DE102005046794B4

DE102005046794B4 - Schwimmfähige Struktur

Info

Publication number: DE102005046794B4
Application number: DE102005046794A
Authority: DE
Inventors: Juergen Clement
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: CN101272945A; EP1928726A2; US20080236470A1; EG25798A; WO2007036310A2; WO2007036310A3; KR20080064805A; DE102005046794A1

Abstract

Schwimmfähige Struktur zum Tragen von Lasten als starre Einheit aus einer Mehrzahl von schwimmfähigen Einzelkörpern (2), wobei die schwimmfähigen Einzelkörper (2) jeweils mit einer oder mehreren länglichen Aussparungen versehen sind, in die ein oder mehrere längliche Verbindungsmittel (1), die mindestens zwei der schwimmfähigen Einzelkörper (2) miteinander verbinden, eingefügt sind, wobei die länglichen Verbindungsmittel (1) Hohlräume aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (1) in ihren Hohlräumen Versorgungsleitungen aufnehmen und auf ihrer Oberseite Öffnungen aufweisen zur Versorgung von Einrichtungen auf der schwimmfähigen Struktur.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schwimmfähige Struktur zum Tragen von Lasten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Schwimmfähige Strukturen gemäß der Erfindung können für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, so können sie z.B. Lasten tragen wie Straßen, Häuser, bewegliche Anlagen, Gärten, Terrassen und Objekte, die unter die Strukturen gehängt werden, wie Flüssigkeitsbehälter, Rohre und begehbare Räumlichkeiten unter Wasser zur Beobachtung von Meerestieren.
Aus dem Stand der Technik DE 202 07 585 U1 ist ein schwimmendes Fundament als starre Plattform bekannt. Der DE 202 07 585 U1 liegt die Aufgabe zu Grunde, eine kraftschlüssige Verbindung von Betonschwimmkörpern mit Styroporeinlage oder anderen schwimmenden Grundelementen mit dem Ziel zu entwickeln, schwimmende Fundamente als tragende, starre Plattform für die Aufnahme unterschiedlich großer Lasten herzustellen. Die DE 202 07 585 U1 löst die ihr gestellte Aufgabe durch Stahlbetonschwimmkörper mit Styroporeinlage, die mit in Abhängigkeit von der Baustatik beliebig wählbaren, vorhandenen Aussparungen in den Stegen mittels Stahlbetonbalken vor Ort im Wasser kraftschlüssig zusammengefügt werden, so dass unterschiedlich große Lasten auf das schwimmende Fundament übertragen werden können.
Ein Nachteil eines solchen bekannten schwimmenden Fundaments ist, dass ein längliches Fundament entweder eine relativ geringe Verwindungssteifigkeit aufweist oder seine Fertigung mit relativ hohen Materialkosten verbunden ist. Wei terhin ist es nachteilhaft, dass die Konstruktion des bekannten Fundaments nicht geeignet ist, beliebige Formen, insbesondere gerundete Formen, zu approximieren.
Die US 5,713,296 offenbart einen leichtgewichtigen Anlegesteg für Boote. Der Steg setzt sich aus mehreren Elementen zusammen, die voneinander beabstandet sind und die durch Koppelungselemente gekoppelt sind. Innerhalb der Hauptschwimmkörper können Leitungen verlegt werden.
Die gattungsgemäße US 5,199,370 offenbart ebenfalls einen schwimmenden Anlegesteg, wobei einzelne Schwimmkörper mit länglichen Verbindungselementen verbunden werden.
