ir.A.A.H. van DamDosbouw 500 000 m3geprefabriceerd,voorgespannen betonDe stelling dat de ligging van Nederland in eenDeltagebied met een Europees achterlandbepalend is geweest voor de economischeontwikkeling van het land in het algemeen envoor de technische deskundigheid van deNederlandse waterbouwkundigen in hetbijzonder, is goed houdbaar. Zoals in tijden vanoorlog grote offers worden gebracht om dewapens te smeden die men nodig acht omdatgene aan waarde te behouden wat menbezit, zo ook kunnen we stellen dat we de zeeals eeuwige vijand bestrijden maar nu met eenwapen dat haar de gelegenheid geeft als vriendbinnen te komen door bij te dragen aan hetbehoud van waarden die we niet willenverliezen. De Nederlandse waterbouwkundigenhoren thuis binnen dit ecologisch systeem enwij prijzen ons gelukkig dat de wereld voor onstoegankelijk is. De verplichting om u in onzeervaring te laten delen, beschouwen wij als eenvoorrecht.Het voor en tegen van prefabricageOfschoon we beseffen dat u op de hoogte bentvan alle argumenten waarom tot prefabricagevan constructies wordt overgegaan, lichten wijer enkele belangrijke uit die voor vrij recentgereedgekomen constructies hebbengegolden.1Caissons van verschillende afmetingenwerden gebruikt bij Ouwerkerk in 1953foto: KLM-Aerocarto1. De praktische en fysieke onmogelijkheidom een kunstwerk op andere wijze tot standte brengen is ??n van de simpelste en meestafdoende motieven. Twee voorbeelden hiervan zijn het Andoc/Dunlin platform en depijlers van de Oosterschelde stormvloedkering. Het begrip prefabriceren is in dit verband echter taalkundig misleidend. Het gaatimmersom een min of meer ambachtelijk totstand gekomen constructie die in haar geheel verplaatsbaar is. Van de pijlers kunnenalleen de dakbekistingsplaten van de caissons als geprefabriceerde eenheden worden aangemerkt. Ze worden ge?ncorporeerdin de totale pijlerconstructie.De pijlers zelf zijn gefabriceerd en vormengeprefabriceerde onderdelen van de storm-vloedkering. Een gereed produkt wordt af-geleverd, zoals dat bijv. bij een schip het gevalis. Niemand zal van een geprefabriceerd schipspreken.Teneinde de vaarwegen niet te blokkerenworden afgezonken tunnels samengesteld uitgeprefabriceerde elementen. Hetzelfde geldtvoor onderdelen ter overbrugging van spoor-,verkeers- en vaarwegen.2. Bij vrije keuze spelen technische overwegingen in relatie tot produktie en kwaliteitvaak een rol. De produktie- en kwaliteitsvoordelen van prefabricage zijn:- minder krimp en temperatuursinvloeden;- het opvangen van ongelijke zettingen;- een fabriekmatige bouw onder betereomstandigheden en het benutten van serie-effecten;- warmte- en vacu?mbehandelingen zijnmogelijk;- betere kwaliteitscontrole en meetnauw-keurigheid;- minder terreinbeslag op de bouwplaats.3. Tenslotte kunnen tijd en/of geld factorenvan doorslaggevende betekenis zijn. Debouwtijd is terug te brengen tot de montagetijd van de onderdelen. Bovendien kunnen deze onderdelen op verschillendeplaatsen tegelijk in produktie worden genomen.Als kostenaspecten kunnen worden genoemd:- hogere produktiviteit;- concentratie van mensen geeft een ver-mindering van reistijd.Alle bovengenoemde voordelen zijn u onge-twijfeld bekend, evenals de nadelen waarvanwe er enkele noemen:- passingsproblemen;- verbindingen zijn vaak complex;- het gebruik van middelen voor horizontaalen verticaal transport is kostbaar. Slechtszelden zijn de besparingen die met hetprefabriceren van bouwonderdelen wordenbereikt van doorslaggevende betekenis. Ditverandert zodra voor het produkt een ruimemarkt bestaat. Palen, bruglig-gers, buizen e.d.voldoen aan dit criterium.Voorbeelden van prefabricageTer verduidelijking van het voorgaande volgteen aantal grote geprefabriceerdebouwwerken, dat in de afgelopen tijd is uit-gevoerd.BruggenZeelandbrug (omstreeks 1965)Brug Wilhelminakanaal (1978)Kademuren en steigersEemshaven c.s. Rotterdam (1965-1975)CaissonsBrouwersdam caissons (ca. 1972)Sluizen en StuwenHaringvliet nabla-liggers(1965)2Zeelandbrug 1965foto: Delta-photCement XXXIV (1982) nr. 11 700Moten