prof.Ben C.Gerwick Jrhoogleraar Civiele Techniek aan de Universiteitvan California, Berkely USADe plaats van destormvloedkering in degroeiende reeks offshoreconstructies invoorgespannen beton1aHet Ekofisk offshore caisson voor de opslagvan olie1bHet Andoc-platform, onder weg van deMaasvlakte naar een diepe bouwplaats inNoorwegenfoto: AerocameraInleidingDe stormvloedkering in de Oosterschelde iseen hoogtepunt in de lange geschiedenis vande toepassing van beton in zee. Vanaf deRomeinse brugpijlers en havenconstructies diegebouwd werden met puzzolaan beton tot devuurtoren van Eddystone, zijn bijna 2000 jarenvoorbijgegaan. In de laatste twee eeuwen heefthet bouwen op zee een revolutionaireontwikkeling doorgemaakt en het beton heefteen leidende rol gespeeld bij de confrontatiemet deze uitdaging. Als mijlpalen in dit tijdvakkunnen worden aangemerkt de betonnenondersteuningsconstructies van netten omduikboten tegen te houden en de betonnenschepen uit de Eerste Wereldoorlog, debetonnen vuurtorens in de Baltische Zee engolfbrekerbekle-dingselementen zoalst?trapodes en dolos-ses. Het wachten wasechter op de komst van het voorgespannenbeton om rationele en effectieve ontwerpenvoor grote constructies mogelijk te maken,waarmee voldoende weerstandvermogen konworden verzekerd tegen vermoeiing doormiljoenen series golfaanvallen die eenconstructie tijdens de levensduur moetondergaan.Het Ekofisk olie-opslagplatform leidde eenperiode in van explosieve groei, gekenmerktdoor grote constructies in de Noordzee: die vanAndoc en de platforms van Sea Tank, Condeepen Doris, voor boren, produktie en opslag vankoolwaterstoffen. Ook op andere gebiedenwerden in deze periode activiteiten enontwikkelingen voortgezet waarmee deervaring in kust- en offshore werk toenam.In Queensland (Australi?) werd een grotekolenterminal in open zee gebouwd, waarbij hetuitvoerbaar bleek caissons te funderen in eengebied met een slappe zeebodem, door eenbodemverbetering toe te passen. In dit specialegeval werden de zachte kleilagenweggebaggerd en vervangen door gebrokenrots als grondslag waarop de caissons kondenworden geplaatst. In Japan werd in de jaren '70een groot nationaal project van ongeveergelijke omvang als het Deltaplan op ganggebracht. Het betrof de verbinding van deeilanden Honshu en Shikoku door middel vandrie grote bruggen. Er is veel research verrichtvoor het op grote schaal storten van betononder water en speciale werktuigen zijngebouwd omdeze constructie, die de eerste was in zijnsoort, te kunnen uitvoeren. In de Noordzee zijnde Statfjord A- en B-platforms geplaatst en debouw van het C-platform is in volle gang. Detoepassing van voorgespannen beton strektzich hier zelfs uit tot zgn. single point moorings(dat zijn scharnierend aan de bodembevestigde meerboeien voor tankers). Dit vormtdus een verdere toepassing vanvoorgespannen beton voor dynamisch zwaarbelaste constructies. Intussen is men in eengewaagde onderneming erin geslaagd het metcaissons gebouwde Tarsiut-eiland in deBeaufort Zee aan te leggen. Caissons vanvoorgespannen lichtbeton zijn geplaatst op eenonder water aangebrachte verhoging, vanopgebaggerd zand en grind. Het eiland moetweerstand bieden aan de golfslag uit open zee,maar ook aan arctisch ijs uit de noordelijke PoolZee dat soms tot 12 m hoogte wordt opge-stuwd. Nederlandse ingenieurs waren bij veelonderdelen van dit project nauw betrokken.Betonnen caissons zijn inmiddels geplaatst alsoffshore golfbrekers en platforms in To-mokomai (Japan), Burnie, Tasmani?, Australi?,bij Brazili?, Canada, Zuid-Afrika, Algerije,Frankrijk, Libi? alsmede het Midden-Oosten enin de Golf van Mexico.In Valdez (Alaska) wordt een drijvende con-tainerkade gebouwd; in de Java Zee (Indo-nesi?) is gedurende 5 jaar een 62 000 tonsdrijvende LPG-terminal in gebruik; in Singaporeis een drijvende fabriek in voorgespannenbeton voor de produktie van fosfaat gebouwd,die thans langs de westkust van Mexicooperationeel