Nieuwe Sluis Terneuzen Asger WoltersNieuwe Sluis Terneuzen Constructief teradviesbehoeven van het het buitenhoofd Nieuwe Sluis TerneuzenConstructief advies ter behoeven van het het buitenhoofd Asger Wolters 1760GCIT1c2170131-06-2022 Asger Wolters 1760GCIT1c2170131062022 Bron coverpagina: A. Wolters (2022)
1 Asger Wolters Studentnummer 2170131 Projectgroep 60GCIT1c Vak CT in de maatschappij Projectbegeleider John Kimenai Projecttermijn Periode 2D Documentnaam Nieuwe Sluis Terneuzen Constructief advies ter behoeven van het buitenhoofd Opleverdatum 19 08 2022 Versie 2DV
Het constructief advies is gebaseerd op een inventarisatie van aanwezige systemen in het buitenhoofd en op de invloed van statische belastingen op wand en vloerdiktes. Er is beredeneerd welke dikte wanden en vloeren minimaal aan moten nemen om de voorkomende belastingen op te nemen. Het onderzoek toont aan dat het mogelijk is een buitenhoofd te realiseren bijpassend aan de sluiskolk ontworpen in het groepsonderzoek (60GCIT1c, 2022)
sluizencomplex
Het rapport doelt op een constructieve evaluatie van de aanwezige statische belastingen dusdanig dat advies wordt gegeven over de dimensionering van de deurkassen.Het onderzoek is uitgevoerd over een periode van twintig weken. Het ontwerp en de specificaties van het buitenhoofd zijn gebaseerd op resultaten uit het overkoepelende groepsonderzoek en het in de praktijk geldende ontwerp voor de ‘Nieuwe Sluis Terneuzen.’
2
betreft het buitenhoofd van de Nieuwe Sluis Terneuzen.
Samenvatting
Uit een eiseninventarisatie blijkt dat de voornaamste aanwezige systemen Motoren, kabels en hydraulische assen zijn, deze systemen zijn meegenomen in het voorgestelde ontwerp van het buitenhoofd. Uit de uitgevoerde multicriteria analyse van vier alternatieve ontwerpvarianten blijkt dat, op basis van complexiteit, compactheid, toegankelijkheid en inpassing in de omgeving de “ingesloten” variant de voorkeur treft. De ingesloten variant bestaat uit twee roldeuren met deurkassen aan de noordzijde waar tussen een brug voor weg , fiets , en voetgangersverkeer is geplaatst. Het ontwerpvoorstel is uitgewerkt tot een voorlopig ontwerp waarin een aantal kernsystemen zijn meegenomen. De opdrachtgever wordt aanbevolen dit ontwerp toe te passen bij het realiseren van het buitenhoofd van de Nieuwe Sluis Terneuzen. Uit internationaal onderzoek blijkt dat de meest klimaat-economische dikte van betonnen keerwanden 2,5 meter bedraagt. Uit dit onderzoek blijkt dat een betonnen keerwand al snel de minimale vereiste breedte van een betonmuur van C25/30 beton zonder wapening 2,5 overstijgt. De opdrachtgever wordt aanbevolen wapening toe te passen bij alle wanden waar de muur slechts aan een zijde belast wordt.
Het sluizencomplex direct ten westen van de stad Terneuzen vormt een belangrijke schakel in het scheepvaartverkeer tussen Terneuzen, Gent en de globale scheepvaart. Het verleent toegang tot het Gent-Terneuzen kanaal Om de economische potentie van Gent en Terneuzen te waarborgen beamen de Nederlandse en Belgische overheid een nieuwe, grotere sluis onder de naam ‘Nieuwe Sluis DitTerneuzen.onderzoek
De doorvaart zal derhalve dezelfde dimensies aannemen als de voorgenomen dimensies van de sluiskolk, dit zijnde, een H-vormige sluisbak waarbij diepwanden worden gerealiseerd tot 48 meter onder maaiveld. De vloer van het buitenhoofd ligt, evenals die van de sluiskolk op 23,7 meter onder maaiveld.
