BR112019026211B1

BR112019026211B1 - Modelo e seu método para uso na instalação de uma pluralidade de estacas

Info

Publication number: BR112019026211B1
Application number: BR112019026211-3A
Authority: BR
Inventors: Willibrordus Adelbertus Maria Brouwer
Original assignee: Iqip Holding B.V.
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2023-12-19
Also published as: KR102568573B1; DK3638855T3; US20210140135A1; KR20200019136A; AU2018283762A1; CA3064003A1; CN110832143B; NL2019068B1; JP2020523504A; EP3638855A1; US11391008B2; AU2018283762B2; JP7177097B2; BR112019026211A2; CN110832143A; EP3638855B1; WO2018231049A1

Abstract

trata-se de um modelo para uso na instalação de uma pluralidade de pilhas relacionadas umas às outras em uma formação de solo subaquático que compreende uma estrutura de modelo e uma pluralidade de guias de pilha que têm linhas centrais de guia de pilha paralelas e que são fixadas à estrutura de modelo. cada guia de pilha é dotada de uma estrutura de guia de pilha que circunda uma passagem configurada para passar uma pilha através da mesma. cada estrutura de guia de pilha inclui uma extremidade superior e uma extremidade inferior. o modelo tem um centro de modelo localizado na parte intermediária das linhas centrais de guia de pilha. cada guia de pilha é dotada de um espaçador que é fixado à estrutura de guia de pilha e que se projeta na passagem. o espaçador tem uma superfície de contato de pilha para guiar uma pilha durante a condução da mesma no solo. a superfície de contato de pilha envolve um cilindro imaginário que inclui uma linha central que coincide com a linha central de guia de pilha. na direção circunferencial em torno da linha central de guia de pilha, a localização da superfície de contato de pilha se desloca em relação à estrutura de guia de pilha correspondente em uma direção da extremidade inferior para a extremidade superior da mesma, como observado em uma direção do centro de modelo para a linha central de guia de pilha.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um modelo para uso na instalação de uma pluralidade de estacas relacionadas umas às outras em uma formação de solo subaquático, que compreende uma estrutura de modelo e uma pluralidade de guias de estaca que têm linhas centrais de guia de estaca paralelas e que são fixadas à estrutura de modelo, em que cada guia de estaca é dotada de uma estrutura de guia de estaca que circunda uma passagem configurada para passar uma estaca através da mesma, em que cada estrutura de guia de estaca inclui uma extremidade superior e uma extremidade inferior e o modelo tem um centro de modelo localizado na parte intermediária das linhas centrais de guia de estaca, em que cada guia de estaca é dotada de um espaçador que é fixado à estrutura de guia de estaca e que se projeta na passagem, em que o espaçador tem uma superfície de contato de estaca para guiar uma estaca durante a condução da mesma no solo, em que a superfície de contato de estaca envolve um cilindro imaginário que inclui uma linha central que coincide com a linha central de guia de estaca.

[002] Tal modelo é conhecido a partir do documento EP 2 492 402. O modelo conhecido é dotado de tubos de guia que têm abas de sustentação que se estendem na direção longitudinal dos tubos de guia. As abas de sustentação são fornecidas ao longo da periferia interna de um anel que é disposto ao redor da superfície periférica do tubo de guia. O anel é dividido em duas partes que são acopladas de modo pivotante ao tubo de guia. As abas de sustentação podem passar através de aberturas na parede periférica cilíndrica do tubo de guia. O mecanismo permite que as abas de sustentação sejam giradas para fora de modo que as abas de sustentação possam liberar as estacas que foram conduzidas no solo. Isso facilita a remoção do modelo da estaca, visto que um modelo de instalação de estaca submarino é tipicamente propenso a ficar preso às estacas devido à preensão, que pode ser ocasionado por uma estaca que é conduzida no solo em um ângulo menor em relação à linha central do tubo de guia. As desvantagens do modelo conhecido são sua complexidade, os custos relativamente altos relacionados do mesmo e sua propensão a falhas devido à presença de partes móveis em condições severas próximo a um leito marinho.

[003] Um objetivo da invenção é fornecer um modelo robusto que pode ser facilmente liberado das estacas conduzidas em um leito marinho.

[004] Esse objetivo é alcançado com o modelo de acordo com a invenção, em que, na direção circunferencial em torno da linha central de guia de estaca, a localização da superfície de contato de estaca se desloca em relação à estrutura de guia de estaca correspondente em uma direção da extremidade inferior para a extremidade superior da mesma, como observado em uma direção do centro de modelo para a linha central de guia de estaca.

