepen: • bouwpraktijk(o.a.ontwerpers,ingenieurs bureaus) • industrie(o.a.aannemers,toeleverende bedrijven) • bestuurders(faculteitCiTG,TUDelft) • collega-onderzoeksgroepen(faculteitCiTG, TU Delft, andere Nederlandse universiteiten en onderzoeksinstellingen).

Binnenkort zal tevens een Engelstalige versie van dit plan verschijnen.

Delft, 18 juni 2009

Prof. dipl.-ing. J.N.J.A. VamberskýIr. J. CoendersIr. D.C. van KeulenIr. S. PasterkampIr. H.R. SchipperIr. K.C. Terwel


Inhoud

1. Inleiding

2. De maatschappelijke vragen

1.1 Wetenschappelijk onderzoek in de bouw1.2 Karakter onderzoek Building Engineering1.3 Focus onderzoek bij Building Engineering

Voorwoord

2.1 Speerpunt bouw

2.3 Ontwikkelingen, maatschappelijke vragen en onderzoeksvelden2.2 Maatschappelijke ontwikkelingen en vraagstukken

3. De onderzoeksvelden bij Building Engineering3.1 Inleiding

3.3 Structural Design & Safety3.2 Computational Design

3.4 Production and Assembly Technology

4. Overige onderzoeksvelden Building Engineering4.1 Inleiding

4.3 Building Physics4.2 Special & Complex Structures

3

11111113

7788

17171718

25252526

20


1. Inleiding

1.1 Wetenschappelijk onderzoek in de bouw

Het kabinet wil kennis en innovatie beter en steviger koppelen aan maatschappelijke vraagstukken. “Naast de sleutelgebiedenaanpak moet er een sterke basis bij bedrijven en kennisinstellingen zijn om bij te dragen aan oplossingen voor maatschappelijke thema’s.” aldus minister Maria van derHoeven (EZ) tijdens een toespraak bij één van de drieNederlandse technische universiteiten.

Veel grote maatschappelijke vraagstukken zijn direct gerelateerd aan ontwikkelingen in de bouw:

• behoud van welvaart (kwaliteitsverhoginggebouwen,stimuleringbouwexport)

• schaarse grondstoffen (terugdringenenergiegebruik,hergebruikmaterialen)

• klimaatverandering(waterkerendbouwen,drijvendegebouwen)

• toenemende mobiliteit (verbeteringinfrastructuur,nieuwekantoorconcepten)

• groeiende drang naar veiligheid(beheersing bouwveiligheid, risicobeheersing in dichtbebouwde gebieden)

• groeiende vraag naar integrale oplossingen(complexiteitbouwproces,intensiefruimtegebruik)

Voor een rationele en innovatieve benadering van deze vraagstukken is de bouw gediend bij goede wetenschappelijke ondersteuning. De Nederlandse bouwwereld wordt hierin geholpen door een drietal technische universiteiten en enkele onderzoeksinstellingen en kenniscentra.

In dit spectrum neemt de leerstoel Building Engineering van oudsher een duidelijke plaats in: met circa 830 afgestudeerde ingenieurs vervult de leerstoel in de Nederlandse en internationale bouwwereld een belangrijke rol bij ontwikkelingen en innovaties.

Sinds 1970 vormt de opleiding een gestage bron van hooggeschoolde ingenieurs en onderzoekers. Via dit actieve netwerk met het bedrijfsleven liggen er tevens kansen op het gebied van innovatie en valorisatie van de bij het onderzoek verkregen kennis.

8 ||Delft University of Technology Onderzoeksplan leerstoel Building Engineering || 9

Onderzoek door wetenschappers en studenten van de leerstoel Building Engineering moet ook in de toekomst nieuwe en creatieve oplossingen kunnen aanreiken aan de samenleving. In dit plan wordt daarom invulling gegeven aan onze doelstellingen voor de jaren 2009-2013. Nu het aantal onderzoekers bij Building Engineering vanaf 2008 sterk is gestegen, zal in de komende jaren de strategische lijn verder worden ontwikkeld.

1.2 Karakter onderzoek Building Engineering

Onderzoek in de bouw kent een grote diversiteit. Aan de ene kant van het spectrum werken fundamenteel georiënteerde onderzoekers aan complexe materiaalkundige of ICT- gerelateerde oplossingen, aan de andere kant van het spectrum vindt men creatieve ontwerpers die met innovatieve en toepassingsgerichte voorstellen komen voor bijvoorbeeld architectuur, stedenbouw of bouwtechniek.

In de bouwwereld zijn bijna alle vraagstukken complex en integraal. Voor een goede wetenschappelijke ondersteuning, moet dan ook het hele spectrum van fundamenteel onderzoek (analyse) tot aan technisch en architectonisch ontwerp(synthese)wordenbetrokken.Alleenopdezeintegralewijzekunnen relevante oplossingen voor de complexe vraagstukken worden voorgesteld.

