Pagina: 1 van 14 Steigers: ontwerp en ontwerpbeoordeling/-verificatie Speciale steigerconstructies Inhoud 1. Doel 2. Toepassingsgebied 3. Definities 4. Werkwijze 5. Taken, verantwoordelijkheden en bevoegdheden 6. Basis en uitgangspunten voor ontwerp en beoordeling 7. Referenties Bijlage 1: Criteria standaard steiger
Pagina: 2 van 14 1.0 Doel Het doel van deze procedure is het vastleggen van de werkwijze die gevolgd dient te worden door en AJS om daarmee te alle tijde de integriteit van speciale steigers te waarborgen. Daarbij wordt er gestreefd naar een voor alle partijen, praktische en duidelijke werkwijze van ontwerpen en beoordelen van speciale steigers. 2.0 Toepassingsgebied Deze procedure is van toepassing op alle offshore locaties waarvoor, in opdracht van AJS, speciale steigers moet ontwerpen en leveren. Note: De integriteit van standaard c.q. normale steigers kan reeds middels de set standaard tekeningen/berekeningen en de tabellen bepaling staanderbelastingen [1] beoordeeld worden op de locatie. 3.0 Definities Standaard steiger (2): Rolsteiger: Verrijdbare steiger: Complexe steiger (2): Steiger die aan geen van de punten voldoet zoals aangegeven in bijlage I; Criteria standaard steiger. Steiger voorzien van wielen opgebouwd uit geprefabriceerde onderdelen volgens NEN-EN 1004. Een van wielen voorziene staande steiger met één of meerdere werkvloeren. Steiger die buiten de bovengenoemde scope van standaard steiger valt.
Pagina: 3 van 14 4.0 Werkwijze: Coördinatie van ontwerpen en ontwerpbeoordeling ID nr. Handelingen & product resultaat Harsco Infrastructure AJS uitvoering* AJS struct. engin. 1. Versturen aanvraag speciale steiger voor Onshore en/of Offshore locatie exe 2. Ontvangst aanvraag, incl. projectgegevens exe 3. Ontwerpen, tekenen en exe berekenen van speciale steiger Tekening ter goedkeuring 4. Verificatie en correcties van exe tekeningen 5. Verwerken van correcties in tekening exe Tekening ter goedkeuring 6. Verzending van tekeningen en exe berekeningsrapport voor controle, beoordeling en accordering 7. Verificatie en correcties van ontwerp, exe tekeningen en rapportage 8. Verwerken van correcties in exe tekeningen en berekeningen Tekening ter goedkeuring 9. Verificatie en correcties van exe ontwerp, tekeningen en rapportage 10. Verwerken van correcties in exe tekeningen en berekeningen; Tekening ter goedkeuring 11. Goedkeuren app app 12. Verspreiden tekeningen en exe rapportage; Tekening werktekening Basisinfo./verwijzing naar proc s & instr s PRO-IN/001 Onderdoorloopproc. PRO-ST/101 Ontwerpprocedure Idem Idem exe = uitvoeren app = goedkeuren (d.m.v. handtekening + datum op tekening) inf = informeren * = Uitvoering in Maintenance, Operations, Engineering, Modifications
Pagina: 4 van 14 5.0 Taken / Verantwoordelijkheden / Bevoegdheden Partij ID Taak Bevoegdheid Verantwoordelijkheid nr AJS uitvoering 1 Versturen van aanvraag naar Supervisor Offshore Supervisor 2 Ontvangst van aanvraag en projectgegevens Engineering 3 Op basis van projectgegevens, ontwerpen, tekenen en berekenen Ontwerpen volgens ontwerpprocedure Projectmanager/ Supervisor Engineering 4 Beoordeling van ontwerp steiger t.a.v. montage, veiligheid, kwaliteit en contract 5 Wijzigingen op tekeningen en in berekeningen. Berekeningsrapport opstellen 6 Verspreiden van tekeningen en berekeningen ter goedkeuring Supervisor AJS uitvoering 7 Ontvangst van tekeningen en berekeningen Engineering 8 Verwerken van correcties in tekeningen AJS uitvoering 9 Controle van verwerkte correcties; doorsturen naar AJS Engineering Engineering Engineering AJS Structural Engineering