Slanker ontwerp maakt meerpalen duurzamer en efficiënter

Alleen al in het havengebied van Rotterdam staan zo’n 5000 meerpalen; grote stalen kolossen die enigszins meebewegen als schepen veilig willen aanmeren. Voor deze zogenaamde flexible dolphins is veel staal nodig; een materiaal dat geld kost, maar ook een behoorlijke CO₂-footprint kent. Dankzij een nieuwe CROW-richtlijn – waarvoor jarenlang onderzoek is gedaan – kunnen veel palen echter een stuk kleiner en efficiënter worden uitgevoerd. Hoe is deze richtlijn tot stand gekomen?

Voor dit interview spreken we Alfred Roubos en Dirk-Jan Jaspers Focks. Alfred is engineer en projectleider bij het Havenbedrijf Rotterdam. Dirk-Jan is senior adviseur bij ingenieursbureau Witteveen+Bos. Samen met andere specialisten deden zij in een werkgroep uitgebreid onderzoek naar een beter ontwerp voor de flexible dolphins. De nieuwe richtlijn verscheen onlangs als kennismodule bij CROW en leidt tot minder materiaalgebruik, lagere kosten en een aanzienlijke vermindering van de CO2-uitstoot. Bovendien blijken de slankere meerpalen net zo veilig en betrouwbaar als de grotere varianten.

Hoe kwam deze ontwerprichtlijn tot stand en wie waren erbij betrokken?

Alfred: ‘Bij de ontwikkeling van de nieuwe richtlijn zijn verschillende partijen betrokken geweest. Als Havenbedrijf Rotterdam hebben wij het initiatief genomen om de efficiëntie van meerpalen te onderzoeken. Daarbij hebben we samengewerkt met ingenieursbureaus, aannemers en wetenschappelijke instellingen zoals de TU Delft. Flexible Dolphins zijn enorm belangrijk in een havengebied. Ze zorgen ervoor dat schepen veilig kunnen afmeren en blijven liggen, zonder schade aan kades of steigers. In onze haven hebben we ongeveer 5000 meerpalen, waarvan 700 in ons beheer. De rest is eigendom van gebruikers. Denk aan bedrijven als Shell, Vopak en grote containerterminals.’

De nieuwe richtlijn vervangt een verouderde richtlijn, vertelt Dirk-Jan.

‘Binnen Witteveen+Bos en andere ingenieursbureaus en aannemers bestond al langer de vraag of de bestaande rekenmodellen uit die vorige richtlijn niet te conservatief waren. Dit leidde tot samenwerking met de sector en uitgebreide testen in onder andere de Beneluxhaven en het Callandkanaal. In die tests hebben we meerpalen onder realistische omstandigheden belast, metingen verricht en vervolgens geanalyseerd hoe ze zich gedragen onder verschillende krachten.’

Alfred: ‘Naast de testen hebben we ook specialisten uit de industrie betrokken, zoals staalproducenten en constructiebedrijven. Hierdoor konden we niet alleen de theoretische kant van het ontwerp verbeteren, maar ook praktische aspecten zoals installatietechnieken en onderhoudsbehoeften meenemen in de richtlijn.’

Dirk-Jan vult aan: ‘Een belangrijk aspect van de samenwerking met de verschillende partijen binnen de werkgroep was dat we het proces transparant hebben gehouden. Via CROW en andere brancheorganisaties hebben we regelmatig feedback opgehaald en besproken met vakgenoten. Zo ontstond er breed draagvlak voor de nieuwe richtlijn, waardoor deze nu als standaard kan worden toegepast in de sector.’

Alfred Roubos, engineer en projectleider Havenbedrijf Rotterdam

Toch even terug naar de aanleiding voor die nieuwe richtlijn: waardoor ontstond die behoefte?

Alfred: ‘In de praktijk liepen we tegen vragen aan over de optimale lengte en sterkte van meerpalen. De oude richtlijn leidde soms tot overgedimensioneerde palen, wat onnodige kosten en materiaalgebruik met zich meebracht. We wilden een methode ontwikkelen die betrouwbaarder en duurzamer is, en waarmee we materiaal konden besparen zonder in te boeten op veiligheid.’

Dirk-Jan: ‘De bestaande richtlijn hanteerde een vrij conservatieve aanpak. Je zou kunnen zeggen: voor alle zekerheid maakten we de meerpalen wat langer dan nodig. Dat het ook anders kon, was al vaker geopperd. Maar we wilden dat uiteraard eerst goed onderzoeken. Dus de opzet was: hoe kunnen we scherper ontwerpen zonder dat het ten koste gaat van de stabiliteit en veiligheid? Daarvoor hebben we dus meerdere grootschalige testen gedaan.’

Wat is er nu aangepast in de nieuwe richtlijn?

Dirk-Jan: ‘De nieuwe richtlijn is gebaseerd op uitgebreid praktijkonderzoek, waarbij we gekeken hebben naar hoe palen zich daadwerkelijk gedragen bij belasting. Het resultaat is dat we nu met meer precisie kunnen bepalen hoe lang en dik een meerpaal moet zijn. Hierdoor kunnen we gemiddeld twee tot zes meter per paal besparen. In sommige gevallen, afhankelijk van de situatie, scheelt het zelfs tien meter in lengte.’