In het spectrum van fundamenteel onderzoek naar ontwerp liggen de activiteiten van de leerstoel Building Engineering aan

de zijde van het technisch ontwerp en van de toepassing. De onderzoekers bij Building Engineering worden gevoed vanuit -in veel gevallen- hun eigen praktijkervaring als ontwerpers, maar zijn tegelijkertijd gericht op wetenschappelijke voortgang en verbetering van het vakgebied middels theoretisch onderzoek.

De leerstoel vormt hiermee binnen Delft een brug tussen de Faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen en de Faculteit Bouwkunde. De Faculteit Civiele Techniek is technisch-fundamenteel georiënteerd en de Faculteit Bouwkunde is functioneel-esthetisch georiënteerd. Deze twee faculteiten zijn de enige van de TU Delft die zich puur richten op de bouw.

De onderzoekers bij Building Engineering vinden in de huidige situatie aansluiting bij succesvolle onderzoeksprogramma’s zoals Computation & Performance en Climate Design.

1.3 Focus onderzoek bij Building Engineering

De afgelopen jaren lag de focus op de mogelijkheden om efficiëntomtegaanmetschaarseruimte.Alsspeerpuntwerdgekozen: intensief en meervoudig ruimtegebruik. Diverse afstudeerders en de promovendi Sebastiaan de Wilde en Shahid Suddle hebben hier een waardevolle bijdrage aan geleverd.

Dit speerpunt heeft zijn actualiteit behouden. Met de komst

van nieuwe promovendi ontstaat nu echter de mogelijkheid om ook op andere maatschappelijke vragen in te zoomen, waarvan de actualiteit is gegroeid en die aan dit speerpunt raken. In dit plan wordt aangegeven welke vragen dit zijn, welke onderzoeksvelden in verband hiermee de komende jaren aandacht zullen krijgen en wat de verwachte uitkomsten hiervan zijn.

Het motto voor onderzoek bij Building Engineering luidt als volgt:

“Ontwikkel nieuwe en relevante bouwtechnologie om knellende maatschappelijke vraagstukken te helpen oplossen”

Omdat de bouw 11 tot 12% van het BNP genereert is niet alleen het maatschappelijk belang, maar ook de economische relevantie van bouwtechnologie zeer groot.

Op welke maatschappelijke vraagstukken zal de leerstoel Building Engineering zich in de periode 2009-2013 gaan richten? Deze vraag wordt beantwoord in het volgende hoofdstuk.


2. De maatschappelijke vragen

2.1 Speerpunt Bouw

In 2007 werd het Businessplan Speerpunt Bouw gelanceerd1. Speerpunt Bouw is een gezamenlijk initiatief van de Technische Universiteiten van Delft, Eindhoven en Twente. De drie universiteiten bundelen hun onderzoekskrachten om een antwoord te geven op maatschappelijke kwesties en willen hiermee het gat dichten tussen de bouwwereld en het wetenschappelijk onderzoek. De leerstoel Building Engineering is bij totstandkoming van het plan betrokken geweest via bijdragen van prof. ir. F. Bijlaard en prof. dipl- ing. J.N.J.A. Vamberský.

Het Speerpunt Bouw benoemt huidige en verwachte maatschappelijke ontwikkelingen. Hieruit zijn bouwge-relateerde vraagstukken gedefinieerd, waaruit onder-zoeksonderwerpen voor de bouw volgen.

Als maatschappelijke ontwikkelingen worden door het speerpunt Bouw genoemd:

- Afnemende bevolkingsgrootte- Toenemende vergrijzing- Oplopende welvaart- Toenemende individualisering- Hogere publieke en private procescomplexiteit

- Sterkere mobiliteit- Verhoogde veiligheid- Betere toegankelijkheid- Duurdere brandstof- Toenemende schaarste materialen- Toenemende milieuverontreiniging- Toenemende juridisering- Toenemende verdiensting in de maatschappij- Culturele beleving- Hogere verstedelijking- Leven in waterrijke lage landen

Vanuit de maatschappelijke ontwikkelingen zijn vraagstukken te formuleren waar het onderzoek een antwoord op moet geven.