van de Nablaligger voor despuisluizen in het Haringvliet3bBouw Haringvlietsluizenfoto: KLM-Aerocarto4aNederlands langste tunnelmoot voorHemtunnel4bNederlands breedste tunnelmoten(Drechttunnel)TunnelsLeidingentunnel Haringvliet (1970)Schalentunnel metro Rotterdam (1976)Drechttunnel (breedste onderdelen) (1978)Hemspoortunnel (langste onderdelen)(1980)Botlektunnel (meest recente) (1980)Offshore constructiesLichtopstand Europoort (1973)Andoc platform (1976)De Oosterschelde StormvloedkeringUit het artikel van ir.Slagter is gebleken dat hetniet mogelijk is om de gehele stormvloedkeringter plaatse in een bouwput te bouwen, integenstelling tot de spuisluizen in hetHaringvliet, omdat daarmee het grondprincipe,te weten het zoveel mogelijk handhaven vande natuurlijke situatie, geweld wordtaangedaan.5aSegmenten voor lichttorenfoto: D. Willebrands, Kats5?Lichttoren geplaatst in Europoortfoto: Jack van BodegomCement XXXIV (1982) nr. 11 7016Andoc platform 1976foto: Aerocamera7Impressie bouw stormvloedkering in eenbouwputfoto: Jack van Bodegom8Onderdelen van de stormvloedkeringfoto: Jack van BodegomDe afsluitbare openingen moeten derhalveworden gecre?erd in de bestaande stroom-geulen met behoud van de configuratie van dehydraulische doorsnede. Optimalisatie van hetontwerp heeft geleid tot door-stroomopeningenmet een dagwijdte van ? 40 meter, relatiefklein, zeker in esthetisch opzicht, in verhoudingtot de lengte der sluitgaten. Thans kan echtermet enige voldoening worden gesteld datvergroting van die dagwijdte ons in deuitvoering voor onoplosbare problemen zouhebben geplaatst. Hierbij valt onder meer tedenken aan het - trapsgewijs - volgen van hetbodemprofiel zowel als aan de vergroting vanvitale onderdelen zoals de funderingsmat-tenen, last but not least, een exponenti?leextrapolatie van het uitvoeringsmaterieel (ziehet artikel van ir.Schetters). Bovenal echterwaren de uitvoeringsprocessen in deOosterschelde-omstandighe-den niet meerbeheersbaar geweest.Prefab-betonelernenten bi] destormvloedkeringDe ruim 500 000 m3beton is verdeeld overde volgende componenten:440 000 m3in de pijlers 66 st.4 000 m3in de landhoofden 6 st.35 000 m3indeverkeerskokers 69 st.30 000 m3in de bovenbalken 63 st.9 000 m3in de hamerstukken 132 st.63 000 m3in de dorpelbalken 63 st.Landhoofden, verkeerskokers, bovenbalken enhamerstukken worden in Katsgepre-fabriceerd.De volgorde van plaatsing is aangegeven intabel 1 ; zie ook figuur 8.Bij de produktieplanning dient er rekening meete worden gehouden dat eerst na inmeten vande geplaatste pijlers de afbouw vanverkeerskokers, dorpel- en bovenbalken kanplaatsvinden. Van de verkeerskokers wordeneerst twee delen gemaakt, waarna eenpassende middensectie wordt tussengevoegd.Van de onderdorpelbalk worden eerst derompen en daarna de uiteinden gemaakt.In de 440 000 m3beton voor de pijlers zal 45kg/m3voorspanstaal worden verwerkt en 65kg/m3support- en wapeningsstaal.De bouw van de pijlersBij een beschouwing over de bouw van depijlers rijst de vraag hoe, in welk tempo en waarde pijlers moeten worden gefabriceerd. Hettweede deel van de vraag dient eerst te wordenbeantwoord, immers het tempo van voltooiingvan de pijlers wordt geheel bepaald door hettempo waarin ze kunnen worden geplaatst.Welnu de plaatsingslijn passend in de overall-planning is gegeven in figuur 10. Op devaststelling van de plaatsingslijn wordt nogteruggekomen.Er dient naar te worden gestreefd dat deplaatsingsoperatie niet wordt opgehouden dooreen tekort aan pijlers, vandaar de stelregel,produceer iets sneller dan de afne-mersbehoefte, zonder dat dit tot onaan-vaardbare voorraden leidt, zeker niet indiendeze opslag geld kost. De plaatsingslijn is dusbepalend geweest voor de produktie-lijn. Hetaantal tegelijkertijd in aanbouw zijndeelementen wordt bepaald door de produktietijdper eenheid.Tabel 1 onderdeel max. droog gewicht onder water gewicht- landhoofdringen 230 ton1. pijlers 18 000 ton 9 500 ton2. drempel -3. verkeerskoker en 1 200 / 1 600 tonhamerstukken en 250 ton4. schuiven 600 ton5. dorpelbalken 2 800 ton 1 500 