Slibscherm - Deel 4

(1)

Onderzoek

constructiemogelijk-heden dicht sl ibscherm

69.30-R 7801

I. ngenieursbureau Havens

Stud

i

ebu reau

(2)

Inhoud / 1.

2.

3.

1

3.2

4.

1

4.2

4.3 blz.

Inleiding

Conclusie

Principe-oplossingen

Algemene omschrijving

Criteria

Constructiemogelijkheden

Scherm

met drijfconstructie

Scherm met kabel tussen dubbeldoek

Scherm met draagkabel

15

19

27

4.4 Scherm dat door schip opzij of naar beneden wordt geduwd,

30 enkelvoudig

4.5 Scherm dat door schip opzij of naar beneden wordt geduwd,

32 dubbelvoudig

4.6 Scherm met beweegbare staanders d.m.v. lineaire motoren

35

4.7 Diafragma - waaierscherm

38

4.8 Scherm met sproeikoppen

40

4.9 Rooster met

magnetische draden

43

4.10 Scherm met celstructuur

44

4.11 Scherm in secties vervangbaar; met drijflichaam en ballast

46

4.12 Scherm in secties vervangbaar; met grondankers en trekkabels

48

4.13 Scherm in secties vervangbaar; met doek op beweegbaar raam-

50 werk

4.14 Scherm in secties vervangbaar; naaldstuwprincipe

52

4.15 Scherm in secties vervangbaar; met opblaasbare kolommen

54

4.16 Scherm in secties vervangbaar; met opblaasbare portalen

56

4.17 Scherm met bewegingsmogelijkheid naar de oever; oprollen

58

4.18 Scherm met bewegingsmogelijkheid naar de oever; harmonika

60

4.19 Scherm met bewegingsmogelijkheid naar de oever; enkel- en

62 meerdelige schuiven

4.20 Scherm met bewegingsmogelijkheid naar de oever; omzwaaien

64

4.21 Lame

II

enscherm

66

4.22 Magnetische balletjes op bodem

68

4.23 Met water oppompbare dam

70

4.24 Scherm met hydraulische beweging

79

4.25 Mechanisch over de bodem beweegbaar scherm

81

4.26 Scherm dat opzij en boven water schuift

83

(3)

Lijst

van figuren

figuur

2

figuur

3 figuur

4

figuur

5

figuur

6 figuur

7 figuur

8

figuur

9 figuur

10

figuur

11

figuur 12

figuur 13

figuur

14 figuur

15

figuur

16

figuur 17

figuur

18

Plattegrond monding Botlek

Profielen

raaien 1 en

2 Scherm met drijfconstructie, constructie

1

Scherm met

kabel tussen

dubbeldoek, constructie

2

Scherm met draagkabel, constructie

3

Scherm

dat door schip opzij

wordt geduwd, constructies

4 en

5 Scherm met beweegbare staanders, constructie

6 Diafragma waaierscherm, constructie

7 Scherm met sproeikoppen, constructie

8

Rooster met

magnetische draden/scherm met celstructuur,

constructies 9 en

10

In secties vervangbare constructies,

constructies 11, 12, 13

en

14 In secties vervangbare constructies,

constructies

15

en

16

Naar de oever bewegende schermen, constructies 17,

18,

19 en

20

Lamellenscherm/magnetische

balletjes op de bodem, constructies

21 en 22

Oppompbare dam, constructie 23

Variant en oppompbare dam, constructie 23

Hydraulisch kleppenscherm/rollenscherm,

constructies 24 en 25

Opzij en boven

water

schuivend scherm, constructie 26

figuur 19

Opzij en

boven water schuivend scherm, doorsnede, cons

tr ,

26 Lijst van bijlagen

bij lage

bijlage

2

bijlage 3

bijlage

4 bijlage 5

bijlage

6

Bovenkant fundering

Gedrag van ankers bij slibscherm

Rendement van een scherm dat gedurende het gehele getij

gesloten is

Keuze tussen een lang of kort slibscherm

Slibschermmateriaal

(4)

1. INLEIDING

In deel 1 werd

een

aanzet

gegeven voor een studie naar een

dicht

slibschermin

de

mond

van

de Botlek.

Daartoe zijn

enkele

randvoorwaarden

zoals getij- en scheepsbewegingen nader

onder-zocht. Tevens

is

de

praktische uitvoerbaarheid van

enkele

dichte

schermen besproken.

De conclusies

waren:

- er moet een oplossing gevonden worden voor het ankerprobleem;

- de bovenkant van het scherm

moet op N.A.P. - 8

m

à

N.A.P. - 9

m

komen te liggen;

- het scherm zal voor ieder schip met een diepgang groter dan

on-geveer 8

m

geopend moeten worden, dat is 1

à

2 keer per getij;

- als de onderkant van het scherm ligt op N.A.P. - 14,65 m dan is

de kracht op het scherm t.g.v. de stromingsdruk 0,735

tonf/m'

bij

een stroomsnelheid van 1,10

mIs.

Als de onderkant van het scherm

ligt op N.A.P. - 16 m, dan is diezelfdekracht

0.918

tonf/m';

- de openings- en sluitingstijden van het scherm zijn zeer afhankelijk

van stromingsomstandigheden en sedimentgehalten;

- de technische uitvoering is niet eenvoudig en de constructie is

kwetsbaar en moeilijk bereikbaar na plaatsing in en op de bodem van

de mond van de Botlek;

- tens Iotte werd in deel 1 de verwacht ing uitgesproken dat een reductie

van het onderhoudsbaggerwerk

van 15%

à

35%

mogelijk

is. Dat is

onge-veer 700.000 m3 baggerwerk per jaar. Deze reductie was zodanig dat

besloten werd om in dit vierde rapport systematisch in te gaan op de

praktische uitvoerbaarheid van verschillende schermconstructies.

De volgende randvoorwaarden worden daarbij aangehouden:

bovenkant scherm

o

p N.A.P.

- 8

,

50 m;

bovenkant fundering op N.A.P. - 16,00 m;

stromingskracht op het scherm is

1

tonf/m'.

lang scherm 400 m; kort scherm 180 m.

Een dergelijk scherm

zal aan een groot aantal eisen moeten voldoen ten

aanzien van:

1. verticale stand;

2. afsluiting aan de bodem;

3. beweging ten behoeve van getij;

4. beweging ten behoeve van scheepvaart;

5. baggermogelijkheden;

6. niet

dichtslibben van scherm;

7. energievoorziening ten behoeve van bewegingsmechanisme;

8. geleiding ten behoeve van bewegingsmechanisme;

9. berging van het scherm;

10. voegconstructies.

(5)

Voor al deze punten zal per scherm een oplossing gevonden moeten

worden.

In hoofdstuk 3 wordt voor ieder probleem één of meerdere princi

pe-oplossingen aangegeven.

In hoofdstuk 4 worden een aantal schermconstructies besproken, waarvan

wordt nagegaan of ze voldoen aan de bovenstaande eisen. Tevens wordt

iedere constructie getoetst aan de volgende vier criteria:

1. construeerbaar; 2. bedrijfszeker;

3 .

onbeschadigbaar of snel vervangbaar;

4. financiële aspecten.

Tenslotte wordt in hoofdstuk 5 een samenvatting gegeven van de in

hoofdstuk

4

gegeven constructiemogelijkheden.

(6)

2. Concl

usie

Aan de hand van het overzicht van de constructiemogelijkheden

dat in hoofdstuk vijf wordt gegeven, kan vrij snel een inzicht

worden verkregen in de haalbaarheid van de diverse bedachte

constructies. Daaruit blijkt dat zowel constructie 23

(opblaas-bare dam) als constructie 26 (scherm dat opzij en boven water

schuift) aantrekkelijk zijn. Uit onderlinge vergelijking echter

blijkt dat de laatste constructie zowel financieel als

construc-tief het meest aantrekkelijk is.

Hierbij gaat het om een scherm dat glijdend in een

geleidingsstructie opzij geschoven kan worden. Onder de oever loopt deze

con-structie omhoog totdat het scherm boven water komt. Hierdoor is

repa-ratie van het scherm een eenvoudige zaak geworden.

Alle bewegende delen bevinden zich boven water of kunnen op deze

wijze boven water gehaald worden.

Alleen de fundering blijft onder water en moet derhalve zeer

degelijk geconstrueerd worden.

