Reconversia unui santier naval: VARD FINCANTIERI Tulcea

Proiectant General: CONCEPT STRUCTURE SRL
Verificatori atestati: ing. Apostol ZEFIR, cof. dr. ing. Andrei OLTEANU
Antreprenor General: TERRATEST GEOTEHNIC
Investitor: SANTIER NAVAL VARD FINCANTIERI TULCEA
Colectiv de elaborare: ing. Cristian NASTASE, ing. Teodor MATEI, ing. Alexandru SAFCA, ing. Radu GEANGUS, ing. Ovidiu CHITU, ing. Madalina DASCALU, ing. Alexandra DUMITRESCU, ing. Cristian RADU

 Cresterea transporturilor maritime pe plan mondial impune necesitatea investitiilor in domeniul infrastructurilor portuare si in Romania.

Articolul prezinta solutia de reconversie a santierului naval Tulcea, inaugurat in anul 1975, ca unitate de reparatii a navelor maritime romanesti. Pe parcursul celor 40 de ani de functionare, obiectul de activitate al santierului a fost dezvoltat, unitatea construind si comercializand nave maritime, fluviale, comerciale, tehnice sau militare, utilaje tehnologice si piese de schimb.

Actionarul operativ al santierului, grupul VARD Fincantieri, a demarat un program de modernizare a unitatii in valoare totala de 40 de milioane de euro, in vederea generarii unei cresteri a capabilitatii de lansare a vaselor maritime.

Scopul dezvoltarii este producerea navelor de mari dimensiuni, agabaritice, contractate de companie pentru intervalul 2010-2016, transferul cu barjele a navelor nou construite cu greutati de pana la 24.000 tone in bazinul intern, precum si posibilitatea de manipulare a echipamentelor si a confectiilor metalice cu greutate de pana la 700 tone, prin instalarea macaralei Goliath, urmarindu-se, in final, o crestere importanta a productivitatii in constructia navala. 

Prin specificul activitatilor desfasurate in cadrul santierului, care genereaza incarcari si solicitari insemnate prin manipularea si transportul materialelor si a echipamentelor, amenajarile portuare devin lucrari civile plasate la interfata ingineriei geotehnice si structurale. O particularitate a acestor proiecte o reprezinta pozitionarea in proximitatea marii sau a apelor, pe amplasamente de tip lunca, a caror litologie prezinta alternante ale straturilor puternic compresibile, aluvionare si malurilor.

Conditii geotehnice

Din punct de vedere geologic, judetul Tulcea detine, in limitele sale, cea mai extinsa suprafata lacustra (peste 20% din suprafata) din Romania, prezentand o vasta complexitate morfogenetica, alcatuita preponderent din nisipuri si maluri.

Investigarea geotehnica desfasurata in amplasamentul studiat indica o litologie formata, predominant, din pachete de pamanturi necoezive, aluvionare, cu caracter puternic compresibil.

In vederea executarii lucrarilor de reconversie, conform normativului NP 074-2014, au fost efectuate in anul 2014 noi investigatii geotehnice, prin doua foraje cu adancimea de 40.0 m.

Pe baza investigatiilor realizate, din punct de vedere al riscului geotehnic, proiectul de reconversie se incadreaza in categoria de risc major, cu 18 puncte, generate preponderent de tipul lucrarilor propuse spre executie, de terenurile dificile, precum si din cauza vecinatatilor, functionarea santierului naval neputand fi intrerupta pe durata executiei lucrarilor proiectate.

Succesiunea litologica identificata de investigatiile geotehnice predomina prin straturi de prafuri argiloase si nisipoase si nisipuri fine, pana la o adancime de 35,0 m raportat la cota terenului natural, confirmand investigatiile efectuate pe amplasament si litologia locala a zonei, precum si valorile reduse ale caracteristicilor fizico-mecanice ale terenului.

Istoricul dezvoltarilor Syncrolift-ul

In cadrul santierului naval au fost implementate diferite etape de investitii si de extindere. Prima faza de extindere a santierului naval consta in dezvoltarea Syncrolift-ului si a 20 de sine de rulare, care deservesc echipamentele de manipulare si lansare catre platforma Syncrolift.

Syncrolift-ul este ansamblul de livrare a navelor nou construite in bazinul santierului naval. Este format din doua estacade de sustinere a vinciurilor de lansare a platformei, avand o capacitate de 75.000 kN. Navele sunt deplasate prin intermediul cailor de rulare pe platorma Syncrolift, ulterior coborata prin intermediul vinciurilor, permitand astfel lansarea in interiorul bazinului.

