foto: K.L.M, AerocartoDrijvende steigers van voorgespannen betondoorDipl.-Ing. L. J.K l e i n t j e sU.D.C. 627..34 :624.012.46steigers van voorgespannen betonOntwerpDoor diverse verbouwingsplannen in het havengebied van Am-sterdam zag de N.V. Reederij v/h Gebr. Goedkoop zich in 1958genoodzaakt een nieuwe ligplaats te zoeken voor haar vlootvan thans 27 sleep- en bergingsboten en 4 drijvende bokken.Daar ook het bestaande kantoor aan de De Ruijterkade voorhet steeds groeiende bedrijf te klein was geworden en geenmogelijkheid bood tot uitbreiding, en daar het bovendien wen-selijk was ligplaats en kantoor ruimtelijk niet van elkaar tescheiden, besloot men het gehele bedrijf te verplaatsen.Als nieuwe ligplaats kwam in aanmerking een watervlakte vanca. 120 m ? 85 m met een strook kade van 4 ? 5 m breedte, ge-legen aan de Westerdoksdijk tussen de benzinehaven en het'Stenen Hoofd'.Hierop moest worden geprojecteerd: een kantoorgebouw metvier woningen voor staffunctionarissen met hun gezinnen, werk-plaatsen, garages, magazijnen, enz. en aanlegsteigers voor bo-vengenoemde vloot. De smalle strook op het vaste land wasnauwelijks voldoende als toegangsweg en alle gebouwenmoesten dus boven de watervlakte komen te staan (fig. 1).Terwijl de plannen hiervoor werden uitgewerkt door de Am-sterdamse architect, ir. F. J. E. DekeukeIeire, kreeg deAanneming Maatschappij 'De Kondor' N.V. opdracht alvast methet maken van de steigers volgens eigen ontwerp te beginnen.Deze steigers moesten bestaan uit een platform langs de walvan 120 m lengte en ca. 19 m breedte en haaks hierop 3 steek-steigers, elk lang ca. 65 m. In het platform moest voorlopig eenopening van ongeveer 46 m ? 15 m worden vrij gehouden waar-in later het kantoorgebouw zou komen te staan, terwijl de werk-plaatsen en garages later op het platform gebouwd zoudenworden.De constructie van het platform leverde geen problemen op.Het is uitgevoerd als paddestoel vloer op de palen met kolom-platen, maar zonder kolomkoppen. De nuttige belasting werdin overleg met de opdrachtgever gesteld op p = 1500 kg/m2.Als systeemmaten werden gekozen 5,20 m bij 4,66 m met eenplaatdikte van 20 cm.Veel gecompliceerder lagen de zaken bij de steeksteigers. Desonderingen toonden namelijk aan, dat draagkrachtige grondpas op een diepte van ca. 22 m aangetroffen wordt. Het wasdaarom niet mogelijk om de smalle steigers op paaljukken tefunderen zonder dat schoorpalen zijdelings buiten de begren-fig. 7. situatieCement XV (1963) Nr. 3 147zing van de constructie zouden uitsteken, hetgeen door de op-drachtgever ontoelaatbaar werd geacht.De gedachten gingen daarom in de richting van drijvende stei-gers, waarbij men eerst de mogelijkheid onderzocht om klei-nere geprefabriceerde elementen in het water door middel vanvoorspankabels aan elkander te rijgen. Daar deze kabels ech-ter ook aan de onderkant van de constructie --dus onder wa-ter-- aangebracht zouden moeten worden, werd ook dit planverworpen.Uiteindelijk werd besloten om elk van de drie steigers met eenlengte van ca. 60 m als ??n grote voorgespannen ponton uit tevoeren. Als werkterrein hiervoor stond ter beschikking hetreeds gereedgekomen platform. De drijvende bokken van deN.V. Goedkoop waren beschikbaar om het 'gevaarte' in hetwater te plaatsen.Door de directie was voorgeschreven, dat de vrije hoogte bo-ven de waterspiegel ca. 1,0 m moest zijn