C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b ou wcement 2007 7 55Wereldwijd zijn ten behoeve vande olie-exploratie vele honderdenplatforms in zee geplaatst. Demeeste van deze platformsbestaan uit een stalen vakwerkto-ren (jacket) met daarop een plat-form (topside). De topside isdaarbij veelal opgebouwd uit ver-schillende modules, die ??n ofmeer taken, zoals olie- of gas-winning, olie- of gasbehandeling,of bemanningsverblijf kunnenhebben.Tegenwoordig is in diverse inter-nationale verdragen vastgelegd(bijvoorbeeld het OSPARverdrag) dat deze constructies(jacket + topside), nadat zebuiten gebruik zijn gesteld,nagenoeg geheel moeten wordenverwijderd; slechts de stalenbuispalen mogen in de zeebo-dem achterblijven. De eersteserie platforms in de Noordzeewaarmee dit staat te gebeurenzijn de satellietplatforms rond deEkofisk-tank (foto 1). Door desteeds voortschrijdende bodem-daling in dit deel van de Noord-zee, en het daarmee in de geva-renzone komen van dezeplatforms, zijn deze eerder danbedoeld buiten bedrijf gesteld. Inde komende jaren zullen echtervele honderden platforms inzowel de Noordzee, als de Golfvan Mexico, moeten worden ver-wijderd.O n t m a n t e l i n gDe jackets zijn indertijd aange-bracht door deze drijvend of opeen bak aan te voeren, en ze ver-volgens op de zeebodem te plaat-sen met behulp van in- of uitwen-dige drijflichamen. Deze jacketswerden dan veelal met langegeheide stalen buispalen aan dezeebodem vastgenageld. In demeeste gevallen werden de top-sides daarna in modules aange-bracht met behulp van kraansche-pen en bakken. Op het momentvan plaatsing werd nog weinigaandacht besteed aan het ooitweer moeten verwijderen vandeze constructies.Nu zou bij het verwijderen deomgekeerde werkvolgorde kunnenworden aangehouden. Dit stuitechter op een aantal praktische enfinanci?le bezwaren:? de stalen buispalen waarmee deconstructie aan de zeebodem isvastgenageld, zijn met behulpvan grout of `swedging', het uit-rekken van de stalen buizenmet een hydraulisch apparaatzodat deze vast komen te zitten,Heavy Lifter uit lichtbetonir. J.C. Galjaard en ir. R.J. de Jong, Van Hattum en Blankevoort bv namensde Kombinatie Heavy Lifter vofVolgens internationale afspraken moeten olieplatforms na gebruik wordenverwijderd. Verschillende nieuwbouwconcepten zijn ontwikkeld om de ont-manteling naderhand zo effici?nt mogelijk te kunnen uitvoeren. ??n van dezeconcepten is de MPU Heavy Lifter, een uniek hefvaartuig. Uniek aan dit con-cept is de romp van lichtbeton. Beton scoort beter dan staal op het gebied vanduurzaamheid en onderhoud, waardoor de totale levensduurkosten, en dusde exploitatiekosten, lager uitvallen. Het soortelijk gewicht van de toe te pas-sen betonsoort moet dan echter wel drastisch omlaag.1 |Te verwijderen satelliet-platforms rond deEkofisk tank(foto: Conoco-Philips)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou w56 cement 2007 7vastgezet in de hiervoorbestemde `sleeves' onderaan depoten van het jacket;? de meeste stalen jackets hebbenonvoldoende drijfvermogen omzelfstandig te drijven;? de modules zijn afzonderlijkdoor een kraanschip aange-bracht, en daarna onderlinggekoppeld. In de loop der tijdzijn er vaak aanzienlijke wijzi-gingen in de modules doorge-voerd. Hierdoor is het niet altijdmogelijk de afzonderlijkemodules weer op te hijsen, of ister plaatse veel kostbaar enmilieuonvriendelijk sloopwerknoodzakelijk. De hijscapaciteitvan de grote kraanschepen isvaak niet toereikend om