3 Inhoudsopgave Nieuwe Sluis Terneuzen.......................................................................................................0 Inhoudsopgave .....................................................................................................................3 2. Inleiding ........................................................................................................................5 3. Het sluishoofd 7 3.1. Werking 7 3.2. Eiseninventarisatie 8 4. Ontwerpvarianten 9 5. Multicriteria Analyse....................................................................................................11 6. Het ontwerp ................................................................................................................13 6.1. Overzicht 13 6.2. Systemen 15 7. Specificatie wanden 17 7.1. Standaarddimensionering 17 8. Conclusie en aanbevelingen.......................................................................................19 Bibliografie..........................................................................................................................20 Bijlage 1 Multicriteria analyse 21 Bijlage 2 Toelichting dimensionering 23 Bijlage 3 Sustainable development 31
4
Het sluizencomplex direct ten westen van de stad Terneuzen vormt een belangrijke schakel in het scheepvaartverkeer tussen Terneuzen, Gent en de globale scheepvaart. Het sluizencomplex verleent toegang tot het Gent-Terneuzen kanaal en is daarmee van groot sociaaleconomisch belang.
Dit rapport maakt onderdeel uit van het overkoepelende groepsonderzoek van projectgroep 60GCIT1c waarin alternatieve ontwerpvarianten van de Nieuwe Sluis Terneuzen worden behandeld en een voorkeursvariant wordt uitgewerkt. Dit onderzoek betreft het buitenhoofd van deze voorkeursvariant.
Het rapport doelt op een constructieve evaluatie van de aanwezige statische belastingen dusdanig dat advies wordt gegeven over de dimensionering van de deurkassen.
1. Inleiding
Het sluizencomplex ziet sinds de toevoeging van de Oost- en Westsluis een significante groei in scheepvaartintensiteit, niet enkel is het passages gestegen, ook het formaat van zeegaande vrachtschepen is sinds de vorige eeuw toegenomen. Om de economische potentie van Gent en Terneuzen te waarborgen beamen de Nederlandse en Belgische overheid een nieuwe, grotere sluis onder de naam ‘Nieuwe Sluis Terneuzen.’
Tot slotte wordt een aanbeveling gedaan met betrekking tot de constructie van de van het buitenhoofd.
Figuur 1 Render Nieuwe Sluis Terneuzen A. Wolters (2022)
Hoofdstuk drie behandelt een programma van eisen op basis waarvan een MCA voor ontwerpalternatieven is opgesteld. Hoofdstuk vier behandeld vier alternatieve indelingen van het buitenhoofd en beschrijft de Hoofdstukkenvoorkeursvariant.vijf en zes behandelen het ontwerp en de dimensionering van het buitenhoofd aan de hand van constructieve berekeningen.
Het onderzoek is uitgevoerd over een periode van twintig weken. Het ontwerp en de specificaties van het buitenhoofd zijn gebaseerd op resultaten uit het overkoepelende groepsonderzoek en het in de praktijk geldende ontwerp voor de ‘Nieuwe Sluis Terneuzen.’
Het constructief advies is gebaseerd op een inventarisatie van aanwezige systemen in het buitenhoofd en op de invloed van statische belastingen op wand en vloerdiktes Er is beredeneerd welke dikte wanden en vloeren minimaal aan moten nemen om de voorkomende belastingen op te nemen
Dit rapport begint met de beschrijving van de werking van een schutsluis en een inventarisatie van de benodigde systemen en geldende eisen.
7 2. Het sluishoofd Dit hoofdstuk beschrijft de functie van een sluishoofd binnen een sluis en inventariseert benodigde systemen en geldende richtlijnen met betrekking tot het ontwerpen van schutsluizen en sluishoofden.
2.1. Werking Aan weerszijden van de sluiskolk zijn sluishoofden aangebracht. De sluishoofden bieden huishouden aan de sluisdeur(en) en eventuele wegverkeersconstructies over de sluis.
Figuur
Deurkassen zijn uitsparingen in het binnen en buitenhoofd van de sluis waar de sluisdeuren, indien geopend, in past, hierdoor kan scheepvaartverkeer ongehinderd de sluis in en uit varen. 2 Sluishoofden (A. Wolters, 2022)
Het sluiten van de sluisdeuren scheidt het watersysteem in de sluiskolk met die daarbuiten. Vervolgens kan het waterniveau in de sluis geregeld worden, dit onder de term schutten. Bij grote sluizen zijn sluisdeuren vaak dubbel uitgevoerd, mocht een sluisdeur niet inzetbaar zijn kan de andere als back up gebruikt worden.
Motoren Scharnier Gangpaden
► Beton en staalconstructies; ► Grondkerende constructies; ► Remming en geleidingwerken; ► Inrichting; ► Besturing en bediening van de sluis; ► Onderhoud in ontwerp;
► Zoet/zout scheidingssystemen; ► Voorbeelden bestaande schutsluizen. Bestemmingsplan opdrachtgever De opdrachtgever voor het project Nieuwe Sluis Terneuzen heeft een bestemmingsplan geschreven specifiek voor het ontwerp van de sluis. Hierin zijn een aantal omgevingsfactoren meegenomen die invloed hebben op het ontwerp. Deze zijn als volgt: ► Verkeer en Vervoer; ► Leefomgevingskwaliteit; ► Natuur; ► Bodem en water; ► Inpassing in de omgeving; ► Duurzaamheid en klimaat.