en dat de breedte nietgroter zou worden dan 3,50 m. Door het hefvermogen van detwee grootste bokken was ook het gewicht van de pontons, dusde totale hoeveelheid te verwerken beton, bepaald.Ten einde de pontons zo sterk mogelijk te maken tegen aan-varingen, werden verticale ribben aangebracht h.o.h. ca. 80 cmen bovendien om de ca. 5,0 m doorgaande tussenschotten, zo-dat de pontons in een aantal afzonderlijke kamers verdeeldwerden, waardoor voorkomen wordt dat bij een eventuele be-schadiging de gehele ponton vol water loopt en zinkt.Uitgaande van deze gegevens kwam men tot een constructie,volgens fig. 2-3.Het totale gewicht van een ponton is 232 ton, de diepgang is1,10 m in onbelaste toestand en 1,20 m bij maximale belasting.Bij een meta-centrische hoogte van 0,386 m voor de onbelastebak en van 0,278 m met maximale belasting, voldoet de stabili-teit aan de gestelde eisen.Een tweede probleem was de verankering van de pontons. Aande walkant kon dit gebeuren door de pontons vast te leggen ineen soort vorken, die gevormd worden door uit de vaste stei-gers uitstekende consoles.Aan de waterkant moesten kunstmatige 'eilanden' worden ge-maakt, bestaande uit betonnen blokken van ca. 5,0 m ? 5,0 m,die op 6 stalen kokerpalen rusten. Ook hiervoor kon gebruikworden gemaakt van de drijvende bokken, namelijk door overde palen een geprefabriceerde bak te hangen, die de bekistingvormde voor het vulbeton.Deze 'eilanden' zijn van soortgelijke vorken voorzien als devaste steigers. De lengte van de tanden is dusdanig, dat de pon-tons met enkele centimeters speling er tussen gevaren kondenworden en na een verplaatsing in de lengterichting met behulpvan rubberrollen vastgezet.BerekeningAangezien er geen voorschriften voor de berekening van der-gelijke steigers bestaan, moesten de aannamen hiervoor uitde toekomstige bedrijfsomstandigheden worden afgeleid. OokBouwtoezicht achtte zich niet competent voor goedkeuring vanhet plan, omdat het geen bouwwerk betrof, maar een 'schip'.Er volgen hier in het kort enkele aannamen, waarop de bere-kening gebaseerd werd, en voorts de overwegingen, die hier-toe hebben geleid.Nuttige belasting: Deze steeksteigers zijn bedoeld als verbin-dingsweg voor de bemanningen van de sleepboten met devaste wal. Daarnaast kan het natuurlijk ook voorkomen, dat tergelegenheid van bezichtigingen e.d. de passagiers van bij voor-beeld een rondvaartboot over de steigers lopen.Als normale belasting werd daarom voor de berekening vandiepgang en stabiliteit aangehouden 100 kg/m2, verdeeld overde gehele ponton. Dit is totaal 21 ton en komt dus overeen methet gewicht van ruim 250 personen.Daarnaast kan het ook voorkomen, dat bij reparaties plaatse-lijk grotere lastconcentraties optreden. Het dek werd daaromberekend op een gelijkmatig verdeelde belasting van 500 kg/m2of een geconcentreerde last van 1500 kg met een grondvlak van1,00 m2.Voor de sterkte-berekening van de ponton als geheel werd aan-genomen, dat de genoemde belasting van 500 kg/m2tegelijker-tijd op de twee ongunstigste vakken kan voorkomen, dus op detwee middelste voor positief en op de twee eindvakken voornegatief moment.Golfslag: Uiteraard speelt voor drijvende constructies als dezesteigers de golfslag een belangrijke rol.De maximale hoogte van de optredende golven werd bepaaldmet de empirische formule van S t e v e n s o n :waarbij alsaanvalslengte