1e prijs: Bram Niesen, Peter Thijsse (Hogeschool van Arnhem en Nijmegen, Arnhem) - Knexeren van hoofddraagconstructies

In het grondstoffenakkoord dat Bouwend Nederland en 180 andere partijen hebben ondertekend, is vastgelegd dat de milieubelasting van de bouwsector in 2030 met 50% moet worden gereduceerd ten opzichte van 2014. Tevens legt dit akkoord vast, dat Nederland in 2050 geheel circulair moet zijn op het gebied van grondstofgebruik. De huidige bouwsector kent een hoge milieubelasting. Zo veroorzaakt de productie van halffabricaten (bijvoorbeeld gewalste profielen) 75% van de CO2-uitstoot in het productieproces van stalen hoofddraagconstructies. Circa 80% van de stalen constructiedelen wordt geproduceerd uit omgesmolten schroot.

De afstudeerders doen onderzoek naar een andere methode van hergebruik die moet leiden tot een reductie van de milieubelasting in de bouwsector. De inzet van ‘Plug & Play’-verbindingen kan daarbij een oplossing zijn. De afstudeerders hebben hiervoor de term ‘knexeren van hoofddraagconstructies’ bedacht. Met het begrip ‘knexeren’ wordt een IFD (Industrieel, Flexibel en Demontabel) bouwprincipe bedoeld, dat bestaat uit het combineren van ‘Plug & Play’-verbindingen in een modulair bouwsysteem. Knexeren is afgeleid van het constructieve speelgoed ‘K’NEX’. De doelstelling van het onderzoek is het vinden van de meest geschikte constructieve ‘Plug & Play’-verbinding om stalen hoofddraagconstructies te ‘knexeren’. 

Het onderzoek bestaat uit een variantenstudie, waaruit blijkt welke ‘Plug & Play’-verbinding het meest geschikt is om hoofddraagconstructies te knexeren. In de varianten studie zijn vijf bestaande ‘Plug & Play’-verbindingen onderzocht en met elkaar vergeleken op basis van een zevental criteria. Deze criteria zijn: ‘montabelbaarheid’, ‘demontabelbaarheid’, fabricage, capaciteit, technische flexibiliteit, materiaalgebruik en de esthetica van de verbindingen. Voor inzicht in de capaciteit van de verbindingen is gebruik gemaakt van het eindige-elementen rekenpakket RFEM.

Het onderzoek toont aan dat de ‘Snap-fit’-verbinding de meeste geschikte ‘Plug & Play’-verbinding is om te ‘knexeren’. Uit het onderzoek blijkt ook dat ‘knexeren’ technisch haalbaar kan zijn. Om de haalbaarheid volledig aan te tonen is nader onderzoek en optimalisatie van de ‘Snap-fit’-verbinding noodzakelijk. De afstudeerders stellen mogelijke optimalisaties voor in de vorm van schetsontwerpen die de fabricage van de verbinding versimpelen.

Het oordeel van de jury:
De jury vindt het leuk dat het onderwerp ‘Snap-fit’- verbinding van de winnaar op Masterniveau van de vorige editie van de studentenSTAALprijs is opgepakt door afstudeerders op Bachelor niveau. De variantenstudie plaatst de ‘Snap-fit’- verbinding in de context van andere bestaande ‘Plug & Play’- verbindingen. Hiermee is deze studie een nuttige aanvulling en verdere uitwerking van het vorige onderzoek. De studie is zeer uitgebreid en goed uitgevoerd. Het onderzoeksproces en de resultaten zijn inzichtelijk gemaakt in een goed geschreven rapport. Heldere tabellen en staafdiagrammen tonen de resultaten en scores van de wegingsfactoren. De afstudeerders zijn niet gestopt bij de conclusie, maar hebben voorstellen gedaan om de ‘Snap-fit’- verbinding te optimaliseren op de relatief lage score voor het criterium fabricage.  De jury is onder de indruk van het wetenschappelijke niveau van het rapport. De afstudeerders leveren inderdaad met dit onderzoek, zoals ze in hun inleiding aangeven, een bijdrage aan de mogelijke reductie van de hoge milieubelasting in de bouwsector. Uiteraard is nog veel onderzoek nodig voordat het op deze wijze produceren en hergebruiken van staalconstructies werkelijk in de praktijk toepasbaar is, maar de eerste stappen zijn gezet. De jury vat het oordeel als volgt samen: Maatschappelijk relevant! Uitgebreid, goed uitgevoerd onderzoek. Helder leesbaar rapport. Waar ‘bouw’speelgoed al niet toe kan leiden!

Klik hier voor het nieuwsbericht van de Hogeschool van Arnhem en Nijmegen.