Ontwerp van trillingsreducerende maatregelen voor spoorverkeer door middel van topologische optimalisatie

Trillingen en afgestraald geluid in gebouwen ten gevolge van treinverkeer groeien aan belang in het milieubewustzijn. Hierdoor is de nood ontstaan om trillingsmitigerende maatregelen te ontwikkelen aan de bron (treinspoor), op het transmissiepad, en bij de ontvanger (gebouw). Mitigerende maatregelen op het transmissiepad hebben tot doel om voortplanting van grondtrillingen van bron naar ontvanger te hinderen en zijn vooral aantrekkelijk in situaties met bestaande sporen en gebouwen. Voorbeelden zijn open uitgravingen, zachte en stijve golfbarrières, verstijving van de ondergrond onder het spoor, en de plaatsing van zware massa's naast het spoor. Vanwege de hoge rekenkosten van numerieke simulaties worden mitigerende maatregelen op het transmissiepad meestal ontworpen door trial and error. Slechts een beperkt aantal relatief eenvoudige ontwerpgeometrieën is onderzocht, waardoor er veel ruimte is voor verdere verbetering door volledig gebruik te maken van de flexibiliteit in ontwerpgeometrieën als gevolg van de huidige constructiemethodes. Het doel van dit doctoraatsonderzoek is dan ook te komen tot een methodologie om het ontwerp van mitigerende maatregelen op het transmissiepad te optimaliseren, waarbij zowel rekening wordt gehouden met technologische beperkingen van bouwbaarheid als met onzekerheden met betrekking tot de constructie en de omliggende grond. Een topologische optimalisatie benadering, waarbij naar de meest efficiënte verdeling van een bepaalde hoeveelheid materiaal in een welbepaald ontwerpdomein wordt gezocht, zal worden gebruikt om te komen tot innovatieve optimale oplossingen.