Γενική Διάταξη Λιμενικών Έργων

Transcript

1 Γενική Διάταξη Λιμενικών Έργων Η διάταξη των έργων σε ένα λιμένα πρέπει να είναι τέτοια ώστε να εξασφαλίζει τον ελλιμενισμό των πλοίων με ευκολία και την φορτοεκφόρτωση των εμπορευμάτων και αποεπιβίβαση επιβατών με ασφάλεια και ταχύτητα. Θα πρέπει λοιπόν να διασφαλίζεται: Άνετη πρόσβαση των σκαφών στο λιμάνι, Κατάλληλα σχεδιασμένη είσοδος, Επαρκής χώρος ελιγμών, Αποφυγή ανεπιθύμητων προσχώσεων ή διαβρώσεων του πυθμένα και της ακτής. Για την ορθολογική μελέτη της γενικής διάταξης των έργων θα πρέπει να ληφθούν υπόψη: Δίαιτα ανέμων, κυμάτων, ρευμάτων Στερεομεταφορά πριν την κατασκευή των λιμενικών έργων. Ύπαρξη εκβολών ποταμών ή χειμάρρων στην γειτονιά των έργων. Με τη κατάλληλη διάταξη των έργων πρέπει να επιτυγχάνεται ηρεμία στη θαλάσσια επιφάνεια του λιμένα, και να αποφεύγεται η δημιουργία φαινομένων μακρών ταλαντώσεων και συντονισμού μέσα στη λιμενολεκάνη με χρήση απορροφητικών διατάξεων και κατάλληλης γεωμετρίας των λιμενικών έργων.

2 Δίαυλος Προσέγγισης Βυθοκόρηση λωρίδας πυθμένα, συνήθως τραπεζοειδούς διατομής, μέχρι το απαιτούμενο βάθος, για να εξασφαλίζεται επαρκής προσπέλαση από τα ανοιχτά μέχρι την είσοδο του λιμένα, σε περιοχές με διαμόρφωση πυθμένα και βάθη που δεν επαρκούν για το βύθισμα των σκαφών που θα εξυπηρετηθούν από το λιμένα. Δημιουργείται έτσι δίαυλος προσέγγισης του λιμένα, με γεωμετρικά χαρακτηριστικά που καθορίζονται με βάση το μέγιστο σκάφος που θα τον διαπλεύσει και τις τοπικές συνθήκες κυματισμών και ποιότητας εδάφους. Οι συνθήκες πλεύσεως στο δίαυλο παρομοιάζουν με αυτές της ανοιχτής θαλάσσης και δεν επιβάλλεται αξιόλογη μείωση στην ταχύτητα των σκαφών. Η πιο βασική και κρίσιμη παράμετρος στη γεωμετρία των διαύλων είναι το απατούμενο βάθος βυθοκόρησης. Το βάθος αυτό ορίζεται κυρίως από το μέγιστο βύθισμα του σκάφους σχεδιασμού (έμφορτου) που προβλέπεται να ελλιμενισθεί. H PIANC προτείνει, ως πρώτη προσέγγιση μια προσαύξηση του βυθίσματος κατά 15% περίπου ή 1,5m 2,5m ανάλογα με το μέγεθος του σκάφους και την ποιότητα του πυθμένα. Για τις μέσες ελληνικές συνθήκες μια προσαύξηση του βυθίσματος κατά 2m θεωρείται επαρκής.

3

4 Είσοδος λιμένα Χρειάζεται προσεκτικό σχεδιασμό, ώστε να εξασφαλίζεται γρήγορη και ασφαλής είσοδος των σκαφών στην προστατευόμενη περιοχή του λιμένα. Δύο αντικρουόμενα κριτήρια για τον προσανατολισμό και το πλάτος εισόδου: Για λόγους ναυσιπλοϊας η είσοδος καλό είναι να βρίσκεται σε άμεση επικοινωνία με το ανοικτό πέλαγος και να είναι όσο το δυνατόν ευρύτερη. Όσο πιο στενή και προφυλαγμένη η είσοδος τόσο μικρότερο ποσό κυματικής ενέργειας και φερτών υλών εισδύει στη λιμενολεκάνη με αποτέλεσμα να δημιουργούνται ευνοϊκότερες συνθήκες για επίτευξη ηρεμίας της ελεύθερης επιφάνειας. Προσανατολισμός εισόδου τέτοιος ώστε τα εισερχόμενα σκάφη στο λιμένα να έχουν τους επικρατούντες ανέμους από μπροστά. Εγκάρσιοι άνεμοι και κυματισμοί δημιουργούν δύσκολες συνθήκες χειρισμού του σκάφους κατά την κρίσιμη φάση της εισόδου του στη λιμενολεκάνη, και θα πρέπει να αποφεύγεται διάταξη των έργων που να επιτρέπει συχνά τέτοιες συνθήκες. Σε κάθε περίπτωση η είσοδος δεν θα πρέπει να «βλέπει» προς την ακτή, αλλά όσο γίνεται προς το ανοικτό πέλαγος ώστε οι ελιγμοί προσέγγισης των σκαφών να είναι ασφαλείς και εύκολοι.

