IWATERBOUW ICONSTRUCTIEFONTWERP IMODERNEKADEMURENINROTTERDAMir.M.G.Parent, Afdelingsingenieur, Ingenieursbureau Havenwerken, Gemeentewerken RotterdamVoor de haven van Rotterdam worden momenteel in hoog tempo opvallendekadeprojecten gerealiseerd, te weten een diepwaterterminal voor de overslag vankolen en een uitbreiding van de in 1984 gebouwde Deltaterminal voor de overslagvan containers. Beide projecten zijn gesitueerd op de Maasvlakte.Het project diepwaterterminal omvat de bouw van circa 1700 m kademuur, waarvan900 m diepe zeekade, alsmede de aanleg van een insteekhaven. Dit project wordt naeen bouwtijd van circa 1,5 jaar, eind juni 1990 opgeleverd. Het tweede project betreftde bouw van circa 1375 m zeekade voor de nieuwe ECT/Sea-Iand Delta Terminal.Met de bouw die ongeveer 2jaar zal duren, is begin april begonnen.Opdrachtgever voor beide pro-jecten is hetGemeentelijk Ha-venbedrijf Rotterdam. Advi-seur en ontwerper voor de civiele con-structies is Gemeentewerken Rotter-dam, Ingenieursbureau Havenwerken.Beide zeekaden zijn volgens een mo-dern en beproefd conceptontworpenenkennen enkele karakteristieke fundatie-elementen. Het ontwerp van de zeeka-den wordt besproken.Omvang projectenDiepwaterterminal voor overslag van kolenHet Havenbedrijfheeft diverse lokatiesoverwogen, tot uiteindelijk voor deMaasvlakte is gekozen. Ook bij het ont-wikkelen van de lay-outvan de terminalzijn veel alternatieve plannen de revuegepasseerd. Voor het definitieve plan,waartoe medio 1988 werd besloten, wa-ren compromissen nodig met de nabu-rige overslagbedrijven ECT (toen Euro-pean Container Terminals, thans Euro-pean Combined Terminus) en EMO(Europees Massagoed Overslagbedrij~.Beide ondernemingen wilden hun toe-komstige uitbreidingsmogelijkhedenveiligstellen. Het project kan in de vol-gende civieltechnische onderdelenworden gesplitst (fig. 2 en 3}.- een insteekhaven met bodem- en oe-verbeschermingen;- een zeekade met een nuttige lengtevan 800 m;- een overgangskade van 180 m en eenbewerkingskade met een totale nutti-ge lengte van 650 m.Aan de zeekade worden de kolen indiepstekende schepen aangevoerd enkunnen kleinere schepen ofduwbakkenworden geladen. Via de bewerkingska-de worden bewerkte produkten metkleine schepen en coasters afgevoerd.Het bewerken omvat in hoofdzaak hetzeven en mengen.Container terminalMedio april 1987 werd na moeizameonderhandelingen het bestaande con-tract tussen de ECT en de Amerikaanserederij Sea-land betreffende de overslagvan containers, met een periode van 20Overzicht MaasvlakteCement 1990 nr. 412 Overzicht diepwaterterminalMI$StSSIPPlHAVEN91IWATERBOUW ICONSTRUCTIEFONTWERP3 Overzicht diepwaterterminal inuitvoering, links debewerkingskade, onder deovergangskade en rechts de zeekadefoto: Aeroview-Dick Sellenraadjaar verlengd. Daarmee lijkt Rotterdamhaar positie als mainport in West-Euro-pa te hebben veiliggesteld.De containeroverslag voor Sea-Iand ge-beurt thans op een aparte terminal aande noordzijde van de Prins WillemAlexanderhaven in het Eemhavenge-bied. In 1993 zal de containeroverslagvoor Sea-Iand in het kader van het afge-sloten contract worden verplaatst naareen nieuw aan te leggen terminal, deECT/Sea-Iand Delta Terminal aan deEuropahaven op de Maasvlakte. Dezeterminal grenst direct aan de westzijdevan het Beerkanaal (fig. 4).De nieuwe terminal kan worden