NO148758B

NO148758B - CONCRETE COAT FOR PIPE PIPES.

Info

Publication number: NO148758B
Application number: NO762977A
Authority: NO
Inventors: Karl-Heinz Koenig
Original assignee: Koenig Rainer; Pogoda Ursula
Priority date: 1976-07-15
Filing date: 1976-08-30
Publication date: 1983-08-29
Also published as: NL7609115A; AT353065B; NL178351B; NL178351C; FR2358607B1; DK144574B; DK367876A; FR2358607A1; NO148758C; GB1548690A; ATA398877A; DK144574C; NO762977L

Description

Oppfinnelsen vedrører en betongmantel for rør-ledninger, med en før betongherdingen forspent armering av kunststofftau og/eller kunststoffmatter, og realiserer en sær- The invention relates to a concrete jacket for pipelines, with pre-stressed reinforcement of plastic rope and/or plastic mats before the concrete cures, and realizes a special

lig hensiktsmessig utforming hvormed innsatsområdet kan utvides vesentlig. lig appropriate design with which the effort area can be expanded significantly.

Etter at man begynte å forsyne betongmantler for rørledninger med en slakk eller forspent stålarmering, har det (tysk patentskrift 2 214 155) vært foreslått å anvende kunststoff tau og/eller kunststoffmatter istedenfor en stålarmering, After concrete sheaths for pipelines began to be supplied with a slack or pre-stressed steel reinforcement, it has been proposed (German patent document 2 214 155) to use plastic rope and/or plastic mats instead of a steel reinforcement,

for dermed ved innbygningen av armeringen å utelukke en ødeleggelse av det for katodisk beskyttelse anvendte kunststoffbelegg på røret og gjøre armeringen korroksjonsbestandig. Disse med en forspent armering av kunststofftau fremstilte betongmantler for rørledninger har vist seg hensiktsmessig ved legging av rørled-ninger på land så vel som i grunne farvann og lignende. Betongmantelen tjener til å beskytte røret mot mekaniske påkjenninger og tjener også som ballast mot oppdrift. For legging i kystfar-vann og på kontinentalsokkelen (off-shore) har de hittil kjente betongmantler med en forspent kunststofftauarmering ikke egnet seg. Det skyldes de høye bøyepåkjenninger som oppstår under leggingen. Under slike forhold har man hittil som tidligere brukt betongmantler med slakk eller forspent stålarmering. Man har da måttet regne med faren for en beskadigelse av kunst-stof f isoleringen og en ødeleggelse av den katodiske beskyttelse. thus, when the reinforcement is installed, to exclude destruction of the plastic coating on the pipe used for cathodic protection and to make the reinforcement corrosion-resistant. These concrete jackets for pipelines made with a pre-stressed reinforcement of synthetic ropes have proven to be suitable when laying pipelines on land as well as in shallow waters and the like. The concrete casing serves to protect the pipe against mechanical stresses and also serves as ballast against buoyancy. For laying in coastal waters and on the continental shelf (off-shore), the previously known concrete casings with a pre-tensioned plastic rope reinforcement are not suitable. This is due to the high bending stresses that occur during laying. Under such conditions, concrete casings with slack or prestressed steel reinforcement have been used until now, as in the past. One has then had to reckon with the danger of damage to the plastic of the insulation and destruction of the cathodic protection.

På kjent måte blir ved legging av rørledninger i såkalte off-shore-farvann først stålrøravsnitt på ca. 10 - 12 m forsynt med en betongmantel på land. Flere av disse prefabrikerte stålrør-avsnitt blir så på land sammensveiset til rørstrenger med en samlet lengde på opptil 50 m, og sveiseskjøtene blir utstøpt. Deretter bringes rørstrengene ombord i rørleggingsskip og bringes ut til leggeområdet. Der blir rørstrengene sammensveiset med den allerede utlagte rørledning. Sveiseskjøtene utstøpes og strengen legges ut. Leggingen av slike rørledninger skjer i dag i vanndybder opptil ca. 300 m, men målet er i den nærmeste frem-tid å kunne legge rør på dyp opptil 1000 m. Ved nedsenkingen av rørledningen utsettes de respektive røravsnitt for sterke bøye-belastninger. Under leggingen arbeider man med bøyeradier på In a known manner, when laying pipelines in so-called off-shore waters, steel pipe sections of approx. 10 - 12 m provided with a concrete mantle on land. Several of these prefabricated steel pipe sections are then welded together on land into pipe strings with a total length of up to 50 m, and the welding joints are cast. The pipe strings are then brought aboard pipe-laying ships and brought out to the laying area. There, the pipe strings are welded together with the already laid pipeline. The welds are cast and the string is laid out. The laying of such pipelines today takes place in water depths of up to approx. 300 m, but the goal is in the near future to be able to lay pipes at depths of up to 1,000 m. When the pipeline is submerged, the respective pipe sections are exposed to strong bending loads. During laying, you work with bending radii on

