دانلود مقاله طرحی نوین در ساخت اسکله های شناور

بخشی از مقاله

مقدمه
اسكله ها تأسيساتي مي باشند كه به منظور پهلوگيري كشتي جهت انجام بارگيري يا تخليه كالاها و يا به منظور سوار و پياده نمودن مسافرين مورد استفاده قرار مي‌گيرند انواع مختلفي از اين نوع تأسيسات وجود دارد كه برحسب نوع استفاده و مصالح مختلف طبقه بندي مي شوند

تأسيسات پهلوگيري علاوه بر ايجاد تكيه گاه براي پهلوگيري ممكن است براي مهاربندي كشتي ها تامين رابطه بين كشتي و خشكي و درنهايت به عنوان ديوار حائل نيز به كار روند. چنانچه سازه پهلوگير همه وظايف اشاره شده در بالا را دارا باشد آن را اصطلاحاً اسكله ديوار ساحلي (Quary wall) گويند و عمدتاً به صورت ثقلي طراحي مي شود اگر علاوه بر نقش پهلوگيري به منظور

مهاربندي و تأمين رابطه بين خشكي و كشتي مورد استفاده قرار گيرد آن را اسكله جدا از ساحل (wharf) مي نامند و ممكن است از نوع ثقلي، شمع و عرشه و غيره باشد. ممكن است سازه فقط نقش مهاربندي را داشته باشد و درآن صورت يا به صورت شناور (عمدتاً براي كشتي هاي حمل نفت كه در آبهاي عميق پلهو مي گيرند (Mooring Buoy) و ياثابت مي باشد كه اصطلاحاً ستون مهاربند يا دولفين (Dolphin) به آنها اطلاق مي شود.

اسكه شناور :
اين نوع اسكله همانطور كه از نام آن مشهود است به صورت شناور بوده و براي مناطقي كه تغييرات جزر و مد درآنها زياد است كارآيي مطلوبي دارد همچنين درصورتيكه عمق بستر درپاي اسكله زياد باشد و يا عرض رودخانه يا درياچه يا محل استقرار اسكله تا ساحل زياد باشد و ساخت پايه مقرون به صرفه نباشد و يا اينكه رودخانه يا درياچه و يا دريا داراي بستر سست باشد استفاده از اسكله

شناور اقتصادي است از مزاياي ديگر اين سيستم امكان انتقال آن از نقطه اي به نقطه ديگر بندر و حتي از بندري به بندي ديگر مي باشد طول رپي كه ساحل را به اسكله شناور متصل مي كند برحسب تغييرات سطح آب و نوع خودروي عبور كننده تعيين مي شود و اين موضوع بر هزينه اسكله اثر مي گذارد از معايب اين اسكله نوسان آن درحين تخليه و بارگيري شناور مي باشد لذا در بنادر تجاري مورد استفاده كمتر و در بنادر تفريحي ومسافرتي استفاده بيشتري دارد.

اسكله شناور كه درقرن حاضر به عنوان رقباي اصلي اسكله هاي ثابت شناخته شده است درحقيقت ماحصل تلاش طراحان دررفع مشكلات موجود در كاربرد اسكله هاي ثابت مي باشند. سرويس دهي مناسب درشرايط جز و مد امكان توسعه در بنادر با فضاي محدود، مدت زمان كوتاهتر درساخت، تعمير و توسعه و همچنين هزينه اجرايي كمتر در بسياري شرايط از جمله عواملي بوده

اند كه كاربرد اسكله شناور را روز افزون نموده اند اكنون با وجود كيلومترها مرز آبي درايران و اهميت حمل ونقل دريايي در رشد توسعه اقتصادي كشور و از سوي ديگر تجربيات عملي بسيار اندك در طراحي و ساخت اين اسكله ها دركشورمان، مطالعه و تحقيق درطراحي و ساخت اين اسكله ها بسيار حائز اهميت است.

اجزاء اسكله هاي شناور :
1-بدنه اصلي :
بدنه اصلي اسكله هاي شناور از به هم متصل شدن قعطات شناوري كه خود به يكي از اشكال پانتون تكي، پانتون دوقلو يا كاتاماران و قطعه نيمه مستغرق مي باشد، تشكيل شده است. نحوه اتصال اين قطعات شناور مي تواند به صورت اتصال پانتون‌هاي بزرگ، اتصال پانتونهاي كوچك با عرشه فردي يا اتصال پانتونتهاي كوچك با عرشه يكپارچه باشد.
2-پل دسترسي:

اين سازه به منظور اتصال بدنه اصلي اسكله به ساحل احداث مي‌شود و انواع گوناگوني دارد كه مهمترين آنها پلهاي مفصلي، پلهاي شناور و پايه اي و گوه اي، پلهاي متحرك و پلهاي قائم بالا رونده مي باشند.
3-سيستم مهاربندي :
مجموعه عناصري هستند كه از يك سو تأمين كننده ايمني لازم حين عمليات نقل وانتقال كالا بوده و از سوي ديگر اجازه حركات قابل قبولي را نيز در جهات طولي وعرضي به اسكله مي دهند. اين عناصر خودبه گونه هاي مختلفي مي باشند كه مهمترين آنها عبارتند از :
سيستم مهاربندي فقط درون ساحلي

سيستم مهاربندي با كابلهاي درون ساحلي و برون ساحلي
سيستم مهاربندي شامل دلفين هاي مهاري و سيستم مهاربندي شامل كابلهاي زير سطحي دو طرفه
4-سيستم ضربه گير :
مجموعه عناصري هستند كه انرژي ضربه حاصل از پهلوگيري كشتي را جذب مي‌كنند.

عوامل مؤثر در طراحي اسكله هاي شناور :
انتخاب سيستم سازه اي اسكله صرفاً به وضعيت ژئوتكنيكي بستر منحصر نمي باشد بلكه عواملي چند در انتخاب سيستم سازه اي اسكله ها دخيل هستند كه از آن جمله به عوامل زير مي توان اشاره كرد:
- نوع بهره برداري از اسكله (بارگذاري)
- وضعيت ژئوتكنيكي محل احداث اسكله
- نوع مصالح موجود و قابل دسترس
- تكنولوژي ساخت و نيروي متخصص

- زمان اجرا
- شرايط هيدروديناميكي و با د جريان هاي دريايي
- زلزله با توجه به عمر مفيد سازه
- هزينه اجرا و هزينه هاي نگهداري

معيار طراحي و آناليز اسكله شناور :
پس از نتيجه گيري از عوامل موثر درطرح سازه اي اسكله ها درصورت نياز به اجراي اسكله شناور، به لحاظ شناور بودن روي آب بايد معيارهاي زير در طراحي تأمين شوند:
- رانندگي راحت، تخليه و بارگيري ايمني در مدت شرايط طوفان هاي شديد
- ايمني خوب درمدت طوفانهاي شديد

- مقاومت در برابر بار امواج و عدم نفوذپذيري آب به داخل آنها
حركات قطعات شناور و بارهاي وارده بر سازه آنها نقش مهمي در كيفيت كاري آنها دارد و معمولاً حركات بيش از حد شناور، مانع از انجام عمليات مي گردد لذا در طراحي شناور ها حداقل حركت وميل به پابرجايي درحالت مدنظر بالا، فضاي كافي براي تجهيزات و هزينه پايين فاكتورهاي اساسي هستند.

طراحي اسكله شناور :
درطراحي اسكله هاي شناور ويا پل هاي شناور بايد درنظر داشت كه بارهاي زنده و مرده توسط نيروي بويانسي آب تحمل مي شود. در طراحي يك قطعه شناور (پل يا اسكله) از تئوري تير برروي بستر الاستيك (Beam on Elastic Foundation) استفاده مي شود. طراحي و اندركنش سازه، موج انجام مي شود مشابه آنچه در كشتي ها در اثر بار موج انجام مي شود ماهيت اين روش بر اين فرض است كه جرياني كه ازيك مقطع عبور مي كند درمقاطع ديگر پل و يا اسكله اثر ندارد با

استفاده از تئوري نواري مي توان اثر موج برسازه را در دامنه فركانسي تحليل نمود ماكزيمم پاسخ (خمش- برش- پيچش-تغيير مكان) را مي توان با استفاده از اثر طيفي بدست آورد براي اين منظور يك مدل اجزاي محدودي از پل و يا اسكله مي توان تهيه كرد و از حل آن طيف پاسخ حركت اسكله را تعيين نمود.

بارگذاري اسكله هاي شناور:
1-بارهاي موج و باد:
درمورد فعاليت هاي موج و باد پل يا اسكله شناورتحت اثر چهار بار زير مي باشد:
- بارهاي جانبي دائمي موج و استاتيكي باد
- بارهاي ديناميكي باد
- بارهاي موج درمرتبه اول برخورد
- بارهاي موجي كه به آهستگي درحال تغيير است

باراستاتيكي باد مركب است از نيروهاي بالا برنده و مقاوم در برابر حركت آب و عامل لنگر و واژگوني روي مقطع عرضي، بار ديناميكي باد، جزئي از مؤلفه تغيير اين نيروها و لنگرها مي باشد.
بارهاي جانبي موج يكنواخت از نتايج انعكاس موج هستند. مولفه ديناميكي فعاليت موج مركب است از مرتبه اول بارهاي موج، سپس بارهاي موجي كه به آهستگي درحال تغيير هستند. درمرحله دوم تأثيرات امواج قرار دارند كه اين امر نتيجه تلفيق امواج با فركانس نزديك مي باشد. بارهاي موجي كه به آهستگي درحال تغيير هستند در فركانس هايي كه به اندازه كافي پائين هستند اتفاق مي افتد تا اينكه نزديك فركانس طبيعي سازه شوند.