opge-vat als een uitbreiding van de in 1984 ge-reedgekomen DeltaTerminal, waaroverdestijds in Cementwerd gepubliceerd [1,2 en 3].Metde aanleg is begin april 1989 begon-nen. De terminal moet beschikken overcirca 970 m zeekade. Tussen beide ter-minals blijft nog een deel optieterreinmet een lengte van 350 m van de ECTover. Circa 100 m daarvan wordt in be-slag genomen door de be?indi-gingsconstructie van de nieuwe kade-muur. In feite blijft circa 250 m onbe-bouwd talud over. Op voorstel van hetHavenbedrijf heeft het gemeentebe-stuur besloten dit gedeelte eveneens vaneen kademuur te voorzien zodat de to-tale te bouwen kadelengte op circa 132092m komt met een eindvleugel aan de zij-de van het Beerkanaal van circa 55 m.Functionele eisen zeekade diepwa-terternrinalAlgemeenDe lay-out van de terminal is gebaseerdop de behandeling van kolen. Aan dezeekade worden de kolen aangevoerd indiepstekende zeeschepen. Maar ookkleinere schepen, coasters en binnen-vaartschepen kunnen aan de kade afme-ren om te worden beladen.Om het incasseringsvermogen van dekadeconstructie bij contact met de klei-nere schepen te vergroten, wordt devoorzijde van de kade als een vlakke be-tonnen wand uitgevoerd.BodemdiepteDe contractdiepte van de zeekademuuris gebaseerd op kolenschepen van250.000 dwt. Bij deze scheepsgroottebehoort een diepgang van 65 voet. Decontractdiepte voor de kademuur moetdus NAP - 21,65 m bedragen. Uit simu-latieberekeningen is gebleken dat tweeligplaatsen noodzakelijk zijn om de ge-prognotiseerde overslag van kolen tekunnen realiseren. De benodigde lig-plaatslengte voor twee van deze schepenis 800 m.Uit strategische overwegingen heeft hetHavenbedrijfbesloten het ontwerp vande kademuur te baseren op een nog gro-tere contractdiepte, zodat in de toe-komst schepen tot 350.000 dwt behan-deld kunnen worden. De afmetingenvan dergelijke schepen zijn ongeveer365 x 64 x 23 m.De maximale contractdiepte komtdaarmee op NAP - 24,0 m. De construc-tiediepte, waarop het ontwerp is geba-seerd, bedraagt NAP - 25,5 m.Gezien de huidige scheepsgrootten zul-len de ligplaatsen voorlopig niet diepergebaggerd worden dan tot NAP - 21,65m, wat ruim voldoende is voor alle thansin de vaart zijnde kolenschepen. Afhan-kelijk van de ontwikkeling van descheepsgrootten zullen de ligplaatsenverder worden verdiept.4Containerterminal Maasvlakte,linksboven de Delta terminal(bouwjaar 1984), rechtsonder deECT/Sea-Iand Delta terminal infotomontageCement 1990 nr. 4constructie en aan de landzijde op ??n oftwee rijen prefab betonnen drukpalen.De ontlastvloer is daarmee nagenoegstatisch bepaald opgelegd op de funde-ringselementen. In het algemeen wordtde bovenzijde van de damwand preciesonder de waterzijdige kraanbaan ge-plaatst zodat de meestal hoge kraanbe-lastingen direct via de damwand aan deondergrond kunnen worden afgedra-gen.Door zowel de dragende damwand alsde betonnen drukpalen zoveel mogelijkonder een schoorstand toe te passen,leunt de kademuur als hetware tegen degrond in en wordt de ankerkracht sterkgereduceerd.De uiteindelijke stabiliteit van de kade-muurwordtverzekerd dooreen rij m.v.-palen onder een helling van circa 45? diede resterende horizontale ankerkrachten de horizontale gronddrukken uit debovenbouw moet opnemen (m.v. staatvoor M?l1er Verfahren).Met de gekozen positie van de m.v.