MeerpalenHoofdberekening

Wachtplaatsen Surinamekade

Amsterdam

Behoort bij beschikking van het College van burgermeester en wethouders van de gemeente Amsterdam

Kenmerk: HZ_WABO-2016-011980 Aantal pagina's: 21

5.1

SEQ Part \r0 \h ColofonInhoud Kop 1 Bijlage

Wachtplaatsen Surinamekade Amsterdam - Meerpalen - Hoofdberekening Colofon

402596-BER-DO-02

Colofon

Contactgegevens:Tolhuisweg 57

8443 DV HEERENVEEN

Postbus 24

8440 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.

Wachtplaatsen Surinamekade Amsterdam - Meerpalen - Hoofdberekening Inhoudsopgave

402596-BER-DO-02

Inhoudsopgave

Inhoud Blz.

1 Inleiding 5

1.1 Algemeen 5

1.2 Revisiebeheer 5

1.3 Doel en scope van het rapport 5

2 Basis voor het ontwerp 6

2.1 Normen, richtlijnen en literatuur 6

2.2 Eisen, uitgangspunten en randvoorwaarden 7

2.3 Aan project gerelateerde documenten 7

2.4 Rekenprogrammatuur 8

3 Ontwerp van de constructie 9

3.1 Stalen meerpalen 9

4 Materiaal- en grondgegevens 10

4.1 Materiaalgegevens 10

4.2 Grondgegevens 10

4.3 Corrosie 10

5 Belastingen 11

5.1 Permanente belasting 11

5.2 Veranderlijke belasting 11

5.2.1 Scheepsstoot t.g.v. afmeren 11

5.2.2 Troskrachten 11

5.3 Belastingfactoren en belastingcombinaties 12

5.3.1 Meerpalen 12

6 Berekening meerpalen 13

6.1 Uitgangspunten 13

7 Controle 14

7.1 Controle door controleur 14

8 Conclusie 15

8.1 Conclusie 15

Bijlage I Grondonderzoek

Bijlage II Berekening energie schip

Bijlage III Excelberekening meerpaal - S08

Wachtplaatsen Surinamekade Amsterdam - Meerpalen - Hoofdberekening Inhoudsopgave

402596-BER-DO-02

Wachtplaatsen Surinamekade Amsterdam - Meerpalen - Hoofdberekening Inleiding

402596-BER-DO-02

Pagina 5

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 04-10-2016 - eerste versie voor interne controle

1.0 definitief 06-10-2016 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.

Wachtplaatsen Surinamekade Amsterdam - Meerpalen - Hoofdberekening Basis voor het ontwerp

402596-BER-DO-02

Pagina 6

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,

NEN-EN 1990+A1+A1/C2:2011/NB:2011Grondslagen van het constructief ontwerp

[N.1]

NEN-EN 1991-1-1+C1:2011,

NEN-EN 1991-1-1+C1:2011/NB:2011

Belastingen op constructies - deel 1-1: Algemene

belastingen - Volumieke gewichten, eigengewicht

en opgelegde belastingen voor gebouwen

[N.2]

NEN-EN 1991-1-7+C1:2011,

NEN-EN 1991-1-7+C1:2011/NB:2011

Belastingen op constructies - deel 1-7: Algemene

belastingen - Buitengewone belastingen:

stootbelastingen en ontploffingen

[N.3]

NEN-EN 1991-2+C1:2011,

NEN-EN 1991-2+C1:2011/NB:2011

Belastingen op constructies - deel 2:

Verkeersbelastingen op bruggen

[N.4]

NEN-EN 1993-1-1+C2:2011,

NEN-EN 1993-1-1+C2:2011/NB:2011

Ontwerp en berekening van staalconstructies -

deel 1-1: Algemene regels en regels voor

gebouwen

[N.5]

Richtlijn/ ontwerpvoorschrift Omschrijving ref

ROK 1.3 - RTD 1001:2015 Richtlijnen Ontwerpen Kunstwerken [R.1]

CUR 166 (2008) 6e 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.

