Thema Aan- en afmeerconstructies
Onlangs verscheen bij CROW de nieuwe richtlijn Flexible Dolphins als digitale kennismodule. Wat is een flexible dolphin eigenlijk, waarom moest er een nieuwe richtlijn komen en tot welke verbeterslagen leidt dat in de praktijk? Alfred Roubos leidde de herziening als voorzitter van de werkgroep en praat ons bij.
Flexible dolphins zijn afmeerpalen die je vindt in havengebieden, waterwegen, bij landhoofden en andere plekken waar schepen doorheen varen en afmeren. Met dolfijnen hebben ze niets te maken, maar flexibel zijn ze wel: als een schip afmeert tegen een flexible dolphin, vervormt deze, buigt één tot anderhalve meter door en beweegt dan weer terug naar de oorspronkelijke positie. Daardoor nemen ze de energie van afmerende schepen op en dragen die over aan de ondergrond. Zo kunnen schepen veilig afmeren zonder schade aan vaartuig en pier.
Alleen al in het havengebied van Rotterdam, waar Alfred Roubos als senior engineer werkt, staan bijna 5.000 van deze afmeerpalen. Afhankelijk van materiaal en grootte kost zo'n paal 60.000 tot 300.000 euro. Over heel Nederland zijn hier dus miljarden euro's mee gemoeid.
Nieuwe rekenregels
Het ontwerpen van een goede dolphin is nog niet zo eenvoudig, legt Alfred uit. "Als je hem te kort maakt, dan vaar je hem om en staat hij na één keer belasten scheef. Maak je hem te lang, dan gebruik je onnodig materiaal." Om de optimale paal te ontwerpen is het nodig om te berekenen wat de belasting van een afmerend schip doet met de dolphin en ook met de bodem. De rekenmethodes die in de vorige versie van het handboek Flexible Dolphins werden gebruikt, voldeden niet meer. "De palen zaten vaak erg diep in de grond, terwijl we zagen dat ze juist net onder of net boven de bodem beschadigd raakten. Veel langer maken heeft dan geen zin meer. Die praktijkbevindingen matchten dus niet met de manier waarop we de lengte van de palen berekenden."
Ook is inmiddels duidelijk dat palen die gevuld zijn met zand meer capaciteit hebben dan een 'lege' paal. Alfred vergelijkt het met een elektriciteitsbuis, die een veer kan hebben of niet. "Heeft hij een veer en buig je hem, dan zie je een mooie kromming.
Alfred Roubos.
Zonder veer knikt hij meteen kapot. Datzelfde zie je ook met de afmeerpalen en daar hielden we voorheen geen rekening mee. Daarom hebben we nieuwe rekenregels opgesteld voor hoe je met grond- of zandvulling in een paal kunt omgaan."
Praktijkproeven
Centraal in de herziening van die rekenregels staat de afmeerenergie. Die bereken je met behulp van de massa en de snelheid van het schip. De massa is vaak goed te bepalen, de grootste onzekerheid zit in de snelheid. "De laatste metingen daarvan dateerden alweer van de jaren zeventig. Op basis van die oude data werden nog steeds flexible dolphins ontworpen, terwijl we vandaag de dag veel meer weten. Bovendien vaart er inmiddels een nieuwe generatie containerschepen."
Onderdeel van de herziening was dan ook een reeks praktijkproeven. Bij één daarvan ging een student met mobiele lasers het havengebied in om op schepen te 'schieten', een methode waarmee precies te zien is hoe snel deze afmeren en met welke afmeerhoek. Daaruit kan de afmeerenergie worden berekend. Bij een andere test is gekeken hoeveel belasting de palen echt aankunnen. In de nieuwe richtlijn zijn op basis van deze testen drie toelaatbare ontwerpmethoden opgenomen, met specifieke spelregels per methode.
Meermaals belasten
Een verschil tussen de methodes is onder meer het aantal keren dat een paal belast kan worden. Alfred: "Bij een test die we deden in het Calandkanaal in Rotterdam zagen we dat de dolphin bij de tweede keer belasten wat minder afmeerenergie kan opnemen dan bij de eerste keer. Sommige ontwerpmethodes houden alleen rekening met één keer belasten, terwijl je bij meer geavanceerde methodes ook na volgende belastingen kunt invoeren. Die verschillen wilden we goed in de richtlijn laten terugkomen."
De belangrijkste slotsom van de herziening is dat blijkt dat afmeerpalen korter en met een iets kleinere diameter kunnen worden ontworpen, zonder afname van de prestaties. Voor het testproject leverde dat een besparing op van 13,4 ton staal per paal – een materiaalbesparing van 12,5% - met dezelfde performance. Dat scheelt zo'n 20.000 euro in de directe bouwkosten en levert ook nog een besparing van 14,7 tot 29,5 ton CO2 per dolphin op.
Gebruikers van de richtlijn
Wie gebruikt de richtlijn eigenlijk? "Dat zijn voornamelijk ingenieursbureaus, opdrachtgevers zoals havenbedrijven en Rijkswaterstaat, ontwerpers van meerpalen en assetmanagers", zegt Alfred. "In de richtlijn is ook een hoofdstuk met geleerde lessen opgenomen. Daar staan zaken in die mis kunnen gaan in de uitvoering en hoe je eventuele schade kunt herstellen. Naar dat hoofdstuk kunnen ook zeker de mensen die buiten aan het werk gaan eens kijken."
Meer informatie
De nieuwe richtlijn Flexible Dolphins is een digitale publicatie en vervangt het fysieke handboek. De nieuwe richtlijn is te vinden in de kennismodule Afmeerconstructies en grondkerende constructies.
Delen via