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Unterkonstruktion für ein Unterwasserbauwerk
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Die Erfindung bezieht sich auf eie als Auflage insbesondere eines
Schwimmkörpers geeignete, auf aen Bouen eines Gewässers ruhende und ; dein wasser
herausragende Unterkonstruktion sowie auf ein Verfahren zum Herstellen beziehungsweise
Verlegen der Unterkonstruktion und zum Auflegen,Befestigen und Entfernen des Schwimmkörpers.
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Bei einer Unterkonstruktion, die eine grossflächige Plattform oder
einen Großbehälter tragen soll, kommt es maßgeblich darauf an, dass sich ein grosser,
zusammenhänender, möglichst quadratischer, rechteckiger oder trapezförmiger Grundriss
ergibt, dass die Unterkonstruktion für hohe Lauten geeignet ist, dass JIn abseits
des Einbauortes vorgefertigter Schwimmkörper ohne Inanspruchnahme schwerer Kranschiffe
montiert und die Unterkonstruktion ohne Schwierigkeiten zur Baustelle transportiert
und verlegt werden kann0 Diesen Anforderungen werden aie bekannten Konstruktionen
nicht geecht. Zwar ist eine aus drei Stützen und einem Gittertragwerk bestehende
konstruktion bekannt, deren Tregwerk mittels eingebauter Selbstheber an den Stützen
bewegbar ist. Diese zum Tragen von Bohr-und Fördergerät bestimmte Konstruktion kann
zwar an Land vorgefertigt, auf das eck eines Fr Schtschiffes verladen und mit Hilfe
der eingebauten Selbstheber auf en Alieeresboder. abgesetzt werden. Der T-förmige
Grundriss des Tragwerkes schliesst jedoch die Bildung einer grossen quadratischen
oder rechteckigen Auflagefläche aus, wie sie für Industrieanlagen und Großbehälter
benötigt wird. Da das gesamte Bauwerk als Ganzes transportiert wird und da die Eragkraft
des Gittertragwerkes relativ gering ist, wird die Verwendung schwimmfähiger Aufbauten
ausdrücklich ausgeschlossen. Um die Auf lage der Konstruktion auf einem Schidfsdeck
zu ermöglichen, müssen die Stützen einen entsprechenden Abstand voneinander aufweisen.
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Damit wird der Ausgleich stärkerer Belastungen durch Reduzierung des
Stätzenabstandes ausgeschlossen. Hinzukommt, dass es bei dieser
Bauweise
nicht möglich ist, durch Aneinanderfügen mehrerer Konstruktionen eine grosse zusammenhängende
Fläche zu schaffen, wie sie der vorerwähnte Zweck erfordert.
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Bekannt ist auch, die Verankerung eises vorgefertigten Unterwasserbauwerkes
in der Weise durchzuführen, aass die mit Aufbauten versehene Plattform nach Aufsetzen
auf dem Meeresboden an den an ihr befestigten Stützen unter Verwendung von Selbsthebern
über aie Wasserlinie gehoben wird. In diesem all hängt die Plattform in den Stützen.
Somit muss die gesamte Tragkonstruktion in die Plattform einbezogen werden, was
bei hohen Geichten und grossen Spannweiten zu einer beträchtlichen Erhöhung des
Eigengewichts der Plattform führt; hinzukommt das Gewicht der stützen und das der
Selostheber, so dass das verhältnis von Nutzlast zum Eigengewicht nachteilig beeinflusst
wird0 Dieses Verhältnis ist auch dann von belang, wenn die Plattform einschlies
lich aller Aufbauten mit einem Spezialfrachtschifft zum Einbauort werden soll, dessen
Ladedeck durch Fluten gesenkt una durch Denzen gehoben werden kann; denn bei aieser
Transportart kommt es darauf an, die zur Verfügung stehende Ladefläche voll auszunutzen.