f de breedte van het IJ, gemeten inlengterichting van de pontons, met 0,3 zeemijl in rekening werdgebracht.Dwars op de pontons wordt de ontwikkeling van hoge golven148 Cement XV (1963) Nr. 3detail doorsnede A - Azeer beperkt door het 'Stenen Hoofd', de pier van de benzine-haven en andere golfbrekers.De bij de berekende golfhoogte van maximaal 0,8 m behorendegolflengte werd aangenomen met h : 0,04 = 20 m.Behalve deze windgolven kan ook een soort vloedgolf optre-den als gevolg van de stapelloop van grote schepen bij deN.D.S.M.Toevallig viel de stapelloop van een grote tanker in de voor-bereidingstijd van het project en konden hieromtrent ter plaatsemetingen worden verricht. De golf bleek door de grote afstanden de ingebouwde golfbrekers al tamelijk vlak geworden tezijn en de maximale hoogte was nog slechts 25 cm, Voor deberekening werd het dubbele aangehouden, dus 50 cm, en deCement XV (1963) Nr.3golflengte werd gesteld op ca. 60 m (= lengte van de ponton).Voor de belasting overdwars werd een hoogteverschil tussenlinks en rechts van 50 cm aangenomen.De optredende wringspanningen bij schuin aanvallende golvenzijn slechts van ondergeschikte betekenis (1,4 kg/cm2).Aanvaring-. Exacte gegevens over mogelijke stootbelastingenbij onhandig uitgevoerde landingsmanoeuvres of door losge-slagen schepen enz. zijn niet beschikbaar; natuurlijk is het altijdmogelijk om een ponton door aanvaring te beschadigen ofzelfs te vernielen. Waar het hier echter om ging was de vraag:wat zijn redelijke eisen voor de veiligheid?Men meende de berekening te moeten baseren op stoten zoalsdeze kunnen optreden bij normaal --zij het ietwat ruw-- ge-149bruik, terwijl voor zwaardere stoten op de aanwezige scheur-veiligheid gerekend kan worden.De in aanmerking komende schepen zullen geen grotere water-verplaatsing hebben dan 300 ton. De snelheid, waarmee eenbotsing zal plaatshebben, werd gesteld op 0,2 m/sec, een waar-de die veel gebruikt wordt voor aanlegsteigers. Men dient hier-bij te bedenken, dat alleen de component haaks op het bot-sende vlak maatgevend is. De ontwikkeling van een grote snel-heid wordt door de situatie van de pontons tussen de pier vande benzinehaven en het 'Stenen Hoofd' en ook door betrekke-lijk kleine onderlinge afstanden van minder dan 40 m onmoge-lijk gemaakt.De grootste moeilijkheid bij het bepalen van de stootkrachtwas het schatten van de 'remweg', dus van de som van alleplastische en elastische vervormingen tijdens de botsing, daareigenlijk alleen de elastische doorbuiging van de ponton zelfbekend was, terwijl het indeuken van het schip, de ?ndrukkingvan fenders, de eventuele beschadiging van berg- en wrijfhout,de speling in de verankering van de ponton en vele andereinvloeden niet in exacte cijfers uitgedrukt kunnen worden. Inde berekening werd gesteld dat de totale remweg gelijk is aan3 maal de elastische doorbuiging van de ponton bij aanvaringin het midden.Hijsen: Naast de in het voorgaande genoemde belastingen,die uit de bedrijfsomstandigheden volgen, ontstonden er ooknog momenten tijdens het hijsen voor de tewaterlating. Bij degeprojecteerde manier van hijsen met 4 stroppen (zie fig. 4)bleken de negatieve momenten iets groter te zijn dan de groot-fig.4principe bevesti-ging van steigeraan drijvendebokken tijdensverslepenfoto 5-6uitvoering van eenaanlegsteigerfoto 7verslepen van eengeprefabriceerdeaanlegsteigerste verticale momenten uit bedrijfsbelastingen. Ook traden hier-bij de grootste hoofdtrekspanningen op, die echter ver be-neden het toelaatbare maximum lagen.De voorspankracht werd teweeggebracht door 22 Freyssinet-kabels 12 ? 