Wachtplaatsen Surinamekade Amsterdam. Meerpalen Hoofdberekening

Transcriptie

1 Wachtplaatsen Surinamekade Amsterdam Meerpalen Hoofdberekening

2 SEQ Part \r0 \h ColofonInhoud Kop 1 Bijlage

3

4 Colofon Colofon Contactgegevens: Tolhuisweg DV HEERENVEEN Postbus AA HEERENVEEN Copyright Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar worden gemaakt door middel van druk, fotokopie, elektronisch of op welke wijze dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de auteurs.

5 Inhoudsopgave Inhoudsopgave Inhoud Blz. 1 Inleiding Algemeen Revisiebeheer Doel en scope van het rapport 5 2 Basis voor het ontwerp Normen, richtlijnen en literatuur Eisen, uitgangspunten en randvoorwaarden Aan project gerelateerde documenten Rekenprogrammatuur 8 3 Ontwerp van de constructie Stalen meerpalen 9 4 Materiaal- en grondgegevens Materiaalgegevens Grondgegevens Corrosie 10 5 Belastingen Permanente belasting Veranderlijke belasting Scheepsstoot t.g.v. afmeren Troskrachten Belastingfactoren en belastingcombinaties Meerpalen 12 6 Berekening meerpalen Uitgangspunten 13 7 Controle Controle door controleur 14 8 Conclusie Conclusie 15 Bijlage I Grondonderzoek Bijlage II Berekening energie schip Bijlage III Excelberekening meerpaal - S08

6 Inhoudsopgave

7 Inleiding 1 Inleiding 1.1 Algemeen Voor de Surinamekade in Amsterdam worden drie wachtplaatsen aangelegd. Elke wachtplaats bestaat uit twee meerpalen. Bij de uitvoering zullen de in eerste instantie 2 paal sets (4 palen) worden aangebracht voor 12 à 18 duwbakken. Bij structurele drukte komet er 1 set van 2 afmeer palen bij t.b.v. totaal 18 à 24 duwbakken. De bouwvergunning wordt aangevraag voor 6 aanmeerpalen. Dit rapport omvat de hoofdberekening van deze constructies. De berekeningen zijn uitgevoerd door Antea Group te Heerenveen in opdracht van Havenbedrijf Amsterdam NV. Figuur 1-1: Situatie 1.2 Revisiebeheer Revisie status Datum Gewijzigde hoofdstukken Beschrijving wijzigingen 0.1 concept eerste versie voor interne controle 1.0 definitief diverse Tekstuele wijz. + kleine toevoegingen 1.3 Doel en scope van het rapport Het rapport omvat de hoofdberekening van de constructies. Dit houdt in dat de uitgangspunten eenduidig worden vastgelegd en de belastingen worden bepaald. Vervolgens worden de materialen, maatvoering en schematisatie vastgelegd en wordt de constructie berekend om de globale dimensies te bepalen en vast te stellen. Detailberekeningen van de bolderarmen e.d. worden in een later stadium afzonderlijk door de aannemer cq leverancier(s) verzorgd. Pagina 5

8 Basis voor het ontwerp 2 Basis voor het ontwerp 2.1 Normen, richtlijnen en literatuur Bij dit project zal gebruik worden gemaakt van de onderstaande normen en richtlijnen. Norm Omschrijving ref NEN-EN 1990+A1+A1/C2:2011, [N.1] Grondslagen van het constructief ontwerp NEN-EN 1990+A1+A1/C2:2011/NB:2011 Belastingen op constructies - deel 1-1: Algemene [N.2] NEN-EN C1:2011, belastingen - Volumieke gewichten, eigengewicht NEN-EN C1:2011/NB:2011 en opgelegde belastingen voor gebouwen NEN-EN C1:2011, NEN-EN C1:2011/NB:2011 NEN-EN C1:2011, NEN-EN C1:2011/NB:2011 NEN-EN C2:2011, NEN-EN C2:2011/NB:2011 Belastingen op constructies - deel 1-7: Algemene belastingen - Buitengewone belastingen: stootbelastingen en ontploffingen Belastingen op constructies - deel 2: Verkeersbelastingen op bruggen Ontwerp en berekening van staalconstructies - deel 1-1: Algemene regels en regels voor gebouwen [N.3] [N.4] [N.5] Richtlijn/ ontwerpvoorschrift Omschrijving ref ROK RTD 1001:2015 Richtlijnen Ontwerpen Kunstwerken [R.1] CUR 166 (2008) 6 e druk, deel 1 en 2 Damwandconstructies [R.2] RVW 2011 Richtlijn vaarwegen [R.3] EAU 2012 [R.4] Literatuur Omschrijving ref Gresnigt, Local Buckling Strength and Deformation Capacity of Pipes (2009) Proceedings of the Nineteenth (2009) International Offshore and Polar Engineering Conference Osaka, Japan, June 21-26, 2009 [L.1] In het geval van tegenstrijdigheden tussen de bovengenoemde voorschriften wordt de volgende volgorde van bovenstaande nummering aangehouden: Van specifiek naar algemeen, waarbij het meest specifieke prevaleert. Pagina 6