Supervisor 10 Beoordelen van tekeningen en berekeningen en opstellen van technical note 11 Verwerken van correcties in tekeningen en berekeningen; Verspreiden van tekeningen en berekeningen ter controle 12 Controle van verwerkte correcties; verspreiden van technical note 13 Ontvangst bevestiging van goedkeuring. Verspreiden van werktekeningen en berekeningsrapport naar uitvoerende steigermonteurs (voor steigerboek en AJS uitvoering) Wijzigingsvoorstellen en acceptatie van 1 e ontwerp Beoordelen van ontwerp op basis van aanvraag Acceptatie van ontwerp Beoordeling van uitgangspunten en staander- en ankerkrachten als belastingen op de constructie/platform Acceptatie van ontwerp en berekening accordering op technical note Verspreiden van informatie Goedkeuring op basis van gegevens en aanvraag Informeren Supervisor Ontwerp conform aanvraag Ontwerp conform aanvraag Goed-/afkeuring aan uitvoerbaarheid qua draagvermogen van constructie/platform Uitvoerbaarheid qua draagvermogen van constructie/platform Instructies aan steigermonteurs
Pagina: 5 van 14 6.0 Basis en uitgangspunten voor ontwerp en beoordeling 6.1 Steigertekeningen Van de speciale steigers zal tekeningen maken waarop aanzichten, doorsneden en details van de te monteren constructies zijn aangegeven. De staanderafstanden, werkvloeren, verankeringen, diagonaalverband behoren tot de benodigde informatie voor de uitvoerende steigermonteurs. De steigerconstructie zal aan de hand van de tekeningen gemonteerd worden. Met nadruk wordt er op gewezen dat het wijz. nr. en de datum op de standaard tekening en berekening met elkaar overeen moeten stemmen. 6.2 Ontwerpbeoordeling Steigerconstructies op offshore platforms in de Nederlandse Sector van het Continentale Plat moeten voldoen aan de volgende regelgeving: 1. Arbeidsomstandighedenbesluit: artikel 3.16, 7.4, 7.4a, 7.6, 7.11a, 7.17c en 7.34 Beleidsregel: 3.16, 7.4-4, 7.4-5 en 7.34. 2. NEN-EN 74-1:2005 Koppelingen, spieën en grondplaten voor stalen-buis-steigers 3. NEN-EN 39:2001 Stalen buizen voor ondersteuningsconstructies en systeemsteigers 4. NEN-EN 12810-1:2003 Gevelsteigers vervaardigd uit geprefabriceerde onderdelen - Deel 1: Product specificaties 5. NEN-EN 12810-2:2004 Gevelsteigers vervaardigd uit geprefabriceerde onderdelen - Deel 2: Bijzondere methode van een constructief ontwerp 6. NEN-EN 12811-1:2003 Tijdelijke bouwplaatsuitrusting - Steigers - Prestatie-eisen en algemeen ontwerp 7. NEN-EN 12811-2:2004 Tijdelijke bouwplaatsuitrusting - Deel 2: Informatie over materialen 8. NEN-EN 12811-3:2002 Tijdelijke bouwplaatsuitrusting - Deel 3: Laadbeproeving 9. NEN 6702:2001 TGB 1990 Belastingen en vervormingen 10. Mijnreglement 1964 (153,154) 11. Nadere Regelen Mijnreglement 1974 (107) 12. Mijnreglement Continentaal Plat (103, 104) 13. Nadere Regelen Mijnreglement Continentaal Plat (107) Daarnaast zal er bij het ontwerp en beoordeling van deze steigerconstructie gebruik worden gemaakt van: 14. Handboek Belastingen 15. Handboek Productinformatie 16. CUPLOK Zulassung Z-8.22-208; CUPLOK knooppunt
Pagina: 6 van 14 6.3 Geometrie van de rekenmodellen Voor de analyse van de statische berekeningen wordt door gebruik gemaakt van het berekeningsprogramma "STAB2F" en/of SCIA ESA PT. STAB2F is een 2D programma om staafconstructies in een vlak te berekenen. Het is gebaseerd op de zogenaamde verplaatsingsmethode, waarbij per knooppunt drie verplaatsingsrichtingen worden toegestaan (X, Z en Rotatie). SCIA ESA PT is een 3D programma om staafconstructies te berekenen. Daarbij worden per knooppunten zes verplaatsingsrichtingen toegestaan (X,Y,Z en rotatie x,y,z). Bij zal 2e orde elastisch-plastisch gerekend worden conform de norm NEN-EN 12811-1. Dat houdt in dat interne krachten en momenten bepaald worden volgens de elastische rekenmethode en de spanningscontrole plaats vindt volgens het plastisch criterium. Het model wordt opgesteld aan de hand van de bijbehorende tekening. 