Die DE 297 02 620 U1 offenbart eine aufblasbare, schwimmende Plattform. Als weiterer Stand der Technik sind US 2,892,433 , FR 2 710 311 A1 , FR 2 400 461 , US 3,777,689 , JP 07 187 065 A , US 4,067,285 , DE 36 30 411 A1 , US 3,372,518 und GB 1 559 845 zu nennen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine schwimmfähige Struktur als starre Einheit anzugeben, die in Bezug auf die Versorgung von Einrichtungen auf ihr eine verbesserte Funktionalität aufweist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung wird eine schwimmfähige Struktur als starre Einheit aus einer Mehrzahl von schwimmfähigen Einzelkörpern gebildet, wobei die schwimmfähigen Einzelkörper jeweils mit einer oder mehreren länglichen Aussparungen versehen sind. Diese Aussparungen sind bevorzugt in der gleichen Richtung vorgesehen, in der die Struktur ihre größte Ausdehnung aufweist. In die Aussparungen werden längliche Verbindungsmittel eingefügt, die mindestens zwei der schwimmfähigen Einzelkörper miteinander verbinden. Die Hohlräume der Verbindungsmittel werden genutzt, um Versorgungsleitungen, wie z.B. Rohre oder Kabel, aufzunehmen. In Verbindung mit Öffnungen in der Oberseite der Kastenprofile können so Häuser oder andere Einrichtungen auf der schwimmfähigen Struktur versorgt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Verbindungsmittel ein Kastenprofil oder ein Dreieckshohlprofil oder ein wabenartiges Profil auf. Damit wird eine hohe Verwindungssteifigkeit der schwimmfähigen Struktur bei möglichst geringem Materialeinsatz erzielt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht das Kastenprofil aus Stahlbeton. Ein solches Kastenprofil ermöglicht nicht nur die Einsparung von Material und reduziert somit die Kosten, sondern es führt ebenfalls zu einer Gewichtsreduktion. Geringes Gewicht ist gerade bei schwimmfähigen Strukturen von großer Bedeutung.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Verbindungsmittel Verstrebungen im Inneren des Profils auf.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Hohlräume der Verbindungsmittel mit einem schwimmfähigen Material, insbesondere Styropor, gefüllt. Die Füllung mit leichten, schwimmfähigen Materialien wie z.B. Styropor führt zu einer Gewichtseinsparung.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die schwimmfähigen Einzelkörper mit einem schwimmfähigen Material, insbesondere Styropor, gefüllt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in Hohlräume der Verbindungsmittel ein Kastenprofil aus einem nicht korrodierenden Material, insbesondere einem Kunststoffmaterial, eingebracht. Durch das Kastenprofil aus Kunststoffmaterial, das wahlweise an seinen Enden verschlossen sein kann, wird ein wassergeschützter Raum geschaffen, der weitere Gerätschaften aufnehmen kann. Hierdurch wird vermieden, dass sich im Fall von Undichtigkeiten in der äußeren Wandung größere Wassermengen im Inneren der Verbindungsmittel ansammeln können. Selbiges gilt ebenfalls für die schwimmfähigen Einzelkörper.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung weisen bei Verwendung von Stahlbetonteilen diese eine Bewehrungsüberdeckung auf, die ausreichend vor Korrosion schützt, insbesondere eine Bewehrungsüberdeckung, die 4,5 cm oder größer ist. Bei Stahlbeton wird zum Schutz vor Korrosion mit Bewehrungsüberdeckungen gearbeitet, die oberhalb von 1,5 cm, üblicherweise im Bereich von 2 cm bis 5 cm, liegen. Für die Wahl der geeigneten Bewehrungsüberdeckung ist bei schwimmfähigen Strukturen zusätzlich zu üblichen Parametern auch die Wasserzusammensetzung zu berücksichtigen. Für schwimmfähige Strukturen wird gewöhnlich mit einer Überdeckung von 4,5 cm oder mehr gearbeitet.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung enthalten die Verbindungsmittel Kohlefaser- und/oder Glasfasermaterialien, insbesondere textilbewehrten Beton. Bei textilbewehrtem Beton besteht, im Gegensatz zu Stahlbeton, keine Gefahr von Korrosion. Hierdurch kann zudem mit deutlich geringerer Bewehrungsüberdeckung gearbeitet werden. Dies führt zu leichteren Konstruktionen und effizienterem Materialeinsatz.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung enthalten die schwimmfähigen Einzelkörper Wandungen aus Kohlefaser- oder Glasfasermaterialien, insbesondere textilbewehrten Beton.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Mehrzahl von schwimmfähigen Einzelkörpern durch mindestens drei, insbesondere vier, Verbindungsmittel zugleich verbunden. Für eine besonders hohe Verwindungssteifigkeit der schwimmfähigen Struktur können mehrere, insbesondere vier, zueinander parallel laufende Verbindungsmittel eingesetzt werden. Die genau Anordnung bzw. Ausrichtung der Aussparungen, in denen die Verbindungsmittel eingebracht sind, hängt von der Geometrie und den Anforderungen an die schwimmfähige Struktur ab. Es sind auch Konstruktionen denkbar, in denen Verbindungsmittel nicht parallel zueinander verlaufen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Mehrzahl von Verbindungsmitteln eine Mehrzahl von verschiedenen Formen und/oder Profilen und/oder Materialien auf. Wenn eine Mehrzahl von Verbindungsmitteln eingesetzt wird, können diese, gemäß den Anforderungen an die schwimmfähige Struktur, aus unterschiedlichen Materialen bestehen und/oder unterschiedliche Profile/Abmessungen aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich zumindest eines der Verbindungsmittel über die gesamte Länge der schwimmfähigen Einzelkörper. Bevorzugt erstrecken sich die Verbindungsmittel über die gesamte Länge der Struktur, hierdurch wird die strukturelle Einheit der starren Struktur in vorteilhafter Weise sichergestellt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können beliebige Freiformen durch eine Vielzahl von schwimmfähigen Einzelkörpern angenähert werden.