De stichtingskosten bedragen ongeveer

.

f 7.10

6•

De jaarlijkse exploitatiekosten bedragen minder dan

f

106•

De verwachte besparing van de baggerkosten bedraagt ongeveer

f 4.10

6•

Deze bedragen rechtvaardigen een nadere uitwerking van dit ontwerp.

Voor een uitvoeriger beschrijving wordt verwezen naar hoofdstuk 4.26.

(7)

3 .

PRI

N

C

I

PE-OPLOSSINGE

N

Aan

d

e

h

and van

d

e e

i

sen ge

n

oe

m

d

in

hoo

f

dst

uk 1

,

k

unnen princ

i

pe-op

loss

in

ge

n v

oo

r

de a

f

zonde

r

lij

k

e prob

l

e

m

e

n w

o

rden

opg

e

st

e

ld.

3 .1

Alge

m

ene o

m

schrijv

i

ng

Bij elke oplossing vo

l

gt een korte o

m

schrijving

w

aaruit in

h

oofd-stuk 4 een mogel ijke technische real isering volgt.De ci

j

fers tussen

h

aakje

du

i

den op de nu

mm

er

i

ng van de diverse

t

y

p

en sc

h

er

m

en.

3.

1 .

1 Ver

t

icale stand

Het scherm moet ondanks de

w

aterdruk verticaal blijven staan

gedurende een getijperiode. Dit kan bereikt worden door middel

van:

a . hangkabe1s.

(3)

Een verticaal doek wordt aan de

b

ovenzijde op zIJn plaats

gehouden door stalen draagkabels. Aan de onderzijde wordt

het doek verankerd in de bodem;

b. drijfvermogen. (1, 2,4,5,10,11,12,15,16,17,18,19,20,21,26)

Met behulp van lucht of een 1icht materiaal kan een scherm

verticaal worden gehouden. Aan de onderzijde wordt het doek

verankerd in de bodem;

c. inklemming in de bodem, of vormgeving scherm (14, 25)

Met een inklemming in de bodemconstructie kan een stijf scherm

verticaal blijven staan;

d. elektromagne tisme. (6,

7, 9, 13, 22)

Door

m

agneten, die met elektriciteit een kracht kunnen

uit-oefenen, kan een stijf scherm verticaal gehouden worden;

e. wateroverdruk. (10, 13, 15,23)

Een oppompbare dam wordt verticaal gehouden door een

water-overdruk in de dam te handhaven. Aan de onderzijde wordt het

scherm verankerd

i

n de bodem;

f.

zijdel ingse steun. (24)

Het scherm blijft verticaal staan door middel van een druk- of

trekstang aan de bovenkant of halverwege het scherm, tot aan

de bodem.

3.1.2 Afsluiting aan de bodem

Een lek aan de bodem geeft ongewenste stroombeelden en verliezen.

Daarom is een afsluiting aan de bodem noodzakelijk. De bovenkant

van de funderingsconstructie wordt gekozen op N.A.P. - 16 m (zie

bij 1age 1).

(8)

Deze afsluiting

kan

op

tweeërlei wijze gereal

iseerd

worden:

a. vast.(l, 2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,13,14,15,16,21,23,24,26)

Door

middel van

een

vaste verankering aan de

funderings-constructie wordt het scherm vastgehouden;

b.

los.

(11,17,18,19,20,22,25)

Door middel van gewichten, elektromagnetisme of een geleiding

wordt het scherm op de funderingsconstructie aangesloten.

3.1.3 Beweging ten behoeve van het getij

Deze beweging kan in principe een langzame beweging zIJn, zodat

hier duidelijk andere eisen gesteld worden dan aan een beweging

ten behoeve van de scheepvaart. Een scherm dat in werking is kan

zowel omlaag als opzij gebracht worden. De keuze hiertussen hangt

af van de aard van de schermconstructie. De eis die gesteld wordt

van een onbeperkte doorvaarthoogte

maakt het ophangen van het scherm

boven de havenmond, onmogelijk.

Deze beweging kan gerealiseerd worden door middel van:

a. stroomdruk.

Daar vrijwel alle bewegingssystemen veel energie vragen, kan de

mogel ijkheid bekeken worden om de energie van het stromende water

çm

te zetten in enerq ie voor de beweg ing van het scherm; deze gedachte

IS niet verder uitgewerkt.

b. hydraulisch. (24)

Het scherm kan omhoog en omlaag geklapt worden door middel van

een hefboom;

c. perslucht.(l, 15, 16, 17)

Het scherm wordt omhoog en omlaag gebracht door respectievelijk

lucht in en uit het scherm of drijflichaam te pompen;

d. waterdruk.(8, 13, 15, 23)

Een pomp pompt het water respectievelijk in en uit het scherm

zodat dit omhoog of omlaag gebracht kan worden;

e. sleepboot. (17,18,19,20)

Een scherm kan vanuit de in werking zijnde situatie met behulp

van een sleepboot worden omgezwaaid, opgevouwen of opgerold en

later weer op soortgel ijke wijze worden uitgevaren;

f.

verticale kabels en drijfl ichaam. (12, 17)

Een scherm kan met behulp van kabels omlaag getrokken worden.

Een drijfl ichaam brengt het scherm weer omhoog;

g. draagkabels. (3)

Een tweede mogelijkheid

is om het scherm met behulp van kabels

omhoog te houden.

Een draagkabel brengt de krachten over naar de

beide oevers (hangbrugsysteem). Het omlaag brengen van het scherm

kan gerealiseerd worden door de kabels te laten vieren zodat het

scherm door de waterdruk naar beneden qeduvd wordt;

(9)

--- -Met ee.n-l'llO-tol'"-- Ï+'l de--funder ing-scon s-t-r-UC-t-i..e---g-e!-ns-taLlee rd

kan-een-sch

er

m bewog

e

n w

o

rden;

I.

elektro

-

m

a

gn

e

ti

s

ch

.

(

6, 7

,

13)

De

o

p

-

en n

e

erg

aa

nd

e b

ew

e

ging v

a

n het

sc

h

e

rm i

s oo

k t

e

r

ea

lis

e

r

e

n

me.t

.i

behu

Lp

van e-

l

e

kt

ro-rnaqne

t.L

s

me.;

_

~

.

j

.

g

ee

n

o

pqe

Ie

g

de be

w

e

g ing ten b

e

h

o

ev

e va

n g

et ij.

(

4, 5

,

-10, 11)

Een sc

h

er

m

zonder op

g

e

l

egde be

w

egin

g

s

m

ogelijk

h

ede

n k

an n

i

et o

m

hoog

of o

m

laag gebracht

w

orden te

n

behoeve van het getij.

k.

l

ieren op

d

e kant.

(26)

3.1.4

Beweging ten behoeve van de scheepvaart

Om een zo hoog mogel ijk rendement van het scherm te verkrijgen

is een snelle beweging van het scherm noodzakelijk bij het

pas-seren van een schip.

a. varen door scherm

(21, 22)

Bij bepaalde typen schermen bestaat de mogel ijkheid om er

doorheen te varen.

b. opzij of naar beneden duwen

(4,5,8,10,11)

Een uit de bodem verankerd flexibel scherm kan opzij of naar

beneden geduwd worden door het te passeren schip.

c. '

;6ewegi

••• , nqsmechan._-lsmeÜ,

2, 3 ~6-,

.

-

_-

7,

fZ-;T-3-, 14-- ---.-~-~~15, 1

s.

•••17 , 18,_'__ f9~23-""~- 24__'

-,25, i6r-

_-'0_"

-

•

De bewegingsmogelijkheden besproken in

3.1.3

kunnen zodanig

worden ontworpen dat ook een snelle beweging van het scherm

mogel ijk is. Voor een juiste werking hiervan moet echter een

goed signaleringssysteem worden ontworpen.

3.1.5

Maatregelen ten behoeve van baggeren bij een scherm

De gemiddelde aanslibbing is ongeveer 1 m in 2 maanden; dat is

na consol idatie ongeveer

65

cm. Onder extreme omstandigheden kan

de diepte in één week tijd echter

w

el

50

cm minder worden. Er

word t vr ijwe I dage Iijks gezogen.

Om dit probleem op te lossen zijn in principe twee verschillende

oplossingen denkbaar:

in de eerste plaats kan de schermconstructie zodanig worden

ont-worpen dat zo dicht mogel ijk bij het scherm, of over het scherm

heen, gezogen of gebaggerd kan worden

(zie bijlage 1);

in de tweede plaats is het denkbaar dat maatregelen getroffen

worden om aansl ibbing te voorkomen.