6.3.1 Opzet model Stab2F: Het rekenmodel is op basis van onderstaande punten opgesteld: 1. Modelafmetingen zoals aangegeven in de desbetreffende tekening. 2. Het aanbrengen van de juiste materiaaleigenschappen, aansluitveren en geometrische imperfecties. 3. Het gewicht van alle onderdelen die loodrecht op het rekenmodel staan, zijn als knooppuntlasten ingevoerd. Het gewicht van schakels die op twee staanders aangesloten zijn wordt voor de helft per staander meegenomen. Dit geldt tevens voor schoren, leuningen en kantplanken. 4. Het gewicht van alle schakels en schoren, liggend in het vlak van het rekenmodel, zijn als een verdeelde belasting ingevoerd. Het gewicht van de staanders in dit vlak wordt ingevoerd als knooppuntlasten. 5. Het gewicht van de vloeren en de werklast worden aangebracht als gelijkmatige last op de schakels en/of als puntlasten op de aansluiting met de staanders. Hierbij wordt rekening gehouden met de oriëntatie van de vloerdelen in het vlak van het rekenmodel. 6. Bij onbeklede steigers worden de windbelastingen op alle onderdelen (behalve staanders) als horizontale puntlasten ingevoerd ter plaatse van het knooppunt tussen staanders en schakels. Deze puntlast wordt in de hoogte per slag berekend. De windbelasting op de staanders is als een verdeelde belasting over de gehele lengte van de staanders ingevoerd. 7. Bij een beklede steiger wordt gerekend met een verdeelde windbelasting op de staanders.
Pagina: 7 van 14 SCIA ESA PT: 1. Modelafmetingen zoals aangegeven in de desbetreffende tekening. 2. Het aanbrengen van de juiste materiaaleigenschappen, aansluitveren en geometrische imperfecties. 3. Het gewicht van de gemodelleerde buizen wordt automatisch door het rekenprogramma bepaald. Om rekening te houden met het gewicht van koppelingen, wordt dit eigengewicht verhoogd met een factor 1,2. 4. Het gewicht van de vloeren en de werklast worden aangebracht als gelijkmatige last op de schakels en/of als puntlasten op de aansluiting met de staanders. Hierbij wordt rekening gehouden met de oriëntatie van de vloerdelen in het vlak van het rekenmodel. 5. Bij onbeklede steigers worden de windbelastingen op alle onderdelen als verdeelde last aangebracht. 6. Bij een beklede steiger wordt gewerkt met een vlaklastgenerator. Afhankelijk van de winddichtheid van de bekleding wordt een percentage winddruk gerekend. NOTE: 1) De belasting t.g.v. de wind op de leuningen geven in de staanders een klein verwaarloosbaar moment. Derhalve zullen de windbelastingen als knooplasten worden aangebracht t.p.v. het snijpunt tussen staanders en vloerschakels. 2) De in de zogenaamde splash zone (van wateroppervlak tot cellardeck) mogelijk optredende golf- en stroomkrachten worden niet in rekening gebracht. 6.3.2 Geometrische imperfecties Volgens NEN-EN 12811-1 ( 10.2.2) bestaan geometrische imperfecties uit scheefstand en voorkromming en dienen deze in de berekening mee te worden genomen. hanteert voor steigerberekeningen de volgende waardes voor geometrische imperfecties: Scheefstand voetspindels t.o.v. staanders: tan(φ) = 0,0135 Relatieve scheefstand staanders: tan(φ) = 0,01 (afwisselend +0,005/-0,005) Voorkromming staanders: ω0/l = 1/200 = 0,005 Bij de berekening wordt de voorkromming automatisch uitgericht naar de ongunstigste kant.