is. In uitvoering zijn bovendienenkele drijvende bruggen in de staatWashington (USA). Tunnels onder waterwegen,in voorgespannen beton, zijn in veel landengebouwd, waarbij ontwerp en uitvoering vooreen groot deel zijn gebaseerd op ontwikkelin-gen en bouwtechnieken, afkomstig uit De-nemarken en Nederland. Het is zowel terechtals opmerkelijk, dat de aannemer van een dergrootste bruggen in de wereld, de Saudi Arabie-Bahrain verbindingsweg waarin vijf bruggenvoorkomen, een consortium is, geleid doorNederlandse ondernemingen. Dit demonstreertde succesvolle export van Nederlandse kennisop het gebied van bouwen met beton in zee opCement XXXIV (1982) nr. 11 7182aBuitengaats gebouwde kolenterminal,Queensland Australi?2bBetonnen pijlers uitgevoerd als caissonsdragen een grote kraanbaan voor het ladenvan schepen3aBeryl-platform in uitvoering3bHet Statfjord-platform wordt naar deproduktieplaats gesleepteen wer afgelegen en qua omgeving moeilijkdeel van de wereld.In deze veelomvattende activiteit, komt destormvloedkering in de Oosterschelde naarvoren als een substanti?le stap voorwaarts inde technologie van het gebruik van beton inzee. De schaal van het project, de wissel-werking van overwegingen ten aanzien vanmilieu en functies in het basisontwerp, deontwerplevensduur van 200 jaar, de tijdens debouw opgelegde randvoorwaarden doorstroming en golven, de complicaties die sa-menhangen met de fundering op losgepaktezand- en sublagen, alsmede de nauwe tole-ranties ten gevolge van de uitvoeringsmet-hodiek, maken alle bij elkaar dit project tot eengedenkwaardige onderneming. Al deze feitenmaakten een systematische benadering vanhet gehele project noodzakelijk, waardoor destand van zaken voor grootschalige projectenbuitengaats een extra impuls heeft gekregen.De stormvloedkering had nooit uitgevoerdkunnen worden zonder de achtergrond vaneerder opgedane ontwikkelingen in mate-riaaltechnologie, mechanica, funderings-techniek, waterbouwkunde, werktuigbouw-kunde en uitvoeringstechnieken. Het projectsteunt niet alleen op eerdere beton-constructiesin open zee, maar ook op bruggen met groteoverspanning en reactorva-ten enveiligheidswanden voor kerncentrales. In hetbijzonder is hierin betrokken de research die invele laboratoria over de hele wereld isuitgevoerd en waarin met name de TechnischeHogeschool Delft een belangrijke rol heeftvervuld. H ieronder vallen aspecten alsafschuiving en meer-assig spannen vanvoorgespannen beton, nieuwe analytische encomputertechnieken, de wisselwerking tussengolven en funderingsgrondslag, alsmede hetonder water verdichten van grondslagen.Het project steunt ook op de lange ervaringendie in Nederland zijn opgedaan met baggeren,oeverbescherming, bodembescherming tegenuitschuren en op de andere grote werken vanhet Deltaplan.MateriaalonderzoekEen opmerkelijk aspect van dit project is deuitgebreide research die is verricht met be-trekking tot de gebruikte materialen en huntoepassing. Dit was geheel toegespitst opde grote hoeveelheden te verwerken beton enstaal, elk 5 maal zoveel dan van hetgroot-steplatform dat tot dusver in de Noordzee isgebouwd. Het onderzoek werd ook betrokkenop de zware omstandigheden van de omgevingen de vereiste lange levensduur. Bijzonderinteressant voor de voorgespannenbetonwereld is een gedetailleerd onderzoekuitgevoerd op de verschillende voorhandenzijnde voorspansystemen. Dit heeft geleid totde keuze van vier verschillende systemen,waarbij elk systeem het meest geschikt werdgeacht voor een voor dat systeem specialetoepassing.Constructie-methodesDe zware omstandigheden op de bouwplaatsvereisen werkwijzen die snel en zekeruitgevoerd kunnen worden tijdens de be-schikbare perioden met minimale stroom-snelheid en golven.Veel aandacht is geschonken aan de uit-voerbaarheid bij de keuze van de geschiktebouwmethode en het materieel. Hoewel inovereenstemming met de al ontwikkelde trendbij eerdere betonnen offshore constructies, isvoor het Oosterschelde