TECHNIEK
12
140 jaar oud monument vijf meter opgevijzeld
Molen op een nieuw voetstuk Daams’ molen in Vaassen staat sinds een paar maanden vijf meter hoger boven het maaiveld. Daardoor blijft er voldoende windvang om de wieken te laten draaien. Een uitgekiende methode met vijzeltechnieken bracht uitkomst om het monument op een nieuw voetstuk te krijgen. Een operatie in slechts drie maanden tijd. Tekst: Jan Bol, Bolster Journalistiek Afbeeldingen: Cees Wittekoek – Daams’ Molen, Bresser/Techniek en Methode, Jan Bol
Daams’ molen in Vaassen is dit voorjaar even van zijn plek geweest. Het gemeentelijk monument stond in zijn geheel een week of tien ‘geparkeerd’ op een pleintje 30 meter verderop, aan de overkant van de straat. Die operatie was nodig om de molen te voorzien van een nieuwe betonnen kelder annex fundering en van een nieuwe prefab betonnen onderbouw van zowat vijf meter hoog (4,90 meter) gerekend vanaf maaiveld. Sinds het terugplaatsen staat de molen nu hoog genoeg om voldoende wind te kunnen vangen voor het draaien van de wieken. Het is de uitkomst van een procedure die het mogelijk maakt om in de directe omgeving van de molen, de molenbiotoop, een nieuw appartementengebouw met drie verdiepingen te bouwen. Alleen aan het verschil in de kleur van de gevelstenen en van de voegspecie kun je zien dat de onderbouw van de molen in Vaassen nieuw is gemetseld. Maar aan de
Daams’ molen in Vaassen is geen rijksmonument. Evengoed geldt voor deze korenmolen ook de molenbiotoop, die voldoende windvang moet vrijwaren. Optillen van het monument was de oplossing om in buurt verder te kunnen bouwen. Foto: JW Bol.
buitenkant kun je niet zomaar zien dat er een compleet nieuw voetstuk onder staat. Het huzarenstukje van verplaatsen en optillen werd mede mogelijk dankzij vijzeltechnieken, waarbij de staat van de ruim 140 jaar oude korenmolen voortdurend streng werd bewaakt door een tot op twee micrometer nauwkeurig sensorisch meetsysteem.
Alternatief
Het bestek voor het vijf meter hoger plaatsen van de Vaassense molen ging uit van het verplaatsen en optillen van de hele molen door middel van hijstechniek.
TECHNIEK
Het ‘dienblad’. Foto: Cees Wittekoek.
Bresser Funderings- & Vijzeltechnieken deed de hoofdaannemer Van Laar een voorstel om de operatie uit te voeren met hun methode. Het aanbod bleek concurrerend en in technisch opzicht een interessant alternatief voor het hijsen. Jan-Willem Oome, projectleider van Techniek en Methode Adviesbureau voor Uitvoeringstechnieken, waarmee Bresser samenwerkt: ‘Je moet altijd voorkomen dat zo’n oud gebouw door ontzetting vervormt. Verplaatsen en optillen door computergestuurd exact heel gelijkmatig vijzelen betekent nauwelijks of
Dienblad
Oome zegt het plastisch: ‘Wij plaatsen een gebouw als het ware op een dienblad. Dat willen zeggen dat we een gebouw dat in zijn geheel moet worden verplaatst, op een stijf plateau met meer dan voldoende draagvermogen zetten. Daarna kunnen we het plateau met het gebouw erop langzaam wegrollen en kunnen de werkzaamheden beginnen die nodig zijn voor het terugplaatsen van het gebouw. In dit geval terugplaatsen op dezelfde locatie, maar dan vijf meter hoger.