Handboek ontwerpen schutsluizen
De volgende systemen zijn in het ontwerp verwerkt: Deurkas Brug Overig
Eiseninventarisatie
Kabelspoelen Hydrauliek Hijskokers
8 2.2.
Kabelmechanisme Stroomvoorziening Ventilatieschachten Kabelkanalen Railingen StroomvoorzieiningBedieningssysteemVergrendelmechanismeRails
Het handboek voor het ontwerpen van schutsluizen is in 2000 opgesteld door het Ministerie van Verkeer en Waterstaat. Het handboek is opgesteld met het doel om ontwerpers van schutsluizen een compleet pakket te bieden waarmee zijn tot een definitief ontwerp kunnen komen. Het handboek beschrijft onder andere: ► Programma van eisen; ► Eisen per sluisonderdeel (sluiskolk, sluishoofden, niveleerkanaal, etc.);
Het buitenhoofd biedt onderdak aan een tal van verschillende systemen, hier dient tijdens het ontwerpen en dimensioneren rekening mee worden gehouden.
9 3. Ontwerpvarianten ` 1 2 3 4 Figuur 3 Ontwerpvarianten (A. Wolters, 2022)
Deze variant vereist tweemaal de systemen van andere ontwerpvarianten
Knus Dit ontwerp ziet beide sluisdeuren gesitueerd aan de zuidoostzijde van een beweegbare brug. De sluisdeuren zijn dicht tegen elkaar geplaatst., systemen benodigd voor het bewegen kunnen compact worden geïnstalleerd.
10
De deuren zijn aan de oostzijde geplaatst vanwege de hoeveelheid beschikbaar land. De brugconstructie heeft geen invloed op de deurkasconstructie. Ingesloten Deze variant ziet een beweegbare brug aan weerszijde ingesloten door de sluisdeuren. Alle systemen bevinden zich dicht bij elkaar waardoor relatief minder ontgraven hoeft te worden. De deuren zijn aan de oostzijde geplaatst vanwege de hoeveelheid beschikbaar land. De brug en deurkassen vormen één sterke constructie. Dubbelop Evenals ontwerpvariant 2 ziet deze variant sluisdeuren aan weerszijden van een beweegbare brug, echter met een groot verschil. De sluisdeuren zijn opgesplitst en komen in het midden van de sluishoofdbak samen. Het openen en sluiten van de sluisdeuren zal tweemaal zo snel verlopen, dit komt echter wel met een nadeel.
Dit komt echter wel met de kost dat deze ontwerpvariant het minst compact is.
Zigzag Deze variant is een combinatie van variant twee en drie, aan beide zijden van het sluishoofd en de brug zijn sluisdeuren geplaatst. Systemen van beide sluisdeuren zijn van elkaar gescheiden, deze opereren gescheiden van elkaar en zijn derhalve niet van elkaar afhankelijk.
Inpassing in de omgeving Inpassing in de omgeving betreft de veranderingen aan de bestaande die benodigd zijn om het buitenhoofd aan te kunnen leggen. Een ontwerpvariant waarbij een weg moet worden omgelegd scoort lager dan wanneer dit niet het geval is.
De in hoofdstuk 3 voorgestelde ontwerpvarianten zijn op meerdere criteria beoordeeld in een multicriteria analyse (MCA). Hierbij worden de ontwerpvarianten gerangschikt van goed naar slecht, een tot vier punten respectievelijk. De ontwerpvariant met de hoogste score binnen de MCA is aangesteld als voorkeursvariant. Deze variant is maatgevend in het specificeren van het ontwerp. De analyse scoort de ontwerpvarianten op de volgende criteria: I. Compactheid II. Complexiteit III. Toegankelijkheid IV. Inpassing in de omgeving Deze beoordelingscriteria zijn opgesteld aan de hand van de eiseninventarisatie uit hoofdstuk 2.2. En het groepsonderzoek (60GCIT1c, 2022) Toelichting op de beoordeling en beoordelingscriteria zijn ondergebracht in bijlage 1
Compactheid Het criterium compactheid beoordeeld de ontwerpvarianten op de systeemcompactheidspotentiaal, dit wil zeggen, de mogelijkheden die een ontwerpvariant biedt met betrekking tot de onderlinge afstand van de aanwezige systeemelementen. Systeemelement zijnde onderdelen van een specifiek systeem die samen een geheel Hierbijvormen.geldt, voor een ontwerpvariant waarbij systeemelementen onderling op grote afstand van elkaar geplaatst zijn deze lager scoort ten opzichte van ontwerpvarianten waarin deze afstand kleiner is. Complexiteit
Toegankelijkheid Toegankelijkheid rangschikt de ontwerpvarianten naar de bereikbaarheid van de verschillende systemen. Hoe groter de af te leggen afstand tussen systemen hoe lager een ontwerpvariant scoort binnen dit criterium.’