ton6. bovenbalken 1 200 tonCement XXXIV (1982) nr. 11 7029Funderingsringen voor landhoofdenfoto: Waterstaat10Relatie tussen produktie en plaatsen van depijlers11Bouwput verdeeld in vier compartimentenfoto: Aerocamera12Werkterrein; ??n compartiment is reedsge?nundeerdfoto: Delta-photHet vaststellen van de produktietijd vergt eenanalyse van het produktieproces en van de inte zetten middelen. De fasen waarin depijlerbouw is onderverdeeld worden in overlegmet de ontwerper vastgesteld en fysischeprocessen zijn daarbij binnen bepaaldegrenzen te be?nvloeden. Indien vaststaat:a. hoeveel pijlers tegelijk in produktie moeten worden genomen;b. welke pijlers in welke volgorde wordenafgenomen en welke eisen het transportmiddel ruimtelijk stelt;hoeveel pijlers er in voorraad moeten zijn;d. hoeveel terrein in beslag wordt genomendoor de produktiemiddelen zoals keten, wegen,kranen, enz.,dan kan het benodigde produktie-oppervlak enterreinbeslag worden bepaald. Het pro-duktieterrein is 35 ha groot; het werkterrein\2ba(foto11en 12).Het is niet strikt noodzakelijk om een bouwdokte gebruiken, maar dit geeft bij transport nagereedkomen w?l de minste problemen. Dezevertrouwde bouwdokmethode waarbij een deelvan het gewicht door waterverplaatsing wordtge?limineerd werd na aanvaarding van hethuidige ontwerp al snel favoriet, temeer omdatvooruitlopend op de uitvoering van destormvloedkering reeds enkele ringdijkenwaren geformeerd. Andere locaties zijn ondermeer om sociale redenen onderzocht. Dedaaraan verbonden langdurige bemaling - delangere vaarroutes - slechte bodemgesteldheiden ongun-Cement XXXIV (1982) nr. 11 70313Bouwwijze van de dorpelbalken; de fototoont de gestorte vloer van de eerste balkfoto: Waterstaatstiger planningsaspecten hebben ons weerteruggeleid tot de bouwput Schaar op dam-vakGeul, hoewel de geografische ligging ongunstigis.Bij het afstemmen van de produktie opplaatsingslijnen moet rekening gehoudenworden met verschillende ex- en internefactoren die de procesduur kunnenbe?nvloeden. Het maken van betonelementenvan deze aard en omvang aan de kust en inHollands klimaat valt volledig binnen hetervaringsgebied van de aannemers. Debouwtijd is zodanig lang dat op basis vanmeteorologische statistieken met ongunstigeweersinvloeden rekening kan worden ge-houden.Heel anders is het gesteld met het plaatsenvan de pijlers. Het aanslaan en ophijsen(transport-gereed maken), transporteren,afmeren en het met de gewenste nauwkeu-righeid op de juiste plaats zetten, is een zo-danig langdurige en gecompliceerde operatie,dat we slechts met behulp van simulatie-programma's op de computer de werkelijkheiddichter naar ons toe kunnen halen. Een ergongewisse factor is de onvoorspelbaarheid oplangere termijn van belangrijke water- enweercondities. Hiertegenover staat dat hetrepetitie-element ongetwijfeld in gunstige zinzal werken.De bouw van de overige elementenProduktie van de overige elementen zoalsverkeerskokers, hamerstukken, onderdorpelsen bovenbalken stelt ons niet voor bijzondereproblemen. Zoals reeds eerder opgemerktkunnen definitieve afmetingen van brugligger,dorpel- en bovenbalken eerst n?het plaatsen van de pijlers, door inmetingworden vastgesteld.Ook hier wordt vanuit de overall-planning deproduktietrein en het benodigde produk-tieterrein vastgesteld. E?n van d?vier bouw-dokcompartimenten is gereserveerd voor deomvangrijkste en tevens zwaarste onderdelen:de dorpelbalken, teneinde te kunnen profiterenvan de schijnbare gewichtsvermindering dooronderdompeling. Enkele partners in debouwcombinatie beschikken over eenproduktieterrein dat uitstekend is uitgerust voorhet maken van betonelementen. Degeografische ligging ervan is zodanig dat detransportafstand naar de stormvloedkering nietveel groter is dan de afstand vanaf de bouwputSchaar. Dos-bouw gebruikt dit terrein voor debouw van de wat lichtere maar toch altijd nogforse overige elementen.Cement XXXIV (1982) nr. 11 70414Bestaande bouwplaats voor deprefab-elementen te Kats15Drijvende bok voor het transport enplaatsen van ondermeerde dorpelbalken16Kleine marges