DK145384B - Anlaeg til beskyttelse af en i et vandlag nedsaenket fod af et bygningsarbejde mod underminering - Google Patents

Description

(19) DANMARK

|P (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT (ii) 145384B

DIREKTORATET FOR PATENT· OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. ^9^9/73 (51) |nt.CI.3 E 02 B 3/06 (22) Indleveringsdag 11 · Β®Ρ· 1973 (24) Løbedag 11. s ep. 1975 (41) Aim. tilgængelig 1 6. mar. 1974 (44) Fremlagt 8. nov. 1982 (86) International ansøgning nr. -(86) International indleveringsdag -(85) Videreførelsesdag ~ (62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 15- s ep. 1972, 7232847, FR

(71) Ansøger C. G. DORIS (COMPAGNIE GENERALE POUR LES DEVELOPPEMENTS QPE= RATIONNELS DES RICHESSES SOUS-MARINES), 75-Paris, FR.

(72) Opfinder Jacques Edouard Laray, FR.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Lehmann & Ree.

(54) Anlæg til beskyttelse af en i et vandlag nedsænket fod af et bygningsarbejde mod underminering.

Opfindelsen angår et anlæg til beskyttelse af en i et vandlag nedsænket fod af et bygningsarbejde mod underminering, hvilket anlæg består af en konstruktion i form af en skærm, der er forsynet med huller, som vandet kan strømme Igennem.

For at beskytte bygningarbejder, såsom diger eller bølgebrydere eller andre anlæg i havet, som f.eks. reservoirer, mod dønningen, er det allerede blevet foreslået på steder med uroligt vand at opføre foran o _j. bygningsværkets mur og stort set parallelt med denne en anden væg, 0 som er gennembrudt af talrige huller i lige høj grad over som under ^ den halve højde af vandlaget, og hvis højeste punkt befinder sig 1 højere oppe end toppen af de største bølger, således at det altid rager frem. Disse to høje vægge danner således en slags sænkekiste, som, έ idet den fyldes gennem de omtalte huller, optager de bølger, der rejser : 2 145384 sig langs med den gennemhullede mur, og som straks tilbageleverer vandet gennem hullerne, når den gennemhullede mur afdækkes i bølgedalen.

I beskrivelsen til dansk pat.ans.nr. 2566/73 angives, at hullernes profil kan udvide sig tragtformet mod det bygningsværk eller den zone, der skal beskyttes, med en tværsnitsgradient, der er tilstrækkelig stor til, at vandet fra dønningslaget, som løber ind mod bygningsværket eller den zone, der skal beskyttes, frigøres fra hullets vægge og derved frembringer hvirvler, der opsluger energien i vandet.

Formålet med sådanne anti-dønningsanlæg er at tilvejebringe en nedbrydning og en opløsning af de tilbagekastede bølger på en sådan måde, at en væsentlig del af bølgeenergien omdannes til varme ved gnidning og turbulens.

Man har imidlertid fundet, at disse anlæg yderligere har den fordel, at de modvirker bortskylning af materiale fra foden af bygningsarbejdet, dvs. ved foden af det komplex, der udgøres af selve bygningsværket og den gennemhullede mur, når de er opført på et fælles fundament, hvilket i almindelighed er tilfældet. Der fremkommer i stedet en tendens til opfyldning ved foden af bygningsanlægget, som erstatter den tendens til bortskylning, der almindeligvis kan iagttages ved bygningsarbejder i havet, hvilket udgør en yderligere og meget væsentlig fordel ved de kendte anlæg med gennemhullet mur.

I forsøg på at forklare dette fænomen har det vist sig, at der fremkommer en overvejende cirkulation af vandet i én retning, således at vandet overvejende har tendens til at bevæge sig mod bygningsarbejdet gennem de huller i den gennembrudte mur, som befinder sig nær foden, medens det overvejende har tendens til at bevæge sig væk fra bygningsarbejdet gennem hullerne i den øverste del af muren. På denne måde har det bevægelige ler eller sand, som flyttes af vandet, tendens ti! at nærme sig sænkekisten ved dennes fod.

Opfindelsen hidrører fra denne iagttagelse.

