Leidingbrug Rotterdamse Haven, een bijzonder project van Rutger onze Flexurance Professional

Nadat ik afgelopen oktober (2015) ben afgestudeerd, ben ik begin november gestart bij Flexurance. Zij hebben een mooie plek voor mij gevonden bij De Klerk Werkendam. Daar ben ik sindsdien werkzaam op een project voor Vopak te Rotterdam.

 

Vopak Terminal Europoort is een groot tankopslagbedrijf in de 7e Petroleumhaven van Rotterdam. Hier worden op grote schaal o.a. olie en chemicaliën getransporteerd en opgeslagen. De indrukwekkende afmetingen van schepen waarmee deze goederen worden getransporteerd, vereisen meer dan een kade en wat stevige bolders.
In de huidige situatie is er ongeveer 300 meter lange pier nodig om een platform met het land te verbinden. Deze pier bestaat uit 2 betonnen I-liggers en een betonnen dek. De pier is vol gehangen met leidingen, die de vele producten kunnen overbrengen van de schepen naar het land of vice versa. De huidige constructie is aan groot onderhoud of zelfs vervangen toe. Het is in de markt waarin Vopak zich bevindt echter niet mogelijk om een lange periode de pier buiten werking te laten. Daarom is de wens van Vopak om een vervangende leidingbrug te ontwerpen en te bouwen, die in staat is om alle leidingen over te nemen. Hierbij moet rekening gehouden worden met het feit dat de nieuwe brug volledig losstaand moet zijn, en dat de bouw zo min mogelijk negatieve invloed heeft op de werkzaamheden van Vopak.

 

In het ontwerp zijn wij uitgegaan van een leidingbrug bestaande uit 9 secties, waarvan de meeste ongeveer 39 meter lang zijn. De bovenzijde van de brug zal ongeveer 10 meter boven het water uitsteken, waarbij de waterdiepte 25 meter is.
De doorsnede-vorm van de brugdelen is mede bepaald door de doorrijhoogte op de bestaande pier, het minimaliseren van werkzaamheden nabij de bestaande leidingen en de mogelijkheid om in een latere bouwfase de leidingen aan te kunnen brengen. Met deze kernpunten komen we al snel op een omgekeerde U-vorm als doorsnede, waarbij de lijven als vakwerken worden uitgevoerd en het dak bestaat uit H-profielen. Ieder brugdeel wordt uitgevoerd als een onderspannen ligger, de oplegpunten liggen op dezelfde hoogte als de bovenregel van het vakwerk.
De leidingen steunen op de H-profielen en zijn nabij het platform vast verbonden aan de leidingbrug. Op dit punt zijn tevens eisen gesteld aan de maximale verplaatsingen van de leidingbrug ten gevolge van belastingen zoals o.a. wind, leidingvulling, uitzetting van de leidingen en de waterslag t.g.v. de sluiters in de leiding. Om de verplaatsingen te beperken, wordt gebruik gemaakt van 2 bokken, ieder bestaande uit 4 palen. De verplaatsingen mogen niet meer dan 20 en 10 mm bedragen voor respectievelijk de langs- en dwarsrichting van de brug. Met palen van ongeveer 40 meter lang leverde dit een intensieve zoektocht op naar de juiste schoorstanden, stijfheidsverdelingen en zelfs omgang met de geleverde belastingen.

 

Een mooi voorbeeld is de thermische belasting, deze komt voort uit de leidingen en is in eerste instantie door ons op het rekenmodel gezet. In ons eerste model werd er van uitgegaan dat de volledige kracht moest worden afgedragen door de bokken naar de bodem. Dit was het geval geweest wanneer de brugdelen los van elkaar zouden staan. Maar na een kritisch review van ons model bleek dat de essentie van de thermische belasting niet juist was geïnterpreteerd. De leiding is ter plaatse van een bok star verbonden aan de brug en introduceert hier dus een grote horizontale kracht op de brug. Deze kracht is echter het directe gevolg van verhindering in zijn uitzetting over de lengte van de leiding. Namelijk, zou deze verhindering (wrijving) nihil zijn geweest, dan was er ter plaatse van de bok ook geen grote kracht vanuit de leidingen gekomen. Het opbouwen van deze kracht levert een toenemende normaalkracht op in de leidingbrug, welke een groot deel van de thermische belasting balanceert. Deze kritische beschouwing heeft ervoor gezorgd dat het deel van deze belasting dat door de bokken moet worden afgedragen, is gereduceerd van ruim 1000kN tot slechts 90 kN.

 

Voor mij maakte de beschouwing van de thermische belasting het totaalplaatje van het project compleet. Het is een project waarbij nagedacht moet worden over mogelijke verbindingen (heet werk is niet handig bij een bedrijf waar grofweg 4 miljoen kubieke meter aan vaak brandbare stoffen worden getransporteerd) tot aan de uitvoeringstoleranties en de basale mechanica kennis. Hierdoor wordt je gestimuleerd om het project als geheel te beschouwen, en word je geprikkeld om over vele aspecten van het ingenieursvak na te denken. Dit was een prachtige kans om de puur theoretische kennis van de TU Delft in te zetten bij een project waar juist tal van praktische zaken enorm veel invloed hebben op het ontwerp. Een enorme uitdaging!