5 Είσοδος λιμένα (συνέχεια) Αποφεύγουμε να τοποθετούμε την είσοδο στη ζώνη θραύσεως των κυματισμών λόγω των δυσχερειών που προκύπτουν στο χειρισμό των σκαφών. Συχνά η είσοδος διαμορφώνεται μέσω των εξωτερικών λιμενικών έργων, τα ακρομώλια των οποίων διαθέτουν και την κατάλληλη σήμανση. Σε περίπτωση που δεν είναι δυνατόν να αποφύγουμε τους εγκάρσιους ανέμους και κυματισμούς, τότε συνιστάται να δημιουργούνται ήρεμες συνθήκες στην είσοδο με προέκταση του προσήνεμου έργου σε ικανοποιητικό μήκος, έστω ενός μήκους πλοίου σχεδιασμού. Σε τέτοιες περιπτώσεις καλόν είναι η υπερκατασκευή του εξωτερικού έργου να ανυψώνεται, ώστε να μειώνονται και οι πιέσεις του ανέμου στα πλευρά του εισερχόμενου σκάφους. Για την επίτευξη όσο το δυνατόν ήρεμων συνθηκών στην περιοχή της εισόδου, τα εξωτερικά έργα που την οριοθετούν συνιστάται να διαμορφώνονται με πρανή, τουλάχιστον σε ένα μήκος κοντά στην είσοδο, ώστε να απορροφάται η κυματική ενέργεια στο σώμα του έργου. Εξωτερικά έργα με κατακόρυφο μέτωπο κοντά στα ακρομώλια μπορεί να δημιουργήσουν δυσχερείς συνθήκες ναυσιπλοϊας στην είσοδο λόγω των ανακλώμενων και ημιστάσιμων κυματισμών που προκαλούνται στην περιοχή αυτή.

6 Είσοδος λιμένα (συνέχεια) Ως πλάτος W εισόδου θεωρούμε το ελάχιστο μήκος κάθετα προς τον άξονα για το οποίο ισχύει το ελάχιστο απαιτούμενο βάθος. Ως προς το απαιτούμενο βάθος στην είσοδο ισχύουν όσα αναφέρθηκαν για το δίαυλο προσέγγισης. Συνήθως ένα ποσοστό 15% επι πλέον του μέγιστου βυθίσματος του πλοίου σχεδιασμού είναι αρκετό για τον καθορισμό του ελάχιστου βάθους εισόδου. Εναλλακτικά, μια προσαύξηση της τάξεως του m στο βύθισμα του έμφορτου σκάφους δίδει το βάθος μιας ασφαλούς εισόδου λιμένα. Το πλάτος W ελεύθερης εισόδου κυμαίνεται συνήθως μεταξύ 100 m και 250 m ανάλογα με το μέγεθος του λιμένα. Συνιστάται το W να είναι περίπου ίσο με το μήκος του μέγιστου πλοίου που προβλέπεται να εξυπηρετηθεί στο λιμένα. Για μικρά λιμάνια μπορεί σαν πλάτος εισόδου να δεχθούμε τιμές γύρω στα 50 m.