[005] Isso significa que em condições operacionais do modelo, como observado em uma direção do centro de modelo para uma das linhas centrais de guia de estaca, o nível de altura da superfície de contato de estaca aumenta. O nível mais baixo da superfície de contato de estaca se encontra no lado da guia de estaca, em que o centro de modelo está localizado, e o nível mais alto da superfície de contato de estaca se encontra no lado da guia de estaca que é direcionada na direção contrária ao centro de modelo. Isso fornece a oportunidade de remover facilmente o modelo das estacas após as mesmas terem sido conduzidas no solo, enquanto seções superiores das estacas ainda estão em contato com as superfícies de contato de estaca dos respectivos espaçadores; um mecanismo automático de liberação parece ocorrer durante a elevação do modelo.

[006] Mais especificamente, na prática, ao elevar o modelo, o mesmo se inclinará automaticamente em torno de uma localização onde uma das guias de estaca prende na estaca correspondente de modo mais severo; em localizações onde as guias de estaca não prendem ou exercem uma força menor de preensão sobre a estaca correspondente, a guia de estaca se deslocará ao longo da estaca na direção para cima. Consequentemente, na localização de preensão mais forte, a guia de estaca gira em relação à estaca correspondente de modo que pelo menos uma parte da superfície de contato de estaca de seu espaçador perca contato com a estaca devido ao perfil deslocado da superfície de contato de estaca. De fato, como observado ao longo da estaca, a abertura definida pela superfície de contato se altera de um formato circular para um substancialmente oval ou elíptico mediante inclinação da guia de estaca. Após um determinado grau de inclinação, o modelo da guia de estaca que inicialmente prendeu mais severamente na estaca correspondente será liberado e deslocado para cima ao longo da estaca. Posteriormente, se o modelo ainda não puder ser completamente elevado das estacas, o mesmo processo pode se repetir quando o modelo se inclina em torno de uma localização onde outra guia de estaca prende mais severamente em uma estaca correspondente. Devido ao processo de liberação automática, nenhum elemento móvel de espaçador é necessário pelo modelo de acordo com a invenção.

[007] É observado que a largura da superfície de contato de estaca pode ser muito menor que a distância entre a extremidade superior e a extremidade inferior da estrutura de guia de estaca.

[008] Em uma modalidade prática, a superfície de contato de estaca se estende de modo paralelo a um plano que é angulado em relação a um plano de base que se estende de modo perpendicular às linhas centrais de guia de estaca.

[009] Em uma modalidade particular, o espaçador compreende uma pluralidade de elementos de espaçador localizados em uma distância angular uns em relação aos outros em torno da linha central de guia de estaca, formando, consequentemente, uma superfície de contato de estaca descontínua que compreende porções de superfície de contato distintas nos respectivos elementos de espaçador.

[010] As porções de superfície de contato de uma guia de estaca podem se oblongas e ter direções longitudinais que se estendem de modo paralelo à linha central de guia de estaca. Nesse caso, a superfície de contato de estaca forma uma correia descontínua em torno da linha central de guia de estaca, em que a correia tem uma determinada largura. Quando as superfícies de contato de estaca têm comprimentos iguais, tal correia tem uma largura constante.

[011] As porções de superfície de contato de elementos de espaçador vizinhos podem se sobrepor umas às outras em uma direção ao longo da linha central de guia de estaca. É concebível que as mesmas não se sobreponham, por exemplo, no caso de um número pequeno de elementos de espaçador.

[012] Em uma modalidade prática, cada uma das estruturas de guia de estaca compreende um tubo cilíndrico. O espaçador pode ser facilmente fixado ao lado interno do tubo.

[013] Em uma modalidade particular, o espaçador da guia de estaca forma um espaçador inferior e a guia de estaca compreende um espaçador superior que está localizado entre o espaçador inferior e a extremidade superior da estrutura de guia de estaca. Nesse caso, a guia de estaca pode guiar uma estaca sobre uma ampla distância tanto pelos espaçadores inferior e posterior, enquanto apenas a seção superior de uma estaca é guiada apenas pelo espaçador inferior quando a estaca sai do espaçador superior durante seu deslocamento em direção para baixo.