Complexiteit betreft het aantal systemen dat vereist is voor het opereren van de in het sluishoofd aanwezige sluisdeuren en brug(gen). Een ontwerpvariant waarbij systemen dubbel uitgevoerd moeten worden scoort binnen dit criterium lager dan een ontwerpvariant waarbij dit niet vereist is.
11 4. Multicriteria-Analyse
12 Compact Ingesloten Dubbelop Zigzag Compactheid 1 2 3 4 Toegankelijkheid 2 1 3 4 Complexiteit 1 2 4 3 Inpassing in de omgeving 3 1 2 4 Totaal 7 6 12 15
13 5. Het ontwerp
5.1.
Dit hoofdstuk beschrijft de sleutelaspecten van het ontwerp Overzicht
DwarsdoorsnedeLangsdoorsnede
Dit hoofdstuk toot de uitwerking van het voorkeursontwerp tot een voorlopig ontwerp met 3D digital twin. Enkel hoofddimensionering is opgenomen in het voorlopig ontwerp. Deze maatvoering is gebaseerd op de dimensionering van de sluiskolk in het bijbehorende groepsonderzoek (60GCIT1c, 2022).
Bron: A. Wolters (2022)
Aan de noordzijde bevindt zich een motorhuis
Het buitenhoofd is voorzien van twee rolsluisdeuren welke aan de noordzijde in deurkassen kunnen rollen Tussen de sluisdeuren is een basculebrug geplaatst ten behoeve van weg , fiets en voetgangersverkeer.
Het bedieningsgebouw is geplaatst aan de oostzijde van de deurkassen. Hier vormt het geen hinder voor weg en scheepvaartverkeer.
15 5.2. Systemen BedieningsgebouwHijskraanTrappenhuisKabelspoellen Bron: A. Wolters (2022)
KabelmechanismeLoopgangenScarnierHydrauliek
17 020000040000060000080000010000001200000 -6-4-20 -8 -14-12-10 -16 -22-20-18 -24 -48-46-44-42-40-38-36-34-32-30-28-26 Druk(N/mm2) (m)maaiveldonderDiepte(N/mm^2)Waterspanning(N/mm^2)BodemdrukTotaledruk(N/mm^2) 6. Specificatie wanden Dit hoofdstuk beschrijft de dimensionering de wanden van het buitenhoofd van de Nieuwe Sluis UitgebreideTerneuzen.toelichting
er zich in constructies van deze schaal situaties voort waarin het niet mogelijk is standaardelementen toe te passen. Daar waar het onmogelijk, dan wel onredelijk, is te beroepen op standaarddimensionering is per element afzonderlijk Hetgedimensioneerd.dimensioneren
op de gebruikte rekenwijze en beredenering tot gebruik van formules is ondergebracht in bijlage 2. Standaarddimensionering
Standaardisatie
6.1.
Het buitenhoofd zal gerealiseerd worden uit C25/30 beton met B500A/B/C wapeningsstaal.
Hieruit ontstaat het volgende drukdiagram ter plaatse van het buitenhoofd: Figuur 4 Druklijnen t.p.v. buitenhoofd (A. Wolters, 2022)
van een constructie begint met het vaststellen van het te gebruiken materiaal en de bijbehorende eigenschappen.
