Beschouwingen over de gevolgen van een aanvaring tussen een op drift geraakt zeeschip en een vaste oeververbinding

(1)

Technische Hogeschool Deift.

LABORATORIUM VOOR SCHEEPSCONSTRUCTIES. Mekeiweg 2 - Deift.

Intern rapport nr.

_{SSL 150}

Augustus 1970.

-1-BESCHOUWING OVER DE GEVOLGEN VAN GEN AANVARING TUSSEN EEN OP DRIFT GERAAKT ZEESCHIP EN EEN VASTE OEVERVERBINDING

door

Ir. P.A. van Katwijk

LABORATOIUUM VOO

SCHEEPSCONSTiWCT.S

TECHNISCHE HOGISCflC3L IXLIT

(2)

Inhoud.

Samenvatting. _Pagina _3.

Inleid Ing.

3.

§ 1. Grootte van de betrokkeri zeeschepen. _3. Diepgang.

Hoogtematen.

Uitwaaien van het voorschip. g _2. _{Aanvaring met een brugoverspanning.}

(Kwalitatieve beschouwing).

5.

Opbouwen en scheepsromp. Masten en laadgerei. Speciale schepen.

§ 3. Aanvaring met een pijier.

(Kwali-ta-tieve beschouwing.)

Verticale huid. Overhangend dek. Voor- of achterschip. § '-i. Enkele cijfers.

Dekhuis frontaal. Opdrijvende krachten. Zwaar laadgerei.

g 5

_{Modelonderzoek.}

§ 6. Conclusies. Lit eratuurverwij zing.

Bijlage 1. Bijiage 2. Bijlage 3.

(3)

-3-Samenvatt Ing.

Sen kwalitatieve beschouwing van de gevolgen van een aanvaring tussen een op drift geraakt zeeschip en de geprojecteerde vaste oeververbin-ding in de Westerschelde voert tot de conclusie dat _dergelijke gebeur-tenissen voorkomen rnoeten worden.

Inleiding.

Het gekozen tracée van een in studie genomen vaste oeververbinding kruist, onder de noordelijke oever, _{een uitloper van de Schaar van} Waarde, waarvan het meer zeewaarts gelegen deal wel _{eens als een} natuurlijke vluchthaven benut wordt. Wanneer in zo'n geval een zee-schip, door welke oorzaak ook, in dit gebied op drift raakt en door getijdes-tromen in de richting van de brug _gestuwd _{wordt is het gevàar} voor cen aanvarin aanwezig.

In het hiernavolgende zal nagegaan worden wat de technische conse-quenties van een dergelijke gebeurtenis kunnen zijn. De _{beschouwingen} zullen hoofdzakelijk kwalitatief zijn, doordat in de meeste gevallen het aantal onafhankelijke parameters te groot is orn tot kwantitatieve gegevens te komen.

Dat deze beschouwingen verder gaan dan het gevraagde in Bijiage 1..

kamt dorda-t da formulering van het oorspronkelijk gevraagde bij de schrijver van dit stuk het vermoeden opriep dat niet alle consequenties van een aanvaring door de vragensteller voorzien waren.

1. Crootte van de betrokken zeeschepen.

Uit bijlage l.blijkt dat de grootte van de betrokker-ischepen gestald is tussen 15.000 en 60.000 ton waterverplaatsing. _{Daze getanem kunnen} beschouwd worden als begrenzingen voor do schoepsmassa die bij _een aanvaring betrokken kunnen zijn. Er bestaan echter meer criteria waar-mee in de beschouzingen rekening gehouden moet worden. De belangrijkste

zijn wel een aantal significante hoogternaten die betrekking hebben op de scheepsromp, de opbouwen en obstakels ean dek zoals masten en laad-gerei, lading en speciale uitrustingsstukken. Onder laatstgenoemde _post vallen b.v. hulpgastanks aan dek van schepen ingericht voor vervoer Van vloeibaar gas (propaan, butaan, coz.).

In bijlage 2 zijn eco aantal van deze maten gegeven, waarbij opgemerk-t moet worden dat de getaiwaarden voor schepen van gelijke _{grootte en} type ceo aanzienlijke spreiding vertonen. De gegeven maten hebben daar-door slechts een indicatieve waarde.

a. Diepgang.

De diepgangswaarden zijn verkregen door _{opmetingen uit beschikbare,} gepubliceerde plannen van schepen; de ballastdiepgang v66r (T) is

(4)

-bepaald mét behuip van een vuistregel: T

0,027 L11 voor tankers en

T

0,030 L11 voor andere schepen. Waar deze regel tot

onwaarschijn-lijke waarden leidde is er van afgeweken, terwijl de

_{overeenkomstige}

waarde achter (Ta) gebaserd is op het gebruik

orn de schroef voor 80%

van zijn diameter ondergedompeld te hebben. In het algenìeen worden

deplacernenten in de publicaties niet vaak vermeld

_{en ze komen in de}

bijlagen dan ook niet voor; wel wordt bet

draagvermogen vermeld.

