Te meten grootheden

De metingen hebben tot doel om inzicht te verkrijgen in de optredende stromingskrachten (stationair en dynamisch), in de responsie van de hefschuif bij variërende hydraulische condities, vormgeving, en dynamische eigenschappen, en in de interactieverschijnselen die bestaan tussen stroming en responsie. In een gefaseerde aanpak zal er onderscheid worden gemaakt tussen verkennende metingen en gedetailleerde metingen. Tot de verkennende metingen behoren bijvoorbeeld:

• meting van de schuifpositie

• meting van de verticale beweging (verplaatsing of versnelling) en ophang- kracht van het schuifmodel

• meting van de waterstanden en het debiet • visualisering van het stationaire stroombeeld

1200216-000-HYE-0006, 17 juni 2010, definitief

Dynamica van beweegbare waterkeringen 45

Meer gedetailleerde metingen kunnen bestaan uit::

• meting van de tijdsafhankelijke drukken rond de schuifonderrand en op de bodem

• meting van de tijdsafhankelijk stroomsnelheid nabij de schuifonderrand (bijv. met behulp van laser)

• meting van het tijdsafhankelijke stroombeeld (PIV)

Voor alle metingen geldt dat meetsignalen in de tijd moeten worden ingewonnen. Er moet daarbij een voldoende hoge samplefrequentie worden gekozen (minimaal 2x zo hoog als de hoogste relevante excitatiefrequentie). Alle signalen moeten gekoppeld in de tijd worden vastgelegd in verband met de te onderzoeken fase-relaties.

1200216-000-HYE-0006, 17 juni 2010, definitief

Dynamica van beweegbare waterkeringen 47

5 Samenvatting

In 2009 is in het kader van strategisch onderzoek (SO) Waterbouw een aanzet tot een experi- menteel onderzoek gegeven, dat gericht zal zijn op de stromingsbelasting en het responsie- gedrag van een onderstroomde hefschuif, en op de mogelijkheden van een (actieve) beïnvloeding van belasting en responsie.

Ter introductie in de dynamica van constructies en stromingsgeïnduceerde trillingen is voor lezers van dit rapport een korte inleiding opgenomen. Voorts zijn de resultaten van een beknopt literatuuronderzoek opgenomen, dat was gericht op experimentele studies met een vergelijkbare onderzoeksdoelstelling. De aandacht bij het literatuuronderzoek was daarbij met name ook gericht op de opzet en inrichting van de toegepaste meetopstelling.

Hefschuiven met rechthoekige onderrand zullen het startpunt vormen bij het experimentele onderzoek. Aan de hand van resultaten van vroegere onderzoeken zijn de trillingsgevaarlijke gebieden van hefschuiven met rechthoekige onderrand aangegeven. Het onderzoeksgebied wat betreft trillingsfrequenties en hydraulische condities is daaraan gerelateerd. Op basis hiervan en rekening houdend met opties voor wijziging van vorm en dynamische eigen- schappen van de hefschuif zijn de functie-eisen voor het schaalmodel geformuleerd. In de ontwerpfase zal met name aan de uitwerking van het meetframe met schuifophanging aandacht moeten worden besteed.

In de literatuur is daarnaast nagegaan wat de stand van zaken is met betrekking tot het

numerieke rekenen aan de stroming rond constructies en de interacties van de stroming met

de constructie; de resultaten hiervan worden in Bijlage A gepresenteerd.

In 2010 zal het project worden voortgezet. Plan is om een tot in detail uitgewerkt ontwerp te maken voor de schaalmodelopstelling van een hefschuif en om het schaalmodel te bouwen. Afhankelijk van het beschikbare budget zal ook al een begin kunnen worden gemaakt met het uitvoeren van experimenten.

In 2010 zal tevens, in het kader van kennisoverdracht, worden meegewerkt aan een onder auspiciën van CUR te realiseren cursus met syllabus gericht op stroomsluizen, stuwen en hoogwaterkeringen.

1200216-000-HYE-0006, 17 juni 2010, definitief

Dynamica van beweegbare waterkeringen 49

Referenties

Anagnostopoulos, A., editor, (2002); ‘Flow-induced vibration in engineering practice’; Advances in fluid mechanics; uitgave: WIT press

Billiter, P., Staubli, T. (2000); ‘Flow-induced multiple-mode vibrations of gates with submerged discharge’; J. of Fluids and Structures, Vol. 14, pp 323-338

Blevins, R.D. (1990); ‘Flow-induced vibration’; uitgave: Van Nostrand Reinhold (2nd edition) Deltacommissie (2008); ‘Samenwerken met water’; bevindingen van de Deltacommissie 2008 Erdbrink, C.D. and Jongeling, T.H.G. (2008); ‘Computations of the turbulent flow about

square and round piers with a granular bed protection – 3D flow computations with CFX’; Deltares report Q4386/Q4593.