allemodules in ??n enkele hijsope-ratie (single lift) te kunnenoptillen;? offshore is het aantal werkbaredagen zeer beperkt, zeker vooroperaties met grote kraansche-pen. Voor het slopen van eenplatform moet een kraanschipgedurende langere tijd wordeningezet, wat een uitermate kost-bare operatie is. Voor het slopenzal een exploitant bovendienminder geld over hebben danvoor het opbouwen van zo'nconstructie.M P U H e a v y L i f t e rOm aan deze bezwaren tegemoette komen zijn diverse conceptenontwikkeld om de gehele topside,en naderhand het jacket, met ??nenkele hijsoperatie te kunnen ver-wijderen. De MPU Heavy Lifter(www.mpu.no) is een van dezeconcepten. Een van de unieke ver-schillen van de MPU HL metandere concepten is de lichtge-wicht betonnen romp. Hetconcept is bedacht bij het Noorseingenieursbureau Olav Olsen,waar reeds vele betonnen off-shoreplatforms zijn ontwikkeld(o.a. de Condeep-serie, Troll enrecentelijk de Sakhalin-platforms;fig. 2). Qua vorm is de MPU HLafgeleid van het Heidrun TensionLeg Platform (foto 3), waarbij eenvan de balken is weggelaten.Hieruit is de U-vormige basis-vorm van MPU HL ontstaan metvier 25 m hoge cilindrische torens?20 m gekoppeld door drie recht-hoekige drijflichamen van 20 mbreed en 15 m hoog (fig. 4).Verdere kenmerken:? semi-submersibel (half-afzink-baar) vaartuig; de drijflichamenbevinden zich normaliter onder-water;? lengte en breedte bedragen res-pectievelijk 87 en 110 m;? de beun (moonpool) van de MPUHL meet 48 x 63 m;? hefcapaciteit topsides ongeveer15 000 ton;? hefcapaciteit jackets ongeveer28 000 ton;? gewicht ongeveer 52 000 ton.Een moeilijkheid bij het werkenmet offshore hefvaartuigenvormen de bewegingen van hetvaartuig ten opzichte van de tehijsen last als gevolg van golven.Een semi-submersibel vaartuigbeweegt minder door de golven,maar ligt nog steeds niet stilgenoeg. Door deze bewegingenkan de belasting op de haaktijdens het hijsen plotseling hoogoplopen. Dit is zelfs het gevalwanneer gebruik wordt gemaaktvan een deiningscompensator,waarmee de beweging van dehaak wordt gedempt door deze afte stemmen op de beweging vanhet hefvaartuig. Door de bewegingvan het hefvaartuig wordt dewindsnelheid waarbij nog veiligkan worden gewerkt sterk beperkt;het hijsvaartuig mag immers niette veel bewegen om `slaan' van delast te voorkomen. Dit probleemis op te lossen door binnen ??ngolfbeweging een aanzienlijkekracht op het te hijsen object uitte oefenen, waardoor `stuiteren'van de last wordt voorkomen.Om dit te bereiken wordt de MPUHL uitgerust met twee voorzienin-gen:? zeer snel te legen tanks, dezogenoemde `flushing tanks',kunnen in totaal 8000 ton water(2000 ton per kolom) laten`vallen'. Hierdoor kan in zeerkorte tijd 8000 ton hefvermogenworden opgebouwd;? buffers op de hijsframes die dehierdoor veroorzaakte impactkunnen opvangen.De MPU HL wordt in de buurtvan het platform gebracht en daarop zijn plaats gehouden met acht360?-draaibare scheepsschroeven,de zogenoemde `azimuth thrus-ters'. Verslepen naar en van locatiegebeurt met sleepboten.2 |Portfolio Olav Olsen(illustratie: Olav Olsen)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b ou wcement 2007 7 5740 m110 m87 m??n hefoperatie van de MPU HLvan een topside kent de volgendestappen:? transport van de MPU HL metsleepboten tot in de buurt vanhet platform;? op eigen kracht positioneert deMPU HL zich rond het teheffen object;? de hefframes worden in dejuiste positie gebracht;? door deballasten wordt de MPUHL zover