Als deze gedachten verder uitgewerkt worden zijn mogelijke

op-lossingen:

a. scherm in goed beschermde funderingsconstructie laten zinken.

(1,2,7,9,18,19,23,24,26)

Als de bovenkant van het neergelaten scherm een bepaalde

af-stand onder de contractdiepte ligt kan d

i

cht bij de constructie

(10)

b. l

osse

v

er

pl

aa

t

sbare de

l

en.

{ll

,

1 2,

1 3,

14, 1

5,

1 6,

1 7,2

0,

25 )

Door ge

d

u

r

e

nd

e ee

n

bepaalde daarvoor gesc

h

i

k

te

ti

j

d

e

n

kele

l

osse sc

h

e

rmd

e

l

e

n t

e

v

e

rwi

jderen

k

a

n

zon

d

er

m

oei

I

i

jkh

e

d

e

n

gebaggerd o

f

gezogen

w

orden;

c.

w

ater- of

l

uc

h

tbe

l

lengordij

n

.

(

3,

4 , 5, 6, 8

,

2

1 ,22

)

Dit gee

f

t een

w

atercirculat

i

e die de aa

n

slibbing bij

h

et

scher

m

kan verhinde

r

en;

d. he

t

scher

m

evenwijdig aan de lengteas van de rivier situeren

.

{2, 10)

De stroo

m

l ijnen van de rivier

w

ijken op deze manier niet a

f

.

Eventuele aanslibb

i

ng wordt door de stroo

m

afgevoerd

(zie

bijlage 4);

e . kleine sI ibzuiger. (3)

Met behulp van een duiker of vanaf een schip kan met een kleine

zuiger het overtollige slib worden weggezogen.

3.1.6 Maatregelen naar aanleiding van het dichtslibben van de

scherm-cons tructie

Om te allen

tijde

een goed functioneren van het scherm te

waar-borgen moeten maatregelen worden getroffen om het dichtslibben te

voorkomen. Tevens mag de beweging van het scherm niet gehinderd

worden door los vuil of stenen.

a. ter voorkoming van het d

i

chtslibben kunnen de

rn

aa

t

r

eqe-l

en va

n

Sv

l

i

S

ook hi

e

r in toepassing worden gebracht. (1,2,3,5,7,8,10,15,18,19,24)

b. geheel d

i

chte constructie.

(4,7,9,11,12

,

13,14,

1 6,17,20,23,25)

Met een geheel dichte, niet beweegbare constructie

kunnen er geen

mechanische storingen ten gevolge van het dichtsl ibben plaatsvinden.

c. vervangbare schermonderdelen

(26)

Dit kan nuttig zijn bij storingen van bepaalde onderdelen van het

scherm.

3.1.7 Energievoorziening

ten behoeve van bewegingsmechanisme

Om een beweging ten behoeve van getij of scheepvaart mogelijk te maken

is energie nodig. Er zijn verschillende vormen van energietoevoer

moge Iijk.

a. per element (15)

De beweging per element wordt geregeld door een energievoorziening

op ieder element afzonderl ijk aan te brengen.

b. met behulp van stroomdruk

De getijstroom levert hier de energie om ~et scherm te bewegen.

Dit is niet verder bekeken.

c.

m

et behulp van een leiding. (2,3,6,7,8,9,12,13,14,22,24,25)

De energietoevoer geschied

t

via een leiding of kabel die ove

r

de

bodem loopt of in het sc

h

e

rm

i

s

geplaatst.

(11)

d . pomp-of-compressor -vaAàf--de-eever. (1, 1-6-,

-

17,

:t8-,-z3, 26}---

-Een waterpomp of een compressor zorgt voor de benodigde

energie

in de

vorm van waterdruk of luchtdruk.

e. geen energie nodig.

(4,5,10,11,21)

Een

s

cti

e

rmcons

-

t

r

üc

ET

e

zonder

opgefeg

-

d

bewegingsmechanisme -hee

ft--geen

energietoevoer

nodig.

De energie wordt in dit geval

geleve~d

door het

schip dat

het scherm

opzij duwt.

f. met sleepboot (17,

18, 19, 20)

3.1.8 Geleidingsvoorziening ten behoeve van bewegingsmogelijkheden

Bij verplaatsing van het scherm

is meestal een geleidingsvoorziening

nood zakeIijk.

a. boven- en/of onderkant scherm. (18,19,26)

Voor een zijdelingse verplaatsing is een geleiding noodzakelijk,

deze kan zowel aan de boven- als aan de onderkant van het scherm

worden aangebracht. Deze zijdelingse verplaatsing kan bestaan uit

oprollen, opzijschuiven of een harmonikabeweging.

b. wateroppervlak. (17,20,25)

Met behulp van een sleepboot kan een scherm worden weggevaren.

De bewegingen die hierbij mogelijk zijn, zijn het oprollen,

op-zijschuiven, harmonikabeweging of

wegdraaien.

c . geen geleiding nodig.(1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,12,13,14,15,16,21,23,24)

Bij een verticale beweging is bovengenoemde geleiding niet nodig.

3.1.9 Berging van het scherm

Als het scherm ten behoeve van getij en/of scheepvaart moet worden

verwijderd is een berging van het scherm noodzakel ijk.

a. bodem (1,2,3,6,7,8,12 ,13 ,14,15,16 ,23,24)

Het scherm kan geheel of gedeeltelijk in een bodemconstructie

worden geborgen.

b. opzij (17,18,19,20,25,26)

Dit betekent dat het scherm naar de oevers wordt verplaatst en

daar wordt geborgen in een bergingsconstructie.

c. omhoog

In

verband met de hinder die het omhoogbrengen van een scherm

voor de scheepvaart met zich meebrengt en de eis van een onbeperkte

doorvaarthoogte

is deze bergingsvorm niet acceptabel.

d. geen berging nodig

In

dit

geval

wordt het scherm slechts door een schip opzij geduwd.

(4, 5, 10, 11, 21)

(12)

3.1.10 Voegconstructies

Door de grote lengte van het scherm zal het constructief gezien

meestal eenvoudiger zijn om het scherm in meerdere delen te vervaa rd igen.

Lekkage moet worden vermeden omdat hierdoor het rendement van het scherm afneemt. Daarom is het zaak de voegconstructie goed te ontwerpen.

Verschillende mogelijkheden zijn:

a. aansluiting onderling. (7, 12, 13, 14, 16, 18, 19,25)

Verschillende voegconstructies zr j

n mogelijk om de

afzonder-lijke schermdelen als één geheel te laten functioneren;

b. overlapping schermdelen. (2, 4, 6, 8, 24, 26)

Een overlapping van de afzonderlijke schermdelen kan zowel

worden toegepast bij een scherm dat omlaag gebracht wordt

in de bodem als opzijgeschoven wordt naar de oevers;

c. geen voegconstructie. (1,3,11,17,20,21)

Als het scherm ontworpen wordt in één lengte is geen

voeg-constructie nodig;

d. ook is het mogelijk dat de schermdelen tegen elkaar worden

gedrukt, zodat een slibdichte voeg ontstaat. (5, 10, 15, 23).

(13)

3.2 Criteria

U

i

teindel ijk

zal iedere bedachte

constructie

getoetst

moeten

w

orden aan een viertal criteria, die hieronder nader

worden

uitgewerkt.

1. Construeerbaar

Het scherm of de schermdelen moeten eenvoudig te construeren

zijn. Ten einde stremming van de scheepvaart tijdens de bouw

van het scherm

zoveel mogelijk te voorkomen zullen de delen

van het scherm

op de wal gefabriceerd

moeten worden en op

eenvoudige manier getransporteerd naar de mond van de Botlek.

Bij iedere constructie

moet zeer goed overwogen worden hoe de

uitvoering zal plaatsvinden.

2. Bedr ijfszeker

Dit wordt bereikt

met een scherm met zo weinig mogelijk

beweeg-bare delen. Bij ieder scherm zal bekeken moeten worden wat de

kwetsbaarste onderdelen zijn en hoe eenvoudig herstel kan

plaats-vinden.

3. Onbeschadigbaar of snel vervangbaar

Hierbij wordt vooral gedacht aan beschadiging door krabbende

ankers.

Op dit probleem wordt in bijlage 2 nader ingegaan.

Hier is het van belang dat een oplossing gevonden zou kunnen

worden op een van de volgende wijzen:

a. een sterk scherm, in de bodem verankerd.