5 mm en was zo gekozen dat bij alle onderzochtegevallen in de ongunstigste vezel nog een drukspanning vanten minste 2 kg/cm2aanwezig is.Voor de scheurveiligheid werd gesteld, dat Ms = 2 Mmax moetzijn en voor de breukveiligheid Mb = 3 Mmax. Alleen voor debelasting tijdens het hijsen, dat vergeleken kan worden met demontage van gewone voorgespannen balken, was de breuk-veiligheid iets lager, namelijk 2,8.UitvoeringVoor het maken van de pontons was slechts een zeer beperkteruimte beschikbaar, namelijk de ene helft van de reeds eerdergemaakte vaste steigers met een lengte van 44 m. Deze helftmoest dus met een tijdelijke hulpsteiger worden verlengd totca. 65 m. De hulpsteiger was gefundeerd op houten palen, dieop de eerste zandplaat stonden, terwijl de betonpalen van devaste steigers tot in de tweede zandplaat geheid waren. On-gelijke zettingen, die beschadiging van de pontons tijdens debouw tot gevolg hadden kunnen hebben, zijn echter niet waar-genomen.Op de zo ontstane werkvloer werden de drie pontons een vooreen gemaakt (foto 5-6) en daarna te water gelaten. Dat op dezewijze de uitvoeringstijd tamelijk lang was, werd niet als eenbezwaar gezien, daar intussen ook het kantoorgebouw gemaaktkon worden.De bekisting bestond uit vooraf klaargemaakte houten schot-ten, die drie keer gebruikt konden worden.In verband met de kleine wanddikte, die het storten bemoei-lijkte, werd grind met een maximum korrelgrootte van 15 mmgebruikt; bovendien werd per m3beton 150 cm3Specieplast toe-gevoegd. Het beton bevat 375 kg portlandcement klasse A perm3. De vereiste kubussterkte van 300 kg/cm2kon hiermede be-reikt worden. Voor het verdichten van de specie werd gebruikgemaakt van Kangohamers.Het hoogtepunt van de werkzaamheden, dat door alle betrokke-nen met de grootste spanning tegemoetgezien werd, was het op-pakken van de ponton door de drijvende bokken (foto 7). Daardit in verband met de lengte en het gewicht met twee bokkenmoest geschieden, waarbij elke bok met twee hijsdraden entwee van elkaar onafhankelijke lieren werkte, leek het in hetbegin uitermate moeilijk om elke draad op de juiste spanningte brengen. Afwijkingen hiervan konden de optredende mo-menten zeer sterk doen oplopen.Na diverse besprekingen met de bedrijfsleiding van de N.V.Goedkoop kwam men overeen, elke strop aan twee verschil-lende haken vast te maken (fig. 4). Op deze manier kon bijongelijkmatig trekken door de lieren van ??n bok hoogstenseen wringmoment ontstaan, waarvoor de koker met tussen-schotten minder gevoelig is dan voor een verhoging van delangsmomenten.Er bleef echter nog altijd de mogelijkheid van ongelijkmatighijsen door de twee bokken. Hier kon alleen langzaam hijsenen uiterste stiptheid bij het opvolgen van de bevelen uitkomstbrengen. Hoe nauwkeurig men te werk ging blijkt uit het feit,dat bij het loskomen van de ponton de hoogte van de 4 hoek-punten boven de stortvloer nog geen centimeter scheelde!De pontons liggen nu ca. 4 jaar in het water. Gedurende debouwtijd deden zij dienst als werk- en opslagplaats.Begin 1960 werden zij in gebruik genomen als aanlegsteigersvoor de sleepboten.150Cement XV (196a) Nr. 3