مقاله طرحی نوین در ساخت اسکله های شناور

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله طرحی نوین در ساخت اسکله های شناور دارای ۱۰۵ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله طرحی نوین در ساخت اسکله های شناور  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله طرحی نوین در ساخت اسکله های شناور،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن مقاله طرحی نوین در ساخت اسکله های شناور :

مقدمه
اسکله ها تأسیساتی می باشند که به منظور پهلوگیری کشتی جهت انجام بارگیری یا تخلیه کالاها و یا به منظور سوار و پیاده نمودن مسافرین مورد استفاده قرار می‌گیرند انواع مختلفی از این نوع تأسیسات وجود دارد که برحسب نوع استفاده و مصالح مختلف طبقه بندی می شوند

تأسیسات پهلوگیری علاوه بر ایجاد تکیه گاه برای پهلوگیری ممکن است برای مهاربندی کشتی ها تامین رابطه بین کشتی و خشکی و درنهایت به عنوان دیوار حائل نیز به کار روند. چنانچه سازه پهلوگیر همه وظایف اشاره شده در بالا را دارا باشد آن را اصطلاحاً اسکله دیوار ساحلی (Quary wall) گویند و عمدتاً به صورت ثقلی طراحی می شود اگر علاوه بر نقش پهلوگیری به منظور

مهاربندی و تأمین رابطه بین خشکی و کشتی مورد استفاده قرار گیرد آن را اسکله جدا از ساحل (wharf) می نامند و ممکن است از نوع ثقلی، شمع و عرشه و غیره باشد. ممکن است سازه فقط نقش مهاربندی را داشته باشد و درآن صورت یا به صورت شناور (عمدتاً برای کشتی های حمل نفت که در آبهای عمیق پلهو می گیرند (Mooring Buoy) و یاثابت می باشد که اصطلاحاً ستون مهاربند یا دولفین (Dolphin) به آنها اطلاق می شود.

اسکه شناور :
این نوع اسکله همانطور که از نام آن مشهود است به صورت شناور بوده و برای مناطقی که تغییرات جزر و مد درآنها زیاد است کارآیی مطلوبی دارد همچنین درصورتیکه عمق بستر درپای اسکله زیاد باشد و یا عرض رودخانه یا دریاچه یا محل استقرار اسکله تا ساحل زیاد باشد و ساخت پایه مقرون به صرفه نباشد و یا اینکه رودخانه یا دریاچه و یا دریا دارای بستر سست باشد استفاده از اسکله

شناور اقتصادی است از مزایای دیگر این سیستم امکان انتقال آن از نقطه ای به نقطه دیگر بندر و حتی از بندری به بندی دیگر می باشد طول رپی که ساحل را به اسکله شناور متصل می کند برحسب تغییرات سطح آب و نوع خودروی عبور کننده تعیین می شود و این موضوع بر هزینه اسکله اثر می گذارد از معایب این اسکله نوسان آن درحین تخلیه و بارگیری شناور می باشد لذا در بنادر تجاری مورد استفاده کمتر و در بنادر تفریحی ومسافرتی استفاده بیشتری دارد.

اسکله شناور که درقرن حاضر به عنوان رقبای اصلی اسکله های ثابت شناخته شده است درحقیقت ماحصل تلاش طراحان دررفع مشکلات موجود در کاربرد اسکله های ثابت می باشند. سرویس دهی مناسب درشرایط جز و مد امکان توسعه در بنادر با فضای محدود، مدت زمان کوتاهتر درساخت، تعمیر و توسعه و همچنین هزینه اجرایی کمتر در بسیاری شرایط از جمله عواملی بوده

اند که کاربرد اسکله شناور را روز افزون نموده اند اکنون با وجود کیلومترها مرز آبی درایران و اهمیت حمل ونقل دریایی در رشد توسعه اقتصادی کشور و از سوی دیگر تجربیات عملی بسیار اندک در طراحی و ساخت این اسکله ها درکشورمان، مطالعه و تحقیق درطراحی و ساخت این اسکله ها بسیار حائز اهمیت است.

