ir.W.ColenbranderRijkswaterstaat, directie Sluizen en Stuwen,Utrecht1Verbeterde toegang naar Rotterdam enEuropoortSituation enlarged hercour mouth atHook of HollandDe bouw van de Havenlichten is uitgevoerddoor de aannemerscombinatie 'CombinatieHavenmonden Hoek van Holland' (CH3),in opdracht van Rijkswaterstaat AfdelingHavenmonden Hoek van Holland; ontwerpen engineering is daarbij verzorgd doorRijkswaterstaat Directie Sluizen en Stuwenen Van Hattum en Blankevoort BV.Cement XXVI (1974) nr. 4Havenlichten in de koppenvan Noorder-en Zuiderdam teHoek van HollandlnleidingTen einde het Europoortgebied bereikbaar te maken voor supertankers tot 250000 ton meteen diepgang van 65 voet, wordt de havenmond voor het Nieuwe Waterweggebied bij Hoekvan Holland in westelijke richting uitgebouwd. Dit gigantische project verkeert momenteelin zijn laatste fase. De toegang tot de haven wordt gemarkeerd door twee havendammen,de Noorder- en de Zuiderdam, die ca. 3 km in zee worden uitgebouwd. Taluds en kruinvan deze dammen worden gevormd door massieve, betonnen kubussen met een riblengtevan 2,55 m. Ter plaatse van de koppen van de dammen, waar golf- en stroomaanval hetsterkst is, worden betonblokken meteen zwaarder toeslagmateriaal toegepast tot eengewicht van ca. 50 ton per blok.Om een veilige afwikkeling van de scheepvaart, ook 's nachts en onder ongunstige weers-omstandigheden (mist e.d.) te bevorderen, is het noodzakelijk dat de haventoegang duide-lijk wordt gemarkeerd door het plaatsen van lichten op de koppen van de beide haven-dammen. De havenlichten moeten duidelijk zichtbaar zijn opgesteld en direct met het oog(eventueel door een kijker) en/of met behulp van radarapparatuur kunnen worden waar-genomen.Aan het ontwerp te stellen eisenDe aan een constructie te stellen eisen kan men in het algemeen onderscheiden in: eisendie voortvloeien uit de functie van de constructie ?n eisen die bepaald worden door hetmilieu waarin de constructie zich bevindt. Het hangt van de soort constructie af in hoeverrede functionele dan wel de milieu-eisen het ontwerp be?nvloeden.Wat betreft de havenlichten zijn de milieu-omstandigheden in belangrijke mate bepalendgeweest voor de opzet van het ontwerp. De voornaamste functionele eis is de zichtbaarheidvan de lichten onder alle omstandigheden, wat inhoudt dat ze relatief hoog geplaatstmoeten worden in verband met de grootte van de binnenvarende schepen en de hogegolfaanval ter plaatse. Wegens de ge?soleerde ligging van de havenlichten op de koppenvan deze, voor de scheepvaart zeer gevaarlijke havendammen, worden de havenlichtenuitgerust met reddingsapparatuur om schipbreukelingen van schepen af te kunnen halendie in de nabijheid van de koppen zijn gestrand.De milieu-eisen worden geheel bepaald door de ge?xposeerde ligging op ca. 5 km buitende kustlijn van Hoek van Holland. De havenlichten moeten bestand zijn tegen een golf-aanval met een kans van voorkomen van 1 : 500; daarnaast moet worden gerekend op zet-tingen van de ondergrond met een ongelijkmatig karakter tot maximaal 50 cm. Wegensde structuur van de damkruin, opgebouwd uit 'willekeurig' gestapelde betonblokken, opeen hoogte van ca. 2 m boven de gemiddelde zeespiegel, is het onmogelijk de haven-lichten via de dammen te bereiken. De bereikbaarheid per schip is door de vrijwel voort-durend aanwezige golfslag, zelfs bij rustig weer, een delicate aangelegenheid. Het leggenvan een elektriciteitskabel over of langs de dam vanaf de wal is eveneens niet mogelijk,in verband met te verwachten horizontale verschuivingen van zowel de dam zelf als deondergrond, waardoor de verbinding zou kunnen breken. Als conclusie uit bovenstaandebeschouwing volgen de twee belangrijkste ontwerpeisen:1. de havenlichten moeten 'self-supporting' zijn met een eigen energievoorziening;2. de havenlichten moeten bereikbaar zijn door de lucht in geval van storing, onderhoud enz.Ontwerp van de havenlichtenHet aanzicht ?n de constructievorm zijn voor een belangrijk deel bepaald door de noodzaakde havenlichten bereikbaar te maken voor helikopters. Wat in theorie een 'paal met eenlichtje er op' zou kunnen zijn groeit uit tot een omvangrijke constructle met een landings-mogelijkheid voor helikopters, een eigen energievoorziening met generatoren, enz. Uitvorige modelonderzoeken, verricht in het Waterloopkundig Laboratorium te Delft, bleekdat er een exponentieel verband bestaat tussen de grootte van de golfklap en de diametervan de constructie op de waterlijn. Vergroting van de diameter heeft een veel hogeregolfklap tot gevolg, zodat het gewenst is de diameter van de havenlichten minimaal tehouden.1412Mogel?kheid