Ivormatie magazine Januari 2017

VAN STAAL

Iv-Groep Ingenieursbureau met Passie voor Techniek

Zo is het voor mij begonnen, ik zit er nog steeds, doe mijn werk met veel plezier en ben de professor dus eeuwig dankbaar.

2 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017

Voorwoord

Een hele Ivormatie gewijd aan staal; dat doet mij als staalman deugd.

Ik ben zelf in het staalvak afgestudeerd; bij Professor Van Douwen aan de TU Delft. De ouderen onder ons zullen hem zich allemaal nog wel herinneren: hij had de twijfelachtige eer de meest gevreesde hoogleraar te zijn. Zo gevreesd, dat er slechts 1 à 2 studenten per jaar bij hem afstudeerden. Hij moest je mogen en anders werd het een kriem. Er gingen allerlei verhalen over de man rond. Vele zullen er niet waar geweest zijn, maar een aantal heb ik toch zelf nog meegemaakt.

Voor je kandidaats was staal een verplicht vak. Het examen werd mondeling afgenomen door de professor overgedaan.

himself

. De manier waarop was altijd dezelfde. Je werd in een lokaal geplaatst (alleen of soms met een medestudent), hij stelde je een vraag en liep weg. Na een half uur zitten zweten kwam hij terug en mocht je je antwoord geven. De professor was altijd erg druk, zodat dat half uurtje ook wel eens uit wilde lopen. Zo zat mijn goede vriend Frans daar te wachten en hij wachtte en wachtte en wachtte. Na 3! uur waagde hij het lokaal te verlaten en bij de secretaresse te informeren waar de professor bleef. "Die is op wintersport" was het antwoord. Het examen moest worden Berucht is het verhaal van Dirk. Volledig afgestudeerd, met uitzondering van dat ene kandidaatsvakje. Iedere 3 maanden kreeg hij weer een kans, iedere keer met hetzelfde resultaat. Hij heeft het nooit gehaald. Na een stuk of 15 pogingen (hij was toen al tiende jaars) werd de decaan erbij betrokken en kreeg hij het vak cadeau. De verhalen over het vak waren allemaal even prachtig: ga met een groepje op een tuibrug staan en sla ritmisch op een van de tuien. Het zal niet lang duren of de tuibrug zal bezwijken. Niet proberen, want het werkt!!! Er zaten ook goede kanten aan de professor. Zo zorgde hij ervoor dat iedereen die bij hem afstudeerde een baan kreeg. En zo ook ik. Ik werd geïntroduceerd bij Ingenieursbureau Veth (de oude naam van Iv) en kreeg een goed aanbod. Solliciteren was een formaliteit. Zo is het voor mij begonnen, ik zit er nog steeds, doe mijn werk met veel plezier en ben de man dus eeuwig dankbaar.

Rob van de Waal Algemeen directeur, Iv-Groep

6 26 31 e jaargang, nummer 1, januari 2017 Redactie

Iv-Groep, Afdeling Marketing & Communicatie

Ivormatie

Een uitgave van Iv-Groep: • Iv-Oil & Gas • Iv-Infra • Iv-Industrie • Iv-Consult • Iv-Water • Iv-Bouw • Escher Process Modules • Iv-AGA • Iv-Consult Malaysia • Iv-Infra USA • Nevesbu

Redactieadres

Iv-Groep b.v.

Postbus 1155 3350 CD Papendrecht Nederland [email protected]

www.iv-groep.nl

Copyright © 2017 Iv-Groep. Voor het geheel of gedeeltelijk overnemen of bewerken van artikelen is toestemming van de redactie vereist. Cover: Spoorboogbrug Muiderberg 4 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017

40 30 Inhoudsopgave 12

I n h o u d s o p g a v e

6

Een stalen geschiedenis

12 18

De grootste spoorboogbrug van Europa

26

Van huisafval naar groene energie

52

40

De weg naar verduurzaming

36 8

5

Een stalen geschiedenis

EEN STALEN GESCHIEDENIS

6 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017

Van een klein lokaal bedrijf in Rotterdam in 1949, met slechts twee werknemers, toen bekend als Ingenieurs- en Architectenbureau H. Veth, is Iv-Groep uitgegroeid tot een breed opererend ingenieursbureau met een uitstekende staat van dienst in het ontwerpen van allerlei bijzondere soorten staalconstructies. Staalbouw maakt deel uit van het DNA van de onderneming. Of het nu gaat om een gigantische hijskraan, een reuzenrad, gespecialiseerde offshore-equipment of een hypermoderne fietsenstalling – Iv zorgt voor een optimaal resultaat.

7

In de jaren zeventig werden door Iv voornamelijk werkzaamheden verricht in de zware industrie. Dat kwam doordat ongeveer 80 procent van alle opdrachten werd uitgevoerd voor één opdrachtgever: Hoogovens in IJmuiden, de grootste ijzer- en staalfabrikant van Europa (nu bij ons allen bekend als Tata Steel). Verschillende ingenieurs werkten voor uiteenlopende delen van het gigantische Hoogovens-complex in IJmuiden, en hielden zich bezig met het uitbouwen van en toevoegingen, aanpassingen en reparaties aan constructies en liggers voor bovenloopkranen zoals de 500 ton wegende gietkranen. Iv was in feite dé ingenieursafdeling van Hoogovens.

Met een dergelijke achtergrond in technische ontwerpen voor de zware industrie beschikte Iv over een uitstekende uitgangspositie om de offshore- en energiemarkten te betreden. In de jaren zeventig begaf Iv zich dan ook binnen deze markten. Zo werden er werkzaamheden verricht voor het boor- en productieplatform Brent Charlie in het East Shetland Basin. Dit platform werd geïnstalleerd in 1976 en is onlangs uit bedrijf genomen. Iv ging ook bouwkundige ontwerpen maken voor elektriciteitscentrales in opdracht van Nederlandse leveranciers zoals Stork in Hengelo en de Schelde in Vlissingen. Iv beschikte over een grote tekenafdeling die niet alleen plantekeningen opstelde, maar ook detailtekeningen maakte voor staalconstructiebedrijven. Projecten waarvoor Iv constructieve werkzaamheden had verricht, kwamen vaak weer terecht bij de detailleringsafdeling, maar dit keer via het staalconstructiebedrijf.

Iv werd steeds actiever betrokken bij projecten in de energiesector. Het opstellen van ontwerpen voor bepaalde types elektriciteitscentrales (stoomgeneratoren met warmteterugwinning) bleek behoorlijk gecompliceerd in verband met de hoge belastingen en extreme bedrijfstemperaturen. Bij deze zeer hoge temperaturen moeten speciale staalsoorten worden gebruikt, en in de ontwerpfase moet rekening worden gehouden met thermische bewegingen en vrije ruimtes. Klanten wisten Iv steeds beter te vinden voor dit soort vraagstukken. En niet alleen binnen de energiesector, ook voor offshore-projecten werd Iv veel gevraagd. Dit betekende het begin van een belangrijke groeiperiode, zowel in de offshore als op de internationale markt. Deze groei heeft zich in de loop der jaren gestaag voortgezet.

De jaren 80 is voor Iv het decennium van de elektriciteitscentrales en sluisdeuren. Een belangrijk project betrof namelijk het constructieve ontwerp voor 8 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017 een nieuwe kolengestookte elektriciteitscentrale in opdracht van het Duitse energiebedrijf EnBW. Deze centrale wordt aangeduid als RDK 7 of Blok 7, heeft een vermogen van 505 megawatt en bevindt zich op het EnBW-terrein in Karlsruhe. RDK 7 werd in 1985 in bedrijf genomen.

Een ander prestigieus project in deze periode omvatte het bouwkundige ontwerp voor de gemoderniseerde deuren van de Noordersluis in IJmuiden. De Noordersluis werd in 1930 officieel geopend door Koningin Wilhelmina en was destijds de grootste schutsluis ter wereld met een lengte van 400 meter, een breedte van 50 meter en een diepte van 15 meter. Tegen het einde van de jaren tachtig werden de drie sluisdeuren (N1, N2 en N3) vervangen en werd de reservedeur (D4) aangepast. Iv werd in de arm genomen voor het constructieve ontwerp van de drie nieuwe sluisdeuren en het technische ontwerp van de aanpassingen aan de reservedeur, evenals de trimberekeningen en de analyses van het zeetransport. De nieuwe sluisdeuren waren ongeveer 54 meter lang, 7 meter breed en 20 meter hoog, en wogen maar liefst 1500 ton. Na vele dienstjaren nadert de Noordersluis het einde van zijn ontwerplevensduur. Een nieuwe en grotere zeesluis wordt momenteel aangelegd en zal na gereedkomen wederom de grootste schutsluis ter wereld zijn. Iv heeft de opdracht gekregen om voor de bouwcombinatie OpenIJ de nieuwe sluisdeuren en bewegingswerken te ontwerpen.