Opfindelsens formål er at tilvejebringe beskyttelse af alle typer nedsænkede funderinger og alle typer nedsænkede bygningsarbejder og anlæg, selv på store dybder, mod bortskylning forårsaget af strømme, såsom de, der affødes af dønningen eller af enhver anden årsag, ved hjælp af anlæg, som i forhold til de indtil nu kendte anti-dønningsanlæg er modificeret på en sådan måde, at opfyldningstendensen ved foden af bygningsarbejde og anlæg forstærkes.

145384 3

Dette opnås med anlægget ifølge opfindelsen, som er ejendommelig ved, at hullernes form er således tildannet, at alle hullerne tilsammen frembringer et trykfald tværs over skærmen, hvilket trykfald er mindre for vand, der strømmer mod bygningsarbejdet i området omkring dets fod og strømmer væk fra det i et højere niveau, end det er for vand, der strømmer mod bygningsarbejdet i et område i et højere niveau og strømmer væk fra det i området omkring bygningsarbejdets fod.

En udførelsesform for anlægget ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at hullerne i det nedre område har en tværsnitsform, der aftager mod bygningsarbejdet og således konvergerer i forhold til en gennemstrømning i retning mod bygningsarbejdet og divergerer i forhold til en gennemstrømning med retning bort fra bygningsarbejdet, medens hullerne i det øvre område har en tværsnitsform, der enten er ensartet eller aftager udad. Denne udførelsesform for anlægget ifølge opfindelsen er særlig fordelagtig derved, at hullernes virkemåde som "én-vejs11-ventiler for vandets strømning tilvejebringes af et statisk princip, nemlig hullernes form, og således er fri for sårbare bevægelige dele, såsom ventilstoporganer, samtidig med at hullernes geometriske form bygningsmæssigt er let at tilvejebringe under anlæggets opførelse.

En anden udførelsesform for anlægget ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at hullerne i det øvre område har en tværsnitsform, der aftager i retningen bort fra bygningsarbejdet og således konvergerer i forhold til en gennemstrømning med retning bort fra bygningsarbejdet og divergerer i forhold til en gennemstrømning med retning mod bygningsarbejdet, medens hullerne i det nedre område har en tværsnitsform, der enten er ensartet eller aftager indad. Også denne udførelsesform for anlægget ifølge opfindelsen er særlig fordelagtig derved, at hullernes virkemåde som "én-vejsl,-ventiler for vandets strømning tilvejebringes af et statisk princip, nemlig hullernes form, og således er fri for sårbare bevægelige dele, såsom ventilstoporganer, samtidig med at hullernes geometriske form bygningsmæssigt er let at tilvejebringe under anlæggets opførelse.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, hvor:

Fig. 1 viser et lodret snit af et bygningsarbejde og en gennemhullet skærm ifølge en udførelsesform for opfindelsen;

Fig. 2 en udførelsesform for en gennemstrømningsåbning i skærmen;

Fig. 3 et lodret snit i en anden udførelsesform for skærmen; 4 145384

Fig. 4 et skematisk tværsnit af et rør, såsom en pipeline, anbragt på bunden af havet og beskyttet mod bortskylning ved anvendelse af en skærm ifølge opfindelsen;

Fig. 5 et tværsnit af en udførelsesform, hvori røret hviler på understøtninger, som er jævnt fordelt over rørets længde; og

Fig. 6 et tiisvarende planbillede.

På fig. 1 ser man en mur af beton eller murværk 1, f.eks. en havnemole, som man kan beskytte mod virkningerne, specielt bortskylning, af den dønning, som udbreder sig, idet den kommer fra figurens højre side.

Hertil er opført en skærm 2 af en tykkelse, eksempelvis af størrelsesordenen 1 m, opført i en vis afstand fra muren 1 og parallelt med denne på et fundament 3, der er fælles for muren og skærmen.

Skærmen 2 er gennembrudt af adskillige huller eller gennemstrømningsåbninger 4, som er anbragt med jævne mellemrum over dens overflade, fra foden til toppen, på en sådan måde, at det indre af den sænkekiste, som dannes af den massive mur 1, den gennemhullede skærm 2 og fundamentet 3, står i forbindelse med det frie vandlag gennem hullerne i skærmen 2.