voor grote onderdelen17 OntwerpcyclusPlaatsing van de onderdelen geschiedt met een2000 tons bok. Het oppakken en transporterengeeft naar wij hopen en verwachten geenbijzondere problemen. De manoeuvres bijplaatsing van hoog gelegen elementen wordensterk be?nvloed door bewegingen van deponton, hetgeen zijn repercussies heeft op debedrijfsco?ffici?nt. De laaggelegen dorpelbalkvergt een zeer nauwgezet plaatsingsplan. Daarmoet onder moeilijke stroomcondities enbinnen zeer nauwe toleranties worden gewerkt.Integratie van ontwerpproces- enuitvoeringsmethodenstudieZoals bekend kan het ontwerpproces in grotelijnen worden opgesplitst in:1. bepalen van programma van eisen;2. ontwerp (schetsontwerp-voorontwerp -definitief ontwerp) parallel onderzoek -proeven-- berekeningen;3. bepalen uitvoeringsmethode;4. vaststellen bouwtijd en kosten.Indien aan het programma van eisen kanworden voldaan binnen de randvoorwaardentijd en geld, voldoet het ontwerp intechnisch-commerci?le zin. Indien dit niet hetgeval is zal de kringloop opnieuw moetenworden doorlopen en zelfs indien deze sluitblijft de vraag open of de optimale oplossing isverkregen.Bij de stormvloedkering is bovengenoemdecyclus ettelijke malen doorlopen omdat zowelbij het ontwerp als de uitvoeringsmethode nietkon worden teruggevallen op ervaring maarmet vele nieuwe dus nog onbekendefenomenen rekening moest worden gehouden.Dat er in dergelijke omstandigheden m??r danooit behoefte is om in teamverband -onderzoekers - ontwerpers -bouwers - tewerken, spreekt vanzelf. De constructie draagtin vele opzichten duidelijk de sporen van dezesamenwerking. Als raakvlakken (letterlijk enfiguurlijk) kunnen worden aangewezen:a. de billen, het funderingsbed is niet z?vlak te maken dat de voetplaat volledig aansluit op en ondersteund wordt door deondergrond, vandaar de twee ribben voorhet montagestadium;b. de hijsnokken, het is een feit dat men instaat is bijna ongelimiteerd gewichten te tillen. Het grootste probleem waarvoor menCement XXXIV (1982) nr. 11 70518Raakvlakken tussen ontwerp en uitvoeringzich steeds geplaatst ziet, is de overgangs-constructie tussen het hijsmiddel en het tehijsen (betonnen) voorwerp; dedorpelbalksponningen; welke inwendigeminimum afmetingen zijn noodzakelijk entevens voldoende groot om bij het plaat-singsproces niet in de problemen te geraken?Het spreekt vanzelf dat hiermee geen uitput-tend overzicht is gegeven van alle raakvlakken,integendeel, ze zijn niet eens de belangrijkste,echter visueel zo opvallend dat ze er evenuitgelicht zijn. Om ieder misverstanddaaromtrent te voorkomen zij vermeld dat -ofschoon er een innige ge?ntegreerdesamenwerking bestaat tussen ontwerper enaannemer - de ontwerper verantwoordelijk is enblijft voor het ontwerp en de aannemer voor degoede uitvoering ervan.PassingsproblematiekTot slot een enkel woord over de passings-problematiek omdat dit onderwerp uitvoerigaan de orde komt in de artikelen van de herenDe Graaf (toleranties) en Jellema (sur-vey-systemen).Bij het samenstellen van een kunstwerk uitonderdelen is een vlotte uitvoering ermeegebaat - en dit is vertaalbaar in tijd en kosten -als de nauwkeurigheid waarmee moet wordengewerkt niet nodeloos wordt opgeschroefd. Eenhoge nauwkeurigheidsgraad vergt niet alleen'van nature' meer tijd en kosten maar brengtook het risico met zich van afkeuring omdat demarges zo klein zijn. Als afkeuring leidt totverlenging op het kritieke uitvoeringspadkunnen de bedrijfskosten vaak oplopen tot eenveelvoud van de correctiekosten van hetafgekeurde onderdeel. De ontwerper zal indienafbreuk wordt gedaan aan ??n van zijn primaireeisen -bijvoorbeeld het heen en weer gaan vande schuiven-terecht limieten vaststellen. Welkelimieten dat zijn en de verdeling ervan over deverschillende onderdelen c.q. stadia valt zoalsgezegd buiten het kader van dit onderwerp.De maatafwijkingen in de successieve be-tononderdelen vormen niet het grootsteprobleem. Dit ligt duidelijk anders bij hetplaatsen van de pijlers of het verbeteren vande kwaliteit van de ondergrond.Cement XXXIV (1982) nr. 11 706