Zum Bilden einer schwimmfähigen Struktur, die gekrümmte oder ungleichmäßige Umrisse aufweist, werden schwimmende Einzelkörper verwendet, die in Draufsicht eine Form zeigen, die im Wesentlichen der Form eines gleichseitigen Dreiecks entspricht. Der schwimmende Einzelkörper hat bevorzugt die Form eines geraden Prismas mit der Grundfläche eines gleichseitigen Dreiecks. Wenn das Element schwimmt, ist seine Oberfläche parallel zur Wasseroberfläche. Dies ist von wesentlicher Bedeutung für eine schwimmfähige Struktur. Würde man z.B. ein ungleichseitiges Dreieck verwenden und keine besonderen Vorkehrungen bezüglich der Gewichtsverteilung ergreifen, so würde die Oberfläche des schwimmfähigen Einzelkörpers nicht parallel zur Wasseroberfläche sein.
Ein weiterer Vorteil von gleichseitigen Dreiecken liegt in der Tatsache, dass sich aus ihnen größere Gebilde zusammensetzen lassen, ohne dass Zwischenräume entstehen. Beliebige Umrisse von schwimmfähigen Strukturen können so leicht approximiert werden. Es können jedoch ebenfalls gewünschte Flächen freigelassen werden, um z.B. Räume für Hindernisse oder Bauelemente wie Säulen freizulassen.
Die schwimmfähigen Einzelkörper weisen Wandungen aus Stahlbeton oder Kohlefaser oder Glasfaser, insbesondere textilbewehrten Beton, auf. Es können profilierte Wandungen verwendet werden, die Profile zeigen, wie sie oben beschrieben wurden. Die Hohlräume der Profile können mit Styropor gefüllt werden. Bevorzugt wird eine einheitliche Deckschicht über eine Mehrzahl von Einzelkörpern aufgebracht, dies ist für die starre Verbindung der Einzelkörper von Vorteil. Eine dichtende Bodenplatte schützt das Innere des Einzelkörpers vor Wasser und Beschädigung, ist aber nicht zwingend notwendig. Bevorzugt wird das Innere des Einzelkörpers mit Styropor oder einem anderen schwimmfähigen Material ausgefüllt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die schwimmfähige Struktur mit einem oder mehreren Halterungsmitteln am Boden des Gewässers verankert, insbesondere durch verankerte Nylon-Seile, die insbesondere mit 15 kN vorgespannt sind. Zur Stabilisierung können schwimmende Einzelteile mit einem oder mehreren Halterungsmitteln am Boden des Gewässers verankert werden, insbesondere durch verankerte Nylon-Seile, die z.B. mit 15 kN vorgespannt sind. Hierdurch können, bei geeigneter Wahl der Befestigungspositionen, Schwingun gen der Struktur, die z.B. durch Wellengang hervorgerufen werden, effizient reduziert werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Halterungsmittel im Mittelbereich einer länglichen Struktur befestigt, wobei die Halterungsmittel je schräg nach außen abgespannt sind. Es ist vor allem bei länglichen Strukturen zweckdienlich, dass die Halterungsmittel im Mittelbereich der Struktur befestigt sind und je schräg nach außen abgespannt sind. Nylon-Seile weisen gegenüber herkömmlich verwendeten Ketten den Vorteil auf, dass sie nicht korrodieren können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden beschrieben.