tot correctie van de toren alshet caisson scheef staatSpecial provisions correcting a leaningtawer due to uneven settlement of thefoundationCement XXVI (1974) nr. 4Het lag voor de hand hiervoor een ronde doorsnede te kiezen met dezelfde diameter alsde in 1971 gebouwde lichtopstanden op de splitsingsdam in het havengebied; hiermee konvoordelig gebruik gemaakt worden van het repetitie-effect van een bestaande bekisting.Gezien de eisen van de Rijksluchtvaartdienst, welke instantie een landingsplatforrn voorhelikopters eiste van 24 X 24 m, was het noodzakelijk het platform bovenop de torente situeren, waar het onbereikbaar is voor de soms huizenhoge golven. Het lichthuisje metdaarin de lampen zou op het platform een obstakel vormen en is daarom onder het plat-form gemonteerd. In grote lijnen is hiermee het aanzicht van de havenlichten bepaald.De constructievorm van de havenlichten bestaat in principe uit, van beneden naar bovengezien, vijf hoofdelementen: fundering, caisson, torenschacht, machinehuis, helikopter-platform met lichthuis.a. FunderingVanaf het prille begin zijn twee principieel verschillende funderingswijzen in beschouwinggenomen: 1. een fundering op drie holle cilindervormige betonpalen van hetzelfde type alsis gebruikt bij de Zeelandbrug (paalfundering) en 2. een fundering in een breed caisson,dat in het damlichaam wordt opgenomen (fundering op staal).De paalfundering had ten opzichte van de caissonfundering het grote voordeel dat ergeen ongelijkmatige zettingen zouden optreden, die een scheefstand van de torenschacht?n het helikopterplatform kunnen veroorzaken.Echter, zo gunstig als de paalfundering is ten aanzien van verticale verplaatsingen, zoongunstig is deze wat betreft horizontale verplaatsingen.Door de zware golfaanval uit het noord- en zuidwesten is het niet denkbeeldig dat, in hetbijzonder de koppen van de dammen, zijdelingse verplaatsingen zullen ondergaan. Dekrachten op de funderingspalen ten gevolge van het 'wandelen' van de dam, berekendvolgens een benaderingsmethode van Blum, waren van een zodanige grootte dat extravoorzieningen aan de holle palen nodig zouden zijn. In de uitvoeringsfase geeft eenpaalfundering veel problemen in de maatvoering, terwijl meer risico's aanwezig zijn dan bijeen caissonfundering. Immers, de palen moeten geplaatst worden in open zee, zodat dekans op verloren gaan van de palen door golfaanval of aanvaring door schepen alleszinsaanwezig is. Het naderhand aanstorten van de koppen van de dammen moet bij eenpaalfundering tussen de palen in geschieden, wat de uitvoeringstijd ongunstig be?nvloedt.Het aantal uitvoeringsdagen voor kritieke werkzaamheden is bij een paalfundering twee-maal zo groot als bij een caissonfundering.Aan de hand van een kwalitatieve vergelijking is uiteindelijk gekozen voor een funderingbestaande uit een breed caisson, waarvan de aanlegdiepteis gelegen op NAP-10 m,terwijl de bovenzijde van het caisson ongeveer gelijk met het niveau van de kruin vande dam op NAP + 2,50 m ligt. De aanlegdiepte is zodanig gekozen dat het caisson overde volle hoogte in de zware betonblokken verankerd zit en rust op een breuksteenlaag(1O-SOkg per stuk) die aan de bovenzijde uitgevlakt wordt met grof grind. Geziende opbouw van de ondergrond ter plaatse en de te verwachten zettingen van het 'verse'steenpakket onder NAP - lOm, moet rekening gehouden worden met verticale verplaatsin-gen die ongelijkmatig kunnen zijn. Het caisson zal deze verplaatsingen zonder moeite kun-nen volgen. Voorts zal bij de uitvoering rekening gehouden moeten worden met hetniet geheel vlak zijn van de genoemde uitvullaag.Het bovenstaande kan resulteren in een scheefstand van het caisson, en daardoor ookvan torenschacht en helikopterplatform. Bij het ontwerp is daarom gezocht naar eenmogelijkheid om een eventuele scheefstand van de torenschacht op betrekkelijk eenvoudigewijze te kunnen corrigeren (fig. 2).b. CaissonBij het ontwerpen van de havenlichten is er steeds vanuit gegaan dat deze uit geprefabri-ceerde onderdelen ergens opgebouwd zouden moeten worden in een bouwhaven of -dok.Het samenstellen van de onderdelen en het volledig bedrijfsklaar maken van de installaties,kan eventueel op een plaats in het beschutte havengebied van Hoek van Holland geschie-den, waarna het geheel drijvend naar de afzinkplaats wordt getransporteerd en afgezonken.Deze uitvoeringsmethode leidt tot een minimum aan werkzaarnheden ter plaatse van dedamkoppen. Uit ervaringen is gebleken dat werkzaamheden op zee eenvoudig en sneluitvoerbaar dienen te zijn om de slechts sporadisch voorkomende goede weersomstandig-heden bij vlakke zee optimaal