Wachtplaatsen Surinamekade Amsterdam - Meerpalen - Hoofdberekening Basis voor het ontwerp

402596-BER-DO-02

Pagina 7

2.2 Eisen, uitgangspunten en randvoorwaarden

Uitgangspunten voor de berekening

Veiligheidsklasse / gevolgklasse: CC1 (meerpalen)

Levensduur: 50 jaar

corrosie: 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 15-47 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: 0.40- NAP

MLW: 0.60- NAP

MHW: 0.20- NAP

Bovenkant paal: 4,00 m + NAP

Bovenste bolderarmen: 3,30 m + NAP (hart arm)

Onderste bolderarmen: 0,50 m + NAP (hart arm)

aanwezige bodemdiepte: 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. 003789-001 d.d. 20-07-2016. Deze

sonderingen zijn als bijlage 1 in dit rapport

opgenomen.

[D.1]

Wachtplaatsen Surinamekade Amsterdam - Meerpalen - Hoofdberekening Basis voor het ontwerp

402596-BER-DO-02

Pagina 8

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.

Wachtplaatsen Surinamekade Amsterdam - Meerpalen - Hoofdberekening Ontwerp van de constructie

402596-BER-DO-02

Pagina 9

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 = -0.20+1.5 =1.30+NAP.

Wachtplaatsen Surinamekade Amsterdam - Meerpalen - Hoofdberekening Materiaal- en grondgegevens

402596-BER-DO-02

Pagina 10

4 Materiaal- en grondgegevens

4.1 Materiaalgegevens

Voor de materiaaleigenschappen van de verschillende constructieonderdelen zijn de

onderstaande gegevens aangehouden:

Buispalen: S460

4.2 Grondgegevens

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 9997-1.

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.

4.3 Corrosie

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 1993-5 '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.

Wachtplaatsen Surinamekade Amsterdam - Meerpalen - Hoofdberekening Belastingen

402596-BER-DO-02

Pagina 11

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

5.2.1 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 1991-1-7/NB art. 4.6.2 - 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 2.

5.2.2 Troskrachten

Conform paragraaf 4.3.6 en 6.5.6 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.

Wachtplaatsen Surinamekade Amsterdam - Meerpalen - Hoofdberekening Belastingen

402596-BER-DO-02

Pagina 12

5.3 Belastingfactoren en belastingcombinaties

5.3.1 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 15.4.3 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 gf;q = 1,35

Calamiteit gf;q = 1,00

In de UGT in dit geval getoetst aan de maximale plooicapaciteit. Verder wordt een

dwarskrachttoets uitgevoerd.

Wachtplaatsen Surinamekade Amsterdam - Meerpalen - Hoofdberekening Berekening meerpalen

402596-BER-DO-02

Pagina 13

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.

Wachtplaatsen Surinamekade Amsterdam - Meerpalen - Hoofdberekening Controle

402596-BER-DO-02

Pagina 14

7 Controle

7.1 Controle door controleur

Voor de controle door de controleur wordt verwezen naar het verificatieformulier in bijlage 5

Wachtplaatsen Surinamekade Amsterdam - Meerpalen - Hoofdberekening Conclusie

402596-BER-DO-02

Pagina 15

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.

Wachtplaatsen Surinamekade Amsterdam - Meerpalen - Hoofdberekening Conclusie

402596-BER-DO-02

Pagina 16

I Grondonderzoek

S01

S02

S03

S04

S05

S06

S07

S08

S09

S10

S11

S12

Palenstramien 1

Palenstramien 2

Palenstramien 3 (fase 2)

P r o j e c t l e i d e r

O n t w e r p e r S c h a a l

F o r m a a t

T e k e n i n g n u m m e r

W i j z. n r.

O p d r a c h t g e v e r

P r o j e c t o m s c h r i j v i n g

S t a t u s

T e k e n i n g o m s c h r i j v i n g

B l a d i n b l a d e n

\\Oranjewoud.intra\owdev\Rprojecten\00400000\00402596\Constructief\Acad\402596-C-3-0001_nw_locatie.dwg

IN

Nr Datum Wijziging Tek

www.anteagroup.nl

®

Havenbedrijf Amsterdam NV

Surinamekade duwbakken

-

-

Sonderingslocaties

-

-

INTERN

-

N. Maftei

A1

1:500

402596-C-3-0001_nw_locatie

1 1

C0

C0 - CONCEPT N.M.

DATU

M

PAR

AAF

CONTROLE

TEKENAAR PROJECTLEIDERCONTROLEUR

I

N

B

E

W

E

R

K

I

N

G

D

A

T

U

M

:

0

5

-

1

0

-

2

0

1

6

0 10 20 30 40m