Porturi pe canalele Dunare – Marea Neagra si Poarta Alba – Midia, Navodari (II)

(Continuare din nr. 172 – august 2020)

Probleme speciale la calculul cheiurilor de acostare

La efectuarea calculelor de dimensionare a cheiurilor au aparut o serie de probleme speciale, pe care le enumeram in continuare, cu exemplificari pentru portul Cernavoda.

Cheiul de acostare tip estacada, avand o inaltime foarte mare (h = 18,00 m), a pus probleme cu caracter special la dimensionarea sa.

Evaluarea solicitarilor exterioare (sarcini si incarcari) a fost intocmita in conformitate cu normele si standardele in vigoare.

Pentru definitivarea structurii generale s-au facut calcule de stabilitate generala a lucrarii in vederea gasirii unui taluz stabil pe care sa-l imbrace structura, astfel incat impingerile orizontale ale pamantului sa fie minime.

Pe taluzul cu coeficient de stabilitate de 1,06 (calculat fara aportul stabilizator al coloanelor), s-au aplicat masuri suplimentare pentru imbunatatirea sa: protectie din piatra bruta cu grosime variabila, realizarea unei grinzi de inchidere la uscat ce preia impingerile umpluturii.

Calculul s-a efectuat in doua etape:

• In etapa initiala, calculul s-a efectuat cu ajutorul calculatorului electronic pe baza unui program de calcul al cadrelor multiple cu rigiditati diferentiate, incastrate in terenuri tasabile avand panta diferita de 0. S-au folosit solicitari exterioare unitare aplicate succesiv in punctele de incarcare reala a structurii. S-au obtinut astfel linii de influenta pentru fiecare solicitare unitara.
• In etapa a doua, s-au extrapolat rezultatele liniilor de influenta, folosind incarcarile reale in punctele lor de aplicare. Calculul s-a facut separat pentru diferite ipoteze de solicitari, in vederea determinarii eforturilor maxime.

In vederea verificarii calculului electronic, s-a efectuat un calcul manual pentru un cadru cu doua deschideri inegale, cu rigidizari diferite incastrate in teren.

Rezultatele calculului electronic au indicat eforturi mai reduse decat cele rezultate din calculul manual, ceea ce a dus la economii de materiale de constructii.

Pentru riglele longitudinale din alcatuirea tablierului, s-a facut un calcul manual, considerandu-le grinzi independente continui pe patru deschideri.

Avand in vedere structura inalta a cheiului, masa sa totala, precum si zona de seismicitate in care se afla, au fost intocmite si calcule la seism in conformitate cu normativele de calcul pentru poduri. Calculul la seism s-a facut si pentru stabilitatea generala a cheiului.

Descrierea structurilor portuare

PORTUL CERNAVODA

Portul Cernavoda a fost dimensionat pentru un trafic de 7 mil. tone/an si dispune de urmatoarele constructii pe platforma portuara:

• cladire de calatori;
• magazie de marfuri generale;
• magazie de cereale;
• atelier de intretinere;
• centrala termica.

Portul are un bazin cu suprafata de 9 ha si platforme portuare cu suprafata de 10 ha. El are 10 dane operative si 9 dane de asteptare, si dispune de:

• 300 ml cheiuri verticale;
• fronturi de asteptare la Dunare si dana de pasageri;
• dane de balast si de petrol pe latura de nord a bazinului portuar;
• cala pentru atelierul de reparatii nave al Ministerului Agriculturii.

Cheiul este tip estacada pe fundatie indirecta formata din piloti forati de diametru mare (coloane). Fundatia indirecta a fost aleasa datorita naturii terenului de fundare format din nisipuri fine refulate cu roca de baza la cote cuprinse intre -25,00 m si -30,00 m.

Prevederea unui cheu estacada deasupra taluzului platformei portuare si stabilirea marimii deschiderilor acestuia au urmarit satisfacerea conditiilor impuse de adancimea minima de apa necesara acostarii in dreptul paramentului cheiului, precum si stabilizarea generala a taluzului de 18,00 m inaltime aflat sub chei. Astfel, cheiul a fost prevazut cu doua deschideri transversale, cea dinspre apa de 10,875 m (ecartamentul macaralei pentru axarea ei pe coloane) si cea spre uscat de 13,50 m. In sens longitudinal, traveea este de 10,00 m.