Karakteristieke kubusdruksterkte Karakteristieke treksterkte 30 N/mm2 500 MN/mm2 Daarnaast is de bodemopbouw van groot belang, echter betreft dit een constructief adviesrapport, geen geotechnisch adviesrapport. Omwille van deze reden is de volgende aanname gemaakt: De bodem bestaat uit een homogene massa, bestaande uit de voor de constructie meest negatieve eigenschappen die in de werkelijke bodem voorkomen.
specificatieproces,
speelt een belangrijke rol in het optimaliseren van processen. Het opstellen van standaard dimensies voor constructieve elementen leidt tot een uniforme constructie waarbij elementen kopieer en overdraagbaar zijn Niet enkel verduidelijkt dit het ontwerp en ook gedurende de realisatiefase biedt standaardisatie mogelijkheid tot hoge kosten Vanzelfsprekendefficiëntiedoen
18 Met de volgende formule kan de vereiste keerwandbreedte zonder wapening worden berekend: �� =��0√��∗ℎ 2ℎ3 Hierbij is B de breedte van de keerwand, K0 een veiligheidsfactor, Q de totale druk op de keerwand ((bodemdruk + grondwaterdruk)/totale oppervlakte), h de lengte van de keerwand en h3 de hoogte. Bij deze formule behoort de volgende curve: Uit internationaal onderzoek blijkt dat de meest klimaat economisch voordelige dikte van een betonnen (keer)wand 2,5 meter bedraagt Om de breedte van de betonwanden op 2,5 meter te houden wordt wapeningsstaal toegepast in het beton. Door het maximaal optredend moment te berekenen kan middels onderstaande formule het minimum wapeningsoppervlak berekend worden. ���� =����/(����∗0,9��) FiguurF5 Vereiste minimumbreedte keerwand op diepte (A. Wolters, 2022) Figuur 6 Minimum wapeningsoppervlak (A. Wolters, 2022) 0 50 100 150 200 250 300 350 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 (m)Breedte Diepte (m mv) Vereiste keerwandbreedte 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49wapeningsoppervlakMinimum (m^2)m^2per Diepte (m mv) Minimum wapeningsoppervlak
Het onderzoek toont aan dat het mogelijk is een buitenhoofd te realiseren bijpassend aan de sluiskolk ontworpen in het groepsonderzoek (60GCIT1c, 2022)
De doorvaart zal derhalve dezelfde dimensies aannemen als de voorgenomen dimensies van de sluiskolk, dit zijnde, een H vormige sluisbak waarbij diepwanden worden gerealiseerd tot 48 meter onder maaiveld. De vloer van het buitenhoofd ligt, evenals die van de sluiskolk op 23,7 meter onder maaiveld.
De opdrachtgever wordt aanbevolen wapening toe te passen conform de formules beschreven in hoofdstuk 6 en bijlage 2.
19 7. Conclusie en aanbevelingen
Uit de uitgevoerde multicriteria analyse van vier alternatieve ontwerpvarianten blijkt dat, op basis van complexiteit, compactheid, toegankelijkheid en inpassing in de omgeving de “ingesloten” variant de voorkeur treft. De ingesloten variant bestaat uit twee roldeuren met deurkassen aan de noordzijde waar tussen een brug voor weg , fiets , en voetgangersverkeer is geplaatst. Het ontwerpvoorstel is uitgewerkt tot een voorlopig ontwerp waarin een aantal kernsystemen zijn meegenomen. De opdrachtgever wordt aanbevolen dit ontwerp toe te passen bij het realiseren van het buitenhoofd van de Nieuwe Sluis Terneuzen. Uit internationaal onderzoek blijkt dat de meest klimaat economische dikte van betonnen keerwanden 2,5 meter bedraagt. Uit dit onderzoek blijkt dat een betonnen keerwand al snel de minimale vereiste breedte van een betonmuur van C25/30 beton zonder wapening 2,5 overstijgt. De opdrachtgever wordt aanbevolen wapening toe te passen bij alle wanden waar het diepste punt onder acht meter beneden maaiveld ligt.
20 Bibliografie 60GCIT1c. (2022). Groepsonderzoek 60GCIT1c. Aylin Ece Kayabekir, Z. A. (2020, July 29). Opgehaald DINOloket.Betonstaal.objective_Optimization_with_Harmony_Search_Applications#pf4Friendly_Design_of_Reinforced_Concrete_Retaining_Walls_Multihttps://www.researchgate.net/publication/343299944_Ecovan(2022).EigenschappenbetonstaalB500A/B/C.(2015,0326).GeotechnischsondeeronderzoekBRO.CPT000000073889 Terneuzen, Zeeland, Nederland: DINOloket. DINOloket. (2022). DINOloket ondergrondgegevens. Opgehaald van DINOloket: Ilysushin,https://www.dinoloket.nl/ondergrondgegevensV.(1983). Calculation of the lining of a noncircular tunnel. Liu, Y. (2022). A Method for Determining the Safe Thickness of Concrete. School of Civil Engineering, Geotechnical and Structural Engineering Research Center, Shandong Rijkswaterstaat.University.(2000). Handboek voor het ontwerpen van schutsluizen. Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat. Rijkswaterstaat bouwdienst. (2006). Richtlijnen voor het Ontwerpen van Betonnen Kunstwerken. ir. M.A. op 't Hof.