Bescherming wordt verkregen door een meeverende

scherm-constructie, die na afglijden van een anker weer in zijn

oorspronkel ijke positie terugkomt;

b. een goedkoop, vervangbaar scherm,

met verankering;

c. een goedkoop, vervangbaar scherm, zonder verankering;

d. losse schermdelen, die weer op de plaats terugkomen, nadat

ze door

het anker

zijn

weggeduwd;

e. bescherming met behulp van een vangkabel (zie bijlage 2).

4. Financiële aspecten

Hierbij komen de volgende punten voor behandeling in aanmerking:

a. geschatte besparing van de baggerkosten;

b. geschatte energiekosten;

c. verkapitaliseerde aanlegkosten.

Als

uitgegaan

wordt van een

-

jaarl

ijkse besparigg van 500.000

à

900.000 m3 baggerwerk

(zeg

700.000 m3

~

f 4

.10

=)

,

dan d~kken

kosten en baten elkaar juist

als de

geschatte energiekosten plus

de verkapitaliseerde aanlegkosten

f

4.106

=

bedr~gen.

Het scherm wordt

aantrekkel

ijk

als de besparing

meer

dan

10%

van

de stichtingskosten bedraagt.

(14)

4. CONSTRUCTIEMOGELIJKHEDEN

In dit hoofdstuk wordt achtereenvolgens een beschrijving gegeven van een aantal denkbare schermconstructies.

Na een korte beschrijving van het scherm wordt aan de hand van

de aan de constructie te stellen eisen nagegaan of het scherm hieraan voldoet. Tenslotte wordt ieder scherm getoetst aan de vier criteria.

De volgende schermconstructies worden behandeld: 1. scherm met drijfconstructie

2. scherm met kabel tussen dubbeldoek

3. scherm met hangkabel

4. scherm dat door schip opzij of

naar beneden wordt geduwd,

enkelvoudig

5. idem, dubbelvoudig

6. scherm met beweegbare staanders d.m.v. lineaire motoren

7. diafragma - waaierscherm

8. scherm ~et sproeikoppen

9. rooster met magnetische draden

10. scherm met celstructuur

11. scherm in secties vervangbaar; met drijflichaam en ballast

12. scherm in secties vervangbaar;

met grondankers en trekkabels

13 .

scherm in secties vervangbaar; met doek op beweegbaar raamwerk

14. scherm in secties vervangbaar; naaldstuwprincipe

15. scherm in secties vervangbaar; met opblaasbare kolommen

16. scherm in secties vervangbaa r;

met opblaasbare portalen

17. scherm met bewegingsmogelijkheid

naar de oever; oprol Ien

18. scherm met bewegingsmogel ijkheid naar de oever; harmon ika

19. scherm met bewegingsmogel ijkheid naar de oever; enkel- en

meerdelige schuiven

20. scherm met bewegingsmogel ijkheid naar de oever; omzwaaien

21. lamellenscherm

22. magnetische balletjes op bodem

23. met water oppompbare dam

24. scherm met hydraulische beweging

25. scherm dat over de bodem

rolt

(15)

4 .

1 S

che

r

m m

e

t dr

i

jf

co

n

s

tru

c

t

ie

4.1 .

1 Co

n

s

t

r

u

c

ti

e

D

it

sc

h

er

m

bes

t

aat

uit

ku

n

st

stofd

oe

k

,

w

aa

r

aa

n d

e bovenzij

d

e een

dr

i

jfco

n

structie

is bevestigd. Deze is gevuld

m

et lucht. Voor

h

et

laten zak

k

en van het scher

m m

oet de

lu

cht

u

it de drijfconstr

u

ctie

o

nt

snappen e

n

moet aan

h

et sc

h

er

m

de nodige ballas

t

aan

w

ezig zijn

o

m

het naar de bode

m

te laten zakken. In de bodem kan een

construc-tie

w

orden gedacht

,

waarin

h

et sc

h

e

rm w

ordt opge

b

orgen om bescha

d

i-gingen van bijvoorbeeld krabbende ankers tegen te gaan (

f

iguur

3).

Als één groot drijflichaa

m

gekozen wordt zal de

beschermingsconstruc-tie in de bode

m

erg groot

w

orden. Daaro

m

wordt eerder aan een aantal

kleinere drijflichamen gedacht die op verschillende hoogten worden

aangebracht

. H

et voordeel hiervan is tevens, dat de bed

r

ijfszekerheid

toeneemt. De afmetingen

m

oeten in dat geval zodanig zijn dat b

i

j het

niet functioneren van één drijflichaam de overige nog voldoende op

waartse kracht bezitten om het scherm verticaal te houden.

4.1.2 Aan de constructie te stellen eisen

1. Verticale stand

---Het scherm wordt omhoog gehouden door een drijflichaam. De stand

van het scherm is afhankel ijk van het drijfvermogen van het

drijflichaam. Zie ook hoofdstuk 4.2.2 punt 1.

Uit deel 1 volgt,dat bij een stromingsdruk van 1 tonf/m' en een

ge

w

icht van het doek van 30 kgf/m2

"

de benodigd

e

Iiftkracht groter

dan 1

,

1 tonf/m' moet zijn (zie blz. 19 van dit rapport)

.

\-\\tJ

(16)

2.

~f~!~I~I~9_~__~~~~

Het schermdoek

zit

vast

verankerd aan de

funderingsconstructie

en maakt hier

één geheel mee uit.

De horizontale kracht op de verankeringsconstructie

in de bodem

is gelijk

aan de stromingsdruk van 1

tonfjml

•

De verticale

kracht op de

verankeringsconstructie

is gel ijk aan de

1iftkracht

min

het gewicht van het scherm

is 0,9 tonf/m

l•

3. ~~~~91~9_E_b~~_~_b_911

Als de lucht uit de drijfconstructie wordt gelaten zakt het

scherm

omlaag door de aanwezige ballast aan het scherm. Om

het

drijfl ichaam

te vullen is de volgende tijd nodig.

Benodigd

volume per mi

=

1,1

m3 bij 1,25

ato; d.i. 1,4

m3 bij

1 ato.

Lengte scherm

=

180 m.

Totaalvolume drijflichaam

180 . 1,4

m3

=

252 m3.

Wordt als voorbeeld genomen een compressor met

vermogen van 75 pk,

die bij 7 ato

%

6,5 m3/min. levert.

Bij 1 ato:

7 .

6,5

=

46 m3/min.

T 'IJ'd

_{voor vu}

11 _{en ~}

252

'V_'V

6 _mln.

.

Stel eventuele verliezen:

5 min.

Totale tijd voor het vullen

%

11 min.

4. ê~~~91~9_!_bQ~y~_y__b~y~~C!

Hetzelfde bewegingsmechanisme als dat ten behoeve van het getij

wordt gebruikt voor de beweging ten behoeve van de scheepvaart.

Stel totale tijd voor het ledigen

~

11 min., dan is voor het

laten zakken en oprichten een tijd nodig van ca. 25 minuten.

5. ~~~~~~9~!_E_e~~_Y_99~C~~_~ll_b~

Daar er geen bewegingsmechanismen

in de funderingsconstructie

aanwezig zijn, kan deze eenvoudig worden uitgevoerd.

De constructie moet zodanig worden gedimensioneerd dat de zuigpijp

over de constructie heenglijdt (zie bijlage 1).

De bovenkant van

het drijfl ichaam zal hiertoe uit hard en sterk materiaal moeten

bestaan. Het gewicht hiervan is dan tevens voldoende ballast om het

scherm omlaag te laten zakken. Om te voorkomen dat er aansl ibbing

bij het scherm komt, zou overwogen kunnen worden om het scherm

even-wijdig aan de as van de rivier te leggen. De stroom! ijnen bij de

bodem van de rivier wijken

dan niet af en eventuele aanslibbing bij

het scherm wordt door de stroom weer

afgevoerd.

Het scherm wordt daardoor echter

weer langer en duurder

(zie

bij 1age

4).

(17)

6 .

~

~~

!~

~

g

~

!

~

_

~

~~

~

_~~~

!

~

l~i

~g_

~

~_~

l~

~!