te benutten.Het caisson is opgebouwd uit twee concentrische betonnen cilinders met een hoogte van12,5 m en diameters van 6 resp. 25 m. Ze worden stervormig aan elkaar verbondendoor 12 radiaalwanden en aan de onderzijde afgesloten door een betonnen vloer. Dediameter van de buitencilinder wordt in hoofdzaak bepaald door het benodiqde opdrijvendvermogen, de diameter van de binnencilinder door de daarin te stellen paalschacht.De torenschacht staat 'vrij' in het binnencilinder van het caisson en wordt op zijn plaatsgehouden door drie oplegpunten. De verticale belasting (eigen gewicht e.d.) wordt doormiddel van een speciaal gefabriceerde gietstalen oplegstoel op de bodem van hetcaisson overgebracht, de horizontale belasting (golfaanval e.d.) en het bijbehorendebuigend moment door middel vaneen bovenoplegging ter hoogte van het bovenvlak vanhet caisson en een onderoplegging ter hoogte van de onderzijde van de torenschacht.De bovenoplegging is een verende oplegging, bestaande uit 6 rubberpakketten die metbehulp van platte vijzels tussen caisson- en schachtwand geklemd worden tot een druk1423Eerste caisson in aanbouw op de pontonFirst caisson underconstruction on thepontoonTenzij anders vermeld, zijn de foto'safkomstig van Hoofddirectie Waterstaat.onderafdeling Reprografie/Den HaagCement XXVI (1974) nr. 4van ca. 300 tf. Door het aanbrengen van deze voorspanning blijven alle rubberpakkettenonder positieve druk staan bij de maximale golfbelasting. De onderoplegging :is een starreoplegging die bestaat uit 6 horizontaal werkendecilindervijzels die eveneens onder een'voordruk' van ca. 250 tf gebracht worden.De cilindervijzels kunnen een horizontale verschuiving van de torenschacht bewerkstelligentot max. 40 cm, wat betekent dat een scheefstand van de torenschacht tot max. 1: 25gecorrigeerd kan worden. De torenschacht scharniert daarbij om de rubberoplegging diede daarbij optredende hoekverdraaiingen moet kunnen opnemen.Uitgangspunten bij het hydraulisch ontwerp van het caisson waren: a. diepgang maximaal10 m, b. vrijboord minimaal 3 m en c. metacentrumhoogte in drijvende toestand minimaal1 m. Bij het vooronderzoek zijn 9 varianten in beschouwing genomen, beginnend met eenuitwendige diameter van het caisson van 22 m over de volle hoogte en eindigend meteen uitwendige diameter van 25 m over de bovenste 6 rn, die geleidelijk afneemt naarbeneden tot een diameter van 19 m. In het laatste geval zijn de radiaalwanden bovendienvoorzien van sparingen, ter grootte van 6.50 X 6,50 m.De varianten met een diameter van 22 m hadden een diepgang tussen 10 en 11 m,terwijl de metacentrumhoogte niet toereikend was en in een enkel geval zelfs negatiefwerd. Zoals bekend mag worden verondersteld is de metacentrumhoogte een maat voorde stabiliteit van een drijvend lichaam; een hoge metacentrumhoogte bevordert de stabiliteiten moet positief zijn. Als de metacentrumhoogte negatief is, is het drijflichaam instabielgeworden en zal een evenwichtsstandgaan zoeken waarbij de metacentrumhoogte weerpositief is geworden: dit is dan meestal in gezonken toestand.Als G het zwaartepunt van het lichaam voorstelt, B het zwaartepunt van het 'verdrongenwater' en M het zgn. metacentrum, dan is per definitie de metacentrumhoogte:GM = BM-BG. waarin BM =In de laatste formule is Iwl het traagheidsmoment van een horizontale doorsnede op dewaterlijn en V het volume van het verplaatste water. Uit de vergelijking volgt dat de meta-centrumhoogte afhankelijk is van:1. de liggingen ten opzichte van elkaar van de zwaartepunten G en B;2. de verhouding van de doorsnede op de waterlijn ten opzichte van die daaronder.Aangezien bij een ronde doorsnede Iwl evenredig is met de diameter tot de derde macht,is het gewenst deze op de waterlijn zo groot mogelijk te doen zijn. Aan de andere kantmoet het volume V van het verplaatste water zo klein mogelijk zijn, met andere woordendus een zo klein mogelijke diameter onder de waterlijn. Tenslotte wordt de diameteronder de waterlijn in belangrijke mate bepaald door de gewenste diepgang. Bovengenoem-de beschouwing resulteerde uiteindelijk in een caissonontwerp zoals is weergegeven infiguur 5.Op het eerste gezicht lijkt het aanzicht van het caisson nogal onlogisch door de specialevorm van het onderste deel. Uitvoeringstechnisch is dat ook het geval, maar met eendergelijke vormgeving is het mogelijk om bij een zo gering mogelijke diameter, een zogroot mogelijke stabiliteit te bereiken. Ter illustratie mag gelden, dat de metacentrum-hoogte van een caisson met een diameter van 25 m over de volledige hoogte + 0,62 mbedraagt, maar dat deze waarde door de speciale vorm