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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer schwimmenden
Gründungsplattform, wobei
diese Gründungsplattform
aus einer Reihe von miteinander verbundenen Gründungsplattformelementen besteht.
Die Gründungsplattform
gemäß der Erfindung,
die auf Wasser schwimmt, ist insbesondere geeignet zum Platzieren
wenigstens eines Gebäudes,
wie etwa eines Hauses, einer Hausreihe oder eines Bürogebäudes, und/oder
irgendeiner anderen Konstruktion, wie etwa eines Flugfeldes oder
eines Fußballfeldes,
eines Restaurants, eines Hotels, einer Kirche, eines Gartens oder
eines Parkes, darauf.
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Es
wird angemerkt, dass die Nachfrage nach schwimmenden Baugrundstücken zur
Verwendung als die Basisstruktur insbesondere für Gebäude, Plätze, Straßen und Grünflächen weltweit ansteigt. Insbesondere
die Nachfrage nach Gebäuderaum
in der Nähe
von Städten
und dergleichen ist ansteigend. Wesentlich ist, dass schwimmende
Baugrundstücke
stabil sind und folglich keinerlei unannehmbare, durch Quellung
induzierte Rollbewegung zeigen.
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Solch
ein Verfahren ist aus
US-Patent
Nr. 5,044,296 (Finn) bekannt. Das bekannte Verfahren setzt
miteinander verbundene Schwimmmodule ein, insbesondere zum Zusammenbauen
eines Docks. Die Schwimmmodule sind jeweils aus Blocks aus einem
Schaummaterial („Styrofoam") aufgebaut, auf das
eine Schutzbeschichtung aufgesprüht
worden ist, um zu verhindern, dass Wasser in das Schaummaterial
eindringt. Jedes Schwimmmodul ist weiter an der Oberseite desselben
mit einer Deckschicht versehen, die aus glasfaserverstärktem Beton
besteht. Stangen, die aus den Blocks hervorstehen, sollen benachbarte
Module verbinden.
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Ein
Nachteil des in der vorgenannten US-Patentveröffentlichung offenbarten Verfahrens
ist die Tatsache, dass die Schwimmmodule in einem arbeitsaufwendigen
und komplexen Verfahren hergestellt werden, während die Materialien, die
verwendet werden, nicht immer ohne weiteres an jedem Platz auf der
Erde verfügbar
sind. Deswegen hat das vorgenannte Verfahren gemäß dem Stand der Technik eine
begrenzte Anwendbarkeit.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist, die Nachteile des Standes der Technik
zu überwinden
und insbesondere ein preiswertes und einfaches Verfahren zur Herstellung
einer stabilen Gründungsplattform
vorzuschlagen, die auf Wasser schwimmt, wobei die Gründungsplattform
in einer flexiblen Weise aus einer Reihe von miteinander verbundenen,
einfachen Gründungsplattformelementen
zusammengebaut wird.
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Um
diese Aufgabe zu erfüllen,
ist ein Verfahren der Art, auf die in der Einführung Bezug genommen ist, dadurch
gekennzeichnet, dass
- (a) vorgeformte blockförmige Schwimmelemente und
plattenförmige
starre Betonelemente zunächst
bereitgestellt werden; woraufhin
- (b) eine Anzahl von Schwimmelementen und eine Anzahl von starren
Betonelementen unter einer Vorspannung an Land oder auf einem Schiff,
das auf dem Wasser schwimmt, miteinander verbunden werden, wobei
jedes Gründungsplattformelement
aus Schwimmelementen und starren Betonelementen aufgebaut ist, die
auf diese Weise miteinander verbunden worden sind; woraufhin
- (c) die Gründungsplattformelemente,
die aus den miteinander verbundenen Schwimmelementen und starren
Betonelementen aufgebaut sind, vom Land oder von einem Schiff, das
auf dem Wasser schwimmt, ins Wasser gebracht werden; woraufhin
- (d) eine Anzahl von Gründungsplattformelementen,
die so hergestellt sind, miteinander verbunden werden, um die schwimmende
Gründungsplattform
zu bilden; woraufhin
- (e) ein Betonboden auf den miteinander verbundenen Gründungsplattformelementen
auf dem Wasser bereitgestellt wird, um die Schwimmelemente in Position
in Bezug auf die starren Betonelemente zu fixieren.