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Der Sinwand eines unwirtschaftlichen verhältnisses von Nutzlast zum
Sigengewicht trifft auch auf solche Konstruktionen zu, aie eine Zweiteilung der
Stützen vorsehen. Bei dieser Bauweise ruhen die von der Plattform abgesenkten Stützen
auf einer vor dem Einschwimmen der plattform verlegten starren Unterkonstruktion,
die in einem dem Tiefgang der Plattform entsprechenden Abstand unter dem Wasserspiegel
endet. Aber aucil bei aies r Bauweise hängt die Plattform in den Stützen und muss
daher nit eine entsprechend stark ausgebildeten Tragwerk ausgestattet sein, was
zu@@@@lich der Stützen und der Selbstheber zu Lasten der @utzlest geht. Hinzukommt,
dass diese Bauweise das Vorhandensein diner in den Meeresboden eingelassenen Bodenplatte
voraussetzt, die wege ihrer größe und ihres Gewichts an Land vorgefertigt und daher
mit flutbaren Schwimmkammern ausgestattet ein muss, was mit einem erheblichen
Kostenaufwand
verbunden ist0 Somit verletzt nach dem derzeitigen Stand der technik für in Vorfertigung
von Industrieanlagen nur die Möglichkeit, die Plattformen, wie bereits geschehen,
in Ufernähe zu befestigen oder unter Ausnutzung eines unterschiedlichen wasserstandes
an Land zu setzten und einzuschlämmen. Ständig im Wasser oder auf feuchtem Untergrund
liegende Plattformen können jedoch nicht von unten gewartet weraen. Ihre Lebensdauer
ist daher begrenzt und auf jeden Fall kürzer als die der auf der Plattform installierten
Anlage.
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Damit werden die mit der Torfertigung verDundenen Kostenvorteile aufgehoben.
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Die für die Vortfertigung von Großbehältern gefundene Lösung, die
an Land geferti ten Behälter auf dem Meeresgrund zu lagern, ist auf aus Beton hergestellte
Behälter beschränkt, wobei auch hier die Wartung cer Behälter und der an ihren angebrachten
Armaturen schwierig durchzuführen ist.
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Die Sriirdurg hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine als Auflage
insbesondere für Schwimmkörper geeignete Unterkonstruktion sowie ein Verfahren zum
Herstellen beziehungsweise erlegen der Unterkonstruktion und zum Auflegen und Befestigen
des Schwimmkörpers zu schaffen, das ohne schwere xranschiffe aurchgeführt werden
kann, wobei es der E-tindung darauf ankommt, dass die Auflage der vorzugsweise in
Sinem-flachen Gewässer zu errichtenden Unterkonstruktion spritzwassergeschützt über
der Wasserlinie liegt, dass aus ohne Schwierigkeiten zu transportierenden Einzelteilen
eine grosse zusammenhängende, möglichst quadratische, rechteckige oder trapezförmige
Auflage geschaffen werden kann, dass mehrere Unterkonstruktionen aneinandergefügt
werden können, dass die Stützen und die tragenden Elemente sowohl in Stahl als auch
in keton ausgeführt werden können, dass sich die Unterkonstruktion für komplette
und auch schwere Industrieanlagen und auch für Großbehälter eignet, dass der Abstand
der Stützen voneinander unterschiedlich sein kann, Bass aie Unterkonstruktion aus
Einzelteilen hergestellt und in
Sektionen verlegt werden kann, dass
die Aufbringung eines feuer-und korrosionsbeständigen, lastenverteilenden und aussteifenden
Decks möglich ist und auch unter Verwendung vorgefertigtei latten und über wasser
durchgeführt werden kann, dass die Aufbringung eines Großbehälters auch ohne Vorhandensein
eines lecks durchführbar ist, dass die Fundamentierung kostenmindernd vereinfacht
wird, dass diese auch auf unebenem Untergund möglich ist, und dass der Schwimmkörper
in unzerlegtem Zustand und ohne fleschädigung der Bausubstanz wieder entfernt werden
kann.
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Die Erfindung löst die gestelite Aufgabe durch eine Unterkonstruktiot
der eingangs geschilderten Art, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkonstruktion
aus wenigstens zwei parallelen und im Abstand voneinander angeordneten Tragrahmen
und jeder Tragrahmen aus zwei, auf einem Fundament ruhenden Stützen einem Träger
und zwei mit ihren gehäusen an den Enden der Träger befestigten Selbsthebern (Hubeinrichtung)
besteht, die die Stützen umfassen und das Bewegen des Trägers in Längsrichtung der
Stützen ermöglichen, wobei die Länge der Träger grösser als die Breite des qchwimmkörpers
ist.