onder de waterlijn oploopt tot1434Geprefabriceerde betonelementen voor delichttorensPrecast sections for tbe herbour lights5Doorsnede over havenlicht, opgenomenin het damlichaamCross-secnon through the herbout lightincluded in tne herbout dam+ 1,34 m, dus een winst van ruim 100%! De diepgang van het caissonontwerp bedraagt9,48 m met een vrijboord van 3,02 rn. De metacentrumhoogte in drijvende toestand be-draagt + 1,34 rn, welke hoogte tljdens het afzinken zal dalen tot ca. 0,50 m. Ten behoevevan het afzinken zijn er zes afsluiters geplaatst met een diameter van 50 cm in debuitenwand van het caisson; de aanwezigheid van de radiaalwanden maakt het plaatsenvan slingerschotten overbodig.c. TorenschachtDe torenschacht, die in de binnencilinder van het caisson wordt geplaatst, bestaat uit eenholle, betonnen pijp met een diameter van 4,25 m uitwendig en een wanddikte van 35 cm,plaatselljk verdikt tot 60 cm. De schacht is uitgevoerd in voorgespannen beton met nage-rekt staal, en is door beton.nen vloeren onderverdeeld in etages, die met klimladders be-reikbaar zljn. De oplegging van de schacht is berekend op een verticale belasting van1000 tf met een excentriciteit van 40 cm. Ter hoogte van de bovenkant van het caissonis de wanddikte vergroot tot 60 cm, wegens de concentratie van krachten en span.ningenrondom de bovenoplegging. De schachtwand is ter plaatse van de rubberpakketten ge-stempeld door een 40 cm dikke vloer om vooral de dwarskrachten in de schachtwandACHTZ'JDIGHELICOPTER PLATFORMMACHINEUITRUSTING ENVERBL!JFSRUIMTENCement XXVI (1974) nr. 4GEPREFABRICEERDE BETON-ELEMENTENHARDHOUTENBESCHERMING144SO TONS BETONIBLOKKEN6Overzicht werkhaven KatsView on the open-air factory at Kats and onthe pon toon with caissons in the herboorfoto: B.Hofmeester/Rotterdarn7-8Plaatsen van eerste torengedeelte incaisson; beide caissons vr?wel gereedvoor transportPlacing first sbe?t-sectton in caisson; bothcaissons are nearly ready for transportte beperken. Op halve hoogte van de schacht is de brandstofopslag gesitueerd, bestaandeuit zes verticaal opgestelde voorraadtanks met een totale inhoud van 12 000 liter. Debrandstof (dieselolie) wordt via een elektrisch aangedreven opvoerpomp naar de dag-tanks in de machineruimte gevoerd. In het bovenste gedeelte van de schacht zijn deaccumulatoren geplaatst, bestaande uit twee nikkel-cadmium batterijen van 38 cellen.Deze accumulatoren nemen de energievoorziening over als de dieselaggregaten uitvallen;ze worden gevoed door de dieselaggregaten en vervullen zodoende een bufferfunctie. On-der normale omstandigheden zullen de accumulatoren de energievoorziening ca. 2 >< 48uur kunnen verzorgen, voordat ze zijn uitgeput.d. Machineruimte, belikopterplatform met lichthuisBij het vooronderzoek naar de indeling van de machineruimte heeft altijd centraal gestaan:probeer het benodigde oppervlak zo klein mogelijk te houden door de indeling van deverschillende ruimten zo economisch mogelijk te doen zijn. Een kleiner oppervlak wilzeggen: minder eigen gewicht, en dat is belangrijk vanwege het dynamisch karakter vaneen dergelijke torenconstructie. De eigen frequentie van een torenconstructie wordt na-delig be?nvloed door een gewichtsconcentratie in de top, zodat de gevoeligheid tegendynamische verschijnselen (golven, wind) toeneemt. De machineruimte is uitgevoerd alseen betonnen, zeskantige doos met een inwendige afmeting van 8,50 m en een hoogtevan 3 rn, terwijl het helikopterplatform en het lichthuis in staal zijn uitgevoerd.Om constructieve redenen is de machineruimte in zes vakken verdeeld door radiaalwandendie worden voorgespannen. De belasting van het helikopterplatform wordt door deradiaalwanden overgebracht naar de paalschacht. In de machineruimte bevinden zich driediesel-elektrische draaistroomaggregaten met een vermogen van 30 KVA en geschikt vooreen continu-bedrijf van 800 draaiuren. De aggregaten zijn zodanig opgesteld, dat ze opeenvoudige wijze naar midden van de machineruimte getransporteerd kunnen worden,vanwaar ze met een schaarhefplateau ('heftafel') op' het helikopterplatform getild worden.In geval van reparatiewerkzaamheden of vervanging van de aggregaten kunnen ze van-daar per helikopter afgevoerd worden. De heftafel werkt elektrisch-hydraulisch en wordtin de betonvloer ingebouwd, de hefhoogte bedraagt 3,20 rn, het hefvermogen is 2 tonen de hefsnelheid 2 cm/s.Verder :is de machineruimte opgevuld door: brandblus- en brandmeldapparatuur, verwar-mingsinstallatie, ventilatie-inrichting, een pompinstallatie voor regen- en lekwater, eenbliksembeveiliging, een Iicht- en krachtinstallatie 220/380 volt, nautofoon enz.Het helkopterplatform is opgebouwd uit een raamwerk van stalen kokerprofielen, gedeel-telijk ondersteund door de machineruimte en gedeeltelijk door een zestal stalen kraag-Cement XXVI (1974) nr. 4 145I ii 1 .. _ .I10'10? 