Overigens zijn de bewuste grootheden nauwelijks van belang doordat de

meeste schepen slechts in hallast-toestand of in gedeoltelijk geladen

toestand (maximum diepgang 7.- n.) van bet vluchtgebied gebruik

zouden

kunnen maken. Informatie betreffende deze grootheden kan slechts door

de reders gegeven worden.

b.

Hoogtmaten.

In een aantal gevallen blijkt dat de hoogte

van bet navigatiebrugdek

boyen de stilwaterlijn aanzienlijk groter is dan de

+20,- n. N.A.P.

die als gemiddelde doorvaarthoogte

_{gegeven is (aantekening op hijiage 1).}

Hierdoor zullen meerdere verdiepingen

van ecu bovenbouw bij een

aan-varing met een overspanning van de brug betrokkeri kunnen

worden.

In bet algemeen kan met een tussendekshoog-te

van

2.60

m. (86) gerekend

worden, waarmee het aantal betrokken verdiepingèn voor afzonderlijke

ge-vallen te bepalen is.

Met dekhuizen te vergelijken zijn dekiadingen; in dit geval containers.

De hoogte van een standaard-container bedraagt

2,LL

m. of

_2,60 _m.

(8'

of 8'6") en o.a. op de transatlantische routes worden

_{ze driehoog op de}

laadboofden vervoerd waardoor de ladinghoogte boyen dek ongeveer 9,50 m.

bedraagt. Bij de grotere containerschepen kan daardoor de bovenkant

_van

de lading op

20,00

m. of meer boyen de waterlijri kornen te liggen.

De dekiading containers kan zich v6r en achter de ophouw bevinden

en

er zijn con-tainerschepen in de vaart die op het voorschip oak

nog ecu

opbouw hebberi waarvan de boogte royaai haven die

_{van de deklading}

uit-kom-t. Dit laa-tste type doct, voor saver hekend, nag geen dienst in de

Europese wa-teren; de ontwikkelingen kunnen echter wel in deze

richting.

gaan. De ontwikkeling van dit type schepen is nag in volle

gang en hun

afmetingen nemen nog steeds toe, draagvermogens van 30.000 ton kornen in.

de praktijk al voor.

Andere obstakels aan dek zijn masten

_{en laadgerei in alle mogelijke}

soor-ten. Het enige dat hierover met zekerheid te zeggen is, is dat de

tappen

van masten en van zware laadbomen in ruststand boyen de dekopbouwen

uit-steken.

Op tankers en bulkcarriers komen eveneens nag masten op het dek voor die

hager zijn dan de opbou.w, terwijl hij tankers in bepaalde

gevallen nog

ontgassingsleidingen langs deze masten geleid worden met bovenin

vlam-kerende roosters,

C.

_{Uitwaaien van bet voorscbip.}

Het laatste prentje uit bijlage

2

geeft een mogelijke situatie voor bet

aanvaren van een pijier door ecu scherp schip. Bij containerschepen kan

de overhang van bet dek ter plaatse van ordinaat 20 (voorloodlijn)

op-lopen tot ± 25% van de totale breedte midscheeps. Bij een containerschip

van 29.000 ton draagvermogen /1/ bedraagt de overhang ongeveer

8.- m.

+ uitwaaiende plaatverschansing op een hoogte van 17.- m. boyen de

(5)

-5-2. Aanvaring met een brugoverspanning.

(Kwalitatieve beschouwing).

a. Opbouwen en sc.heepsromp.

[n het algemeen moet er op gerekend worden dat de grootte van de aan-varingsimpuisbelasting in de eerste ogenblikken weinig af zal nemen doordat de krachten die nodig

Z1fl

orn de eerste plastische vervorming

(plastische scharnier en knik) van de betrokken scheepsconstructie te veroorzaken relatiefklein zijn. Na dit stadium zal het constructie-materlaal afgescheurd, gevouwen en geplet worden, eon soort 'schroot-pers' effect waarvoor een snel groter wordende kracht nodig is, zodat de momentane impuisbelasting stork af zal nemen tot de nuiwaarde (zie figuur 1). Het volledig "afsnijden" van een bovenbouw zal normaal gesproken niet voorkomen. Verondersteld is dat de aanvaring plaats heeft met een star of als star te beschouwen lichaam.

Tijd

F1G. 4. VERLOOP MOMENTANE IMPULS

-BELASTING

MET DE

TUO.

Uit bijlage i biijkt dat informatie omtrent de krachten, als bovenge-noemd, verlangd wordt. Waarden hiervoor zijn niet te geven orndat het aantal onafhankeiijke variabelen te groot is. In '-l.a is echter een grootteordebepaling uitgevoerd.

Opbouwen vertonen onderlinge verschillen in lengte, breedte, hoogte, inwendige onderverdeling en constructie. Len norm opbouw zeifs voor n scheepstype en -grootte is niet te geven. Bovendien kan de aan-varing in principe onder zeer veel hocken plaatsvinden. Cezien de grote

hoeveelheid electrische n electronische apparatuur die zich boyen in dekhuizen bevindt, is afhankelijk van aanvaringshoek en plaats,de kans

op kortsluitbranden en daardoor bij tankschepen ook op explosies, reei. Afgaande op de waarden uit bijiage 2 voor hoogte voorschip boyen ballast-waterlijn zou geconcludeerd kunnen worden dat de kans op aanvaring van een brugoverspanning door het voorschip niet groot is. Zoals corder reeds gezegd is, zijn deze waarden indicatief en er moet mee gerekend worden dat de grootte-ordes vanaf 18,50 m. hoogte aanvaringsrisicos inhouden. Het voorste dcci van het voorschip is zwaar geconstrueerd en het dek ter plaatse is voorzien van veierlei extra versterkingen voor anker- en

(6)

meer-gerei.

