Porturile de asteptare la Ecluza Cernavoda ale Canalului Dunare – Marea Neagra (I)

Canalul Dunare – Marea Neagra se desprinde din fluviul Dunarea la km 300 al acestuia, strabate Valea Carasu pana la Murfatlar, dupa care patrunde in Platoul Dobrogei si debuseaza in acvatoriul portului Constanta Sud Agigea.

Canalul are o lungime de 64,4 km si asigura un senal navigabil cu latimea de 90 m si adancimea de 7,00 m in nivel normal de exploatare. El a fost inaugurat in anul 1984.

Proiectarea canalului s-a facut folosind un convoi de calcul alcatuit din sase barje de cate 3.000 tone fiecare plus un impingator. Convoiul este alcatuit sub forma dana tripla fila dubla, avand dimensiunile de 296 m lungime, 22,80 m latime si un pescaj de 3,80 m.

Este de notat ca articolul de fata foloseste date, desene si denumiri utilizate in proiectul de executie. Conform acestuia, kilometrajul de-a lungul canalului isi avea originea la confluenta acestuia cu Dunarea langa Cernavoda. La ora actuala, Administratia Canalelor Navigabile foloseste kilometrajul de-a lungul canalului avand originea la Marea Neagra. De asemenea, cotele de nivel au ca reper Marea Baltica (rMB). In continuarea acestui articol, localizarea in aval sau amonte corespunde navigatiei dinspre Dunare spre Marea Neagra.

Ecluze

Deoarece nivelul apei in Dunare si Marea Neagra variaza si difera fata de cel al apei din canal, la capetele acestuia au fost prevazute doua ecluze: una la Cernavoda si cealalta la Agigea. Ecluzele sunt de tip geaman (au cate doua sasuri pentru ecluzare fiecare). Fiecare sas are dimensiunile de 310 m x 25 m.

Ecluzele impart traseul navigabil in 3 biefuri:

• bieful 1, de la portul Cernavoda pana la ecluza de la km 4 al canalului, in care nivelul apei Dunarii variaza intre minimul de +3,00 m rMB si maximul de +12,00 m rMB (sau +14,50 m rMB in ipoteza bararii Dunarii la Macin, ipoteza avuta in vedere la data proiectarii). In acest bief, fundul canalului este la cota -0,50 m rMB;
• bieful 2, de la ecluza Cernavoda pana la cea de la Agigea (la km 64+400 al canalului), in care nivelul apei este +7,50 m rMB. In acest bief, fundul canalului este la cota +0,50 m rMB;
• bieful 3, in aval de ecluza Agigea, in care nivelul apei Marii Negre este -0,50 m rMB. In acest bief, fundul este de -7,50 m rMB.

Porturile de asteptare la ecluze – date generale

Pentru a se asigura buna functionalitate a ecluzelor, la fiecare dintre ele s-au prevazut porturi de asteptare, atat in amonte cat si in aval.

Porturile de asteptare sunt alcatuite din trei elemente principale:

• zona de acostare;
• zona de racordare;
• molul central.

Zona de acostare

Aceasta zona permite stationarea si acostarea convoaielor aflate in asteptarea ecluzarii sau dupa ecluzare. Structurile aferente acestei zone sunt amplasate de o parte si de alta a axului canalului si sunt paralele cu acesta. Distanta intre paramentele structurilor, mal stang / mal drept, este de 150 m. Aceasta amplasare permite stationarea convoaielor in afara senalului navigabil. Lungimea constructiilor de acostare aflate pe sensul intrarii in ecluza permite stationarea a doua convoaie, iar cea a celor aflate pe sensul de iesire din ecluza permite stationarea unui singur convoi.

Zona de racordare

Aceasta zona, in lungime de 220 m, asigura legatura dintre capatul ecluzei si capatul dinspre ecluza al zonei de acostare. Structurile aferente acestei zone sunt amplasate de-a lungul unei parabole, de o parte si de alta a axului canalului. La capatul dinspre ecluza, ele sunt adiacente la peretii exteriori ai ecluzei, iar la capatul dinspre zona de acostare, ele sunt adiacente structurilor de acostare.

Molul central

Acesta este pozitionat in axul ecluzei si are lungimea de 110 m. Structurile aferente acestuia sunt amplasate de-a lungul unei parabole, de o parte si de alta a axului canalului. La capatul dinspre ecluza, ele sunt adiacente peretilor centrali ai ecluzei, iar la capatul opus, ele sunt racordate cu o structura circulara, avand raza de aproximativ 6,00 m.

Alegerea solutiilor de fundare

La porturile de asteptare amonte si aval la ecluza Cernavoda (cu exceptia molului central si a zonei de racordare in amonte de ecluza)  si la portul de asteptare aval la ecluza Agigea, terenul din amplasament are caracteristici slabe, necesitand fundarea  indirecta. De aceea, in aceste zone s-a ales solutia de chei estacada fundat pe piloti forati din beton armat.