2.2 Maatschappelijke ontwikkelingen en vraagstukken

Vanuit dit brede overzicht van maatschappelijke vraagstukken heeft de leerstoel Building Engineering een strategische keuze gemaakt om in de periode 2009-2013 de eigen onderzoeksinspanning te richten op de volgende thema’s:

2.2.1 oplopende welvaart en toenemende individualisering.Steeds meer mensen in de westerse wereld, maar ook in

1: Prof. Dr. Ir. Mick Eekhout, Formatie rapport 2008 3TU Speerpunt Bouw, december 2008


diverse andere snel opkomende economieën genieten van economische en culturele welvaart. Dit komt onder andere tot uitdrukking in nooit eerder vertoonde gebouwafmetingen, rijke vormen, bijzondere technieken en architectonische verscheidenheid. In de bouw is een duidelijke tendens zichtbaar die zich verwijdert van het massaproduct en beweegt richting sterk individueel gekleurd ontwerp. Vragen die hiermee samenhangen:

Hoe kunnen wij eraan bijdragen dat de welvaart die we nu genieten in de toekomst in stand gehouden kan worden zonder dat dit ten koste gaat van andere zaken, zoals natuurlijke bronnen?

Welke nieuwe bouwtechnieken kunnen bijdragen aan architectonische rijkheid en verscheidenheid?

2.2.2 verhoogde veiligheidIn een welvarende maatschappij is vaak sprake van risico-aversie. Er is vraag naar een hogere mate van veiligheid. Voor het falen van bouwwerken is geen begrip. De volgende maatschappelijke vragen kunnen worden geformuleerd:

Welke maatregelen zijn nodig om de constructieve veiligheid van gebouwen voor de toekomst te kunnen garanderen?

Welke constructieve mogelijkheden zijn er voor het veilig hergebruiken van bestaande gebouwen?

2.2.3 toenemende schaarste materialenGrondstoffen worden steeds schaarser en er is een langdurige trenddatdezeduurderworden.Erisbehoefteaanefficiënteen slim doordachte ontwerpen die gericht zijn op het duurzaam herbruikbaar maken van kostbare grondstoffen en materialen voor huidige en toekomstige generaties. De volgende maatschappelijke vraag kan worden geformuleerd:

Op welke manieren kunnen constructies zo efficiënt mogelijk worden geconstrueerd en gebruikt zodat natuurlijke bronnen maximaal gespaard blijven?

2.2.4 culturele belevingEuropa en Nederland hebben een rijke culturele en historische erfenis waarmee voorzichtig moet worden omgesprongen. Er is daarom aandacht voor het hergebruiken van gebouwen met behoud van cultuur-historische waarde. De volgende maatschappelijke vraag kan worden geformuleerd:

Welke kennis is nodig voor het behoud en hergebruik van historische gebouwen? Hoe kunnen we deze kennis vergaren en vastleggen?

2.2.5 hogere verstedelijkingEr is nog steeds een trend van toenemende verstedelijking gaande. Dit betekent dat in de stedelijke gebieden de grond schaarser wordt en er behoefte is aan intensief en meervoudig ruimtegebruik. De volgende maatschappelijke vragen kunnen worden geformuleerd:

Welke gebouwtypen zijn constructief mogelijk om de stedelijke ruimte zo efficiënt mogelijk te gebruiken?

Welke mogelijkheden zijn er voor meervoudig en intensief ruimtegebruik?

2.2.6 Toenemende milieuverontreiniging, duurdere brandstofAandacht voor milieuverontreiniging en de hoge energieprijzen roepen om ontwikkelingen met beperkt gebruik van energie of zelfs energie-opwekkende gebouwen. Het gebruik van schadelijke bouwmaterialen moet worden vermeden. De volgende maatschappelijke vragen kunnen worden geformuleerd:

Welke innovatieve installatieconcepten en goed doordachte bouwtechnische ontwerpen zijn mogelijk om milieuverontreiniging te voorkomen en het gebruik van duurzame energiebronnen te stimuleren?

Hoe kan de filosofie van Cradle to Cradle2 worden omgezet in toepasbare bouwkundige concepten?

2.3 Ontwikkelingen, maatschappelijke vragen en onderzoeksvelden

Binnen Building Engineering worden de volgende onderzoeksvelden onderscheiden:

Onderzoekveld

1. Computational Design

2. Structural Design & Safety

3. Production Assembly & Technology

4. Special & Complex Structures

5. Building Physics & Technology

Doel

Het verkennen van de moge-lijkheden die Computational Design, BIM en I(CK)T voorde toekomst van ontwerp en uitvoering in de bouw kan betekenen, qua proces, technologie en resultaat.

Onderzoek naar factoren die de veiligheid van (bestaande)gebouwen bedreigen en het zoeken naar effectieve maatregelen hiertegen.

Het ontwikkelen van kennis om hoogwaardiger producten in de bouw toe te kunnen passen

Het verzamelen van kennis over dit veld ten behoeve van het ontwikkelen van kennis (nieuwe methoden) en talentdoor onderwijs en onderzoek.