[014] Mais especificamente, o espaçador superior pode ter uma superfície de contato de estaca superior para guiar uma estaca durante a condução da mesma no solo, que envolve o cilindro imaginário. A superfície de contato de estaca superior não necessita de uma orientação inclinada em relação a um plano de base que se estende de modo perpendicular às linhas centrais de guia de estaca se as estacas, na prática, forem conduzidas até seus topos alcançarem uma posição além do espaçador superior, como observado a partir de cima.

[015] Os elementos de espaçador do espaçador inferior podem formar elementos de espaçador inferiores, em que o espaçador superior compreende uma pluralidade de elementos de espaçador superiores localizados em distância angular uns dos outros em torno da linha central de guia de estaca, formando, consequentemente, uma superfície de contato de estaca superior descontínua que compreende porções de superfície de contato distintas nos elementos de espaçador superiores.

[016] Os elementos de espaçador superiores podem se deslocáveis na direção radial em relação à estrutura de guia de estaca, o que fornece espaço para um martelo conduzir uma estaca além dos elementos de espaçador superiores.

[017] A invenção também se refere a um método de usar o modelo, como descrito anteriormente, em que o modelo é colocado no solo, as estacas são inseridas nas respectivas guias de estaca e conduzidas no solo até que as extremidades superiores das respectivas estacas tenham chegado à superfície de contato de estaca do espaçador ou, se aplicável, em uma posição além da superfície de contato de estaca superior do espaçador superior, após o qual o modelo é elevado das estacas que são conduzidas no solo.

[018] A invenção será doravante elucidada em referência a desenhos muito esquemáticos que mostram uma modalidade da invenção a título de exemplificação.

[019] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de um modelo de acordo com a invenção.

[020] A Figura 2 é uma vista superior da modalidade, conforme mostrado na Figura 1.

[021] A Figura 3 é uma vista em corte transversal ampliada de uma parte da modalidade de acordo com a Figura 1, como indicado por III-III na Figura 2.

[022] A Figura 4 é uma vista lateral da modalidade da Figura 1.

[023] A Figura 5 é uma vista similar àquela da Figura 4, mas que mostra detalhes dos lados internos de guias de estaca do modelo.

[024] As Figuras 1 a 5 mostram vistas diferentes de uma modalidade de um modelo 1 para uso na instalação de uma pluralidade de estacas relacionadas umas às outras em uma formação de solo subaquático. Tal modelo de instalação de estaca submarino é tipicamente usado para instalar estacas de revestimento pré- emestacamento nas quais um revestimento será colocado, por exemplo, como uma fundação para turbinas eólicas offshore. O modelo 1 é posicionado no fundo do mar para garantir que as estacas estão sendo instaladas na localização correta e conduzidas na direção correta.

[025] A modalidade do modelo 1 compreende uma estrutura de modelo 2, por exemplo, um quadro soldado, e três guias de estaca 3, mas um número diferente de guias de estaca 3 é concebível. Como mostrado na Figura 3, cada guia de estaca 3 tem uma linha central de guia de estaca 4. As linhas centrais 4 são paralelas entre si. As guias de estaca 3 são, cada uma, dotadas de uma estrutura de guia de estaca 5 que é fixada à estrutura de modelo 2. Na modalidade, conforme mostrado na Figura 1, a estrutura de guia de estaca 5 compreende um tubo cilíndrico que circunda uma passagem 6 através da qual uma estaca pode ser passada durante a condução da mesma no solo. Uma porção de extremidade superior da estrutura de guia de estaca 5 tem uma porção cônica para guiar facilmente uma estaca na passagem 6. As extremidades inferiores das estruturas de guia de estaca 5 podem repousar no fundo do mar em condições operacionais. O modelo 1 tem um centro de modelo que é definido na parte intermediária das linhas centrais de guia de estaca 4, nesse caso, na parte intermediária do formato triangular do modelo 1.

[026] A Figura 3 mostra que cada uma das guias de estaca 3 é dotada de elementos de espaçador superiores 7 e elementos de espaçador inferiores 8. Nesse caso, há 12 elementos de espaçador superiores 7 e 12 elementos de espaçador inferiores 8, mas números diferentes são concebíveis. A distância entre os elementos de espaçador inferiores 8 e os elementos de espaçador superiores 7 é maior que a altura de qualquer um dos elementos de espaçador 7, 8, nesse caso. Os elementos de espaçador 7, 8 são fixados à estrutura de guia de estaca 5 na distância angular uns em relação aos outros em torno da linha central de guia de estaca 4 e se projetam na passagem 6. Os elementos de espaçador 7, 8 têm respectivas porções de superfície de contato distintas 9, 10 para guiar uma estaca durante a condução da mesma no solo. Nesse caso, as porções de superfície de contato 9, 10 são oblongas e têm comprimentos iguais em uma direção paralela à linha central de guia de estaca 4. As porções de superfície de contato 9, 10 são direcionadas para a linha central de guia de estaca 4 e podem compreender superfícies curvadas ou planas retangulares.

