``MOSE`` - de immense waterkering van Venetië gelast met Megafil 710 M. E. Engindeniz, Altleiningen; P. Giorgi, Padova-Italien Om de Lagune van Venetië tegen hoog water te beschermen heeft het Waterschap Venetië het MOSE-Project Modulo Sperimentale Electtromeccanico, voor bouw vrijgegeven. De constructie zorgt ervoor dat de haveninvaart bij hoog water beweegbare, aan de zeebodem bevestigde waterkering gesloten wordt. Het systeem werd ontwikkeld om een hoogteverschil van 2 meter tussen Lagune en Zee tegen te kunnen houden. De toename van de waterspiegel samen met de verwachte klimaatverandering in de tijd, zal 2 meter meer dan voldoende zijn om minimaal 100 jaar de Lagune van Venetië zeker te stellen van overstroming. De kosten die met deze gigantische waterkering gepaard gaan zullen uitlopen tot ca. 10 Miljard Euro. Volgens de planning zal de waterkering medio Juni 2012 in bedrijf genomen worden. In deze tekst nemen we u mee naar de functionaliteit en de las-technische zaken welke aan de orde zijn in de opnamedelen en scharnieren van de waterkering. Dit zijn de meest vitale delen van de waterkering en hier liggen tevens de grootste las-technische uitdagingen. 1. Inleiding In de afgelopen eeuw is de Lagune van Venetië regelmatig overstroomt. Van 1950 tot 2000 is het aantal overstromingen explosief toegenomen. Deze overstromingen zijn een rechtstreekse bedreiging voor de onschatbare waarde aan cultuur en historie. De oude Lagunestad die in 1987 door UNESCO op de lijst van werelderfgoed werd gezet staat bestaat uit een langzaam aftakelende bouwstructuur. Met deze achtergrond begint in begin jaren 70 het eerste overleg aangaande de waterproblematiek. Na verschillende haalbaarheidsstudies werd in het jaar 2003 het besluit genomen een waterkering tegen hoog water te gaan bouwen welk uitgevoerd gaat worden onder begeleiding van het ministerie van Infrastructuur en het Waterschap Venetië.. iedere haveningang verlengt, dit zorgt ervoor dat de golven minder hard op de waterkering zullen deinzen. In Figuur 2 ziet men de haveningang Malamocco, ca. 1300m. Figuur 2: Haveningang Malamocco met golfbreker. De bouwtijd van dit immense project zal 8 tot 9 jaar bedragen. Na de eerste planning zal de eerste in bedrijfstelling in de zomer van 2011 zijn. Ondertussen gaat men ervan uit dat dit met een jaar verlaat zal worden. Bijbehorende extra kosten zullen tot recordhoogte stijgen. Oorspronkelijk waren de kosten gecalculeerd op ca. 4,5 Miljard Euro. Echter zullen deze oplopen tot waarschijnlijk over de 7 Miljard Euro. Figuur 1: Haveningang in de Venetië-Lagune Het concept schrijft voor dat alle 3 de haveningangen, Lido, Malamocco en Chioggia (Figuur 1), die die Lagune met de zee verbinden, bij dreiging voor hoog water, door beweegbare segmenten af te sluiten van de open zee. Verder worden ook de golfbrekers bij 2. Werking van de Waterkering In Figuur 3 ziet men een totaal aanzicht van de onderwater segmenten in de fundatie. Onder de waterkering bevinden zich modulair opgebouwde staalconstructies die ook bij maximale belasting van de zee de waterkering stabiel moeten houden. Deze constructie dient ook ten behoeve van onderhoudswerkzaamhe-
den als de waterkering gedemonteerd moet worden. Dit dient elke 4 jaar uitgevoerd te worden. Elke sectie van de waterkering is tussen de 18 en 21 m hoog, 3,6 tot 5 m dik en 20 m breed. Met het volgende aantal segmenten is gerekend: 1. Haveningang Chioggia met 18 segmenten; 2. Haveningang Malamocco met 19 segmenten; 3. Haveningang Lido; Hier zullen twee waterkeringen gebouwd worden, Dit omdat het de langste haven ingang is welke zal bestaan uit een waterkering met 21 segment en een waterkering met 20 segmenten. De segmenten bestaan uit Offshore kwaliteit staal S355K2G3, De segmenten zullen elk met twee scharnieren aan de fundatie bevestigd worden. Zoals men in Figuur 4 kan zien worden de segmenten met lucht bedient. Door de druk op te voeren in de constructie word het water er uit gedrukt en zal het segment stijgen waardoor een aaneen gesloten Waterkering ontstaat welke de haveningang volledig zal sluiten. (Zie Figuur 5) De afstand tussen de segmenten bedraagt maximaal 3cm! Figuur 3a: Beweegbare stalen segmenten op de fundatie Figuur 4: Werking van de Waterkering Het systeem werd ontwikkeld om een hoogteverschil tussen Zee en Lagune van 2 meter tegen te kunnen houden. Door de verwachte klimaatverandering zal de zeespiegel stijgen, de waterkering is er op berekend dat hij gegarandeerd 100 jaar kan dienen en de Lagune kan beschermen tegen hoog water en de historische stad Venetië behouden kan blijven. Figuur 3b: Modulair opgebouwde staalconstructie onderwater Figuur 5: Opbouw en werking van de Waterkering