Pagina: 8 van 14 6.4 Profiel- en materiaaleigenschappen Door toegepast steigermateriaal wordt beschreven op Intranet; Engineering; Productinformatie. 6.4.1 Materialen staanders en schakels, buis 48,3 * 3,2 mm, materiaal S355 systeemschoren, buis 48,3 * 2,9 mm, materiaal S235 losse buizen en tube-lock buizen 48,3 * 3,2 mm, materiaal S235 diagonalen met losse koppelingen, buis 48,3 * 3,2 mm, materiaal S235 consoles en uitbouwsteunen, buis 48,3 * 3,2 mm, materiaal S235 stalen of aluminium tralieliggers, h.o.h. hoogte 400 mm ankerbuizen, buis 48,3 * 3,2 mm, materiaal S235 klasse B steigerkoppelingen (conform NEN-EN 74) Vloerdelen: - aluminium platforms zijn te gebruiken voor steigers t/m belastingklasse 2. - stalen delen zijn te gebruiken in alle belastingklassen (behalve: 2,50m t/m klasse 5; 3,00m t/m klasse 4). - houten steigerdelen zijn geschikt voor gebruik in alle belastingklassen. 6.4.2 Aansluitveren De van toepassing zijnde stijfheidswaarden van het Cuplok knooppunt en van losse steigerkoppelingen zijn als aansluitveren ingevoerd in het berekeningsmodel. De volgende aansluitveren worden gebruikt: Tabel 1: Aansluitveren. Aansluiting Stijfheid Mu,d ; Fu,d Cuplok knooppunt (rotatie)* 11800-28,65 M [kncm/rad] 228,8 [kncm] Kruiskoppeling (rotatie) ** 1400 [kncm/rad] 80 [kncm] Kruiskoppeling (torsie) ** 2000 [kncm/rad] 20 [kncm] Kruiskoppeling (trek/druk) ** 100 [kn/cm] 15 [kn] Draaikoppeling (trek/druk) ** 25 [kn/cm] 8,5 [kn] Voetspindel (rotatie) *** 2000 [kncm/rad] 170 [kncm] * vlgs. [14] ** vlgs. [DIN 4420-1] *** vlgs. [6], 10.2.3.2
Pagina: 9 van 14 6.4.3 Materiaalfactor De stijfheid en maximale belasting van de materialen en de aansluitveren worden gedeeld door een materiaalfactor. Deze materiaalfactor (γm) is 1,1 (NEN-EN 12811-1). Met γm wordt rekening gehouden met de onnauwkeurigheden in structuur en samenstelling van het materiaal. 6.5 Belastinggroepen Bij een berekening van de sterkte van een steiger moet rekening gehouden worden met de volgende belastinggroepen: Eigengewicht Werklast Windbelasting Bijzondere belastingen 6.5.1 Eigengewicht Het eigengewicht van de onderdelen van de constructie, of in de desbetreffende doorsnede, wordt meegenomen in de berekening zoals beschreven in paragraaf 6.3.1, waarbij: Eigen gewicht buis = 3,9 kg/m Eigen gewicht hout (50mm) = 6 kg/m; 30 kg/m 2 6.5.2 Werklast De werklast op de steiger is afhankelijk van de maximaal toelaatbare werklast, welke aangegeven is op de steigertekening. Deze bedraagt 1,50 kn/m 2 (klasse 2) of 3,00 kn/m 2 (klasse 4) waarbij de overige werkvloeren niet gelijktijdig mogen worden belast met de bovenste werkvloer.