~!L~~_

~

~~

~

~~~~!~

~

~!!~

H

et sc

h

e

rm i

s gebo

uw

d a

l

s een

g

e

h

eel dic

ht

e co

n

str

u

ctie, zoda

t

er

gee

n me

c

hani

sc

h

e

st

or

ing

e

n kunn

e

n

o

n

t

st

aa

n

.

D

e bove

nkan

t

v

a

n

de

f

u

nderingsconst

r

uctie

m

oet zodanig

w

orden gedi

m

ensio

n

eer

d

a

t

bij

h

e

t

o

m

laagko

m

e

n

va

n h

et scher

m

di

t n

ie

t

ge

hi

nder

d w

ordt

door gesed

im

e

nt

eerd slib.

7. S~gl~~ll~9_!_~~~_~_~~~~9L~g~~~9~!ll~~~~~~

Het vullen en

l

edigen

m

e

t lu

cht van de drijfconstructie geschiedt

m

et co

m

pressoren vana

f

de oeve

r

. Dit bete

k

ent dat het drijfl ichaa

m

uit een lange slu

r

f bestaat, die even lang is als het scher

m

.

Het oppompen van het drijflichaa

m

kan met

n

ormale compressoren

u

i

tgevoerd worden, zodat er zich hierbij geen energieproblemen

zullen voordoen

.

8. §~!~i~l~g~~~~LL~9__9L~9~~~9~lll~b~~~~

Niet van toepassing.

9. ~~~gl~g_~~~_b~!_~~~~~~

Als de lucht uit het drij

f

lichaam wordt gelaten zal het scherm

omlaagkomen. Het

i

s echter niet te verwachten dat het scherm

verticaal zal zakken. Door de aanwezige stroom zal het scherm

ho

r

izontaal neergeklapt worden. Om dit te ondervangen is een

constructie nodig zoals beschreven bij het scherm met k~bel

tussen dubbeldoek

(zie 4.2). Hier lijkt het weinig zinvol om

dit verder uit te werken.

10. Y9~g~~!~!l~_!~__~~~!

Daar het

'

drijflichaam in één geheel over de totale lengte van het

scherm aanwezig is, worden geen voegconstructies toegepast.

(18)

4.1.3 Criteria voor beoordel ing

4.1.3.1 Construeerbaar

Het scherm met drijfl ichaam is goed te realiseren.

De geprefabriceerde constructie kan bijvoorbeeld als een zinker

met drijvende bokken naar de mond van de Botlek worden gebracht

en daar, in een van tevoren gebaggerde sleuf worden afgezonken.

Bijzondere aandacht moet geschonken worden aan de aansluitingen

van het drijflichaam met de luchttoevoer vanaf de oever.

4.1.3.2 Bedrijfszeker

De constructie is betrekkeI ijk eenvoudig, met onder water weinig

mechanisch beweegbare delen. Op de oever kan een reservepomp worden

opgesteld. Door meerdere drijfl ichamen wordt de bedrijfszekerheid

vergroot. Een bezwaar is echter, dat de drijfl ichamen niet in

secties zijn verdeeld. Daarom zal bijzondere zorg moeten worden

besteed aan de blijvende waterdichtheid van de drijfl ichamen.

4.1.3.3 Onbeschadigbaar of snel vervangbaar

Het is niet uitgesloten dat ankers e.d. achter het scherm of de

funderingsconstructie blijven haken. Het scherm is dan moeilijk te

vervangen. Om dit probleem te ondervangen moet het scherm zo sterk

mogel ijk worden uitgevoerd. De vormgeving moet zodanig zijn dat

ankers nergens achter blijven haken. In geopende toestand veert de

construçtie mee, waardoor een anker van het scherm afglijdt.

In gesloten toestand zal het anker over de constructie heen moeten

schuiven. Het probleem is echter, dat door de stroom het scherm

eerder naast als in de fundering terecht zal komen, waardoor het

_

g~~!1

__

~e~<::~~rITlI

tegen ankers en s_çhroeven

_

ng

_

van schepen met

_

grote

diepgang heeft.

Uit eerder verricht onderzoek van het Nederlqnds Sche~psbouwkundig

Proefstation (Sleepproefrapport nr. 125, juli 1961) is gebleken dat

het liggende scherm niet in de schroef gezogen wordt. Op grond van

-

--

aeriiógelijkheidvan beschad l

ql

nq door ankers ede

ook b

Ij

laqen 2

en 6)

-

moet dit scherm afgewezen worden.

i .;-:.

4.1.3.4 Financiële aspecten

Deze zijn niet nader bekeken omdat het scherm beschadigd kan worden

(19)

4 .

2 Scherm m

e

t k

a

bel tu

sse

n du

b

e

ld

oe

k

4 .2.

1 Cons

tru

ct

i

e

H

e

t h

ie

r b

esc

hr

e

v

e

n

sc

h

er

m h

ee

ft b

ove

ni

n een

dr

i

jfl

ic

haa

m

,

t

e

rw

ij

l

de o

n

derkan

t

aan de

f

under

i

ngsconstruc

t

ie

w

o

r

dt verankerd. Door

h

et

sc

h

er

m l

open vert

i

caa

l

op afstande

n

va

n

2 m

ver

t

icale staaldraden.

di

e o

n

-der

+

90

0

door ee

n

sc

hij

f o

m

gebogen, aan

h

orizontale trekkabe

l

s

w

o

r

den verbonden.

(f

i

g. 4)

De horizon

t

ale tre

k

kabe

l

s lopen in een kas van de zinkerconstructie en

worden vanaf de wal door een trekinstallatie (hydraulisch of elektrisc

h

e

l

ieren

)

bewogen,

w

aardoo

r

het scherm naa

r

beneden

w

ordt getrokken.

Hierdoor is het zeker dat het scher

m

in geopende toestand in zin geheel

in de funderingsconstructie terecht komt, zodat het niet door ankers of

scheepsschroeven beschad

i

gd kan worden.

4.2.2 Aan de constructie te stellen eisen

4.2.2.1 Verticale stand

Het scherm wordt omhooggehouden door een drijflichaam. De stand van het

scherm is afhankel ijk van het drijfvermogen van het drijfl ichaam.

In elk punt van het scherm wordt de richting bepaald door de krachten

die op het scherm boven dat punt worden uitgeoefend.

8.507

Als: Pw

=

stromingsd ruk in tonf/m2

F

stro~ingsd ruk over de hele hoogte van het scherm in

w

tonf mi

F~

₌

_{Iiftkracht in tonf/}

_m

l

K

en

K

₌

ontbondenen van de krachten in het scherm in

x

y

y-richting in

tonf /m'

(20)

dan kan, bij verwaarlozing van het eigen gewicht van het scherm, een eenvoudige uitdrukking voor de stand van het scherm gevonden

worden:

.i'i. _

K

d

x -

....:t... K x

=

F~ Y

J

o

pw dy

Als de stro

m

ingsdruk

deeld is wordt dat:

.i'i.

₌

F~

dx

p 'Y

w

F~

dx

p .y dy

_w

F~

.x

=

{-

pw'y

2

x

=

Pw

2

2F'

y

~

ge

l

ijk

m

atig over de hoogte van het scherm

ver-Per strekkende meter doek wordt als randvoorwaarde aangehouden Ten

totale stromingsdruk van 1 tonf (zie hoofdstuk 1). Dan is p

= ---

=

0,133 tonf/m' hoogte, als de stromingsdruk gelijkmatig overwde ~ó6gte

verdeeld wordt gedacht.

De liftkracht F

i

=

~

TI

D2

P

w g

waarin: D

=

diameter drijfl ichaam in m

Pw~

dichtheid water

=

1012 kg/m3

g

=

versnelling van de zwaartekracht

_9,81

_mis

2

_.

Dus:

F

i

=

0,78 D

2

.10

4

N

=

0,78 D

2

tonf

x

=

0,085

y

2 D

2

Totale uitwijking voor y

=

7,5 m is dan 4,78

02

In de fi

g

uur op de volgende blz. is voor een scher~h~ogte van

7,50

m

i

h

~

_

t.

y

erband t

u

ssen ge be

l1Q

dJ

gçl

E;!

d

.iame

ter.cven __

h

e

t.

d

J

L

U

chaa

m

en--de

J

_

(21)

1

-I

Q

f~t"''na

qt"l'-\:c:\.'bo.Wt

ioot -ee e o: ...kC:"'h.l\

4.2.2.2 Afsluiting aan de bodem

Het drijflichaam wordt met de kabels vastgehouden aan de funderings-constructie. Dit betekent dat in het schermdoek geen trekkrachten op-treden. De verbinding met de funderingsconstructie kan derhalve een-voudig zijn.

4.2.2.3 Beweging ten behoeve van het getij

Met behulp van de kabels die aan het drijflichaam vastzitten wordt het scherm omlaag getrokken.

Dimensionering kabels en trekinrichting

Voor de opdrijvende kracht van het drijflichaam wordt uitgegaan van 1100 kgf/mi bij een diameter D

=

1,20 m (zie figuur 4.2.2).