Een belangrijke gebeurtenis in de jaren 80 waar we zeker bij moeten stil staan, is de overname van het Leidse olie- en gasconcern Marcon in 1987. Dit was een belangrijke mijlpaal in de groei van Iv. De olie- en gascapaciteiten van Iv werden versterkt en steeds meer kansen in de offshore markt werden verzilverd. Ook de opkomst van computerondersteund tekenen en ontwerpen (Computer-Aided Design, CAD) gebeurde in de jaren 80. Een ontwikkeling waar veel ingenieurs zeer blij mee waren. Deze nieuwe technieken

Een stalen geschiedenis

vervingen immers de tekentafel en tijdrovende handmatige berekeningen. Senior Structural Desinger Cock Paans vertelt: "Ik behoorde tot de eerste groep tekenaars die in 1986 voor Hoogovens zeven projecten met 'de computer' ging uitvoeren. We zaten toen nog in Dordrecht, boven de Opel garage van Van Twist. Beneden in de garage werd een werkplek gecreëerd met twee computers, omgeven door hoge kasten. Samen met drie andere collega's begonnen we met pionieren, twee begonnen vroeg in de ochtend tot een uur of drie en de avondploeg begon om twee uur in de middag tot avonds tien uur. Het was echt pionieren, want er was alleen maar een instructieboek in het Engels beschikbaar en verder nog geen enkele ondersteuning. Een veel gehoorde kreet was: wil je een tekening snel hebben of mag het met de computer." Met de komst van de computer brak een nieuw tijdperk aan.

9

Een stalen geschiedenis

In de jaren negentig bleef Iv werken aan projecten in de energiesector, met name de eerder genoemde stoomgeneratoren met warmteterugwinning (Heat Recovery Steam Generators, HRSG's) voor het Nederlandse NEM concern (nu NEM Group). De projecten in de energiesector onderstreepten de verdere internationale groei van Iv, dat ook actief werd in Saudi-Arabië (Rabigh), Pakistan (Rousch) en China (Zhenhai).

Ook in London was Iv druk bezig met een exceptioneel stalen bouwwerk. Iedereen kent het wel of heeft er zelfs in gezeten of heeft het als achtergrond op een vakantiefoto. Het London Eye, een blikvanger op de zuidelijke oever van de Theems in Londen. Dit, in 1999 gebouwde, enorme reuzenrad heeft een diameter van 120 meter, is 135 meter hoog, weegt 1700 ton en heeft 32 gesloten capsules. Het London Eye was bij de opening het grootste reuzenrad ter wereld, maar is inmiddels overtroffen door maar liefst vier andere, waarvan de 167 meter hoge High Roller in Las Vegas momenteel recordhouder is. De Nederlandse staalfabrikant Hollandia gaf Iv de opdracht voor het detailontwerp van het reuzenrad. 10 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017 Gezien de unieke aard van de constructie kon het ontwerp niet voortbouwen op eerdere projecten: het was volledig nieuw en vereiste een innovatieve en creatieve technische aanpak. Dit type constructie markeerde het begin van een spannende fase op het vlak van constructieve ontwerpen voor het bedrijf, en zou in de toekomst een belangrijk aandachtsgebied worden.

De eeuwwisseling naderde, een periode die voor veel staalspecialisten binnen Iv begon met een groot project in opdracht van de Belgische Hamon Group, bestaande uit constructieve ontwerpen voor drie luchtgekoelde condensatie-installaties ten behoeve van een energiebedrijf in Massachusetts in de Verenigde Staten. Twee installaties waren bestemd voor een elektriciteitscentrale ten noorden van Boston (Sithe Mystic Generating Station), de derde voor een centrale ten zuiden van Boston (Fore River Generating Station).

Een ander prestigieus project in deze periode betrof de nieuwe S3-terminal van de luchthaven Charles de Gaulle bij Parijs. Om passagiers van de nieuwe Airbus A380 van dienst te kunnen zijn, moest een nieuwe terminal worden gebouwd, aangezien de capaciteit van de bestaande terminals 2E en 2F onvoldoende was. De S3-terminal staat apart van de andere terminals, waardoor hij plaats biedt voor maximaal 26 vliegtuigen tegelijkertijd (afhankelijk van de omvang). Het 750 meter lange gebouw bestaat uit beton, glas en maar liefst 13.000 ton staal. Alle vloeren in de terminal bestaan uit composietmaterialen. De bouw vond plaats van 2004 tot 2006 en de terminal werd in 2008 geopend.

In 2010 werkte Iv samen met Mammoet aan het constructieve ontwerp van twee gigantische PTC hijskranen (Platform Twin-Ring Containerised), met een hoogte tot wel 250 meter. Zoals blijkt uit de aanduiding 'Containerised' kunnen de kranen volledig worden ontmanteld en worden getransporteerd in containers. Het onderscheidende kenmerk van deze super heavy lift kranen is de hijscapaciteit van maar liefst 3200 ton.

Het ontwerp van het derde paar sluizen voor de uitbreiding van het Panamakanaal is veruit het meest indrukwekkende staalproject waaraan Iv tot nu toe heeft bijgedragen. Als onderdeel van het CICP-consortium heeft Iv de zestien deuren voor de nieuwe sluizen ontworpen. De ontwerpwerkzaamheden gingen van start in 2009 en werden in 2012 afgerond. De bouw van het sluizencomplex begon in 2007 en de nieuwe sluizen werden in juni 2016 geopend. Met dit project heeft Iv meegeschreven aan een stukje wereldgeschiedenis! Rob van de Waal, Algemeen directeur van Iv noemt het project: "de mooiste klus uit mijn leven." Daar waar Iv begonnen is in 1949 met twee werknemers, is het bedrijf nu gegroeid tot een multidisciplinair ingenieursbureau met ruim 800 specialisten. Specialisten die zich allen herkennen in de harde techniek. Ingenieurs met allen Passie voor Techniek!

11

Experts in staaldetaillering

EXPERTS IN STAALDETAILLERING

Iv beschikt al heel lang over een staaldetaillering afdeling. Al sinds haar beginjaren, wat al 65 jaar geleden is, vormde deze afdeling een essentieel onderdeel van Iv en al snel werd Iv bekend als de specialist op het gebied van staalconstructies. Denk hierbij aan staalconstructies voor enorme offshore platformen van gewichten van meer dan 5.500 ton en zeer gecompliceerde havenkranen, maar ook eenvoudige pipe racks op industriële locaties. De specialisten van Iv hebben de expertise en kennis in huis van alle mogelijke staalconstructies. Zo zijn ze bijvoorbeeld bekend met geavanceerde constructies, zoals het kantoorgebouw 'Le Carrefour' in Leiden en de 'Fietsappel' in Alphen aan den Rijn, waarbij de technische uitdagingen groot zijn.

12 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017 13

Het team staaldetaillering coördineert projecten vanuit Nederland, de uitvoering vindt plaats in zowel Nederland als Maleisië. Henno Vlieg, Manager Detail Design Department, heeft de leiding over het team in Nederland en Rob van der Waal, directeur Iv-Consult Malaysia, heeft sinds 1999 de leiding over het team in Maleisië. Voor beide vestigingen geldt dat de kwaliteit van het product van hoog niveau moet zijn. Iv levert altijd topkwaliteit voor een aantrekkelijke prijs.

Staal tot in detail

Wat is staaldetaillering eigenlijk? Staaldetaillering is het terugbrengen van een volledige constructie tot de kleinst mogelijke onderdelen die geschikt zijn om in de werkplaats aan elkaar te lassen of op de bouwplaats aan elkaar te schroeven. De grootte van de onderdelen wordt beïnvloed door de beschikbare lengte van gewalste staalproducten, vervoersbeperkingen of de bouwwijze. Deze tekeningen worden werkplaatstekeningen genoemd (soms ook wel productietekeningen) en worden over het algemeen geleverd door het staalconstructiebedrijf of diens onderaannemer. De complexiteit van de werkplaatstekeningen wordt in hoge mate bepaald door de soort constructie (gebout of gelast). Bij onderdelen die ter plekke aan elkaar gebout moeten worden, moeten alle benodigde verbindingsplaten, kopplaten en verstijvingsschotten al van te voren erop worden gelast en moeten de boutgaten al zijn geboord. Onderdelen die aan elkaar gelast moeten worden (in de werkplaats of op de bouwplaats), zijn voorzien van kopplaten en verstijvingsschotten en deze worden in de werkplaats erop gelast. Bovendien laten de werkplaatstekeningen al zien hoe de randen van gelaste verbindingen moeten worden voorbewerkt (afschuiningen, sleufgaten et cetera). Er worden ook gaten geboord voor onderdelen die er nog op gebout moeten worden, van complexe apparatuur tot eenvoudige balustrades. Een complex proces waarbij rekening gehouden moet worden met diverse facetten. Bij detaillering gaat het om precisie. In het verleden werden dit soort tekeningen met de hand achter de tekentafel gemaakt. Tegenwoordig worden staalconstructies volledig in 3D-software (Tekla) gemodelleerd volgens de laatste stand van de software. Dat komt de nauwkeurigheid ten goede en maakt automatische clash-detectie mogelijk, evenals het automatisch genereren van boutenlijsten, stuklijsten (lijst met onderdelen), NC-lijsten en MTO-lijsten (material take off). Het is zelfs mogelijk om lassen te modelleren en elke las ƒ volume van het lasmateriaal te bepalen. Tekla Structures is een BIM-programma (Building Information Modelling) waar de tekenkantoren in Papendrecht en Maleisië gebruik van maken.