ting was dus 240 ton feitelijk gewicht. Al bij 170 ton totale vijzeldruk kwam de molen los. Liever zo overigens dan andersom. Liever conservatief begroten dan al te optimistisch.’ Daams’ molen werd in zijn geheel verplaatst en opgetild, dus met alles erop en eraan: de kap met de wieken en het staartstuk, de houten met riet gedekte constructie daaronder, de houten omloop en de oorspronkelijke gemetselde onderbouw. Jan-Willem Oome: ‘Om het vijzelplateau te kunnen maken hebben we inkassingen onderin het metselwerk gemaakt, vlak boven de oude fundering. Daaronder bleek bij verrassing nog deels een oude kelder te zijn, waardoor we de plaats van onze vijzels nog moesten aanpassen. Door de inkassingen staken grote stalen H-profielen die de basis van het vijzelplateau vormden. Om de voet van de molen maakten we een korset van stalen UNP-profielen, enerzijds om wegspatten van het metselwerk te voorkomen en om een soort lateiconstructie van vijzelpunt naar vijzelpunt te hebben. De acht vijzelpunten werden computergestuurd,
13 Projectgegevens Daams’ molen 5 meter optillen en voorzien van kelder en nieuwe onderbouw Opdrachtgever: Stichting Vaassens Molen Advies: Adviesbureau Groen, Montfoort Aannemer: Van Laar, Vaassen Vijzeltechnieken: Bresser Funderings- en Vijzeltechnieken, ’sGravendeel Meten en monitoring: BIM Systems, Bussum Bouwperiode: februari – augustus 2012
Parkeren
Stalen H-profielen op rijplaten dienden als rolgoten om de molen op het plateau op rollers tijdelijk te kunnen verplaatsen
Een draagplateau van zware stalen H-profielen gaf genoeg draagvermogen om met 8 computergestuurde vijzels de molen stabiel en gelijkmatig op te tillen. Een stalen korset voorkwam eventueel wegspatten van oud metselwerk en diende tevens als lateiconstructie voor de vijzelpunten. Foto’s: Cees Wittekoek.
zelfs geen nieuwe zettingen en dus minder risico dan een bijvoorbeeld qua balans gevoelige hijstechniek. Met vijzelen heb je het allemaal zelf in de hand. Door computersturing zie je van moment tot moment precies wat je doet.’ Hij vervolgt: ‘De hele engineering hadden we in drie weken rond. Samen met Van Laar hebben we opdrachtgever Stichting Vaassens Molen en molendeskundige adviesbureau Groen kunnen overtuigen. Dat was aan het begin van 2012. Begin april gingen we aan het werk.’ Sinds juni staat de oude molen stevig op zijn vijf meter hogere nieuwe voetstuk. Daarna konden de laatste vijzels weg en de door BIM Systems aangebrachte meetsensoren van het zogenoemde Optical Strand MOnitoring System (OSMOS) konden met een gerust hart van het monument worden verwijderd.
‘Het draagvermogen van het plateau kun je gewoon berekenen uit de massa die erop moet komen. Die gewichtsberekeningen waren al gemaakt voor het bestek. Uitgangspunt was een massa van 270 ton inclusief 30 ton veranderlijke belasting in verband met de optie hijsen. De verwach-
Foto: Cees Wittekoek.
Stalen H-profielen op rijplaten waren rolgoten om de molen op het plateau op rollers tijdelijk te kunnen verplaatsen naar een pleintje aan de overkant van de straat. Onder de rijplaten kwam een pakket grondverbetering. Met een snelheid van ongeveer drie meter per uur rolde de molen naar zijn ‘parkeerplaats’, en na zes weken ook weer terug naar de eigen locatie. Foto’s: Cees Wittekoek.
zodat je exact kan nagaan dat het gebouw gelijkmatig en rechtstandig omhoog komt. De molenkap met de wieken is in balans met het staartstuk en er was dus geen gevaar voor een excentrische last. Normaal is die balans er natuurlijk ook, anders kan zo’n molen niet draaien.’