De totale lengte van het scherm is 400 m. Onderl inge afstand kabels is 2 m.

(22)

Bepaling van de verticale kabels

Benodigde trekkracht drijflichaam

=

2 x 1100 kgf

=

2200 kgf. Als: F trekkracht in trekkende par t.

v

L trekkracht in ha lende part.

Ct kabe Ifactor

f = wrijvingscoëfficiënt as - schijf r st raa I as van sch ijf (aanname) , dan is: (L (1 + r.f) Fv =

G"

{1 - r.f} _ 2200 (1 + 0,125) V

-Q,9ä

(1 - 0,125) . 2245 . 1,28 . 4,8 V

Waarin de veiligheidsfactor Vals groepsfactor wordt bepaald: Groepsfactor V

basisfactor

4,-betrekkelijke belasting 0,1 betrekkeI ijke

gebruiks-duur 0,0

dyn. belasting 0,0

kabe 11oop 0, 1

bijz. omstandigheden 0,6 (corrosie, schuren e.d.)

Totaal ~4:~

Benodigde kabel

0

16 mm 6 x 19 S + 1 st.k.

Breukbelasting 160/179 kgf/mm2 Breukbelasting 14.900 kgf Diam. schijf 43 x kabeldiam.

=

43 x 16 mm

=

688 mm

Hierbij kan bijvoorbeeld aan aramide touw gedacht worden, dat buigzaam en sterk is.

Bepaling horizontale trekkabels

De verticale kabels worden in de funderingsconstructie bevestigd aan een hor lzon ta le kabel (of stalen trekstang).

(23)

Aanname secties van 50 m slibscherm = 25 vert. kabels op 1 trekkabel. De horizontale kabels moeten minimaal via 2 leidschijven vanaf de bodem naar de trekinstallatie op de wal worden gevoerd.

Aangenomen wrijvingsfactor 1,10 Minimale basisfactor voor staalkabel Wrijvingsfactor staalkabel op beton langste kabel afstand

Gewicht kabel per mi

2 schijven = 1,20 = 4 -

,

0,5 = + 400 m = + 20 kgf vert. kabels

+

(25.2245. 1,28) wrijving

+

+ (0,5.400.20)~ 1,20 (71840 + 400) 1,20

Benodigde kabel 91 tf x 4 = 364 tf. _Aantal _{kabels =}

_8.

Kabels met breukbelasting van 380 tf zijn redel ijk verkrijgbaar. Diam. kabel 76 mmo

Diam. leidschijven

:t

40 x 76 mm = 3040 mm"'~=~. Bepal ing vermogen voor het neerhalen van het scherm

Dit neerhalen kan zowel hydraulisch gebeuren, als met behulp van elektrisch aangedreven lieren.

Hydraulisch neerhalen van het sch~rm Benodigde trekkracht

₈

_{x 91 tf = Z~~=J:!'}

10

= 0,8-?

8

x 728 tf Stel mech. rendement

Slag plunjer

Max. 01 iedruk ::;

11 m. 100 atm.

Stel op elke kabel een hydr. unit

=

8 units. Per unit ~

ll~=~!.

(24)

F

=

~

d' P

---7

d

=

vr;-1

1 )

4000

0,785.100

=

_==~====

38 5

cm

d

Benodigde ol ie per cilinder

v

=

rr

d2 I (I iter)

t;

=

0,785. 3,85

2

110 =

1280

Totaal benodigde olie

8 x

1

280 10240

1iter. Stel scherm in

5

min. naar beneden.

1280

Benodigde pompopbrengst

--5--

=

~=ll~~

Benodigd vermogen per unit bij hydr. rendement

=

0,8.

N

₌

Q.

p

600.0,8

256.100 =

53

kW

=

_600.0,8

Totale vermogen

8

x

53

kW

424

kW

======.

Scherm naar beneden in 2 min. Pompopbrengst

--2--

1280

=

640

I/min. Benodigd vermogen per unit

N - 640.100

_{- 6}

₈

₌

₁₃₃

k

_W.

00.0,

Totale vermogen

8

x

133

kW

=

1064

kW. Neerhalen van scherm d.m.v. elektrische I ieren

Benodigde trekkracht

8 x 91

tf =

728

tf.

Stel de

8

horizontale kabels op 1 juk in te halen door 2 I ieren.

/

Tussen I ieren en juk een

3/2

schijfsblok Per I'Ier

--2-

728 ₌

364

tf.

Trekkracht in ha Iende part

364

x

0,23

_{= ~~=!!.}

Kabel

6

x

19

+

1

st. k

o

38

mmo

Trommeldiam. I ieren

39

x

38

mm

=

1482

mm

₌

1,50

m. Stel scherm neerhalen in 2 ~in.

Snelheid V in halende part

55 ₂

m -

_-

27,5

m/min.

55

Toerental trommel n

=

2

rr

d

5,83

omw/min ~

6

omw/min. Toerental motor

1000

omw/min. Vermogen per Iier

84000. 11

6

(25)

4.2.2.4 Beweging ten behoeve van de scheepvaart

Hetzelfde bewegingsmechanisme dat ten behoeve van het getij wordt gebruikt kan voor de beweging ten behoeve van de scheepvaart worden gebruikt. Uit de hiervoor gaande berekening bI ijkt dat het scherm

in 2 à

5

minuten naar beneden getrokken kan worden. Het rendement van het scherm kan hierdoor hoog blijven.

4.2.2.5 Maatregelen ten behoeve van baggeren bij het scherm

In neergetrokken toestand moet het scherm geheel in de constructie zIJn opgenomen, zodat de sleepkop van de zuiger erover heen kan

(ziebi j 1ag e 1).

Door het scherm evenwijdig aan de stroomlijn te situeren wordt aan-sI ibbing goeddeels voorkomen in de buurt van het scherm (zie bijlage

4).

Bo~enstaande berekeningen werden uitgevoerd voor het lange scherm

(400 m).

4.2.2.6 Maatregelen ter voorkoming van het dichtslibben van de schermconstructie De sI ibophoping bij en op het scherm kan effectief worden tegengegaan door een secundair water- of luchtbellenscherm in de

funderings-constructie te bouwen. Een klein debiet geeft al voldoende water-circulatie om te verhinderen dat het slib zich bij of op het scherm afzet.

Het bewegingsmechanisme van kabels en schijven onder water vraagt bijzondere voorzieningen voor het optimaal kunnen functioneren ervan. 4.2.2.7 Energievoorziening ten behoeve van bewegingsmechanisme

Het neerlaten van het scherm wordt geregeld vanaf de oever.

Dit is technisch te realiseren met een hydraulische pompinstallatie of met elektrische lieren.

Zie voor de dimensionering bij punt 3: Beweging ten behoeve van het get ij.

4.2.2.8 Geleid'Îngsvoorziening voor beweg ingsmogel ijkheden Niet van toepassing.

4.2.2.9 Berging van scherm na beweging ten behoeve van getij en/of scheepvaart Een globaal ontwerp van het scherm is getekend op tekening nr.

4.

Hierop is te zien dat het drijflichaam in de funderingsconstructie

is opgenomen als het scherm is neergelaten.

Ook het doek bevindt zich in opgevouwen toestand in de funderings-constructie.

(26)

4.2.2.10 Voegconstructie tussen de schermdelen

Het scherm is in

8

secties van 50 m vervaardigd.

Deze secties zijn zodanig geconstrueerd dat afzonderlijk functioneren mogel ijk is.

Een voegconstructie met behulp van bijvoorbeeld een overlap zal bij uitvoering nog de nodige aandacht moeten krijgen.

4.2.3 Criteria voor beoordeling 4.2.3.1 Construeerbaar

Gelet op de reeds uitgevoerde globale berekeningen lijkt dit scherm construeerbaar.

4.2.3.2 Bedrijfszeker

De bedrijfszekerheid is technisch redelijk realiseerbaar.

De aard van de constructie, met veel beweegbare delen in de funderi ngs-constructie en het scherm, brengt met zich mee dat het scherm bij be-schadigingen vrij lang buiten bedrijf zal zijn. Hierdoor loopt het rendement aanzienlijk terug. Gezien het grote aantal bewegende dèlen, die slechts met een duiker te bereiken zijn, moet dit toch wel als een bezwaar worden aangemerkt.

4.2.3.3 Onbeschadigbaar of snel vervangbaar

Indien voor het ophouden van het scherm van lucht gebruik wordt gemaakt, is het noodzakelijk het drijflichaam geheel in de zinker-constructie te laten zakken (krabbende ankers of beschadiging van passerend schip).

Hiervoor is een grote inkassing noodzakelijk, hetgeen inhoudt dat krabbende ankers hierachter bI ijven haken.

Beschadigingen zijn niet uitgesloten en snel vervangbaar lijkt in eerste instantie niet mogel ijk.

4.2.3.4 Financiële aspecten

(27)

4.3 4.3.1

Scherm met draagkabel Constructie

