دانلود تحقیق معماری اسکله های دریایی و اهمیت آنها

-1- مقدمه
هدف اصلی از احداث بنا در ایجاد ارتباط موثر و ایمن بین ترابری دریائی و حمل و نقل زمینی است.

در کشورهائی نظیر ایران که دارای مرزهای آبی قابل توجهی هستند، برای احداث یک بندر دلایل متعددی وجود دارد که از آن جمله موارد زیر را می توان بر شمرد:
الف- مسائل سیاسی و حاکمیت ملی (اهمیت کنترل مرزهای آبی)
ب- دسترسی به منابع سوختی و فسیلی و انرژی های پدیده های طبیعی دریا
ج- دسترسی به ذخائر غنی غذایی
د- شکوفائی اقتصادی و بازرگانی و توسعه صنعتی
ه- گسترش مسائل علمی و فنی در پدیده های دریایی
با توجه به این موارد بنادر را می توان دروازه مهمی برای رشد و شکوفایی همه جانبه کشورهائی دانست که از موهبت داشتن مرز آبی برخوردارند.

در استفاده از بنادر، شناورها نقش مهمی را برعهده دارند بنحوی که بوسیله شناورها امکان جابجائی کالا و مسافر از خشکی به دریا و برعکس میسر می گردد.

از اینرو ایجاد سهولت و ایمنی در ارتباط شناور و خشکی بسیار حائز اهمیت است که برای این منظور لازم است تسهیلاتی برای پهلوگیری شناورها ایجاد شود که از آن تحت عنوان اسکله نیز یاد می‌شود.

اسکله ها از قرنها قبل توسط بشر مورد استفاده قرار می گرفته و از مصالح ابتدائی و محلی ساخته می شده است.

در سالهای بعد و بویژه در قرن گذشته و با پیشرفت چشمگیر فناوری و علوم دریایی، انواع مختلف اسکله طراحی، اجرا و مورد بهره برداری قرار گرفته است.

احداث بندر در یک کشور معمولاً جزء طرحهای ملی بوده و بودجه ای ویژه از سوی دولت به آن تخصیص می یابد.

اسکله ها نیز که از مشخصه های اصلی بنادر هستند دارای هزینه طرح و اجرای قابل توجهی بوده و از اینرو طرح اقتصادی اسکله‌ها صرفه جویی قابل ملاحظه‌ای در سرمایه ملی را در پی خواهد داشت.

هزینه های تعمیر و نگهداری اسکله ها نیز بسیار قابل ملاحظه است.

عوامل مختلفی در فرسودگی زودرس سازه دخالت دارد که از آنجمله شرائط اقلیمی و عدم استفاده صحیح از سازه و نیز فقدان سیستم نگهداری دائمی است.

این نمونه و نمونه های مشابه، بیانگر اهمیت فوق العاده دقت در طراحی است.

بعبارت دیگر چنانچه مشاور طرح، در طراحی استفاده از مصالح مرغوب را لحاظ نموده و رعایت استفاده از آن را در اجرای طرح کنترل نماید و بعلاوه در بهره‌برداری از ضرائب اطمینان مناسب استفاده نماید، کاهش قابل ملاحظه‌ای در هزینه های تعمیر و نگهداری به دنبال خواهد داشت.

در این سیمنار سعی شده است که روندی برای طراحی سریع و در عین حال امکان مقایسه بین طرح های مختلف ارائه شود تا بتوان طرح اقتصادی را تعیین نمود.

در راستای تحقق این هدف یک برنامه کامپیوتری مبتنی بر فرضیاتی که در فصول آتی خواهد آمد تهیه گردیده است.

1-2- اسکله ها
اسکله ها که از آنها به عنوان سازه پهلوگیر نیز یاد می شود، عمدتاً برای بارگیری و تخلیه کالا و یا پایانه ای برای جابجائی مسافر قابل استفاده اند.