Het zoeken naar mogelijkheden om de bouwfysische perfor-mance van gebouwen te optimaliseren

2: ‘Cradle to Cradle - Remaking the Way We Make Things’, Michael Braungart en William McDonough


Op het moment van schrijven wordt promotieonderzoek gedaan binnen de leerstoel Building Engineering op de volgende gebieden:

- Computational Design- Structural Design & Safety- Production Assembly & Technology

Op de volgende gebieden wordt nog geen promotieonderzoek gedaan binnen de leerstoel, maar wel worden deze actuele thema’s in bachelor-eindwerk en afstudeeronderwerpen aangeboden, vaak in samenwerking met andere leerstoelen binnen onze faculteit en binnen de faculteit Bouwkunde:

- Special & Complex Structures- Building Physics & Technology

In het overzicht op de volgende bladzijde wordt aangegeven welk onderzoeksveld bij Building Engineering op welke ontwikkeling en de bijbehorende maatschappelijke vraag in wil gaan.

Ontwikkeling

Oplopende welvaart

Toenemende individualisering

Verhoogde veiligheid

Toenemende schaarste materialen

Culturele beleving

Hogere verstedelijking

Toenemende milieuverontreiniging

Duurdere brandstof

Maatschappelijke uitdaging

Het technisch mogelijk maken van unieke gebouwen met uitzonderlijke afmetingen, vormen, technieken en architectonische verscheidenheid, en dit zonder aanslag op natuur en grondstoffen

Ondersteuning bij ontwikkeling van nieuwe methoden en technieken om een voldoende veiligheidsnivo te waarborgen. Toetsingsmogelijkheid van veiligheid aanbieden bij bestaande gebouwen in geval van hergebruik.

Optimalisatie en innovatie van materiaaltoepassingen.

Kennis over behoud en hergebruik van historische gebouwen ontwikkelen, bewaren en toegankelijk maken.

Ontwikkeling van gebouwtypen waarmee de beschikbare ruimte meervoudig en intensief wordt gebruikt.

Ontwikkelen van nieuwe bouwtechnische concepten.

Ontwikkelen van methoden die tijdens de bouw en het gebruik een verrijking van de ecologie inhouden in plaats van een aanslag daarop.

Com

puta

tiona

l D

esig

nSt

ruct

ural

D

e-si

gn &

Saf

ety

Prod

. As

sem

bly

& T

echn

olog

y

Build

ing P

hysi

cs

& T

echn

olog

y

Spec

ial&

Com

-pl

ex S

truct

ures

Onderzoeksveld


3 De onderzoeksvelden bij Building Engineering

3.1 Inleiding

Per onderzoeksveld is hieronder aangegeven op welke wijze invulling wordt gegeven aan het onderzoek, welke partners bij het onderzoek zijn of worden ingeschakeld, en wat de gewensteoutputisnaafloopvandeonderzoekperiode.

3.2 Computational Design

Computational Design is een onderzoeksgebied waar disciplineszoalsontwerp (constructiefenniet-constructief),computer science, mathematics, (advanced) geometryen kunstmatige intelligentie samenkomen. Het doel van Computational Design is het verkennen van de mogelijkheden die de informatietechnologie aan ontwerp, uitvoering en de totale levenscyclus van het gebouw kan bieden qua proces, technologie en resultaat.

Computational design kan als basis dienen voor de oplossing van vele van de genoemde maatschappelijke problemen door sneller, beter en efficienter ontwerp te ondersteunen metstate-of-the-art technologie. Daar waar de informatica zich richtopdetheorie,richtcomputationaldesignzichspecifiekop de koppeling tussen de technologie en de praktijk om

het gebruik van deze technieken ook werkelijk mogelijk te maken. Hierbij wordt gezocht naar de missing-links tussen de mensendemachineentussenmachines(enhunsoftware)onderling. Door die barrieres op te heffen, komt een virtuele wereld vrij waarin vele facetten van ontwerp en de bouw kunnen worden uitgezocht voordat het gebouw daadwerkelijk op de bouwplaats komt. Hierdoor kunnen de faalkosten, die in de bouw tot wel 30% kunnen oplopen, aanzienlijk worden gereduceerd.