Infrastructura estacadei dinspre uscat a Syncrolift-ului este alcatuita din trei tronsoane fundate pe trei (3) siruri de piloti, astfel:

• Primul sir de piloti, catre uscat, sunt piloti Benoto cu diametrul de 1.180 mm si o lungime de 30,0 m;
• Sirul intermediar de piloti sunt tot piloti Benoto, cu diametrul de 1.180 mm si lungimea de 38,0 m;
• Sirul de piloti care conecteaza vinciurile este compus din piloti cu diametru 1.400 mm executati prin vibrare, cu o lungime de 42,0 m, pozitionati la o distanta interax de 6,00 m, paralel cu platforma Syncrolift.

In ceea ce priveste estacada mol cu cheu de acostare, infrastructura este similara cu infrastructura estacadei dinspre uscat, sirul de piloti cu diametrul de 1.400 mm paralel cu platforma fiind simetric cu cei ai estacadei spre uscat, dispusi la o distanta interax de 6,00 m, iar cel de-al doilea sir de piloti cu diametrul de 1.400 m este dispus la o distanta interax de 12,00 m.

Suprastructura este constituita din grinzi transversale prefabricate si fasii cu goluri si placa de monolitizare din beton armat.

Spre bazin sunt prevazuti bolarzi de legare a navelor, iar spre platforma Syncrolift-ului, vinciurile de translatie pe verticala a navelor sunt conectate, prin intermediul capitelurilor, de pilotii cu diametrul de 1.400 mm. Spre uscat este amenajat podul de legatura cu cala de transfer nave si respectiv, cala de reparatii ale navelor. Pe coronamentul estacadei dinspre uscat este montata o macara turn MTA 125 tfm.

Adancimea bazinului in dreptul platformei Syncrolift-ului este de 11,86 m, raportat la etiajul local Tulcea, iar cota coronamentului estacadelor este de +6,46 m, raportat la etiajul local Tulcea.

In decembrie 2012, coloanele Syncrolift-ului au fost consolidate pe baza unui proiect intocmit de IPTANA, constand in camasuirea acestora cu un strat de beton armat cu fibre metalice si tubaj metalic pierdut in zona imersa.

Solutia de reconversie

Din cauza complexitatii conditiilor structurale si geotehnice, precum si ale incarcarilor generate de echipamente, diferite tipuri de solutii pot fi adaptate pe baza cerintelor structurale si functionale ale amenajarii. Factorii ce contribuie la alegerea ansamblurilor construite depind de aplicabilitatea tehnica, de costuri, de exploatare si facilitatea executiei, permitand, astfel, implementarea unor variante mixte de doua sau mai multe solutii structurale.

Un criteriu tehnic suplimentar este reprezentat de functionarea santierului naval pe perioada de desfasurare a lucrarilor de modernizare. In cadrul procesului de proiectare si executie a reconversiei santierului naval, solutiile ce asigura cerintele functionale constau in aplicarea metodelor tehnologice care permit functionarea santierului naval simultan executiei noilor lucrari. Se disting, astfel, urmatoarele elemente notabile din cadrul reconversiei:

• Extinderea filelor I si II de la 6 sine de transfer cu lungimea de 155 ml la 16 sine de transfer cu o lungime de 194 ml si mentinerea functionalitatii sinei de macara existente, deservind o capacitate de 50 tf;
• Realizarea infrastructurii necesare pentru montarea a 2 sine de rulare ale noii macarale Goliath cu capacitatea de 700 tf. Ecartamentul sinelor de 98 m este reprezentat intre cele doua brate ale macaralei, ce descarca prin intermediul a doua (2) cai de rulare, una dintre sine fiind incorporata in sistemul de piloti ai Syncrolift-ului existent, iar cealalta intre filele cailor de rulare II si III;
• Construirea unui cheu de lansare pe aliniamentul Syncrolift-ului, catre cheul bazin, in dreptul obiectivelor fila I si fila II. Lungimea cheului de 116 ml, avand o latime de 4,20 m, va permite acostarea barjei la cheu, implicand astfel operatiunile de mooring si lansare ale navelor.

Solutia de reconversie a fost studiata prin intermediul calculului numeric, folosind metoda elementului finit, atat prin aplicatii de calcul dedicate proiectarii structurale, cat si prin studiu cu modele de calcul geotehnic.

In continuare vor fi prezentate obiectivele principale ale procesului de reconversie, precum si caracteristicile de calcul si executie ale fiecarui obiectiv.

Extinderea filelor I si II

In cadrul etapei de dezvoltare, desfasurate incepand cu anul 2014, in vederea deservirii constructiilor maritime cu o greutate de pana la 24.000 tone, este prevazuta extinderea capacitatii filelor de la 6 sine la 14 sine, aferente fiecarei file.

In cadrul reconversiei santierului din 2016, ulterior primei etape de dezvoltare, filele au fost extinse de la 14 la 16 sine, servind astfel noile cerinte functionale ale santierului, impuse de comenzile in desfasurare care sa permita construirea simultana a navelor de dimensiuni 43 m x 185 m.