Når en bølgetop når til den gennemhullede skærm, passerer vandet gennem skærmen i lige høj grad gennem de øverste huller, som for et øjeblik er dækket af bølgen, som gennem de huller, der befinder sig længere nede og helt ned til foden af muren, på grund af det hydrostatiske tryk, idet det modsatte fænomen indtræder, når bølgedalen er ved den gennemhullede skærm.

Men i virkeligheden er fænomenet ikke symmetrisk, og i hullerne ved foden af den gennemhullede skærm dannes en strøm, som gennemsnitligt har retning mod det indre af sænkekisten, medens der i hullerne i den øverste del af skærmen opstår en strøm, som gennemsnitligt fjerner sig fra denne sænkekiste. De pile, der er skitseret på figuren, illustrerer dette fænomen.

For at forstærke denne gennemsnitlige strømning og følgelig forbedre den beskyttende effekt mod bortskylning, har hullerne 4a nær foden af skærmen i en udførelsesform ifølge fig. 1 en form, der konvergerer mod det indre af sænkekisten.

Et resultat af denne opbygning er, at vandet, der går gennem hullerne 4a ved foden af skærmen ved strømning ind i sænkekisten, 5 145384 accelererer uden væsentligt tryktab, medens de samme huller 4a ved tilbagestrømning mod det frie vandlag fra sænkekisten frembyder en divergent form, og såfremt divergensvinklen er tilstrækkelig stor, løsner vandtrådene sig fra væggen i gennemstrømningsåbningerne under dannelse af hvirvler og med et tryktab, som begrænser udløbsmængden i denne retning. Hullerne 4a, som konvergerer med hensyn til indløb i sænkekisten og divergerer med hensyn til udløb, fungerer som detektorer for den oscillerende strøm, som skiftevis passerer dem i den ene og den anden retning.

Dette favoriserer dannelse af en gennemsnitlig strømning mod sænkekisten.

Hullerne 4b i den øvre del af skærmen har ifølge fig. 1 en form, som denne gang konvergerer mod det frie vandlag. Idet disse huller favoriserer strømning fra sænkekisten mod det frie vandlag, knytter deres virkning sig altså i dette tilfælde til virkningen af hullerne 4a ved foden, således at der dannes en strøm, som gennemsnitligt bevæger sig fra det frie vandlag mod det indre af sænkekisten nær skærmens fod og forlader sænkekisten i retning mod det frie vandlag i den øvre del af skærmen.

Hullerne kan i deres simpleste form være koniske med en topvinkel i konusen 2a, hvis værdi almindeligvis skal ligge mellem 25° og 45°, fortrinsvis mellem 34 og 38 , med en omkreds i det mindste cirkulære område (halsen) af størrelsesordenen fra 0,30 til 0,50 meter.

I det mellemliggende område mellem topzonen og bundzonen kan hullerne 4c i skærmen 2 have en hvilkensomhelst form, f.eks. cylindriske eller konvergente/divergente ifølge et af de eksempler, som er beskrevet i dansk pat.ans.nr. 2566/73.

Hullerne 4a er tilvejebragt over en højde af muren 1, som naturligvis afhænger af nedsænkningsdybden, men som kan være af størrelsesordenen adskillige meter.

Hullerne 4b er tilvejebragt over en højde af samme størrelsesorden under middelniveauet af det frie vandlag eller af dettes laveste niveau (for havområder med tidevand).

Man kan også tilvejebringe kun den ene af de to ovenfor beskrevne foranstaltninger og f.eks. stille sig tilfreds med at anbringe konver-gente huller i området ved foden af skærmen med resten af skærmen forsynet med cylindriske udstrømningsåbninger som vist på fig. 3, eller i modsætning hertil stille sig tilfreds med at have huller, som er konver-gente mod det frie vandlag i det øverste område med cylindriske huller 6 145384 1 området ved foden, idet det væsentlige for at opnå den ønskede virkning er, at hullernes form i området ved foden af skærmen og i en højere del er kombineret pi en sådan måde, at vandet gennemstrømmer i det mindste én konvergent kanal ved bevægelse i en bane, der forløber mod sænkekisten gennem et hul i området ved foden af den gennemhullede skærm og forlader denne mod det frie vandlag gennem et hul i den øvre del af denne skærm.