La molul central si la zona de racordare a portului de asteptare amonte la ecluza Cernavoda si la portul de asteptare amonte la ecluza Agigea, terenul de fundare este format din calcare. De aceea, in aceste zone cheiul estacada este amplasat pe fundatii directe din beton armat.

Criterii de alegere a solutiilor constructive

Stabilirea solutiilor constructive s-a facut avandu-se in vedere urmatorii factori principali:

• conditiile concrete ale amplasamentului fiecarei lucrari;
• convoiul de calcul;
• alte solicitari exterioare;
• asigurarea unei functionalitati optime;
• economisirea principalelor materiale de constructii;
• tipizarea unor elemente din alcatuirea cheiurilor;
• introducerea unui grad inalt de prefabricare.

Este de notat ca solutiile constructive adoptate pentru porturile de asteptare au fost tipizate si aplicate la ambele ecluze, cu detalii structurale adaptate la fiecare ecluza in functie de natura terenului de fundare si de nivelul apei din bieful portului respectiv, astfel:

• la toate porturile de asteptare, indiferent de natura terenului de fundare, cheiurile sunt de tip estacada, avand paramentul vertical alcatuit din siruri paralele de grinzi orizontale prefabricate din beton armat dispuse intre stalpi din beton armat monolit;
• in zonele unde terenul de fundare este slab, paramentul vertical este amplasat pe o grinda cu zabrele orizontala, a carei rigiditate permite incarcarea uniforma a pilotilor de fundare;
• in zonele unde terenul de fundare este format din calcare, paramentul vertical este amplasat pe cadre din beton armat perpendiculare pe linia paramentului si amplasate la fiecare stalp al acestuia. Stalpii cadrelor sunt fundati direct in calcar.

Din cauza variatiei naturii terenului de fundare si a variatiei inaltimii paramentului, porturile de asteptare la ecluza Cernavoda cuprind ambele tipuri de structuri descrise mai sus. De aceea, articolul de fata se limiteaza la descrierea in detaliu doar a structurilor acestor porturi, structurile cheiurilor porturilor de asteptare la ecluza Agigea fiind similare.

Portul de asteptare amonte la ecluzA Cernavoda

Date generale

Portul de asteptare amonte la ecluza Cernavoda se afla in bieful 1 al canalului. Din cauza variatiei mari a nivelului Dunarii in aceasta zona, cheiul de acostare se dezvolta pe o inaltime de 14,50 m, intre cotele -1,50 m rMB (cota fundului canalului) si +13,00 m rMB (cota superioara a cheiului), ceea ce asigura ancorarea navelor in bune conditii la orice nivel al apei.

Solicitarea principala luata in considerare la proiectarea cheiurilor a fost sarcina orizontala generata de convoiul de calcul la acostare, care a fost evaluata la cca 1.000 kN.

Studiile geotehnice au indicat existenta de argile prafoase si maluri in terenul de fundare al zonelor de acostare  si a unui strat de calcar in zona  de racordare si a molului central. Ca urmare, cheiurile din zona de acostare au fost fundate pe piloti forati de diametru mare, iar cele ale zonei de racordare si ale molului central au fost fundate direct in calcar.

Zona de acostare

Suprastructura cheiului in aceasta zona este compusa dintr-o grinda orizontala cu zabrele avand cota superioara la +7,52 m rMB si un parament vertical spre axul canalului (spre apa) cuprins intre cotele +4,00 m rMB si +13,00 m rMB.

Infrastructura este formata din piloti forati din beton armat cu diametrul de 1,50 m, amplasati in nodurile grinzii cu zabrele. Distanta masurata in sens transversal intre axele pilotilor dinspre apa si ale celor dinspre uscat este de 8,50 m. In sens longitudinal, distanta intre piloti este de 9,80 m.

Cheiul de acostare s-a realizat din tronsoane de cate 100 m, la capetele carora s-a prevazut cate un pilot suplimentar spre uscat.

Grinda cu zabrele este formata din urmatoarele elemente:

• talpa dinspre apa, care formeaza partea inferioara a paramentului cheiului, compusa din grinzi prefabricate cu sectiunea sub forma de P, cu partea superioara casetata si avand latimea de 1,80 m, si cu partea verticala dinspre apa extinsa pana la +4,00 m rMB si ranforsata la cele doua capete cu diafragme verticale;
• talpa dinspre uscat, compusa din grinzi prefabricate cu sectiunea de 1,20 m x 1,50 m;
• diagonalele realizate din grinzi prefabricate cu sectiunea de 0,60 m x 1,00 m.

Nodurile dinspre uscat ale grinzii cu zabrele sunt localizate la mijlocul distantei dintre cele de la apa.