Tablierul cheiului este realizat dintr-o retea de grinzi prefabricate transversale si longitudinale rezemate pe capitelurile coloanelor si monolitizate in noduri, rezultand o structura static nedeterminata de mare rigiditate, cu distribuirea optima a materialului.

Tablierul cheiului s-a dimensionat pentru incarcari provenite din macarale portuare, convoi feroviar si greutatea utila de 6,00 t/mp. Tablierul este format din grinzi prefabricate din beton armat, si anume:

• doua grinzi longitudinale principale cu inaltimea de 2,25 m, montate pe coloanele din deschiderea spre apa, pe care este instalata calea de rulare a macaralelor portuare;
• grinzi longitudinale secundare montate in deschiderile spre apa si spre uscat, care sunt montate pe grinzi transversale asezate pe capitelurile coloanelor. Reteaua de grinzi longitudinale secundare si grinzi trasversale sustine sarcinile date de convoaiele feroviare (in deschiderea spre apa) si de sarcinile utile pe platforma portuara;
• grinda longitudinala de parament spre uscat cu rolul de sustinere a terasamentului platformei portuare;
• paramentul cheiului spre apa, care are rolul de a facilita acostarea navelor. Acesta este alcatuit din trei randuri de grinzi prefabricate dispuse la distanta libera de 1,00 m una de alta in plan vertical, favorizand asfel disiparea energiei valurilor si asigurand acostarea directa a navelor la orice nivel de apa al Dunarii.

Infrastructura cheiului este formata din doua tipuri diferite de coloane. Stabilirea tipului, a diametrului si a distantei dintre coloane s-a facut diferentiat, atat in functie de solicitarile exterioare transmise infrastructurii, cat si in functie de diversificarea utilajelor de executie folosite in vederea asigurarii unei productivitati ridicate si a unui timp de executie cat mai redus.

Coloanele din primele doua siruri de la apa (care sustin filele de rulare ale macaralelor) au diametrul de 2,00 m. Ele sunt realizate din tronsoane de tuburi de beton armat prefabricat cu lungimea de 6,00 m si imbinate cu buloane tip MOC. Tuburile au diametrul exterior de 2,00 m, cu grosimea peretelui de 14 cm si sunt prevazute la capete cu flanse metalice pentru imbinarea cu buloane. Coloanele din prefabricate de beton s-au realizat in urmatoarele etape:

• imbinarea tronsoanelor intre ele si vibrarea succesiva in vederea introducerii in teren pana la cota de fundare, operatie insotita de saparea dopului de pamant din interior cu ajutorul unui greifer;
• introducerea unei carcase de armatura pentru asigurarea continuitatii coloanelor in zona de imbinare a tuburilor prefabricate;
• betonarea golului din interiorul tuburilor cu ajutorul palniilor ridicatoare.

Coloanele dinspre uscat au diametrul de 1,50 m si s-au realizat asemanator coloanelor Benotto cu tubaj recuperabil, constand din urmatoarele operatiuni:

• foraj cu tubaj metalic recuperabil, introdus in teren prin miscare de semirotatie pe orizontala si deplasari pe verticala;
• saparea pamantului in interiorul tubajului metalic cu ajutorul unui greifer, realizata pe masura introducerii in teren a tubului metalic;
• introducerea unei carcase de armatura in interiorul tubului;
• betonarea coloanei prin metoda palniilor ridicatoare, concomitent cu ridicarea si recuperarea tubajului metalic.

Realizarea cheiurilor s-a efectuat in urmatoarea ordine:

• realizarea platformei pentru instalatiile de forat si introducerea tuburilor de beton armat;
• realizarea coloanelor Ø2,00 m si Ø1,50 m, precum si a capitelurilor;
• saparea terenului intre coloane si protejarea taluzurilor;
• montarea grinzilor prefabricate si monolitizarea lor;
• montarea cailor de rulare ale macaralelor.

PORTUL MEDGIDIA

Portul Medgidia a fost proiectat pentru un trafic de 10,3 milioane tone/an rezultat din activitatea industriala a Combinatului de Ciment din apropiere (primire calcar de la Luminita si expediere ciment) si pentru un trafic aditional de 1,18 milioane tone/an rezultat din activitatea comerciala constand din marfuri generale, produse agricole, materiale de constructii si produse industriale.

Portul are un bazin cu suprafata de 19 ha si platforme portuare cu suprafata de 18 ha.

El are 22 dane operative industriale si comerciale si 11 dane de asteptare, inclusiv dana de pasageri. Lungimea totala a cheiurilor verticale este de 2.500 m, iar a celor pereate este de 440 m.