اجزاء اسکله های شناور :
۱-بدنه اصلی :
بدنه اصلی اسکله های شناور از به هم متصل شدن قعطات شناوری که خود به یکی از اشکال پانتون تکی، پانتون دوقلو یا کاتاماران و قطعه نیمه مستغرق می باشد، تشکیل شده است. نحوه اتصال این قطعات شناور می تواند به صورت اتصال پانتون‌های بزرگ، اتصال پانتونهای کوچک با عرشه فردی یا اتصال پانتونتهای کوچک با عرشه یکپارچه باشد.
۲-پل دسترسی:

این سازه به منظور اتصال بدنه اصلی اسکله به ساحل احداث می‌شود و انواع گوناگونی دارد که مهمترین آنها پلهای مفصلی، پلهای شناور و پایه ای و گوه ای، پلهای متحرک و پلهای قائم بالا رونده می باشند.
۳-سیستم مهاربندی :
مجموعه عناصری هستند که از یک سو تأمین کننده ایمنی لازم حین عملیات نقل وانتقال کالا بوده و از سوی دیگر اجازه حرکات قابل قبولی را نیز در جهات طولی وعرضی به اسکله می دهند. این عناصر خودبه گونه های مختلفی می باشند که مهمترین آنها عبارتند از :
سیستم مهاربندی فقط درون ساحلی

سیستم مهاربندی با کابلهای درون ساحلی و برون ساحلی
سیستم مهاربندی شامل دلفین های مهاری و سیستم مهاربندی شامل کابلهای زیر سطحی دو طرفه
۴-سیستم ضربه گیر :
مجموعه عناصری هستند که انرژی ضربه حاصل از پهلوگیری کشتی را جذب می‌کنند.

عوامل مؤثر در طراحی اسکله های شناور :
انتخاب سیستم سازه ای اسکله صرفاً به وضعیت ژئوتکنیکی بستر منحصر نمی باشد بلکه عواملی چند در انتخاب سیستم سازه ای اسکله ها دخیل هستند که از آن جمله به عوامل زیر می توان اشاره کرد:
– نوع بهره برداری از اسکله (بارگذاری)
– وضعیت ژئوتکنیکی محل احداث اسکله
– نوع مصالح موجود و قابل دسترس
– تکنولوژی ساخت و نیروی متخصص

– زمان اجرا
– شرایط هیدرودینامیکی و با د جریان های دریایی
– زلزله با توجه به عمر مفید سازه
– هزینه اجرا و هزینه های نگهداری

معیار طراحی و آنالیز اسکله شناور :
پس از نتیجه گیری از عوامل موثر درطرح سازه ای اسکله ها درصورت نیاز به اجرای اسکله شناور، به لحاظ شناور بودن روی آب باید معیارهای زیر در طراحی تأمین شوند:
– رانندگی راحت، تخلیه و بارگیری ایمنی در مدت شرایط طوفان های شدید
– ایمنی خوب درمدت طوفانهای شدید

– مقاومت در برابر بار امواج و عدم نفوذپذیری آب به داخل آنها
حرکات قطعات شناور و بارهای وارده بر سازه آنها نقش مهمی در کیفیت کاری آنها دارد و معمولاً حرکات بیش از حد شناور، مانع از انجام عملیات می گردد لذا در طراحی شناور ها حداقل حرکت ومیل به پابرجایی درحالت مدنظر بالا، فضای کافی برای تجهیزات و هزینه پایین فاکتورهای اساسی هستند.

طراحی اسکله شناور :
درطراحی اسکله های شناور ویا پل های شناور باید درنظر داشت که بارهای زنده و مرده توسط نیروی بویانسی آب تحمل می شود. در طراحی یک قطعه شناور (پل یا اسکله) از تئوری تیر برروی بستر الاستیک (Beam on Elastic Foundation) استفاده می شود. طراحی و اندرکنش سازه، موج انجام می شود مشابه آنچه در کشتی ها در اثر بار موج انجام می شود ماهیت این روش بر این فرض است که جریانی که ازیک مقطع عبور می کند درمقاطع دیگر پل و یا اسکله اثر ندارد با

استفاده از تئوری نواری می توان اثر موج برسازه را در دامنه فرکانسی تحلیل نمود ماکزیمم پاسخ (خمش- برش- پیچش-تغییر مکان) را می توان با استفاده از اثر طیفی بدست آورد برای این منظور یک مدل اجزای محدودی از پل و یا اسکله می توان تهیه کرد و از حل آن طیف پاسخ حرکت اسکله را تعیین نمود.