صرفنظر از انواع مختلف اسکله، برای هر اسکله سه نقش اساسی زیر را می توان بر شمرد:
الف- تامین پهلوگیری و تکیه گاه مناسب برای کشتیها و تسهیلات مهاربندی
ب- تامین رابطه بین کشتی و خشکی
ج- نقش دیوار نگهبان برای خاکریزی پشت اسکله
اسکله های جدا از ساحل ، غالباً دو نقش نخست را ایفا نموده، در حالی که اسکله‌های ساحلی هر سه وظیفه را برعهده دارند.

1-3- سیستم های کلی اسکله
با توجه به مشخصات محل اسکله و روشهای طرح و اجراء سیستمهای مختلفی برای اسکله‌ها وجود دارد که از مهمترین آنها عبارتند از:
الف) اسکله های شمع و عرشه
این نوع اسکله در نواحی دارای خاک نسبتاً سست مطلوبتر بوده در این حالت بار ناشی از سازه توسط نفوذ عناصر باربر (شمع) در خاک بر لایه های زیرین منتقل می‌شود.

مصالح سازنده این نوع اسکله عمدتاً بتنی یا فولادی و یا ترکیبی از آنهاست.

با توجه به بافت زمین شناسی (سازندهای مختلف) ایران، نواحی نظیر بندرعباس، برای اجرای این نوع اسکله ها مناسب است.

ب) اسکله سپری
این نوع اسکله بوسیله کوبیدن سپر بعنوان عناصر باربر، و پر کردن پشت سپر از مصالحی مانند خاک و احداث عرشه ساخته می شوند.

سپرهای مورد استفاده می‌توانند بتنی، فولادی و یا حتی چوبی باشند.

ج) اسکله های وزنی اسکله های وزنی در خاکهای سخت که دارای باربری مناسبی است، قابلیت طرح و اجرا دارند.

اسکله وزنی بوسیله بلوکهائی که غالباً بتنی هستند احداث می شوند.

در ایران و در مناطقی مانند بوشهر، این نوع اسکله به تعداد زیادی طراحی و اجرا شده‌اند.

در ادبیات مهندسی دریا، اسکله های موازی ساحل تحت عنوان Wharf یاد شده و اسکله های عمود بر ساحل به نام Pier شناخته می شوند.

در انگلستان و بعضی از کشورهائی اروپائی اصطلاحات Quay و Jetty به ترتیب به جای نامهای آمریکائی استفاده می شود.

1-4- انتخاب محل اسکله و مطالعات لازم برای محل انتخابی ملاحظاتی نظیر سهولت اجرا و دسترسی اسکله به سیستم های حمل و نقل مستقر در خشکی و نیز با عنایت به وضعیت ژئوتکنیکی منطقه، محل مناسبی برای اسکله انتخاب شده و بعد از انتخاب موقعیت مکانی اسکله، لازم است که اطلاعات دقیقتری تهیه گردد که فهرست آنها به شرح زیر می باشد: 1-4-1- مطالعات هیدرودینامیکی و جوی در این بخش، وضعیت باد، موج و جزر و مد مورد بررسی واقع می شود.

الف) باد در مورد باد، شدت، تداوم و جهت آن حائز اهمیت است که دسترسی به این اطلاعات باید در مطالعات لحاظ گردد و در صورت عدم وجود اطلاعات و با توجه به اهمیت پروژه در این خصوص تصمیم گیری شود.

ب) موج موج نیز از نظر خصوصیات اصلی یعنی ارتفاع، پریود و طول موج در طرح اسکله‌های واقع در آبهای محافظت نشده (بنادر فاقد تسهیلات تخفیف اثر موج مهاجم مانند موج شکن) حائز اهمیت است.

در صورت فقدان آمار موج، مشخصات موج از روشهای متداول (نظیر روش S.M.B) تخمین زده می شود.

ج) جزر و مد وضعیت جزر و مد منطقه تأثیر زیادی بر روی مشخصات اسکله، نظیر تراز عرشه اسکله داشته و از این رو پیش از طراحی حتماً بایستی مورد توجه قرار گیرد.

1-4-2- مطالعات ژئوتکنیکی هدف از انجام مطالعات ژئوتکنیکی، تعیین پارامترهای مقاومتی و نشت پذیری لایه‌های خاک در محل تاسیسات مورد نظر است و در صورت استفاده از خاک و سنگ به عنوان مصالح قرضه، پارامترهای مذکور، برای مصالح ریخته شده باید تعیین شوند.