750 m eller mindre. Dette gir en betydelig påkjenning på rør-tverrsnittet og ved overskridelse av den maksimale bøyestrekk-fasthet vil kreftene opptas av stålrøret over hele dettes tverrsnitt. Stålrøret vil deformere seg slik at det blir^ovalt i tverrsnitt, og betongmantelen vil da sprekke. Slike skader, som opptrer relativt ofte, krever kostbare reparasjoner som må utføres ved hjelp av dykkere. Leggekapasiteten reduseres derfor i vesentlig grad. Hertil kommer at rørtverrsnittet også i tillegg påkjennes som følge av bølgebevegelser, strømninger og slingrebevegelser/Som leggefartøyet utfører. De foran nevnte ulemper er typiske for stålarmerte betongmantler for rørled-ninger. Betongmantler armert med kunststofftau har man hittil ikke anvendt i såkalte off-shore-områder, fordi slik armering hittil ikke har vært ansett tilstrekkelig for å tåle de sterke påkjenninger som oppstår under leggingen. 750 m or less. This puts a significant stress on the pipe cross-section and if the maximum bending tensile strength is exceeded, the forces will be absorbed by the steel pipe over its entire cross-section. The steel pipe will deform so that it becomes oval in cross-section, and the concrete casing will then crack. Such damage, which occurs relatively often, requires expensive repairs that must be carried out with the help of divers. The laying capacity is therefore significantly reduced. In addition, the pipe cross-section is also stressed as a result of wave movements, currents and swaying movements/which the laying vessel performs. The disadvantages mentioned above are typical for steel-reinforced concrete casings for pipelines. Concrete sheaths reinforced with synthetic ropes have not been used in so-called off-shore areas until now, because such reinforcement has not been considered sufficient to withstand the strong stresses that occur during laying.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å ut-forme den i og for seg kjente betongmantel for rørledninger med en før betongherdingen forspent armering av kunststofftau og/ eller kunststoffmatter på en slik måte at konstruksjonen blir i stand til å oppta de ved leggingen i off-shore-områder oppstå-ende belastninger, samtidig som man da bibeholder de fordelene som ved en kunststoffarmering har. The purpose of the present invention is to design the per se known concrete jacket for pipelines with pre-stressed reinforcement of plastic ropes and/or plastic mats before the concrete cures in such a way that the construction is able to accommodate them when laid in off-shore area-occurring loads, while at the same time retaining the advantages of a plastic reinforcement.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at det i According to the invention, this is achieved by i

betongmantelens øvre og nedre område i avstand fra hverandre er anordnet segmentformede, frem til selve rørledningen forløpende fuger, og ved at sidene til betongmantelen i tillegg er forsynt med en siksakformet armering av kunststofftau. the upper and lower areas of the concrete mantle at a distance from each other are arranged in segment-shaped joints, extending up to the pipeline itself, and by the fact that the sides of the concrete mantle are additionally provided with a zigzag-shaped reinforcement of plastic rope.

En slik utforming medfører den vesentlige fordel Such a design entails the essential advantage

-at strekksonen ved en nedbøyning forsterkes og at løsgjøringen av betongmantelen fra røret forhindres. Fugen medfører at man bibeholder hele elastisiteten til stålrøret, mens den siksakformede armering hindrer løsgjøringen. Fugen er dyblet med de gjen- - that the tension zone is strengthened during a deflection and that the detachment of the concrete jacket from the pipe is prevented. The joint means that the full elasticity of the steel pipe is maintained, while the zigzag-shaped reinforcement prevents loosening. The joint is dipped with the re-