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Die
Essenz der Erfindung ist, dass sie von Gründungsplattformelementen ausgeht,
die (i) aus Einheiten bestehen, die zu niedrigen Kosten überall auf
der Welt hergestellt werden können
und die leicht zu transportieren und zusammenzufügen sind, und die (ii), in
miteinander verbundenem Zustand, eine stabile, schwimmende Gründungsplattform
bilden. Die Gründungsplattformelemente
können
flexibel miteinander in solcher Weise verbunden werden, dass die
schwimmende Gründungsplattform
jede Form und alle Abmessungen besitzen kann, die gewünscht sein
könnten.
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Demgemäß macht
die vorliegende Erfindung Gebrauch von vorgeformten schwimmenden
und starren Elementen, wobei beide Arten von Elementen vorzugsweise
mit einer Qualitätsmarkierung
versehen sind. Auf diese Weise kann im Voraus sichergestellt werden,
dass die berechnete minimale Steifigkeit der schwimmenden Gründungsplattform
der Steifigkeit der schwimmenden Gründungsplattform entspricht,
wie sie in der Praxis implementiert wird. Für jedes Konstruktionsprojekt
werden die erforderliche Anzahl von schwimmenden und starren Elementen
und die erforderlichen Abmessungen der schwimmenden und starren
Elemente im Voraus bestimmt. Kein Beton wird lokal gegossen, um
die Gründungsplattformelemente
herzustellen. Die Tatsache ist, dass in den Fällen, in denen Beton gegossen
wird, im Voraus keine Klarheit erhalten werden kann im Hinblick
auf die realisierte Steifigkeit der installierten schwimmenden Gründungsplattform.
Außerdem hat das Gießen von Beton den Nachteil, dass
Betonabfall anfallen könnte,
mit allen folgenden ökologischen
Schäden,
während
zusätzlich
in diesem Falle die Konstruktion von allen Arten meteorologischer
Zustände
abhängt.
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Wie
oben angegeben, können
die Schwimmelemente und die starren Elemente miteinander an Land
oder auf einem Schiff, das auf dem Wasser schwimmt, wie etwa einem
Arbeitsboot oder einem Ponton, miteinander verbunden werden. Insbesondere
wird zunächst
ein flaches Bett an Land oder auf dem Schiff ausgebildet, woraufhin
die Schwimmelemente und die starren Betonelemente auf besagtem Bett
miteinander verbunden werden. Das Bett, das als eine Stützfläche wirkt,
wird daher im Voraus an Land oder auf dem Schiff hergestellt. Ein
gegossener Betonboden ist zur Verwendung als ein flaches Bett sehr
geeignet. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform geht die Erfindung
daher von der Idee aus, dass das Miteinanderverbinden der Schwimmelemente
und der starren Elemente, d. h. das Zusammenbauen der schwimmenden
Gründungsplattformelemente
(„Module") daraus, an Land
stattfindet, wodurch die arbeitsaufwendige, zeitraubende und gefährliche
Arbeit auf dem Wasser während
dieses Stadiums vermieden wird. In einer weiteren, zweiten bevorzugten
Ausführungsform
findet das Miteinanderverbinden der Schwimmelemente und der starren Elemente
auf dem Schiff statt, das auf dem Wasser schwimmt, wie etwa das
vorgenannte Arbeitsboot oder der vorgenannten Ponton.
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Wie
oben angegeben, werden die Schwimmelemente und die starren Elemente
unter einer Vorspannung miteinander verbunden. Als ein Ergebnis der
Vorspannung wird eine Reibungsfläche
zwischen den Schwimmelementen einerseits und den starren Elementen
andererseits ausgebildet. Dies erreicht, dass die so zusammengebauten
Gründungsplattformelemente
bis zu einer vorbestimmten, sicheren Belastung (d. h. Vorspannung)
starr bleiben und folglich ohne irgendwelche Probleme ins Wasser
transportiert werden können.