2- بارهاي مرده: شامل وزن بدنه اصلي اسكله و كليه تاسيسات وتجهيزات ثابت روي آن
3- بارهاي زنده: شامل وزن كليه ماشين آلات متحرك بر اسكله، كالاها و افراد
4- بارهاي محيطي: كه خود به چند شكل مي تواند بر اسكله اثر كند. مهمترين آنها باد، جريان و موج مي باشند كه نيروهاي حاصل از باد و جريان غالباً‌ بصورت نيروهاي وارده از كشتي بر بولاردهاي اسكله در نظر گرفته مي شود. حساسيت اسكله هاي شناور نسبت به موج ايجاب مي كند كه غالباً‌ آنها را در حوضچه هاي حفاظت شده احداث نمايند.

5- نيروهاي مهاري: اين نيروها توسط خطوط مهار كشتي به پايه هاي ثابت روي اسكله (بولاردها) وارد مي شوند و مقادير آنها تابع وزن كشتي، باد و جريان است. در اين تحقيق از جداول نيروي بولارد براي كشتي هاي با تناژ مختلف از مراجع ژاپني استفاده شده است.6- نيروهاي حاصل از ضربه كشتي در پهلوگيري: اين نيروها در هنگام پهلوگيري كشتي به فندرها وارد مي شوند. براي محاسبه نيروها ابتدا انرژي وارده را از رابطه‌ي زير محاسبه مي كنند:
(1)
كه در آن E كل انرژي ضربه اي، V¬¬¬¬n مولفه ي عمود بر اسكله ي سرعت كشتي، K ضرب خروج از مركزيت، g شتاب گرانش، W1 وزن كشتي و W2 جرم افزوده كه خود از رابطه زير بدست مي آيد:
(2)
كه در آن D آبخور كشتي و طول كشتي و وزن مخصوص آب مي باشد. نهايتاً با استفاده از جداول طراحي فندرها كه در اين تحقيق جداول شركت بريجستون مي باشد مي توان نيروهاي وارده را بدست آورد.

انتخاب يك سيستم شناور به منظور مدل سازي
جنس اسكله از فولاد انتخاب مي شود كه اين بدليل سهولت ساخت و اجراي آن نسبت به انواع بتني يا لاستيكي است. اجزاء تشكيل دهنده بدنه اصلي بدليل ساخت آسانتر و پايداري بهتر، از پانتونهاي ساده انتخاب مي شوند. ارزيابي مدلهاي مختلف بهم بستن اين قطعات شناور بهم نشان مي دهد كه سري پانتونهاي بزرگ بهم مفصل شده با توجه به اينكه بدنه اصلي خود شامل عرضه نيز است از نظر اقتصادي و هزينه ساخت بهينه تر مي باشند. از سويي در مواقع آسيب ديدگي نيز، تعويض قطعه معيوب به راحتي صورت گرفته و اسكله را از سرويس دهي مختل نمي‌كند. سيستم

مهاربندي انتخاب شده، مدل دولفين هاي مهاري مي باشد. اسكله به كمك شمعهايي كه در يك طرف پانتون يا در چهارگوشه آن نصب مي شوند مهار مي گردد. اين روش مهاربندي بدليل عدم نياز به تكنولوژي پيچيده و مصالح قابل دسترس در ايران كاربرد بيشتري دارد و معمولاً‌ شمع كوبي در يك طرف پانتونها هم از نظر سهولت اجرايي و هم سهولت تعميرات در مواقع آسيب ديدگي بر شمع كوبي در چهار گوشه ترجيح داده مي‌شود. در يان روش معمولاً پانتونها توسط اتصالات طوقه اي شكل به شمع ها وصل مي گردند.

تيپ بندي اسكله هاي شناور
با توجه به اينكه اسكله هاي شناور براي طيف وسيعي از شناورها كاربرده دارند، سه تيپ خاص از آنها به منظور ارزيابي رفتار انتخاب شده و بارگذاري لازم نيز برهمين اساس صورت گرفته است.
اسكله مسافري
براي سرويس دهي به كشتي هاي با حداكثر تناژ 500 تن با عر ض پيشنهادي 3،4،5 متر بدون عبور ماشين آلات بر عرشه آن.
اسكله باربري سبك

براي سرويس دهي كشتي هاي با حداكثر تناژ 500 تن با عرض پيشنهادي 5،6،7 متر كه اجازه عبور وانت بر آن داده مي شود.
اسكله باربري نيمه سنگين
براي سرويس دهي به كشتي هاي با حداكثر تناژ 15000 تن با عرض پيشنهادي 6،7،8 متر كه مجهز به يك جرثقيل متحرك 5 تن بوده و اجازه عبور كاميون 10 تن بر آن داده مي شود.