Alfred: ‘Daarnaast hebben we gekeken naar de effecten van herhaalde belasting. In de oude richtlijn werd een paal ten onrechte ontworpen op één keer belasten. Nu houden we rekening met hoe de paal zich gedraag​t na meerdere keren belasten, wat een realistischer beeld geeft van de krachten die erop inwerken.’

Dirk-Jan Jaspers Focks, senior-adviseur ingenieursbureau Witteveen + Bos

Wat betekent dit voor de kosten en de CO2-uitstoot?

Dirk-Jan: ‘We schatten dat we met de nieuwe richtlijn gemiddeld 12,5 procent aan materiaal kunnen besparen. Dat betekent minder staal, wat direct leidt tot minder productie- en transportkosten. Staalproductie is enorm energie-intensief en heeft een grote CO2-uitstoot. Met de nieuwe richtlijn kunnen we jaarlijks duizenden tonnen CO2 besparen.’

Alfred: ‘Bovendien maakt het installeren van kortere palen het proces efficiënter. Hoe langer een paal, hoe groter de uitdagingen tijdens de installatie. Als een afmeerpaal niet op de beoogde diepte komt betekent dit vaak veel vertraging, extra kosten en soms ook schade aan de paal. Doordat we nu korter ontwerpen, reduceren we deze risico’s aanzienlijk.’

Hoe kwamen jullie tot die nieuwe berekeningen?

Dirk-Jan: ‘We hebben een aantal grootschalige proeven uitgevoerd, waaronder in het Beneluxhavengebied en in het Callandkanaal. Daar hebben we realistische belastingtests uitgevoerd op verschillende typen palen. De meetresultaten hebben we vervolgens vergeleken met bestaande rekenmodellen.

Hij vervolgt: ‘In de praktijk bleek dat sommige rekenmethodes niet goed overeenkwamen met de realiteit. We hebben dus niet alleen de richtlijn aangepast, maar ook bepaald welke berekeningsmethodes aangepast of zelfs niet langer gebruikt zouden moeten worden. Dit voorkomt dat ingenieurs met verouderde modellen blijven werken en zo onveilige of onnodig grote of dure palen ontwerpen.’

Welke impact heeft de nieuwe richtlijn op de praktijk?

Dirk-Jan: ‘Dit is een landelijke richtlijn die opdrachtgevers zoals Havenbedrijf Rotterdam, Rijkswaterstaat en andere havenautoriteiten kunnen opnemen in hun contracten. Dat betekent dat nieuwe projecten direct profiteren van deze besparingen.’

Alfred: ‘We verwachten dat de richtlijn breed zal worden toegepast, juist omdat deze een besparing oplevert zonder in te leveren op veiligheid. Het mooie is dat we met deze nieuwe methode niet alleen nieuwe projecten kunnen optimaliseren, maar ook bestaande constructies beter kunnen benutten. In sommige gevallen hoeft een bestaande paal niet meer vervangen te worden, omdat uit de nieuwe berekeningen blijkt dat hij nog steeds voldoet aan de eisen.’

Wordt deze richtlijn nog verder doorontwikkeld?

Alfred: ‘Het nieuwe handboek is digitaal beschikbaar, wat betekent dat we het relatief eenvoudig kunnen aanpassen als er nieuwe inzichten zijn. We evalueren het handboek daarom halfjaarlijks en kunnen zo nodig updates doorvoeren.’

Dirk-Jan: ‘Bovendien verwachten we dat er in de toekomst nog meer optimalisaties mogelijk zijn. De palen steeds kleiner maken, houdt wel een keer op. We zoeken dus naar een soort optimum. Maar nu we dit proces in gang hebben gezet, kunnen we met nieuwe testen en data wellicht nog verdere besparingen realiseren. Dat sluiten we zeker niet uit.

Wat zijn de reacties uit de sector?

Alfred: ‘Overwegend positief. Iedereen die met meerpalen werkt, heeft belang bij een efficiëntere en duurzamere manier van ontwerpen. Er zullen ongetwijfeld nog discussies ontstaan over specifieke gevallen, maar de algemene tendens is dat dit een stap in de goede richting is. Dat kregen we ook als feedback tijdens onze presentatie op de InfraTech, afgelopen januari.’

Dirk-Jan: ‘Er is altijd een groep die moet wennen aan veranderingen, zeker in een conservatieve sector als de civiele techniek. Maar de feiten liegen niet: minder staal, lagere kosten en een kleinere CO2-footprint maken dit een verbetering voor iedereen.’

Tot slot: hoe groot is de impact van deze richtlijn op de toekomst?

Alfred: ‘We hebben het hier over duizenden meerpalen die in de komende decennia worden geplaatst en vervangen. Als je dan tien procent of meer aan materiaal en CO2-uitstoot kunt besparen, heb je het over een enorme impact op zowel de kosten als de duurzaamheid van de haveninfrastructuur.’

Dirk-Jan: ‘En wat we al zeiden: het ontwerp kan waarschijnlijk nóg duurzamer en efficiënter. Dit handboek is een belangrijke stap, maar zeker niet de laatste.’

Meer informatie over de nieuwe richtlijn Flexible Dolphins vind je hier