Samenvatting

Parametrisch ontwerpen is enorm opkomend onder ingenieursbureaus. De precieze implementatie van de nieuwe ontwerptechniek is bij veel bedrijven nog in ontwikkeling. Witteveen+Bos heeft verschillende parametrische ontwerpmethodes in ontwikkeling of al in gebruik. Echter nog niet voor onderdoorgangen. Voortkomend uit deze behoefte is onderstaande onderzoeksvraag opgesteld:

“Hoe kan een parametrische ontwerptool opgezet worden voor het voorontwerp van een constructieprincipe van een onderdoorgang?”

Het doel van dit onderzoek is niet om te kijken welke constructieprincipes geparametriseerd kunnen worden, maar op welke manier een enkele constructieprincipe geparametriseerd kan worden. We wegen geen constructieprincipes af, maar zetten een tool op voor het optimaliseren van een enkel ontwerp van een onderdoorgang.

Om de hoofdvraag te beantwoorden zijn deelvragen opgesteld. Er is een breed beeld geschetst waarin is uitgezocht wat veelgebruikte ontwerpen en bouwmethodes van een onderdoorgang zijn. Aan de hand van de verschillende ontwerpen is een decompositie opgezet voor verschillende onderdoorgangen. Om een goede afweging te maken tussen de verschillende methoden in parametrisch ontwerpen, is onderzoek gedaan naar de verschillende toegepaste parametrische ontwerpprocessen binnen Witteveen+Bos. Ook is uitgezocht wat het huidige ontwerpproces van onderdoorgangen binnen Witteveen+Bos is, om te bepalen welke taken uitgevoerd worden en welke functies betrokken zijn. Met de opgedane kennis is een enkele methode ontwikkeld voor een parametrisch ontwerpproces. Het ontwerpproces is gevalideerd aan de hand van een case aangeleverd door Witteveen+Bos en een eigen ontwerp.

Het parametrische ontwerpproces is gerealiseerd met verschillende bestanden en koppelingen. Het eerste bestand, voor de gebruiker het enige bestand dat aangepast kan worden, is een invoerbestand opgezet in Excel waarin infrastructurele, constructieve en geotechnische parameters aangepast worden welke leiden tot een ontwerp. Het invoerbestand toetst de onderdoorgang, tegelijktijdig met het invoeren, op opdrijving. De parameters en de gegevens gekoppeld aan de parameters worden door middel van een xml-bestand en een Pythonscript in het EEM-programma Scia Engineer geladen. Scia Engineer bepaalt vervolgens de omhullende momentenlijn van de verschillende belastingscombinaties. Met de maximale momenten uit de omhullende momentenlijn worden toetsingen op momentcapaciteit en scheurwijdte uitgevoerd om zo een inschatting te maken van de hoofdwapening in het definitieve ontwerp.

Het geautomatiseerde proces, zoals opgesteld in het onderzoek, kan met een aantal uitbreidingen volledig automatisch opgezet worden. De voornaamste aanpassing moet gemaakt worden in het invoerbestand. Met enkel Excel kunnen geen gegevens gegenereerd of verwijderd worden wat voor het voorwaardelijk opzetten van belastingen, belastingsgevallen, belastingscombinaties en lastgroepen wel nodig is. In het onderzoek is aanbevolen dit te realiseren met behulp van de codeertaal VBA.

Als het ontwerpproces volledig is geautomatiseerd volgens bovenstaande aanbeveling is de tool toe te passen voor het genereren van het voorontwerp van op staal gefundeerde spooronderdoorgangen.