Man kan forestille sig talrige varianter; f.eks. kan de konvergente gennemstrømningsåbninger fremtræde i en anden form end den koniske, eller de kan være af en form, der ikke er et omdrejningslegeme, idet de f.eks. kan være opbygget mellem plane vægge eller søjler som i ovenfor nævnte patentansøgning.

På tegningen er den gennemhullede skærm og det bygningsarbejde, der skal beskyttes, opført på et fælles fundament af beton eller murværk, hvilket er mest fordelagtigt, og beskyttelsen mod bortskylning omfatter da beskyttelse af dette fundament.

Men den gennemhuflede skærm og bygningsarbejdet kunne også have uafhængige funderinger, idet den beskyttende virkning i så tilfælde frembringes lige så vel overfor foden af den gennemhullede skærm som overfor bygningsarbejdets fod..

I stedet for at være kontinuert tragtformet som vist på tegningen vil hullerne kunne have en diskontinuert form.

F.eks. viser fig. 2 en hulform sammensat af to cylindriske dele, 5 og 6, med forskellige dimensioner, hvor de to cylindre kan være sammenføjede ved en afrundet overflade 7. Det forstås, at med et hul af denne form er det trykfald, som meddeles vandet, når det strømmer i pilens retning, større end trykfaldet ved strømning i modsat retning.

Enhver anden hulform, der frembringer denne dissymmetri med hensyn til trykfaldene, er ligeledes anvendelig.

Fig. 3 viser også, at den gennemhullede skærm kan have en højde, som er mindre end højden af det bygningsarbejde, hvis fundering man vil beskytte, og den gennemhullede skærm kan endog være fuldstændigt nedsænket, idet beskyttelsen af det øverste af bygningsarbejdet, hvis en sådan finder sted, da overlades til en anden foranstaltning.

Det bemærkes iøvrigt, at hvis den nedsænkede, gennemhullede skærm kun strækker sig et lille stykke over funderingens niveau, d.v.s. kun over en brøkdel af vandhøjden, kan skærmens huller alle være konvergente eller af en anden form med dissymmetrisk trykfald, såsom f.eks. den i fig. 2 viste form, eller endog alle være cylindriske.

7 145384

Opfindelsen er almindeligvis anvendelig til beskyttelse af alle funderinger mod bortskylning forårsaget af bundstrømme, hvadenten disse strømme skyldes dønningen eller andre årsager.

Den fundering, der skal beskyttes, kan have en hvilkensomhelst udstrækning. Den kan høre til et bygningsarbejde, der er opført på kysten eller i en afstand fra denne, som når det drejer sig om et fyrtårn, et signal eller et olieboringsanlæg.

Som et eksempel viser fig. 4 beskyttelse af et rør 8, såsom røret i en pipeline, der er anbragt på bunden af havet. I denne pipeline's længderetning, hvor man kan frygte bortskylninger, er den omgivet af to parallelle skærme 9 og 10 opført på den ene og den anden side af røret, fortrinsvis i en højde, som er en smule større end rørets diameter, og gennemhullet med strømningsåbninger 11 med en fortn, der konvergerer mod røret eller er cylindrisk. De to skærme 9 og 10 kan være forbundne med et fundament 12, hvorpå røret hviler. Tværsnittet af dette kan have den ønskede og iøvrigt kendte form med henblik på at nedsætte virkningerne af den hydrodynamiske opdrift, som har tendens til at løfte det en smule fra bunden under påvirkning af strømmene.

Figurerne 5 og 6 angår en variant, hvori røret 8 hviler på understøtninger 13, f.eks. af beton, som er fordelt regelmæssigt over bunden.

For at beskytte disse understøtninger mod bortskylning er der opført et hus 14, som er gennemhullet af talrige huller, og som har en fri åbning foroven, omkring hver af understøtningerne. I dette tilfælde er det fordelagtigt, at hullerne i hvert hus er konvergente mod det indre af huset, men de kan også være cylindriske.

I disse udførelsesformer kan de gennemhullede skærme være af formstof i stedet for af murværk, hvilket fiar den fordel, at der opnås en overfladeglathed, som gør det vanskeligere for levende organismer, skaldyr, alger, o.s.v. at sætte sig fast.