دسترسی به فاکتورهای ژئوتکنیکی، نیازمند حفر گمانه و انجام آزمایشهای صحرایی بوده و آزمایشهای لازم دیگری نیز بایستی بر روی نمونه های اخذ شده انجام شود.

تعداد و عمق گمانه‌های حفاری و نیز نوع آزمایشهای خاک بستگی به اهمیت پروژه و نوع اسکله و وضعیت لایه های خاک دارد.

بطور مثال اگر لایه های خاک محل، از یکنواختی نسبی برخوردار باشد، می توان گمانه کمتر و در صورت وجود تغییرات غیرقابل پیش بینی، گمانه های بیشتری حفر نمود.

گمانه زنی بایستی در امتداد محورهای مشخصی صورت گیرد که این محورها می تواند محور تقارن اسکله را شالم شوند.

در صورتیکه لایروبی نیز در طرح احداث اسکله مطرح باشد، نمونه برداری سطحی از مسیر کانال دسترسی و حوضچه لازم می باشد.

1-4-3- بررسی های هیدروگرافی و توپوگرافی وجود نقشه های هیدروگرافی برای طراحی هر نوع سازه دریائی در کلیه مراحل لازم است.

در مرحله تصمیم گیری، وجود این اطلاعات کمک شایانی در انتخاب محل مناسب بندر و اسکله با توجه به فرم ساحل و وضع طبیعی دریا می نماید.

2-1- مقدمه اسکله های شمع و عرشه که از آنها تحت عناوین سازه با عرشه معلق یا اسکله با ساختمان باز نیز یاد می شود، ممکن است از فولاد، بتن یا چوب و یا ترکیبی که از آنها ساخته شده باشند.

در این سازه ها مقاومت شمعها ناشی از مقاومت نوک و یا اصطکاک جداره و یا ترکیبی از آنهاست.

عرشه این سازه ها، عموماً برای توزیع بارهای افقی بین عناصر دیگر مورد استفاده قرار می گیرد.

2-2- تناسب کاربرد اسکله های شمع و عرشه به پیشنهاد آئیین نامه دریائی انگلستان (1989، مرجع 14) در شرایط زیر مناسب اند: الف) خاک بستر شامل یک لایه سست مستقر بر روی لایه ای مقاوم است.

ب) دسترسی به خاکریزی مناسب مورد استفاده در اسکله های دیوار ساحلی (اسکله‌های دارای نگهبان) ممکن نیست.

ج) به حداقل رساندن تزاحم سازه و رژیم هیدرولیکی.

د) زیاد بودن عمق آب.

لازم به ذکر است که در صورت استقرار سازه بر روی بستر سنگی، بستر بایستی قبل از اجرای شمعها آماده شده باشد.

2-3- کاربردها اسکله های شمع و عرشه، عموماً برای سازه های پهلوگیری موازی ساحل و نیز اسکله های انگشتی عمود بر ساحل مورد استفاده قرار می گیرند.

در اسکله های موازی ساحل، سازه روی یک شیب مشخص ساخته می شود که این شیب از سطح لایروبی شده مجاور وجه پهلوگیری تا سطح زمین پشت اسکله امتداد یافته است.

لازم به ذکر است که عمق لایروبی از آبخور کشتی های پهلوگیرنده متاثر است.

2-4- انواع اسکله های شمع و عرشه نوع سازه به روشهای مورد استفاده جهت تامین مقاومت در برابر بارهای افقی اعمال شده و به آن و نیز نحوه توزیع بارهای قائم در شمعها وابسته است.

جدول 2-1 تقسیم بندی پیشنهادی آئین نامه انگلستان (1989، مرجع 14) را نشان می دهد.

جدول 2-1: تقسیم بندی انواع اسکله های شمع و عرشه 2-5- روشهای متداول اجرای اسکله های شمع و عرشه اسکله ها و بطور کلی بنادر را به دو روش اصلی می توان ساخت: 2-5-1- روش ساخت در دریا در این روش، سازه در محلی از دریا که قبلاً مشخص شده است، در یک محیط کاملاً دریائی ساخته می شود و این روش از لحاظ تکنولوژی و مهارت نیروی انسانی حائز اهمیت است.

