Om steeds grotere schepen te kunnen bedienen heeft het nieuwe Panamakanaal bredere sluizen. Het Nederlandse ingenieursbureau Iv-Infra heeft daarvoor de gigantische deuren van 57 m breed, 30 m hoog en 10 m dik ontworpen. Ze zijn aardbevingsbestendig en lekken nauwelijks water.

Dat de nieuwe sluizen groter moesten zijn dan die van het oude kanaal was van tevoren duidelijk. Alleen dan kunnen de grotere schepen de oversteek maken van de Grote naar de Atlantische Oceaan en omgekeerd.

‘Maar er waren ook flink wat aanvullende eisen:  99,6 % beschikbaarheid, aardbevingsbestendig, zo goed als waterdicht en horizontaal in te varen’, vertelt senior projectmanager ir. Jeremy Augustijn van het in Papendrecht gevestigde Iv-Infra. ‘Binnen die eisen moesten we dus de oplossingen zoeken. Zelfs een aantal specifieke rekenmethoden was voorgeschreven, al waren die nog nooit toegepast bij objecten op deze schaal.’


Waterverlies

Die schaal is een staalconstructie van 57 m breed, 30 m hoog en 10 m dik – en dat zestien keer. Elk sluishoofd is uitgevoerd met dubbele deuren. Die zijn er zowel voor de veiligheid als om te voorkomen dat het op 27 m hoogte gelegen meer van Gatún leegloopt in zee. Dat zou immers niet alleen het kanaaltraject droogleggen, maar ook het land van zijn zoetwatervoorraad beroven.


Schuine randen

Dubbele sluisdeur.

Waterverlies uit het meer moet dus zo veel mogelijk worden voorkomen. Augustijn: ‘De standaardomlijsting van sluizen is van hout. Het water drukt de deur tegen de omlijsting en dat is genoeg. Deze deuren zijn echter zo groot dat hout niet sterk genoeg is. De omlijsting is daarom gemaakt van een laag polyethyleen van hoge dichtheid, gemonteerd tegen het betonnen sluishoofd. Op de deuren zitten platen van roestvast staal. Dat glijdt goed over het polyethyleen –Rijkswaterstaat heeft daar veel ervaring mee. Om lekkage maximaal tegen te gaan bedachten we panelen van polyethyleen met schuine randen die elkaar overlappen. De kier tussen de panelen dicht dan beter af. Op deze vinding hebben we octrooi aangevraagd.’


Rolwagens

De hoge beschikbaarheidseis leidde ook tot een innovatie aan de rolwagens waarmee de sluis over de bodem van het kanaal rolt. Voor onderhoud moeten normaal gesproken duikers worden ingezet om die eruit te halen. Dat lukt echter niet in de paar uur die ervoor in het programma van eisen stond.


Aardbevingsbestendig

Iv-Infra ontwierp daarop een constructie waardoor de wagens niet meer van buitenaf, maar van binnenuit de sluisdeur omhoog kunnen worden gehaald. De sluis rust dan tijdelijk op poten. Die komen ook in actie tijdens een aardbeving om schade aan de rolwagens te voorkomen. Als de verticale krachten te groot worden, slaat een load limiting device – in feite een verenpakket – door en rust de deur op de poten in plaats van de wielen.

‘Bij een aardbeving heb je ook te maken met dwarskrachten’, vervolgt Augustijn. ‘Volgens de theorie moet je in dit geval niet alleen rekening houden met het gewicht van de deuren, maar ook met het tienvoudige daarvan aan aanhangend water. We hebben allerlei proeven gedaan om te kijken of die theorie ook voor constructies van dit formaat opging. Dat bleek het geval. De staalconstructie moet dus enorme krachten aankunnen. We hebben daarom veel aandacht besteed aan de overdracht van belasting binnen de constructie. Dat helpt bovendien tegen vermoeiingsverschijnselen, die snel kunnen optreden bij een constructie die geacht wordt 50 jaar lang 24 uur per dag in bedrijf te zijn.’ (Christian Jongeneel)

Uit De Ingenieur van februari 2015