21 Nawoord
Uiteindelijk heb ik de knoop doorgehakt en besloten de aandacht te leggen op het berekenen van de wanden van de verschillende gangen en kamers in mijn ontwerp. Een uitdagende taak die ik zelf erg interessant vind Helaas heb ik met de dringende tijdsnood niet de diepgang gehaald die ik zelf graag had Noggezien.een
Waarde lezer, Als lezer van dit rapport neem ik aan dat u verstand heeft van civieltechnische berekeningen met betrekking tot geotechniek en betonwanden. Het is u wellicht opgevallen dat deze berekeningen veelal gebaseerd zijn op aannames. Waar aannames doen op zich niet verkeerd is lijdt het overmatig beroepen op aannames tot resultaten die niet representatief zijn voor de werkelijke situatie. Ik moet bekennen dat ik mijzelf niet voldoende kundig stel om te oordelen of mijn berekeningen representatief zijn, doch heb ik het voorgevoel dat dit niet het geval is. Vaak neemt men aannames bij onder andere tijdsdruk en desinteresse Bij mij het laatste gevolgd door het eerste. Waar ik begin dit semester begon met een onderzoeksopzet naar de systemen die in een buitenhoofd van een zeesluis gehuisvest zijn en de invloed hiervan op de constructie bleek al gauw dat het verzamelen van voldoende informatie over dit onderwerp een voor mij onbegonnen taak was. Door de overvloed aan informatie over het ontwerpen van een sluisconstructie en het ontbreken van informatie over bijvoorbeeld het gewicht van een industriële kabelspoel verdween het interesse in mijn onderzoeksopzet al snel.
reden voor de nalatigheid in de berekeningen was het onevenwichtige balans in tijdsbesteding. Gedurende het jaar heb ik ontdekt dat grafische vormgeving en modeleren een ware passie van mij zijn. Ik ben van mening dat het oog ook graag wat wil. Ik heb naar mijn mening te veel tijd gestopt in het nadenken over hoe ik mijn informatie wil presenteren en ben daarmee vergeten dat ik zonder die informatie helemaal niets te presenteren heb. Waar het uiterlijk schoon nog zo mooi is, blijft het innerlijk van groot belang, Immers praatjes vullen geen gaatjes. Afsluitende op een positieve noot, afgelopen semester heb ik mijn vaardigheden met betrekking tot 3d modeleren enorm vergroot. Ik ben er vrij zeker van dat hierin mijn toekomst ligt, dan wel binnen of buiten de civiele sector.
Complexiteit Complexiteit betreft het aantal systemen dat vereist is voor het opereren van de in het sluishoofd aanwezige sluisdeuren en brug(gen). Een ontwerpvariant waarbij systemen dubbel uitgevoerd moeten worden scoort binnen dit criterium lager dan een ontwerpvariant waarbij dit niet vereist is.
Compactheid Het criterium compactheid beoordeeld de ontwerpvarianten op de systeemcompactheidspotentiaal, dit wil zeggen, de mogelijkheden die een ontwerpvariant biedt met betrekking tot de onderlinge afstand van de aanwezige systeemelementen.
Systeemelement zijnde onderdelen van een specifiek systeem die samen een geheel Hierbijvormen.geldt, voor een ontwerpvariant waarbij systeemelementen onderling op grote afstand van elkaar geplaatst zijn deze lager scoort ten opzichte van ontwerpvarianten waarin deze afstand kleiner is.
Dit onderdeel geeft toelichting op de inhoudelijke betekenis van de beoordelingscriteria.
Inpassing in de omgeving Inpassing in de omgeving betreft de veranderingen aan de bestaande die benodigd zijn om het buitenhoofd aan te kunnen leggen. Een ontwerpvariant waarbij een weg moet worden omgelegd scoort lager dan wanneer dit niet het geval is.
I. Criteria
Toegankelijkheid rangschikt de ontwerpvarianten naar de bereikbaarheid van de verschillende systemen. Hoe groter de af te leggen afstand tussen systemen hoe lager een ontwerpvariant scoort binnen dit criterium.’
22 Bijlage 1 Multicriteria-analyse
Tevens beoordeeld inpassing in de omgeving het ruimtegebruik van het beschikbare land.