Bresser Funderings- en Vijzeltechnieken Bresser uit ’s-Gravendeel is sinds 1983 een zelfstandig bedrijf dat onder andere gespecialiseerd is in funderings- en vijzeltechnieken, naast een divisie Civiel & Industrie en Voorspantechniek CCL Benelux kent. Techniek en Methode Adviesbureau voor Uitvoeringstechnieken werkt regelmatig samen met Bresser. TenM verzorgt de engineering en technische begeleiding van projecten.
naar een pleintje aan de overkant van de straat. Om elk risico op verzakking onder de rolbaan te vermijden zorgde bedrijf Bresser voor een pakket grondverbetering. In slagen van 50 cm per keer rolde het gevaarte in twee dagen tijd met een snelheid van ongeveer drie meter per uur naar zijn ‘parkeerplaats’, en na zes weken ook weer terug naar de eigen locatie. Projectleider Oome: ‘Het opvijzelen gaat in kleine stapjes van 10 cm. Je kunt in alle gevallen tijdig ingrijpen. Het meest kritische moment in zo’n operatie is het loskomen van de fundering. Met welke vijzelkracht gaat het gebouw los van zijn plaats en hoe houdt zo’n oud gebouw zich op zo’n moment? Het liefst gebeurt dat geruisloos, zonder kraken en scheuren. Dan heb je het
TECHNIEK
15 Molenbiotoop Het begrip molenbiotoop dient om de omgeving waarin een molen functioneert aan te duiden. Een molenbiotoop kent een aantal elementen, waarbij echter steeds de open ruimte en de vrije toegankelijkheid van wind een grote rol spelen
Na het terugrollen van de molen vanaf zijn ‘parkeerplaats’ naar de eigen stek, is de oude constructie in zijn geheel in stapjes van 10 cm opgevijzeld naar het nieuwe niveau van 4,90 meter boven maaiveld. Foto’s: Cees Wittekoek.
goed gedaan. Dat was gelukkig hier ook zo. Waarbij ook nu weer de oude techniek van metselen met kalkrijke specie een voordeel was. Dat soort specie is taai en maakt het metselwerk plastischer. Na het loskomen is het vooral goed in positie houden van het gebouw van het grootste belang.’ Bovenop de vernieuwde fundering van de molen maakte bouwbedrijf Van Laar een betonnen kelder voor de gebouwinstallatie en op termijn voor sanitair en een liftinstallatie. Toen de kelder constructief klaar was kon de oude molen terug naar de
oorspronkelijke locatie en kon het vijzelen naar een hoogte van vijf meter beginnen. De vijzelconstructie maakte het mogelijk om met prefab betonnen elementen een nieuw constructief voetstuk van de molen maken. De elementen moesten licht hellend worden gesteld, ook een onderdeel uitgevoerd door Bresser, aansluitend bij de schuinte in het oude metselwerk. De prefab elementen zijn aan elkaar gestort om constructief een geheel te vormen. Alle fasen, het vijzelen, verplaatsen, terugschuiven, opvijzelen naar het vijf meter
BIM Systems een goede gelegenheid om het goede verloop van het proces aan te tonen aan de hand van de meetresultaten uit het Optical Strand MOnitoring System (OSMOS) dat hij in Nederland vertegenwoordigt. Van Ravenzwaaij: ‘Voorafgaand aan het vijzelen en het verplaatsen zijn we al begonnen met meten met behulp van vier draadloze LIRIS-sensoren op het metselwerk. Dan zie je bijvoorbeeld al wat temperatuurverschillen tussen dag en nacht met zo’n gebouw doen. Dat is de statische situatie. Daarna meet je de gevolgen tijdens de dynamische spanningen.’
Een windmolen kan niet functioneren zonder een vrije windtoevoer, de windvang. Het vroegere ‘windrecht’ hield in dat binnen een zekere afstand van een molen geen bouwsels of begroeiing de wind mochten belemmeren. Naarmate de bebouwing toch oprukte, moest naar oplossingen worden omgezien. Vaak werd de molen verhoogd. Soms werd een molen ook in zijn geheel verplaatst. Inmiddels zijn meerdere windmolens in ons land verplaatst. Het belang van een goede windvang is groot, aangezien het vermogen dat een windmolen levert, evenredig is met de derde macht van de windsnelheid. Dit betekent dat een vermindering van de windsnelheid van 10% het vermogen doet afnemen tot circa 73% van het vermogen zonder windbelemmering. Anno 2008 kunnen in Nederland in bestemmingsplannen beschermende regels worden opgenomen. Doorgaans zijn deze van toepassing tot op een afstand van 400 meter van de molen. De eerste 100 meter rond een windmolen zijn bij voorkeur helemaal vrij van obstakels. Om preciezer te kunnen bepalen of de windvang wordt belemmerd is door de Vereniging De Hollandsche Molen in 1982 de biotoopformule ontwikkeld. bron: Wikipedia
Jan-Willem Oome (links op de foto) is projectleider bij Techniek en Methode Adviesbureau voor Uitvoeringstechnieken dat de engineering en begeleiding deed voor het 5 meter optillen van de korenmolen door Bresser Funderings- en Vijzeltechnieken. Naast hem op de omloop van de molen staat voorzitter Cees Wittekoek, van opdrachtgever Stichting Vaassens Molen. Foto: JW Bol.