Die schwimmende Gründungsplattform,
die so aus Gründungsplattformelementen hergestellt
ist, hat eine garantierte minimale Steifigkeit, sodass sie jederzeit
als eine nicht-untertauchbare Gründungsplattformstruktur
funktionieren kann, insbesondere um darauf ein Gebäude zu platzieren.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
eines Verfahrens gemäß der Erfindung
wird zunächst
eine Stange durch die Schwimmelemente und die starren Elemente hindurchgeführt, woraufhin
die Vorspannung durch Anziehen von Muttern auf der Stange aufgebracht
wird. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zunächst ein
Gurt um die Schwimmelemente und die starren Elemente herum angeordnet,
woraufhin die Vorspannung durch Anziehen des Gurtes oder Vorspannen
desselben mittels einer „Schrauben-Klemmen-Methode" aufgebracht wird.
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Wie
oben angegeben, werden die aus den miteinander verbundenen Schwimmelementen
und starren Elementen zusammengebauten Gründungsplattformelemente von
Land oder von einem Schiff, dass auf dem Wasser schwimmt, ins Wasser
gebracht. Die Gründungsplattformelemente
werden insbesondere vom Land und vom Schiff, zum Beispiel mittels
eines Krans, ins Wasser gehoben. Gemäß einer weiteren Möglichkeit
gleiten die Gründungsplattformelemente
vom Schiff ins Wasser. Diese bevorzugte Ausführungsform umfasst daher eine
Anfangsphase, in der die Schwimmelemente und die starren Elemente
zusammengebaut werden, um die Gründungsplattformelemente
zu bilden (unter einer Vorspannung, d. h. durch Reibung zwischen
den Schwimmelementen und den starren Elementen), an Land oder auf
dem Schiff, und eine Endphase, in der die schwimmende Gründungsplattform
aus den miteinander verbundenen Gründungsplattformelementen auf
dem Wasser erstellt wird/worden ist. Ein Betonboden wird auf der
schwimmenden Gründungsplattform
nach dem Zusammenbau derselben bereitgestellt, um zu verhindern,
dass die Schwimmelemente sich von einem Gründungsplattformelement oder
von mehreren Gründungsplattformelementen
in dem Fall lösen,
dass die vorgenannte Vorspannung nach einiger Zeit abnehmen sollte.
Es wird angemerkt, dass ein solcher Betonboden auf einzelnen Gründungsplattformelementen
oder auf einer Reihe von Gründungsplattformelementen,
die benachbart zueinander liegen, bereitgestellt werden kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
eines Verfahrens gemäß der Erfindung
sind die Schwimmelemente blockförmig
und aus expandiertem Polystyrol (hierin im weiteren als „EPS" abgekürzt), in
der Praxis auch als „Styropor" bezeichnet, hergestellt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
eines Verfahrens gemäß der Erfindung
werden die Gründungsplattformelemente,
die benachbart zueinander angeordnet sind, auf dem Wasser miteinander
verbunden, indem sich nach außen
erstreckende Vorsprünge
von starren Elementen eines Gründungsplattformelementes
in entsprechende Schlitze in starren Elementen des anderen, benachbarten Gründungsplattform
eingeführt
werden. Dies wird im Detail noch in der Beschreibung der Figuren
erläutert werden.
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Die
Erfindung wird nunmehr detaillierter unter Bezugnahme auf Figuren
erläutert
werden, die in einer Zeichnung dargestellt sind, worin 1–16 aufeinanderfolgende
Schritte einer bevorzugten Ausführungsform
eines Verfahrens zur Herstellung einer schwimmenden Gründungsplattform
gemäß der Erfindung
zeigen.