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Um eine sowohl quadratische als auch rechteckige oder trapezförmige
Auflage zu schaffen, die auch bei weitem Abstand der Stützen voneinander die Auflage
schwerer Lasten, zum beispiel tinrichtungen für die stahlerzeugende-und stahlverarbeitende
Inaustrie ermöglicht, hat die Erfindung vorgesehen, dass die träger gleiche oder
annähernd gleiche Länge aufweisen und aus T-oder Doppel-T-Profilstahl, aus verschweissten,
ein offenes Profil bildenden Stahlblechen oder aus Stahl-oder Spannbeton bestehen.
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Da bei grossflächigen Industrieanlagen die von den Tragrahmen gebildeten
felder unterschiedlich belastet werden, hat die Srfindung vorgesehen, dass bei Anordnung
von mehr als zwei Tragrahmen der Abstand zweier Tragrahmen voneinander unterschiedlich
gross sein kann, womit die Verwendung von Tragrahmen gleicher Abmessungen und damit
eine otandaraisierung der tragrahmen ermöglicht wird.
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Die Erfindung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die
Stützen
aus Stahlrohren bestehen, die aDhsparallele, das Eingreifen der Selbstheber ermöglichende
Ausnehmungen aufweisen, und dass der Fuss der Stützen mit Halterungen versehen ist,
die n entsprechende Halterungen des Fundaments eingreifen.
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Um korrosionsschäden auszuschliessen, die Stabilität der Lonstruktion
zu ## verbessern und die Tragfähigkeit der Stützen zu erhöhen, hat die Erfindung
vorgesehen, dass die Stützen aus Beton oder ausbetonierten Rohren bestehen, die
in entsprechende Ausnehmungen des Fundaments eingreifen, dass die Ausnehmungen mit
hervorstehenden Bewehrungselementen versehen sind, die sich mit den Bewehrungselementen
der Stützen überlappen, und aass das Eingreifen der Selbstheber durch achsparallele
Profile oder Profilleisten ermöglicht wird, die an der Aussenseite der Stützen angebranht
sind.
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Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass
die Tragrahmen durch in Höhe der Träger angeordnete Querträger una/oaer ein Deck
mit aussteifender Wirkung miteinander verbunden sind und dass das Deck auch aus
vorgefertigten Stahl-oder Stahlbetonplatten bestehen kann, wobei die auf den Trägern
aufliegenaen Platten mit ihren Kopfenden an angeschweissten Halterungen der räger
und/oder mit ierbundwirkung aneinander befestigt sind.
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Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung besteht darin, dass der Schwimmkörper
aus einer abseits des Einbauortes auf einer Platt-«orm -orgefertirten Industrieanlage
oder aus einom abseits des Sinbauortes vorgefertigten Großbehälter besteht, wobei
der Großbehalter dem Abstand der tragrahmen voneinander entsprechende Aussteifungen
aufweist und mit diesen Aussteifungen unmittelbar auf den Trägern der TRagrahmen
aufliegt.
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Damit die Hubeinrichtung in Weder Lage aer Träger betätigt und auch
beim Verlegen der Unterkonstruktion verwendet werden kann, hat die erfindung vorgesehen,
dass das getätiven der aelbstheber von einem ausserhalb der Unterkonstru;tion liegenden
Standort aus erfolgt, der auch auf einem Wasserfahrzeug liegen kann, und dass die
oelbstheber sowohl synchron als auch einzeln betätigt werden können.
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Um die Fundamentierung kostensparend zu vereinfachen und gegebenenfalls
auf eine mit Kosten verbunaene Planierung des Untergrundes verzichten zu können,
hat die erfindung vorgesehen, Jass das Fundament aus einer durchgihenden jodenplatte
oder aus einzelnen Sockeln besteht, die auch in verschieaenen Ebenen liegen können,
wobei der Niveauausgleich durch unterschiedliche Höhe der Sockel oder durch verwendung
von Stützen unterschiedlicher Länge erfolgen kann.
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Bin von der erfindung geschaffenes Verfahren zum Herstellen beziehungsweise
zum Verlegen einer Unterkonstruktion sieht vor, dass der oder die mit dem Träger
auf einem Wasserfahrzeug aufliegendqh Tragrahmen mit angehobenen Stützen auf das
vorbereitete Pundament befördert wird/werden, dass das Absenker ler Stützen unter
Betätigen der am Träger befestigten Selbstheber erfolgt, und dass das Ausschwinmen
des Wasserfahrzeugs unter erneutem Betätigen der Selbstheber durch weben des/der
Träger an den auf dem Fundament ruhenden Stützen ermöglicht wird.