9 Basis voor het ontwerp 2.2 Eisen, uitgangspunten en randvoorwaarden Uitgangspunten voor de berekening Veiligheidsklasse / gevolgklasse: Levensduur: corrosie: CC1 (meerpalen) 50 jaar schoon, zoet water / ongeroerde schone bodem Meerpaal: CEMT klasse: Va Totale massa: 3000 ton (ROK tabel 5.3) afmeersnelheid: 0.3 m/s (handboek schutsluizen, dl 2 rekenvoorbeelden blz e.v.) aanvaarhoogte: 1.5 m+ws (eurocode) bolderkracht: 250 kn (RVW2011 supplement par 4.3.6) aangrijpniveau: 3,30 m + NAP (bovenste bolder) Als uitgangspunt is aangehouden dat per meerpaal slechts één maximale troskracht tegelijkertijd op kan treden. Peilen en dieptes: waterpeil: MLW: MHW: Bovenkant paal: Bovenste bolderarmen: Onderste bolderarmen: aanwezige bodemdiepte: NAP NAP NAP 4,00 m + NAP 3,30 m + NAP (hart arm) 0,50 m + NAP (hart arm) 4,5 a 5,50 m - NAP 2.3 Aan project gerelateerde documenten Als basis voor de berekening is gebruik gemaakt van de volgende documenten: Document Uitgave ref Grondonderzoek uitgevoerd Multiconsult Opdr.nr d.d Deze sonderingen zijn als bijlage 1 in dit rapport opgenomen. [D.1] Pagina 7

10 Basis voor het ontwerp 2.4 Rekenprogrammatuur De volgende computerprogramma s zullen, indien nodig, worden gebruikt. Spreadsheetprogramma 'Excel' versie 2013 (*); D-Sheet Piling version 15.1 (Build 1.5) (*) Binnen Antea Group worden twee soorten spreadsheets toegepast: Standaard spreadsheets Antea Group Project specifieke spreadsheets Standaard spreadsheets Antea Group Standaard spreadsheets opgesteld binnen Antea Group zijn intern geverifieerd en worden bij gebruik enkel getoetst op de juiste toepassing ervan. Deze spreadsheets zijn te herkennen aan de voettekst per blad waarop een versienummer vermeld wordt. Project specifieke spreadsheets Deze spreadsheets zijn speciaal voor dit project opgesteld en zijn binnen Antea Group nog niet geverifieerd. Bij deze spreadsheets wordt door de opsteller extra zorg besteed aan de verduidelijking en controle van de spreadsheet. Deze spreadsheet hebben geen voettekst met versienummer. Pagina 8

11 Ontwerp van de constructie 3 Ontwerp van de constructie 3.1 Stalen meerpalen Algemeen Ter plaatse van elke wachtplaats worden twee meerpalen geplaatst, in het totaal omvat het project hiermee 3x2 = 6 meerpalen. De meerpalen zijn bedoeld voor het aanleggen van duwbakken. Er zijn twaalf sonderingen beschikbaar die op hoofdlijnen redelijk dezelfde opbouw geven. Met name de opbouw van de holocene lagen loopt uiteen van slappe klei tot wadzand. De verschillen zijn zo klein dat gekozen is om de slechtste sondering aan te houden. Berekeningsmethodiek meerpalen Met behulp van D-Single Pile wordt het gedrag van de buispaal berekend. Er worden vier belastinggevallen beschouwd: 1. afmeerbelasting in de BGT (dynamische bedding) 2. afmeerbelasting in de UGT (dynamische bedding) 3. trosbelasting in de BGT (statische bedding) 4. trosbelasting in de UGT (statische bedding) Voor de afmeerbelasting kan uitgegaan worden van een aangrijphoogte van 1,5 m + MHW of MLW. Omdat de verschillen in relatie tot de paallengte (en hiermee het moment) erg klein zijn is in dit geval alleen gerekend met 1.5 m +MHW = =1.30+NAP. Pagina 9