بارگذاری اسکله های شناور:
۱-بارهای موج و باد:
درمورد فعالیت های موج و باد پل یا اسکله شناورتحت اثر چهار بار زیر می باشد:
– بارهای جانبی دائمی موج و استاتیکی باد
– بارهای دینامیکی باد
– بارهای موج درمرتبه اول برخورد
– بارهای موجی که به آهستگی درحال تغییر است

باراستاتیکی باد مرکب است از نیروهای بالا برنده و مقاوم در برابر حرکت آب و عامل لنگر و واژگونی روی مقطع عرضی، بار دینامیکی باد، جزئی از مؤلفه تغییر این نیروها و لنگرها می باشد.
بارهای جانبی موج یکنواخت از نتایج انعکاس موج هستند. مولفه دینامیکی فعالیت موج مرکب است از مرتبه اول بارهای موج، سپس بارهای موجی که به آهستگی درحال تغییر هستند. درمرحله دوم تأثیرات امواج قرار دارند که این امر نتیجه تلفیق امواج با فرکانس نزدیک می باشد. بارهای موجی که به آهستگی درحال تغییر هستند در فرکانس هایی که به اندازه کافی پائین هستند اتفاق می افتد تا اینکه نزدیک فرکانس طبیعی سازه شوند.

۲- بارهای مرده: شامل وزن بدنه اصلی اسکله و کلیه تاسیسات وتجهیزات ثابت روی آن
۳- بارهای زنده: شامل وزن کلیه ماشین آلات متحرک بر اسکله، کالاها و افراد
۴- بارهای محیطی: که خود به چند شکل می تواند بر اسکله اثر کند. مهمترین آنها باد، جریان و موج می باشند که نیروهای حاصل از باد و جریان غالباً‌ بصورت نیروهای وارده از کشتی بر بولاردهای اسکله در نظر گرفته می شود. حساسیت اسکله های شناور نسبت به موج ایجاب می کند که غالباً‌ آنها را در حوضچه های حفاظت شده احداث نمایند.

۵- نیروهای مهاری: این نیروها توسط خطوط مهار کشتی به پایه های ثابت روی اسکله (بولاردها) وارد می شوند و مقادیر آنها تابع وزن کشتی، باد و جریان است. در این تحقیق از جداول نیروی بولارد برای کشتی های با تناژ مختلف از مراجع ژاپنی استفاده شده است.۶- نیروهای حاصل از ضربه کشتی در پهلوگیری: این نیروها در هنگام پهلوگیری کشتی به فندرها وارد می شوند. برای محاسبه نیروها ابتدا انرژی وارده را از رابطه‌ی زیر محاسبه می کنند:
(۱)
که در آن E کل انرژی ضربه ای، V¬¬¬¬n مولفه ی عمود بر اسکله ی سرعت کشتی، K ضرب خروج از مرکزیت، g شتاب گرانش، W1 وزن کشتی و W2 جرم افزوده که خود از رابطه زیر بدست می آید:
(۲)
که در آن D آبخور کشتی و طول کشتی و وزن مخصوص آب می باشد. نهایتاً با استفاده از جداول طراحی فندرها که در این تحقیق جداول شرکت بریجستون می باشد می توان نیروهای وارده را بدست آورد.

انتخاب یک سیستم شناور به منظور مدل سازی
جنس اسکله از فولاد انتخاب می شود که این بدلیل سهولت ساخت و اجرای آن نسبت به انواع بتنی یا لاستیکی است. اجزاء تشکیل دهنده بدنه اصلی بدلیل ساخت آسانتر و پایداری بهتر، از پانتونهای ساده انتخاب می شوند. ارزیابی مدلهای مختلف بهم بستن این قطعات شناور بهم نشان می دهد که سری پانتونهای بزرگ بهم مفصل شده با توجه به اینکه بدنه اصلی خود شامل عرضه نیز است از نظر اقتصادی و هزینه ساخت بهینه تر می باشند. از سویی در مواقع آسیب دیدگی نیز، تعویض قطعه معیوب به راحتی صورت گرفته و اسکله را از سرویس دهی مختل نمی‌کند. سیستم