Pagina: 10 van 14 6.5.3 Windbelasting Er zijn 2 windbelastingen waarmee rekening gehouden wordt; de werkwind (tot windkracht 8 Bft) en de maximale wind. De stuwdrukwaarde voor de werkwind bedraagt 0,2 kn/m 2 conform NEN-EN 12811-1. Voor de maximale wind is de stuwdrukwaarde door de NAM opgegeven en deze bedraagt 1,25 kn/m 2 Verondersteld wordt dat deze stuwdrukwaardes constant is en dus niet varieert over de hoogte van de steigerconstructie. Vanwege de tijdelijke aard van de steigerconstructie zal de reductiefactor voor de extreme waarde van de veranderlijke belasting voor de wind (ψt) 0,57 bedragen. De windbelasting op het windvangend oppervlak van de steigerconstructie is bepaald met behulp van onderstaande formule (NEN 6702): waarbij: Fwind = cdim x cindex x ceq x φ1 x pw x A x ψt cdim = Factor die de afmetingen van het bouwwerk in rekening brengt. cindex = Windvormfactoren. In dit geval 1,2 waarvan 0,8 druk op de voorzijde en 0,4 zuiging op de achterzijde. ceq = drukvereffeningsfactor φ1 = Vergrotingsfactor die de dynamische invloed van wind in de windrichting op het bouwwerk in rekening brengt. pw = Stuwdruk. A = Beschouwde oppervlakte waarop de windbelasting werkt. ψt = Correctiefactor voor de referentieduur. 6.5.4 Bijzondere belastingen Horizontale werkbelasting Het kan zijn dat een steigerconstructie binnen staat en derhalve geen windbelasting ondervindt. In dat geval moet de werkvloer, waarop de werklast is aangebracht, worden belast met een horizontale werkbelasting. Deze belasting bedraagt de hoogste waarde van 0,3 kn of 2,5% van de verdeelde werklast. Hijsbelasting Een aparte belastingsgroep is de hijsbelasting. Bij hijswerkzaamheden moet namelijk rekening gehouden worden met een extra dynamische belastingfactor. Deze wordt gemodelleerd door het gewicht van de te hijsen last te vermeerderen met 20%. Dynamische belasting Het dynamische effect van een belasting die horizontaal over de steiger wordt verplaatst wordt gemodelleerd door 10% van het gewicht van de belasting als horizontaalkracht mee te nemen.
Pagina: 11 van 14 6.6 Belastingcombinaties en belastingfactoren Volgens de norm NEN-EN 12811-1 dient de berekening in twee belastingcombinaties gesplitst worden, namelijk: Werkwind situatie Maximale wind situatie Daarnaast zijn er voor beide combinaties 2 controlepunten, namelijk: Berekening op sterkte Berekening op kantelen (in het geval van een vrijstaande constructie) Bij iedere situatie zal aangegeven worden welke belastingsgroepen van toepassing zijn en welke belastingfactoren gehanteerd worden. 6.6.1 Werkwind situatie Berekening op sterkte Benaming belasting: Belasting factor (γf): eigen gewicht 1,2 100% werklast op ongunstigste vloer 1,5 50% werklast op vloer direct daaronder 1,5 evt. bijzondere belastingen 1,5 werkwind 1,5 Berekening op kantelen Benaming belasting: Belasting factor (γf): eigen gewicht 0,9 (gunstig) óf 1,2 (ongunstig) werklast op ongunstigste vloer 0 (gunstig) óf 1,5 (ongunstig) evt. bijzondere belastingen 0 (gunstig) óf 1,5 (ongunstig) werkwind 1,5 ballast 0,9 Als de hierboven beschreven belasting het kanteleffect vergroot moet hiervoor de waarde ongunstig worden genomen. Als het kantelen van de constructie door de desbetreffende belasting wordt tegengewerkt moet men hiervoor de waarde gunstig nemen.
