ir.M.G.ParentGemeentewerken Rotterdam Container TerminalMaasvlakte (III)G. Ontwerp van de binnenvaartkadeIn de voorgaande twee nummers vanCement is de Container Terminal aluitgebreid aan de orde geweest. Enkelealgemene artikelen werden gevolgd dooreen bijdrage betreffende de civiel-techni-sche voorzieningen op de ECT-terminal.Daarna stonden ontwerp en uitvoering vande zeekade centraal. Speciale aandacht isdaarbij geschonken aan de problemen diebij het heien van samengesteldekokerpalen aan het licht traden.Deze derde en laatste bijdrage omvatontwerp en uitvoering van de 260 m langebinnenvaartkade, gelegen aan hetHartelkanaal. Red.InleidingDe Delta Terminal op de Maasvlakte bestaat- zoals eerder vermeld - uit drie onderdelen:zeekade, ro-ro voorziening en binnenkade.De binnenkade is gesitueerd aan de westzij-de van de Hartelhaven, die daarvoor ver-lengd moest worden (foto 1). De Hartelhavenis eigenlijk het eind van het Hartelkanaal. Nahet buitenwerking stellen van de Hartelslui-zen, staat de Hartelhaven in open verbindingmet de Oude Maas. De haven heeft daardoorte maken met getijden. In het artikel over hetontwerp van de zeekade en de ro-ro voorzie-ning is de situering van de binnenkade aan-gegeven.Programma van eisenDe binnenkade moet ligplaats bieden aanbinnenvaartschepen, in verband met contai-nertransport. Ook duweenheden moeten be-handeld kunnen worden. De nuttige lengtevan de kademuur is 260 m.De bovenzijde van de kademuur is vastge-steld op 3,50 m + NAP. De contractdiepteis gebaseerd op de diepgang van binnen-vaartschepen en vastgesteld op 5,50 m -NAP. De constructiediepte is 6,00 m - NAP.Om de bodem tegen uitschuring te bescher-men is van 6,0 m-tot 6,5 m-NAP een mijn-steen bestorting aangebracht. Evenals bij dezeekade is de terreinbelasting 30 kN/m2.De containerkraan heeft een spoorwijdte van32 m. De waterzijdige rail staat 2,50 m uit devoorzijde van de kademuur. Figuur 2 geefteen overzicht van het programma van eisenvan de binnenkade.Terrein en grondmechanischegesteldheid van de ondergrondHet oorspronkelijke terrein had een maai-veldhoogte van 5 m + NAP. Er werd een uit-gebreid grondmechanisch onderzoek ge-daan. De opbouw van de ondergrond blijktovereen te komen met die bij de zeekade.7Binnenkade met rechtsonder de verlengdeHartelhavenfoto: Aerocamera/Bart Hofmeester2Programma van eisen voor de binnenkadeCement XXXVI (1984) nr. 8 512Figuur3 toont een karakteristieke sondering.Vooruitlopend op het ontwerp wordt hier ver-meld dat de betrekkelijk kleine kademuurniet in het pleistocene zandpakket behoefdete worden gefundeerd; volstaan kon wordenmet een fundatie op een tussenlaag. De land-zijdige railfundatie kon zelfs na een beperktegrondverbetering op staal worden uitge-voerd.OntwerpOp grond van het eisenpakket zijn drie alter-natieve ontwerpen gemaakt (fig. 4):a. met een hooggelegen beton kop en eenaparte waterzijdige kraanfundatie;b. met een betonkop tot 0,50 m - NAP, in-geklemd in de damwandconstructie en ver-ankerd door middel van MV-palen;met een betonkop tot 1,50 m - NAP enverder zoals onder b.Ontwerp a. was reeds eerder toegepast voorde binnenkade van de EECVaan de Dintelha-ven en voor de EMO aan de Hartelhaven. Deontwerpen b. en betroffen nieuwe vormen.Uiteindelijk werd ontwerp gekozen (fig. 5),dat qua kosten iets duurder was dan a. en b.Door de vlakke voorwand van 3,5 m + tot1,5 m - NAP is deze constructie minderkwetsbaar bij het ruw afmeren van binnen-vaartschepen. Bovendien is door het diepeaanlegniveau van 1,50 m - NAP het corro-siegevaar van de stalen damwand geringerdan bij de andere oplossingen.Vanwege de vlakke voorwand was het moge-lijk het houten remmingwerk dat normaalwordt toegepast, vooralsnog weg te laten.Bekend is dat binnenvaartschepen in