project veel verdergegaan dan ooit tevoren met ontwerp en bouwvan speciaal materieel. Het verdichtingsschipMytilus, de fundatie-bedmattenlegger Cardiumen het pijler-plaatsingsvaartuig Ostrea, zijn nietalleen op zichzelf technische hoogstandjes,maar essenti?le onderdelen in het totale con-structieprogramma.Men kan de in aanbouw zijnde stormvloed-kering zien als een hoogtepunt van een langeontwikkelingsperiode, maar ook als de aanzetvoor grote toekomstige projecten. Sommigedaarvan verkeren nu al in het ontwerpstadium.Voor de Canadese oostkust worden studiesuitgevoerd naar betonnen caissons die massiefgenoeg zijn om weerstand te kunnen biedenaan grote ijsbergen. Een belangrijkeoverweging is geweest de plaatselijkgeconcentreerd optredende stootbelastingendoor het ijs (afschuiving door pons), waarvoorveel gebruik is gemaakt van het bij de TH-Delftuitgevoerde onderzoek.Verder naar het noorden en het westen wordtde Noordelijke IJszee een gebied vooruitgebreide ontwikkeling om de aanwezigegrote olievoorraden te kunnen aanspreken. Deomstandigheden zijn daar ongelooflijk zwaarvoor de mens en tegelijkertijd is het gebiedzeer gevoelig voor menselijk ingrijpen. Zoals bijde stormvloedkering, moeten de doelstellingenvan de ontwikkeling van het bouwwerk en debescherming van het milieu wordensamengebracht. Voorgespannenbetonconstructies in allerlei vormen, vastezowel als drijvende, zullen een belangrijke rolkunnen vervullen in de Bering Zee, de BeaufortZee en de Chukchi Zee. Ook hier doemt dewisselwerking tussen constructie en funderingop, evenals in de Oosterschelde een kritischeoverweging. De onlangs in de USA uitgevoerdestudies naar het OTEC-project warengebaseerd op grote betonnen drijflichamen.Het is bemer-kenswaard dat Nederlandseconstructeurs zijn gevraagd om deuitvoerbaarheidsstudieCement XXXIV (1982) nr. 11 7194Arco Ar juna - drijvende LPG-terminal in deJava Zeete maken voor deze vaartuigen en voor dekoud water pijpen die daaronder opgehangenmoeten worden. Hoewel het project momenteelstil ligt vanwege economische overwegingen,zullen de rapporten en lopende studiesongetwijfeld een waardevolle basis vormenvoor andere grootschalige ontwikkelingen inoceanen. De brug over de Grote Belt inDenemarken was tegelijk met deOosterschelde stormvloedkering in ontwerp endaarbij zijn sterk gelijkende techniekengekozen. Hoewel ook dit project vooronbepaalde tijd is uitgesteld, zijn de inNederland opgedane ervaringen van grootbelang voor de constructeurs bij een eventuele'opleving'.Uitgebreide studies worden uitgevoerd voor deontwikkeling van voorgespannen betonnenvaartuigen ten behoeve van opslag entransport van LNG. Het bij deTH-Delft uitge-voerde onderzoek, aangevuld met ervaringenopgedaan met installaties te land, offshore-geori?nteerde research bij de universiteit vanCalifornia en studies voor offshore LNG-terminals in Canada, de Arabische Golf en deCanadese eilanden in de Noordelijke IJszee,dienen alle om dit idee naar een uiteindelijkerealisering te brengen.Wat komt er nog meer? Geprefabriceerdebetonnen getijde-centrales in zuid,-west En-geland, Oost-Canada en Rusland? Geprefa-briceerde betonnen tunnelsegmenten voor eenafgezonken tunnel onder het Kanaal? Onderwater zwevende tunnels in diepe fjorden enzeestraten in Noorwegen, Griekenland enItali?? Drijvende voorgespannen betonnensemi-submersible produktiefabrie-ken voor dewinning van ruwe olie in diepwater en voor het vloeibaar maken van LNG?Brugpijlers in diep water, onderworpen aansterke stroming en hoge golven en mogelijkzelfs ijs? Drijvende energiecentra-leses,fabrieken en afvalverwerkingsinstallaties,buitengaats afgemeerd van stedelijkegebieden, om gevaren te verkleinen, de ver-ontreiniging te verminderen en overvloedigkoelwater te kunnen gebruiken? Dergelijkebespiegelingen zijn talrijk en ze worden meerenmeer werkelijkheid door de vorderingen diegemaakt worden met "het buitengaatstoepassen van voorgespannen beton.Noodzakelijk