Pagina: 12 van 14 6.6.2 Maximale wind situatie Berekening op sterkte Benaming belasting: Belasting factor (γf): eigen gewicht 1,2 werklast op ongunstigste vloer 1) 1,5 maximale wind 1,5 Berekening op kantelen Benaming belasting: Belasting factor (γf): eigen gewicht 0,9 (gunstig) óf 1,2 (ongunstig) werklast op ongunstigste vloer 1) 0 (gunstig) óf 1,5 (ongunstig) maximale wind 1,5 ballast 0,9 1) Percentage van de werklast afhankelijk van de belastingklasse van de steiger. Klasse 3: 25% Klasse 4: 50% 6.7 Toetsing De belangrijkste gegevens worden uitgedraaid in het berekeningsrapport: 1. Bij de invoergegevens worden de gebruikte materialen, doorsneden en aansluitveren weergegeven. Op de grafische uitdraai is de complete doorsnede te zien. 2. Bij de berekeningsresultaten worden de volgende punten weergegeven: oplegreacties de plastische materiaalcontrole ( Nachweis plastisch ), volgens onderstaande formule M M pl, N, d pl, d N cos π 2 N pl, d (NEN-EN 12811-1, 10.3.3) controle van de aansluitveren van zowel de schakels als schoren. 3. De maximale materiaalbenutting ( Ausnutzung ) wordt aangegeven. Deze mag niet groter zijn dan 1,00.
Pagina: 13 van 14 4. De buigcapaciteit van de penverbinding tussen 2 cuplok-staanders wordt separaat gecontroleerd aan de hand van het maximaal optredende moment op plaatsen waar zulke staander-staander verbinding kan zitten. De buigcapaciteit bedraagt 116 kncm in de uiterste grenstoestand, volgens [14]. 5. De drukkracht in de schoren die in de doorsnede worden gemonteerd dienen handmatig getoetst te worden op de maximale drukcapaciteit volgens [14]. Stab2F houdt namelijk geen rekening met de excentriciteit die veroorzaakt wordt door de koppelingen. SCIA ESA PT doet dit wel. 6. De steigerconstructie wordt tevens gecontroleerd op verschuiven. Hiervoor worden de volgende wrijvingscoëfficiënten gebruikt, conform NEN-EN 12811. staal hout 0,5 hout beton 0,8 staal beton 0,3 6.7.1 Toetsing AJS Engineering De toetsing van anker- en staanderbelastingen door AJS Engineering vindt plaats op basis van draagvermogen en belastbaarheid van de constructie en/of platform waaraan/waarop de speciale steigerconstructie is bevestigd. Daarnaast zal zij de aangenomen uitgangspunten bij de modelvorming van de berekening verifiëren. 7.0 Referenties 1. ; Standaard informatie Steigerbouwwerkzaamheden SSM Handboek hoofdstuk 7 2. ; Criteria standaard steiger SSM Handboek hoofdstuk 3, pagina 14
Pagina: 14 van 14 Bijlage I: Criteria standaard steiger Wanneer geen van de onderstaande punten van toepassing is betreft het een standaard steigerconfiguratie. Wanneer één op meerdere punten wel van toepassing zijn, betreft het een speciale steiger, welke getekend/berekend moet worden. Criteria 1 Steiger hoger dan 24 meter werkvloerhoogte 2 Vloerbelasting meer dan 3 kn/m2 3 Meer dan 1,5 werkvloer gelijktijdig volbelast conform steigerklasse. 4 Steiger met console met vloerbreedte van uitbouw 5 Netten, zeilen of krimpfolie bekleding 6 Slaghoogte groter dan 2 meter 7 Hangsteiger 8 Uitbouwsteiger 9 Vrijstaande steiger buiten 10 Ondersteuningssteiger 11 Doorgangen en overbruggingen 12 Loopbruggen 13 Steigerkap 14 Steiger t.b.v. hijswerkzaamheden 15 Opslagsteiger 16 Bij mechanisch transport (anders dan handmatig) op de steiger 17 Afwijkend verankeringpatroon 18 Steiger met contragewicht of ballast / steunbeer / tuien 19 Steiger in (stromend) water 20 Steiger met openbare toegankelijkheid / evenementen 21 Steiger op hellingen / schuine daken met hellingshoek: 22 Steigers t.b.v. goederen / personen / personengoederen lift 23 Verrijdbare stalen steiger (geen rolsteiger) 24 Verhijsbare steiger 25 Steigers op spiderdeck level/splashzone