Een scherm bestaande uit kunststofdoek wordt bevestigd aan stalen draagkabels (figuur 5). De verticale krachten in het scherm worden opgenomen door één kabel gespannen tussen 2 heftorens op een hoogte van N.A.P. + 21,00 m. De bevestigingspunten van de kabel zijn 220 m

van elkaar gelegen.

Om de doorvaartbreedte niet teveel te beperken wordt het laagste punt van de kabel gebracht op N.A.P. - 10 m.

De doorhang van de kabel is 31 m. Voor de belasting is aangenomen q = 400 kgf/mi horizontaal; ten gevolge van deze aanname wordt een parabolische kabelverloop verkregen.

De horizontale kracht ten gevolge van de stroomdruk wordt opgenomen door

4

kabels ( q

=

250 kgf/mi). Het kabelverloop is parabolisch met een maximale uitwijking van 55 m.

Het kunststofdoek wordt vastgehouden door verticale hangdraden die bevestigd zijn aan de draagkabel. Aan de onderzijde moet het doek worden verankerd in de bodem. Deze constructie moet zodanig zijn, dat ankers erover heengl ijden.

Aan de oostzijde van het slibscherm vindt de verankering plaats aan een betonnen heftoren gefundeerd in een pijlerconstructie. De horizon-tale kabels in het doek worden verankerd in een ankerblok gelegen in de pijler. Deze pijler moet gebouwd worden aan het einde van de onder-waterdoorn. Aan de westzijde vindt de verankering plaats aan een beton-nen heftoren gefundeerd in een gewapend betonnen fundatieblok.

De horizontale kabels in het doek worden bevestigd aan het gewapend betonnen fundatieblok.

4.3.2 Aan de constructie te stellen eisen 4.3.2.1 Verticale stand

De verticale stand wordt gewaarborgd door de draagkabel die over twee heftorens is gespannen. De op te nemen krachten staan in figuur 5 aan-gegeven. Tevens staan in deze figuur de krachten aangegeven die moeten worden opgenomen ten gevolge van de stroomdruk. Zowel de draagkabel als het schermdoek hebben een parabolisch verloop.

Er is een vaste verankering van het doek aan de funderingsconstructie. Deze verankering moet zodanig gedimensioneerd zijn dat het de trek-kracht kan opnemen die in het doek aanwezig is bij het verticaal houden van het scherm. Daar de stromingsdruk niet wordt opgenomen door de fun-dering, maar door de heftorens krijgt het scherm in horizontale zin een parabolische vorm. De funderingsconstructie volgt het horizontale ver

-loop van het scherm en heeft dus ook een parabolische vorm. 4.3.2.3 Beweging ten behoeve van het getij

Deze relatief langzame beweging kan eenvoudig worden uitgevoerd door de draagkabel te laten zakken als het scherm omlaag moet en in te korten als het scherm omhoog moet.

(28)

4.3.2.4 Beweging ten behoeve van de scheepvaart

Dit is een relatief snelle beweging en zal dus in een zo kort mogelijke tijd moeten worden uitgevoerd. Hiertoe kunnen in de beide heftorens contragewichten aan de draagkabel worden bevestigd. Er is dan een kleine kracht nodig om de draagkabel in beweging te krijgen bij het omhooghalen van het scherm. Het energieverbruik is hierdoor erg gering. 4.3.2.5 Maatregelen ten behoeve van baggeren bij het scherm

De gebogen vorm van het scherm maakt het extra moeilijk om in de buurt van het sIibscherm onderhoudsbaggerwerk uit te voeren. Slechts als bij het naar beneden laten zakken van het scherm dit vol led ig in de funde-ringsconstructie kan worden opgeborgen, is baggeren dicht bij het scherm moge 1 ijk. Eventueel kan een water- of luchtbellenscherm in de fundering overwogen worden. Het voordeel van het geringe energieverbruik is daar-mee echter vervallen. Eventueel kan met behulp van een duiker of vanaf

een schip met een kleine zuiger het overtollige slib worden weggezogen. Dit is echter een zeer kostbare zaak.

4.3.2.6 Maatregelen naar aanleiding van dichtslibben schermconstructie

Alle bewegende delen van de schermconstructie bevinden zich boven de funderingsconstructie en tussen het dubbel uitgevoerde doek. Er kunnen dus geen mechanische storingen naar aanleiding van het dichtslibben ontstaan. Als besloten wordt dat het scherm volledig in de funderings-constructie kan worden opgenomen, moet hier ter bestrijding van de sedi-mentatie een water- of luchtbellenscherm worden ingebouwd.

4.3.2.7 Energievoorziening ten behoeve van bewegingsmechanisme

De beweging van het scherm komt tot stand via de draagkabel die naar de beide heftorens loopt. Door de toepassing van contragewichten is er praktisch geen energieverbruik van het bewegingsmechanisme.

Met behulp van elektromotoren is dit eenvoudig te realiseren. 4.3.2.8 Geleidingsvoorziening voor bewegingsmogelijkheden

Niet van toepassing. 4.3.2.9 Berging van het scherm

Als het scherm ten behoeve van het getij en/of scheepvaart omlaag gebracht moet worden, is een zekere bescherming van het scherm tegen bijvoorbeeld krabbende ankers en tegen de schroef van diepstekende schepen noodzakel ijk. Het is echter niet te verwachten dat het scherm verticaal in de bergingsruimte zal zakken. Maatregelen om dit te rea-liseren zijn besproken bij het scherm met kabel tussen dubbeldoek (zie 4.1.2).

Het schermdoek moet uit één gedeelte worden vervaardigd om goed te kunnen functioneren.

(29)

4.3.3 Criteria voor beoordeling

4.3.3.1 Construeerbaar

Ter weerszijden van het scherm worden twee heftorens opgericht.

Daar-tussen wordt een draagkabel gespannen die het scherm verticaal houdt. Deze constructie is zeker uitvoerbaar, alhoewel tijdens de uitvoering grote hinder voor de scheepvaart zal optreden. De in de kabels en hef-toren ontstane krachten geven geen aanleiding tot moeilijkheden.

Daar het bewegingsmechanisme zich op de beide oevers bevindt, is een bepaalde mate van bedrijfszekerheid gewaarborgd.

4.3.3.3 Onbeschadigbaar of snel vervangbaar

Moei I ijkheden worden verwacht bij het neerlaten van het scherm. Het scherm en de kabels kunnen niet in een inkassing geleid worden. Hier-door bestaat de mogelijkheid dat het scherm wordt beschadigd door ankers e.d., die achter de kabels zullen blijven haken, of door de schroef van een diepstekend schip.

Om een indruk te verkrijgen van de aanlegkosten is een zeer globale raming gemaakt:

heftoren + fundatieblok wes tz ijde

_f

_1,5

*

10 ~

-heftoren _{+ fundatieblok} _oostzijde _(doorn)

_f

_2,5

*

10~

-veranker ing in de bodem

_f

_2,5

*

10~

-staa Ikabe Is + doek

_f

_{1 ,5}

*

1 O~

-elektrisch + werktuigbouwk. gedee Ite

_f

_{1 ,0}

*

10~

(30)

-4.4 Scherm dat door schip opzij of naar beneden wordt geduwd, enkelvoudig

4.4.1 Constructie

De gedachten gaan uit naar een scherm dat bij scheepspassage niet neer-gelaten behoeft te worden, dat door een drijflichaam aan de bovenkant constant omhoog staat en bij scheepspassage door de romp van het schip opzij of omlaag gedrukt wordt.

Een enkelvoudig scherm bestaat uit een kunststofdoek met aan de boven-kant een drijflichaam. Dit drijflichaam heeft een permanent

drijfver-mogen (zie figuur 6).

De verticale stand van het scherm wordt door een drijflichaam gewaar-borgd. Dit kan bestaan uit lucht of een materiaal met een opdrijvend vermogen. Zie ook hoofdstuk 4.1.2 punt 1 en 4.2.2 punt 1.

Het scherm is verankerd aan de funderingsconstructie en maakt zodoende deel uit van die constructie.