10-1Gem. aantal malen per jaar dat de golfbelasting(totaalkracht) c.q. het inklemmingsmoment opNAP +2 m wordt overschredenliggers. Het platform is afgedekt met antl-sllp roosters, die opgelegd op neopreen-strippen. De kraag liggers worden met Dywidag voorspanankers aan de machineruimtevastgeklemd. Aan de kraagliggers is, rondom het machinehuia, een stalen omloopbordesopgehangen met een verbinding naar hetlichthuis. Aan de buitenomtrek van het platformis een nylon vangnet met een breedte van 2 m aangebracht met het oog op helikopter-landingen onder ongunstige weersomstandigheden.Het lichthuiS mocht zich niet op het helikopterplatform bevinden vanwege de veiligheids-voorschriften van de RUksluchtvaartdienst en is er daarom onder gehangen. Het lichthuisis toeqankelljk vanaf het platform door een waterdicht luik en vanaf het omloopbordesdoor een stalen deur. Het bovenste gedeelte van het Jichthuis heeft een rechthoekigevorm met wanden van 8 mm dikke staalplaat, het onderste een cilindrische vorm met12 mm dikke perspex stroken in roeden van al-brons. In dit cilindrische gedeelte bevindenzich havenlicht en mistlicht, die ge?nstalleerd worden door de Technische Dienst van's RUkskustverlichting (TOK).4. BelastingcriteriaHet havenlicht wordt onderworpen aan horizontale en verticale belastingen. De horizontalebelasting wordt gevormd door: a. golfbelasting, b. windbelasting; deze zljn niet eenduidigvast te stellen omdat het statistische grootheden zijn. De grootte van de ontwerpbelastingmoet afhankelijk gesteld worden van de frequentie van voorkomen van de belasting tegen-over de geschatte levensduur van de constructie.In de Windgoot van het Waterloopkundig Laboratorium Delft is een serie proeven ver-richt met onregelmatige golven 13,3 sec) om de maatgevende golfbelasting op paal-schacht en funderingscaisson te meten. Met behulp van de resultaten werd een samen-gestelde frequentieberekening gemaakt, die op waarschljnlljkheldspapler een lineair ver-band geeft tussen de vierkantwortel uit de gemeten golfbelasting en de gemiddeld teverwachten overschrljdlnqskans 9).Als minimum overschrlldlnqskans is 2.10-3gekozen, dat wil zeggen een golfbelastingdie gemiddeld 1 keer per 500 jaar wordt bereikt of overschreden. De bijbehorende golf-belasting wordt daarbij afgelezen :in de overachijdinqskromrne en bedraagt ca.800 tf). De verdeling van de golfbelasting over de hoogte verloopt volgens een derde-graadskromme tussen NAP + 2 m en NAP + 13 m: het zwaartepunt ligt op NAP + 5,25 m(fig. 70). Naast deze 'extreme golfbelasting' wordt ook gerekend met een 'normale golf-belasting' met een overschrijdlnqskans van 1/50 en een bijbehorende belasting van 605 tfmet het zwaartepunt op NAP + 4,92 m.10Extreme golfbelastingExtreme wave load9Frequentieberekening golfbelastingFrequency ca/culation wave loadtoelichtingpaaldiameteralle proevenmetbodemliggingNAP + 13.00m ? ysituatie A5mT? = 14 secmsituatie B4,25 mTc = 13,3 secNAP-30 mDe windbelasting is bepaald volgens de nieuwe TGB 1972 (in concept), aangevuld dooradviezen van TNO/CTI te Apeldoorn. Voorde lokatie van de havenlichten is de over-schrljdlnqekans voor een uurgemiddelde windsnelheid = 35 mIs ca. 5% (voor een tijd-vak van 10 jaar) en ca. 50% voor een tijdvak van 50 tot 100 jaar! Het is duidelijk dat degemiddelde uursnelheid vrijwel nooit voorkomt, maar meestal is opgebouwd uit wind-stoten gedurende korte tijdsintervallen. De grootte van deze windstoten, in de meteorologiewindvlagen genoemd, is afhankelijk van de kans van voorkomen ?n de duur van de wind-vlaag, bijv. bij een vlaagduur van 1 minuut is de Windvlaag een factor 1,25 groter dan1/3 minuut is deze factor 1,36 (alles bi] een overschrljdlnqskana van 50%).Om de windbelasting als quasi-statische belasting in te kunnen voeren moet de duur vande windvlaag groot zijn ten opzichte van de eigen trillingstijd van de constructie, ookspeelt hierbij de te verwachten afmeting van de betreffende windvlaag nog een rol watbetreft de afmetingen van de constructie. Bij een vlaagduur van 1/3 minuut kan een wind-vlaag de havenlichtconstructie nog ruim om- en overspoelen, terwijl de vlaagduur eenfactor 14 groter is dan de eigen trillingstijd T0 = 1,5 sec. In overleg met TNO/CTI zijndrie soorten windbelasting opgesteld: 1. extreme, 2. normale en 3. windbelasting in ge-bruikstoestand.De normale windbelasting bedraagt ca. 75% van de extreme windbelasting; de