3.2.1 Deelgebieden1. SmartEngineering systems richt zich op de ontwikkeling van nieuwe ontwerpsystemen die gebruikt kunnen worden vanaf het vroegste constructief ontwerp, de conceptfase. In deze fase wordt het merendeel van de beslissingen genomen met de grootste impact op het uiteindelijke ontwerp, kosten, energiegebruik, etc. Echter, analyse voor deze fase is nauwelijks beschikbaar. Daarom worden onder dit thema nieuwe systemen ontwikkelt om in deze fase deze beslissingen meer geinformeerd te kunnen nemen;

2. Complex geometry richt zich op het ontwerp van gebouwen met een complexe geometrie. Hiervoor dient nieuw computergereedschap ontwikkeld te worden welke het ontwerp eenvoudiger maakt;


3. Computational design tools richt zich op het onderzoek naar het gebruik van computergereedschap in de ontwerppraktijk. De stelling hierbij is dat tools pas gebruikt worden als ze voldoende aansluiten bij de kernwaarden en processen van ontwerp en daarom dienen kleine krachtige tools ontwikkeld te worden die in een ontwerpproces kunnen worden ingezet;

4. Optimisation richt zich op het gebruik van optimalisatietechnieken voor ontwerpproblemen en meer softwaretechnische problemen die komen kijken bij het ontwerp van computergereedschap. Door gebouwen te optimaliseren, kunnen gebouwen met minder materiaal, energie en arbeid beter presteren;

5. Wind engineering richt zich op het ontwikkelen van een zogenaamde virtuele wind tunnel waarmee windbelastingen op gebouwen in de computer bepaald worden;

6. BIM richt zich op het onderzoek van Building Information Modelling in de praktijk en hoe deze technologien verbeterd kunnen worden zodat ze beter werken in de ontwerpen uitvoeringspraktijk.Hierbijwordtgerichtophetidentificerenen ontwikkelen van de missing-links;

3.2.2 Gewenste partners (inhoudelijk/financieel)Architecture & Engineering: architectenbureau’s, ingenieursbureau’s, aannemers, etc.Computer science: software industrie, wetenschap, etc.Opdrachtgevers (professioneel en niet-professioneel)tRegelgevers

3.2.3 OutputAls output worden de volgende producten beoogd:

-Publicaties(conference,journal&bookchapters)- Software frameworks en tools

3.3 Structural Design & Safety

Er worden al honderden jaren gebouwen gemaakt. De kennis van materialen en constructies is steeds verder ontwikkeld. Met het welvarender worden van de maatschappij is de afkeer van risico’s gegroeid. Gebouwen behoren veilig te zijn.

De praktijk is echter weerbarstig. De laatste jaren is de Nederlandse bouwwereld opgeschrikt door enkele grote instortingen (toneeltoren Hoorn, balkons in Maastricht).Ondanks de toegenomen kennis blijken er nog steeds, of mogelijk steeds meer, zaken fout te gaan. Onderzoek is nodig naar de omvang en oorzaken om adequate maatregelen te kunnen treffen.

Daarnaast is er een groeiend besef dat de oudere gebouwen behoren tot het historisch erfgoed. Ook komt het voor dat er leegstand is omdat het gebouw voor een functie is ontworpen waar op dat moment minder behoefte aan is. Mogelijkheden om deze gebouwen een nieuwe bestemming te geven worden onderzocht. Maar ook dan moet het veilig zijn.

Het blijkt dat ondanks de toegenomen kennis van

bouwconstructies en materialen er diepgaand onderzoek nodig is naar de totstandkoming van veilige nieuwbouw en hernieuwbouw.

3.3.1 DeelgebiedenDrie gebieden worden onderscheiden bij het onderzoek Structural Design & Safety:

1. Onderzoek naar oorzaken van onveiligheid in de NederlandseBouwwereldvan1997-2007(Karel Terwel)2. Onderzoek naar mogelijkheden om de constructieve veiligheidbijhernieuwbouwtewaarborgen(Sander Pasterkamp)3. Onderzoek naar externe veiligheidsaspecten bij het meervoudiggebruikvanruimte(voorheenShahid Suddle, momenteel vacant)

Oorzaken constructieve onveiligheidDe laatste jaren was er veel aandacht voor de grote schadegevallen die in Nederland zijn opgetreden. Diverse initiatieven vanuit overheid en bedrijfsleven werden ondernomen om maatregelen te treffen om de constructieve veiligheid te waarborgen. Voor enkele cases werd een goed inzicht in een aantal oorzaken verkregen. Er is echter geen inzicht in de omvang van de schades in het verloop van de tijd. Daarnaast is er slechts beperkt inzicht in de oorzaken van de schade bij een aantal cases.

Het is daarom nodig dat er onderzoek wordt gedaan naar de omvang en oorzaken van constructief falen in Nederland

vanwege de volgende redenen:

1. Kennis van de omvang maakt de relevantie van maatregelen helder2. Kennis van de oorzaken maakt de richting van de maatregelen duidelijk3. Kennis van de faalgebeurtenissen in de Nederlandse bouwwereld maakt vergelijking met andere bedrijfstakken mogelijk. Hierdoor kan een leerproces worden gestimuleerd4. Kennis van de faalgebeurtenissen in de Nederlandse bouwwereld maakt vergelijking met andere landen mogelijk.

