Het grootste industrieterrein van Nederland heeft er weer een groot gebouw bij. Een hal van ca. 220 meter lang en 50 meter breed. Tata Steel slaat er rollen staal op die elders op het terrein zijn gemaakt en vervolgens zijn verzinkt. De nieuwe, ultramoderne opslaghal voor rollen staal op de site van Tata Steel in IJmuiden, de zogenaamde LA-hal is volledig duurzaam en stelt het staalbedrijf in staat om de logistieke processen te optimaliseren en leveringen aan klanten verder te verbeteren. De nieuwe faciliteit heeft een capaciteit van 50 kiloton en is strategisch gelegen, vlakbij de Dompelverzinklijnen, waar het staal van een laag zink wordt voorzien als bescherming tegen corrosie. In de hal is een speciaal perron aangelegd voor het laden en lossen van treinen. In de LA-hal komen alle innovaties samen voor de meest efficiënte opslag van rollen staal. Naast efficiency is de hal ingericht om op energie te besparen en duurzaam te werken.
LA Hal
Velsen-Noord
Projectinformatie
Introductie nieuwe opslagcapaciteit en logistieke hub voor stalen rollen
In 2019 heeft de Tata Steel divisie On Site Logistic (OSL) de nieuwe, ultramoderne geconditioneerde opslaghal voor rollen staal op de site van Tata Steel in IJmuiden in gebruik genomen. Een hal van 217 meter lang en 48 meter breed, ongeveer anderhalf keer groter dan een gemiddeld voetbalveld. Tata Steel slaat er rollen staal op die elders op het terrein zijn gemaakt en vervolgens zijn verzinkt.
De zogenaamde LA-Hal, Logistiek hal A, is volledig duurzaam en stelt Tata Steel in staat om de logistieke processen te optimaliseren en de kwaliteit van de leveringen aan klanten verder te verbeteren. Voorheen vond een deel van de opslag van rollen gebeitst, koudgewalst en verzinkt staal plaats op externe locaties. Door een nieuwe hal te bouwen is externe opslag niet langer nodig. Daarmee neemt de kans op beschadigingen tijdens transport af en kan er efficiënter worden gewerkt.
De nieuwe faciliteit heeft een strategische locatie vlakbij de Dompelverzinklijn fabriekshal (DVL), waar het staal van een laag zink wordt voorzien als bescherming tegen corrosie. Vanuit de DVL worden de staalrollen aangevoerd en tijdelijk opgeslagen vooraf aan vervoer naar klanten. In de hal kunnen zowel vrachtwagens als treinwagons worden geladen met rollen staal. In de hal is een speciaal perron aangelegd voor het laden en lossen van de wagons. In de hal kunnen vrachtwagens en treinen zeer nauwkeurig worden geladen met rollen staal.
In de nieuwe opslaghal zijn de allerlaatste technieken toegepast op het gebied van veiligheid en computertechnologie. De volledig automatisch aangestuurde LA-hal is twee keer zo groot als de overige opslaghallen op het terrein van Tata Steel in IJmuiden.
De LA-hal heeft een oppervlakte van ca. 10.500 m2 en een inhoud van 190.000 m3. Voor de buitenwand is 8.060 m2 aan stalen gevelpanelen gebruikt. Er is 630.000 kilo staal voor de constructie van het gebouw zelf en 510.000 kilo staal voor de aanleg van de kraanbanen gebruikt. Voor de infrastructurele ontsluiting is 1.760 meter aan spoorrails aangelegd en 6.000 m2 aan wegdek. De hal heeft een opslagcapaciteit van 50 kiloton staal. Er is ruimte voor 3200 á 3300 rollen staal. De rollen staal wegen soms meer dan 30 ton. De twee volautomatische bovenloopkranen met een hefvermogen van 30 ton zetten staalrollen op hun plek.
De lay-out van de posities voor het plaatsen van de rollen is bepaald met behulp van analyses van ‘big data’. Voor verdere optimalisatie tijdens de gebruiksfase is er een ‘digital twin’ van de hal gebouwd.
Optimaal efficiënt bedrijfsproces
De staalrollen gereed voor distributie naar klanten worden aangevoerd vanuit de DVL via een zogenoemd Automatisch Gestuurd Voertuig (AVG). Dit is een volledig geautomatiseerd voertuig op vaste rails, waarop door de bovenloopkraan in de DVL een staalrol wordt geplaatst. De AVG brengt de staalrol via een corridor van de DVL en naar de LA Hal.
De stalen rollen zijn dan al verpakt en van herkenningstekens voorzien. Een van de twee bovenloopkranen in de LA Hal pakken de staalrol op waarna deze naar een tijdelijke opslagpositie wordt gebracht in de hal. De bovenloopkranen maken gebruik van sterke magneten om rollen te verplaatsen, waardoor de kans op beschadigingen wordt verkleind.