Ret vervormingsproces van t0 tot t0 + t1 in het voorschip za1 hetzelfde verleop hebben als dat voor opbouwen. De mate van verschil in benodigde kritische krachten tussen dekhuis en voorschip wordt bepaald door ver-schil in vorm on door de aanvaringshoek a. De laatste is te definiren als de hock tussen de lengLeden van scitip en Lrug. (Zie figuur 2.)

Dékhuis 1-t

di

to+tl

to

"{Kkr "groot"

I

Schrootperseffect

I

"klein" t.av.

voorschip

4f name

van krachten

\

Dekhuis

_____

(Kkr

kLein

fSchrootperseffect

I"ktein" t.o.v.

voorschip

-6-to+tl

to

'{Kkr "klein"

f

Schrootperseffect

I "groat" toy. dek huis

Toename van krachten

I'

\\

to+

ti

cÉD1

to

groot"

f

Schrootperseffect

-i

groat' t.o.v. dekhuis

FIG. 2. KWALITATIEVE VERGELUKING

_Kkr

IN VERSCHILLENDE SITUATIES.

Bij kleine tot zeer kleine aanvaringshoekei zal dc dwarsscheepse component vati de Iaanvaringskracht grpot zijn. Doordat hat aangrijpingspunt van deze kracht boyen het dwarsmetacentrum van nút schip ugt, wordt er op het schip een kenterend moment uitgeoefend. Dc consaquenties hiervan zijn het meest duidelijk wanneer een geval beschouwd wordt waarbij ces schip met de dek-opbouw rnidscheeps met de brug in aanvaring komt onder cen hoek a O.

In figuur 3-a is het punt A bet onderste aanvaringspunt; zou bet schip vrij zijn in zijn bewegiagen dan ontstaat dc situatie die in figuur 3-b is voor-gesteld, waarin bet onderste aanvaringspunt in B terechtgekomen is doordat de hoogte boyen de waterspiegei van het onderste aanvaringspunt

onverander-lijk is.

De brugoverspanning belemmert het schip in zijn kenterbeweging, een belem-mering die toe zal nemen naarmate da horizontaal gerichte krachten, nodig

Bij gelijke

"hoogte" van

betrokken materiaat

a

Lengte as

brug.

'. Def initie oan

-\voringshoek

Lengte

(7)

C

/Ç

-7-orn de opbouw in die richting te vervormen, toenemen. Er zal dus op het schip ter plaatse van de opbouw een verticale neerwaarts gerichte kracht moeten gaan werken die een moment uitoefent tegengesteld aan dat van de horizontale kracht, waardoor bet schip geen slagzij krijgt. De grootte van deze kracht voigt direct uit de eis dat de werklijn van de resultante van de horizontale en verticale kracht door bet dwarsmetacentrum LI

(slingerpunt) van het schip moet gaan (figuur 3-c). Het verloop van de grootte van HA met het binnendringen van de brug in de opbouw is reeds beschreven. De grootte fan VA zal in eerste instanuie groeien

overeen-komstighet schema uit figuur 3-c, totdau een kritische waarde is bereikt en het dekhuis in verticale zin plaatselijk bezwijkt en er ruinte konit voor enige slagzij. De orde van grootte van VA kan variren van ongeveer honderd tonf tot ruim duizend tonf. Dit bangt af van de lengte van bet dekhuis en de plaats van bet aanvaringspunt A _{met betrekking tot de} tussen-dekshoogte. De kans dat het schip klem komt te zitten onder de brug is hier wat minder groot dan in een geval waarhij de anvaringshoek groter is. Op dit laatste is de hierna volgende beschouwing van toepassing.

/

s

FIG. 3. VERLAGING VAN AANVARINGSPUNT TEN GEVOLGE VAN SLAGZJ MAKEN EN

(8)

Als bet vervorrniflgSprOCeS beindigd is en bet schip tot stilstand is gekomen, zal bet kiem zitten onder de overspanning doordat het ver-vormde materiaal gedeeltelijk terugveert onder invloed van de elas-tische component van de totale vervorming. Doordat een aanvaring alleen kan plaatsvinden bij opkomend tij moet er mee gerekend worden dat bet

schip een verticale, omhoog gerichte kracht op de brugoverspanning zal gaan uitoefenen.

Wanneer een dekbuis bij de aanvaring betrokken is; zal een relatief kleine kracht voldoende zijn orn het dekhuis in verticale zin enigszins

te vervormen. [s echter het voorschip het aanva..rende scheepsdeel dan zullen relatief grote krachten voor de vervorining nodig zijn (zie fi-guur i).