Constructies van elke soort

Iv heeft al meer dan 65 jaar ervaring met het maken van werkplaatstekeningen voor alle mogelijke constructies; of het nu gaat om conventionele constructies of onconventionele der Waal.

$ die we sinds 1999 onder vaak hoge druk succesvol hebben afgerond. Onze klanten weten dat het op tijd leveren van een kwaliteitsproduct aan ons toe te vertrouwen is", zegt Rob van

Experts in staaldetaillering

"Ik ben trots op de grote hoeveelheid projecten die we sinds 1999 succesvol hebben afgerond"

Offshore-platforms zijn conventionele constructies (voorspelbaar in vorm en soort profiel) en de verbindingscomponenten hebben een min of meer gestandaardiseerde vorm. De verbindingen worden voor het grootste gedeelte gelast en bepaald door functie, levensduur en kosten. "De grootste uitdaging bij het maken van tekeningen voor dit soort constructies, zijn het grote aantal stalen onderdelen, de planning en de stroom aan wijzigingen. Je moet bij een platform met een gewicht van meer dan 5.000 ton denken aan meer

%

Compression platform, het Valhall-platform, het DolWin platform en het HelWin Beta platform. Dit zijn projecten die tot de grootste behoren die in Nederland zijn gebouwd.

14 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017 ƒ

%

$ 3/ 7<3 15 7<3 3/

% 127(6

6(()25*(1(5$/127(6':*/$&6)$' $//:(/'672%()8//3(1(75$7,21812 $//67((/72%(7<3(,,812 $//67((/0$5.('72%(7<3(,,, 127(

%

3/

&

5 3/

'

5

&

(/726 (/ 3,3( -$&.(7/(*

6(&7,21

6&$/(

$ $

7<3 &+((.3/$7( 0$,13/$7( &+((.3/$7( 7<3

6(&7,21 & & $ ' 5()(5(1&('5$:,1*6

3$'(<(66+72) 3$'(<(66+72)

$ %

$66+2:1 &2* ƒ

%

233+$1' = 5(9 '$7( &6 %<

.(<3/$1

(/ $6%8,/7 '(6&5,37,21 $6$5.$ &+.' $33' 352-(&7 7,7/( '5$:,1*1R

,Y2LO *DV

6+(//8./7'

/(0$1837,0(&2035(66,21 68%6758&785(/(0$1$&

6&$/( 127('

3$'(<(6 6+((72)

-2%1R 6,=( $

/$&6)$'

5(9 =

Experts in staaldetaillering

De specialisten van Iv werkten recentelijk aan de HVDC converterplatforms DolWin Alpha en HelWin Beta en de bijbehorende jackets. Deze enorme elektrische installaties verbinden windturbines op zee met het Duitse elektriciteitsnet aan land. Vanwege de strakke planning van het HelWin Beta-project werkten de tekenaars in Maleisië gelijktijdig met de constructeurs in Papendrecht. Bijzonder aan deze projecten was dat het de eerste waren met deze grootte die voor de windenergie zijn ontworpen en gefabriceerd en op zee zijn geïnstalleerd.

Als we werken aan onconventionele constructies dan wordt het een stuk spannender

Uiteraard zijn bij conventionele constructies tal van uitdagingen te noemen. Maar als we werken aan onconventionele constructies dan wordt het een stuk spannender. Op een krappe kavel zonder opslagfaciliteiten, in een drukke stationsbuurt, is prefabriceren, just-in-time leveren en direct monteren eigenlijk een must. En dat lukt, met staal! De onderdelen van de boomvormige kolommen zijn separaat gefabriceerd. Op locatie zijn ze samengevoegd, gevuld met beton en 'opgetopt' met de gevelspanten. We hebben het hier over het zwevende kantorenblok 'Le Carrefour' in Leiden. Bij dit gebouw heeft Iv de unieke oplossing van de architect uitgevoerd om inpandige kolommen te vermijden. De verticale belastingen worden langs de buitenmuren van elk blok naar één kolom geleid die in het midden en onder het gebouw staat. Op deze manier wordt de verkeersweg die onder het gebouw door loopt, vrijgelaten. Het bouwwerk wordt gestut door in totaal 12 zogenaamde bomen, die elk weer naar boven uitlopen in 12 vertakkingen. 16 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017 "De moeilijkheidsgraad zat in de inleiding van de krachten via de takken naar de boomconstructie in de fundering. FEM berekeningen zijn uitgevoerd om het krachtenspel in kaart te brengen, zodat we de juiste constructie in de bomen konden maken", vertelt Henno.

Nog zo'n bijzondere project is de 'Fietsappel' in Alphen aan den Rijn. De Fietsappel is een fietsenstalling in de vorm van een appel. Elk onderdeel is uniek in de staalconstructie van de Fietsappel. In de open constructie naast het station kunnen bijna 1000 fietsen worden geplaatst. De 'schil' van de appel bestaat uit een skelet van in driehoeken gemonteerde constructiebuizen met in patronen gedraaid ijzerdraad ertussen. Het 'klokhuis' van de appel wordt gevormd door negen kolommen die in een hoek van 15 graden naar buiten leunen, met twee wenteltrappen in het midden. Het pad dat in de appel omhoog kronkelt, doet denken aan een lange appelschil. Voor deze beide projecten was een creatieve benadering nodig voor het ontwerpen van de aansluitingen, waarbij de architectonische eis luidde dat er een esthetisch aantrekkelijke oplossing moest worden ontwikkeld die zowel functioneel, doelmatig als duurzaam was. Dankzij de jarenlange expertise van Iv op gebied van staalconstructies zijn beide projecten succesvol uitgevoerd.

17

Infrastructuur & Havens

DE GROOTSTE SPOORBOOGBRUG VAN EUROPA

18 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017

Immens. Dat is het woord dat de omvang van de nieuwe spoorbrug Muiderberg waarschijnlijk het beste omschrijft. Wanneer je naast de brug staat zie je een enorm wit, stalen gevaarte van 255 meter lang en zo'n 17 meter breed. Kijk je omhoog, dan zie je een grote boogconstructie van wel 55 meter hoog, met 24 diagonale hangers van elk 60 centimeter dik. Met deze afmetingen is het de grootste spoorboogbrug in Europa. De brug bevat ongeveer net zo veel staal als de Eiffeltoren.

19

Een bijzondere stalen brug

• De spoorbrug is direct geassembleerd naast de A1.

• Het is de grootste spoorboogbrug van Europa.

• De spoorbrug overspant de nieuwe A1 met maar liefst 16 rijstroken in één keer, zonder tussensteunpunten. • De spoorbrug is gerealiseerd in hogesterktestaal S460. In Nederland is dit type staal nauwelijks voor dergelijke spoor-infrastructurele kunstwerken toegepast.

• Tijdens het gehele project zijn slechts twee korte buitendienststellingen van het spoor (van maximaal 52 uur en maximaal 120 uur) en slechts één afsluiting van de rijweg tot 12 uur toegestaan. • De realisatie van de spoorbrug is onderdeel van het project SAA - A1/A6 Diemen-Almere-Havendreef, dat onderdeel is van de grootschalige verbreding van de corridor Schiphol-Amsterdam-Almere: het grootste en meest complexe weg infrastructurele project ooit in Nederland.

• De spoorbrug is het grootste object dat ooit in Nederland over de weg is verplaatst.

Al dat staal en wapening weegt circa 8.500 ton. Als het betonnen dek en de spoorconstructie zijn aangebracht weegt de brug maar liefst 15.200 ton. Bijzonder is dat de brug is gebouwd vlak naast de A1. Het kan automobilisten en treinreizigers die erlangs zijn gereisd niet zijn ontgaan. Een uniek project met markante uitdagingen. Want hoe realiseer je een stalen spoorboogbrug die, zonder tussensteunpunten, maar liefst 16 rijstroken overspant? En waarom werd de brug naast de A1 gebouwd?

Rijkswaterstaat voert in het traject Schiphol-Amsterdam Almere momenteel het grootste en meest complexe infrastructurele project ooit uit. Om de bereikbaarheid van het gebied te vergroten wordt onder andere het traject A1/ A6 aangepakt. De realisatie van dit deelproject is in handen van het consortium SAAone. De A1 wordt ter plaatse van de bestaande spoorkruising bij Muiderberg verbreed naar 2 x 5 rijstroken en een wisselbaan met 2 rijstroken en naast de rijksweg een vrij liggende busbaan met 2 rijstroken. Met vluchtstroken en in- en uitvoegstroken is dat bij elkaar 16 rijstroken. De voormalige betonnen spoorbrug is daarom vervangen door een nieuwe brug, met ProRail als eigenaar. ProRail is als beheerder van het spoor opgenomen in het projectteam van Rijkswaterstaat voor de bouw van de brug. ProRail werkt net zoals Rijkswaterstaat aan het vergroten van de capaciteit tussen Schiphol-Amsterdam-Almere. Bij ProRail heet dit project OVSAAL. Dit project houdt niet per se in dat er meer spoorrails worden aangelegd. Op het traject Weesp-Muiderberg-Muiden past ProRail slimme technische oplossingen toe op het huidige spoor, waardoor meer spoorrails niet nodig zijn. Zo worden er bijvoorbeeld nieuwe wissels geplaatst, zodat treinen elkaar beter kunnen passeren.