7 Επιφάνεια Ελιγμών Όταν το σκάφος εισέλθει στη λιμενολεκάνη χρειάζεται να μηδενίσει την ταχύτητά του ώστε να προβεί σε ελιγμούς της αγκυροβόλησης και πρόσδεσής του. Πρακτικά αυτό μπορεί να γίνει για συνήθεις ταχύτητες 8-11 κόμβων, σε ένα μήκος 2-3 L, L μήκος σκάφους. Μεγαλύτερες αποστάσεις μπορεί να χρειάζονται για μεγάλα πλοία με σύγχρονο υδροδυναμικό σχήμα. Εαν το σκάφος διαθέτει εξοπλισμό σε μηχανισμούς ελιγμών καθως και έλικα π.χ. Μεταβλητου βήματος, η παραπάνω απόσταση μπορεί να μειωθεί σε 1.5 L. Ο χώρος που απαιτείται για τη ακινητοποίηση του πλοίου διατίθεται στον προλιμένα, που βρίσκεται μεταξύ εισόδου και κυρίως λιμένα ή στην πλησιέστερη στην είσοδο λιμενολεκάνη. Εκτός από την επιβράδυνσή του, το σκάφος εκτελεί, μετά από ένα αρχικό στάδιο ευθύγραμμης κίνησης, ελιγμούς ώστε να τοποθετηθεί σε κατάλληλη θέση ως προς το κρηπίδωμα πρόσδεσής του που είναι δεδομένο εκ των προτέρων. Η θαλάσσια αυτή έκταση ονομάζεται επιφάνεια (ή κύκλος) ελιγμών με διαστάσεις που καθορίζονται από το σκάφος σχεδιασμού του λιμένα. Εάν ο λιμένας είναι αρκετά μεγάλος τότε μπορεί να προβλέπονται πάνω από μία επιφάνειες ελιγμών ανά αποστάσεις 1 km περίπου.

8 Επιφάνεια Ελιγμών (συνέχεια) Η απαιτούμενη διάμετρος του κύκλου ελιγμών βρίσκεται σε άμεση συνάρτηση με το είδος των πηδαλίων και ελίκων που διαθέτει το σκάφος, με τη χρήση ή όχι ρυμουλκών, με τη χρήση αγκυρών και δελφύων αναδιπλώσεως. Για δυσμενείς περιπτώσεις ελιγμών με τα ίδια μέσα του σκάφους και ένα πηδάλιο, μια διάμετρος 4L είναι απαραίτητη, ενώ σε ευνοϊκές συνθήκες με σύγχρονα συστήματα πλοήγησης μπορεί να επαρκεί διάμετρος 3L. Αντί κύκλου ελιγμών μπορούμε να αρκεσθούμε σε έλλειψη με άξονες 3L και 2L, με τον κύριο άξονα κατα μήκος της πορείας εισόδου του πλοίου.

9 Επιφάνεια Ελιγμών (συνέχεια) Εαν οι ελιγμοί πραγματοποιούνται με τη βοήθεια ρυμουλκών τότε η αναγκαία διάμετρος του κύκλου ελιγμών μπορεί να μειωθεί σε 2L. Ανάλογη μείωση επιτυγχάνεται όταν το σκάφος διαθέτει δεύτερο πηδάλιο ή πλευρική έλικα. Το απαιτούμενο βάθος μπορεί να είναι κατά τι μικρότερο από αυτό της εισόδου. Ένα περιθώριο ασφαλείας περί το 1.5 m κάτω από το μέγιστο βύθισμα του πλοίου σχεδιασμού είναι τις περισσότερες φορές επαρκές. Η επιφάνεια ελιγμών θα πρέπει, για αποφυγή ατυχημάτων, να περιβάλλεται με ζώνη ασφαλείας από σταθερά εμπόδια ή αγκυροβόλια σκαφών. Γίνεται δεκτό πως το πλάτος αυτής της ζώνης είναι κατ ελάχιστον 1.5B, B το πλάτος του πλοίου, και οπωσδήποτε πάνω από 30 m.

10 Γενική Διάταξη Εξωτερικών Λιμενικών Έργων Εξωτερικά λιμενικά έργα ή έργα προστασίας του λιμένα καλούνται εκείνα τα έργα που έχουν ως προορισμό να εξασφαλίζουν όσο το δυνατόν ηρεμότερες συνθήκες στις λιμενολεκάνες και τις θέσεις παραβολής, κυρίως από την άποψη των ανεμογενών κυματισμών. Τα εξωτερικά έργα μπορεί να είναι: (α) κυματοθραύστες: επιμήκεις κατασκευές συνήθως παράλληλες προς την ακτή χωρίς να επικοινωνούν με αυτή. (β) μώλοι: έργα προστασίας που επικοινωνούν με την ακτή και διακρίνονται σε προσήνεμους και υπήνεμους. Οι προσήνεμοι μώλοι προστατεύουν το λιμένα από τους κύριους κυματισμούς. Οι υπήνεμοι μώλοι προστατεύουν το λιμένα από κυματισμούς δευτερεύουσας διεύθυνσης. Συχνά οι υπήνεμοι μώλοι προστατεύονται μερικώς από τους προσήνεμους. (γ) βραχίονες: συχνά σε παράλληλα ζεύγη διαμορφώνουν εισόδους λιμένων που βρίσκονται στο εσωτερικό της ακτής ή σε ποταμούς. Οι βραχίονες σε ζεύγη αυξάνουν επίσης την ταχύτητα ροής και εμποδίζουν έτσι τις αποθέσεις φερτών. Το ελεύθερο άκρο των έργων προστασίας ονομάζεται ακρομώλιο και το άκρο σε επαφή με την ακτή «ρίζα».