deDuitse binnenvaarthavens aan vergelijkbare'harde' kaden moeten afmeren. Mocht dezeharde constructie in de toekomst niet vol-doen, dan kan alsnog een houten remming-werk worden aangebracht.De betonnen bovenbouw wordt gevormddoor een holle kokerachtige constructie metdwarswanden hart-op-hart2,87 m, overeen-komend met de systeemafstand van de dam-wand (foto 6). De koker staat in open verbin-ding met het buitenwater. De betonkop is in-geklemd in de damwand. De plaats van dedamwand ten opzichte van de betonkoker iszo bepaald dat het externe positieve kopmo-ment ongeveer gelijk is aan het extreme ne-gatieve kopmoment.6MV-palen, buispalen en de betonnenondervloer9Vlakke voorwandDe kademuur is gefundeerd op een in de bo-dem ingeklemde stalen damwand die metMV-palen is verankerd. Er is een gecombi-neerd damwandsysteem toegepast dat be-staat uit buispalen 0 1016-10 mm hart-op-hart 2,87 m, voorzien van aangelaste slotenen drievoudige tussenplanken, type Arbed-BU12 (fig. 7).De buispalen verzorgen de dragende en ke-rende functie van de damwand; de korteretussenplanken zorgen voor de dichtheid vande wand.Als trekelement zijn MV-palen onder een hel-ling van 1:1 toegepast (profiel HZ360A). Bijdit type paal is een gedeelte van de voetvoorzien van een stalen bakje (fig. 8). In ditbakje eindigt een groutleiding die aan de kopvan de paal begint. Tijdens het heiproceswordt, continu onder hoge druk, grout in devoet van de paal geperst. Hierdoor wordt deholle ruimte achter het bakje die bij het heiendreigt te ontstaan, direct met grout gevuld.Doordat alleen bij de flenzen bakjes zijn toe-gepast, werd een optimale oplossing be-reikt: een lage heiweerstand en een goedehechting aan de ondergrond. De toelaatbaretrekbelasting van de MV-palen werd bere-kend op 1600 kN, wat doortrekproeven laterruimschoots werd waargemaakt. De voor-wand moet de horizontale belastingen uit deschepen kunnen opnemen (foto 9). De ach-terwand fungeert als kraanbalk.Cement XXXVI (1984) nr. 8 514ing.H.L.SijberdenGemeentewerken Rotterdam, afdelingHavenwerkenH. Uitvoering van de binnenvaartkadeBesteding en uitvoeringstijdOp 3 mei 1983 werd openbaar aanbesteedde bouw van circa 300 m kademuur inclusiefachterkraanbaan, met bijbehorende werkenaan de westelijke oever van de Hartelhavenop de Maasvlakte. Laagste inschrijver wasBV Hei- en Bouwbedrijf GEKA te Dordrecht,die het werk ook gegund kreeg. Gezien dekorte uitvoeringstijd die voor het werk be-schikbaar was (uiterlijk gereed 15 februari1984) werd nog voor de bouwvakvakantie1983 met de werkzaamheden gestart.Het gereedkomen van de binnenvaartkadeis gekoppeld aan de oplevering van de eerste600 m zeekade; beide moesten medioapril 1984 op diepte gebaggerd zijn.GrondwerkenVoordat met het graven van de bouwput konworden aangevangen, moest het terrein wor-den ontwaterd. De grondwaterstand, vari?-rend tussen 3 en 4 m + NAP, moest wordenverlaagd tot circa 2 m - NAP.De bouwput is in eerste instantie minimaalontgraven om het hei- en betonwerk uit tevoeren. Het zand voor het aanvullen van hetachter de kademuur liggende terrein werdaan de voorzijde van de kademuur betrok-ken, volgens een aangegeven ontgravings-lijn (fig. 1). Op deze wijze werd bereikt dathet zand uit de ontgraving voor de minimalebouwput direct kon worden afgevoerd naareen werk in de buurt waar men zand tekortkwam. Met het zand afkomstig uit de voorzij-de van de kademuur werd de te baggerenhoeveelheid verminderd (werk met werk ma-ken). De ontgraving ten behoeve van de ach-terkraanbaan werd in depot gezet om laterweer als aanvulling te gebruiken.HeiwerkStalen buispalen en drievoudige tussen-plankenDe te lood staande buispalen werden als eer-ste ingetrild met een mobiele stelling en eentrilblok NITEK M 100, tot 4 m