1 ist eine räumliche Darstellung einer schwimmfähigen Struktur.
2 ist eine Querschnittsdarstellung eines Verbindungsmittels aus 1.
3 ist eine Draufsicht auf eine schwimmfähige Struktur gemäß einer zweiten Ausführungsform.
4 ist eine Querschnittsdarstellung parallel zur Oberseite eines schwimmfähigen Einzelkörpers aus 3.
5 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie I–I aus 1 mit Halterungsmitteln.
1 ist eine räumliche Darstellung einer schwimmfähigen Struktur, die schwimmfähige Einzelkörper 2 und Verbindungsmittel 1 zeigt. Eine Vielzahl von schwimmfähigen Einzelkörpern 2 ist mit Aussparungen versehen, die senkrecht zu ihrer längeren Ausdehnung und parallel zur Wasseroberfläche ausgerichtet sind. Die Aussparungen sind so angeordnet, dass die Verbindungsmittel 1 in sie eingelassen werden können, welche dann für eine starre Verbindung der Einzelkörper 2 sorgen. Zur Reduktion von Verwindungen in der schwimmfähigen Struktur werden bevorzugt mehr als zwei, nämlich z.B. wie hier dargestellt vier, Ver bindungsmittel 1 verwendet. Diese erstrecken sich möglichst über die gesamte Länge der Struktur.
2 ist eine Querschnittsdarstellung eines Verbindungsmittels 1 aus 1, das ein Kastenprofil 3 aufweist. Das Kastenprofil 3 wird bevorzugt aus Stahlbeton gefertigt. Zuerst wird eine U-Form in den Aussparungen der Einzelkörper 2 gefertigt. Die obere Platte des Kastenprofils 3 wird später gefertigt, dies erlaubt das problemlose Einbringen von Styropor in den Innenraum des Kastenprofils.
3 ist eine Draufsicht auf eine schwimmfähige Struktur gemäß einer zweiten Ausführungsform, die aus einer Vielzahl von schwimmfähigen Einzelkörpern 2 gebildet ist. Die schwimmfähigen Einzelkörper 2 haben jeweils die Form eines geraden Prismas mit der Grundfläche eines gleichseitigen Dreiecks. Es ist ein Beispiel gezeigt, wie sich ein gewünschter Umriss mit Aussparung durch die Kombination vieler Einzelkörper 2 erzielen lässt. Beim Bilden einer größeren Struktur entsteht eine wabenartige Struktur, wie dies in 3 zu sehen ist, eine solche Struktur verteilt auftretende Kräfte besonders gut und sorgt so für eine hohe Tragfähigkeit und Belastbarkeit der schwimmfähigen Struktur.
4 ist eine Querschnittsdarstellung parallel zur Oberseite eines schwimmfähigen Einzelkörpers 2 aus 3. Der schwimmende Einzelkörper 2 hat als Grundfläche ein gleichseitiges Dreieck. Wenn er schwimmt, ist seine Oberfläche parallel zur Wasseroberfläche. Dies ist von wesentlicher Bedeutung für eine schwimmfähige Struktur. Würde man z.B. ein ungleichseitiges Dreieck verwenden und keine besonderen Vorkehrungen bezüglich der Gewichtsverteilung ergreifen, so würde die Oberfläche des schwimmfähigen Einzelkörpers nicht parallel zur Wasseroberfläche sein.
Die Wandung 5 des schwimmfähigen Einzelkörpers 2 ist wahlweise aus Stahlbeton oder Kohlefaser oder Glasfaser, insbesondere aus textilbewehrtem Beton. Es können profilierte Wandungen 5 verwendet werden, die Profile zeigen, wie sie oben für die Verbindungsmittel 1 beschrieben wurden. Die Hohlräume der Profile können mit Styropor gefüllt werden. Das Innere des Einzelkörpers 2 ist mit Styropor oder einem anderen schwimmfähigen Material 6 ausgefüllt, hierdurch wird das Ansammeln von Wasser im Inneren des schwimmfähigen Einzelkörpers 2 verhindert.