16 rijstroken overspannen met stalen spoorboogbrug zonder tussensteunpunten

Integraal ontwerpteam

Het ontwerp van de brug moest voldoen aan een aantal uitdagende eisen. Een rode draad in het ontwerptraject was het zoeken naar slimme methodes die zouden leiden tot een geoptimaliseerd ontwerp. Dit is gelukt door al in de eerste projectfase een integraal ontwerpteam samen te stellen, bestaande uit ingenieursbureau Iv-Infra, Zwarts & Jansma Architecten, geluidspecialist Peutz, het Belgische metaalconstructiebedrijf Victor Buyck, transporteur Sarens en vijzelspecialist CT-De Boer.

Infrastructuur & Havens

Pieter van Lierop, sectorhoofd stalen & beweegbare kunstwerken bij Iv-Infra en ontwerpleider van de brug bij SAAone, noemt het integraal samenwerken met verschillende partijen veruit het meest bijzondere bij dit project. "Vanaf de tenderfase hebben we in één integraal team het project aangepakt met onder andere de architect, adviseurs, staal- en betonbouwer, en dit is toch wel heel bijzonder. Om in zo'n vroeg stadium samen op te trekken en te zoeken naar het meest optimale ontwerp en dit vervolgens ook uit te werken en te realiseren. De kans om vanaf de eerste ideeën tot en met de oplevering betrokken te zijn bij zo'n mooi werk, is uniek", vertelt Pieter met trots.

Eén overspanning

Rijkswaterstaat stelde de ontwerpeis dat de nieuwe spoorbrug de verbrede snelweg in één keer moet overspannen, zonder tussensteunpunten. Zo kan de wegindeling van de Rijksweg A1 onder de spoorbrug in de toekomst makkelijker worden aangepast of onderhouden met zo min mogelijk hinder voor het wegverkeer dat onder de brug door gaat. De grote overspanningslengte vormde een technische uitdaging, waarbij alle (wind)dynamische effecten moesten worden onderzocht. Daarnaast was het een eis dat de brug zo rank en slank mogelijk moest worden vormgegeven. Vanzelfsprekend vormen sterkte, gewicht, duurzaamheid en kosten kritische punten in het ontwerp. Hoe kan hierin een optimum worden bereikt? En hoe kunnen veiligheid, betrouwbaarheid en bedrijfszekerheid gegarandeerd blijven?

Minimaliseren van hinder

Ook stelde Rijkswaterstaat strikte eisen aan de geluidsemissie van de brug ten gevolge van treinpassages. Daarnaast moest hinder voor zowel het weg- als treinverkeer tot een absoluut minimum worden beperkt tijdens de constructie en inbedrijfstelling. Er waren slechts twee korte periodes toegestaan voor het buitendienstnemen van het spoor en slechts 12 uur voor het afzetten van de A1 voor wegverkeer. Bovendien mocht het weg- en treinverkeer niet gelijktijdig worden gestremd. Hoe faseer je dit? Om aan deze eisen te kunnen voldoen, lag tijdens het ontwerpproces de focus op een slimme assemblage- en montagemethode.

20 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017 21

Bouwen naast de A1

In eerste instantie had Rijkswaterstaat het idee om parallel aan de bestaande spoorbrug een bypass aan te leggen en daar de trein over te laten rijden. De oude brug kon dan worden verwijderd, waarna de nieuwe brug kon worden gebouwd en de bypass weer kon worden weggehaald. Het nadeel van deze methode was echter dat treinen gedurende de gehele constructieperiode met gereduceerde snelheid zouden moeten rijden op dit stuk. En dit zou leiden tot extra hinder voor het treinverkeer. Een variantenstudie toonde aan dat dit goedkoper en met minder stilleggingen van het weg- en treinverkeer kon. De brug is daarom naast de A1 geassembleerd en vervolgens over de snelweg getransporteerd naar een plek parallel aan de huidige brug om daar te worden afgebouwd.

Fabricage van de brug

De brug is in delen in België gemaakt door staalconstructiebedrijf Victor Buyck. Het constructieconcept is zo opgezet dat de brug in relatief kleine stukken werd gemaakt op twee productielocaties in België. 22 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017 De meeste van de in totaal vijftig delen zijn zo gedimensioneerd dat ze over de weg naar het assemblageterrein naast de A1 konden worden vervoerd. Dit gebeurde in de eerste helft van 2015 met behulp van speciaal vervoer. De allergrootste en zwaarste onderdelen, de zogenaamde booggeboortes die circa 200 ton per stuk wegen, zijn eerst over het water naar een losplaats bij de Hollandse brug in Almere gevaren en vervolgens naar de bouwplaats gereden met speciaal vervoer. Om hinder voor het verkeer zoveel mogelijk te beperken zijn de brugonderdelen met name 's nachts vervoerd, zonder wegafzettingen, met slechts tweemaal een verkeerstop van 15 minuten.

Boogbrug

De stalen boog van 50 meter hoog, met diagonale hangers, maakt de lange overspanning mogelijk zonder dat de brug doorbuigt. Deze vormgeving zorgt ervoor dat de brug zich meer als een vakwerkligger gedraagt en daardoor minder vervormt. De diagonale hangers zijn holle stalen buizen met een doorsnede van ruim 60 centimeter en zijn in staat om axiale drukkrachten op te nemen. Hiermee wordt voorkomen dat tijdens de bouw voortdurend moet worden aangespannen, iets wat wel nodig zou zijn indien gebruik werd gemaakt van kabels. Daarnaast zorgt het zware brugdek voor verminderde axiale drukkrachten in de hangers.

Extra beheersmaatregelen

Omdat de diagonalen relatief slank zijn, bestaat het risico dat deze ten gevolge van windbelasting in trilling kunnen komen. Het beheersen van deze zogenaamde vortex-excitatie vormde vanaf de start van het ontwerp een belangrijk ontwerpaspect. De demping van de staalconstructie is daarbij de belangrijkste onbekende. De Eurocode heeft zich op dit gebied nog niet volledig bewezen, daarom zijn er extra beheersmaatregelen toegepast in het gehele proces. Dit begon al in de ontwerpfase. Hierdoor was het mogelijk om indien nodig dempers aan te brengen.

Tijdens de bouw van de brug hebben Iv-Infra en Frans Rolf Infra-Advies met een speciale meettechniek de eigenfrequentie en eigendemping van de diagonalen gemeten. Hierbij zijn de diagonalen voorzien van meerdere versnellingsopnemers. Vervolgens zijn de diagonalen achtereenvolgens aangestoten door middel van een stap excitatie en zijn de versnellingen als functie van de tijd geregistreerd. De waarden van deze uitkomsten bepalen mede of de diagonalen gaan resoneren als gevolg van wind, wat moet worden voorkomen om vermoeiingsproblemen te vermijden. De metingen toonden aan dat een deel van de diagonalen onvoldoende eigendemping hadden, dus zijn hierop dempers aangebracht. Om deze dempers te kunnen instellen zijn de waarden van de eigendemping en eigenfrequentie gebruikt, die tijdens de metingen zijn bepaald. Na het plaatsen van de dempers bleek de demping voldoende te zijn.

23

Infrastructuur & Havens Een licht ontwerp

Omdat de staalconstructie van de brug, eenmaal samengesteld, over de snelweg moest worden verreden, is uitzonderlijke aandacht besteed aan het totale gewicht. De brug is gerealiseerd in hogesterkte staal S460. In Nederland is dit staaltype nauwelijks voor dergelijke spoor-infrastructurele kunstwerken toegepast. Hiervoor is de kennis en ervaring van ProRail, Rijkswaterstaat en TU-Delft ingebracht, een goed voorbeeld waarbij het gezamenlijke opdrachtgeverschap zijn meerwaarde heeft bewezen. Samen zijn de gewenste mechanische eigenschappen en staalsamenstelling vastgesteld. Met S460M/ML staal kon voor enkele brugdelen een plaatdikte van 9 centimeter worden bereikt in plaats van 16 centimeter. Dit scheelde aanzienlijk in het gewicht. Met staalsoort S355 zou de massa met circa 1400 ton toenemen en dan zou de kritische grens voor het transportgewicht worden overschreden. Met het oog op toekomstige reparaties door eventuele aanrijdingen onder de brug, is besloten om voor de dwarsdragers wel gebruik te maken van staalsoort S355K2+N.