boven het af-heiniveau (foto 2). De juiste hart-op-hart af-stand van 2,87 m werd verkregen door eenstalen heiframe te gebruiken, voorzien van9 openingen. Om draaien van de palen tegente gaan, zijn aanslagnokken toegepast waar-in de aangelaste BU 12 sloten vielen (fofo 3).Ook hier werd een symmetrische heivolgor-de toegepast om heiafwijkingen zo geringmogelijk te houden.De triltijd van de buispalen tot 4 m boven hetafheiniveau bedroeg enkele minuten. De pro-duktie-snelheid werd dan ook voornamelijkbepaald door het verleggen van het heiframeen het stellen van de palen. Het was mogelijkom twee heiframes per dag (16 buispalen) tetrillen. Ook het naheien verliep zeer gunstig(3 ? 4 minuten per paal).In twee stalen buizen werden per paal viermeetbuizen aangebracht. Er bleken geenvervormingen te hebben plaatsgevonden.Tijdens het intrillen en naheien is geen enkelepaal getordeerd.De 9 m lange drievoudige tussenplanken vanhet type Arbed BU 12 werden met dezelfdemobiele stelling ingeheid. Heiproduktie circa10 tot 15 stuks per dag.MV-palenDe stalen trekpalen, in de voet reeds voor-zien van stalen bakjes op de flenzen, moes-ten door de aannemer worden voorzien vantwee groutleidingen per paal (inwendige dia-meter 0 45 mm ffofo 4).5Heien MV-paal onder 45?6Horizontale mengtrommel metpompinstallatie ten behoeve vangroutmengsel7Bevestiging slang op groutleiding MV-paalDe aannemer had met het inheien van dezelange profielen veel ervaring opgedaan bij deertskademuur EKOM. Hetzelfde equipmentkon vrijwel aansluitend worden overgezetnaar de binnenvaartkade voor .Er is een zgn. geconstrueerde stelling ge-bruikt waarop een leier onder een helling van1:1 kon worden geplaatst. Het dieselblokD 46 werd met een zgn. verlengde schoor-steen uitgerust om te voorkomen dat hetslagstuk kon schieten (foto 5).De stelling reed in de lengterichting van dekademuur op rails. De makelaar rustte op destalen buispaal en werd daarop bevestigd.De hoogte van deze oplegging was zodaniguitgekiend dat de te heien paal direct op z'ngoede plaats stond als de helling van 45?werd ingesteld. Het afheiniveau bedroeg1,50 m + NAP.Tijdens het heien van een dergelijke MV-paal(genoemd naar het principe M?ller-Verfah-ren) ontstaat een ruimte naast de paal doorde in de voet aangebrachte bakjes. Dezeruimte wordt tijdens het heien onder hogedruk opgevuld met een groutmengsel (typeBeamix).De mortel werd opgeslagen in twee silo's dievia een gootconstructie in verbinding ston-Cement XXXVI (1984) nr. 8den met een horizontale mengtrommel (in-houd ca. 4 m3) (foto 6). Onder toevoegingvan een vertrager die de binding ten minste8 uur uitstelde, kon hiermee een optimaleverwerkbaarheid gedurende de uitvoerings-tijd gehandhaafd blijven. Een pompinstalla-tie met een werkdruk van 10 bar zorgde ervoor dat er geen verstoppingen tijdens hetproces ontstonden.Per paal was een hoeveelheid grout geschatvan ongeveer 3 m3. De gemeten hoeveelheidna het gereedkomen van de MV-palen bleekuit te komen op gemiddeld 3,6 m3. Het hei-werk van de MV-palen onder toevoeging vangrout heeft geen noemenswaardige proble-men opgeleverd. De heiproduktie bedroeggemiddeld 2,7 palen per dag. Een mobielestelling was nodig om de MV-palen op deleierte leggen.Speciale aandacht moest wel worden ge-schonken aan de overgang van de slang opde aan de MV-paal bevestigde groutleiding(fig. 7).Beproeving MV-palenTer controle van het draagvermogen werdentwee proefbelastingen uitgevoerd in het be-gin van het heiwerk. De metingen werden uit-516gevoerd door Gemeentewerken afd. Geo-techniek en Landmeten. Om de palen te be-proeven waren een zware betonnen stem-pelplaat (ca. 25 ton), een stalen stempelpro-fiel, twee drukdozen (capaciteit 5000 kN) enrekstroken nodig (foto 8).De onthechting van de