omhoog gebracht datnet geen contact met het plat-form wordt gemaakt;? de kleppen onderin de flushingtanks worden geopend waar-door in korte tijd (??n golfbewe-ging) 8000 ton water valt, enzodoende bijna 8000 ton hefver-mogen wordt ontwikkeld. DeMPU HL ligt nu vast tegen hetplatform aan;? door deballasten en gelijktijdigvullen van de flushing tankswordt bijna het punt bereikt datde topside van het platformwordt afgetild;? nu worden nogmaals de kleppenvan de flushing tanks geopend,waardoor 8000 ton extra hefver-mogen wordt ontwikkeld. Detopside wordt in ??n golfbewe-ging van het jacket afgetild;? de MPU HL beweegt zich opeigen kracht uit de buurt vanhet jacket;? sleepboten slepen de MPU HLmet topside naar de kant, waarde topside op een bak wordtachtergelaten. De MPU HL gaatnu het jacket ophalen.Het heffen van een jacket gaat opbijna identieke wijze. Het grootsteverschil is dat nu kabels en vijzelsworden gebruikt om het jacket opte tillen, en het hijsframe wordtgebruikt om de top van het jackette stabiliseren.L i c h t g e w i c h t b e t o nWaarom is gekozen voor beton, endan nog wel voor lichtgewichtbeton met een soortelijke massavan nog geen 1580 kg/m3? Bij deafweging tussen beton en staalbleek dat beton beter scoorde ophet gebied van duurzaamheid enonderhoud, waardoor de totalelevensduurkosten, en dus deexploitatiekosten, lager zoudenuitvallen. Dit was echter uitslui-tend mogelijk indien het gewichtvan de MPU HL zou wordenbeperkt tot ongeveer 50 000 tondoor deze uit te voeren in lichtge-wicht beton. Hierdoor is transportop het dek van een semi-submer-sibel schip mogelijk. Dit is nood-zakelijk omdat het werkbareseizoen in de Noordzee maarloopt van circa midden mei totcirca midden oktober. Buiten ditseizoen voor de Noordzee is erelders in de wereld nog voldoendewerk zoals in de Golf van Mexicoen de Chinese zee. Met sleepbo-ten zou dit te lang duren, maartransport op een semi-submersi-bel schip gaat relatief snel.Daarnaast heeft de massa van hetvaartuig een directe invloed op hethefvermogen. Hoe zwaarderimmers het hefvaartuig (bijdezelfde waterverplaatsing), des teminder hefvermogen.Vanwege de grote belastingen opde constructie was een sterkte-klasse LC35/38 benodigd. Omdatzulke mengsels voor deze toepas-sing niet standaard beschikbaarzijn, is door Van Hattum en Blan-kevoort tezamen met Mebin, opbasis van informatie van Liapor,een mengsel ontwikkeld uit-gaande van Liapor F6,5. Voor dezecombinatie van lage dichtheid ensterkte is het verder noodzakelijkook de fijne fractie van hetmengsel uit vermalen Liapor, een3 |Heidrun TLP in aanbouw(foto: Olav Olsen)4 |MPU Heavy Lifter(illustratie: MPU)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou w58 cement 2007 7lichtgewicht toeslagmateriaal opbasis van klei, te laten bestaan.Het lichtgewicht beton wordt inde praktijk een stuk zwaarderdoor de benodigde wapening envoorspanning. Gemiddeld is in deconstructie meer dan 425 kgwapening per m3, en circa 80 kgvoorspanstaal per m3, aanwezig.De soortelijke massa van hetbeton komt hierdoor toch op meerdan 1900 kg/m3uit.P r o e v e nVanwege de grootschalige toepas-sing van lichtgewicht betonLC35/38 met een dichtheid vancirca 1580 kg/m3in combinatiemet meer dan 425 kg staal per m3is besloten een uitvoerig onder-zoeksprogramma op te zetten.Met dit onderzoek werden de vol-gende doelen nagestreefd:Het verkrijgen van een constantmengsel van voldoende sterkte enduurzaamheid binnen de voorge-schreven dichtheid, dat bovendiengedurende