Het brugdek

De constructie en bouw van het staalbetonnen brugdek waren kritische onderdelen van de nieuwe spoorbrug. Het dek werkt in de boogbrugconstructie als trekband, waardoor het nodig was om relatief veel wapening aan te brengen (in totaal 600 kg/m 3 ). Ook moest gebruik worden gemaakt van speciaal krimparm beton dat in één keer boven de A1 gestort diende te worden, terwijl het wegverkeer onder de brug door moest kunnen blijven rijden. Het brugdek bestaat uit stalen dwarsdragers met een verdeuveld betonnen dek, met daarop een grindbed. De beperkte constructiehoogte resulteerde in slanke dwarsdragers met een onderlinge afstand van 1,6 meter. Het toepassen van een zwaar betonnen dek draagt bij aan het beperken van de geluidsemissie van de brug. Door in de buitenste lijfplaat van de hoofdliggers een vouw te maken stralen deze platen minder geluid af. Andere geluidbeperkende maatregelen zijn de speciale ballastmatten op het beton. Naast de hoofdliggers zijn inspectiepaden voorzien. In de ruimte daaronder is ruimte gereserveerd voor kabels en drainage voor de afvoer van regenwater.

Het verrijden van de spoorbrug een mega-operatie

Verplaatsen over de A1 (inrijden)

Het verrijden van de spoorbrug van de bouwplaats over de A1 naar de tijdelijke steunpunten naast de huidige spoorbrug was een mega-operatie. Speciale voertuigen (Self Propelled Modular Trailers) met in totaal 976 wielen brachten de brug vrijdagavond 6 mei 2016 in beweging. De rit van ongeveer 400 meter ging van de bouwplaats schuin de A1 over. Het verplaatsen duurde in totaal circa 6,5 uur; een stuk sneller dan de vastgestelde planning. Voor de verplaatsing was een speciale rijbaan aangelegd. De ondergrond ter plaatse was zeer slecht te noemen. De bestaande Rijksweg A1 zou gaan golven als de nieuwe spoorbrug daarover zou worden verreden. Deze baan is zo sterk en egaal dat er een vliegtuig zou kunnen landen. Dat is nodig om te voorkomen dat de brug tijdens het verrijden verzakt of uit balans raakt of dat er te grote torsievervormingen van de brug tijdens transport plaatsvinden. 24 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017 De spoorbrug is het grootste object dat ooit in Nederland over de weg is verplaatst. Minister Melanie Schultz van Haegen (Infrastructuur & milieu) noemde de operatie "een krachttoer met de precisie van een horlogemaker." Pieter: "Deze operatie was enorm spannend en we zijn tot het uiterste gegaan om alle risico's 100% te beheersen. De avond zelf controleerden we continu hoe de brug zich gedroeg tijdens de verplaatsing. Een fantastisch gezicht toen hij eenmaal op z'n plek lag."

Afbouwen en installeren

Eenmaal aangekomen op de tijdelijke plaats parallel aan de huidige spoorbrug, waar de spoorbrug op tijdelijke steunpunten is geplaatst, kan de brug worden afgebouwd met een betonnen dek, de rails en de bovenleiding. Van 19 tot en met 22 augustus 2016 is de oude spoorbrug gesloopt en de kant-en-klare nieuwe spoorbrug op zijn plaats geschoven. Dit gebeurde in een treinvrije periode van vier dagen. Wederom een operatie van formaat. De installatie van de dempers aan de brugconstructie is de laatste stap richting voltooiing van de brug. Begin november werden de dempers van de diagonalen succesvol geplaatst. Deze dempers voorkomen dat de wind vat krijgt op de diagonalen, waardoor ze kunnen gaan trillen.

Pieter: "Nog een paar laatste cosmetische afwerkingen en dan is het project afgerond. Het ontwerp was een enorme technische uitdaging waarbij we tal van bijzondere ontwerpaspecten, vanwege de grootte van de brug, veel uitvoeriger hebben moeten onderzoeken dan normaal. In combinatie met de complexe bouwfasering van de brug, kijk ik terug naar een heel bijzonder stalen project, één voor in de geschiedenisboeken van Iv." 25

Industrie

VAN HUISAFVAL NAAR GROENE ENERGIE

Het beperken van de uitstoot van broeikasgassen is heden ten dage niet meer weg te denken. De roep voor het sluiten van vervuilende (kolen)centrales en de risico's die bijvoorbeeld kerncentrales met zich meebrengen, vertalen zich onder andere in de ontwikkeling en ingebruikname van zonnepanelen, windmolens, waterkrachtcentrales et cetera. Alle objecten die we steeds meer om ons heen zien. DONG Energy zoekt, buiten de bekende conventionele productiemethoden om, naar andere mogelijkheden voor het opwekken van groene energie. Een van die mogelijkheden betreft de productie van bioliquid uit huisvuil met behulp van een bioreactor. De afgelopen jaren is reeds kennis opgedaan door middel van een pilot reactor op kleine schaal, waarbij nu de stap gezet wordt naar een eerste operationele plant.

27 26 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017

Industrie

In het Britse Northwich (in het noordwesten) wordt gebouwd aan een ambitieus milieuproject: REnescience. Huisvuil is er de grondstof voor biomassa en biogas. Het principe is revolutionair: enzymen zorgen ervoor dat de organische fractie wordt gescheiden van de vaste fractie. Rick de Jong, afdelingshoofd Mechanical bij Iv-Industrie, vertelt: "Dit project wordt voor het eerst uitgevoerd in Engeland, het is een nieuwe technologie, dus alle ogen zijn gericht op dit ambitieuze bioscience project." REnescience wordt nu door VDL-ETG projects en VDL-KTI België toegepast in de realisatie van een van de eerste full-scale verwerkingsinstallaties ter wereld. De enzymen die worden gebruikt zijn van natuurlijke oorsprong. Ze weten raad met verschillende soorten afval, zolang organische stoffen maar het grootste gedeelte uitmaken. Na behandeling en filtreren is de vaste fractie die overblijft zo schoon, dat er probleemloos – met conventionele technieken – plastics en metalen kunnen worden teruggewonnen. Het project is vooral door de grootte uitdagend: per uur moet immers met twee reactors in totaal 15 ton vuil kunnen worden verwerkt!

Een ronde trommel van roestvast staal

Het reactorvat bestaat uit drie delen die samen een ronde trommel vormen, vervaardigd uit roestvast staal (RVS) met een binnendiameter van 5 meter, een wanddikte van 18 millimeter en een lengte van ruim 50 meter. Samen met de interne schoepen en spiraal (internals) is het totale gewicht van de trommelreactor inclusief huisafval wel 545 ton. Het ledig gewicht bedraagt omstreeks 230 ton. Het huisafval wordt voordat het bij de intreesectie ingevoerd wordt, vermalen en dan vervolgens in de trommelreactor gestort. De trommelreactor is met 200.000 liter water gevuld, waaraan enzymen zijn toegevoegd en hierdoor ontstaat er bio-vloeistof. In deze bio-vloeistof lossen de vermalen afbreekbare deeltjes op en vindt er tevens een scheiding plaats tussen de lichtere en de zwaardere fracties van het huisafval, waarbij onder andere de plastics bovenop de bio vloeistof drijven en de metalen zinken. De trommelreactor roteert met een nominale snelheid van één omwenteling per minuut, waarbij de optredende mechanische energie van de interne schoepen significant bijdraagt aan het proces. Bij de uittreesectie wordt met behulp van een schoepenrad het verwerkte huisafval uit de trommelreactor verwijderd en gescheiden van de bio-vloeistof. De bio-vloeistof wordt hergebruikt in het proces. Iv-Industrie bepaalde in opdracht van VDL-KTI de benodigde wanddikte van een reactorvat, de positie van de steunpunten, uitvoering van de loopringen, toetste de constructie op vermoeiing en bepaalde de interfase 28 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017 uitgangspunten voor de betonfundatie. Daarnaast heeft Iv-Industrie de technische specificatie opgesteld betreffende de drive units, alsmede het ontwerp van de removable schoepenrad in de uittrede van de bioreactor ontwikkeld. Ondertussen is de productie van twee bioreactors in volle gang om nog dit jaar geplaatst te worden in de fabriek in Northwich in Engeland. Rick: "We werken veel samen met VDL-Groep aan diverse projecten. Onlangs hebben we het ontwerp verzorgd van de nieuwe indrukautomaat voor Forbo Flooring Systems, om hardheidsmetingen te verrichten op linoleum. Ook focussen we ons op het samen leveren van diensten voor Helikopter landing grids. In de toekomst zal men nog vaak samen van ons horen, zeker in de maakindustrie." Het eerste concept van DONG Energy ging ervan uit dat de complete trommelreactor uit slechts één geheel bestaat en op twee steunpunten (drive units) roteert door middel van een tandwiel/heugel aandrijving in het midden.