MV-paal werd be-werkstelligd door het gedeelte boven5 m - NAP te injecteren met een bentoniet/barietmengsel in de verhouding 1:15 (liter).Na het heien van de proefpaal werd een man-telbuis 0 750 mm over de paal gebracht enover de bovenste 4 m leeggespoten. Beidepalen werden beproefd tot de maximale ca-paciteit van de drukdozen. De verplaatsin-gen werden zowel verticaal als horizontaalingemeten na elke stap van ca. 500 kN.De verkregen resultaten leverden een nettotrekbelasting op van ruim 4000 kN per paalmet een paalkop-verplaatsing van ongeveer5 mm. De bezwijkbelasting lag voor proef-paal I op 4750 kN en voor proefpaal II op4580 kN (fig. 9). Een derde proefpaal werdop verzoek van de aannemer getrild in plaatsvan geheid. Hiervoor moest het trilblok wor-den aangepast om op de leier geplaatst tekunnen worden. De paal kwam op 3,5 m naop de gewenste diepte met een triltijd van8Proefopstelling MV-paal9Resultaten proefpalencirca 6 minuten (groutverbruik ca. 2,5 m3).Na beproeving bleek de paal nog een nettotrekbelasting te kunnen hebben van3800 kN. Het uitgangspunt voor acceptatiewas tweemaal de werkbelasting van1600 kN.Betonwerk en verankeringenKademuurDe verankering van de MV-palen inde beton-wanden moest gebeuren met 50 stiftdeu-vels, kwaliteit St 52-3K, per paal. De staal-kwaliteit van de stiftdeuvels was te hoogwaardoor een te grote hardheid in de las ont-stond. De stiftdeuvels braken tijdens debuigproef af. De verankering is dan ook ge-wijzigd in staven wapeningsstaal die door depalen werden gestoken (foto 10).Het in het beton op te nemen gedeelte vande MV-palen werd om aanhechten te voorko-men, behandeld met bitumastic over eenlengte van 0,8 m. De werkvloer (aan de voor-zijde van de kademuur zelfs gewapend), konworden aangebracht.10Verankering MV-paal in beton11Systeembekisting wandenDe stortlengte (vaklengte) bedroeg ca. 43 m,uitgevoerd in vier gedeelten:a. werkvloer;b. vloer + buispaal + prefab-liggers voorhet dek;wanden;d. dek.Vanwege de kokerconstructie met de tus-senwanden en het dek is voor een woning-bouwachtige aanpak gekozen. Voor de wan-den is een systeembekisting gebruikt (fo-to 11).Voor het dek werd gebruik gemaakt van pre-fab-liggers aangevuld met ter plaatse ge-storte vloerstroken. De prefab-liggers die opde wanden werden opgelegd, fungeerdenals verloren bekisting voor het dek.De betonkwaliteit voor de werkvloer was22,5 klasse I en voor het overige werk 30klasse II. De betonsamenstelling moest aande volgende eisen voldoen:a. maximum cementgehalte 325 kg/m3(hoogovencement klasse A met maximaal40% portlandcementklinker);b. water-cementfactor maximaal 0,55;zetmaat 60 mm (vloer en dek), overig100 mm (via plastificeerder);d. toepassing van een betonpomp.AchterkraanbaanDe betonbalk voor de achterkraanbaan (fo-to 12) is op staal gefundeerd, nadat de on-dergrond op enkele plaatsen was verbeterd,door het ontgraven van slib en kleilagen. Dezandaanvulling onder de werkvloer werd op-timaal verdicht (97% proctordichtheid).Gekozen is voor een stortlengte per moot van16 m, waarbij in verband met krimp een tus-senruimte werd aangehouden van 1,5 m. Na6 weken werden ook deze krimpstroken ge-stort. De balkhoogte is in ??n keer gestort.In verband met dynamische belastingenmoest HK-staal (koud vervormd wapenings-staal) worden toegepast waaraan in beperk-te mate gelast mag worden.Een prognose voor de totale blijvende ver-vormingen uit zettingen, elastische en plas-12Betonnen balk achterkraanbaan13Eindvleugel met betonnen slooftische vervormingen, bedraagt minimaal7 mm en maximaal 21 mm.Teneinde het bovenvlak van de balk af tewerken met een tolerantie van + of -2,5 mm, is een kunstharslaag aangebrachtmet een gemiddelde laagdikte van 19 mm.Deze tolerantie werd vereist, daar