onderzoekAls in de toekomst, door het gebruik van beton,de ontwikkeling van de zee?n werkelijkheid zalworden, moet het huidige onderzoek niet alleenworden voortgezet, maar ook ge?ntensiveerd.Onder de vele gebieden waar dit hard nodig ofmogelijk is, zijn de volgende:1. Onderzoek van bezwijkvormen door on-geluk of overbelasting. Manieren om detaaiheid en energie-absorptie te verbeteren omzodoende plotselinge breuk en bezwijken dooreen kettingreactie te voorkomen.2. Triaxiale voorspanning als middel om debreukrek en bezwijkspanning te verhogen.3. De rol van micro-scheuren ten aanzien vancorrosie en indien dit werkelijk schadelijk blijkt,middelen om deze'haarscheuren te beperken.4. Gebruik van vezelbeton, waarbij staalvezelsof andere vezels worden toegepast. Sandwich-constructies van plaatstaal en beton, waarbijgebruik kan worden gemaakt van gelastedeuvels tegen afschuiving.5. Voorgespannen beton onder wisselendeschuifspanning, blootgesteld aan cryogenetemperaturen, teneinde de kwaliteit van hetmateriaal beton voor transport over zee vanLNG verder te verhogen.6. Vermoeiing van staal in gescheurd beton inzeewater.7. Ontwikkeling van middelen voor effectievecontrole van in gebruik zijnde voorgespannenbetonconstructies en de onderdelen daarvan.Verbetering van de methodiek voor hetreduceren van gegevens; interpreteren,evalueren en in de praktijk verwerken vanresultaten.Internationale activiteitenDe stormachtige ontwikkeling van de toe-passing van beton in zee, is in de loop der tijdzeer omvangrijk geworden dankzij dewereldomspannende uitwisseling van infor-matie en gegevens, en de verspreiding er-van door organisaties als de FIP. Het feit datde FIP het belang inzag van de rol die hetvoorgespannen beton bij het bouwen in zeekon spelen, leidde tot de verbreiding van deeerste praktijk-aanbevelingen en haar bijdrageaan de betonnen platforms in de Noordzee. Decommissies zetten in de verschillendegebieden hun werkzaamheden voort, waarbijdirecte en indirecte gevolgtrekkingen voor hetbouwen op zee naar voren komen.Nederlandse ingenieurs hebben onder meerbinnen de FlP-commissies 'Concrete SeaStructures' en 'Steels for Prestressing' be-langrijke bijdragen geleverd.De FIP doet mee in het internationaal ver-spreiden van informatie over bijzondereprojecten, zoals de Oosterschelde storm-vloedkering, zowel in de westerse wereld als inontwikkelingslanden. Dit is een belangrijkeopbouwende activiteit. Soms schijnt het echteronvoldoende te zijn. Doordat in de wereld entussen haar bevolking steeds meer relaties enafhankelijkheden groeien, worden doorregeringen, organisaties en individuen meer enmeer vraagtekens gezet bij onze technischebeslissingen. Zij vragen derhalve om deelnamein de formulering van programma's en hetopstellen van concepten. Dat is ook bij hetonderhavige project gebeurd en het zal in detoekomst bij andere projecten eveneens hetgeval zijn. De gemeenschap wil ge?nformeerden betrokken worden. Daarom moeten wijruimer en effectiever communiceren met de ge-meenschap. Een symposium als het DeltaBarrier Symposium is een goed iets, maar wemoeten de boodschap daarvan beteronderstrepen en naar de mensen brengen inhun eigen land. Wij moeten hun vertrouwenherstellen in ons kunnen en in onze wil veilig tebouwen voor de bevolking en haar omgeving.De stormvloedkering is het hoogtepunt in deheldhaftige strijd van Nederland tegen deNoordzee en het is tegelijk een waardigeafsluiting van het Deltaplan. 'De trotse golvenzijn werkelijk tot staan gebracht en de zee isingesloten achtereen stevige begrenzing.'In groter verband zal dit wapenfeit zijn plaats inde geschiedenis krijgen als een symbool vande wereldwijde strijd tegen het water; eenstrijd, die zich niet alleen kenmerkt in de wil omte overleven, maar ook een moedige stapvoorwaarts om de zee haar dienende taak voorde mensheid te laten vervullen.5Exxon drijvend betonnen platform voor dePool ZeeCement XXXIV (1982) nr. 11 720
Reacties