windbelas-ting in gebruikstoestand gaat uit van windkracht 11 (VlO = 30 mis) waarbil nog redding-acties op zee rnoqelijk moeten zijn en bedraagt ca. 60% van de extreme windbelasting.Voor trillingen loodrecht op de windrichting, de zgn. Von Karmann-trillingen, is eentoeslagfactor 1,3 ingevoerd, terwijl ide vormweerstandsco?ffici?nt Cn voor machineruimteen helikopterplatform gesteld is op 1,4 en voor de paalschacht op 0,65.NAP +5.25NAP + 2.00mCement XXVI (1974) nr.4In overleg met de Rijksluchtvaartdienst is de helikopterbelasting vastgesteld, waarbij uit-gegaan is van een van 's werelds grootste helikopters, de Skikorski S-61. Dit vindt zijnoorzaak in het feit dat er ook bl] zeer slecht weer gevlogen zal moeten worden in gevalvan reddingsacties. Het eigen gewicht van de helikopter bedraagt 8600 kg, gedragen dooreen dubbel hoofdwielstel en een staartwiel.Naast deze statische belasting :is er nog een dynamische belasting ten gevolge van hetlanden van de helikopter. Hlerbl] worden alleen de beide hoofdwielstellen belast met eenkracht van 5800 kgf. Het landen geschiedt in principe :in het midden van het platform,waar een cirkel van 7,50 rn is afgebakend; het landen mag echter ook buiten de cirkelgebeuren. De horizontale wrijvingskrachten bij het landen worden op 15'% van de verticalebelasting gesteld.Ten behoeve van het redden van schipbreukelingen van op de dam gestrande schepenkan een wipperlijn uitgebracht worden met een breukkracht van 16 tf vanaf het omloop-bordes naar het gestrande schip toe onder een hoek van ca. 30 ",146SCHEMA NTENLIJN {in tfrnJ OWARS KRACHTLIJNCint!.l11Momenten- en dwarskrachten/?nAxia/ moments and shear forcesCement XXVI (1974) nr. 4Er zijn vier be/astingcombinatiesin beschouwing genomen. Bij de combinatie van extremegolf- en windbelasting is deze, overeenkornstig de RVB 1967, voor 87'% in rekening ge-bracht.Belastingen ten gevolge van reddingsacties zijn gecombineerd met de windbelastingin gebruikstoestand.5. BerekeningsgrondslagenDe statische berekening van de havenlichten valt in vier gedeelten uiteen: helikopterplat-form met lichthuis, machinehuis, paalschacht en caisson. Het helikopterplatform is eengestapelde staalconstructie, bestaande uit zes uitkragende draagarmen met daar overheenkokerprofielen hart-op-hart 83 cm, waarop uitneembare roosters gelegd worden. De draag-arm is een samengestelde ligger met een boven- en onderflens van handelspijpeno 298,5/258,5 mm, verbonden door een vlakke lijfplaat van 10 mm dikte. De doorbuigingdoor het eigen gewicht van het platform is gecompenseerd door bij de montage de kraag-liggers een zeeg te geven van 3 cm aan de uiteinden.De belastingen van het platform worden via de radiaalwanden van het machinehuis naarde binnenring overgebracht en vandaar in de paalschacht afgevoerd. De radiaalwandenzijn voorgespannen met staven Dywidag 0 32 mm om de oplegreaeties van het platformop te kunnen nemen. De binnenring wordt hierdoor op trek belast zodat ook deze is voor-gespannen met Dywidagstaven 032 mmo Ten slotte wordt de binnenring door middelvan zes betonkolommen afgespannen op de paalschacht.De paalschachtis, schematisch gezien, een uitkragende ligger waarvan de inklemminggevormd wordt door twee oplegpunten op een afstand van 8 m van elkaar: een starre eneen verende oplegging met een E-moduul 7000 tf/m2? Van dit hoofdsysteem is op fig. 11 hetaxiale momenten- en dwarskrachtenverloop tengevolge van de extreme golfbelasting weer-gegeven. De invloed van een initi?le uitbuiging uit de evenwichtsstand, het zgn. tweede-orde effect, is met een computer-rekenprogramma nagegaan, doch bleek verwaarloosbaarklein te zijn.De schacht is in axiale richting voorgespannen met Dywidag QP staven met eenaanvangsvoorspankracht van 55 tf. Door de niet-symmetrische belasting en de aanwezig-heid van vloeren in de paalschacht komen er in het subsysteem ook radiale (ring)momentenen dwarskrachten tot ontwikkeling, die door het aanbrengen van zachtstaalwapening wor-den opgenomen.Het caisson vormt een axiaal-symmetrische driedimensionale betonconstructie, vergelijk-baar met een moderne kokerliggerbrug, waarvan de lengte-as over 90 ? gedraaid is. Hetcaisson is dan ook als een, aan ??n zijde ingeklemde, kokerligger doorgerekend met hetcomputer-rekenprograrnma 'KOKER', dat is ontwikkeld door Rijkswaterstaat Dienst Infor-matieverwerking. Het rekenprogramma berust op de methode van de eindige elementen,kortweg elementenmethode genoemd. De constructie wordt hierbij opgedeeld in eindigeelementen, waarbij de materiaaleigenschappen binnen de elementen blijven gelden. Deelementen zijn aan elkaar verbonden door een eindig