Tijd = stijging waterpeit door opkornend tij.

- FIG. 4. VERLOOP VERTICALE KRACHT

OP DE OVERSPANNING.

Worden de verticale krachten op v66r- of achterschip uitgeoefend dan zal het schip bovendien gaan vertrinimen d.w.z. de dicpgangen voor en achter zullen veranderen en er wordt een extra buigend moment op de scheepsromp uitgeoefend.

Bij aanbrengen van verticale krachten ter plaatse van ongeveer de halve scheepslengte zal nauwelijks vertrimmen van bet schip optreden, wel wordt een extra langsscheeps buigend moment aangebracht.

b. Masten en laadgerei.

De krachten die nodig kunnen zijn orn masten en/of laadgerei grote vervor-mingen op te leggen kinnen variaren van verwaarloosbaar klein tot een orde van grootte die vergelijkbaar is met die, welke voor een opbouw of

een voorschipdeel nodig zijn.

Grote krachten zullen met name optreden bij het vervormen van zwaar laad-gerei waarvan de hcfvermogens tegenwoordig 250 ton kunnen bedragen.

(9)

tweeling-

-9-inasten uitgevoerd, die in staat moeten zijn orn de statische en dynamische

krachten tijdens het bedrijf te kunnen verwerken op aangrijpingspunten

die b.v.

ILl

meter boyen dek liggen. De laadboom zelf zal in zo'n geval

een lengte hebben van ca. 20.- m. met ecn bevestiging op 3.- m. boyen dek.

Is bij dit soort constructies de kracht gestegen tot een kritische waarde,

b.v. die waarbij voldoende plastische scharnieren zijn gevormd of.knik

is opgetreden dan mag verwacht worden dat de constructie verdèr relatief

weinig weerstand zal bieden.

Bij licht laadgeref of enkele masten zullen de benodigde krachten klein

tot zeer klein zijn, maar in bepaalde gevallen zijn er gevaren van geheel

andere aard aan een aanvaring verbonden.

Als een lichte mast met ontgassingsleiding op een niet ontgast, geballast

tankschip op of boyen dek afbreekt, is het gevaarvoor brand en explosie

reëel, immers de vlamkering in de ontgassingsleiding zit bovenin.

Warìneer, eveneens bij een tanker, oen afgebroken mast of rnastdeel naar

beneden komt, kunnen laad- en losleidingen en hun afsluiters beschadigd

of vernield worden. Verder kan een harde klap op het dek oorzaak zijn van

het losspringen en naar beneden vallen van onder aan dat dek (in de tanks

dus) gelaste delen van de tankwasiristallatie of andere hulpconstructies

Ook dan is er een reale kans op explosies en brand.

c.

Speciale schepen.

Hieronder vallen alle schepen voor het vervoer van vloeibare gassen

(kook-punt + -'+5°C) en speciale chemicalibn (vloeibare zwavel b.v. op +60 C).

Deze scheepstyken bevinden zich in een stadium van grote ontwikkeling

zowel met betrekking tot het type lading als tot de grootte van het

laad-vermogen.

Bij de tankers voor vervoer van vloeibaar gas worden speciale,

geautoma-tiseerde laad- en lossystemen gebruikt waarbij een inert gas (stikstof)

als voorkoelings- resp. verdringingsmiddel wordt toegepast. Hot kan

voor-komen dat de hulptanks voor opslag van bet inerte gas aan dek staan en

dat de besturing van de benodigde geautomatiseerde systemen in een apart

dekhuis zijn ondergebracht. Sen dergelijk type ranker is besproken in /1/

op pag.

'-107 en '408. Schade aan xegelsystemen, huiptanks, ofleidingen aan

dek als gevoig van aanvaring mag hier niet voorkornen.

§

3. Aanvaring met een pijler.

(Kwalitatieve beschQuwing).

a.

Verticale huid d.w.z. evenwijdig.middenschip.

Verondersteld wordt dat de pijier bestaat uit cen zware fundatie waarvan

de top boyen maximum hoogwaterniveau uitkom-t en waarop de ved

lichter

gedimensioneerde steunen voor de brugoverspanning staan. De kans op

scheu-ren van de scheepshuid is rebel, zeker wanneer de aanvaring onder een hoek

met de as van de pijlervoet plaats vindt. (Figuur

.)

Bij tankers zullen explosie en brand volgen ienzij het schip grondig

ont-gast is.

Lek gevaren schepen kunnen water gaan maken en slagzij krijgcn waardoor ze

als bet ware op de pijlervoet hangend zichzelf verder zullen beschadigen

(10)

aan lo aan

-Z ij aanzitht. -x C o 4-. :z

N

X

C

o

-0

-o Boyen aarizicht.

FIG. 5. MOGELUKE AANVARINGS S1TUATIE

(11)

L1. Enkele cijfers.

De hierna volgende berekeningen zijn alleen bedoeld als een orde van grodtte bepaling en ze berusten op stork vereenvoudigde modellen en bezwijkmechanismen. De uitkomsten hebben betrekking op bet in 2.a genoemde eerste stadium dat verondersteld wordt te eindigen op het mo ment dat de bezwijklast bereikt is. De bezwijklast is gedefinieerd als de' belasting die nodig is orn het volledige bezwijkinechanisme (voldoende aantal plastische scharnieren) te formeren.

a. Dekhuis frontaal.