De productie van de segmenten voor de Waterkering is vrij eenvoudig in vergelijking met de scharnierpunten, deze zullen belast worden met zeer grote krachten veroorzaakt door de Zee. 3. Uitvoering en Beoordeling van de lasverbinding van de opnamepunten van de scharnieren. Zoals men in Figuur 6 kan zien bestaat de constructie uit platen met een dikte van 120mm, de moeilijkheid zit hem enerzijds in de bereikbaarheid van de lasnaden en aan de andere kant de hoge kwaliteits eisen. de draden, de uitvoering zal het meest door robots worden uitgevoerd. Voor de lastechnisch hoge eisen werd een beroep gedaan op de Megafil gevulde draden van Drahtzug Stein uit Duitsland. Door de goede bereikbaarheid vanuit een zijde word de grondnaad op ceramische strip gelast. Dit zorgt voor een mooi gevormde doorlas, bespaart slijpkosten en verbeterd de kwaliteit. Vanwege de goede herstartcapaciteit, goede wetting en hoge mechanische waarde zet men een naadloos gevulde draad van Drahtzug Stein in. Men gebruikt de Megafil 710M 1,4mm metaal gevulde draad voor dit project. In Figuur 7 ziet men de parameters en naadvoorbereiding. Figuur 7: Naadvoorbereiding en Lasparameters voor de procedure Figuur 8 laat een Macrobeeld zien van de gelaste proefplaat, zoals men ziet is de naad 100% fout-vrij van grondnaad top sluitlaag. In het bijzonder bij MAG- Lassen met massieve draad is de kans op bindingsfouten bij dit soort naden, de boog van een gevulde draad geeft daarentegen minder kans op bindingsfouten door zijn goede wetting. Met dit uitgangspunt viel de keuze voor het lasproces en draadkeuze op MAG-Lassen met naadloos gevul
de WBZ. Ondanks de immens grote plaatdikte van 120mm en de in verhouding lage voorwarm temperatuur (mogelijk door het lage waterstof in de lasdraad) heeft zich een relatief kleine grofkorrelige zone ontwikkeld. Er kan vanuit gegaan worden dat de meting in de WBZ de hoogste zullen zijn, een gemiddelde van deze waarde word als maximaal vast gesteld. Figuur 8: Macrobeeld van de volledige doorsnede van het proefstuk. Na beoordeling van het proefstuk worden de hartheden voor de verbinding vastgesteld. De hartheden in het basismateriaal liggen rond de 172 HV10. In de grofkorrelige zone (Warmte beïnvloede zone) ligt de hoogst gemeten hardheid op 263 HV10, echter zijn deze niet echt kritisch bij deze staalsoorten. S355K2G3 Lasmateriaal S355K2G3 152 155 172 201 191 181 166 150 146 Tabel 1: Mechanische eigenschappen van de lasverbinding. Tabel 1 laat de hoge mechanische waarden zien, dit wil zeggen dat er enigszins reserve is aan mechanische eigenschappen. Het gaat zich in deze om trekstaven welke naast de naad uit het werkstuk gehaald worden. HV10 in de WBZ 265 268 261 265 265 HV10 261 HV10 Figuur 10: Kerftaaiheid van de proefplaat 268 HV10 Figuur 9: Hartheden in de warmte beïnvloede zone Ter verduidelijking, in Figuur 9 ziet men de indrukken in het macrobeeld van de hardheidsmeting HV10 in
Op aanvraag van de aannemer zijn kerfslagproeven uitgevoerd bij een temperatuur van -20 C, deze waarden ziet men in Figuur 10. Alle gemiddelde waarde van 3 kerfslagproeven liggen boven de 160 Joule, ook in de verschillende gebieden liggen ze vrij kort bij elkaar. Daarentegen liggen de hardheden in de verschillende gebieden, lasmateriaal en WBZ, verder uit elkaar, hier zit ongeveer 60 HV10 tussen, hetgeen ver onder maximaal ligt. 5. Vooruitblik Het wereldwijd unieke project MOSE staat onder zeer grote publieke druk. Een succesvolle oplevering wordt verwacht, niet alleen door de aannemers van het project en de politici, maar ook door de bewoners van de Stad Venetië, zodat hun uitzonderlijke stad, met zijn onschatbare historische en natuurlijke waarde beschermd blijven. Met deze achtergrond is voor het MAG-Lassen met naadloos gevulde draad, dit vanwege de gegarandeerde kwaliteit en bedrijfszekerheid, de verbindingen in het MOSE project zullen met alle zekerheid en kwaliteit opgeleverd worden.