In vederea adaptarii capacitatii filelor de preluare a greutatilor constructiilor navelor nou construite, infrastructurile filelor I si II au fost reconstruite prin lucrari ce constau in demolarea radierului existent de 75 cm grosime, fundat indirect prin intermediul pilotilor forati prefabricati, conform solutiei initiale a santierului naval si refacerea infrastructurii cailor de rulare.

Noua infrastructura consta in radierul nou construit, fundat indirect pe pilotii existenti si prin suplimentarea acestora cu piloti de indesare, cu diametre de 440 mm, respectiv 620 mm si lungime de 20,0 m, pe intreaga suprafata a filelor.

Ansamblul de lucrari este completat de executia unei perne din piatra sparta, si a unui radier cu grosimea de 1,00 m, conectat de radierul existent prin intermediul ancorelor chimice.

Incarcarile de calcul, puse la dispozitie prin tema de proiectare, sunt definite ca incarcari rezultate din transferul navelor pe caile de rulare, prin intermediul carucioarelor metalice.

Valorile solicitarilor considerate in calcul sunt rezultate din incarcarea carucioarelor in ipostaze defavorabile, rezultand incarcari de 20.65 t/ml ale caii de rulare.

Cheul de lansare

Amenajarea cheului in bazinul de lansare cuprinde un complex de lucrari geotehnice si civile speciale de incorporare a lucrarilor executate si de studiu asupra solutiilor adoptate. Scopul amenajarii este realizarea cheului drept pentru a permite cuplarea barjei in vederea transferului navelor de pe filele I si II, precum si acostarea unor nave de transport materiale si echipamente.

Pilotii forati, cu diametrul de 1.200 mm, cu tubaj nerecuperabil si lungime de 40,0 m vor fi executati in interiorul bazinului de lansare, permitand, astfel, transferul navelor pe barja. Conexiunea pilotilor cu filele I, respectiv II, ale cailor de rulare va fi obtinuta prin executia capitelurilor din beton armat pe capatul superior al pilotilor, ulterior capitelurile fiind conectate, prin monolitizare, cu radierele de 1,00 m grosime ale filelor.

In cazul filei I, radierul, precum si capitelurile, vor fi realizate concomitent. Pentru conectarea cheului de lansare cu fila II, este necesara spargerea filei in zona capitelurilor cu jet de apa sub presiune si sudarea armaturilor existente de armaturile nou propuse, implicit monolitizarea ulterioara a ansamblului.

Impactul transferului convoiului de forte aferente manipularii constructiilor navale asupra filelor si a cheului au fost studiate prin simularea incarcarilor in pozitii diverse raportate la cheu si a elementelor de tip radier – grinzi coronament si piloti de fundare.

Executia capitelurilor necesita esafodaje speciale pentru turnarea lor si sustinerea platformelor de lucru. Cheul va incorpora structurile metalice, proiectate pentru acostarea barjelor (mooring), prin lucrarile executate la cheul de lansare urmarindu-se alinierea filelor cu platforma de lansare a Syncrolift-ului.

Montarea macaralei Goliath cu capacitatea de 700 tf

Macaraua Goliath, cu o capacitate de 700 tf, va deservi caile de rulare ale filelor I si II ale santierului naval, permitand manevrarea blocurilor de pana la 700 tf, imbunatatirea conditiilor de centraj si sporirea productivitatii. Avand un ecartament de 98,0 m, manipularea macaralei se va face pe 2 cai de rulare. Infrastructura cailor de rulare este constituita din grinzi de rulare, fundate indirect, prin intermediul pilotilor cu diametrul de 1.200 mm, forati pana la adancimea de 40,0 m.

Calea de rulare a macaralei pe uscat este formata din piloti cu diametrul de 1.200 mm, pozitionati la o distanta interax de aproximativ 3,00 m.

Cea de-a doua cale de rulare incorporeaza sirul intermediar al pilotilor existenti in zona cheu platforma a Syncrolift-ului, cu diametrul de 1.180 mm si adancimea de 38,0 m, descrisi anterior. Pilotii existenti vor fi suplimentati cu piloti de 1.200 mm, executati cu tubaj nerecuperabil pana la adancimea de 40,0 m. Noii piloti vor fi executati intre pilotii existenti mentionati, pozitionati in configuratia initiala a Syncrolift-ului la o distanta interax de 6,00 m.

Suprasarcinile generate de manipularea macaralei de 700 TF, precum si de greutatea proprie a ansamblului, ating valori aproximative de 20.000 kN. Rezulta, astfel, eforturi de dimensionare a pilotilor de aproximativ 5.000 kN.