De staalrollen worden in de hal tijdelijk opgeslagen tot verder vervoer. De uitvoer van de staalrollen naar klanten kan zowel via vrachtauto of treinspoor. Doordat de rolaanvoer, opslag als verzendverlading in een geconditioneerde overdekte ruimte plaatsvind neemt de kans eveneens op beschadigingen af en kan er efficiënter worden gewerkt.
Aan de noordwest zijde van de hal is een vrachtwagenverlading ontwikkeld. Er is een doorgaande weg gemaakt waarbij maximaal twee vrachtwagens tegelijk in de hal staan om geladen te worden. De schoonste vrachtauto’s kunnen de LA Hal inrijden via een roldeur aan noordzijde waarna via heldere wegsignalering de vrachtauto op de opstelplaats uiterst veilig kan worden geladen. Aan noordzijde van de opstelplaats is een verhoogd bedieningsbordes met volledig zicht op het laadproces. De geladen vrachtauto’s vertrekken via een roldeur aan westzijde.
Het treinvervoer kan van zowel de west als oostzijde de LA Hal binnen- en uitrijden eveneens via snelwerkende roldeuren. Het spoor is voorzien van een inspectieperron aan noordzijde en werkbordes aan de zuidzijde. Voor daglicht en energiebesparing is aan zuidzijde langs het werkbordes een lichtstraat gemaakt in de gevel.
De treinen rijden vervolgens naar de haven van IJmuiden, waar de rollen staal op een schip worden geladen, of de treinen rijden landinwaarts naar klanten.
In deze grote hal werken slechts drie mensen tegelijkertijd. De kleurencombinatie van de hal (roze, paars en blauw) is niet toevallig gekozen. Onderzoek toont aan dat deze kleuren een positieve invloed hebben op het welbevinden van medewerkers. Aan de oostzijde bevind zich een aparte bedieningsruimte met zicht op de hal door een groot raam.
De rolopslag vloer, dwarstransport en kraanbaan zijn met veiligheidshekwerk afschermt gebied tijdens inbedrijf zijnde bovenloopkranen. Het bordes naast de kraanrail wordt gevormd door de remligger en is bereikbaar via vier trappen op alle gebouwhoeken. Het dak is bereikbaar met twee trappen aan de buitenzijde vanaf de kraanbaanbordes naar het dak waar valbeveiliging is voorzien met een leeflijnsysteem.
Aan de westkant van de hal is opzichzelfstaande brandwerende elektrische voedingsruimte gerealiseerd waar de transformatoren en panelen zijn ondergebracht die de hal, AVG en bovenloopkranen van voeding voorzien.
Proces functionele eisen naar constructieve ontwerp criteria
Het geautomatiseerde rolpositie managementsysteem en bedrijfszekerheid brengt strenge verplaatsing, fabricage en montage tolerantie-eisen van de stalen hoofddraagconstructie met zich mee. Als voorbeeld is in de voorontwerpfase een maximale horizontale verplaatsing van de kraanbaan vastgesteld voor ongestoorde functie van de twee bovenloopkranen tijdens windkracht 10 Beaufort.
De horizontale belasting in dwarsrichting op het gebouw bestaat voornamelijk uit windbelasting en door het schranken en katremmen van de twee bovenloopkranen. Om op een constructief efficiënte wijze aan horizontale verplaatsingseisen te voldoen is gekozen om de kraanbaankolommen, halkolom en dakspant te combineren in een vakwerk-portaalconstructie met 18 meter hart-op-hart afstand, het zogenoemde hoofdportaal. De twee tussenspanten zijn scharnierend opgelegd op de tussenkolommen.
De hoofdportalen worden gesteund door een betonpoer met in de grondgevormde fundatiepalen. Hoofdkolommen met relatief hoge trekbelasting en horizontaalbelasting zijn verankerd door ingestorte voorspanankers, de horizontaal kracht zal worden opgenomen door een afschuifnok onder de kolomvoetplaten welke haakt in de betonpoer.
De tussenliggende twee gevel kolommen zijn gefundeerd op een betonbalk op palen evenals de kopgevels. De corridor voor dwarstransport is gefundeerd op een plaatfundering op palen. Het treinspoor, elektrische ruimte en de rolopslagvloer zijn op staal gefundeerd.
Het geschoorde dakvlak geeft horizontale steun aan de bovenzijde van de gevelkolommen. Het windverband in het dak leidt de horizontaalkracht naar het windverband in de zijgevels of de hoofdportalen. Door de kraanbaan en halconstructie te combineren geven de remliggers steun aan de horizontale kraanbelasting en fungeren de remliggers als windliggers van de tussengevelkolommen.