Cheiurile portului au inaltimea de 10,50 m.

Solutia adoptata este chei tip estacada fundat pe piloti forati de diametru mare cu Ø1,10 m.

In sens transversal, cheiul este alcatuit dintr-o deschidere de 10,875 m (deschiderea caii de rulare a macaralelor portuare), care coincide cu distanta intre cele doua siruri de piloti.

In sens longitudinal, traveea este de 5,00 m.

Tablierul este realizat din grinzi prefabricate din beton armat si este alcatuit din:

• doua grinzi longitudinale principale pentru calea de rulare a macaralelor, ce reazema si se monolitizeaza pe capitelurile pilotilor;
• grinzi transversale montate intre grinzile caii de rulare ale macaralelor portuare, ce reazema si se monolitizeaza pe capitelurile pilotilor. Acestea servesc ca suport pentru grinzile longitudinale secundare;
• grinzi longitudinale secundare care formeaza platforma portuara, montate intre grinzile principale, deasupra grinzilor transversale. Aceste grinzi sunt de doua tipuri: fasii cu goluri la danele industriale sau grinzi sub forma de „П” pe care ruleaza convoiul de cale ferata, la danele comerciale.

Paramentul cheiului este realizat din grinzi prefabricate din beton armat, montate si monolitizate pe capitelurile pilotilor de la apa.

Fundarea pe piloti forati a fost impusa de terenul de fundare alcatuit din maluri, argile prafoase – nisipoase de consistenta redusa. Pilotii s-au incastrat in orizontul de calcar degradat care s-a intalnit la o adancime de cca 15,00 m – 20,00 m fata de nivelul terenului.

Pilotii s-au realizat pe principiul pilotilor Benotto.

Pentru desfacerea/refacerea convoaielor s-au proiectat doua fronturi, unul in aval de intrarea in port pe lungime de 600 m si unul in amonte pe o lungime de 302 m. Acestea sunt realizate din duc d´Albi, alcatuiti din cate trei piloti forati dispusi in triunghi echilateral cu latura de 3,00 m si solidarizati la partea superioara cu grinzi prefabricate pe doua laturi si grinda de acostare pe latura dinspre senal.

Distanta intre duc d´Albi este de 42,00 m. Legatura dintre acestia se realizeaza prin pasarele longitudinale amplasate in dreptul pilotilor dinspre uscat ai duc d´Albilor. Legatura acestora la uscat este asigurata de pasarele transversale. Pasarelele sunt realizate din prefabricate de beton armat de tip fasii cu goluri.

Realizarea cheiurilor a inclus urmatoarele operatii:

• realizarea platformei de lucru pentru instalatiile de foraj;
• executarea pilotilor forati si a capitelurilor de la partea superioara a pilotilor;
• realizarea sapaturilor de sub chei la profilul proiectat si protejarea lor;
• montarea grinzilor suprastructurii si monolitizarea lor;
• realizarea caii de rulare a macaralelor.

PORTUL BASARABI

Portul Basarabi este dotat cu 10 dane operative si 4 dane de asteptare, cu suprafata platformelor de 9 ha si a bazinului portuar de 14 ha. Portul a fost proiectat pentru derularea de marfuri generale, produse agricole si materiale de constructie.

Pe latura de est a fost amplasata o unitate de reparat nave fluviale.

De asemenea, pe latura de intrare in port s-a pevazut o dana de desfacere/refacere convoaie cu lungimea de 350 m, cu o structura identica cu cea de la portul Medgidia.

Stratificatia terenului in aceasta zona este formata dintr-un complex de argile prafoase pe un fundament de creta, care coboara pe latura de sud a portului. Aceasta stratificatie a impus fundarea indirecta pe latura de sud si fundarea directa in prezenta apei pe latura de nord.

Pentru cheiurile fundate direct, s-a adoptat solutia de chei de greutate cu goluri, format din prefabricate din beton simplu. Golurile din prefabricate au fost umplute cu anrocamente din piatra sparta. Deasupra cheiului de greutate a fost montata grinda parament de la apa, care este o grinda casetata din beton armat monolit si care sustine firul dinspre apa al caii de rulare a macaralei portuare. Firul dinspre uscat al caii de rulare este amplasat pe umplutura de piatra a platformei portuare.

