C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou w42 cement 2007 5De bouw van de nieuwe haven`Port de Tanger M?diterran?e'(PMT) is het meest ambitieuzeinfrastructuur ontwikkelingspro-ject in de geschiedenis vanMarokko. De haven die gebouwdwordt in verschillende fasen,waarvan de eerste in gebruikwordt gesteld in de tweede helftvan 2007, bevindt zich op 35 kmvan de stad Tanger en zal zowelde economie van de noordelijkeregio grondig be?nvloeden als delokale haveninfrastructuur totinternationale kwaliteitseisenopwaarderen.Zodra de haven voltooid is, zaldeze verbonden worden met hetnationale spoorwegnet dankzijhet aanleggen van 45 km nieuwspoor, en met het Tanger-Rabatwegverkeer door het aanleggenvan 53 km autosnelweg en uit-breiding van het lokale wegennet.Vrije handelzones zijn reedsovereengekomen met Europa ende Verenigde Staten vanAmerika, alsook met Turkije enverschillende Arabische landen.In een eerste fase werden tweegolfbrekers gebouwd, waarvan dezeewaartse een lengte heeft van2050 m, bestaande uit steenbe-stortingen met een armourlaagbestaande uit Accropodes voor eenzeebodem tot 20 m en voor eenlager gelegen zeebodem uit 40gewapend betonnen caissons metfunderingslaag op -20 m. Onder-staand artikel behandelt de bouwvan 1660 m containerkade en een226 m dienstkade voor sleepboten.Dit artikel betreft de tweede fasevan de ontwikkeling van de haven,waarmee in februari 2005 begon-nen is.Aardbevingsbestendigekaaimuren in duurzaamongewapend betonir. D. Bourlon, Besix EngineeringDe haven van het Marokkaanse Tanger, gelegen in een aardbevingsgevoeliggebied, is bezig met een grootschalig ontwikkelingsproject. Voor de bouw vande kaaimuren viel de keuze op prefab ongewapende betonblokken omdatdeze beter bestand zijn tegen het zoute zeemilieu.1 |De kaaimuur in TangerC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b ou wcement 2007 5 43O n g e w a p e n d e p r e f a bDe bouw van de kaaimuur is eendesign & build contract. Daarwaar de aanbestedingsdocumen-ten kaaimuren van het type `cais-sons' voorstelden, opteerde de Tij-delijke Vereniging B6Soma (BesixBelgi? en zijn Marokkaansepartner Somagec) voor hetgebruik van ongewapende gepre-fabriceerde betonblokken. HetEngineeringbureau van Besix ont-wierp de kaaimuren en baseerdezich hierbij op de kennis opge-daan met tientallen ontwerpenvan dergelijke muren in de Ver-enigde Arabische Emiraten.Verschillende baggerdieptes in dehaven speelden hierbij een groterol. Zo is er een zone van 350 mmet bodempeil van de haven op-16,00 m, vervolgens 900 m op-18,00 m, 250 m op nogmaals-16,00 m en tenslotte 160 m op-12,00 m. De overgangen tussende verschillende type murenkunnen relatief eenvoudig wordenopgevangen door onderwaterbetonte gebruiken. De aanbestedingsdo-cumenten vereisten een levens-duur van 100 jaar. Daar waargewapend-betonconstructiesweerstand moeten bieden aancorrosie van wapeningen doorzouten en carbonatatie en aangevaar van deterioratie van hetbeton door sulfaatreacties, hangtde duurzaamheid van ongewa-pend beton vooral af van deweerstand tegen sulfaataanval-len. Hiertegen volstaat het om inhet getijdengebied gebruik temaken van een beton `prisemer', sulfaatwerend beton. Ditbeton stemt overeen met CPJCEM II 32,5 volgens de NF P15-301 norm met beperking vantricalciumaluminaat tot 10% enmagnesiumoxide tot 3%, volgensde eisen van de bouwheer.Het noordelijk deel van Marokkois uiterst aardbevingsgevoelig.Volgens de classificatie van dePIANC `Seismic design guideli-nes for Ports Structures' uit 2001moet de muur stabiel blijven bijeen nominale acceleratie van0,16 g (se?sme i) en 0,24 g(se?sme ii). Een dergelijkegewichtsmuur genereert grotegronddrukken aan de basis vande muur. De ondergrond moetzeer draagkrachtig zijn.Volgens de aanbestedingsdocu-menten zou er een draagkrach-tige rotslaag aanwezig zijn opzeer geringe diepte onder hetaanzetpeil van de kaaimuren. Inwerkelijkheid