11 Γενική Διάταξη Εξωτερικών Λιμενικών Έργων (συνέχεια)

12 Γενική Διάταξη Εξωτερικών Λιμενικών Έργων (συνέχεια) ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΦΕΡΤΩΝ Το πρόβλημα της επίδρασης των προς κατασκευή λιμενικών έργων στη δίαιτα της μεταφοράς των ιζημάτων στην περιοχή είναι ιδιαίτερα σημαντικό. Κατα κανόνα τα λιμενικά έργα τοποθετούνται κοντά στην ακτή, στη ζώνη μετά τη θραύση των κυμάτων, εκεί δηλαδή που συμβαίνει το μεγαλύτερο ποσοστό της στερεομεταφοράς. Κατά συνέπεια η επίδραση των έργων στη στερεομεταφορά της ακτής μπορεί να είναι σημαντική. Τα φαινόμενα που συνήθως προκαλούνται από τα εξωτερικά λιμενικά έργα ως προς το θέμα των φερτών, είναι συγκέντρωση φερτών ανάντι του (προσήνεμου) μώλου, διάβρωση ακτής κατάντι του (υπήνεμου) μώλου, αποθέσεις στην περιοχή της εισόδου, του διαύλου προσέγγισης, κ.ο.κ.

13 Γενική Διάταξη Εξωτερικών Λιμενικών Έργων (συνέχεια) Η λύση τέτοιων προβλημάτων δεν είναι εύκολη υπόθεση και πολλές φορές καταφεύγουμε στη μέθοδο μεταφοράς των αποθέσεων με άντληση από ανάντι σε κατάντι τμήμα του λιμένα (sand bypassing), ώστε να ελαχιστοποιούνται οι απαιτούμενες βυθοκορήσεις συντήρησης των βαθών. Η γενική ιδέα είναι να προσπαθούμε με τη μορφή που θα δώσουμε στα εξωτερικά λιμενικά έργα να ευνοείται η μεταφορά των ιζημάτων προς τα βαθειά, όπου δεν ενοχλούν.

14 Γενική Διάταξη Εξωτερικών Λιμενικών Έργων (συνέχεια) Τα έργα προστασίας τοποθετούνται κατ αρχήν έτσι ώστε μεταξύ αυτών και των εσωτερικών λιμενικών έργων να υπάρχει ο απαραίτητος χώρος για μια ήρεμη λιμενολεκάνη, τις επιφάνειες ελιγμών και τα απαραίτητα περιθώρια ασφαλείας. Κατόπιν γίνεται έλεγχος κατά πόσον τα εξωτερικά έργα βρίσκονται για ένα μεγάλο μήκος τους στη ζώνη θραύσης των κυματισμών. Ελέγχονται επιλεγμένες τιμές υψών κύματος και γίνονται οι αναγκαίες μετακινήσεις των έργων ώστε να τοποθετηθούν εκτός της ζώνης θραύσης των κρίσιμων κυματισμών σχεδιασμού.

15 Γενική Διάταξη Εξωτερικών Λιμενικών Έργων (συνέχεια) Ακολουθεί το σημαντικό βήμα της διαμόρφωσης της εισόδου. Θα πρέπει επίσης να εξετάζεται η δυνατότητα ανανέωσης των υδάτων ώστε να μειώνεται κατά το δυνατόν η ρύπανση της λιμενολεκάνης. Όσον αφορά τα εξωτερικά λιμενικά έργα, το θέμα αντιμετωπίζεται συνήθως με πρόβλεψη ανοιγμάτων στο σώμα του έργου ώστε να υποβοηθάται η κυκλοφορία των νερών.