Dekhuizen bestaan uit samengebouwde plaat.velden verstijfd door profielen of in de plaat geperste plooien (lichte wanden). De verstijvingen van de dekhuiswanden lopen verticaal, die van de dekken in breedterichting, dus van zijwand tot zijwand. Deze dekbalken worden gesteund door dragers en wanden in langsrichting. De afmetingen van de buitenwandverstijvingen zullen, per verdieping, naar beneden toe stijgen. Eon doorsnede van een willekeurig dekbuis ter plaatse van het navigatiebrugdek is gegeven op pagina 1 van bijiage 2.

Aangenomen. wordt dat het dekhuisfront vlak is en over anderhalve verdie-ping bij de aanvaring betrokken is. De hoeveelheid rnateriaai wordt voor beide niveaus gelijk verondersteld en er wordt gerekend dat het voorste opbouwdeel zodanig aan de rest bevestigd is dat van een inklemming ge-sproken kan worden. (Zie figuur 6.)

De langsdragers ander de dekken worden op knik belast. De afmetingen van de drages zijn echter zodanig dat knik volgens Euler niet voorkomt;

bezwijken treedt op doordat de vloeigrens van bet materiaal bereikt wordt, varing is klein doordat hot schip pas na enige tijd zal reageren op de koersveranderende impuls opgeroepen door de aanvaring en doordat de mate van koersverandering afhangt van het aangrijpingspunt van de impuls met betrekking tot de lengt, van het schip.

Wanneer scheurvorming bj tankers niet optreedt is er tocti een grote kans op explosie en brand als gevoig van losspringende, neervallende appen-dages in de wingtanks.

Oak wanneer de top van de pijlervoet een speciale vorm zou hebben door welvingen in alle richtingen, blijft de kans op scheuren van de scheeps-huid groat, doordat niet voorkomen kan worden dat ter plaatse scherpe uitsteèksels zullen ontstaan door de botsing. eze uitsteeksels kunnen komen van een uitwendig aangebrachte scheurende bescherming of door blootgekomen en beschadigde wapening.

b. Overbangend dek. Voor- of achterschip.

Komt een containerschip zoals genoemd in § l.c met het voorschip in

aan-raking met een pijier dan grijpt de impulsbelasting op de pijier ver boyen de voet aan. Als de pijier niet meegeeft zal hij zich in hot schip

"bij ten' totdat de optredende krachten groat genoeg zijn orn de pijier weg te drukken. De ontwikkeling van de vervorrningskrachten zal analoog verlopen aan de in 2.a geschetste, zij bet dat de voor de allereerste grote vervorming benodigde kracht relatief klein is als gevolg van bet beperkte contact vlak.

(12)

T'

E

D

ID E

o

'o E D 'D

I

12

-FIG. 6. LANGS000RSNEDE DEKHUISMODEL MET

BEZ WUKMECHANISME.

hier op drie plaatsen per drager tegelijk.

Aangenomen word-t dat het frontdeel langs de zijkant van de brug viak blijft, dus oneindig stijf is. Een plastisch scharnier (bij buiging) in een plaat-stijl combinatie wordt geacht volledig tezijn _wanneer in de bepla-ting de vloeispanning bereikt is. (Zie figuur 7.)

Dwars-krachten worden verwaarloosd.

--av

N_j_A

_cv

FIG. 7. _{SPANNINGSVERDELING} _B'J _PLAS

-TISÇH SCHARNIER.

4,00 m

(13)

- 13

In bijiage 3 zijn de berekeningen uitgevoerd waaruit blijkt dat de belasting nodig voor het eerste stadium van veivormen in dit geval ugt tussen 1000 en 1500 tonf.

Men zou, bij frontale aanvaring kunnen rekenen met 500 tot 1200 tonf per dek, afhankelijk van de plaats van het dek in de opbouw.

Gezien de geringe kracht die nodig is orn de plastische scharniei'en in de frontstijlen te veroorzaken (5,5 tonf/stijl) en de grote krachten nodig orn de dekdragers en gelijkgestelde delen tot bezwijken te brengen (600 tonf/dek) ligt het voor de hand orn te veronderstellen dat het dek-huis toch afgeschoven wordt doordat de achterwanden minstens even mak-kelijk bezwijken als het front.

Dit zou juist zijn wanneer er geen inwendige constructies waren als de machinekamerschach-t en langswanden. Deze delen echter zouden in

langs-richting zeer grote vervoriningen in hun viak moeten ondergaan voordat de achterwanden van de opbouw aan bezwijken toe waren en het is niet te verwachten dat zoietsgebeurt.

Bij aanvaring onder een hock (dus niet frontaal) zal de benodigde kracht in eerste instantie kleiner zijn.

In alle gevallen blijft echter gelden dat na bet eerste stadium de krach-ten sterk zullen stijgen door bet schrootpers' effect.

Opdrijvende krachten.