مهاربندی انتخاب شده، مدل دولفین های مهاری می باشد. اسکله به کمک شمعهایی که در یک طرف پانتون یا در چهارگوشه آن نصب می شوند مهار می گردد. این روش مهاربندی بدلیل عدم نیاز به تکنولوژی پیچیده و مصالح قابل دسترس در ایران کاربرد بیشتری دارد و معمولاً‌ شمع کوبی در یک طرف پانتونها هم از نظر سهولت اجرایی و هم سهولت تعمیرات در مواقع آسیب دیدگی بر شمع کوبی در چهار گوشه ترجیح داده می‌شود. در یان روش معمولاً پانتونها توسط اتصالات طوقه ای شکل به شمع ها وصل می گردند.

تیپ بندی اسکله های شناور
با توجه به اینکه اسکله های شناور برای طیف وسیعی از شناورها کاربرده دارند، سه تیپ خاص از آنها به منظور ارزیابی رفتار انتخاب شده و بارگذاری لازم نیز برهمین اساس صورت گرفته است.
اسکله مسافری
برای سرویس دهی به کشتی های با حداکثر تناژ ۵۰۰ تن با عر ض پیشنهادی ۳،۴،۵ متر بدون عبور ماشین آلات بر عرشه آن.
اسکله باربری سبک

برای سرویس دهی کشتی های با حداکثر تناژ ۵۰۰ تن با عرض پیشنهادی ۵،۶،۷ متر که اجازه عبور وانت بر آن داده می شود.
اسکله باربری نیمه سنگین
برای سرویس دهی به کشتی های با حداکثر تناژ ۱۵۰۰۰ تن با عرض پیشنهادی ۶،۷،۸ متر که مجهز به یک جرثقیل متحرک ۵ تن بوده و اجازه عبور کامیون ۱۰ تن بر آن داده می شود.

بارهای تعریف شده:
براساس مطالب گفته شده نیروی بلارد و ضربه پلهو گیری بدست می آیند. بارهای مرده برابر ۵۰۰ کیلوگرم بر متر مربع و بارهای زنده بسته به نوع اسکله به ترتیب ۱۵۰، ۵۰۰،۱۰۰۰ کیلوگرم بر متر مربع در نظر گرفته شده است. اثرات جریان و باد نیز در نیروی بولارد لحاظ شده است.
انتخاب مدول های مناسب

با توجه به ملاحظات اجرایی در ساخت پانتونها از ورق های فولادی، طول پانتونها مضارب ۳ در نظر گرفته شده و بطول های ۹،۱۲،۱۵،۱۸،۲۱،۲۴،۲۷،۳۰،۴۵،۶۰ متری در نظر گرفته شده است. بدین ترتیب با فرض نیاز به حداقل ۳ پانتون به منظور رفتار سنجی، طول اسکله براساس طویل‌ترین پانتون بکار رفته حدود ۱۸۰ متر خواهد بود.

جانمایی شمع های مهاری:
در این تحقیق ظرفیت باربری شمعها و بررسی نیاز به استفاده از شمع یا گروه شمع در رفتار سنجی نقشی نداشته و فقط محل قرارگیری آنها در هر پانتون مهم می باشد. برای این منظور کافیست هر پانتون را بصورت یک تیر با حداقل دو تکیه گاه غلطکی فاصله دار از دو سر آزاد (Overhang) فرض کنیم که فاصله ی دو تکیه گاه ابتدا و انتهایی براساس ماکزیمم لنگر قابل تحمل بدنه پانتون ها که قبلاً از ساختار سازه ای آنها و نیروی عرضی وارده بر فندرها تعیین می گردند، بدست می آید و در هیچ حال با توجه به ملاحظات اجرایی از ۵/۱ متر کمتر فرض نمی گردد. سپس تیر تحت بارهای عرضی وارده تحلیل می گردد و لنگر ماکزیمم درون دهانه آن بدست می آید که در صورت بزرگتر بودن از لنگر قابل تحمل لازم است تعداد شمع ها بصورت متقارن اضافه گردد. بعنوان مثال در اسکله تیپ اول برای عرض ۳ متر و پانتونهای ۲۱ متری، دو تکیه گاه با فاصله ۵/۳ متر از سر آزاد (۱۴متر فاصله خالص بین دو شمع ) لازم خواهد شد.