Erdbrink, C.D. (2009); ‘Ontwerpmethodiek granulaire bodemverdediging met CFX ongestructureerd’; Deltares report 1200257-003.

Hardwick, J.D. (1974); ‘Flow-induced vibrations of vertical-lift gate’; ASCE J. of Hydraulics Division, Vol. 100, pp 631-644

Hartog, J.P. den (1956); ‘Mechanical vibrations’; uitgave: McGraw-Hill Book Company

Heijdra, G. (1982); ‘Lozingsmiddel Zoommeer; verificatie en aanpassing ontwerp, bepaling afvoerkarakteristieken, rekenmodel spuisluis met vrije waterspiegel’ WL | Delft Hydraulics rapport M1711

Ishii, N., Knisely, C.W. (1990); ‘Shear layer behaviour under a streamwise vibrating gate and its significance to gate vibration’; JSME International Journal (series III), Vol. 33, pp 131-138

Jong, R. de (1978); ‘Stormvloedkering Oosterschelde, krachten en trillingen bij de hefschuiven in de pijlerdam; vooronderzoek met sectiemodel’; WL | Delft Hydraulics rapport M1424

Jongeling, T.H.G. (1986); ‘Onderzoek in een hydraulisch model naar het ontstaan van in-flow trillingen in schuifranden’; WL | Delft Hydraulics rapport Q190 / M1906

Jongeling, T.H.G. (1991); ‘Maeslant Kering, additioneel onderzoek voor de sectordeuren in een overzichtsmodel’; WL | Delft Hydraulics rapport Q1278

Jongeling, T.H.G., Huijstee, J.J.A. van (1990); ‘Maeslant Kering, vervolgonderzoek naar het responsiegedrag van de sectordeuren in een overzichtsmodel’; WL | Delft Hydraulics rapport Q1140

Jongeling, T.H.G., Perdijk, H.W.R. (1981); ‘Stormvloedkering Oosterschelde, pijleroplossing; onderzoek naar trillingsgedrag van plaatliggerschuiven en balken met behulp van een elastisch gelijkvormig model’; WL | Delft Hydraulics rapport M1561

1200216-000-HYE-0006, 17 juni 2010, definitief

Jongeling, T.H.G, Vrijburcht, A. (2005); ‘Hydraulische aspecten van balgstuwen en balgkeringen’; uitgave: Bouwdienst-RWS en WL | Delft Hydraulics

Kolkman, P.A. (1976); ‘Flow-induced gate vibrations’; WL | Delft Hydraulics publication no 164

Kolkman, P.A., Jongeling, T.H.G. (1996); ‘Dynamisch gedrag van waterbouwkundige constructies (delen A, B en C)’; uitgave RWS-DWW, november 1996 (ook in Engelse vertaling in de bibliotheek van Deltares: ‘Dynamic behaviour of hydraulic structures’) Lewin, J. (2001); ‘Hydraulic gates and valves’; uitgave Thomas Telford, 2001, 2nd edition Naudascher, E. (1991); ‘Hydrodynamic Forces’; Hydraulic Structures Design Manual no 3,

uitgave A.A. Balkema, 1991

Naudascher, E., Rockwell, D. (1994); ‘Flow-induced Vibrations’; Hydraulic Structures Design Manual no 7, uitgave A.A. Balkema, 1994

Naudascher, E., Thang N.D (1983); ‘Galloping-type vibrations of underflow gates’; XX IAHR Congress, Moscow, September 1983

Paidoussis, M.P. (1998); ‘Fluid-structure Interactions: Slender Structures and Axial Flow (Vol. 1)’; uitgave Academic Press, 1998

Schwanenberg, D. and Jagers, H.R.A. (2003); ‘CFD for Hydraulic Structures’; WL | Delft Hydraulics report Q3429

Schwanenberg, D. (2006); ‘3D Non-hydrostatic Flow – Flow simulation for hydraulic structures’; WL | Delft Hydraulics report Q3429.

Uwland, J. (1979); ‘Stabiliteitsgedrag van schuiven met diverse onderrandvormen bij een verticale bewegingsmogelijkheid’; WL | Delft Hydraulics rapport M1490

Vrijer, A. (1977); ‘Toegevoegde watermassa en instabiele trillingen van schuiven met een verticale bewegingsmogelijkheid’; WL | Delft Hydraulics rapport M1322

1200216-000-HYE-0006, 17 juni 2010, definitief

Dynamica van beweegbare waterkeringen A-1

A Literatuuronderzoek: numerieke berekening van stroming