Constructieve veiligheid bij hernieuwbouwHet ontwerp van een bouwproject dat het hergebruik van bestaande bouwconstructies bevat, is complexer dan een ontwerp voor volledige nieuwbouw. Behalve de architectonische en ruimtelijke vraagstukken, zijn er ook constructieve uitdagingen. De eigenschappen van de oude bouwmaterialen zijn anders dan die van nieuwe materialen; ze zijn afhankelijk van de leeftijd en soms onbekend. De ontwerpuitgangspunten en de normen zijn anders dan wat we vandaag de dag gewend zijn. En de bestaande constructie is niet altijd bekend of zichtbaar.

Deze factoren bemoeilijken het ontwerpproces. Daarom is er onderzoek nodig naar de volgende vraag: Wat is de invloed van het hergebruik van bestaande bouwconstructies op het constructieve ontwerpproces?


Externe veiligheid bij meervoudig ruimtegebruikShahid Suddle heeft met zijn promotiewerk een belangrijke bijdrage geleverd aan de basiskennis m.b.t externe veiligheid bij meervoudig ruimtegebruik. Dit onderzoek verdient nadere uitdieping.

3.3.2 Gewenste partners (inhoudelijk/financieel)Oorzaken constructieve onveiligheid in de Nederlandse Bouwwereld:

Mogelijke inhoudelijke samenwerking met:

Platform constructieve veiligheid (commissiein Nederland met vertegenwoordigers vanuit bedrijfsleven, wetenschap en overheid met als doel de constructieve veiligheid in Nederland op een hoger peil te brengen)TNO Bouw (opzetten van een database metfaalgevallen)CRC (CrisisResearchCentre vandeUniversiteit vanLeiden)COST TU0601 (Europese commissie metvertegenwoordigers van diverse onderzoeksgroepen met als doel uitwisseling van kennis bij diverse aspecten van structural reliability)CEBC(Europesecommissievoordiversegroepenvanbouwtoezicht)Onderzoeksraad voor de veiligheid

Mogelijkefinanciëlepartners:

Vrom-inspectieOverkoepelend orgaan voor verzekeringsmaatschap-pijenOverkoepelend orgaan voor schadeexpertisebureaus (Nivre)Fondsen EU t.b.v. structural reliabilityBouwend Nederland

3.3.3 OutputOorzaken constructieve onveiligheid:

Artikel over constructieve veiligheid in Nederland in Instituut voor BouwRechtArtikel over opzetten database op conferentie Loss Prevention(Brussel)Artikel over uitkomsten database in Nederland in journal/ op conferentieArtikel over vergelijking uitkomsten database Nederland en overige landen in journal/ op conferentieArtikel met mogelijke richtingen voor maatregelen op conferentie

3.4 Production and assembly technology

De bouw is een bedrijfstak is die gehecht is aan traditionele technieken en beproefde bouwmethoden. Dit wordt ingegeven door de hang naar betrouwbaarheid en risicobeperking

bij projecten waarin grote bedragen worden geïnvesteerd. Toch worden desondanks jaarlijks relatief veel innovaties doorgevoerd, met name in productietechnieken en bouwmethoden. Vaak werken deze innovaties aanvullend of verbeterend op reeds bestaande technieken, soms zijn er ook fundamentele vernieuwingen die blijvend hun weg vinden in de bouw. Onze groep levert aan deze ontwikkelingen reeds een bijdrage, en wil dat ook blijven doen.

De drijvende kracht achter vernieuwingen in de bouwwereld is te verklaren vanuit een interne en een externe motivatie.

Enkele voorbeelden van interne motivatie:

De toeleverende industrie is gebaat bij vernieuwing om de eigen marktpositie te beschermen en uit te bouwen: door onderscheidend bezig te zijn op het gebied van bouwmaterialen of bouwelementen kan worden bespaard op bouwkosten en/of bouwtijd, kan de uitstraling of bouwfysische prestaties van een gebouw verbeterd worden, etc.

Nieuwe architectuur vraagt om innovaties: door een gebouw zich te laten onderscheiden van de massa wordt de verhuurbaarheid en zichtbaarheid vergroot. Wel moeten hiervoor dan regelmatig nieuwe passende bouwkundige oplossingen worden ontworpen(“technologyfollowsarchitecture”),doordatin materiaalkeuze of vorm wordt afgeweken van de platgetreden paden.

In de laatste decennia zijn veel werkzaamheden die men traditioneel op de bouwplaats uitvoerde verplaatst naar werkplaatsen waar men onder geconditioneerde omstandigheden kan werken. Deze verschuiving naar een meer geïndustrialiseerd bouwproces is een wereldwijde trend die aansluit bij het tekort aan geschoold personeel en de wens te werken onder betere arbeidsomstandigheden. De gestage groei van de prefab skeletbouw methode is daar een sprekend voorbeeld van.