nomløpende armeringselementer. En rissdannelse som man ikke kan hindre, vil man få i fugesonen, uten at dette medfører skader. Betongmantelen bibeholdes som støttekorsett og hindrer en knek-king av stålrøret. Ved en slik utforming kan man derfor også benytte forspente kunststoffarmeringer for fremstilling av be-tongmantlér for rørledninger som egner seg for legging i off-' shore-områder hvor man har større påkjenninger på ledningen. Særlig gjelder at anvendelsen av kunststoffarmeringen betyr at man bibeholder den katodiske beskyttelse, det vil si at man unn-går en beskadigelse av den av kunststoff bestående beskyttelses-mantel på røret. continuous reinforcing elements. A crack formation that cannot be prevented will occur in the joint zone, without this causing damage. The concrete mantle is retained as a support corset and prevents the steel pipe from buckling. With such a design, prestressed plastic reinforcements can therefore also be used for the production of concrete casings for pipelines which are suitable for laying in off-shore areas where there is greater stress on the pipeline. In particular, the use of the plastic reinforcement means that the cathodic protection is maintained, that is to say that damage to the plastic protective jacket on the pipe is avoided.

På den særlig fordelaktig måte kan det i fugene anordnes fugesegmenter av et elastisk kunststoff, hvilke fugesegmenter tetter fugene og kan oppta lengdeendringer. Fugesegmenter av denne type kan for eksempel bestå av polystyrol. Særlig gunstig er det dersom fugene regnet i fra betongmantelens toppunkt eller bunnpunkt strekker seg sideveis over en vinkel på ca. 60° og hver sideveis anordnede siksakformede armering strekker seg over en. vinkel på ca. 120°. Med en slik utførelse vil ved avtettingen stålrørets elastisitet bibeholdes på en særlig god måte, samtidig som sidesonene hindrer en løsgjøring. In the particularly advantageous manner, joint segments of an elastic plastic material can be arranged in the joints, which joint segments seal the joints and can accommodate changes in length. Joint segments of this type can, for example, consist of polystyrene. It is particularly advantageous if the joints calculated from the top or bottom of the concrete mantle extend laterally over an angle of approx. 60° and each laterally arranged zigzag-shaped reinforcement extends over a angle of approx. 120°. With such a design, the elasticity of the steel pipe will be maintained in a particularly good way during sealing, while the side zones prevent loosening.

Den siksakformede armering dannes fortrinnsvis av siksaktau av kunststoff som med sine ender er festet i lengdetau. eller ringtau i den forspente armering og parvist i armeringens midtre område er festet til hverandre ved hjelp av klemmer eller lignende. Ved en tolags forspent armering kan det på siden være festet en respektiv siksakformet armering til de ytre lengdetau. og ringtau. og/eller til de indre lengdetau og ringtau. The zigzag-shaped reinforcement is preferably formed by zigzag ropes made of plastic, the ends of which are attached to longitudinal ropes. or ring rope in the prestressed reinforcement and in pairs in the middle area of the reinforcement are attached to each other by means of clamps or the like. In the case of a two-layer prestressed reinforcement, a respective zigzag-shaped reinforcement can be attached to the outer longitudinal ropes on the side. and ring rope. and/or to the inner longitudinal ropes and ring ropes.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under hen-visning til tegningene hvor The invention shall be explained in more detail with reference to the drawings where

fig. 1 viser et grunnriss av en rørledning med en betongmantel, hvor det i høyre avsnitt delvis er fjernet en del av konstruksjonen, slik at man mer tydelig kan se den kon-struktive oppbygging, fig. 1 shows a floor plan of a pipeline with a concrete jacket, where part of the construction has been partially removed in the right-hand section, so that the constructive structure can be seen more clearly,

fig. 2 viser et snitt etter linjen II-II i fig. fig. 2 shows a section along the line II-II in fig.

1, med høyre halvdel likeledes vist uten betongmasse, og 1, with the right half likewise shown without concrete mass, and

fig. 3 viser en høyre del av fig. 1, men i side-riss. fig. 3 shows a right part of fig. 1, but in side view.