-paalwordt de verticale ontbondene door dedragende damwand opgenomen.De schoorstand van de damwand moetin de meeste situaties worden beperktom contact tussen damwand en diepstekend schip te" voorkomen. Een andervoordeel van de onder helling geplaatstedamwand is dat door de lagere horizon-tale korreldrukken de buigende mo-menten en de inheidiepten worden ge-reduceerd. Tussen de betonnen boven-bouwen de damwand wordt standaardeen scharnierend gietstalen zadel toege-past. Door een excentrische plaatsingvan hetzadel op de damwand worden debuigende momenten aanzienlijk gere-duceerd.DamwandsysteemBij grote kerende hoogten is de heibaar-heid van de damwand de belangrijkstereden te kiezen voor een diepe liggingvan de ontlastconstructie.Bij een extreem grote damwandlengtewordt het risico op slotopeningen onac-ceptabel groot. Ook het type damwanden het damwandsysteem bepalen de ri-sico's op slotopeningen.InRotterdamzijn inde loop derjarendevolgende systemen voor de grotere ka-demuren toegepast (fig.5) [4, 5]:- de gecombineerde systemen metH-vormige palen van Peine ofArbed;- de volle wand damwandsystemen vanPeine ofArbed;- de gecombineerde systemen met ge-construeerde kokerpalen en drievou-dige Larssen-tussenplanken;- de gecombineerde damwandsyste-men met buispalen en drievoudigeLarssen-tussenplanken.lent Unit). De capaciteit van derde ge-neratie schepen was globaal 3000 TEU.Een aantal bestelde schepen wordt aan-geduid als 'Post Panamax type' metbreedten van 37 tot 39 m, waarmee hetPanamakanaal niet gepasseerd kanwor-den.De scheepslengte varieert van. 250 tot300 m, de diepgang van 11 tot 14 m.De ECT heeft reeds in 1982 met de ont-werpenvande containerkranen,op dezegrotere scheepsbreedten gerekend.Voor de zeekade van de Deltaterminalwas rekening gehouden met de groterediepgang.Eisen, belasting, bodemdiepteDe functionele eisen zijn in nauw over-leg met ECT en het Havenbedrijf doorGemeentewerken vastgelegd.De eisen en belastingen zijn in het alge-meen gelijk aan de eisen die reeds wer-den gehanteerd bij het ontwerp van deECT Delta-terminal [2]. De belangrijk-ste eisen waren destijds:- een contractdiepte in eerste aanlegvan NAP - 13,65 m die in de toekomsttot NAP - 15,65 m kan worden ver-groot. De constructiediepte bedraagtNAP-17,0 m;- niveau bovenkant kademuur NAP +3,50 m;- een vlakke voorwand teneinde de ge-voeligheid voor schade door kleineschepen te verminderen;- de afstand voorzijde kade totwaterzij-dige kraanbaan is 8,5 m. Zodoendekunnen de scheepsgebonden activi-teiten vrij van de overslagactiviteitenplaatsvinden.Uitgangspunten bij het construc-tieve ontwerp van kademurenAlgemeen kadeconceptIn een door het Ingenieursbureau Ha-venwerken uitgevoerde studie zijn di-verse typen kadeconstructies verge-leken. Geconcludeerd werd datvoor ka-demuren met grotere kerende hoogtenhet kade-ontwerp metdiepgelegen ont-lastvloer het meest optimaal is. Opti-maal wat betreft de uitvoeringsmo-gelijkheden en risico's, de kwetsbaar-heid bij gebruik en de kosten. Natuur-lijk moet men - gegeven de plaatselijkesituatie - in staat zijn in 'den droge' tebouwen, wat niet altijd mogelijk is. Bijdit type kademuren wordt de ontlast-vloer aan de waterzijde gefundeerd opeen kerende en dragende damwand-BelastingenDe terreinbelasting door opslag vanmassagoed is uit strategische overwe-gingen gebaseerd op erts en bedraagtmaximaal 