اتصالات
اتصالات بین پانتونها در مدل مورد بحث این تحقیق غالباً به دو شکل می باشند. کلید برشی بصورت کام و زبانه ی استوانه ای که عملاً‌ امکان تغییر مکان را به صورت لولایی امکان پذیر می سازد و در دو محور عرضی و ارتفاعی جابجایی ندارد و دیگری مفصل ارتباطی که دو پانتون توسط رابط های مفصلی که از نظر اجرایی در نصب و تعمیر مناسب تراند به هم متصل می شوند. در هر دو مدل حداقل یک فاصله ی Cm30 بین دو پانتون ایجاد می شود که توسط ورقهای فولادی برای سهولت در تردد پوشیده خواهند شد.

مدل سازی کامپیوتری اسکله و بارهای وارد بر آن:
هدف از این تحقیق بررسی تغییر مکان های پانتون ها تحت اثر بارگذاری های تعریف شده به منظور دستیابی به ابعاد اولیه مناسب برای آنها می باشد. بدین ترتیب مدل کامپیوتری مورد نیاز بایستی پانتون ها را بشکل یک جسم صلب شناور مهار شده از یطرف نشان دهد که تحت اثر بارهای وارده جابجا می شوند. بنابراین در بحث مدولاسیون ابعاد نیازی به نیروهای درونی سازه و همچنین نیروی درون شمع ها نیست.
در این مدل سازی پانتونها بصورت قاب های صفحه ای مشبکی با طول المان ۱ متری مدل شده اند که توسط دو دسته المان اتصالی (بصورت مفصل) بهم متصل شده اند. آب بصورت فنر در زیر گره های قاب های مورد نظر مدل شده است و سختی آن وابسته به وزن مخصوص آب و سطح باریر فنر می‌باشد.

(۳)
با توجه به عدم نیاز به نیروهای درون شمع ها در رفتار سنجی، این اعضاء در مدل آورده نشده و اثر آنها فقط در قالب اتصالات شمع به اسکله بصورت المانهای سه گانه ای مدل شده است که قابلیت حرکت تحت نوسانات قائم فرضی روی آب را داشته و ضمناً‌ نیروهای عرضی و طولی وارده به اسکله را تحمل می‌نمایند.
بارهای مرده در قالب وزن المان های قاب، بارهای زنده بصورت بارگسترده بر المانها و سایر بارها شامل نیروی بولارد، نیروی وارده به فندر، وانت، کامیون و جرثقیل بصورت نیرو یا گشتاورهای متمرکز بر اسکله وارد شده اند.
تحلیل و نتایج حاصل از آن
با توجه به مدل ساده انتخاب شده برای تحلیل از نرم افزار SAP2000 استفاده شده است. برای این کار زنجیره پانتونهای مدل شده تحت بارگذاریهای مختلف مورد آنالیز قرار گرفته است تا رفتار این زنجیره در برابر هر بار مشخص شود.

پارامترهای مورد سنجش در این آنالیز، حداکثر فرورفت اسکله در آب، حداکثر شیب طولی و عرضی و همچنین تماس کف پانتون با آب می باشد. حداکثر فرورفت مجاز برای اسکله های تیپ اول ۵۰ سانتیمتر و برای تیپ دوم و سوم حداکثر فرورفت نسبی در اعمال بارهای مختلف ثقلی ۵۰ سانتیمتر در نظر گرفته شده است. شیب حداکثر مجاز در تیپ های اول تا سوم با توجه به محدوده های مجاز ارائه شده در مراجع بسته به نوع کاربری اسکله ها به ترتیب ۵%،۶%،۷% در نظر گرفته شده است. ضمناً‌ پانتون هایی که تحت هر بارگذاری از آب جدا شده باشند مردود تلقی شده اند.