Voorbeelden van externe motivatie:

Moeilijke bouwlocaties kunnen worden bebouwd wanneer voor locatiegebonden randvoorwaarden een specifieke en intelligente oplossing wordt gevonden.Voorbeelden zijn het bouwen over autowegen, water of railtracés,hetbouwenvlaknaastofonderanderegebouwen.

Wettelijke kaders worden aangescherpt (bijvoorbeeld energiezuinigheid, gezondheid,arbeidsomstandigheden, brandveiligheid),

De marktvraag speelt in op trends in de samenleving (bijvoorbeeld esthetische uitstraling, duurzaamheid,energieopwekkende gebouwen).

Onze universiteit vormt een goede voedingsbodem voor het doen van experimenten en ontwikkelingen via afstudeer- of promotieonderzoek en heeft uitstekende faciliteiten voor het


bouwen van proefopstellingen en samenstellen van nieuwe materialen

3.4.1 DeelgebiedenVrijgevormde bouwdelen in prefab-betonVan oudsher werd een succesvolle toepassing van geprefabriceerd beton gekenmerkt door het streven naar een zo groot mogelijke repetitie van liefst gelijkvormige elementen. De architectuur, zoals die in de laatste jaren wereldwijd zichtbaar wordt bij prijsvragen en ontwerpopdrachten voor belangrijke gebouwen, kenmerkt zich juist steeds vaker door het gebruik van niet-rechthoekige, vrij gevormde gebouwcontouren. Ook bij kleinere projecten wordt meer en meer gevraagd naar individuele herkenbaarheid van gebouwen, waardoor gelijkvormigheid juist wordt vermeden. Dit brengt met zich mee dat de prefab-betonindustrie zich nog meer zal moeten instellen op het leveren van maatwerkproducten.

Op deze trend wordt door de industrie nu al op een goede manier ingespeeld, bijvoorbeeld waar het maatvariaties betreft op rechthoekige, vlakke betonproducten. Gekromde en dubbelgekromde vormen zijn echter nog altijd zeer kostbaar om in prefab-beton uit te voeren, daar de elementen vaak weinig repeterend zijn en de bekistingskosten per element hoog zijn als gevolg van de complexe vorm en problematiek van maatvoering. Vanuit de praktijk komen duidelijke signalen dat de prefab-betonindustrie nog een slag kan winnen door beter in te spelen op de aanwezige vraag naar vrijgevormde betonelementen.

In het promotieonderzoek van Roel Schipper zal in

samenwerking met industriële partners worden gewerkt aan oplossingen voor de technologische vraagstukken die zich voordoen bij prefabricage van dubbelgekromde bouwdelen in prefab-beton. Hierbij zal onderzoek worden gedaan aan o.a. bekisting- en productietechnologie, materiaalkeuze, randaansluitingen en toleranties. In dit onderzoek wordt samengewerkt met de groep Vollers van de faculteit Bouwkunde en enkele industriële partners.

Gewenste en/of reeds ingeschakelde partners:- HurksBeton(viaonderzoeksgroepVollers)- Nedcam Shaping Technology- Eénofmeerderearchitectenbureausdiefreeform ontwerpen(nogtevinden)- Buitenlandseuniversiteitofonderzoeksgroep(nog te vinden)- Betonvereniging

Partners uit MKB of industrie kunnen door het beschikbaar stellen van relatief beperkte R&D-budgetten ons toch snel faciliteren bij het opstarten van onderzoek. De door afstudeerders of promovendi geïnvesteerde tijd is hiervoor een wijze van terugbetalen. Senternovem innovatievouchers kunnen worden benut als financiering. Ook kan wordengedacht aan het vastleggen van ontwikkelingen in patenten.

Geprefabriceerde hoogbouwIn Nederland bestaat een schaarste aan bouwgrond en de behoefte aan zoveel mogelijk groene ruimte. Het zijn de voorwaarden voor de realisatie van nieuwbouw in Nederland.

Dit leidt ertoe dat men zoekt naar gebouwtypologieën die aan deze voorwaarden kunnen voldoen. Hoogbouw is een van de mogelijke oplossingen. In de komende decennia zullen hoge gebouwen vaker een plek krijgen in compacte binnensteden en daarbuiten.

Bouwplaatsen zijn zeer gevoelig voor het 3-D syndroom, dirty,dangerousendifficult.Deprefabskeletbouwmethodekenmerkt zich door het aanleveren van kant-en-klare betonelementen op de bouwplaats die vervolgens op relatief eenvoudig wijze tot een betonconstructie samengesteld kunnen worden. De prefab skeletbouw methode reduceert daarmee voor een deel de belemmeringen van het 3-D syndroom.