een voldoende langetijd behoorlijk verwerkbaar is enbovendien niet teveel hydratatie-warmte ontwikkelt. Hierbij doenzich enkele moeilijkheden voor,zoals het absorberen van het toe-slagwater door de korrels, hetgebrek aan massa waardoor `zelf-verdichtende' mengsels tochmoeten worden verdicht, en hetgebrek aan warmte-inhoud waar-door monsters letterlijk het kook-punt haalden. Dit ontwikkelings-traject is door de Mebin en VHBuitgevoerd.Het bepalen van de eigenschap-pen van het verhardend enverhard beton. Eigenschappenzoals kubus- en cilinderdruk-sterkte, E-modulus, (splijt) trek-sterkte, en waterabsorptie zijnbepaald aan proefkubussen en-cilinders en aan uit grote proef-stukken geboorde cilinders.Verder is het temperatuurverlooptijdens verharden gemeten inproefstukken schaal 1 op 1.Onderzocht is of het mengsel ver-pompbaar is, of uitsluitend metkubels kan worden verwerkt. Hetmengsel bleek bij een pompproeferg abrupt om te slaan. Zonderhoogteverschil bleek het mengselnog verpompbaar, maar bij 3 mhoogteverschil blokkeerde depomp volkomen. Uit dichtheids-metingen bleek dat het soortelijkgewicht toen was opgelopen totmeer dan 1900 kg/m3? al hetwater was in de korrels geperst.Met een praktijkproef op waregrootte is onderzocht of hetmengsel moet worden verdichttijdens het storten. Ondanks dathet mengsel qua samenstellingzelfverdichtende eigenschappenheeft, bleek dit vanwege hetgebrek aan eigen gewicht toch welnoodzakelijk.Met een grote praktijkproef zijndiverse zaken onderzocht. Aller-eerst wat voor problemen zichvoordoen bij het vlechten van eenwapeningskorf met zoveel staal,waarbij de overlappingslassenvoor een groot deel zijn vervangendoor Lenton-koppelingen en veelstaven zijn voorzien van zoge-noemde T-heads. In de tweedeplaats is het storten van dit betonmet realistisch opgeschaaldemengsels onderzocht. Verder isnagegaan welke verdichtingsme-thode (bekistingtrillers, trilnaal-den) het beste werken bij dit spe-ciale beton. In samenhanghiermee zijn ook de optredendebekistingsdrukken bepaald.Na verharding zijn enkele hori-zontale voorspankabels en verti-cale voorspanlussen gespannen enge?njecteerd (foto 6). Dit is metname gedaan om na te gaan ofeventueel problemen met de voor-spanning (scheurvorming,afspringen schollen) zoudenkunnen optreden.6 |De grote praktijkproeftijdens het voorspannenvan de verticale lussen(foto: VHB)5 |Bouwlocatie MPU: hetVerolme droogdok, hiertijdens de bouw van hetNAM F3 platformC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b ou wcement 2007 7 59Complexe wapeningsdetails zijn1:1 uitgezocht qua maakbaarheid.Eens te meer omdat het gebruikvan koppelingen het wapenings-net weinig flexibel maakt.Dywidag en VHB hebben insamenwerking met de TU-Delftonderzocht welk voorspanankerhet meest geschikt is om in ditbeton te worden toegepast. Uit deproeven bleek onder meer dat deankerplaat moest worden vergrootten opzichte van een toepassing innormaal beton en dat de normali-ter bij een voorpspananker toege-paste wapeningspiraal bij ditbeton niet effectief is.C o n t r a c tHet contract voor de bouw van deMPU HL is opgesplitst in tweedelen:? het contract voor het staalwerk,de aandrijving, de verblijven,het mechanisch en elektrischdeel met Keppel-Verolme van 165 miljoen op 14 december2006;? het contract voor de bouw vande betonnen romp aan de Kom-binatie Heavy Lifter vof, eencombinatie van Van Hattum enBlankevoort bv (66%) en BAMciviel bv (34%) van 56 miljoenop 20 maart 2007.De MPU HL