بدین ترتیب ترکیبات بحرانی بارگذاری تعیین شده و تحلیل نهایی زنجیره پانتونها تحت این بارها صورت گرفته است. با استفاده از نتایج حدود ۱۲۰۰ اجرای آزمایشی و نهایی برنامه بر تیپ های مختلف اسکله با عرض ها و بارهای تعریف شده، طول پیشنهادی مناسبی برای پانتونهای هر تیپ اسکله تعیین شده است. جدول (۱) نتایج نهایی مربوط به یک تحلیل را برای اسکله تیپ سوم با عرض ۷ متر نشان می دهد.

جدول ۱:نتایج بارگذاری ترکیبی بر پانتون تیپ سوم با عرض ۷ متر
وضعیت شیب حداکثر فرورفت Cm طول پانتون به متر
از آب جدا شده ۱۹۳۴ ۲۱۰۵ ۹
از آب جدا شده ۱۴۴۲ ۲۰۶۱ ۱۲
از آب جدا شده ۱۱۱۲ ۲۰۳۸ ۱۵
همه نقاط در آب ۹۲ ۱۹۳۴ ۱۸
همه نقاط در آب ۷۵ ۱۹۳۹ ۲۱
همه نقاط در آب ۶۳ ۱۸۶۹ ۲۴
همه نقاط در آب ۵۳ ۱۸۷۳ ۲۷
همه نقاط در آب ۴۸ ۱۷۹۶ ۳۰
همه نقاط در آب ۳۶ ۱۷۳۷ ۴۵
همه نقاط در آب ۲۴۸ ۱۶۳۱ ۶۰

ارتفاع مناسب پانتونها نیز از بررسی پایداری یک جسم مکعب مستطیل شکل شناور و بدست آوردن حداقل نسبت عرض به ارتفاع لازم برای پایداری بدست آمده است.
(۴)
در نهایت با لحاظ کردن یک ارتفاع آزاد اندازه آن افزوده شده است. جدول زیر نتایج کلیه ی تحلیل ها را برای هر سه تیپ اسکله بصورت ابعاد پیشنهادی به منظور استفاده درطراحی مقدماتی نشان می دهد:
جدول ۲:ابعاد پیشنهادی پانتونها در تیپ های مختلف اسکله های شناور
ارتفاع پیشنهادی پانتون (سانتی متر) طول پیشنهادی پانتون (متر) عرض (متر) نوع اسکله
۱۰۰
۱۰۰
۱۰۰ ۱۲ متر به بالا
۱۲ متر به بالا
کلیه طولها
۳
۴
۵ تیپ اول

۱۶۰
۱۶۰
۱۵۰ ۱۸ متر به بالا
۱۸ متر به بالا
۱۸ متر به بالا ۵
۶
۷ تیپ دوم
۲۴۰
۲۳۰
۲۲۰ ۴۵ و ۶۰ متر
۲۴ متر به بالا
۲۴ متر به بالا ۶
۷
۸ تیپ سوم

کاربرد بتن توانمند در اسکله های شناور بتنی
بتن یک ماده ایده آل برای ساخت انواع سازه های دریایی می باشد و این بدلیل خصوصیات مناسبی است که از لحاظ دوام و استحکام دارا می باشد. عضو بتنی مسلح و یا پیش تنیده را می توان به نحوی طراحی نمود که ضمن داشتن مقاومت لازم در برابر نیروهای وارده، شامل نیروهای استاتیکی و دینامیکی، دارای پایایی و دوام رضایت بخش نیز باشد. براساس تعریف، بتنی که برخی از خصوصیات آن نسبت به بتن معمولی بهبود یافته باشد را بتن توانمند می نامند. در سازه های

دریایی بدلیل وجود نیروهای قابل توجه هیدرودنامیکی ناشی از جریان و موج آب و همچنین بالا بودن شدت خوردگی خصوصیاتی همچون مقاومت بالای فشاری، استحکام مناسب، دوام و مقاومت بالا در برابر خوردگی از اهمیت بسزایی برخوردار می گردد که کاربرد مفید بتنهای توانمند را بدیهی می سازد. در این مقاله معیارهای طراحی اسکله های شناور بتنی به همراه دلایل و کاربرد بتنهای توانمند در ساخت آنها ارائه شده است.