12 Materiaal- en grondgegevens 4 Materiaal- en grondgegevens 4.1 Materiaalgegevens Voor de materiaaleigenschappen van de verschillende constructieonderdelen zijn de onderstaande gegevens aangehouden: Buispalen: S Grondgegevens 4.3 Corrosie Voor de berekening van grond- en waterdrukken tegen de buispalen wordt uitgegaan van de grondparameters welke in het rekenrapport zijn omschreven. Deze parameters zijn bepaald op basis van het grondonderzoek zie bijlage 1 en getoetst aan NEN Er zijn twaalf sonderingen beschikbaar, hiervan geldt per paal: rij 1 noord: S02 en S05 rij 1 zuid: S04 en S07 rij 2 noord: S05 en S06 rij 2 zuid: S07 en S08 rij 3 noord: S09 rij 3 zuid: S11 Sondering S08 is maatgevend en gebruikt voor de paalberekeningen. Er is een testrun met sondering S06 gemaakt om te kijken of de palen in rij 1 en paal 2 noord geoptimaliseerd kunnen worden ten opzichte van de rest. De verschillen zijn zo klein dat dit niet lonend wordt geacht. De constructie in deze rapportage wordt ontworpen op een referentieperiode van 50 jaar. Dit houdt in dat rekening is gehouden met aantasting (corrosie) van het onbeschermde staal. De corrosiesnelheden zijn ontleend aan de tabellen 4.1 en 4.2 van NEN-EN 'Staalconstructies - palen en damwanden'. beoogde levensduur 50 jaar Ongeroerde, schone bodem (zand, klei) 0,60 mm Schoon, zoet water 0,90 mm Tabel 4-1: Aantasting van corrosiegevoelige staalconstructies in bodem en zoet water (per blootgestelde zijde) Per onderdeel zal worden beschouwd op welke hoogte het maximale buigende moment optreedt. Bij deze maatgevende hoogte wordt de corrosieklasse bepaald. In de berekeningen met behulp van de Single Pile module van D-Sheet Piling is de afname van wanddikte t.g.v. corrosie in rekening gebracht door het weerstands- en traagheidsmoment van het profiel te reduceren met een corrosiefactor. Bij die onderdelen waar een corrosiebescherming wordt toegepast, mag de levensduur worden verkort met de periode waarover de corrosie bescherming functioneert. Pagina 10

13 Belastingen 5 Belastingen 5.1 Permanente belasting Eigen gewicht staal: = 78,5 kn/m3. Permanente belasting is voor de berekening van de meerpalen verwaarloosbaar en wordt daarom verder niet behandeld. 5.2 Veranderlijke belasting Scheepsstoot t.g.v. afmeren Maatgevende scheepvaart Maatgevende beroepsvaartklasse is CEMT Va. Invulling van de beroepsvaart conform ROK par. 5.7 tabel 5-3 levert: Lengte : 110 m Breedte : 11,4 m Diepgang : 2,8 m Massa/dwt : 3000 ton Afmeersnelheid Er zijn in de ROK geen eisen aan afmeersnelheid gegeven. Voor de afmeersnelheid worden in de literatuur verschillende snelheden gehanteerd. Er wordt gerekend met een afmeersnelheid conform de voorbeelden uit "Ontwerp van schutsluizen - deel 2" (appendix 15.3) afmeersnelheid : 1,08 km/h (0,3 m/s) Niveau stootbelasting De stootbelasting Fstoot tegen de meerpaal wordt aangenomen op 1,50 m boven het waterniveau (conform NEN-EN /NB art niveau is gelijk genomen aan dat van aanvaarbelasting). Hierbij worden de situaties bij hoogste peil bekeken, dit geeft het volgende niveau voor de stootbelasting: -0,20 + 1,5 = 1,30 m + NAP Bepalen uitwendige energie schip Er is sprake van een verende constructie. Bij de beschouwing van een aanvaring van een verende constructie wordt berekend welke hoeveelheid arbeid nodig is om de aanvaring op te nemen. Middels iteratie worden de stootkracht Fstoot en de eigenschappen van de constructie zo gevarieerd, dat het benodigde arbeidvermogen Av (Av = 1 /2 * Fstoot * δ) gelijk is aan de uitwendige energie van het schip. De energie van het schip is bepaald in bijlage Troskrachten Conform paragraaf en van richtlijn vaarwegen 2011 dienen verschillende onderdelen gedimensioneerd te worden op een karakteristieke representatieve belasting van 250 kn voor klasse Va. De troskracht moet zowel in de langsrichting van de ligplaats als loodrecht daarop kunnen worden opgenomen. Als uitgangspunt is aangehouden dat per meerpaal slechts één maximale troskracht tegelijkertijd op kan treden. Pagina 11