zal worden gebouwdin het Verolme mammoetdok(foto 5 en 9) op Rozenburg. Hetdok is beschikbaar voor de bouwvan de betonnen romp van 1 juli2007 tot 28 juli 2008. In die tijdzal in tweeploegendienst wordengebouwd.O p b o u w M P U H e a v y L i f t e rZoals te zien in figuur 4 bestaatde MPU uit vier cilindervormigekolommen met daartussen driebalken. Inwendig is de ruimtehierin weer onderverdeeld in bal-lastcellen van circa 10 x 10 m ?vier in elke kolom, acht in depoten van de U, en tien in de tus-senliggende balk. Vier, en in ??ngeval zes, cellen vormen sameneen compartiment door water-dichte wanden gescheiden van deandere compartimenten. Hierdoorligt elk waterdicht compartimentin, of net naast een kolom, zodatslechts korte leidingen naar de inde kolommen opgestelde afslui-ters en pompen nodig zijn.Aan de buitenzijde van de MPUHL is een uitstekende rand, dezogenaamde brim aangebracht.Uit modelproeven bleek dat dezebrim de stabiliteit van de MPUHL aanzienlijk verbeterde, en debewegingen van de MPU HLverder dempte. De brim krijgt zijndrijfvermogen door de vulling metfoam glass, zodat hiervoor geenballast/deballast-leidingen noodza-kelijk zijn. In grote sparingen inde brim worden naderhand deazimuth aandrijfeenheden aange-bracht.Boven de 15 m hoge drijflichamenzijn in de kolommen naastmechanische installaties ook dezogenoemde flushing tanks opge-steld; elke kolom heeft twee tanksvan 1000 m3inhoud. De inhoudvan deze tanks kan snel wordengeloosd door de vlinderkleponderin de tank, met een diame-ter van circa ?3,2 m, open tezetten, waardoor snel 8000 tonhefcapaciteit wordt gemobili-7 |Artist impressie MPUHeavy Lifter(illustratie: Olav Olsen)8 |Artist impressie MPUHeavy Lifter drijvend(illustratie: Olav Olsen)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou w60 cement 2007 7seerd. De tanks steken zelfs nogboven de betonnen kolommenuit, die zelf 25 m boven debovenzijde van de drijflichamenuit steken.De MPU HL is uitgerust mettwee hefframes (elk circa 1500ton). Deze hefframes rusten opscharnieren, en kunnen met eenaan de torens bevestigd mecha-niek op de juiste breedte voor dete heffen topside van een off-shoreplatform worden afgesteld.Op het hefframe zijn grotebuffers aangebracht om de klapdie ontstaat door het legen vande flushing tanks geleidelijk tekunnen opvangen.De MPU wordt verder voorzienvan bemanningsverblijven, eenhelikopterplatform, generatorenen reddingsboten.D e b o u wVoor de bouw wordt de romp vanMPU HL denkbeeldig in vierkwarten verdeeld. Elk kwart zal opde volgende wijze wordengebouwd:1 aanbrengen van de bodem-plaat op een gravelbed;2 optrekken van de ongeveer14 m hoge wanden van deU-vormige ponton in vier ver-ticale stappen met een klim-kist;3 aanbrengen van het dak vande ponton;4 optrekken van de wanden vande brim;5 vullen van de brim met foamglass;6 aanbrengen van het dak vande brim;7 glijden van de conischekolommen.De bouw van de betonnen rompzal ongeveer dertien maanden inbeslag nemen. Daarna zal deMPU HL zowel in het dok als ookdrijvend verder worden uitgerustmet de mechanische en elektri-sche installaties. Medio voorjaar2009 zal de MPU Heavy Liftergereed zijn voor zijn eersteopdracht.De bouw van de MPU HL is op 2juli begonnen. Een impressievan de MPU HL in het Keppel-Verolme mammoetdok, en detoegepaste hoeveelheid wape-ning, wordt gegeven in de foto's9 en 10. n9 | Luchtfoto MPU HL navoltooien helft vloer enallereerste deel wanden(foto: Aeroview)10 | Impressie wapenings-net(foto: VHB)