Samenvatting wetenschappelijk artikel: Modellering van de schade aan gemetselde gebouwen door bodemdaling

Alfonso Prosperi, december 2023
Het onderzoeksprogramma LOSS werkt aan de kennisbasis van bodemdaling en de gevolgen daarvan. In LOSS ontwikkelen we kennis over waarom en hoe de bodem daalt, hoe je bodemdaling kan voorspellen en welk beleid relevant is bij het omgaan ermee of voorkomen ervan. Alfonso Prosperi is promovendus in het LOSS programma en focust op het ontwikkelen van een betrouwbare aanpak voor de beoordeling van de door nederzettingen veroorzaakte schade aan gebouwen als gevolg van bodemdaling. Dit is de samenvatting van de bevindingen uit de paper ‘Sensitivity modelling with objective damage assessment of unreinforced masonry façades undergoing different subsidence settlement patterns’, gebaseerd op wetenschappelijk onderzoek.

Het artikel is te citeren als:
Alfonso Prosperi, Michele Longo, Paul A. Korswagen, Mandy Korff, Jan G. Rots, Sensitivity modelling with objective damage assessment of unreinforced masonry façades undergoing different subsidence settlement patterns, Engineering Structures, Volume 286, 2023, 116113, ISSN 0141-0296.
Het is online te vinden via: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2023.116113

Dit onderzoek is onderdeel van het NWA project Living on Soft Soils: Subsidence and Society (grantnr.: NWA.1160.18.259).

Samenvatting
Om schade aan gebouwen als gevolg van bodemdalingsprocessen te onderzoeken is het van belang echte gebouwen te onderzoeken, maar hiervoor zijn vaak maar weinig mogelijkheden.  Numerieke modelleren bieden dan een betrouwbaar alternatief om de relatie tussen de verzakking van de bodem en de schade aan gebouwen te onderzoeken.

Wat zijn de mogelijkheden van de numerieke modellen?
Met numerieke modellen kunnen we het ontstaan en de verspreiding van schade (in de vorm van scheuren) aan gebouwen door bodemdaling in beeld brengen. Daarnaast kunnen we met de modellen bestuderen wat de invloed is van de kenmerken van het gebouw, het verloop van de zakking en de veroorzaakte schade. Kenmerken van een gebouw zijn bijvoorbeeld de vorm van het gebouw, het aantal ramen en deuren en het type fundering.

De modellen maken het mogelijk om te onderzoeken welke omstandigheden leiden tot de meeste kans  op schade: wat is de meest kwetsbare toestand. Om de invloed van verschillende omstandigheden te onderzoeken is in dit onderzoek bijvoorbeeld gebruik gemaakt van acht verschillende zettingsconfiguraties die elk met vier soorten ondiepe funderingen zijn gemodelleerd.

In de drie figuren op de volgende bladzijde zijn een aantal voorbeelden gegeven van de input in het model en de resultaten.

Resultaten en hoogtepunten

• Er is nu een verbeterde modelleringstechniek voor verder onderzoek en toekomstige studies.
• De modelruns laten zien dat de schade aan de constructie afhankelijk is van de geometrie van het model: gedrongen gevels met een kleine verhouding lengte/ hoogte (<1) vertoonden minder schade dan ‘slanke’ gevels.
• De modelruns laten zien dat gebouwen met funderingen van gewapend beton minder kwetsbaar zijn voor zakkingen dan de gebouwen met gemetselde funderingen.
• De resultaten van de numerieke analyses variëren sterk op het gebied van schade en vervorming en zijn afhankelijk zettingsconfiguraties.
• Voor meer dan 80% van de modellen wordt zichtbare scheurvorming, dat zijn scheuren groter dan 1 mm, gemiddeld bereikt bij een relatieve rotatie (angular distortion, β) van 1/1000.

Figuur 1. De 8 verschillende zettingsvormen en het aangenomen model. Figuur 2. De geselecteerde funderingen op staal.

Figuur 3. De resultaten van de analyses in termen van scheurvorming. De waarde psi (ψ) is een maat voor de schade, een hoger getal betekent meer schade. De scheuren hebben een lengte en een breedte.