Zoals reeds gezegd zal het schip met het dekbuis kiem komen te zitten orider de brug. Als gevoig van bet verder opkornen van de vloed, zal bet schip mee willen rijzen maar de brug zal dat in eerste instantie ver-hinderen. Globaal gerekend neemt bet draagvermogen per cm extra diepgang

(gelijklastige indompeling) voor de betrokken schepen toe met 10 tot 35 ton. Deze getallen groeien met de toeneming van de diepgang., Rekeri gemakshaive a,t ze constant blijven, dan geeft n meter extra diepgang een extra opdrijvende kracht van 1000 tot 3500 tonf. (Exacte gegevens voor elk schip zijn te vindeiì in de kromme van 'tonf/cm indompeling' die voorkomen in het bijbehorende carnediagrarn.) Een dccl van deze kracht zal verdwijnen doordat bet dekhuis ingedrukt wordt, _{maar dat kan} nooit zo veci zijn.

Het blijft verder cen open vraag of bet innernen _{van ballastwater} waar-door het schip dieper komt te liggen rnogelijk zal zijn. Aangenomen is dat het dekhuis ongeveer midscheeps ugt en dat bet schip niet vertnimt. Voor het geval dat het schip achter of voor kLem zit zijn geen cijfers te geven, omdat ze alicen te bepalen zijn met behuip van de kr'omme

trnrnent/cm trimverandering' uit de carnediagrammen.

Zwaar laadgerei.

Een voorbeeld van de pste1ling van een zwaar laadgerei is ontleend aan /2/ (figuur 8). Uit de verdere gegevens blijkt dat per mast ongeveer 300 tonf nodig kan zijn orn tot omknikken te komen. Dit betreft een schip met 9.250 ton draagverînogen bij maximum toeiaatbare dicpgang.

Laadgerei op een wat groter schip /3/ met hetzelfde hefvermogen en van hetzelfde type, zal zwaarder uitgevoerd zijn en zal een grötere bezwijk'-kracht eisen. Er bestaat overigens ook zwaar laadgerei met n enkele mast die natuurlijk aanzieniijk forser gedirnensioreerd moet zijn dan de twee masten van het patentsysteem uit ref. /2/.

In hetalgemeen kan gesteld worden dat de kritische krachten in het geval dat masten en Laadgerei in aanvaring met de brug komen, kunnen variaren -van enkele tonnen tot ca. 1250 tonf. I-Iierbij moet nog opgemerkt worden dat de schade aan bet schip aanzienhijk zai zijn; niet alleen doordat bet neerstorten op dek van inasten en laadbomen grote verriiolingen kan

(14)

aan-s:

ti ç-J

Ï,

No S .D II III OODT _l EIE

_ft

ItT TSLNk I.'

UIJ (UIUIUIdUUI4 Hill 111111. NIHUIIIIII 1111111111' uuIuIui,uIUuIIIuIIIIIIi'iiiiiiiiiiIiPIIIIHIIIIl

N. S OUTillAS 51 POMP DCCL I) (I S10QLD1CO -J-(NOIRS CASAIS

sW;

ENGOlE ROOM

i

BONI DICI'. continued

Fihuur

8,

General Arrangement Plan

5P G( CK 5T WR HIIDC.( DaIS

JïTTT

LL

-tl

rS,

Po -or N.4CMNO,KATCH 58-6 5-6 T.4CMG HNI N. i ca.qc ARCA 83CAR4 4-3 .25-6 PII

OF WIS

.-

T(R'BAIIA5T II T(R BAljASl

OF p WN I(8 ULLAST

11::::::-

URTER MOJ.AST IRISA

---L o

1

---DO:, 80 .0e DO O.IIWt FU ---'DO .T

_.:i

ST T 1? -' - - 51

'

/

C !!or TWtLNS OEL_JV F ST SOAR UN No S lUTINS ₀₁ _{No 4} N04 10.0 IÍ5I«D DtP-ILltfi cwspss n

ía

CASAIS Co' 9H.

(15)

Modelonderzoek.

De moeilijkheden die gepaard gaan aan het opzetten van een modelonderzoek betreffende krachten en vervormingen bij aanvaringen worden uitgebreid besproken door Woisin /3/ die voor zijn beschouwing gebruik gemaakt heeft van 25 literatuurbronnen.

Conclusies. ç

- 11_5

-richten, maar ook doordat ter plaatse van dc bevestiging en fundering van de masten alles ontzet zal worden.

Op grond van bet voorgaande kan geconcludeerd worden dat, in geval een op drift geraakt zeeschip in aanvaring komt met de brug, de kans op bet voorkomen van n of meer van de ondergenoemde gevolgen redel is.

i) ExplosÏes, branden en verontreiniging van het vaarwater. Kortsluitbranden in dekhuizen.

Klemvaren van hot schip onder de brug met als gevoig verticale omhoog gerichte krachten op de overspanning bij verder opkomend tij

LI.) Ernstig ontzetten of vernielLen van een pijier door aanvaring met een sterk uitwaaiend voorschip.

Op grond van het bovenstaande moet dan ook geconcludeerd worden dat een aanvaring tussen een schip en de vaste oeververbinding niet mag kunnen plaatsvinden'.