De horizontaalkracht door rem- en bufferkracht door de bovenloopkranen worden opgenomen door de twee remportalen onder de kraanbaan in het midden van de hal.
Bij de staalconstructie van de corridor wordt in de dwarsrichting de stabiliteit verzorgd door een portaalconstructie van stalen H-profielen met stijve momentverbinding tussen kolommen en dakliggers. In langsrichting is de constructie volledig geschoord (dakverband en gevelverband).
De dakconstructie bestaat uit stalen dakplaten, steenwol isolatie met gebitumineerde dakbedekking. De dakconstructie is voorbereid op zonnecollectoren. De gevelconstructie is opgebouwd uit stalen binnendozen met lucht afsluitende strips tussen de naden, steenwol isolatie met verticale geprofileerde stalen buitenplaat waar onder geïsoleerde betonnen plinten.
Doordat de variabele vuurlast tijdens bedrijfsvoering gering is en de toepassing van onbrandbare bouwmaterialen zijn er geen brandoverslageisen gesteld aan dak en gevels. De elektrische voedingsruimte en scheidingswand tussen de hal en operatorruimte zijn wel beschermd uitgevoerd tegen brandoverslag.
De hoofdconstructie is ontworpen volgens Consequentieklasse 2. De staalconstructie van de kraanbaan en katbalken zijn in uitvoeringsklasse EXC 3 gerealiseerd en de halconstructie in uitvoeringsklasse EXC 2.
Aan de noordoost zijde van de hal footprint ligt een belangrijke ondergrondse leidingenstraat. Hierdoor kan op deze locatie geen halfundatie worden gerealiseerd. Dit is opgevangen door in deze hoek de hal en kraanbaan als overstekconstructie uit te voeren.
Projectpartijen halconstructie
Opdrachtgever: Tata Steel
Hoofdconstructeur betonfundaties: ProTaTec
Hoofdconstructeur staalconstructie: Staalmeesters
Toetsend constructeur: Royal Haskoning DHV
Detail ontwerp, fabricage en montage staalconstructie: Iemants
Kraanbaan ontwerpfilosofie kraanbaanconstructies Tata Steel IJmuiden
Sinds de jaren 60 van de vorige eeuw is het ontwerp van de kraanbaanconstructies bij Tata Steel IJmuiden er op gericht om het optreden van scheurvorming door vermoeiing te voorkomen.
Deze scheurvorming ontstond voornamelijk door het optreden van secundaire spanningen door opgedrongen vervormingen en discontinuïteiten in de doorsnede van de constructie.
In de huidige Tata Steel ontwerprichtlijn zijn de details dusdanig gekozen dat de onderlinge beïnvloeding minimaal is. De remligger en kraanbaanligger zijn loodrecht op de krachtsrichting zeer flexibel om te voorkomen dat het doorbuigen van het ene onderdeel tot een grote spanningsverhoging in het andere onderdeel leidt.
Om de spanningen die ontstaan door het vervormen van de constructie te minimaliseren, is gekozen voor een torsie-slappe kraanbaanconstructie. De gecombineerde kraanbaanligger- en remliggerconstructie kunnen geen noemenswaardige weerstand bieden tegen een hoekverdraaiing door de kraanbelasting.
De remligger is horizontale plaatligger die vlak op de bovenflens van de kraanbaanligger ligt en die de horizontale krachten haaks op de overspanning opneemt en aan de halkolom overdraagt. De remligger verzorgd mede als horizontale support voor gevelkolom (windligger) en fungeert als bordes voor inspectie en onderhoud. Bovenop de remligger zijn railkikkers aangebracht die ervoor zorgen dat de kraanrail op zijn plaats blijft, precies boven het hart van de onderliggende kraanbaanligger. De rail ligt, in de langsrichting vrij bewegend, tussen de kikkerconstructies.
Aan de onderzijde van de remligger zijn een aantal, gelijkmatig over de lengte van de remligger verdeelde, kikkerconstructies aangebracht die de bovenflens van de kraanbaanligger opsluiten. Door het opsluiten, niet inklemmen, van de bovenflens is de horizontale stabiliteit van de kraanbaanligger gewaarborgd (kipsteun).
De kraanbaanliggers lopen niet door over de steunpunten en zijn vrij opgelegde liggers op 2 steunpunten, statisch bepaald. De kraanbaanligger verzorgt de afdracht van de verticale en de horizontale belasting, in de langsrichting van de kraanbaan, naar de onderliggende staalconstructie. De maximale verticale doorbuiging van de kraanbaanliggers is gesteld op 1/1000.