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1 zeigt
Elemente, die Komponenten jedes Gründungsplattformelementes bilden,
nämlich Schwimmelemente
in Form von EPS-Blöcken 1,
starre Elemente, die durch Betonplatten oder -tafeln 2 gebildet
werden, sowie Stangen und Muttern, gemeinsam mit 3 bezeichnet.
Diese Komponenten sind ohne weiteres verfügbar und leicht zu transportieren, zum
Beispiel mittels eines Lasters.
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2 zeigt
einen ersten Schritt der Herstellung der schwimmenden Gründungsplattform,
nämlich
die Ausbildung eines flachen Bettes oder einer Stützfläche 4 an
Land. Dies kann gemacht werden, indem ein flacher Betonboden auf
der Erde gegossen oder ein flacher Boden aus Holz oder Kunststoff
auf dem Boden ausgelegt wird. Möglicherweise
wird ein flacher Boden, der aus Schotter oder Sand besteht, auf
dem Boden ausgelegt. Das flache Bett 4 bewirkt, dass übermäßige Variationen
in der Höhe
zwischen dem EPS-Blöcken 1 und
den Betonplatten oder -tafeln 2 verhindert werden, wenn
die Elemente miteinander verbunden werden, um Gründungsplattformelemente für die schwimmende
Gründungsplattform zu
bilden.
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Im
zweiten und dritten Schritt (2 und 3)
werden die Betonplatten 2 (-tafeln) auf dem flachen Bett 4 mit
ihren schmalen Längsseiten
angeordnet, wobei ein Zwischenraum 5 zwischen den entsprechenden
Platten gelassen wird (2). Dann wird ein EPS-Block 1 in
jeden Zwischenraum 5 gesetzt (3). Betonplatten
(-tafeln) 2 und EPS-Blöcke 1 werden
(in horizontaler Richtung gesehen) daher alternierend angeordnet.
Im Prinzip wäre
es auch möglich,
die Betonplatten 2 (-tafeln) und die EPS-Blöcke 1 in
vertikaler Richtung zu stapeln.
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4, 5, 6 und 7 zeigen
einen vierten Schritt, in dem die Betonplatten 2 und die EPS-Blöcke 1 von 3 unter
einer Vorspannung miteinander verbunden werden. Zu diesem Zweck wird
ein Stab oder eine Stange 6, z. B. aus rostfreiem Stahl,
in vorgebohrte Löcher
(nicht dargestellt) in den Betonplatten (-tafeln) 2 und
den EPS-Blöcken 1 eingeschoben,
woraufhin Muttern 7, die auf jeder Seite des Ganzen vorhanden
sind, bis zu wenigstens der berechneten Vorspannung angezogen werden,
wodurch die erforderliche Reibungsspannung auf den Kontaktflächen der
starren Elemente und der Schwimmelemente bereitgestellt wird. So
wird ein vorgespanntes Gründungsplattformelement 8 erhalten
(7). Die Vorspannung, d. h. die Reibung zwischen
den Betonplatten (-tafeln) in einem Gründungsplattformelement 8 auf
der einen Seite und den EPS-Blöcken 1 in
einem Gründungsplattformelement 8 auf
der anderen Seite liefert (i) die erforderliche Steifigkeit des
Gründungsplattformelementes 8,
als deren Ergebnis das Gründungsplattformelement
als ein unabhängiges „Modul" ins Wasser transportiert (zum
Beispiel gehoben oder gleiten gelassen) werden kann, und (ii) die
erforderliche Steifigkeit für
ein vorläufiges
Zusammenhalten der Gründungsplattformelemente 8 auf
dem Wasser. Nachdem ein Betonboden 17 auf einzelnen Gründungsplattformelementen 8 oder
auf mehreren Gründungsplattformelementen
zusammen gegossen worden ist, ist die vorgenannten Vorspannung (d.
h. Reibung zwischen den Elementen 1, 2 in den
Gründungsplattformelementen 8 („Modulen")) nicht länger erforderlich.