Toegankelijkheid
II. In groepsonderzoek onbepaalde keerwanden In de praktijk wordt de vereiste breedte van keerwanden veelal berekend middels de onderstaande formule: �� =��0√��∗ℎ 2ℎ3 Hierbij is B de breedte van de keerwand, K0 een veiligheidsfactor, Q de totale druk op de keerwand ((bodemdruk + grondwaterdruk)/totale oppervlakte), h de lengte van de keerwand en h3 de hoogte. Q = qtot + qW,tot De veiligheidsfactor is in de praktijk gesteld tussen 1 en 2. Dit onderzoek neemt een veiligheidsfactor van 1,5 aan. Grondwaterstand wordt aangenomen op 3 meter onder maaiveld op basis van historische data. (DINOloket, 2022) Het groepsonderzoek (60GCIT1c, 2022) stelt dat de constructie gerealiseerd zal worden met C25/30 constructiebeton, dit type beton heeft de volgende relevante eigenschappen:’
23 Bijlage 2
De volgende variabelen zijn per element verschillend en dienen per element bepaald te worden:Diepste punt van de wand onder maaiveld De lengte van de wand De hoogte van de wand Bovenstaande variabelen zijn benodigd ter bepaling van de volgende variabelen: - Totale druk op de keerwand - Totale oppervlakte van de keerwand. Alle in de hoofdstuk vijf voorgestelde constructie voorkomende wanden ondervinden belasting door bodemdruk en/of waterdruk. Daarnaast komt het voor dat wanden slechts aan
Karakteristieke kubusdruksterkte Karakteristieke treksterkte 30 N/mm2 2,56 N/mm2
Toelichting dimensionering l. Diepwanden Deze wanden vormen een geheel samen met de wanden van de sluiskolk Het deel van de diepwanden dat aan beide zijden is omsloten door bodem dient enkel het moment wat ontstaat uit het verschil tussen water en gronddruk van het deel diepwand wat aan een zijde wordt omsloten door water op te nemen. Beredenering tot de benodigde breedte van deze wanden is beschreven in het overkoepelende groepsonderzoek (60GCIT1c, 2022) Hierin is een dikte van 3,9 meter bepaald.
24 één zijde belast worden. In ieder geval moet de resulterende druk (Q) op de wand berekend worden. Druk op de keerwand Ter bepaling van de bodemdruk op de keerwanden wordt de volgende aanname gedaan. De bodem bestaat uit een homogene massa, bestaande uit de voor de constructie meest negatieve eigenschappen die in de werkelijke bodem voorkomen. Aanname: De bodem heeft een volumiek gewicht van 21 kN/m3, met een wrijvingshoek (φ) van 15 graden. De horizontale druk op de keerwand wordt bepaald aan de hand van de volgende formule: σv = ∑ɣi * Δzi σh = K0 * σv Waarbij K0 = 1 sin(φ) Dus σh = (1 sin(φ))* ɣi * h σh = (1 sin(15))* 21* 1 σh = 15.56 kPa = 15.56 kN/mm2 Als eerder gesteld bevindt er zich vanaf drie meter beneden maaiveld grondwater, dit water oefent extra druk uit op de wand, boven op de bodemdruk. De waterdruk heeft een evenredige toename van 10kN per meter. Hierin is aangenomen dat het zoute water in de Westerschelde geen invloed heeft op het zoutgehalte in het grondwater.
25 020000040000060000080000010000001200000 -6-4-20 -8 -14-12-10 -16 -22-20-18 -24 -48-46-44-42-40-38-36-34-32-30-28-26 Druk (N/mm2) (m)maaiveldonderDiepte(N/mm^2)Waterspanning(N/mm^2)BodemdrukTotaledruk(N/mm^2) De druklijnen ter plaatse van de beoogde locatie van het buitenhoofd zijn als volgt: Bijlagefiguur 1 Druklijnen ter plaatse van het buitenhoofd (A. Wolters, 2022) Met bovenstaande gegevens kan de vereiste breedte van een wandelement op elke willekeurige diepte tot 47 meter onder maaiveld berekend worden.