Deift, augustus 1970

(16)

- 16

-Literatuurverwijzing.

/1/ "Die 0CL Containerschiffe der "Bay'-klasse".

Schiff und Hafen, Heft 5/1969, 21e jaarg., pp. 369 + algemeen plan t.o. pag. 372.

/2/ "The Heavy Lift Vessel "Adventurer'. C. Stephenson.

Trans. Worth East Coast Inst. of Eng. and Shipbuilders, vol. 77. /3/ "Eine Untersuchung der Ahnlichkeitsgesetze bei StosschEden,

besonders Schiffko1lisionen und KollisionsmodellverSuchen'. G. Woisin.

(17)

u

BIJLAGE 1.

RIJUWATERSTAAT DIRECTIE BRUOOEN

Voorburg, Kon. Jullanalaan 372 Poetbus 285

Telefoon Nr. 694131

Telegramadrea: RUkabruggen Telex Nr. 31267 rwe bruggen. gv.

L) _Aan _{Prof. ir.J.H.Krietemoijer,}

aîd. Scheepsbouwkunde,

Technische Hogeschool,

D e i f t.

Uw kenmerk: I Uw brief van:

Onderwerp:

Oeververbinding

Wester-schelde. u One kenmerk:

Nr.: 18117

Afd.:

I

Terug Bijiagen Nleuw VOORBURO, 27 mei

₁₉₇₀

Hooggeleerde Heer,

Zoals u wellicht bekend iswortit door de overheid

een

studie gemaakt van de rnogeiijkheid betreffende ecu

oeverver-binding over de Westerschelde.

lien uitvoeringsvorm die hierbij wordt bestudeerd, is de toenassing van een hooggelegen hangbrug over c1e hoofdvaargeui

met in aansluiting daarop toeleidende bruggen

over de resterende

breedte van de Westerschelde.

Een probleem dat hierbi.j moet worden bezien zijn de

ge-volgen van een op drift geraakt zeeschip, dat vi

een voldoend

diepe nevengeul met de bovenbouw tegen

een toeleidende brug

zou varen.

De vraag die hierbij rijst betreft de sterkte

van de

bovenbouw van een zeeschip waarbij gedacht wordt

aan schepen

met een waterverplaatsing van 15.000 ton tot 6o.000

ton in

de categorie tankers, bulkcarriers, containerschepen

_enz.

Gedacht wordt hierbij onder andere

aan de kracht,

be-nodigd orn zeer grote deformaties

_{aan de bovenbouw van een}

dergeiijk schip te doen ontstaan.

Gaarne zou ik van u vernemen of u mogelijkheden ziet

orn

tot een redeiijke benadering van dit probleem te komen.

Indien dit het geval is, verzoek ik

u orn een en ander

met ir. Ypey van mijn dinst te bespreken.

Hoogacht end,

Verzoeke bU Uw afltwoord (In voud) kenmerk en datum dezee te vermelden en elechta éòn onderwerp In een brief te behafldelen

(18)

BIJLACE

2.

¡ 1100 T A N K E R S

D00RSii'DE

£.-IL

L

4000 17000

-

02ADWE1G}[T

LiY2C1

i

CELADEB 111 BALLAST 22 .

500 tori

161;,00

rn A 19 ni A' 21t B 30 in

B'

35 in C 10 ni

C'

16 ft

10,05

in T li3O5 in

Ta

5 ni ,- ,-

5o.o90

bon

228,00

m A 16 m A' 21 ni E 214 ni

2'

29 in C IO in

C'

16,5

m T

12,65

m T

o,15

ifl La

Î

ni 91

.523

ton

2t5

,00

ri A 18 in

A'

2h m B

26

in

E'

32 ni C 13 in

C'

20

rn T I L4

50

ni ' T , 5 ni T 8 3

'-

1-t6.3OO

tori

286,50

In A

22

in

A'

30 in B 29 in

B'

31 ni C 15 m

C'

25 in T 1 '7 , 75 in T\. '7 '75 ni

Ta

8,5

in

210.000 ton

305,00

n A 25 in

A'

32 in B 3Lt ni B ' I

in-

CI ni

0'

in ₁₃ _C T 16 ii T ri' - 8 ni 9

a

7000

¡aile

dlkte 6mm

stijien

front tistuks

r

100x65x8

o

E E Ib

o

Eo

T

o

c

a

o

(19)

B U L K C A R R I E R S

DEADWEIGHT LEi'IGTE1 GELADEN ILN BALLAST

-2-21.890 ton

161,514 m A

_16,5

in A' 21 in B 21t in E'

.8,5

in C IO in L''

15,5

in T F3,5 in 5 ni

Ta

L' in

33.1t80 ton

180,02 In A

_15,5

in A'

19,5

ni E

23

in B'

27

in C 11 n ' ì6 _,5 m T 10 ,6 iii T1

5 ,

i in Ta

6,6

514.200 ton

208,18 in

A 20 In A'

27,5

m L 28 ni E'

35,5

in C 13 in C' 21 rn T 12,92 in T1 a 14,92 in 5,142 rn

69.250 ton

2142,75 in A

20

in A' 25 in B

27,5

in B'

32,5

in C 13 in

C'

19 in T 12814 ill T 6 814 in Ta 'T 814 ii 82.14145 ìl

2140,05 n

A

16,5

m A'

23

In B 214 in

B'

30,5

m-C 12 in C' 19 In T 2,149 n _T

5 ,149 n

Ta 6 rn

+ Doorsnede E - E 1s op bEz. Tankers'.