شرایط محیطی
در محیطهای دریایی بدلیل شرایط و ویژگیهای خاص آن باید بتن دارای خصوصیات برجسته ای از نظر نفوذپذیری باشد.

در یک اسکله شناور بتنی، بخشی از سازه که در آب دریا قرار دارد فشار هیدرواستاتیک آب را بطور دائم بر خود حس می کند. این مسئله نه تنها به معنای نوعی نیروی وارده می باشد بلکه بدین معناست که آن وجهی که در آب قرار دارد همواره خیس و مرطوب می باشد که به همین علت آب بطور تدریجی بین ترکهای موئین موجود در حد فاصل مصالح نفوذ کرده و به سمت وجه داخلی عضو

حرکت می کند. اگر سطح داخلی عضو تحت فشار اتمسفریک باشد آنگاه یک نفوذ دائمی و تدریجی وجود خواهد داشت که با جذب تدریجی آب به چگالی وزنی بتن افزوده می گردد. افزایش چگالی وزنی به معنای افزایش وزن سازه شناور است که اگر در محاسبات منظور نشده باشد عملکرد سازه را دچار مخاطره خواهد نمود. با توجه به این مطلب کاهش قابل توجه نفوذپذیری بتن سبب خواهد گردید که به نحوی عملکرد مناسب سازه شناور بتنی تضمین گردد.

از نقطه نظر خوردگی، حضور یون کلراید در آب دریا یک سازه بتنی مخاطره آمیز می باشد. در حالت عادی در فرآیندهای شیمیایی اولیه سیمان در مخلوط بتن، مخلوط بتن، یک لایه محافظ بر روی آرماتورها تشکیل می گردد که آنها را می تواند بخوبی در برابر خوردگی محافظت کند. نفوذ یون کلراید در بتن سبب حل شدن این لایه محافظ و فراهم شدن شرایط مناسب برای خوردگی آرماتور می گردد. بنابراین افزایش مقاومت بتن در برابر نفوذپذیری یون کلراید می تواند بطور قابل توجهی جلوی خوردگی آرماتور را بگیرد.

هنگامی که آب دریا از یک سطح عضو بتنی نفوذ و از سطح دیگر تبخیر می گردد. قطعات نمک در خلل و فرج بتن رسوب می کند که همراه با حضور آرماتور سبب ایجاد واکنشی همانند واکنش شیمیایی در یک باتری شده و خوردگی الکترولیت را بوجود می آورد. از این جهت نیز کاهش قابل توجه نفوذپذیری بتن از اهمیت خاصی برخوردار می گردد.

درناحیه پاشش آب (Spalsh Zone) بدلیل حضور آب شور دریا و همچنین اکسیژن و کربن موجود درهوا مسئله خوردگی بدلیل تناوب تر و خشک شدن سازه بتنی به شدت افزایش می یابد و بدیهی است بتنی که در این محیط قرار می‌گیرد بهتر است تا حد امکان نفوذناپذیر باشد.
نیروهای دینامیکی و هیدرودینامیکی

اسکله ها همواره در معرض خطر برخورد با شناورها می باشند. انرژی جذب شده ناشی از ضربه شناورها تنشهای بزرگی را در سازه بوجود می آورد که بالا بودن مقاومت فشاری بتن نیاز به ضخیمتر کردن عضو و در نتیجه سنگین شدن آن را منتفی می سازد.

سرعت جریانهای آب معمولاً‌ در محدوده ۲۵/۰ الی ۵/۱ متر بر ثانیه می باشد( بجز در کانالها و مجراها) که سبب تشدید بارگذاری بر روی سازه و مطرح شدن مباحث پایداری و شناوری می گردد. موج آب نیز سبب اعمال بارهای دینامیکی و متناوب قابل توجهی بر روی یک سازه شناور می گردد. استفاده از بتن توانمند با مقاومت بالا سبب می گردد که سازه ای ظریفتر، سبک تر و در نتیجه اقتصادی تر را بتوان طراحی نمود و بکار برد.