Transmiterea eforturilor catre sistemul de fundare se face prin rotile metalice ale macaralei si prin grinzile corespunzatoare caii de rulare aferente.

Lucrarile pentru aceasta cale de rulare sunt asemanatoare cheului, desfasurandu-se in bazinul de lansare, intre elemente din beton existente. Etapizarea lucrarilor implica desfacerea locala a platformei existente, formata din placa din beton si sub forma de fasii cu goluri, executia pilotilor forati, executia unor capiteluri pe capatul acestor piloti forati si ulterior, a grinzii caii de rulare. Calea de rulare sprijina pe pilotii forati si integreaza, pe toata lungimea, noile capiteluri, grinzile transversale si monolitizarile anterioare, precum si capitelurile si grinzile existente.

Din cauza eforturilor rezultate din noua cale de rulare a macaralei, sunt necesare masuri de punere in siguranta a Syncrolift-ului. In acest sens, se prevede prin proiect executia unor grinzi de rigidizare cu rol de tirant, transversale pe directia filei I, grinzi care sprijina pe noii piloti forati ai caii de rulare, fiind conectate direct cu radieul filei I.

Prin solutia prevazuta s-a urmarit reducerea eforturilor si limitarea deplasarilor in coloanele Syncrolift-ului. In cazul in care se foloseste macaraua Goliath simultan cu lansarea la apa a navelor prin intermediul Syncrolift-ului, conectarea grinzilor cu radierul existent este cel mai eficient si economic mod de a asigura, in totalitate, stabilitatea noului ansamblu sub sarcinile dictate prin tema.

Dupa desfacerea platformei existente se va prevedea o placa noua cu grosimea de 40 cm, care sprijina pe ansamblul nou creat prin realizarea caii de rulare si a ancorajelor.

Din cauza nivelului solicitarilor generate de macaraua Goliath si a specificului lucrarilor desfasurate, studiul asupra integrarii lucrarilor nou construite in ansamblul santierului naval si indeosebi al Syncrolift-ului a fost constituit de ipotezele de calcul, considerand transferul macaralei in diferite pozitii si locatii, concomitent cu solicitarea vinciurilor de 2.500 kN ale Syncrolift-ului. Prin ipotezele studiate, s-a urmarit impactul in termeni de deplasari globale si eforturi generate de utilizarea ansamblurilor din santierul naval.

Suplimentar, prin modelarea numerica initiala a incercarilor de proba ale pilotilor, s-a realizat dimensionarea judicioasa a elementelor din beton armat, parte a cailor de rulare, prin definirea dependentei de rigiditate a coeficientului de interactiune teren – structura.

Din punct de vedere al modelarii experimentale la scara reala, conform normativului NP 045-2000, Normativ privind incercarea in teren a pilotilor de proba si a pilotilor din fundatii, au fost realizate doua (2) poligoane de proba de tip N3 si incercari de control pe piloti din fundatie, pentru confirmarea capacitatii portante preliminare in proiect.

Incercarile de compresiune cu forte statice echivalente de tip „efort impus – deformatie masurata” au fost efectuate prin intermediul a patru (4) piloti de ancoraj adiacenti pilotilor incercati, echipati cu sisteme de juguri metalice sudate. In cazul poligonului de proba B, pilotul incercat la compresiune, echipat cu pompa hidraulica, incarcat la 10 trepte de 1.000 kN, a inregistrat deplasari maxime stabilizate de 55,93 mm, in ultima treapta de incarcare, aferente valorii de 10.000 kN.

Din punct de vedere al montajului, macaraua Goliath va fi asamblata pe pozitie prin intermediul a doua (2) turnuri metalice de manipulare, in functie de tehnologia de productie a transportatorului si de indicatiile producatorului macaralei.

Concluzii

Santierul naval VARD Fincantieri Tulcea reprezinta unul dintre cele mai importante poluri de dezvoltare a industriei maritime din spatiul dunarean. Cresterea accelerata a productiei santierului, precum si comenzile in curs de desfasurare au impus adoptarea unor solutii care sa permita desfasurarea activitatilor specifice, extinderea capacitatilor si cresterea productivitatii.

Provocarile generate de caracterul atipic al lucrarilor desfasurate in vederea reconversiei, simultan cu desfasurarea activitatilor specifice pe santier, precum si particularitatile amplasamentului si ale lucrarilor existente, au impus proiectarea amanuntita la nivelul fenomenelor care guverneaza interactiunea teren – structura.

Prin solutiile implementate si investitiile derulate, VARD Fincantieri pozitioneaza santierul naval Tulcea in topul locatiilor de productie a navelor maritime din spatiul european si asigura capacitatea unui santier modern si performant, in contextul international actual. 

(Din AICPS Review nr. 1/2, 2017) 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 148 – iunie 2018, pag. 58