aantal knooppunten. Aangezien hetrekenprogramma werkt met een constante constructiehoogte in langsrichting moest hetconisch verlopende onderste deel van het caisson getransformeerd worden in een cilin-drisch gedeelte met een kleinere wanddikte. De fout die hierbij gemaakt wordt voor detotale constructie valt binnen de nauwkeurigheid van het rekenprogramma.Om de dynamische gevoeligheid van de havenlichten te bepalen zijn er frequentie-berekeningen uitgevoerd. Hierbij is gebruik gemaakt van het computerprogrammaSTARDVNE (Control Data), waarbij de rnassa van de constructie in een aantal discretepunten geconcentreerd wordt gedacht. Om de invloed van de verende bovenopleggingte kunnen bepalen is de berekening ook uitgevoerd met een starre oplegging. Uit de resul-taten bleek dat de laagste eigen frequentie :bij de verende oplegging ca. 2,5 X zo laag wasals bij een starre ondersteuning: 0,68 tegen 1,65 Hz. Eveneens uitgevoerde responsie-berekeningen om de stootco?ffici?nt te bepalen, toonden aan dat deze sterk afhankelijkis van de steilheid van de golf, de grootte van de geconcentreerde massa's op de ver-schillende hoogtes en het aangrijpingspunt van de uitwendige golfbelasting. Bij de bereke-ningen is wel dwarskrachtvervorming meegenomen, demping is echter verwaarloosd. In hetbreukstadium is een stootco?ffiCi?nt van 1,8 gehanteerd, wat aan de veilige kant is.6. UitvoeringAangezien de havenlichten een onderdeel vormen van de te bouwen nieuwe havenmondvoor Hoek van Holland en als zodanig onder het raamcontract vallen met de CombinatieHavenmonden Hoek van Holland (CH 3), werd er een bouwteamgevormd bestaande uitvertegenwoordigers van Rijkswaterstaat Afdeling Havenmonden, RWS Directie Sluizen enStuwen en van Hattum en Blankevoort BV. Op deze wijze was het mogelijk de uitvoeringvanaf het begin bij het ontwerp te betrekken, waarmee optimaal gebruik kon wordengemaakt van de uitvoeringsmogelijkheden van de aannemer. E?n van de eerste problemenwerd gevormd door de keuze van de bouwplaats en daarmee ook het al dan niet pre-fabriceren van bepaalde onderdelen. Er is een aantal mogelijkheden onderzocht, ondermeer het graven van een bouwput met de bodem op NAP -1 0 m: het huren van eenscheepsdok in het Rotterdamse havengebied; het opnieuw gebruiken van een bestaandbouwdok voor tunnelelementen (Heinenoordtunnel). Alle genoemde oplossingen blekenerg duur te zijn of niet mogelijk om uiteenlopende redenen. Ook de oplossing zoals diein Zweden reeds enkele malen is toegepast, bleek in Nederland niet economisch te zijn,14712Passeren van de ZeelandbrugCrossing the Zeeland bridgenameltjk het bouwen van de havenlichten op een steigerwerk van houten palen boven hetwater; als de constructie gereed is worden de voorste palen omgetrokken, waarna desteiger m?t de havenlichten in het water 'gIUdt'.Uiteindelijk is gekozen voor het bouwen van beide caissons op een ponton van 10 000 tondraagvermogen, de 'TAK 10'. Hierdoor was het mcqelljk om de caissons te bouwen in dewerkhaven van de Combinatie Oostersehelde te Kats. In verband met het zeer krappetljdschema is gezocht naar een uitvoeringsmethode met zoveel mogelUkprefabricage.Ten aanzien van het caisson waren de mogelijkheden beperkt tot prefabriceren van bekis-ting en wapening. Doordat de 'TAK 10' niet tUdig beschikbaar kon worden gesteld, werdhet noodzakelijk het prefabriceren op de wal te laten plaatsvinden. Hiertoe is voor heteerste caisson een staalconstructie ter grootte van het gehele caisson opgebouwd, diedienst deed als supportconstructie voor wapening en binnenbekisting van de wandenenerzijds en anderzijds als verstUvingsframe ten behoeve van het transporteren van dewal op de ponton.Het 'caissongeraamte', in de vorm van een gashouder met een gewicht van ruim 550 tonis met de beide 300 tons portaalkranen van de Combinatie Oostersehelde op de pontongeplaatst. De buitenbekisting van de wanden werd op de ponton aan het caisson beves-tigd, waarna met het eerste betonstorten kon worden begonnen.De situatie in de werkhaven was minder geschikt voor het verwerken van de betonspeciemet kranen en kubels, zodat besloten werd gebruik te maken van betonpompen, typeSchwing, met een praktische capaciteit van ca. 30 m'/uur per pomp. Onder de aanwezigebetoncentrale stonden twee pompen opgesteld, terwijl daarnaast ??n pomp als reserveaanwezig was. In verband met het tUverschil van ca. 3 m was de betonpersleiding terplaatse van de overgang naar de ponton voorzien van een flexibel gedeelte van 6 mlengte; dit flexibele verbindingsstuk bleek tijdens het storten een bron van stagnatie.Het cementgehalte (hoogovencement klasse A) bedroeg