Voor het bouwen van een hoogbouw opgave zijn verschillende bouwmethoden in gebruik. Parameters die de keuze van de bouwmethode bij hoogbouw voornamelijk bepalen zijn de materiaalkeuze van de constructie, de bouwplaatsomstandigheden, de logistieke processen en de te realiseren bouwsnelheid. Naarmate het gebouw hoger wordt neemt het transportverlies voor arbeid, materiaal, materiaal en afval toe. Met de prefab skeletbouw methode kan dit verlies voor een deel gereduceerd worden. Dit voordeel levert een kortere bouwtijd op, hetgeen de economie van de bouwopgave ten goede komt.

In het promotie onderzoek van Dick van Keulen ligt de nadruk op het doorontwikkelen van de prefab skeletbouw methode. Het project richt zich in de eerste plaats op de keuze van de bouwmethode waarbij de prefab skeletbouw methode een

alternatief is. Daarnaast wordt onderzoek verricht naar het ontwerp en het constructieve gedrag van geprefabriceerde hoogbouw stabiliteitssystemen. Bij dit onderzoek worden studenten betrokken die deelonderzoeken uitvoeren.

Gewenste partners- Betonvereniging- BFBN- AB-FAB- Bouwbedrijven

3.4.2 OutputNieuwe producten, materialen, productietechnieken, patenten, rekenmethoden, wetenschappelijke publicaties.


4. Overige onderzoeksvelden BE: consoliderend onderzoek

4.1 Inleiding

Op enkele thema’s zijn op dit moment geen onderzoekers werkzaam. Omdat de genoemde velden in het wetenschappelijk onderwijs een belangrijke plaats innemen, wordt op deze thema’s aansluiting gezocht bij andere groepen binnen en buiten Delft die in hun onderzoek hieraan aandacht besteden.

4.2 Special & Complex Structures

Doel van het onderzoeksveld van Special & Complex Structures is het verzamelen van kennis over de onderstaande deelgebieden en het ontwikkelen van nieuwe concepten en ontwerptools. Masterstudenten maken via de cursus ct5251 kennis met diverse bijzondere constructiewijzen. Er worden door het SDL diverse afstudeeronderwerpen aangeboden, die bij R&D georiënteerde studenten belangstelling wekken voor special & complex structures.

Hiermee vormt het SDL een kweekvijver voor kennis en talent op dit onderzoeksveld. Dergelijke afstudeeronderwerpen worden in het algemeen begeleid door experts van SDL, van de sectie Constructiemechanica en van de Faculteit Bouwkunde.

Op materiaalniveau worden regelmatig onderzoekers van de secties Beton-, Staal- en Houtconstructies ingeschakeld.

4.2.1 Deelgebieden- Shellstructures(inconcrete,timberandsteel)- Lattice and grid structures- Adaptive structures- Kinetic and deployable structures- Membrane and pneumatic structures- Tensegrity structures- Tensairity structures- Other special structural types

4.2.2 Partners (inhoudelijk/financieel)- Faculteit Bouwkunde- Sectie Constructiemechanica- Secties Beton, Staal en Hout

4.2.3 Gewenste outputTalentvolle studenten die mogelijk kunnen doorstromen naar een PhD-positie of met hun afstudeeronderzoek kunnen bijdragen aan verdere voortgang van het vakgebied.


4.3 Building physics

Het onderzoek Building Physics wordt uitgevoerd binnen de Faculteit Bouwkunde van de TU Delft middels het Climate Design programma. Dit maakt onderdeel uit van het Building Technology onderzoeksprogramma. Doordat in de masterfase relatief veel tijd is ingeruimd voor het volgen van bouwfysica-vakken, zijn de studenten van Civiele Techniek goed voorbereid op een afstudeeronderwerp op het gebied van Building Physics.

4.3.1 DeelgebiedenHet Climate Design programma (DISC: DesignIntegration of Sustainability & Comfort) heeft een drietal onderzoeksthema’s:

- Comfort(comfortable&healthyenvironments)- Skins(bioclimatic,responsive&adaptiveskins)- Exergy(low-exergysystems).

Doelstelling van het DISC-programma is het leveren van een significante bijdrage aan het duurzaam ontwerpvan comfortabele en gezonde leefomgevingen, zowel op gebouwniveau als op stedenbouwkundig niveau3.

4.2.2 Gewenste outputTalentvolle studenten die mogelijk kunnen doorstromen naar een PhD-positie of met hun afstudeeronderzoek kunnen bijdragen aan verdere voortgang van het vakgebied.

3: ‘Bron: website Climate Design

Documents

ONDERZOEKSPLAN LEERSTOEL BUILDING ... faculteit...onze doelstellingen voor de jaren 2009-2013. Nu het aantal onderzoekers bij Building Engineering vanaf 2008 sterk is gestegen, zal