Rørledningen er på i og for seg kjent måte forsynt med en på tegningen ikke vist kunststoffmantel. Betongmantelen 2 er forsynt med en ytre og en indre forspent armering av kunststofftau. Den ytre armering består av ytre lengdetau 3 og ytre ringtau 4, mens den indre armering består av indre lengdetau 5 og indre ringtau 6. Videre er det, slik det går frem av fig. 3. på begge sider i tillegg anordnet siksaktau 7 som danner en ekstra siksakformet armering. Denne armering er ved utførel-seseksemplet festet til de ytre lengdetau 3 og ringtau 4 og er parvist i armeringens midtre område festet til hverandre ved hjelp av klemmer 8. Armeringstauene avstøttes i samsvar med tysk patentskrift nr. 2 214 155 ved hjelp av spesielle støtte-elementer, og lengdetauene 3 henholdsvis 5 forspennes. Etter forskalingen fylles betongen på plass. The pipeline is provided in a manner known per se with a plastic jacket not shown in the drawing. The concrete mantle 2 is provided with an outer and an inner pre-stressed reinforcement of plastic rope. The outer reinforcement consists of outer longitudinal rope 3 and outer ring rope 4, while the inner reinforcement consists of inner longitudinal rope 5 and inner ring rope 6. Furthermore, as can be seen from fig. 3. on both sides additionally arranged zigzag rope 7 which forms an additional zigzag-shaped reinforcement. In the design example, this reinforcement is attached to the outer longitudinal ropes 3 and ring ropes 4 and is attached in pairs in the middle area of the reinforcement to each other by means of clamps 8. The reinforcing ropes are supported in accordance with German patent document no. 2 214 155 by means of special supports elements, and the longitudinal ropes 3 and 5 respectively are prestressed. After formwork, the concrete is filled in place.

Videre er betongmantelen 2 i sitt øvre område Furthermore, the concrete mantle 2 is in its upper area

og i det nedre området forsynt med fuger 9 som alt etter rørets dimensjon og tykkelsen til betongmantelen har en innbyrdes avstand på mellom 1,5 og 3 m. Fugesegmentene 10, som kan bestå and in the lower area provided with joints 9 which, depending on the pipe's dimension and the thickness of the concrete jacket, have a mutual distance of between 1.5 and 3 m. The joint segments 10, which can consist of

av et egnet kunststoff, for eksempel polystyrol, har boringer 11 for gjennomføring av lengdetauene 3* 5- Slik det særlig går frem av fig. 2, strekker fugene seg i fra betongmantelens topp-punkt henholdsvis bunnpunkt mot begge sider over en vinkel på of a suitable synthetic material, for example polystyrene, has bores 11 for passing the length ropes 3* 5- As can be seen in particular from fig. 2, the joints extend from the concrete mantle's top point or bottom point towards both sides over an angle of

ca. 60°. Hvert fugesegment strekker seg altså over et-bueområde med en vinkel på ca. 120°. Den av siksaktauene 7 dannede armering strekker seg likeledes over en sektor på ca. 120°, idet ca. 60° befinner seg i den øvre halvdel, mens de resterende 60° befinner seg i den nedre halvdel. Fugene 9 strekker seg forøvrig segmentaktig gjennom betongmantelen 2 frem til røret 1. about. 60°. Each joint segment thus extends over an arc area with an angle of approx. 120°. The reinforcement formed by the zigzag ropes 7 likewise extends over a sector of approx. 120°, as approx. 60° is in the upper half, while the remaining 60° is in the lower half. The joints 9 otherwise extend segmentally through the concrete jacket 2 up to the pipe 1.

Claims

1. Concrete sheathing for pipelines with plastic rope reinforcement prestressed before the concrete hardens. and/or synthetic mats, characterized by the fact that in the upper and lower areas of the concrete mantle at distances from each other there are arranged segment-shaped joints (9) extending up to the pipe itself (l)" and by the fact that the sides of the concrete mantle are additionally provided with a zigzag-shaped reinforcement of plastic rope.

2. Concrete mantle according to claim 1, characterized in that joint segments (10) of an elastic synthetic material are arranged in the joints (9), which are known per se.

3. Concrete casing according to claims 1 and 2, characterized in that the joints (9) extend laterally from the top or bottom of the concrete casing over an angle of approx. 60° to both sides.

4. Concrete casing according to claims 1-3, characterized in that each laterally arranged zigzag-shaped reinforcement extends over an angle of approx. 120°.

5. Concrete casing according to claims 1-4, characterized in that the zigzag-shaped reinforcement is formed from zigzag rope. (7) which are attached with their ends to the longitudinal ropes (3, 5) or ring ropes (4, 6) in the prestressed reinforcement and are attached in pairs in the middle area of the reinforcement to each other by means of clamps (8).

6. Concrete casing according to claims 1-5, characterized in that with a two-layer prestressed reinforcement, respective zigzag-shaped reinforcements are arranged on the side and are attached to the outer longitudinal ropes (3) and ring ropes (4) and/or to the inner longitudinal ropes (5) and ring rope (6).