450 kN/mm2?In de toekomst kan zonodig erts wordenover- en opgeslagen. Verder is uit hetoogpunt van flexibiliteit rekening ge-houden met de mogelijke inzet van drietypen kranen: lostorens, losbruggenen mobiele kranen.De horizontale belastingen waarmee inhet ontwerp rekening wordt gehoudenzijn bolderkrachten, schrankkrachtenuit kranen, grond- en waterdrukken.Functionele eisen zeekade EeT/Sea-Iand Delta TerminalAlgemeenDe verlenging van het contract tussenECT en Sea-Iand betekent een belang-rijke stap in de richting van het main-port concept, waarbij intercontinentalegoederenstromen zich concentreren ineen beperkt aantal havens, waaronderRotterdam.De nieuwe terminal moet in de visie vanzowel ECT als Sea-Iand voldoen aan demeest moderne eisen van containe-roverslag zoals transport, opslag en af-handeling en zal tot ver in de 21 e eeuwmodern en effici?nt moeten blijven. Hetis belangrijk daarbij in te spelen op ont-wikkelingen in de grootte van de con-tainerschepen. Het ziet er thans naar uitdat de ontwikkeling van de vierde gene-ratie containerschip zich snel doorzet.Daarbij neemt zowel de breedte als dediepgang toe. Verschillende rederijenhebben orders geplaatstvoor container-schepen met capaciteiten van 3000 ?4000 TEU (TEU is Twenty feet Equiva-Vanwege eisen van Sea-Iand is de toe-komstige mogelijke contractdiepte________________--, vastgesteld op NAP - 16,65 m. Dit is 1mdieper dan bij de Delta terminal. Deconstructiediepte is eveneens vergroottot NAP - 18,30 m.Cement 1990 nr. 4 93!WATERBOUW ICONSTRUCTIEFONTWERPOntwerpHet ontwerp is conform de hiervoor be-sproken ontwerpfilosofie uitgewerkt.Gezien de situatie was uitvoering in eendiepe bouwput zonder meer mogelijk.Voor het aanlegniveau van de stalendamwand is NAP - 6,0 m gekozen (fig.6).Een hoger niveau was niet wenselijkomdat daardoor de tussenplanklengtegroterwordt dan 24 m, wat te grote risi-co's op slotopeningen introduceert. Eendieper aanlegniveau is in verband metde bemalingsrisico's niet gekozen.Om een idee te geven van de onder-grond op de Maasvlakte wordt verwe-zen naar een karakteristieke sonderingin figuur 7.De betonnen ontlastconstructie ver-toont aan de voorzijde een kokerachtigevorm. Deze kokeris het gevolgvan de eisdevoorzijde van de kade alsvlakkewanduit te voeren en de noodzaak de zeer ho-ge pootbelastingen uit de kranen via eenaparte wand naar de fundatie af te lei-den.Ontwerp zeekade diepwaterter-tninalDe m.v.-palen zijn gezien de uitgevoer-de trekproeven zeer betrouwbare trek-elementen. Bij een goede ondergronden voldoende lengte worden werkbelas-tingen van 2000 kN in het algemeenruim gehaald.Sinds 1982 wordt door het Ingenieurs-bureau Havenwerken steeds vaker ge-kozen voor toepassingvan het gecombi-neerde systeem met de drievoudigeLarssen-tussenplanken. Het Larssen-slot heeft zich hierbij als zeer betrouw-baar bewezen. Vanaf 1985 wordt conse-quent voor de buispaal als hoofdele-ment in het gecombineerde systeem ge-kozen. Toepassing van het Peiner-IAr-bed-systeem met sloten die een ongun-stige wigvorm hebben komt alleen nogin aanmerkingvoor kleinere damwand-lengten. De volle wandconstructies zijnvanwege een zeer hoog materiaalver-bruik uit kostenoverwegingen niet inte-ressant.5 Overzicht damwandsystemenn~nIDIM.v.