Kademuren slimmer beschermd door beter inzicht in schroefstralen
(Nieuwsbericht SmartPort/Deltares:) Rotterdam/Delft, 12 mei 2023 - Havenbedrijven en vaarwegbeheerders beschermen hun infrastructuur, zoals kades en ligplaatsen bij sluizen, doorgaans tegen erosie als gevolg van scheepsschroeven met bodembescherming. Recent onderzoek brengt het gedrag van de stroming veroorzaakt door scheepsschroeven bij het aan- en afmeren beter in kaart met nieuwe meettechnieken en geavanceerde berekeningen. De uitkomsten bieden waardevolle kennis voor infrastructuurbeheerders. Door bodembescherming slimmer te ontwerpen kunnen beheerders besparen op kosten, materiaal en emissies. In dit onderzoek werken de onderzoeksinstellingen Deltares en MARIN samen met havenbedrijven, Rijkswaterstaat en aannemers.
Bij het aan- en afmeren blazen schepen met hun schroeven tegen de kades. Dit noemen we ‘schroefstralen’. Deze stromingen kunnen diepe erosiekuilen veroorzaken. Daarom beschermen we de bodem met bodembescherming en blijven de kades stabiel. In de huidige ontwerprichtlijnen voor bodembeschermingen zitten echter onzekerheden. Door deze onzekerheden te verminderen, kunnen we de ontwerprichtlijnen optimaliseren en besparen we mogelijk materialen, kosten en emissies tijdens het ontwerp van bodembeschermingen.
Het TKI Schroefstralen OnderzoeksProgramma (TKI SOP) heeft als doel om de stroming als gevolg van scheepsschroeven in de nabijheid van een kademuur beter te begrijpen, om onzekerheden in de richtlijnen te verkleinen. Dit doen we door verschillende type metingen te combineren met veldobservaties en (model)berekeningen.
Samenwerkingspartners in dit onderzoek zijn: BAM Infraconsult bv, Baggermaatschappij Boskalis B.V., Deltares, DEME, MARIN, North Sea Port Flanders, het Havenbedrijf Rotterdam, Rijkswaterstaat en SmartPort.
Kademuren slimmer beschermd door beter inzicht in schroefstralen
Van laboratoriumexperimenten tot veldobservaties
Veel situaties die in de praktijk voorkomen zijn getest in laboratoriumexperimenten van Deltares. Zo zijn onder meer de afstand tot de kademuur, de speling tussen de kiel van het schip en de bodem, de rotatiesnelheid van de scheepsschroeven en het bodemmateriaal gevarieerd. Uit de experimenten blijkt dat de hoogste stroomsnelheden optreden in situaties wanneer er niet veel ruimte beschikbaar is tussen het schip, de kademuur en de bodem.
De resultaten zijn vergeleken met veldobservaties, gedetailleerde stromingsberekeningen van MARIN en formules uit bestaande richtlijnen. Hieruit blijkt dat bestaande richtlijnen het gebied waarin de hoogste stroomsnelheden optreden neigen te overschatten.
Alfred Roubos van het Havenbedrijf Rotterdam over de uitkomsten: ‘Met de resultaten en inzichten van deze proeven verwachten we dat we onze haveninfrastructuur beter kunnen benutten. Denk hierbij aan het toelaten van grotere schepen op bestaande ligplaatsen en anderzijds dat we onze nieuwe assets - kades, steigers, meerpalen en bodembescherming - goedkoper en duurzamer kunnen ontwerpen. Dit is goed voor de CO2-voetafdruk van deze constructies.’
Optimalisatie ontwerprichtlijnen
Rijkswaterstaat heeft als vaarwegbeheerder veel waterbouwkundige constructies in beheer en onderhoud. Charlotte van der Vorm van Rijkswaterstaat: ‘We hebben 130 sluizen die we moeten renoveren. Die hebben allemaal bodembeschermingen. Met de huidige ontwerprichtlijnen zouden we die moeten aanvullen. Met de nieuwe richtlijnen hopen we dat dit minder kan, een duurzame oplossing waarmee we geld en materiaal besparen.’
Om die reden is de CROW-werkgroep ‘Schroefstralen’ opgericht om gezamenlijk kennis te ontwikkelen die bijdraagt aan het optimaliseren van de ontwerprichtlijnen. De werkgroep bestaat uit ingenieursbureaus, aannemers, verschillende overheden en kennisinstituten en wisselt kennis uit met TU-Braunschweig en Maccaferri.
Het TKI Schroefstralen OnderzoeksProgramma levert nieuwe kennis aan deze werkgroep. De werkgroep gaat nu de vervolgstappen zetten om de ontwerprichtlijnen voor aanleg van bodembeschermingen aan te scherpen.
Wat levert het onderzoek op?
SmartPort ging langs bij Deltares, Rijkswaterstaat en het Havenbedrijf Rotterdam om te horen wat dit onderzoek heeft opgeleverd.