in de bo-venzijde van de balk magneten worden aan-gebracht om de containerkraan te positione-ren. De gevoeligheid van bovenkant rail totmagneet ligt op + of - 4 mm.EindvleugelDe onder 45? staande eindvleugel bestaandeuit dubbele Larssen planken, voorzien vaneen betonnen sloof aan de bovenzijde, vormtde overgang van de kademuur naarde glooi-ing in de Hartelhaven (foto 13). De eindvleu-gel is verankerd aan een damwandscherm,met rondstalen ankers.Afwerking, aanvullingen enbaggerwerkzaamhedenNa het aanbrengen van de 500 kN bolders,de trappen met beugels, het bijwerken vanbeschadigde schilderwerken en betonop-pervlakken, konden kademuur en achter-kraanbaan worden aangevuld. Het aanvullengeschiedde in lagen van 0,50 m die werdenverdicht met een trilrol om de voorgeschre-ven proctordichtheid te halen.Mede door de uiterst gunstige weersomstan-digheden kon de aannemer het werk tweeweken eerder opleveren dan was gepland.Inmiddels was fa. Van Oord uit Utrecht ge-start met het vrijbaggeren van de kademuurtot op een diepte van 6,50 m - NAP. Vanaf6,50 m - NAP tot 6,00 m - NAP werd eenmijnsteenbestorting aangebracht om ont-grondingen van de bodem voornamelijk doorduwboten te voorkomen. De Hartelhavenzelf zal ter plaatse van de kademuur eenbreedte krijgen van 250 m op een contract-diepte van 5,50 m - NAP. Na het vrijbagge-ren van de kademuur is de damwand doorduikers ge?nspecteerd op eventuele slotope-ningen; de damwand bleek volledig dicht tezijn.Vervolg van blz. 511(Scheurvorming, numeriek voorspeld metDIANA)SlotopmerkingGetracht is een indruk te geven van de moge-lijkheden die momenteel beschikbaar zijn omscheurvorming numeriek te simuleren metDIANA. Zowel voor ongewapend als gewa-pend beton is aangetoond dat de voortplan-ting van locale scheuren redelijk tot goedvoorspeld kan worden met het uitgesmeerdescheurconcept.Hoewel snelle vooruitgang wordt geboekt,staat het fysisch niet-lineair rekenen nogslechts aan het begin van haar ontwikkeling.Op alle fronten van de betonmechanica blijftvoortgaande research onmisbaar.DankbetuigingenHet hier gepresenteerde werk zou niet moge-lijk zijn geweest zonder de steun van de ove-rige DIANA-medewerkers. In dit verband ismet name dank verschuldigd aan Pier Nautaen Frits de Witte.De financi?le bijdragen van de CUR-VB enBouwspeurwerk van Rijkswaterstaat voordeontwikkeling en de evaluatie van DIANA-NONLIN, wordt zeer op prijs gesteld.Literatuur1. Blaauwendraad, J., Vooraf voorspeldeproef uitkomst, Cement nr. 12 19822. Borst, R. de, G.M.A.Kusters, P.Nauta enF.C. de Witte, DIANA, eindige-elementen-methode op een microcomputer, Cementnr. 10 19833. Bazant.Z.P. en B.H.Oh, Crack band theo-ry for fracture of concrete, RILEM, Mat?riauxet constructions nr. 93 19834. Rots, J.G., Analysis of crack propagationand fracture of concrete with DIANA, TNO-IBBC rapport BI-83-26, 19835. Rots, J.G., G.M.A.Kusters en J.Blaau-wendraad, The need for fracture mechanicsoptions in finite element models for concretestructures; Paper presented at the Interna-tional Conference on Computer-Aided Ana-lysis and Design of Concrete Structures,Split, Joegoslavi? 19846. Walraven, J.C., Scheurvertanding, Ce-ment nr. 6 19817. Gijsbers, F.B.J, en C.L.Smit, Resultatenvan de eerste serie dwarskrachtproeven,TNO-IBBC, rapport BI-77-128 19778. Rots, J.G., Prediction of dominant cracksusing the smeared crack concept, TNO-IBBC, rapport BI-83-39 19839. Borst, R. de en P.Nauta, Smeared crackanalysis of reinforced concrete beams andslabs failing in shear; Paper presented at theInternational Conference on Computer-Ai-ded Analysis and Design of Concrete Struc-tures, Split, Joegoslavi? 198410. Blaauwendraad, J., Betonmechanica-Overzicht van het project, Cement nr. 91978Cement XXXVI (1984) nr. 8 518