Mede gelet op (fabricage) uitvoerbaarheid, transport en uit sterkte technisch oogpunt voor zowel de reactor als de fundatie, kan de trommelreactor niet uit één geheel worden vervaardigd. Na het verkennen van de te rijden route van de werkplaats in België naar de plant in Engeland en de geplande uitvoering van de betonnen fundatie, heeft Iv-Industrie in samenwerking met VDL-KTI gekozen om de trommelreactor uit drie geflensde trommeldelen op te bouwen, waarbij elk deel afzonderlijk ondersteund wordt door twee drive units. Deze drive units verzorgen tevens de (elektrische) aandrijving van de complete reactor. Er zijn in totaal zes drive units per reactor en elke drive unit bestaat uit twee bogies met elk twee rollen. De rollen van de drive units dienen voor onderhoud om de 2,5 jaar vervangen te worden, waarbij de rollen uitgebouwd worden terwijl de trommel op zijn plaats blijft. De koppeling tussen de trommeldelen wordt lekdicht met behulp van een flensverbinding aan elkaar bevestigd. De reactor is volledig geïsoleerd om de constante temperatuur van 50 graden te behouden.

Grondig onderzoek maakt juiste keuze in staal

De zuurgraad (pH 4-5) van de biovloeistof in combinatie met de verhoogde temperatuur van 50 graden zijn belangrijke procesdetails. Beide kunnen een negatieve invloed op de maximaal toelaatbare mechanische spanningen hebben en eveneens hevige corrosie van de trommelwand veroorzaken, indien niet uit het juiste materiaal vervaardigd. De pilot reactor is gemaakt van RVS kwaliteit AISI304. Om te beoordelen of deze materiaalkwaliteit volstaat op de langere termijn (bij een bioreactor is dit 20 jaar), is het belangrijk de samenstelling van de bio-vloeistof te kennen. Na analyse, is de concentratie van de aanwezige elementen bekend. Hieruit blijkt dat er zouten aanwezig zijn onder andere in de vorm van natriumchloride (NaCl). Bij het ontleden van dit zout zijn het juist de (te hoge concentratie) chloorionen welke van sterk negatieve invloed zijn op de corrosie. Enerzijds treedt putcorrosie op, wat resulteert in lekkage van de trommel. Anderzijds is er sprake van spanningscorrosie, wat de maximaal toelaatbare materiaalspanningen aanzienlijk verlaagt. Sterktetechnisch gezien leverde dit op zich zelf nog geen problemen op, maar voor wat betreft vermoeiing wel. Gelet op de materiaalkosten is cladding als optie bekeken. Bij cladding wordt een vrij dunne plaat Duplex RVS op een staalplaat bevestigd via een specifiek procedé. Mede door de beperkt beschikbare doorlooptijd is de trommel uiteindelijk toch volledig in RVS kwaliteit AISI316 uitgevoerd.

Slim omgaan met afval

Dong Energy's U.K. country chairman noemde het project in een artikel in het Biomass Magazine: "REnescience is een briljante nieuwe technologie! Met deze nieuwe bio plant zullen we veel slimmer omgaan met huisafval." Rick kijkt terug op een succesvol project dat tevens veel kansen biedt voor de toekomst: "Ambitieuze samenwerking met potentie voor de Nederlandse maakindustrie", noemt Rick de samenwerkingen binnen dit project. "Als het gaat om de Nederlandse maakindustrie, mogen we trots zijn op wat we tot nu toe allemaal bereiken. Vooral als bedrijven in de Nederlandse maakindustrie krachten bundelen, zoals VDL en Iv-Industrie nu doen! We moeten niet zo bescheiden zijn en blijven ontwikkelen", aldus Rick. 29

Van puur vakmanschap naar robotisering

VAN PUUR VAKMANSCHAP NAAR ROBOTISERING

In de loop der tijd heeft de staalbouw wezenlijke veranderingen ondergaan, niet alleen in de manier waarop constructies tot stand komen, maar ook in de wijze waarop ingenieurs tegenwoordig constructies ontwerpen. De redactie van de Ivormatie sprak met twee 'mannen van staal' – Frank Maatje en Wouter Visser – over recente trends en toekomstige ontwikkelingen in staalconstructie. Lees in dit artikel over hun opvattingen en ideeën. Frank Maatje is sinds 2011 directeur van Bouwen met Staal, de organisatie voor staalbouwend Nederland. Hij heeft uitgebreide kennis van staalbouw en is bijzonder geïnteresseerd in de toepassing van computertechnologie bij het ontwerpen en fabriceren van staal. Wouter Visser is Structural Engineering Manager bij Iv-Consult en is lid van de Technische Commissie Duurzaamheid (TC1) en Kenniscommissie van Bouwen met Staal.

31 30 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017

Van puur vakmanschap naar robotisering Positieve trends en ontwikkelingen in staalfabricage

De meest opmerkelijke trend volgens Frank is dat de fabricage steeds minder intensief wordt. "Vroeger was bouwtechniek een alomvattende opgave. Constructeurs waren direct betrokken bij elk aspect van de vervaardiging. Staal werd geleverd in standaard lengtes, en al het vereiste werk – van snijden tot coaten – gebeurde in de werkplaats van de constructeur." Tegenwoordig is de trend dat veel processen worden uitbesteed. Er zijn bedrijven gekomen die zich hebben gespecialiseerd in snijden, slijpen, rollen, buigen, boren of afschuinen. "Constructieprofielen worden nu vaak op lengte gesneden geleverd aan de constructeur, waarbij vaak al een of meer bewerkingen hebben plaatsgevonden", vertelt Frank. "Verstijvingsprofielen en hoek-, eind- en grondplaten kunnen op maat worden geleverd, en zo nodig ook al geboord en afgeschuind. De constructeur hoeft de componenten alleen nog pasklaar te maken en te lassen om de assemblage te voltooien." Frank ziet dit als een positieve ontwikkeling, omdat het constructeurs in staat stelt geraffineerdere constructies te maken. En aangezien de nieuwste technieken beschikbaar zijn, zonder dat hiervoor kapitaal hoeft te worden geïnvesteerd, is er bovendien een economisch voordeel. Ook kan de ruimte in de werkplaats beter worden benut omdat er minder handelingen hoeven te worden verricht.

Ontwikkeling in software maakt het onmogelijke mogelijk

Frank: "Een trend die hand in hand gaat met het uitbesteden van fabricageprocessen, is het wijdverbreide gebruik van de computer bij het bouwkundig ontwerpen, met name het 3D-modelleren dat wordt gebruikt om detailwerktekeningen te genereren. Hoewel modelleren een menselijke opgave blijft, neemt de nauwkeurigheid toe naarmate de software moeiteloos de lengtes van alle componenten berekent en tevens alle dwarsverbindingen meeneemt. Ook zogenaamde clash-detectie is veel eenvoudiger in een driedimensionale omgeving." Belangrijker is echter dat er dankzij de software bepaalde soorten constructies kunnen worden ontworpen die anders niet mogelijk zouden zijn geweest, zoals de Fietsappel in Alphen aan den Rijn en vooral het nieuwe treinstation in Arnhem.

Wouter ziet een revolutionaire verandering in de verdergaande informatisering van het technische ontwerpproces: "Het volledige gegevensproces kan in digitale vorm aan de constructeur worden geleverd, 32 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017 waardoor tekeningen op papier überhaupt niet meer nodig zijn. Dat is gunstig voor de staalbouw, aangezien aannemers verspilling niet langer hoeven in te calculeren, de werkplaats beter wordt benut en er efficiënter kan worden gewerkt. Een bijkomend, maar daarom niet minder waardevol effect van deze ontwikkeling, is de toegenomen nauwkeurigheid, waardoor er op de bouwplaats minder vaak kostbare modificaties hoeven te worden verricht als gevolg van slechte passing of conflicten op 'drukke' verbindingspunten."

Is Robotica de toekomst?

Wanneer het onderwerp op robotica komt, steekt Frank enthousiast van wal: "Robotica is echt de toekomst van staalfabricage. Hoewel er al jaren geautomatiseerd wordt gelast, gaan de ontwikkelingen in de toepassing van robotica in de staalconstructie snel." In de toekomst zullen slimme robots ook niet-repetitief werk doen. "Er zijn nu al machines die een draagbalk volledig in elkaar kunnen zetten, met alle benodigde platen en boorgaten", vult Wouter aan.

Frank: "Maar er is één knelpunt. Het technische ontwerpproces loopt nog niet gelijk met deze trend. Ontwerpers moeten niet alleen gaan denken in termen van vervoer en opbouw, maar ze moeten ook vertrouwder worden met het fabricageproces en de haalbaarheid van het ontwerp." Wouter: "Constructies die in 3D-softwarepakketten zijn ontworpen, kunnen tot in detail met constructeurs worden uitgewisseld, maar er komen nog steeds mensen aan te pas om ze te interpreteren en in de praktijk te brengen. De stap om deze informatie direct aan robots door te geven, moet nog verder ontwikkeld worden, zodat het op bredere schaal gebruikt kan gaan worden." Dit roept echter andere vragen op die in de toekomst zullen moeten worden uitgewerkt, zoals de toegestane toleranties van gewalste profielen en de teruggang van vakmanschap.