16 Γενική Διάταξη Εσωτερικών Λιμενικών Έργων Η διάταξη των κρηπιδωμάτων και άλλων εσωτερικών εγκαταστάσεων του λιμένα ακολουθούν τις αρχές που αναφέρθηκαν προηγουμένως. Σημαντικό ρόλο στη γενική διάταξη των εσωτερικών λιμενικών έργων (κρηπιδωμάτων και άλλων εσωτερικών εγκαταστάσεων του πυθμένα) παίζει η φύση του εδάφους στην περιοχή των έργων. Εάν έχουμε βραχώδη πυθμένα είναι προτιμότερο συνήθως να προωθείται η γραμμή των κρηπιδωμάτων μέχρι το επιθυμητό βάθος, ώστε να αποφευχθούν δαπανηρές εκσκαφές του βραχώδους πυθμένα. Εάν ο πυθμένας είναι χαλαρός τότε η θέση των κρηπιδωμάτων ορίζεται, μεταξύ άλλων, και απο μια λεπτομερή τεχνικοοικονομική σύγκριση επιχώσεων- βυθοκορήσεων. Υπενθυμίζεται πως οι επιφάνειες ελιγμών θα πρέπει να απέχουν ένα περιθώριο ασφαλείας m από όλα τα πρυμνοδετημένα ή παραβεβλημένα πλοία που προβλέπονται στα κρηπιδώματα. Επίσης η γεωμετρική μορφή της κρηπίδας δεν θα πρέπει να περιέχει κατά το δυνατόν οξείες γωνίες ή καμπύλες μικρής ακτίνας καμπυλότητας, έτσι ώστε: να γίνεται καλύτερη εκμετάλλευση του χώρου, Να διευκολύνονται οι ελιγμοί των σκαφών, Να μην δυσχεραίνεται η λειτουργία του μηχανικού εξοπλισμού του κρηπιδώματος

17 Γενική Διάταξη Εσωτερικών Λιμενικών Έργων (συνέχεια) Η διαχρονική ανάπτυξη του λιμένα συνδέεται κατά κύριο λόγο με την απαιτούμενη λωρίδα χερσαίου χώρου παράλληλα με τα κρηπιδώματα. Παλαιά η λωρίδα αυτή είχε πλάτος γύρω στα 50 m. Με την τεχνολογική εξέλιξη του χειρισμού των φορτίων αυξήθηκε στα 100 m και 200 m. Αποτέλεσμα: η τάση μεταστροφής από τους προβλήτες σε διάταξη κτενιού στα ευθειογενή κρηπιδώματα παράλληλα προς την ακτή, που εξασφάλιζαν μεγάλες χερσαίες εκτάσεις.

18 Γενική Διάταξη Εσωτερικών Λιμενικών Έργων (συνέχεια) Η γραμμική διάταξη (β) δεσμεύει πολύ μεγαλύτερο μήκος ακτής, πράγμα που πολλές φορές είναι πολύ δαπανηρό ή αδύνατο για άλλους λόγους. Στις περιπτώσεις αυτές προτείνονται φαρδείς προβλήτες για αύξηση του αναπτύγματος των κρηπιδωμάτων. Το πλάτος τους είναι της τάξεως των 300 m και μπορεί να έχουν κάποια κλίση ως προς την ακτογραμμή εάν αυτό διευκολύνει την προστασία από κυματισμούς ή άλλες λειτουργικές ανάγκες.

19 Το μήκος των κρηπιδωμάτων καθορίζεται από τις επί μέρους θέσεις παραβολής και πρυμνοδέτησης. Η θέση παραβολής που φιλοξενεί σκάφος μήκους L πρέπει να έχει μήκος b = L+30 40m ή b = 1.2L. Το βάθος h των κρηπιδωμάτων, δηλαδή το ελάχιστο βάθος θαλάσσης στην κρηπίδα, ορίζεται από το μέγιστο βύθισμα d max του σκάφους σχεδιασμού. Στην τιμή αυτή προσθέτουμε ένα ποσό ασφαλείας (πόδι πιλότου) της τάξεως του 1 m ώστε να αντιμετωπίζονται τυχόν κατακόρυφες κινήσεις λόγω κυματικής αναταραχής. Ετσι έχουμε h = d max + 1 m. Το πλάτος των νηοδόχων καθορίζεται από το πλήθος των θέσεων παραβολής που διαθέτουν. Εάν το βάθος της νηοδόχου είναι μόνο ενός μήκους πλοίου τότε το ελάχιστο πλάτος είναι π = 2Β + 30m 3.5B, ενώ για τις λοιπές περιπτώσεις έχουμε εν γένει π = 2Β + 35m 4B.