1e prijs: Vivek Kurup (Technische Universiteit Delft) - Design and analysis of an underwater wedge connection

Ontwerp van een nieuwe onderwaterverbinding voor offshore windturbines, specifiek voor verbindingen tussen monopiles en overgangsstukken. Deze verbinding zorgt ervoor dat de monopile kleiner kan. De grootte is momenteel de beperkende factor. Het is een structureel solide ontwerp, met een hoge capaciteit voor zowel de ultieme grenstoestand als de vermoeiingsweerstand.

Het oordeel van de jury:

Leuke vernieuwende verbinding die zomaar een revolutie in de offshore windmolenpraktijk kan betekenen! Terwijl de vraag naar capaciteit van windmolens op zee toeneemt en daarmee de complexiteit van de fundering en afmeting van de ‘monopile’, is deze afmeting een beperkende factor bij het installeren en vervoeren. Traditioneel wordt de verbinding van de monopile en de windmolen boven de waterlijn gerealiseerd door middel van een Transition Piece (TP). Als de verbinding onder water kan worden gemaakt dan kan de monopile korter zijn. Bestaande verbindingen zijn uitgebreid onderzocht en geanalyseerd met als resultaat een geheel nieuwe oplossing. De nieuwe ‘wedgeverbinding’ lost een aantal problemen in één keer op.

Niet langer zijn steeds grotere funderingsbuizen nodig omdat de verbinding niet meer boven de waterlijn uit hoeft te komen. Dit betekent zowel materiaalreductie als makkelijker transport. Ook is het niet langer nodig op grote diepte moeilijke handelingen te verrichten, zoals het voorspannen van bouten of onderwaterlassen. De onderzoeken leveren ook goede resultaten op het gebied van weerstand tegen vermoeiing. 

Dit onderzoek maakt nieuwsgierig naar praktijktesten en verder onderzoek. Vernieuwend, gedurfd en maatschappelijk relevant!

2e prijs: Marten Wintermans (Technische Universiteit Delft) - The application of reusable hollow core slabs in steel frames

Het ontwerpen van een remontabele verbinding tussen kanaalplaatvloeren en geïntegreerde stalen liggers. Ontwerp is uitgevoerd middels een statistische analyse naar toleranties, beschouwing van de state-of-the-art en laboratorium proeven.  De beste optie bleek een vierkante koker en een geschroefde schuifpen omhuld met mortel. Dit alternatief presteerde beter dan de twee andere onderzochte opties (een geïnjecteerde variant en een voorgespannen variant) in termen van toleranties, installatie en kosten. Demontage bleek echter kritisch en werd daarom verder experimenteel onderzocht.
De experimenten toonden de mogelijkheid om demontage te verbeteren met
voorbehandeling. Met vaseline behandelde monsters vertoonden geen tekenen van chemische binding en hadden betere smering vergeleken met de met olie behandelde monsters, Dit resulteerde in de laagste weerstand en daarom het beste demontagevermogen.

Het oordeel van de jury:

Het hergebruik van structurele elementen kan op de langere termijn een grote bijdrage leveren aan de minimalisering van de CO2 uitstoot die de realisering van een nieuw gebouw veroorzaakt. Onderzocht is de mogelijkheid om kanaalplaten opnieuw te gebruiken. Als uitgangspunt is gekozen voor het vloersysteem van kanaalplaten en stalen balken van de tijdelijke rechtbank Amsterdam. In dit geval is het aansluitdetail specifiek ontworpen om de kanaalplaten te demonteren en hergebruiken. Een van de problemen bij hergebruik, ook in bovenstaand detail, is de maattolerantie. Gezocht is naar een manier om het detail te verbeteren en de maattolerantie te vergroten. Drie methodes zijn onderzocht. Het beste resultaat is bereikt met de ‘bolted shear connection’.

De ingestorte buis wordt na de installatie van de bouten gevuld met grout, zodat deze de schuifkrachten kan overdragen. Voor de demontage moet het grout worden ‘losgetikt’. Om dit mogelijk te maken, is een verrassende oplossing gevonden… voorbehandelen met vaseline!  Het monteren en demonteren is relatief eenvoudig waarbij de hernieuwde inzet van de platen weinig last heeft van krappe maattoleranties.

Nuttig en actueel! Praktisch en technisch, heel compleet en leuk onderzoek. Een mooie en bewuste doorontwikkeling van een bestaand detail, waarbij staal hergebruik van kanaalplaten faciliteert.