"De huidige walstoleranties zullen moeten worden verscherpt om optimaal te profiteren van robotica", aldus Frank. "Dankzij precies op maat gesneden platen – wat tot een significante verlaging van de toegestane afwijkingen leidt – kunnen gelaste profielen in de toekomst gangbaarder worden." Gerobotiseerde machines kunnen echter prima worden ontwikkeld om dergelijke toleranties mogelijk te maken.

"Robotica is echt de toekomst van staalfabricage"

33

Van puur vakmanschap naar robotisering

"Hoewel het wijdverbreide gebruik van 3D-modellering heeft geleid tot grotere nauwkeurigheid en gewaagdere ontwerpen, zal het komende tijdperk van de robotica vakmanschap naar de achtergrond dringen", zegt Frank. Het verlies van vakmanschap is een zaak die sommige mensen zal betreuren, maar deze ontwikkeling vindt op alle technologische vlakken plaats waar handmatige processen worden geautomatiseerd. Vaardige operators zijn de vakmensen van morgen.

De informatisering van zowel het ontwerp- als het fabricageproces zal zijn weerslag hebben op de manier waarop ingenieurs te werk gaan. "Een probleem dat inherent is aan het omarmen van deze toekomstige ontwikkelingen, is de aanwezigheid van lacunes in het huidige technische ontwerpproces", stelt Frank. Een voorbeeld daarvan is de overdracht van gegevens van ontwerper naar robot. Bedrijven zullen zich moeten organiseren om de processen te beheersen en deze lacunes te dichten. "Wat we op besluitvormingsniveau nodig hebben, zijn vooruitziende mensen die de creatieve oplossingen zullen bedenken om het proces te stroomlijnen. Dit heeft meer te maken met intelligentie bij het ontwerpproces dan met de manier waarop computers worden gebruikt. De computer is geen wondermiddel voor alle structurele problemen. De technologie staat, maar het menselijke element moet zich aanpassen en ontwikkelen", vertelt Frank. Wouter denkt dat het 3D-printen of kleinschalig geautomatiseerde pre-fabricage van structurele verbindingen onvermijdelijk is. In functioneel opzicht zouden deze vergelijkbaar zijn met verbindingen van gietstaal, maar ze kunnen door de ontwerper worden gemodelleerd, online worden besteld, en door de leverancier op de bouwplaats worden afgeleverd, wat tot minder schakels in de keten en tot lagere kosten leidt. Softwareontwikkeling geeft ons intelligentere manieren om te werken. Een voorbeeld van een dergelijke innovatie is volgens Wouter interactief modelleren, waarbij veranderingen in het hele model doorwerken. Wanneer bijvoorbeeld een kolom een paar meter wordt verplaatst, zullen alle structurele delen die ermee verbonden zijn, automatisch worden aangepast.

Staal een materiaal geschikt om te recyclen

34 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017 De jongere generatie is vertrouwd met computertechnologie, terwijl de oudere generatie kan bogen op ervaring. Door elkaar aan te vullen, kunnen de noodzakelijke stappen worden gezet.

Duurzame staalconstructies een feit

Een ontwikkeling die echt actueel is, is het ontwerp van duurzame constructies. Volgens Wouter is duurzaamheid nu al doorslaggevend, en zal het in de toekomst alleen nog maar belangrijker worden. Ingenieurs zullen duurzame constructies moeten gaan ontwerpen. Duurzaamheid zal een even belangrijk (zo niet belangrijker) aspect worden in het ontwerp als functie en kosten. Duurzaam ontwerpen kan in drie woorden worden samengevat: verminderen, hergebruiken en recyclen. Het in de ontwerpfase verminderen van het gewicht van een constructie kan leiden tot een lagere milieulast en ook tot lagere kosten. Er hoeft immers minder vervaardigd te worden, de fundering kan lichter en het vervoer is minder belastend. Een hogere uitnuttingsgraad van het materiaal is zeker niet altijd de duurzaamste en goedkoopste oplossing. Het gaat om het zoeken naar de beste balans in de gehele keten van ontwerp, productie, installatie en (her)gebruik. De ontwerpmiddelen hiervoor worden ook steeds beter.

Staal is een materiaal dat bij uitstek geschikt is om te recyclen. Bij de vervaardiging van nieuw staal wordt vaak al gebruik gemaakt van schrootstaal. Bijna de helft van al het staal in de wereld wordt geheel of gedeeltelijk vervaardigd van schroot. Dankzij de metallurgische eigenschappen van staal kan het voortdurend worden gerecycled zonder dat de prestaties ervan verslechteren. Hoewel het principe van recycling al langer bekend is, is het hergebruik van staalconstructies relatief nieuw. Een manier waarop staal hergebruikt kan worden, is het opnieuw gebruiken van profielen uit ontmantelde structuren in een nieuwe constructie. Wouter ziet een nationale database van gebruikte structuurprofielen voor zich die eenvoudig kan worden geraadpleegd door ontwerpers die profielen in een nieuw project willen gebruiken. Op dit moment is er veel aandacht voor het hergebruik van het hele bouwkundige frame na de ontmanteling. Frank noemt twee duurzame ontwerpen die al in Nederland zijn gerealiseerd: het Fokker-7 distributiecentrum op Schiphol – winnaar van de Nationale Duurzaamheidsprijs 2016 – en de tijdelijke rechtbank in Amsterdam, die is ontworpen om al na vijf jaar te worden ontmanteld en hergebruikt. Dit zijn allebei voorbeelden van de 'Cradle to Cradle'-filosofie (C2C) of de 'Design for Disassembly'-strategie (DfD), waarbij in de ontwerpfase al rekening wordt gehouden met hergebruik. Door gebruik te maken van een modulair ontwerp met uniforme structurele elementen en eenvoudige verbindingen, kunnen gebouwen snel en tegen lage kosten een nieuwe bestemming krijgen zonder dat herfabricage nodig is. Dat bespaart staal en scheelt fabricage- en vervoerskosten.

Frank en Wouter vatten verleden, heden en toekomst van de staalindustrie samen

Verleden: staalmagnaten, vakmanschap, conservatief, professioneel; vies en zwaar.

Heden: onopvallend, uitzonderlijke architectonische constructies, zoekend en uitzonderlijke ontwerpen.

Toekomst: expressieve, extreme, meer complexe, digitale, circulaire ontwerpen en nieuwe constructiemethodes.

35

Industrie

ESCHERS RDC'S: EEN MONDIAAL SUCCES

36 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017

RDC's (Rotating Disc Contactors) gebouwd en geleverd door Escher gaan als een speer in de Chinese chemische markt. Nog niet zo lang geleden, leverde Escher een tweede productielijn voor een Chinese opdrachtgever, een productielijn die nu op volle toeren draait. De vier RDC's voor dit project zijn door Escher geleverd, en het goede functioneren van deze kolommen en de tweede productielijn bleef niet onopgemerkt.

37

38 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017 Al snel na de eerste RDC klus in China tekende Escher Process Modules (Escher) het contract voor een levering van acht RDC's. De opdrachtgever werkt aan de ontwikkeling van een volledig nieuwe fabriek voor de productie van caprolactam, die gebouwd moet worden in de zuidoostelijke Chinese provincie Fujian.

Na de oplevering zal de fabriek twee lijnen voor de productie van caprolactam omvatten, elk met een capaciteit van 200 kTa. Met deze productiecapaciteit is de caprolactamfabriek de op één na grootste van de wereld. Caprolactam wordt gebruikt als grondstof voor nylonvezels (nylon 6), nylonhars en nylonfolie. De eigenaar van de caprolactamfabriek is tevens eigenaar van twee andere bedrijven in de nylonproductieketen. Deze twee bedrijven, die de volledige caprolactamproductie van de fabriek zullen gaan afnemen, hebben samen 12% van de Chinese markt voor nylontextielvezel in handen. "Samenwerken met een Chinese eindklant in projecten is anders dan met klanten elders in de wereld", vertelt projectmanager Rob Emmen. "Er heerst een andere cultuur waar klantrelatie en vertrouwen een belangrijke basis vormen. Voor een inspectie-uitnodiging in Nederland (waar de internals gefabriceerd werden) kwam steevast het antwoord "jullie zijn de specialist en verantwoordelijk voor de kwaliteit." Dat maakt je als projectteam gedreven om samen met de klant een goed project te realiseren."

Shell en Escher ontwikkelen RDC's in de jaren 50

Nederlandse expertise gewild

Het gehele project van design tot levering is in Nederland uitgevoerd. De RDC-vaten zijn onder Eschers supervisie in China gebouwd, waarbij de kwaliteitscontrole tijdens technische realisatie en fabricage gewaarborgd was. Rob: "Hiervoor werkten wij samen met een inspectiebureau dat ook gelieerd was aan onze agent voor de dagelijkse inspectiewerkzaamheden. Voor de echte 'Hold and Witness points' was uiteraard Escher's QC-inspecteur aanwezig. We hadden op deze manier onze ogen en oren continu op de werkvloer. We konden ook waar nodig onze eindklant voorzien van feedback en dat voor een optimale prijs-/ kwaliteitsverhouding."