werden echter driezones van geringe draagkrachtaangetroffen tot op grote diepte.De slappe lagen werden wegge-baggerd en vervangen door rotsge-steente (0-200 mm). Deze laagwerd verdicht met vibrocompactie.O p b o u w v a n d e k a a i m u u rDe doorsnede van de muur metzeebodem op -18,00 m Z?roHydraulique (vergelijkbaar metNAP in Nederland) is weergege-ven in figuur 2. De zone tussenhet gebaggerde rotsprofiel en hetonderste blok wordt ge?galiseerdmet grind. Hierop wordt deonderste laag blokken (blokkentype A) gepositioneerd. Daaropwordt in metselverband de tweedelaag (type A') aangebracht en datgaat zo door tot laag H isgeplaatst. De muur is dusdanigontworpen dat hij over de gehelehoogte van zichzelf stabiel is,zodat achteraf de rotsaanvullingover de volle hoogte kan wordengestort. De prefab blokken,waarvan de zwaarste 73 ton weegt,worden geplaatst met vlottendmaterieel en onder water gepositi-oneerd door duikers. Meerdan 10 000 blokken moetenworden geplaatst. Bovenop deprefab blokken wordt een kopbalkter plaatse gestort. Deze balk is zoontworpen dat er geen wapeningnodig is, behalve ter hoogte vande 200 ton zware bolders. Hier-voor wordt inox-staal gebruikt.Bovenop de kopbalk wordt eenenorme portiekkraan aangebracht.Aanvankelijk was voorzien om dekabelkamers en dergelijke aan delandwaartse kraanbalk aan tebrengen, maar de ondertussenbekend geworden uitbater van dekaai eiste dat dit aan de voorzijdezou gebeuren. Hierdoor is voorenkele wanden wapening nodig ineen aantal kleine zones van dekopbalk.Vier verschillende betonsamen-stellingen werden toegepast (zietabel 1).? Q 300 voor het merendeel vande geprefabriceerde blokken;? Q 350 voor de blokken in deTabel 1 | Betonsamenstellingbetonsamenstelling Q300 Q350 Q400 Q480zand (kg) 697 565 704 750steenslag (5/15 mm) (kg) 615 549 606 1090steenslag (16/31,5 mm) (kg) 738 744 526cement CPJ45 normaal 300cement CPJ45 `prise mer' 350 400 455totaal watergehalte (kg) 145 168 182 188toeslagstof (CBC) (kg) 5,08toeslagstof (AG) (kg) 3,65toeslagstof (Optima 206) (kg) 7,2 9,6silicafume 252 |Doorsnede van de muurmet zeebodem op-18,00 m ZH3 |Voor de bouw van dekaaimuur zijn 10 000 terplaatse geproduceerdebetonblokken nodigC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou w44 cement 2007 5minimale dikte van de samengedrukte laag (0-200 mm) = 6 mm45?X1500055,9temperatuur(?C)tijd (uren)12getijdenzone;? Q 400 voor de ter plaatsegestorte kopbalk;? Q 450 voor de wanden rondomuitsparingen in de kopbalk.H e t p r e f a b r i c a g e p r o c e sVoor het prefabriceren van deblokken worden stalen bekistin-gen gebruikt. Deze bekistingenworden geplaatst in een sleuf uit-gegraven tot ongeveer 2,5 monder het maaiveld. Deze sleufbestaat uit L-vormige steunmurenin gewapend beton. De bodemele-menten van de bekistingenworden verankerd in de gewa-pend-betonvloer.Alle betonblokken hebben eenbreedte van 1,667 m, terwijl delengte en hoogte van het blokvariabel is. De maximale lengtevan een blok is 11,5 m bij eenhoogte van 1,7 m; het kleinsteblok is 5,5 m bij een hoogte van1,85 m. Speciale uitsparingen omde betonblokken te heffen zijnvoorzien. Het betreft hier perblok twee rechthoekige uitsparin-gen met conische vorm vanboven naar onder. Deze uitspa-ringen bevinden zich in de as vanhet prefab blok op 1/5 van deoverspanning van de buitenzij-den.Er zijn horizontaal 99 stalenbodemplaten voorzien en 33 setsverticale omtreksbekistingen dievastgebout zijn aan de bodem-plaat. De dag na het betonnerenwordt de verticale bekisting losge-maakt van de bodemplaat en opde derde dag wordt het prefabblok opgetild en vervoerd naar deopslag. De stalen bekistingele-menten hebben een zeer vorm-vaste structuur, waterdichtevoegen en een uiterst dichte slui-ting. Verticale noch horizontaleafwijkingen zijn toelaatbaartijdens het betonstorten. Debekistingen zijn zodanig ontwor-pen dat ontkisting verzekerd iszonder schade aan