-palenDit type paal wordt sinds 1984 meer enmeer toegepast in kade-ontwerpen. Ge-f----........j--------'--------j meentewerkenRotterdam heeft een zo-danige detailleringvan de paalpuntont-wikkeld dat de heiweerstand sterk is ge-f------------------.J reduceerd en het groutverbruik mini-Bij het gecombineerde damwand- maal is.systeem vervullen de hoofdelementen De stalen m.v.-paal bestaat meestal uitde dragende en kerende functie. De tus- een H-vormig profiel met een verbredesenplanken die veel korter zijn, verzor- paalvoet. Langs de paalschachtzijn tweegen de gronddichtheid van de dam- groutleidingen bevestigd tot aan dewand. Overigens moeten de tussen- voet. Het principe van de constructie isplanken voldoende ver in de bodem beschreven in [3].worden doorgezet, zodat de veiligheid Tijdens het heiproces ontstaat door detegen bodemerosie ofpiping voldoende verbrede paalvoet ruimte welke onmid-groot is. dellijk met grout wordt opgevuld.6 Ontwerp zeekadediepwaterterminal, dwarsdoorsnede 7 Karakteristieke sondering op deMaasvlakte] AS KRAANBAAN1----_1__ .--"18"'000""--- _L 4250 I I 13750. I? 5000AlaBf REMMINGWERKG. H.W... 1000---~------!i.A..?___.._.u~- lOOD- 6.000__- 29000PREfAB BETONPALEN rIJ 450 mmi~iN'.~+4't7''f.F.'r.Ir-i-t-+T'l''_'0 _ _-2094 Cement 1990 nr. 410 Heien m.v.-paalfoto: Gemeente RotterdamM.v.-palenVoor de m.v.-palen zijn Peine H-profle-len PST 370 toegepast met een capaci-teit van 2000 kN.De paallengte varieert, afhankelijk vanhet draagvermogen van de ondergrond,russen 30 en 36 m.De palen zijn zonder problemen geheidmet een aangepaste Menck 40 stellingvoorzien van een IHC-blok S-70 (fig.lOen 11).WANDDIKTE VAR 16 - 25 !olMSTAAl KWAl ITfIT St E 43Q 7 THFNStE44SZIMSTAAl KWAl ITEI! Fe 51 Q hWATfRZI,JOf9 Overzicht heiwerkenfoto: Gemeente RotterdamDamwandVoor de damwand is een gecombineerdsysteem toegepast, bestaande uit buispa-len 0 1420 h.o.h. 2980 mm en drievou-dige tussenplanken Larssen IIIs (fig.S).De buispalen zijn 31 tot 32 m lang enmoeten zeer nauwkeurig qua plaats enstand worden ingebracht. Daarvoorwordt een zeer zwaar heiframe ge-bruikt. Het inbrengen gebeurt zoveelmogelijk trillend (fig.9). Het laatste tra-jectvan 6 m wordt geheid, om propvor-ming in de paal te stimuleren. Voor hettrillen werd een RBH 160 trilblok met160 ton slagkracht ingezet.In het algemeen moest de laatste 10 mworden geheid, waarvoor een 0100werd ingezet; een 062 bleek soms nietzwaar genoeg. De tussenplanken van 24m lengte werden zoveel mogelijk tril-lend ingebracht.De axiale belasting van de buispalen be-draagt maximaal circa 7000 kN en kanzonder extra voorzieningen aan de on-dergrond worden afgedragen. welmoesten in enkele gevallen de buispalendieper worden gefundeerd.BetonpalenDe ontlasrvloer wordt aan de landzijdeondersteund door prefab voorgespan-nen palen met afmetingen van 450 x 450mm2onder een schoorstand van respec-tievelijk 3,5:1 en 4:1. De lengten vari?renvan 22 m tot 28 m. De maximum paal-belasting is circa 1800 kN per paal. Opgrond van ervaringen met eerdere pro-jecten op de Maasvlakte is het nodig depalen over het eerste traject, tot de klei-1----------------------------------1 laag, door middel van spuiten naar be-8 Damwandsysteem zeekade neden te brengen.diepwaterterrninal d d d kl f d dHier oorwor t e ee gere uceer enkan langerworden geheid voordat scha-de aan de paal ontstaat. Een bijkomendvoordeel van spuiten is dat de negatievekleef wordt