[027] As porções de superfície de contato 9, 10 tanto dos elementos de espaçador superiores 7 quanto dos elementos de espaçador inferiores 8 formam uma superfície de contato de estaca superior descontínua e uma superfície de contato de estaca inferior descontínua, respectivamente, que envolvem um cilindro imaginário que inclui uma linha central que coincide com a linha central de guia de estaca 4. Isso significa que a superfície de contato de estaca superior e a superfície de contato de estaca inferior podem entrar em contato e guiar uma estaca durante a condução da mesma no solo.

[028] Na modalidade, conforme mostrado, as porções de superfície de contato superior e inferior formam respectivas correias virtuais descontínuas sobre as respectivas linhas centrais de guia de estaca 4. A Figura 3 mostra que a superfície de contato de estaca superior se desloca de modo paralelo a um plano de base virtual que se estende de modo perpendicular às linhas centrais de guia de estaca 4, enquanto a superfície de contato de estaca inferior se estende de modo paralelo a um plano que é angulado em relação aos plano de base. Como observado em uma direção a partir do centro de modelo para cada uma das linhas centrais de guia de estaca 4, a localização da superfície de contato de estaca inferior se desloca em uma direção da extremidade inferior para a extremidade superior da estrutura de guia de estaca 5 ao longo da circunferência da estrutura de guia de estaca tubular 5. Em outras palavras, os elementos de espaçador inferiores 8 de cada uma das guias de estaca 3 são colocados de uma maneira escalonada na direção para cima, como observado em uma direção do centro de modelo para a linha central de guia de estaca correspondente 4. Na modalidade, conforme mostrado, os elementos de espaçador inferiores 8 são posicionados de modo que as porções de superfície de contato 10 de elementos de espaçador vizinhos 8 se sobreponham umas às outras em uma direção ao longo da linha central de guia de estaca 4.

[029] Antes de conduzir as estacas no solo, o modelo 1 é colocado no leito marinho. De modo subsequente, as estacas são inseridas de modo sucessivo nas passagens 6 e conduzidas no solo. As estacas são conduzidas até que suas extremidades superiores cheguem em uma posição além das porções de superfície de contato 9 dos elementos de espaçador superiores 9, como observado a partir de cima. Após a última estaca ter sido conduzida no solo, o modelo 1 é removido das estacas por elevação das mesmas. Na prática, uma das guias de estaca 3 pode se prender à estaca correspondente mais severamente. O modelo 1 se inclinará automaticamente sobre essa localização de preensão durante a elevação do modelo 1. Consequentemente, a guia de estaca correspondente 3 gira em relação à estaca de preensão de modo que pelo menos uma parte das porções de superfície de contato 10 dos elementos de espaçador inferiores 8 perca o contato com a estaca devido a suas posições escalonadas em relação à estaca. Como observado a partir da estaca, a abertura definida pelas porções de superfície de contato 10 dos elementos de espaçador inferiores 8 se altera de um formato circular para um formato elíptico, fornecendo, consequentemente, à guia de estaca 3 mais espaço para se deslocar para cima ao longo da estaca. Após um determinado grau de inclinação do modelo 1, a guia de estaca 3 que inicialmente foi presa mais severamente à estaca correspondente, será liberada e deslocada para cima ao longo da estaca. Enquanto isso, outra guia de estaca 3, que inicialmente foi presa menos severamente a uma estaca correspondente, pode se prender de modo crescente durante a operação de elevação. O mesmo processo pode se repetir quando o modelo 1 se inclina de modo subsequente sobre uma localização na qual a guia de estaca 3, agora, se prende ainda mais severamente à estaca correspondente.

[030] A invenção não é limitada à modalidade mostrada nos desenhos e descrita anteriormente, o que pode ser variado de diferentes maneiras dentro do escopo das reivindicações e seus equivalentes técnicos. Por exemplo, os elementos de espaçador superiores podem ser deslocáveis na direção radial em relação à estrutura de guia de estaca a fim de permitir que um martelo passe nos elementos de espaçador superiores. Ademais, os elementos de espaçador superiores podem ser integrados a um único espaçador superior que inclui uma superfície de contato de estaca superior contínua em vez de porções de superfície de contato superiores distintas. De modo similar, os elementos de espaçador inferiores podem ser integrados a um único espaçador inferior que inclui uma superfície de contato de estaca inferior contínua em vez de porções de superfície de contato distintas dos elementos de espaçador inferiores.