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Um die weitere Ausbildung der Unterkonstruktion kostensparend zu vereinfachen,
sieht die Erfindung vor, dass das Einfügen und Befestigen von Querträgern und die
Aufbringung eines Decks durchgeführt wird, wenn die Träger durch Betätigen der Selbstheber
über die Wasserlinie gehoben sind0 Sin für das Auflegen eines Schwimmkörpers auf
die Unterkonstruktion geächaffenes Verfahren sieht vor, dass das Auflegen der über
die Unterkonstruktion eingeschwommenen Plattform oder des über die Unterkonstruktion
eingeschwommenen Behälters dadurch ermöglicht wird, dass die Träger der Tragrahmen
unter Detätigen der oelbstheber unter die Wasserlinie gesenkt werden, wobei der
Abstand zwischen der Oberkante der Auflage und der Wasserlinie grösser als der Tiefgang
des Schwimmkörpers ist, und dass die Träger durch erneutes betätigen der Selbstheber
über die Wasserlinie gehoben werden.
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Für das befestigen eines über die Wasserlinie gehobenen Schwimmkörpers
an
einer Unterkonstruktion hat die Erfindung vorgesehen, dass der Schwimmkörper an
den trägern, den Querträgern oder dem zweck unter Verwendung von Schrauben oder
anderer ohne Beschädigung der Bausubstanz wieder lösbarer Halterungen befestigt
wird.
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Im Gegensatz zu der eingangs erwähnten Dreiecks-Konstruktion ermöglicht
die erfindung quadratische oder rechteckige Grundrisse und schafft damit auch die
Yiöglichkeit, eine Vielzahl von Tragrahmen aneinander zu fügen. Anders als bei einem
T-förmigen Gittertragwerk spielt bei der erfindungsgemässen konstruktion das Gewicht
der tragenden Elemente keine Rolle, so dass auch schwere, für hohe Lasten und grosse
Spannweiten geeignete Träger, auch solche aus Stahl-oder Spannbeton verwendet werden
können. Bei unterschiedlicher Belastung kann der Abstand der Tragrahmen voneinander
verkürzt oder erweitert werden, so dass Träger gleicher Abmessungen verwendet werden
können0 Gleiches gilt für die Stützen.
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Damit sind die Voraussetzungen für eine kostenmindernde Standardisierung
geschaffen.
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Die von der Erfindung angeordnete Trennung von Unterkonstruktion einerseits
und Schwimmkörper andererseits gestattet die relativ einfacn herzustellende Unterkonstruktion
in der ähe des Bestimmungs ortes anzufertigen, was wegen des unterschiedlichen Kostengefüges
von Vorteil sein kann. Eine weitere Folge dieser trennung ist, dass ein schweres
lastenverteilendes und aussteifendes Deck geschaffen werden kann, ohne dass aies
zu Lasten des Eigengewichts des Schwimmkörpers geht Dadurch, dass das Deck eine
satte Auflage für die Plattform schafft, kann die Plattform leichter ausgebildet
werden. Im Gegensatz zu anderen Konstruktionen braucht die Plattform auch die Stützen-und
die gelbstheber nicht zu tragen.
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Somit kann auch beim transport der Plattform durch ein Spezialschiff
der eingangs erwähnten Art die zur Verfügung stehende Ladefläche voll ausgenutzt
werden.
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Die Erfindung schafft zugleich die bislang nicht vorhandene Möglichkeit,
einen als selbstschwimmenden Körper ausgebildeten Stahlbehälter
vorfertigen
zu können und ohne Verwendung einer Plattform oder eines Decks unmittelbar auf der
Unterkonstruktion zu befestigen, was mit einer wesentlichen Einsparung an Transport-und
.ontagekosten verbunden ist.
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Von Vorteil ist ferner, dass der Schwimmkörper in unzerlegtem Zustand
und ohne {eschädigung der bausubstanz wieder entfernt werden kann, und zwar im gegensatz
zu anderen Bauweisen auch dann, wenn die Unterkonstruktion mit Ausnahme der Selbstheber
ganz oder teilweise aus Beton besteht. Die von der Erfindung vorgesehene Möglichkeit,
an Stelle von grossen Sodenplatten Punktfundamente zu verwenden, führt zu Kosteneinsparungen
und erleichtert den Ausgleich von Niveauunterschieden. Die erfindungsgemässe Bauweise
ist daher auch wirtschaftlich.