14 Belastingen 5.3 Belastingfactoren en belastingcombinaties Meerpalen BGT De representatieve waarde van de belasting door een scheepsstoot ten gevolge van afmeren wordt bepaald uit de hoeveelheid op te nemen energie en de veerstijfheid van de constructie. De troskracht is een reguliere belasting waarbij een optredend moment en dwarskracht kan worden bepaald. Voor de toetsing in BGT is de moment- en dwarskrachtweerstand gereduceerd met een ontwerpfactor op basis van paragraaf van 'Ontwerp van schutsluizen'. Er moet gelden: MEd < 0,9* MRd, waarbij MRd in het onderhavige geval gelijk is aan MR;plooi;d De dwarskracht wordt niet getoetst in de BGT. Verder wordt voor de BGT situatie een toets uitgevoerd voor de maximale verplaatsing. UGT De rekenwaarden in de beschouwde belastingsituaties worden bepaald door vermenigvuldiging van de representatieve waarde van de aanvaarenergie respectievelijk trosbelasting met een belastingfactor. De belastingfactor is bepaald conform de Eurocode. Er geldt: UGT CC1 γf;q = 1,35 Calamiteit γf;q = 1,00 In de UGT in dit geval getoetst aan de maximale plooicapaciteit. Verder wordt een dwarskrachttoets uitgevoerd. Pagina 12

15 Berekening meerpalen 6 Berekening meerpalen 6.1 Uitgangspunten Als maatgevende sondering wordt S08 aangehouden. De sonderingen zijn genomen in het water, derhalve hoeft geen reductie op de conuswaarde toegepast te worden. Voor de berekening van het effect van statische belasting, zoals troskrachten wordt gerekend met een statische E-modulus van de grond. Bij dynamische belastingen, zoals een scheepsstoot, wordt gerekend met een dynamische E- modulus van de grond: Em;dyn = 2,0 * Em;stat. De berekening is uitgevoerd met behulp van standaard excelsheets. De uitvoer hiervan is opgenomen in bijlage 3. De invoer voor deze standaard is bepaald met behulp van D-Sheet zie bijlage 4. Pagina 13

16 Controle 7 Controle 7.1 Controle door controleur Voor de controle door de controleur wordt verwezen naar het verificatieformulier in bijlage 5 Pagina 14

17 Conclusie 8 Conclusie 8.1 Conclusie Meerpalen Type : Rond buisprofiel Buitendiameter : 1270 mm Wanddikte : 20 mm Staalkwaliteit : S460 Niveau bovenkant paal : NAP + 4,00 m Paalpunt niveau : NAP - 29 m Bolderarmen Bolderarmen : 0,50 + en 3,30 m + NAP (hart arm) Buis doorsteken en alle lasverbindingen volledig doorlassen. Pagina 15

18 Conclusie I Grondonderzoek Pagina 16

19 S01 S02 S05 S06 Palenstramien 3 (fase 2) S09 S10 Palenstramien 2 Palenstramien 1 S04 S03 S07 S08 S11 S12 CONTROLE TEKENAAR CONTROLEUR PROJECTLEIDER DATUM PARAAF m C0 - CONCEPT N.M. Nr Datum Wijziging Tek O p d r a c h t g e v e r Havenbedrijf Amsterdam NV P r o j e c t o m s c h r i j v i n g Surinamekade duwbakken - - T e k e n i n g o m s c h r i j v i n g Sonderingslocaties - - T e k e n i n g n u m m e r C _nw_locatie O n t w e r p e r N. Maftei P r o j e c t l e i d e r - S t a t u s DATUM: INTERN IN BEWERKING S c h a a l 1:500 F o r m a a t A1 B l a d i n b l a d e n 1 IN 1 W i j z. n r. C0 \\Oranjewoud.intra\owdev\Rprojecten\ \ \Constructief\Acad\ C _nw_locatie.dwg

20

21