Paramentul vertical al cheiului se continua deasupra cotei +7,52m rMB si este format din urmatoarele elemente:

• stalpi din beton armat monolit, amplasati deasupra nodurilor de la apa ale grinzii orizontale cu zabrele. Acestia au sectiunea de 1,20 m x 1,80 m. Stalpii au cota superioara la +13,00 m rMB;
• doua randuri orizontale de grinzi parament prefabricate avand latimea de 1,80 m. Ele sunt amplasate intre stalpi, pe console din beton armat prevazute pe fetele laterale ale acestora. Grinzile parament superioare au forma de Π rasturnat, avand cota aripii superioare la +13,00 m rMB. Grinzile parament intermediare au forma de T rasturnat si sunt amplasate la jumatatea distantei dintre grinzile superioare si cele inferioare ale paramentului;
• contrafise din beton armat prefabricat cu sectiunea de 0,60 m x 1,00 m, care leaga partea superioara a stalpilor paramentului cu nodurile adiacente dinspre uscat ale grinzii cu zabrele; la partea superioara a cheiului s-au prevazut bolarzi pentru ancorarea navelor si un parapet metalic spre uscat.

Accesul de pe mal la partea superioara a cheiului se face prin doua pasarele amplasate fiecare la capatul unui tronson al grinzii cu zabrele. Fiecare pasarela are suprastructura formata din doua tronsoane prefabricate tip fasie cu goluri avand o placa de beton armat monolit suprabetonata si prevazuta cu parapet metalic pe ambele laturi. La capatul dinspre apa, pasarelele sunt rezemate pe un capitel prevazut la partea superioara a stalpului din parament, iar la capatul dinspre uscat, pe o culee din beton armat monolit fundata direct pe mal. Reazemul intermediar este format dintr-un stalp circular din beton armat monolit avand ca baza grinda cu zabrele si localizat in prelungirea pilotului forat suplimentar din zona de capat al grinzii.

Zona de racordare

Solutia constructiva este similara cu cea de la zona de acostare, cu deosebirea ca forma in plan a zonei de racordare este curba, iar stalpii sunt fundati direct in calcar.

Suprastructura are paramentul identic cu al zonei de acostare.

Grinda orizontala cu zabrele este inlocuita cu cadre din beton armat perpendiculare pe linia paramentului. Fiecare cadru este format din urmatoarele elemente:

• doi stalpi din beton armat monolit cu sectiunea de 1,20 m x 1,80 m, stalpul dinspre apa fiind in prelungirea celui din parament, iar cel dinspre uscat avand cota superioara la +7,52 m rMB. Distanta masurata in sens transversal intre axele stalpilor este de 8,50 m;
• o grinda orizontala care uneste cei doi stalpi. Grinda este din beton armat prefabricat, avand sectiunea de 1,20 m x 1,50 m si cota superioara la +7,52 m rMB. Nodurile intre grinda si stalpi sunt realizate din beton armat monolit.

Contrafise din beton armat prefabricat cu sectiunea de 1,00 m x 1,20 m leaga partea superioara a fiecarui stalp din parament cu nodul dinspre uscat al fiecarui cadru.

Molul central

Suprastructura are paramentul identic cu al zonei de acostare, dar stalpii din parament sunt prelungiti pana la fundul canalului si sunt fundati direct in calcar. Deoarece molul central are paramentul situat simetric fata de axul canalului, perechile de stalpi din parament aflati de o parte si de alta a acestuia sunt conectati la partea superioara cu o grinda prefabricata din beton armat, formandu-se astfel cadre perpendiculare pe axul canalului. Transmiterea fortei orizontale a convoiului de calcul de la parament catre fundatii se face prin intermediul cadrelor perpendiculare pe axul canalului, eliminandu-se astfel grinda orizontala cu zabrele.

Fiecare cadru este format din:

• o pereche de stalpi de beton armat monolit de 1,20 m x 1,80 m amplasati simetric fata de axul canalului (parte a paramentului), avand cota superioara la +13,00 m rMB;
• o grinda transversala prefabricata de 1,20 m x 1,50 m avand cota superioara la +13,00 m rMB, amplasata pe capitelurile prevazute pe stalpi si monolitizata cu acestia.

Sustinerea malului

In zona de racordare, taluzul lateral al canalului este adiacent drumului de acces auto la ecluza. Stabilitatea taluzului inalt este asigurata de un zid de sprijin din beton armat cu inaltimea de 18,00 m, realizat din trei tronsoane de cate 6,00 m. Fiecare tronson este ancorat in terasament cu cate 2 cabluri alcatuite din 24Ø5 SBP calitatea I-a si injectate.

(Va urma)

Autori:

ing. Ionel BELI – SC BETA-COPS S.R.L

ing. Sergiu ARONEANU

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 191 – mai 2022, pag. 56