hogere niveau en terugplaatsen, werden continu gecontroleerd door middel van vier verticale sensoren op het metselwerk en het monitorsysteem.
Continu meten
Met prefab betonnen elementen is een nieuw constructief voetstuk gemaakt. Licht hellend, om aan te sluiten bij de schuinte in het oude metselwerk. Voor het betonwerk langs kwam nieuw metselwerk. Foto’s: Cees Wittekoek.
Meten is weten is ten slotte nog steeds het adagium in de techniek. Voor de opdrachtgever was het belangrijk om te weten dat het hele proces zonder schade zou verlopen. Adviesbureau Groen was kritisch in de begeleiding van de opdracht. Aannemers Van Laar en Bresser wilden laten zien dat met de vijzeltechniek de operatie goed gecontroleerd verliep. Voor Jeroen van Ravenzwaaij van
Hij vervolgt: ‘De metingen zijn doorgegaan tot na het terugplaatsen van de molen op zijn nieuwe vijf meter hogere onderbouw. In de tussentijd meten we continu met een frequentie van 100 keer per seconde, tot op 2 micrometer nauwkeurig. De meetgegevens dienen ter controle tijdens de operatie en alle data van zo’n werk blijven bewaard en worden vastgelegd in een rapportage. Als een opdrachtgever het wil, kun je met meten doorgaan in de nieuwe statische situatie om te zien of er nog gevolgen zijn op een wat langere termijn, wanneer een constructie weer in ruste is.’ Jan-Willem Oome van Techniek en Methode
Adviesbureau voor Uitvoeringstechnieken: ‘De samenwerking met BIM Systems in dit project was de eerste keer. We zijn erg zeker van onze kennis van vijzeltechnieken, samen met Bresser, maar het continu monitoren was een extra geweten dat we het goed deden en overtuigde de opdrachtgever ook nog eens te meer. Zo tonen we nog preciezer aan wat we doen. Bij metselwerk gaan wij als stelregel uit van een strenge marge van hooguit 1 op 1000 rotatie, dus hooguit 3 mm op een overspanning van 3 meter.’ Jeroen van Ravenzwaaij besluit: ‘Onze metingen kwamen nog niet eens aan 1 millimeter verschil. Daams’ molen kwam weer net zo op zijn fundering te staan als hij stond, alleen vijf meter hoger.’
OSMOS
Voor meer details zie www.bouwtotaal-online.nl
De afkorting OSMOS staat voor Optical Strand MOnitoring System. Het monitoringsysteem meet de veiligheid van onder andere kunstwerken, gebouwen en industriële objecten, met behulp van optische LIRIS-sensoren die aan een constructie worden aangebracht of daarop worden geplaatst en van een monitoringstation. De technologie is gebaseerd op lichtintensiteit metingen. Er wordt een lichtstraal met een startintensiteit door de glasvezelsensoren gestuurd. Naarmate de vervormingen toenemen of afnemen treedt er een verandering van lichtintensiteit op, die het meetsysteem registreert. De verandering aan gemeten lichtintensiteit is de maat voor de optredende vervorming. Op het monitoringsysteem kunnen ook sensoren worden aangesloten die tweede en derde orde meetwaarden registreren, zoals temperatuur, vochtgehalte, grondwaterstand, windbelasting, trillingen, helling en geluidsbelasting. Hierdoor is het mogelijk om bijvoorbeeld met één meetsysteem een verband aan te tonen tussen trillingen en vervormingen en trillingen. Belangrijke toepassingen zijn gebouwen, kunstwerken, spoorwegen, leidingen en tankopslag.