4.4.2.3 Beweging ten behoeve van getij

Het scherm heeft geen opgelegde bewegingsmogelijkheid. 4.4.2.4 Beweging ten behoeve van de scheepvaart

Het scherm is zodanig ontworpen dat de scheepvaart het scherm opzij of omlaag duwt. De voordelen hiervan zijn tweeledig:

in de eerste plaats behoeft bij scheepspassage niet het gehele scherm te worden verwijderd; dit komt het rendement ten goede;

in de tweede plaats zijn zowel de energiekosten, als de kosten voor bediening van het scherm nihil.

4.4.2.5 Maatregelen ten behoeve van baggeren bij scherm

Het scherm heeft geen bewegingsmechanismen die beschadigd kunnen worden tijdens het baggeren. Een dergelijk scherm zal echter toch een obstakel vormen voor het baggeren. Een oplossing kan gevonden worden door het aan-leggen van een water- of luchtbellenscherm.

4.4.2.6 Maatregelen naar aanleiding van dichtslibben schermconstructie

Het scherm is gebouwd als een geheel dichte constructie en zal niet gehinderd worden in zijn bewegingen door gesedimenteerd sI ib. 4.4.2.7 Energievoorziening ten behoeve van bewegingsmogelijkheden

Het scherm heeft geen vanaf de kant gestuurde bewegingsmogelijkheden. Het schip dat een scherm omlaag drukt levert dus de benodigde energie.

4.4.2.8 Geleidingsvoorziening voor bewegingsmogelijkheden Niet van toepassing.

(31)

4.4.2.9 Berging van het scherm Niet van toepassing.

Oe schermen kunnen in secties worden vervaardigd en op de bodem ge-plaatst. Het is niet noodzakelijk dat hiertussen een voegconstructie wordt aangebracht. Oe secties kunnen zodoende alle afzonderlijk be-wegen bij passage van de scheepvaart. Een overlapconstructie om lekkage te voorkomen is eenvoudig te maken (zie onderstaande fi~uur).

\\

4.4.3 Criteria voor beoordeling 4.4.3.1 Construeerbaar

Gezien de eenvoud van het ontwerp zIJn deze schermen goed te constru-eren. Er zijn geen mechanisch beweegbare delen. Er moet op worden gelet dat het drijflichaam te allen tijde zijn functie blijftvervullen.

Door de eenvoud van het scherm en het ontbreken van bewegende delen is deze groot.

4.4.3.3 Beschadigbaar of snel vervangbaar

Beschadiging door een anker is geen probleem, als het scherm voldoende diep verankerd is en het materiaal van het scherm zo glad is, dat het anker eraf kan glijden.

Een groot bezwaar van dit schermtype is echter, dat door retourstroom en toevoerstroom naar de schroef van een schip, het doek door zin drijf-vermogen in de schroef van een passerend schip terecht kan komen. Daar-door kunnen zo~el het scherm, als de scheepsschroef beschadigd worden; vooral als

he

t

roer niet via een hak met de ranp is verbonden.

Als mogelijke oplossing werd geopperd dat het bovenste deel van het scherm door elektromagnetisme op de bodem gehouden kan worden. Dit werkt echter alleen voor schepen met zeer grote diepgang.

Kleinere schepen zullen het scherm slechts weinig omlaag duwen, zodat dit niet het veld nabij de bodem kan bereiken.

Op grond van de grote kans op beschadiging door of van scheepsschroev.en moet dit scherm worden afgewezen.

Deze zijn niet nader bekeken, omdat de kans op beschadiging zo groot is,

(32)

4.5 4.5.1

Scherm dat door schip opzij of naar beneden wordt geduwd, dubbelvoudig Constructie

Dit scherm behoeft evenmin als het vorige bij scheepspassage neer ge-laten te worden. Het wordt door de romp van het passerende schip opzij of omlaag geduwd.

Een dubbelvoudig scherm heeft aan de bovenkant een bepaalde vaste breedte. Het drijfvermogen wordt ontleend aan een hoeveelheid lucht die zich in het scherm bevindt. Het schermdoek is zodanig geconstru -eerd, dat bij scheepspassage het water uit het scherm kan worden geperst. Nadat het schip is gepasseerd komt het scherm weer in zijn oorspronkel ijke stand, waarbij weer water wordt ingelaten (figuur

6).

Door deze grotere breedte zal het scherm minder snel in een schroef terechtkomen.

De verticale stand van het scherm wordt door een drijflichaam gewaar-borgd. Dit kan bestaan uit lucht of een materiaal met een opdrijvend vermogen. Zie ook hoofdstuk 4.1.2 punt 1 en 4.2.2 punt 1.

Het scherm is verankerd aan de funderingsconstructie en maakt zodoende deel uit van die constructie.

4.5.2.3 Beweging ten behoeve van getij

Het scherm heeft geen opgelegde bewegingsmogelijkheid. 4.5.2.4 Beweging ten behoeve van de scheepvaart

Het scherm is zodanig ontworpen dat de scheepvaart het scherm opzij of omlaag duwt. Door de luchtkamer bovenin zal het scherm ná passage weer zin oorspronkelijke vorm krijgen.

Bij het wegduwen van het scherm zal water uit het scherm geduwd worden, dat ná passage weer terugstroomt in het scherm. Daartoe moeten aan de onderzijde openingen worden gemaakt.

4.5.2.5 Maatregelen ten behoeve van baggeren bij het scherm

Bij iedere scheepspassage zal water uit het scherm stromen, dat aan-slibbing vlak bij het scherm tegengaat. Gedacht zou kunnen worden aan maatregelen om de watercirculatie zodanig te maken dat ook aanslibbing op enige afstand voorkomen wordt.

(33)

4.5.2.6 Maatregelen naar aanleiding van dichtsl ibben schermconstructie Slibhoudend water zal het scherm in- en uitstromen. Het slib zal

voor een deel bezinken. Doordat het water er echter bij iedere scheepspassage met kracht wordt uitgeperst zal dit slib groten-deels weer meegenomen worden. Hierdoor zouden moeilijkheden door dichtslibben op de lange duur kunnen ontstaan.

4.5.2.7 Energievoorziening ten behoeve van bewegingsmogelijkheden

Het scherm heeft geen vanaf de kant gestuurde bewegingsmogelijkheden. Het schip dat een scherm omlaag drukt levert dus de benodigde energie. 4.5.2.8 Geleidingsvoorziening voor bewegingsmogelijkheden

Niet van toepassing. 4.5.2.9 Berging van het scherm

Niet van toepassing.

De schermen kunnen in secties worden vervaardigd en op de bodem ge-plaatst. Het is niet noodzakelijk dat hiertussen een voegconstructie wordt aangebracht. De secties kunnen zodoende alle afzonderlijk be-wegen bij passage van de scheepvaart. De secties zullen tegen elkaar worden gedrukt. Door het in- en uitstromen van het water is er echter geen overdruk, zodat het niet zeker is dat een slibdichte voeg ont-staat.

Bij het bepalen van de breedte van de secties zal erop gelet moeten worden dat deze breedte groot genoeg is om bij passage van een schip

de lucht opzij te drukken. 4.5.3 Criteria voor beoordeling 4.5.3.1 Construeerbaar

Gezien de eenvoud van het ontwerp zijn deze schermen goed te constru-eren. Er zijn geen mechanisch beweegbare delen. Er moet op worden gelet dat het drijflichaam te allen tijde zijn functie blijft behouden. Om echter beschadiging door een scheepsschroef te voorkomen zou een vertragingsmechanisme ingebouwd moeten worden, zodanig dat het scherm

lang genoeg beneden blijft. Uitgaande van een geringe scheepssnelheid (~ 1

mis)

zou een vertraging van 30 seconden nodig en voldoende zijn. Deze constructie zal nog nader bekeken moeten worden.

De constructie is in principe eenvoudig en daardoor bedrijfszeker. Door aanvullende maatregelen, zoals het inbouwen van een vertragings-mechanisme, daalt deze zekerheid echter aanzienlijk.