(

I

(20)

C D S T A 15E R S C U E P E N

11.350 tor

i55,00

iii

15.000 ton

onder tIJn kunnen contoin:s

ePtaatstfl)

DEADWEIUIIT LEi1GTE GELADEN IN BALLAST

A 17 in A' 20 ni B .

5 n

B' 30 , 5 in C lL n C' íE rn T b in T.1 ì-i n Ta 5 n

Doorsnede E - E als. op biz. i. Tankers'.

183,00 in A 23 n A'

26

in E 30 in B' 33 in C 3 ni U' IB in T

90b

Hi _T n Ta

6,06 m

-3-1t ,700 ton 57 ,'20 n A 17 n A' 21 in B ij m B' 30 ni 10 in C' 15 n T

io,o6 ni

5,06

n 'a

C,oC

(21)

12.500. ton

16.500 Loi

V R A C H T S C H E P E N

DEADWEIGHT LENGTE

GiJi,EN

TN BALAST

1.1. 7.950 ton

133,00

ru A

8,5

m A'

12,5

ni B 15 un

B'

19 in C 6 rn

C'

10 u D

i6

rn D' 0 ni T

8 ,22 rn

T '1

,22

_ni

Ta

,22

III

'138 oo

i ni A' 17 in 13 20 nl

B'

14 _fl 2 lO un C' 1h ni D 21 ni D' 25 ra T 9 ra _T 5 nu

Ta

S ni

152 38 un

A 1 h in A' 18 un B

20

in

B'

214 in C 8 ni

0'

13 in D

22

un D'

26

rn rj

_{8,63 in}

T

3,63 un

Ta

14 ,63 url

(22)

SPANTVORM ORD.20 V.L.L. C kan nog veel sterker uitwaaien)

(23)

Bijiage 3.

Vereenvoudigde berekening van de kritische belasting op een dekhuis. De afmetingen van het dekhuis zijn ontleend aari de gegevens, vermeld op pag. 1 van Bijlage 2 en de aanvaringssituatie is gegeven in figuur i warin een model van langsdoorsnede is gegeven ter plaatse van een langsdrager onder dek. Aangenomen is dat de langsdragers (2 stuks) in het verlengde liggen van de zijwanden van de machinekamerschacht. Als langsdrager fungeert ook de hoekverbinding tussen dek en

buiten-zijwand van het dekhuis, waarvan aangenornen is dat de effectiviteit even groot is als die van de eigenlijke langsdragers.

Brug

/

E

-.1-I

FIG.1. AANVARINGS SITUATIE

VOOR EEN

LANGSDOOR-SNEDE - MODEL VAN EEN OPBOUW.

Van het zwaar gelijnde deel van het dekhuisfront dat langs de flank van de overspanning ugt, wordt verondersteld dat het vlak blijft. (Dus on-eindig stijf.is.)

Aangenomen is dat er geen ruiten of deuropeningen in het front zijn, dat alles uitgevoerd.is in staal met een vioeigrens van 3000 kgf/cm2 en dat langsdragers en stijlen aan hun emden ingeklernd zijn.

Verder is verondersteld dat de twee betrokken verdiepingen identiek ge-dimensioneerde verbanddelen hebben.

Het bezwijken van de langsdragers en daarmee gelijkgestelde delen gebeurt door gelijktijdig vioeien over de hele doorsnede. De voor het bezwijken nodlge plastische scharnieren ontstaan gelijktijd-ig.

He-t totale oppdrvlak van doorsnede van de langsdragers kan begroot worden op 200 cm2 per dek. Voor het bezwijken isdan nodig 600 tonf. per dek. Wat de frontstijlen betreft, er staan er 11 verdeeld over een breedte van 1180 cm. De stijiafstand bedraagt ongeveer 98 cm, maar van de beplating zal niet meer dan LtD cm effectief zijn als flens voor de stiji als buig-balk.

6,00 m

(24)

E

NA = 536 cm A 36,8 cm2

N.A. op

.

2,1. cm onder hartptoat.

FIG. 2. PLAAT - PROFIEL KARAKTERISTIEKEN,

DEFINITIE PLASTISCH SCHARNIER.

In figuur 2 zijn de relevante gegevens opgenomen en is ook bet plastisch scharnier gedefinleerd. Deze definitie geeft een bavengrens voor de maxi-mum belasting doordat de verwaarloosde schuifspanning nag net opgenomen

zal kunnen worden.

Op bet moment dat de plastische scharnieren gevormd zijn heerst er nag net evenwicht tussen de krachtnen de momenten inì eon frontstijl en de kracht nodig am deze toestand te veraarzaken kan eenvoudig bepaald war-den uit de evenwichtsvoorwaarwar-den, nadat bet plastisch buigend marnent M