gereduceerd omdat tijdenshet spuiten geen opspanning in degrond rondom de paal ontstaat.Cement 1990 nr. 4 95I_W,_A..,...T_E_RB_O_UW ICONSTRUCTIEFONTWERPOntwerp zeekade EeT/Sea-IandDelta TermlnalOok deze zeekade is volgens de hiervooromschreven filosofie ontworpen. Omuitvoering in den droge mogelijk te ma-ken moest een omvangrijke dempingaan de oostelijke terreinbegrenzingworden uitgevoerd (fig.12). Met de dem-ping werd december 1988 begonnen,het werk kwam eind juli 1989 gereed.De beschikbare consolidatietijd is ruim8 maanden. Voor het aanlegniveau vande fundering is NAP - 4,50 m gekozen,dat is 1,5 m hoger dan bij de zeekade vande diepwaterterminal lfig.13). Door degeringere bodemdiepte voor de kadeblijft de lengte van de tussenplank be-perkt tot 18,5 m. De betonnen boven-bouwvertoont ook hier een kokerachti-ge constructie, in verband met de eis dekade te voorzien van een vlakke voor-wand. Door de zeer grote afstand van dewaterzijdige kraanbaan tot de voorzijdevan de kade was plaatsing van de dra-gende damwand direct onder de kraan-wand niet wenselijk. wel was er vol-doende ruimte de damwand onder eenextreme heUing van 3,5:1 te plaatsen,96wat zowel voor de damwanddimensiesals voor een reductie van de ankerkrachtuitermate gunstig is. Overigens werddeze extreme schoorstand voor eendamwand in Rotterdam nog niet eerdertoegepast.DamwandDe damwand bestaat uit een gecombi-neerd systeem met buispalen 0 1016mm en drievoudige Larssen-tussen-planken. De systeemafstand is 2575mmo Figuur 14 geeft de doorsnedegege-vens. De maximale lengte van de buis-paal is 30 m, de tussenplank is 18,5 mlang.BetonpalenDe bovenbouw is aan de landzijde ge-fundeerd op twee rijen prefab betonnenpalen met afmetingen van 450 x 450mm2? Het nuttig draagvermogen is 1800kN. De palen zijn maximaal 26 m langen worden tot de kleilaag spuitend inge-bracht.M.v.-palenDe m.v.-palen zijn van hetzelfde con-cept als bij de diepwaterterminal. Demaximale lengte is 36,5 m, de werkbe-lasting bedraagt ook hier circa 2000 kN.LiteratuurI. T.Tuijtel, Containerterminal Maas-vlakte; de leidende positie van Rotter-dam als containerhaven, Cement nr. 6,1984.H. van Leeuwen, Containervervoer alsbedrijfstak, Cement nr. 6, 1984.M.WH. van Roermund, Civieltechni-schevoorzieningenECT-DeltaTermi-nal, Cement nr. 6, 1984.2. M.G.Parent, Container TerminalMaasvlakte, ontwerp zeekade en roU-on-roU-off voorziening, Cement nr. 7,1984.W van Ast en P.Schaap, Uitvoering vande zeekade, Cement nr. 7, 1984.H.L.Sijberden, Ervaringen met het hei-en van samengestelde Larssen-kokerpa-len met drievoudige tussenplanken, Ce-ment nr. 7, 1984.Aansluiting m.v.-paal betonwerkfoto: Gemeente RotterdamCement 1990 nr. 412 Foto demping ten behoeve vanbouwputdamfoto: Aeroview-Dick Sellenraad3. M.G.Parent, ContainerterminalMaasvlakte, ontwerp van de binnenka-de, Cement nr. 8, 1984.H.L.Sijberden, Uitvoering van de bin-nenkade, Cement nr. 8, 1984.4. M.G.Parent, Kademuur voor erts-overslag in Europoort, Ontwerp PT-Ci-viele Teclmiek nr. 2, 1983.5. M.G.Parent, Ontwerp kademuurEECV, OTAR nr. 2, 1983.Ontwerp zeekade ECT/Sea-landDelta terminal, dwarsdoorsnedezw+ 3.570B500ES"=1314 Damwandsysteem zeekadeECT/Sea-Iand Delta terminalG.H.H=J;,.1.000 aG.L.H. _ 0.700'--- _-!i.,..A~P~-.....-~ ----~GECOMBINEERDE BUISPALENNANOMAX. MOGELIJKE KONTRAKTOIEPTE - 16.650_____Kf!N?TBU..t