voor de vloeren 340 kg/m3envoor de opgaande wanden 325 kg/m3. Door het gebruik van de betonpompen is er gestortmet een relatief hoge zetmaat van bijna 15 cm, de vereiste betondruksterkte van 300 kgf/cm2is echter ruimschoots gehaald. De aanvankelijke vrees voor het optreden van krimp-scheuren in de buitenwand van het caisson bleek ongegrond; na het ontkisten blekener in het geheel geen krimpscheuren voor te komen (wat later bl] het te water latenbevestigd werd!).Voor het tweede caisson is volstaan met het prefabriceren van de wapeningskorf op dewal, terwijl de binnenbekisting van het eerste caisson, na het storten,' is overgezet op hettweede. Als buitenbekisting voor het bovenste deel van de buitenwanden is gebruikgemaakt van azob?wrtjfhout, dat in eerste opzet naderhand aangebracht zou worden.Hierdoor werd op een gedeelte van de bekisting bespaard, terwijl tevens het moeizaamachteraf monteren op deze hoogte verviel. Het azob?-hout werd op de wal geprefabriceerdtot schotten van 6 X 6,7 m en met een kraan ingehangen.De paalschachten zijn geprefabriceerd in moten van ongeveer 6 m in de bestaande be-kisting van de 'Oosterscheldepaal' die vertikaal is opgesteld. Door middel van de kantel-stoei worden de moten vervolgens horizontaal op de palenbank gelegd en uitgelijndterwUI de 40 cm brede voegen tussen de moten worden aangestort. Elke paalschacht wordtCement XXVI (1974) nr. 4 14813-14-15Verdere eibouw van de havenlichten inEuropoort (plaatsen toren, monterenlichtbuis en helikopterplatform)Completing th? herbour lights at a tem-porary immersing place in Europoortaldus in twee onderdelen vervaardigd met een lengte van 13,60 m voor het onderste enm voor het bovenste deel. Het onderste deel van elke paalschacht is vervolgensmet een bok in het inmiddels voltooide caisson op de ponton geplaatst; in het caissonwaren uiteraard rubberopleggingen, vijzelstoelen en oplegstoel aangebracht en gesteld.De machinehuizen zijn volledig bedrijfsklaar op het werkterrein van de Combinatie Ooster-schelde vervaardigd, inclusief de complete installatie van de benodigde apparatuur.De helikopterplatforms en de lichthuizen zijn geheel geprefabriceerd in de werkplaatsenvan Kloos Kinderdijk; de conservering van het staalwerk bestaat uit een, onder geconditio-neerde omstandigheden aangebrachte, laag teerepoxy, dik minimaal 350 micron.7. Montagewerkzaamheden te Hoek van HollandTer plaatse van de werkhaven van CH 3 op de Maasvlakte, zijn de beide caissons meteen gedeelte van de paalschacht vanaf de ponton te water gelaten. De ponton werddaartoe met de voorkant tegen het talud aangelegd, waarna door inpompen van wateraan de achterkant de ponton scheef kwam te liggen en geleidelijk onder water verdween.Naarmate de ponton dieper onder water kwam, nam de opwaartse druk onder het caissontoe, totdat dit voldoende was om het ca. 3700 ton wegende gevaarte te doen drijven.Na keren van de ponton werd dezelfde procedure gevolgd voor het tweede caisson.De beide caissons bleken een diepgang te hebben van 8,53 rn, wat ca. 3% meer was dantheoretisch berekend. Na afzinken van de caissons op een tijdelijke bouwzathe bleek eengeringe correctie van de paalschachten noodzakelijk te zijn om deze zuiver verticaal testellen. De inmiddels per bak gearriveerde bovenste gedeelten van de paalschachtenwerden vervolgens door de bok 'ir.J.G.Snip' op de onderste paalschachten geplaatst, nadatde voeg aan beide zijden metkunstharslijm was ingesmeerd. Na het aanbrengen van deverbindende Oywidag-voorspanstaven werden deze afgespannen.Hierna zijn de machinehuizen op de paalschachten gezet en eveneens afgespannen. Tenslotte zijn de per bak aangevoerde helikopterplatforms met lichthuizen door de bok ge-monteerd en afgesteld op de machinehuizen; de platforms waren ten behoeve van demontage van steunconstructies voorzien.8. Definitieve plaatsing op lokatieVoor de definitieve plaatsing van de havenlichten op de damkoppen worden de caissonsweer opgedreven door het water rerutt te pompen. De diepgang zal dan ca. 9,85 mbedragen, dat betekent een afzinkmarioeuvre omstreeks hoogwater omdat anders hetcaisson niet voldoende boven de aanlegdrempel van NAP -10 m komt te liggen. Na af-zinken wordt het caisson zo snel mogelijk met zeegrind geballast en gedeeltelijk metcementmortel ge?njecteerd. Zonodig kan de paalschacht daarna nog zuiver verticaal gesteldworden. Inmiddels is op 28 februari jl,het havenlicht op de Zuiderdam op de lokatie ge-bracht (zie blz. 136, de voorplaat van dit nummer). De plaatsing van het licht op deNoorderdam zal - ijs en weder dienende -omstreeks half april volgen..nt XXVI (1974) nr. 4 149