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Figur 1 zeigt eine Plattform 1 , zieren unterer Teil unten der Wasserlinie
2 liegt. Die Plattform ist über eine Unterkonstruktion eingeschwommen, die von Tragrahmen
gebildet wird. Die Breite der Plattform ist geringer als die lichte Breite des Tragrahmens,
so dass sich zwischen Plattform iird dahmen ein Abstand 3 ergibt.
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Der TRagrahmen besteht aus jeweils zwei btiitzen 4 , einem Träger
5 und zwei mit ihren gehäusen an den Enden des tragers befestigten belbsthebern
6 ( Hubeinrichtung ) , die ciie Stutzen umfassen und in achsparallele Ausnehmungen
7 der Stützen eingreifen. Auf den Trägern liegt ein aus vorgefertigten Betonplatten
8 bestehendes Deck 9 auf. Die Stützen ruhen auf Betonsockeln 10 , die in den Boden
11 des gewässers eingelassen sind. Die Stützen weisen an ihren unterem Ende Halterungen
12 auf, die in entsprechende Halterungen 13 des Sockels eingreifen. Der Träger ist
unter die wasserlinie gesenkt. Der Abstand zwischen der Oberkante des Decks und
der Unterkante der Plattform ist gross genug, das Einschwimmen der Plattform zu
ermöglichen.
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Figur 2 zeigt, wie die auf den Trägern 5 beziehungsweise auf dem Deck
9 aufl-iegende Plattform 1 über die Wasserlinie 2 gehoben ist Figur 3 zeigt eine
auf unebenem Untergund ruhende Unterkonstruktion Die Darstellung lässt erkennen,
dass der iiiveauausgleich durch unterschiedliche Länge der Stützen 4 herbeigeführt
ist.
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Figur 4 zeigt die Draufsicht auf eine aus zwei Tragrahmen bestehende
Unterkonstruktion, Auf den gleichlangen Trägern 5 ist ein aus betonplatten 8 bestehendes
Deck 9 aufgebracht. Die latten sind beiderseits an Halterungen 14 befestigt, die
mit den i gern 3 verschweisst sind.
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Figur 5 zeigt in perspektivischer Darstellung einen unmittelbar auf
den Trägern 5 der Tragrahmen aufliegenden Großbehälter 15 Der Behälter ist mit Aussteifungen
16 versehen, die dem Abstand der Träger voneinander entsprechen. - Die Stützen 4
sind ausbetoniert und greifen in zylinderförmige Ausnehmungen 17 der Bodenplatte
18 ein0 Das eingreifen der gelbstheber 6 wird durch achsparallele Profilleisten
19 ermöglicht, die an der Aussenseite,der Stützen 4 angebracht sind. Die Darstellung
lä:st erkennen, dass der behälter trotz der monolithischen Verankerung wieder ausgeschwommen
werden kann.
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Die verschiedenen Phasen des Verlegens der Unterkonstruktion sind
wie folgt dargestellt: Figur 6 zeigt einen mit dem träger 5 auf einem hasserfahrzeug
20 aufliegenden Tragrahmen. Die Stützen 4 sind angehoben. Am unteren Ende der Stützen
4 sind die Halterungen 12 zu erkennen, die in die korrespondierenden Halterungen
13 der Sockel eingreifen und zu einer kraftschlüssigen Verbindung führen. - Das
Absenken der Stützen erfolgt unter Betätigung der zelbstheber 6 . Die Selbstheber
werden von einem ausserhalb der Unterkonstruktion liegenden Standort aus betätigt.
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Figur 7 zeigt den auf die Sockel 10 abgepenkten Tragrahmen . Der Träger
5 liegt noch auf dem Wasserfahrzeug 20 auf.
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Figur 8 zeigt, wie der Träger 5 5 mittels der Selbstheber 6 an den
Stützen 4 über die Wasserlinie 2 gehoben ist, so dass das Wasserfahrzeug 20 ausschwimmen
kann.
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Figur 9 zeigt, dass der Träger 5izur Erleichterung der Montage des
Decks 9 wieder gesenkt wiirde.
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Die Phasen des Einschwimmens und webens des Schwimmkörpers ergeben
sich aus den Figuren 1 und 2