De kolomkop dient om de verticale en horizontale belasting uit de kopschotten van de kraanbaanliggers in te voeren in de kraanbaankolom. Indien er geen remportaal bij de betreffende kraanbaankolom aanwezig is, wordt de horizontale belasting doorgegeven naar de aansluitende kraanbaanligger. Om vermoeiing in de kolomkop te voorkomen dient de kolomkop uit een dikke gewalste plaat uit één stuk te bestaan.
De door de bovenloopkraan uitgeoefende horizontaal krachten die, door schranken en/of katrijden, katbufferen of schuine reeptrek loodrecht op de kraanbaanrails uitgeoefend worden, zullen via de kraanrails door middel van wrijving en een railkikkerconstructie op de remligger worden overgedragen. De remligger zal deze krachten verder via de gecombineerde kolom (hal- en kraanbaankolom) afdragen naar het fundament. Om de krachten door schranken te beperken zijn op de twee halkranen dwangrollen aan beide zijden van de rails toegepast.
De door de bovenloopkraan uitgeoefende horizontaal krachten, door accelereren en remmen, die in de lengterichting van de kraanbaan optreden, worden door middel van wrijving tussen rail en remligger overgedragen aan de remligger. De remligger zal deze krachten via wrijving overdragen aan de kraanbaanligger. Bij de huidige kraanbanen wordt gebruik gemaakt van spieën tussen de kopschotten van de kraanbaanliggers voor het overbrengen van de horizontale belasting en het stabiliseren van de kraanbaankolom. Via kopschotten en spieën in de sponning van de kolomkop zullen de krachten worden overgedragen op de naastliggende kraanbaanliggers en vervolgens naar het remportaal. Het remportaal voert de krachten ten slotte af naar de fundamenten.
De kraanbaanbuffers aan beide uiteinden van de hal zijn direct aan de kraanbaanligger gemonteerd zodat de bufferkrachten direct via de kraanbaanligger naar het remportaal worden overgebracht.
Nationale Duurzaamheidsprijs Staal
Zelfvoorzienend energiezuinig
Tijdens het ontwerp van de hal is er een hoge focus op duurzaamheid. De opslag als geheel is zodanig ontworpen dat deze zo energieneutraal mogelijk is.
Het gebouw is volledig uit staal is opgetrokken met uitzondering van de betonplinten op maaiveld. De hoofddraagconstructie is opgebouwd met modulaire op locatie gemonteerd stalen elementen en bekleed met stalen binnendozen met lucht afdichtingsband, goede steenwol isolatie en stalen buiten gevelpanelen. De dakconstructie is volledig geïsoleerd en voorbereid voor de montage van zonnepanelen. Mede hierdoor een volledig duurzaam gebouw, dat desgewenst relatief eenvoudig kan worden uitgebreid of in de verre toekomst kan worden hergebruikt als de huidige functie zou komen te vervallen.
Zo worden de bovenloopkranen in de hal uitgerust met een systeem dat bij het laten zakken van lading de vrijkomende energie opslaat, die vervolgens kan worden gebruikt voor het ophijsen van ladingen.
Het gebouw is energieneutraal en is zo ontworpen dat de restwarmte van het koelwater van de er tegenover gelegen Warmbandwalserij, de installatie waar plakken staal worden verwerkt tot rollen, kan worden gebruikt om het gebouw in de winter te verwarmen. Dit is circulair bouwen in optima forma. De doorgangen voor laden en lossen (vrachtauto’s en treinen) zijn voorzien van warme luchtgordijnen, die de infiltratie van koude lucht tot een minimum beperken. Het duurzame karakter van de hal zorgt voor een flinke energiebesparing ten opzichte van de overige opslaghallen.
Tevens is het gebouw zo laag mogelijk gehouden om constructiestaal en verwarmingsenergie te besparen. Hierdoor is gekozen om het gebouw van 6 dakluiken en katbalken te voorzien zodat kritische kraanonderdelen tijdens onderhoud van buitenaf kunnen worden gehesen met een mobiele kraan.
Doordat Tata Steel over speciale locomotieven van een duurzamer type beschikt, kunnen de treinen de nieuwe LA-Hal binnenrijden. Deze locomotieven stoten minimaal 96% minder stikstofoxide (NOx) en minimaal 95% minder roet uit dan het oude model. Ook gebruikt dit type locomotief 22% minder brandstof.
Met de ingebruikname van de nieuwe opslaghal maken we een flinke logistieke efficiencyslag. Voorheen vond een deel van de opslag van rollen gebeitst, koudgewalst en verzinkt staal plaats op externe locaties. Dat is nu niet langer nodig, doordat de totale opslagcapaciteit op de site met de ingebruikname van de LA-Hal met 18% toeneemt.