Pentru cheiurile fundate indirect, avandu-se in vedere natura terenului de fundare si dotarea constructorului, s-a adoptat solutia de fundare pe pereti mulati continui pe latura dinspre bazinul portuar si barete transversale spre uscat, dispuse la interval de 6,40 m in sens longitudinal, pe care reazema grinda de rulare de la uscat a macaralei.

Pentru definitivarea solutiei, s-au realizat experimental in teren 4 panouri de pereti mulati executate cu instalatia Kelly. In doua dintre panouri, betonul a fost turnat monolit in transeea sapata, iar in celelalte doua panouri s-au montat elemente prefabricate din beton armat sub forma de H, intre care s-a turnat beton monolit pentru continuizare. Cele patru laturi au format o incinta cu latura de 6,00 m, care s-a excavat dupa executarea baretelor.

In urma excavarii si a inspectarii peretilor, s-au constat urmatoarele:

• peretele monolit prezenta burdusiri de 15-60 cm, care trebuiau sparte sub nivelul apei, in vederea acostarii in deplina siguranta a navelor;
• peretele executat din elemente prefabricate prezenta abateri de 5 – 7 cm, rezultate din montajul prefabricatelor. Prin orificiile Ø10 cm prevazute in aripile dinspre uscat, betonul a patruns si in zona dintre prefabricat si teren, realizandu-se o buna conlucrare intre constructie si teren.

In lumina constatarilor, pentru peretele dinspre apa s-a adoptat solutia de perete din elemente prefabricate din beton armat montate si monolitizate in transee executate cu instalatii Kelly.

Realizarea peretelui dinspre apa cu elemente prefabricate din beton armat a condus la o serie de avantaje importante:

• controlul riguros al betonului prefabricat;
• alinierea buna a elementelor prefabricate care a eliminat operatii de demolari de betoane;
• eliminarea folosirii noroiului bentonitic;
• adoptarea unui flux tehnologic optim de executie.

Grinda parament a cheiului este amplasata deasupra peretelui continuu. Ea este similara cu cea pentru cheiurile fundate direct. Deoarece ambele cai de rulare ale macaralei la acest cheu s-au montat pe grinzi de rulare din beton armat prefabricat, grinda de rulare dinspre apa este integrata in caseta de beton monolit a grinzii parament. Folosirea betonul monolit asigura si monolitizarea intre grinda parament si elementele prefabricate verticale din peretele continuu. In plus, forma de caseta inchisa asigura o rigiditate mare la solicitarile la torsiune a grinzii parament.

Grinda de rulare dinspre uscat este formata din elemente prefabricate din beton armat monolitizate si continuizate in dreptul baretelor transversale.

Ancorarea peretelui continuu dinspre apa s-a realizat prin conectarea acestuia cu baretele transversale prin intermediul unor rigle transversale prefabricate din beton armat. Legatura acestor rigle cu baretele transversale si grinda de rulare dinspre uscat s-a facut prin intermediul unor noduri realizate din beton armat monolit.

PORTURILE CANALULUI POARTA ALBA – MIDIA, NAVODARI

Din punct de vedere al regimului nivelurilor de apa, canalul Poarta Alba – Midia, Navodari a fost organizat astfel:

1. Bieful 1 al canalului este cel al biefului 2 al Canalului Dunare – Marea Neagra, avand nivelul de exploatare la cota +7,50 m rMB si cota fundulul canalului la +0,50 m rMB, cu adancimea apei de 7,00 m.
2. Bieful 2 are nivelul de exploatare la +1,25 m rMB si cota fundului canalului la -4,25 m rMB, avand adancimea apei de 5,50 m.

Bieful 2 este delimitat de cele doua ecluze de la Ovidiu si Navodari.

3. Bieful 3 are nivelul de exploatare la -0,50 m rMB si adancimea apei de 5,50 m. Fundul canalului este la -6,00 m rMB.

Stabilirea elementelor geometrice ale canalului Poarta Alba – Midia, Navodari a tinut cont de convoiul de calcul, alcatuit dintr-o barja de 3.000 tone si impingator aferent.

Cele doua porturi de pe canal sunt amplasate la Ovidiu si la Luminita, in lacul Tasaul. Ambele porturi sunt amplasate in bieful 2 al canalului si au aceiasi inaltime a cheiurilor, de 8,75 m.

PORTUL OVIDIU

Portul Ovidiu este amplasat pe malul drept al canalului si format prin retragerea senalului, astfel incat sa nu fie incomodat traficul naval pe canal.