Theoretisch gezien wordt de grootste druk uitgeoefend op het diepste punt van de muur, deze zou in het optimum dan de lijn van de bodemdruk volgen. Naarmate de bodemdruk toeneemt neemt de breedte van de want evenredig toe. Echter, in de praktijk blijkt dat het fabriceren van rechte muren economisch voordeliger is. Door de totale bodemdruk op het diepste punt van de muur als maatgevend over de hele muur te beschouwen wordt geborgd dat de muur de bodemdruk over de gehele hoogte kan weerstaan Diepte (m mv)
26 Hieruit komt de volgende grafiek:
Bijlagefiguur 2 Vereiste minimumbreedte keerwand op diepte (A. Wolters, 2022)
0 50 100 150 200 250 300 350 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 (m)Breedte
Vereiste keerwandbreedte
Uit studies blijkt dat de klimaat economisch optimale dikte van een betonnen keerwand van ca. 2,5 meter bedraagt
De hoeveelheid benodigde wapening wordt berekend aan de hand van de volgende formule: ���� =����∗����∗�� Hierin is Mu het uiterst opneembare moment
Dit onderzoekt doelt op het realiseren van het buitenhoofd met wanden van 2,5 meter breed, met uitzondering van de wanden die in direct contact staan met water.
27
Minimaliseren wandbreedte
Bijlagefiguur 3 Vergelijking milieu en kostkundige elementen bij keerwanddimensies (Aylin Ece Kayabekir, 2020)
Uit bijlagefiguur 2 blijkt dat alle wanden waarbij de bodemdruk aan een enkele zijde op de wand drukt de wand altijd dikte van groter dan 2,5 meter vereist zonder wapening.
28 Het grootste moment bevindt zich op de overgang tussen wand en vloer. Echter gezien de toenemende gronddruk per diepte eenheid light het maximale moment op 166/1000e van de onderkant van de muur. Op basis van de diepte van de onderzijde van de muur kan hiermee het maximaal optredende moment worden berekend. Het maximaal optredende moment is per meter weergegeven in onderstaande diagram: Bijlagefiguur 4 Maximaal optredend moment (A. Wolters, 2022) 0 5000000 10000000 15000000 20000000 25000000 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 (kNm)Moment Diepte (m mv) Maximaal optredend moment
29 Bij een diepte van acht meter beneden maaiveld bedraagt het maximaal optredend moment 413,8 MNm. De wapening moet het verschil tussen de 413,8 MNm en optredende moment op kunnen nemen. Er wordt aangenomen dat de inwendige hefboomarm, z, 0,9 maal de breedte van de keerwand betreft. In de formule voor het berekenen van het wapeningsoppervlak staat Fs voor de karakteristieke rekenwaarde van staal. Het meest voorkomende wapeningsstaal, B500A/B/C, heeft een minimumvloeigrens van 500 MPa, ofwel 500.000 kN/mm^2 Het benodigde wapeningsoppervlak kan nu berekend worden middels: ���� =����/(����∗0,9��) Hieruit komt de volgende curve: Bijlagefiguur 5 Minimum wapeningsoppervlak per vierkante meter per diepteeenheid (A. Wolters, 2022) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 (m^2)m^2perwapeningsoppervlakMinimum Diepte (m mv) Minimum wapeningsoppervlak
30 Bijlagefiguur 6 Bodemopbouw terplaatse van het buitenhoofd ( (DINOloket, 2015)
31 Bijlage 3 Sustainable development
8.Sustainable Development
SDG doel negen ‘Industrie, innovatie en infrastructuur’ doelt op het verbeteren van onze infrastructuur. Waarbij duurzaamheid, toekomstbestendigheid en bereikbaarheid een grote rol spelen. De aanleg van de Nieuwe Sluis Terneuzen verbeterd de bereikbaarheid van de havens van Gent en Terneuzen voor moderne zeeschepen. Het vergroten van het sluizencomplex verzekert dat het Gent Terneuzen kanaal de stijging in scheepvaartintensiteit op kan vangen en ten goede kan gebruiken. Dit is van belang voor zowel de Nederlandse als Belgische economie. Duurzaamheid houdt niet alleen in dat de materialen die gebruikt worden binnen het kunstwerk van duurzame en milieuvriendelijke aard zijn, maar ook dat het kunstwerk een lange levensduur heeft waarbij impact op de omgeving geminimaliseerd wordt.
Sustainable Development Goals vormen een integraal onderdeel van het project. De SDG doelen zijn een initiatief van de Verenigde Naties met als doel het ontwikkelen van een duurzame, gelijke, kwalitatieve wereld. De SDG doelen die betrekking hebben tot deze projectcasus zijn SDG doelen zes en negen Sustainable Development Goal 6
SDG doel zes ‘Schoon water en sanitair’ doelt onder andere op het verbeteren van de waterkwaliteit. Het is van belang dat het ontwerp en de realisatie van de sluis de waterkwaliteit in de omgeving van het projectgebied zo min mogelijk aantast. Gedurende het gebruik van de sluis moet de waterkwaliteit geborgd blijven. Het ontwerp van de sluis speelt hier een rol in. Sustainable Development Goal 9