2-5-2- روش ساخت در خشکی در این روش که در ایران متداول است، ابتدا تسهیلات بندری در خشکی ساخته شده و سپس در بندر آبگیر می شود.

از نظر اقتصادی، در شرایط مختلف، هر کدام از دو روش مزبور ممکن است توجیه داشته باشد.

دراین نوشته روش اول یعنی ساخت در خشکی مورد نظر است از اینرو در ادامه جزئیات بیشتری از این روش ارائه می‌گردد.

مراحل اجرای اسکله های شمع و عرشه در خشکی شامل مراحل زیر است: الف) عملیات خاکی در این مرحله، محل احداث اسکله تا عمق مورد نظر (که معمولاً تراز لایروبی پای اسکله است)، خاکبرداری شده و بستری مناسب (پلاتفرم) جهت استقرار دستگاه حفار تهیه می گردد.

ب) حفاری محل شمعها پس از تعیین محل دقیق شمعها به وسیله عملیات نقشه برداری، عملیات حفاری آغاز شده و شمع تا عمق مورد نظرحفاری می شود.

در این شرائط به علت ریزشی بودن خاک، داخل چاه شمع با پنتونیت پر می شود که البته در خاکهای بسیار سست که امکان ریزش دهانه چاه در اثر استقرار دستگاه حفار در انتهای حفاری وجود دارد، پیش از حفاری لوله های فولادی در ادبیات اجرائی تحت عنوان کیسینگ خوانده می‌شوند.

ج) آرماتورگذاری شمع سبدآرماتوری که قبلاً بافته و آمده‌شده است توسط جرثقیل و با اعمال رواداری‌های مجاز مکانی درون چاه شمع مستقر شده و در پایان این مرحله، سبد آرماتور به صورت قائم و مستغرق در نبتونیت، درون چاه شمع قرار خواهد گرفت.

د) بتن ریزی شمعها پس از استقرار میلگردهای شمع، در صورت مناسب بودن شرائط عملیات بتن ریزی که عموماً با روش ترمی صورت می گیرد، آغاز شده و با شروع بتن ریزی از انتهای شمع، بنتونیت از شمع خارج و توسط دستگاهی دیگر مجدداً بازیافت و استفاده می‌شود.

ه) قالب بندی ستون با آمادگی و سطح مجاور شمع، بخش فوقانی شمع که به ستون گفته می شود قالب بندی شده و برای ادامه عملیات آماده می شود.

و) آرماتورگذاری و بتن ریزی ستون پس از آرماتورگذاری ستون، عملیات بتن ریزی انجام می شود.

ز) اجرای تیر کلاهک و عرشه تیر کلاهک تیری است که در پیشانی اسکله برای تامین سختی جانبی بیشتر و سطح مناسب جهت استقرار ضربه گیرها طراحی و ساخته می شود.

با رسیدن به تراز عرشه، تیر مزبور و عرشه بتنی اجرا می شوند البته با توجه به سیستم عرشه (معمولاً دال ویتر)، اجرای دال مستلزم داربست بندی است.

نظر به طول نسبتاً بلند ستونها و طرح مباحثی مانند کمانش، معمولاً طراحان ترجیح می دهند که در ترازی در حدود تراز حداقل جزر، از یک مجموعه تیرهای سخت کننده استفاده نمایند.

استفاده از این تیرها، علاوه بر تامین سختی جانبی بیشتر، و کنترل طول کمانش ستونها، پایه ای مناسب را جهت استقرار داربست مربوط به قالب بندی و بتن ریزی عرشه مهیا می‌کند.

ح) اجرای راههای دسترسی و آبگیری اسکله راههای دسترسی (پل دسترسی) به اسکله نیز دارای روند اجرائی مشابه با سازه اصلی بوده و پس از اتمام اجرای آن اسکله آماده آبگیری است.

جهت آبگیری، اب دریا توسط