افزایش دوام و حفاظت در برابر خوردگی
مهمترین موضوع نگران کننده برای یک اسکله شناور بتنی خوردگی می باشد که مکانیزم های آن تا حدودی توضیح داده شد. با روشهای زیر می توان مسئله خوردگی را بطور رضایت بخشی حذف و یا کنترل نمود.

بتن متراکم نفوذناپذیر: با کاهش نسبت آب به سیمان (تا محدوده )ضمن حفظ کارآیی مناسب ( با استفاده از فوق روان کننده) و عمل آوری مناسب و پالیش سطح نهایی می توان به یک بتن متراکم با نفوذپذیری بسیار کم رسید. با استفاده از پوزولانهای طبیعی همچون خاکستر بادی و میکروسیلیس می توان نفوذپذیری بتن را تا مرتبه کاهش داد. ذرات میکروسیلیس با قطری برابر با ۱/۰ میکرون ضمن پرنمودن حفره های خالی موجود در بتن، با شرکت در واکنش هیدراسیون بتن سبب تشکیل بلورهای نفوذناپذیر سیلیکات کلسیم شده و نفوذ پذیری را کاهش می دهند.

به منظور حصول بتنی با کیفیت بالا لازم است که مصالح بدون ذرات نمک باشند و مصالح مصرفی (شن و ماسه ) با آب شیرین شستشو و سپس در اختلاط بتن بکار روند. انتخاب دقیق مصالح براساس (ASTMC33)، غیرفعال و درصد کلراید قابل حل مصالح کمتر از ۰۴/۰ وزنی توصیه می شود.
استفاده از آب تازه با درصد کلراید کمتر از pmm 600 و درصد سولفات کمتر از pmm 1000 ضروری است. انتخاب سیمان مناسب برای دستیابی به بتن مقاوم در برابر خوردگی از اهمیت بسزایی برخوردار است. مقدار کم تری کلسیم آلومینات (C3A) سبب کاهش تراکم و محدودیت کمتر یونهای کلر و بالا رفتن احتمال خوردگی آرماتورها می گردد. سیمان ضد سولفات نوع ۵ دارای کمتر از ۳ درصد (C3A) می باشد که جهت کاربرد در یک سازه بتنی دریایی مناسب نیست و استفاده از

سیمان نوع ۲ با درصد (C3A) می باشد که جهت کاربرد در یک سازه بتنی دریایی مناسب نیست و استفاده از سیمان نوع ۲ با درصد (C3A) بین ۶ الی ۱۰ درصد مطلوب می باشد.
روش اجرای مناسب در اجرای مناب ساخت اسکله شناور شامل بتن ریزی، تحکیم و عمل آوری مطابق با توصیه های ACI و ASTM به منظور به حداقل رساندن حجم حفرات بسیار ضروری می باشد. همچنین با استفاده از مواد رزینی (پوششهای اپوکسی) می توان سطح آرماتورها و بتن را در برابر خوردگی و نفوذپذیری تقویت نمود.

افزایش مقاومت فشاری بتن
بتن های دارای مقاومت فشاری بالا (HSC) نیز بتنهای توانمند می باشند. همانگونه که قبلاً‌ اشاره شده کاربرد بتن با مقاومت بالا در اسکله های شناور بتنی بدلیل وجود نیروهای قابل توجه هیدرونامیکی بسیار سودمند می باشد. استفاده از اینگونه بتن ها سبب می گردد که بتوان اسکله ای به مقاومت کافی در برابر وارده را با ابعادهای کوچکتر و سبکتر ساخت که توجیه گر جنبه های اقتصادی ساخت اسکله های شناور بتنی خواهد بود. به منظور حصول به بتنی با مقاومت بالا روشهای متعددی امروزه تجربه شده است که متداولترین آن استفاده از مواد پوزولانی طبیعی

همچون خاکستر بادی و میکروسیلیس می‌باشد. با استفاده از میکروسیلیس ( به میزان ۵ الی ۱۰ درصد وزنی سیمان) و کاهش نسبت آب به سیمان ( به میزان ) و استفاده از مواد افزودنی کاهنده آب و فوق روان کننده ها می توان با یک دانه بندی مناسب میزان مقاومت بتن را حداقل ۵/۱ برابر افزایش داد