5 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie I–I aus 1, die die Verwendung von Halterungsmitteln 7, 8 illustriert. Die Halterungsmittel 7, 8 können, bei geeigneter Wahl der Befestigungspositionen, Schwingungen der Struktur, die z.B. durch Wellengang hervorgerufen werden, effizient reduzieren. Dazu ist es vor allem bei länglichen Strukturen zweckdienlich, dass die Halterungsmittel im Mittelbereich der Struktur befestigt sind und je schräg nach außen abgespannt werden. Die Halterungsmittel 7, 8 bestehen aus einem Anker oder Verankerungsmittel 8 und einem Seil, insbesondere einem Nylon-Seil 7. Dieses Seil wird je nach Anwendung vorgespannt, z.B. mit 15 kN, um Bewegungen der Struktur zu reduzieren.
Alternativ zu der hier beschriebenen Verankerung können schwimmfähige Strukturen ebenfalls mit Hilfe von verankerten Ketten oder Pfahlhalterungen verankert werden. Je nach Bedarf werden die Verankerungsketten mit Reitergewichten versehen.

Claims

Schwimmfähige Struktur zum Tragen von Lasten als starre Einheit aus einer Mehrzahl von schwimmfähigen Einzelkörpern (2), wobei die schwimmfähigen Einzelkörper (2) jeweils mit einer oder mehreren länglichen Aussparungen versehen sind, in die ein oder mehrere längliche Verbindungsmittel (1), die mindestens zwei der schwimmfähigen Einzelkörper (2) miteinander verbinden, eingefügt sind, wobei die länglichen Verbindungsmittel (1) Hohlräume aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (1) in ihren Hohlräumen Versorgungsleitungen aufnehmen und auf ihrer Oberseite Öffnungen aufweisen zur Versorgung von Einrichtungen auf der schwimmfähigen Struktur.
Schwimmfähige Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitungen aus Rohren oder Kabeln bestehen.
Schwimmfähige Struktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (1) ein Kastenprofil (3) oder ein Dreieckshohlprofil oder ein wabenartiges Profil aufweisen.
Schwimmfähige Struktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kastenprofil (3) aus Stahlbeton besteht.
Schwimmfähige Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (1) Verstrebungen im Inneren des Profils aufweisen.
Schwimmfähige Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume der Verbindungsmittel (1) mit einem schwimmfähigen Material (4), insbesondere Styropor, gefüllt sind.
Schwimmfähige Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Hohlräume der Verbindungsmittel (1) ein Kastenprofil aus einem nicht korrodierenden Material, insbesondere einem Kunststoffmaterial, eingebracht ist.
Schwimmfähige Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von schwimmfähigen Einzelkörpern (2) durch mindestens drei, insbesondere vier, Verbindungsmittel (1) zugleich verbunden sind.
Schwimmfähige Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest eines der Verbindungsmittel (1) über die gesamte Länge der schwimmfähigen Einzelkörper (2) erstreckt.
Schwimmfähige Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Verbindungsmitteln (1) eine Mehrzahl von verschiedenen Formen und/oder Profilen und/oder Materialien aufweist.
Schwimmfähige Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (1) Kohlefaser- und/oder Glasfasermaterialien enthalten, insbesondere textilbewehrten Beton.
Schwimmfähige Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die schwimmfähigen Einzelkörper (2) mit einem schwimmfähigen Material (6), insbesondere Styropor, gefüllt sind.
Schwimmfähige Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die schwimmfähigen Einzelkörper (2) Wandungen (5) aus Kohlefaser- oder Glasfasermaterialien enthalten, insbesondere textilbewehrtem Beton.
Schwimmfähige Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Stahlbetonteilen diese eine Bewehrungsüberdeckung aufweisen, die ausreichend vor Korrosion schützt, insbesondere eine Bewehrungsüberdeckung, die 4,5 cm oder größer ist.
Schwimmfähige Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass beliebige Freiformen durch eine Vielzahl von schwimmfähigen Einzelkörpern (2) angenähert werden können.
Schwimmfähige Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schwimmfähige Struktur mit einem oder mehreren Halterungsmitteln (7, 8) am Boden des Gewässers verankert ist, insbesondere durch verankerte Nylon-Seile (7), die beispielsweise mit 15 kN vorgespannt sind.
Schwimmfähige Struktur nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungsmittel (7, 8) im Mittelbereich einer länglichen Struktur befestigt sind, wobei die Halterungsmittel (7, 8) je schräg nach außen abgespannt sind.