Industrie

Dankzij de kennis en jarenlange ervaringen die Escher in huis heeft, zijn zij in staat om diverse verbeteringen aan te dragen wat betreft de installatie, het onderhoud en de levensduur. "Ook een bespreking met de eindklant en/of leverancier in China gaat wel anders dan in de Westerse wereld", vertelt Rob. "In de wereld van Contractors en Manufacturers is Engels als voertaal heel gebruikelijk. Maar in China spreekt nog niet iedereen Engels. Regelmatig moest daarom vertaling plaatsvinden door aanwezige Chinezen die wel Engels spreken. Dat vraagt geduld, want men wil goed begrijpen waarover gepraat wordt. Een juiste benadering zorgt hier weer voor het eerder genoemde vertrouwen." Wat weten we nu eigenlijk over een RDC? Behalve dat het een kolom is voor vloeistof-vloeistofextractie die begin jaren 50 door Shell is ontwikkeld. Vloeistof-vloeistofextractie is een belangrijke separeertechnologie in de verwerkende industrie en kent uiteenlopende (bio)chemische en milieu gerelateerde toepassingen. Escher heeft in samenwerking met Shell diverse toepassingen van de RDC's ontwikkeld in de jaren 50.

Een RDC is een mechanische roerinstallatie voor vloeistof vloeistofextractie. De werking ervan berust op de stroming van het extractie-oplosmiddel (lage dichtheid) vanaf de bodem naar de top van het vat, tegengesteld aan de stroming van de procestoevoer, die vanaf de top naar de bodem stroomt. Bij dit proces komen de toevoer- en oplosmiddelstromen nauw met elkaar in contact, zodat extractie van de opgeloste stof uit het ingangsmateriaal kan plaatsvinden. Door de roterende beweging van de agitator is de druppelgrootte van de vloeistoffen – en daarmee de efficiëntie van de RDC – eenvoudig regelbaar.

Het RDC-ontwerp is uitvoerig bestudeerd en vanwege de voordelen (eenvoudige constructie, hoge doorvoersnelheid en laag energieverbruik) worden RDC's op brede schaal in de industrie toegepast voor vloeistof-vloeistofextractie. Escher heeft in de jaren 50 samengewerkt met Shell aan de ontwikkeling van de RDC's en heeft sinds die tijd veel ervaring opgedaan met het bouwen van RDC's voor verschillende extractieprocessen en opdrachtgevers. Over de hele wereld wordt een groot aantal Escher-RDC's in continubedrijf ingezet en de technologische feedback daarover heeft geleid tot optimalisatie van het mechanische ontwerp zoals dat op dit moment bestaat.

39

Olie & Gas

DE WEG NAAR VERDUURZAMING

40 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017

De tijden veranderen op de markt voor offshore energiewinning. Investeringen in aardolie en -gas staan op een laag peil. De ontwikkelingen in de offshore duurzame energie-opwekking gaan daarentegen snel en investeringen in deze sector nemen een grote vlucht. Met name in de ondiepe wateren van de Noordzee wordt steeds meer geïnvesteerd in duurzame energie en dan vooral windenergie.

41

Iv-Oil & Gas heeft er een jaar of tien geleden bewust voor gekozen om zich ook op windenergie te gaan richten. Omdat we al betrokken zijn geweest bij een aanzienlijk aantal offshore windenergieprojecten, waaronder het HVAC-station Thornton Bank en de HVDC-converterplatforms DolWin alpha en HelWin beta, ziet Iv-Oil & Gas volop mogelijkheden in deze dynamische markt.

Stappen in de richting van een duurzame toekomst

Het klimaat- en energiepakket voor 2020, een beleid dat door de Europese Commissie is vastgesteld, omvat drie doelen: in 2020 moet de uitstoot van broeikasgassen in de EU met 20% zijn gedaald (t.o.v. de emissies in 1990), 20% van de energie in de EU moet afkomstig zijn uit hernieuwbare bronnen, en de energie-efficiëntie moet met 20% zijn verbeterd. Iv-Oil & Gas is direct betrokken bij ontwikkelingen en projecten die uit dit beleid voortkomen. Zo zijn wij bijvoorbeeld betrokken bij projecten die zijn gericht op de verlaging van de emissies vanuit bestaande en nog te realiseren olie- en gaswinningsplatforms. Een voorbeeld daarvan is het onderzoek naar het mogelijke verband tussen (toekomstige) offshore elektriciteitsnetten en de aanpassing van bestaande systemen op de platforms. Iv-Oil & Gas is ook betrokken bij de ontwikkeling van offshore transformatorstations voor de voorgenomen nieuwe windparken op de Noordzee.

Waardeanalyse

Een cruciale factor in het streven van de Europese Commissie om duurzame energie te stimuleren zijn de kosten van stroomproductie. Op dit moment liggen de kosten van energie afkomstig van windparken hoger dan die van energie uit kolen, gas en biomassa. Om de ontwikkeling van windenergie te bevorderen, worden windenergieprojecten door overheden gesubsidieerd. Dit wordt gedaan vanuit de wens een industrie tot stand te laten komen die zal zorgen voor kostenverlagingen onder invloed van technologische ontwikkelingen en ervaring.

Iv-Oil & Gas past al geruime tijd value engineering toe op alle projecten. Wij hebben in de loop der jaren een systematische aanpak ontwikkeld om projectkosten te verlagen zonder daarbij concessies te doen aan de functionaliteit van installaties. Ook worden gezondheids-, veiligheids- en milieu aspecten scherp in het oog gehouden. De waardeanalyse begint al direct bij aanvang van een project en zorgt voor een kosteneffectieve basis voor verdere ontwikkeling. Naarmate de ontwikkeling van een project vordert, blijft kostenbesef een centraal thema.

Volgende versnelling

Iv-Oil & Gas heeft in de loop der jaren een aantal offshore windenergieprojecten uitgevoerd. Een recent voorbeeld hiervan is HelWin beta, een converterplatform voor hoogspanningsgelijkstroom (HVDC) dat op slechts 55 kilometer van de Duitse kust in de Noordzee staat. Op die locatie is het water 23 meter diep. Iv-Oil & Gas kreeg het contract voor het technisch ontwerp van het door TenneT geëxploiteerde platform van Heerema Fabrication Group. Iv-Oil & Gas was ook verantwoordelijk voor de inkoop van de niet-HV-gerelateerde systemen en de werktekeningen zijn uitgevoerd door zusterbedrijf Iv-Consult. Daarnaast heeft Iv-Oil & Gas voor HSM Offshore het constructieve ontwerp uitgevoerd van de topside van het HVAC-transformatorstation Thornton Bank, inclusief de werktekeningen en het ontwerp van alle nutssystemen. De functie van dit station is het verzamelen, omvormen en naar het vasteland transporteren van de elektriciteit die wordt opgewekt door de windturbines op de Thornton-zandbank, gelegen op 30 kilometer uit de Belgische kust.

Vooruitzichten

De toekomst van offshore windenergie is in bepaalde opzichten onzeker. Naarmate we ons begeven in gebieden met grotere zeedieptes en we grotere, hogere en zwaardere windturbines ontwikkelen, zullen we vaker te maken krijgen met andere soorten (bijvoorbeeld drijvende) constructies. Hoe gaan we oplossingen vinden voor de logistieke uitdagingen daarvan en toch de kosten laag houden, mede gezien het grote aantal bouwwerven rond de Noordzee dat zich momenteel met windenergieprojecten bezighoudt? Welke ontwikkelingen kunnen we verwachten op het gebied van opslag van windenergie? De onderzoeken en ideeën die inmiddels zijn aangedragen, zijn goed ontvangen. Het is slechts een kwestie van tijd voordat we kennis zullen maken met de eerste voorbeeldprojecten voor opslag van windenergie.

"De noordzee zal over twintig jaar één groot windpark zijn"

Olie & Gas

Afgezien van de kernactiviteiten olie en gas, kan Iv-Oil & Gas zijn brede kennis van offshore en maritieme projectontwikkeling ook toepassen bij het zoeken naar antwoorden op deze uitdagingen.

De kosten van energie zijn een zwaarwegend punt. Op dit moment worden offshore windparken financieel gesteund door de overheid. In de toekomst zal echter moeten worden aangetoond dat windenergie concurrerend kan zijn. De gemiddelde kosten van elektriciteit dalen aanzienlijk, maar er is nog een lange weg te gaan. Iv-Oil & Gas is vastbesloten in deze ontwikkeling een centrale rol te spelen. Onze brede kennis van en ervaring in de offshore-sector vormen daarbij onze voornaamste troeven. "Als alle tot dusver aangekondigde en geplande projecten tot stand komen, zal de Noordzee over twintig jaar één groot windpark zijn", denkt Peter Breit, Business Development Manager bij Iv-Oil & Gas. Dat is zeker iets om over na te denken.

42 IVORMATIE MAGAZINE JANUARI 2017 43

www.iv-groep.nl