Water Transport Solutions
Hafen von Piombino, Livorno, Italien | 2014
The Port Master Plan includes the construction of a new dock with a 350 m long and 50 m wide East Quay. The dock will be dredged to 20 m below average sea level (l.m.m.).
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Die ursprüngliche Ausschreibung für den Ostkai sah eine Lösung mit kombinierten Spundwänden aus Rohren vor, bei der die tragenden Elemente aus 38 m langen Stahlrohrpfählen, Ø 2060 mm, Stahlgüte S420 MH, mit einer variablen Wandstärke von 26 und 32 mm in Abhängigkeit vom Bemessungstiefgang bestanden; die angebotenen Zwischenspundbohlen waren 29 m lange Z-Profile mit einem Elastischen Widerst-moment (cm3) von 3 8703/ Doppelträger in Stahlgüte S430 GP.
Die Kombinierte Spundwand sollte -0,50 m unter l.m.m. mit Stahlankern Ø 120 mm, je einem pro Primärelement, an einem Stahlbetonträger verankert werden, der in der Nähe des Wellenbrechers an der Seeseite der Kaianlage positioniert war (siehe «Typischer Querschnitt»). Der Abstand zwischen der Hauptwand und dem Ankerbalken betrug ca. 38 m.
Um eine wirtschaftlichere Lösung und eine schnellere Lieferung zu ermöglichen, schlug ArcelorMittal in Zusammenarbeit mit CMC eine alternative Konstruktion vor, die spiralgeschweißte Rohre mit einer konstanten Wandstärke von 26 mm (bei Bedarf lokal verstärkt), eine höhere Verankerung und eine wirtschaftlichere Zwischenspundwand vorsah.
Die alternative Lösung bestand aus Stahlrohrpfählen mit einem Durchmesser von 2060 mm, die mit zwei inneren Versteifungsstahlplatten (600 x 26 mm) verstärkt waren, die an die Krümmung des Rohrs angepasst und sowohl parallel als auch senkrecht zur Längsachse des Rohrs verschweißt waren. Sie werden an den Stellen mit den höchsten Spannungen angebracht: 90° von den Kupplungen von Höhe -4,50 m bis -25,00 m unter l.m.m. Als Zwischenprofil für die Spundbohlen wurde ein AZ 28-700 in S430 GP mit einem elastischen Widerst-moment (cm3) von 3 865 ausgewählt.
Die tatsächliche Position des Ankers wurde von -0,50 m auf +0,50 m über dem Wasserspiegel außerhalb der üblichen Gezeitenbewegungen angehoben, um den Korrosionsbeeinflussung zu verringern. Die Anhebung des Verankerungspegels bewirkt eine andere Verteilung der einwirkenden Kräfte, wodurch sich die Belastungen des Rohrs in etwas größerer Höhe geringfügig erhöhen, während die Verankerungskräfte reduziert werden. Diese Reduzierung der auf den Anker wirkenden Kräfte verlängert dessen Lebensdauer bei Beibehaltung seines Durchmessers (Ø 120 mm). Den höheren Spannungen im Rohrpfahl wird jedoch durch die Positionierung der Verstärkungsplatten im Inneren entgegengewirkt.
Die Bemessung dieser kombinierten Spundwand aus Rohren erfolgte gemäß Eurocode 3 (Teil 4 und Teil 5) und Eurocode 8 (seismische Bemessung).
Die Mindestlebensdauer der Kaimauer beträgt 100 Jahre, ohne Berücksichtigung der zusätzlichen Maßnahmen, die die Lebensdauer auf bis zu 300 Jahre verlängern können, darunter
- Stahlspannungsnachweis unter Berücksichtigung eines Korrosionsverlusts über 100 Jahre
- Beschichtung der oberen 7 Meter der kombinierten Spundwand
- Kathodischer Schutz (des Verankerungssystems, der kombinierten Wand und der Betonbewehrung);
- Hinterfüllung der Stahlrohre mit Beton und Injektionsverfestigung (dies trägt auch dazu bei, eine Ovalisierung zu vermeiden und die Trägheit der Pfähle zu erhöhen).
Aufgrund der Bodenerkundungen, bestehend aus einer oberen mitteldichten Schluffschicht (ϕ =30°~34°) bis -30,00 m unter Geländenähe und einer unteren sandigen Tonlehmschicht (cu=110-150 kPa) bis -50,00 m unter Geländenähe, konnte ein normalfrequenter Vibrationsbär für die Installation eingesetzt werden. Als Teil der Dienstleistungen von ArcelorMittal wurde außerdem ein komplett maßgeschneidertes Führungsgestell/Ramm-(Führungs) gerüst an die Baustelle geliefert, um das präzise Einbringen der 111 Rohrpfähle zu ermöglichen. Das Einbringen erfolgte zwischen Juni und Oktober 2014.
Das Projekt im Hafen von Piombino zeigt perfekt die Vorteile einer Zusammenarbeit mit den technischen Dienstleistungen von ArcelorMittal. Dank dieser Zusammenarbeit zwischen Planern, Bauunternehmern und Lieferanten konnte eine einfachere und kostengünstigere Lösung realisiert werden. Die verschiedenen technischen Änderungen führten zu einer einfacheren Ausführung und zu erheblichen Einsparungen beim Stahlgewicht (die installierten Zwischenpfähle sind 20 % leichter als die ausgeschriebenen).