betonblokkenof bekisting.De bodemplaat en de verticalebekistingelementen worden afzon-derlijk gefabriceerd.Elke derde dag na het stortenworden de blokken, met eenportiek op rails voorzien op de kopvan de L-muren, opgetakeld vanhun basis. Vervolgens worden zijgetransporteerd naar het tijdelijkeopslagterrein en gestapeld met een250 tons kraan. Als ontkistingscrite-rium werd gesteld dat de beton-druksterkte minstens15 N/mm? moest bereiken.De betonproductie gebeurt mettwee betoncentrales met een geza-menlijke capaciteit van 100 m?beton per uur. Er wordt 10 tot 14uur per dag gebetonneerd.B e r e k e n i n g e nDe constructieve berekeningenvan de kaaimuur betreffende stati-sche en pseudo-dynamische(Mononobe Okabe) berekeningenomvatten het uitwendig evenwichten het inwendig evenwicht perblok. Het uitwendig evenwichtvan de muur hangt af van het glij-dingsevenwicht, het omkante-lingsevenwicht en het draagver-mogen. Het inwendig evenwichtblok per blok is afhankelijk vanhet glijdingsevenwicht, hetomkantelingsevenwicht en dedecompressie.Deze berekeningen worden uitge-voerd met het programmaGRAWA (gravity wall) ontwikkelddoor het Engineering Departmentvan Besix.Het globale evenwicht is geverifi-eerd met de methode van Bishop(programma Geoslope).Seismisch dynamische berekenin-gen werden uitgevoerd met Plaxis.Zowel voor se?sme i als se?sme iiwerden vijf relevante accelero-grammen aangelegd op het niveauvan de harde rots. De gronddruk-ken onder de muur zijn nagenoeggelijkmatig verdeeld over degehele breedte van het funde-ringsblok met als hoogste span-ning 0,7 N/mm2, daar waar voorde pseudo-dynamische bereke-ning de spanningen opliepen tot1,2 N/mm2doordat slechts eendeel van de funderingsbreedtewerd aangesproken. De maximalehorizontale verplaatsing aan detop van de muur voor se?sme ii(0,24 g) bedraagt 0,24 m of slechts1,2 % van de hoogte van de muur(waar volgens Pianc 5% wordt toe-gelaten).Plaxis berekeningen werden ookgebruikt om de minimum dieptevan de vibrocompactie van de4 |Plaxis-berekeningen voorde vibrocompactie5 |Temperatuursverloop inde kern en kop van deblokkenC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b ou wcement 2007 5 454000 72 15033 N/mm228 N/mm23,2803 N/mm22,7 N/mm2tijd (uren)0 72 150tijd (uren)druksterkte(N/mm2)treksterkte(N/mm2)1212slappere grondlagen te begroten.De resultaten hebben aangetoonddat minimaal 6 m losse grondmoest worden vervangen doorgrind (0-200 mm) en gevibrocom-pacteerd (fig. 4).De kopbalk werd driedimensio-naal gemodelleerd in ESA en vooreen temperatuursgradi?nt van20 ?C werden trekspanningenberekend van maximaal 1,7 N/mm2.D u u r z a a m h e i dMet het programma HEAT is eenspanningsanalyse van hydraterendbeton uitgevoerd. Als voorbeeldnemen we een prefab blok van l xb x h = 8350 x 1500 x 2000 mm(betontype Q 350). De analysewerd gedaan voor de kern van hetblok en aan de bovenzijde ervan.Zonnestraling en buitentempera-tuur (dagcyclus) werden inge-voerd en het temperatuursverloopin het blok werd opgemeten overeen periode van 150 tot 200 uur.De maximale temperatuurbinnen het beton bedroeg 56 ?Cen de temperatuursgradi?nt (D)15 ?C, waarden die ruimschootsvoldoen aan de duurzaamheids-criteria (fig. 5).De maximale trekspanning inhet beton bedroeg nagenoeg2 N/mm2, de in het beton ontwik-kelde treksterkte 3,28 N/mm2(na150 uur) (fig. 6).De druksterkteontwikkeling na75 uur bedroeg minimaal28 N/mm?, wat toeliet de prefabblokken sneller te verplaatsen dande drie voorziene dagen.T e n s l o t t eDoor gebruik te maken van onge-wapende prefab-betonblokken, isde productie van een zeewater- enaardbevingbestendige kaaimuurin een periode van ruim twee jaarmogelijk. Met de bouw van demuur is begonnen in februari2005. Tussen 1 augustus 2005 en15 juni 2007 zijn in totaal 10 000betonblokken voor de kaaimuurgeproduceerd. De einddatum voorhet project is 31 oktober 2007. n6 |Spanningsanalyse vankern (2) en kop (1)