Deoarece terenul de fundare, alcatuit dintr-un orizont de calcare, este situat sub un strat de 20,00 m – 25,00 m grosime format din prafuri argiloase – nisipoase si maluri, s-a adoptat solutia de fundare pe piloti forati cu diametrul Ø1,50 m si suprastructura dintr-o retea de grinzi prefabricate din beton armat similara cu cea de la portul Medgidia, avand inaltimea cheiului  de 8,75 m (de la -4,25 m la +4,50 m).

Adoptarea unei structuri similare de rezistenta s-a datorat si existentei cofrajelor pentru grinzile suprastructurii si a utilajelor de forat.

Portul Ovidiu are o lungime de chei de 400 m si este dimensionat pentru un trafic de 1.800.000 tone/an.

PORTUL LUMINITA

Portul Luminita este amplasat la capatul nordic al canalului si a fost dimensionat pentru un trafic de 4.500.000 tone/an.

Pentru pastrarea apei din port la nivel constant si egal cu cel al canalului, s-a realizat un dig in lacul Tasaul, cu un descarcator reversibil la capatul nordic al bazinului portuar.

Digul are cota superioara la +4,50 m rMB, coronamentul de 10,00 m latime si este protejat spre lacul Tasaul cu blocuri de piatra bruta, iar spre bazinul portuar cu o protectie din anrocamente pe filtru invers.

Nivelul apei in bazinul portuar este la +1,25 m si al fundului la cota -4,25 m rMB.

Reglarea nivelului apei in bazinul portuar Tasaul se face prin ecluza Navodari si descarcatorul reversibil.

In bazinul portuar Tasaul sunt doua cheiuri operationale, si anume:

1. Cheu incarcare calcar pentru Combinatul Siderurgic Galati

Cheiul este amplasat la capatul sudic, imediat in apropierea locului de extractie a calcarului si este fundat pe piloti forati cu diametrul de 1,50 m, amplasati la distanta transversala de 10,875 m. Cheiul are lungimea de 140 m.

Suprastructura cheiului este alcatuita dintr-o retea de grinzi din beton armat prefabricat alcatuita din: grinzi principale longitudinale si rigle transversale montate si monolitizate pe capitelurile pilotilor, si grinzi longitudinale secundare amplasate intre cele principale si montate pe riglele transversale.

Grinzile longitudinale principale au rolul de a sustine calea de rulare a macaralelor portuare, iar cele secundare au rolul de a sustine sarcinile date de utilajele care vor incarca calcarul in barje.

Taluzul sub chei este alcatuit dintr-o protectie din anrocamente pe filtru invers.

2. Cheu incarcare calcar pentru Combinatul Medgidia

Cheiul pentru dana de incarcare a calcarului necesar Combinatului de Ciment Medgidia este amplasat la capatul nordic al bazinului portuar. Cheiul are 140 m lungime si aceleasi cote de nivel ca si cele ale portului pentru Combinatul Siderurgic Galati.

Deoarece stratul de baza format din sisturi este la zi, s-a adoptat solutia de chei de greutate din beton simplu, cu goluri umplute cu anrocamente, solutie similara cu cea de la portul Basarabi.

Paramentul cheiului este format dintr-un bloc rectangular din beton simplu.

In spatele cheiului s-a realizat o umplutura din piatra bruta, protejata spre terasament cu filtru invers din balast si nisip.

Portul Luminita are prevazuta o dana de asteptare in lungime 185,00 m. Taluzul acesteia este protejat cu un prism de anrocamente.

CONTRIBUTII LA PROIECTAREA SI CONSTRUIREA PORTURILOR

Proiectarea porturilor s-a facut de inginerii colectivului porturi din cadrul Sectiei Canal Dunare – Marea Neagra: Ionel Beli, sef colectiv si sef proiect, Constantin Opreanu, Mihai Caraman, Sergiu Aroneanu, Vladimir Jivcovici, Gabriela Opreanu, Rodica Oraseanu.

Seful sectiei canal Dunare – Marea Neagra si sef proiect complex a fost ing. Chiriac Avadanei.

Din partea constructorului au participat inginerii: Petre Tomescu, Alexandru Cippi, Ioan Ursu, Bogdan Vintila, Horia Manescu, Erol Dervis, Constantin Bofu, Cornel Dragu.

Autori:
ing. Ionel BELI – SC BETA-COPS SRL
ing. Sergiu ARONEANU

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 174 – octombrie 2020, pag. 64