Die Tatsache ist, dass der Betonboden 17 die notwendige
Steifigkeit in diesem Falle liefert. In dem unwahrscheinlichen Fall,
dass die vorgenannte Vorspannung nach einiger Zeit vollständig oder
teilweise verloren gehen sollte, wird der Betonboden 17 verhindern,
dass sich die EPS-Blöcke 1 von
einem Gründungsplattformelement
oder mehreren Gründungsplattformelementen lösen. Der
Betonboden 17 muss in dem Falle als ein Fixierungselement
wirken, um die EPS-Blöcke 1 an Ort
und Stelle zu halten.
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8 und 9 zeigen
in einem fünften Schritt
die Art und Weise, in der ein Gründungsplattformelement 8,
das an Land zusammengebaut worden ist, von Land mittels eines Krans
auf oder in das Wasser gehoben wird.
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10–16 zeigen
nächste
Schritte, in denen die schwimmende Gründungsplattform durch Miteinanderverkoppeln
oder -verbinden von Gründungsplattformelementen 8,
die benachbart zueinander angeordnet sind, zusammengebaut wird,
wie dargestellt in 8 und 9. Die Gründungsplattformelemente 8 werden
vorzugsweise alternierend in Längsrichtung
und in Querrichtung (10 und 11) auf
das Wasser gelegt. Das Miteinanderverkoppeln benachbarter Gründungsplattformelemente 8 findet
statt, indem Vorsprüngen 11 auf
denen Betonplatten 2 eines Gründungsplattformelementes 8 in die
Schlitze in den Betonplatten 2 des anderen Gründungsplattformelementes 8 eingeschoben
und anschließend
Verriegelungsstifte 13 vertikal in die Vorsprünge 11 eingeschoben
werden (10, 11 und 12). 13 zeigt
die Installation von Rohren 14 (z. B. Wasserrohre, elektrische
Leitungen, Abwasserrohre) in den miteinander verbundenen Gründungsplattformelementen 8,
wobei diese Rohre 14 in Kanälen 15 installiert
werden, die in situ in den Betonplatten 2 und den EPS-Blöcken 1 der
Gründungsplattformelemente 8 gefräst werden.
Möglicherweise werden
vorgeformte Kanäle 15 oder
Löcher
erstellt. Schließlich
wird ein Gewebe 16 oben auf die schwimmende Gründungsplattform
gelegt, woraufhin der Betonboden 17 gegossen wird (14 und 15). Bevor
der Beton gegossen wird, wird eine Verschalung 18 um die
gesamte Gründungsplattform
herum platziert. Die schwimmende Gründungsplattform (angegeben
mit 19 in 16) ist nunmehr fertig, um als eine
schwimmende Gründungspiattformstruktur
für alle
Arten von funktionellen Konstruktionen zu dienen, wie etwa ein oder
mehrere Gebäude,
Grünflächen, Infrastruktur
(Straßen,
Bahnlinien und dergleichen), Flugfeldern, Sportfeldern, etc. Die
schwimmende Gründungsplattform 19 ist
in dem Sinne sehr stabil, dass sie, wenn überhaupt, kaum irgendeine durch
Quellung induzierte Rollbewegung zeigen wird.
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Es
wird angemerkt, dass die Erfindung nicht auf die veranschaulichte
Ausführungsform
beschränkt
ist, sondern dass sie sich auch auf andere bevorzugte Varianten
erstreckt, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen. So wird es den
Fachleuten klar sein, dass die Blöcke 1 und die Platten 2 jede
gewünschte
Abmessung besitzen könnten,
wohingegen die Blöcke 1 nicht
notwendigerweise aus EPS hergestellt sein müssen, mit dem Verständnis, dass
ein schwimmendes Material verwendet werden muss. In diesem Zusammenhang wird
der Begriff schwimmendes Material so verstanden, dass es ein Material
mit einem spezifischen Gewicht von weniger als oder gleich 1 g/cm3 ist. Weiterhin wird es für die Fachleute
klar sein, dass die Blöcke 1 und
die Platten 2 nicht notwendigerweise in der dargestellten
Konfiguration auf dem Wasser angeordnet werden müssen, sondern dass jedes gewünschte Muster
möglich
ist.