Claims

1. Modelo (1) para uso na instalação de uma pluralidade de estacas relacionadas umas às outras em uma formação de solo subaquático, que compreende uma estrutura de modelo (2) e uma pluralidade de guias de estaca (3) que têm linhas centrais de guia de estaca paralelas (4) e que são fixadas à estrutura de modelo (2), em que cada guia de estaca (3) é dotada de uma estrutura de guia de estaca (5) que circunda uma passagem (6) configurada para passar uma estaca através da mesma, em que cada estrutura de guia de estaca (5) inclui uma extremidade superior e uma extremidade inferior, e o modelo (1) tem um centro de modelo localizado na parte intermediária das linhas centrais de guia de estaca (4), em que cada guia de estaca (3) é dotada de um espaçador (8) que é fixado à estrutura de guia de estaca (5) e que se projeta na passagem (6), em que o espaçador (8) tem uma superfície de contato de estaca (10) para guiar uma estaca durante a condução da mesma no solo, em que a superfície de contato de estaca (10) envolve um cilindro imaginário que inclui uma linha central que coincide com a linha central de guia de estaca (4), caracterizado por, na direção circunferencial em torno da linha central de guia de estaca (4), a localização da superfície de contato de estaca (10) se deslocar em relação à estrutura de guia de estaca correspondente (5) em uma direção da extremidade inferior para a extremidade superior da mesma, como observado em uma direção do centro de modelo para a linha central de guia de estaca (4).

2. Modelo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a superfície de contato de estaca (10) se estender de modo paralelo a um plano que é angulado em relação a um plano de base que se estende de modo perpendicular às linhas centrais de guia de estaca (4).

3. Modelo (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o espaçador compreender uma pluralidade de elementos de espaçador (8) localizados em distância angular uns em relação aos outros em torno da linha central de guia de estaca (4), formando, consequentemente, uma superfície de contato de estaca descontínua que compreende porções de superfície de contato distintas (10) nos respectivos elementos de espaçador.

4. Modelo (1), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por as porções de superfície de contato (10) de uma guia de estaca (3) serem oblongas, com direções longitudinais que se estendem de modo paralelo à linha central de guia de estaca (4).

5. Modelo (1), de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado por as porções de superfície de contato (10) terem comprimentos iguais.

6. Modelo (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado por as porções de superfície de contato (10) de elementos de espaçador vizinhos (8) se sobreporem umas às outras em uma direção ao longo da linha central de guia de estaca (4).

7. Modelo (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por cada uma das estruturas de guia de estaca (5) compreender um tubo cilíndrico.

8. Modelo (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por o espaçador da guia de estaca (3) formar um espaçador inferior (8), e a guia de estaca (3) compreender um espaçador superior (7) que está localizado entre o espaçador inferior (8) e a extremidade superior da estrutura de guia de estaca (5).

9. Modelo (1), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o espaçador superior (7) ter uma superfície de contato de estaca superior (9) para guiar uma estaca durante que conduz a mesma no solo, que envolve o dito cilindro imaginário.

10. Modelo, de acordo com a reivindicação 8 ou 9 e a reivindicação 3, caracterizado por os elementos de espaçador do espaçador inferior formarem elementos de espaçador inferiores (8), e em que o espaçador superior compreende uma pluralidade de elementos de espaçador superiores (7) localizados em uma distância angular uns em relação aos outros em torno da linha central de guia de estaca (4), formando, consequentemente, uma superfície de contato de estaca superior descontínua que compreende porções de superfície de contato distintas (9) nos elementos de espaçador superiores (7).

11. Modelo (1), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por os elementos de espaçador superiores (7) serem deslocáveis em uma direção radial em relação à estrutura de guia de estaca (5).

12. Método para usar o modelo (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por o modelo (1) ser colocado no solo, as estacas serem inseridas nas respectivas guias de estaca (3) e conduzidas no solo até que as extremidades superiores das respectivas estacas tenham atingido a superfície de contato de estaca (10) do espaçador (8) ou, se aplicável, em uma posição para além da superfície de contato de estaca superior (9) do espaçador superior (7), como observado a partir de cima, após o que o modelo (1) é elevado das estacas que são conduzidas no solo.