بارهاي تعريف شده:
براساس مطالب گفته شده نيروي بلارد و ضربه پلهو گيري بدست مي آيند. بارهاي مرده برابر 500 كيلوگرم بر متر مربع و بارهاي زنده بسته به نوع اسكله به ترتيب 150، 500،1000 كيلوگرم بر متر مربع در نظر گرفته شده است. اثرات جريان و باد نيز در نيروي بولارد لحاظ شده است.
انتخاب مدول هاي مناسب

با توجه به ملاحظات اجرايي در ساخت پانتونها از ورق هاي فولادي، طول پانتونها مضارب 3 در نظر گرفته شده و بطول هاي 9،12،15،18،21،24،27،30،45،60 متري در نظر گرفته شده است. بدين ترتيب با فرض نياز به حداقل 3 پانتون به منظور رفتار سنجي، طول اسكله براساس طويل‌ترين پانتون بكار رفته حدود 180 متر خواهد بود.

جانمايي شمع هاي مهاري:
در اين تحقيق ظرفيت باربري شمعها و بررسي نياز به استفاده از شمع يا گروه شمع در رفتار سنجي نقشي نداشته و فقط محل قرارگيري آنها در هر پانتون مهم مي باشد. براي اين منظور كافيست هر پانتون را بصورت يك تير با حداقل دو تكيه گاه غلطكي فاصله دار از دو سر آزاد (Overhang) فرض كنيم كه فاصله ي دو تكيه گاه ابتدا و انتهايي براساس ماكزيمم لنگر قابل تحمل بدنه پانتون ها كه قبلاً از ساختار سازه اي آنها و نيروي عرضي وارده بر فندرها تعيين مي گردند، بدست مي آيد و در هيچ حال با توجه به ملاحظات اجرايي از 5/1 متر كمتر فرض نمي گردد. سپس تير تحت بارهاي عرضي وارده تحليل مي گردد و لنگر ماكزيمم درون دهانه آن بدست مي آيد كه در صورت بزرگتر بودن از لنگر قابل تحمل لازم است تعداد شمع ها بصورت متقارن اضافه گردد. بعنوان مثال در اسكله تيپ اول براي عرض 3 متر و پانتونهاي 21 متري، دو تكيه گاه با فاصله 5/3 متر از سر آزاد (14متر فاصله خالص بين دو شمع ) لازم خواهد شد.

اتصالات
اتصالات بين پانتونها در مدل مورد بحث اين تحقيق غالباً به دو شكل مي باشند. كليد برشي بصورت كام و زبانه ي استوانه اي كه عملاً‌ امكان تغيير مكان را به صورت لولايي امكان پذير مي سازد و در دو محور عرضي و ارتفاعي جابجايي ندارد و ديگري مفصل ارتباطي كه دو پانتون توسط رابط هاي مفصلي كه از نظر اجرايي در نصب و تعمير مناسب تراند به هم متصل مي شوند. در هر دو مدل حداقل يك فاصله ي Cm30 بين دو پانتون ايجاد مي شود كه توسط ورقهاي فولادي براي سهولت در تردد پوشيده خواهند شد.

مدل سازي كامپيوتري اسكله و بارهاي وارد بر آن:
هدف از اين تحقيق بررسي تغيير مكان هاي پانتون ها تحت اثر بارگذاري هاي تعريف شده به منظور دستيابي به ابعاد اوليه مناسب براي آنها مي باشد. بدين ترتيب مدل كامپيوتري مورد نياز بايستي پانتون ها را بشكل يك جسم صلب شناور مهار شده از يطرف نشان دهد كه تحت اثر بارهاي وارده جابجا مي شوند. بنابراين در بحث مدولاسيون ابعاد نيازي به نيروهاي دروني سازه و همچنين نيروي درون شمع ها نيست.
در اين مدل سازي پانتونها بصورت قاب هاي صفحه اي مشبكي با طول المان 1 متري مدل شده اند كه توسط دو دسته المان اتصالي (بصورت مفصل) بهم متصل شده اند. آب بصورت فنر در زير گره هاي قاب هاي مورد نظر مدل شده است و سختي آن وابسته به وزن مخصوص آب و سطح بارير فنر مي‌باشد.

(3)
با توجه به عدم نياز به نيروهاي درون شمع ها در رفتار سنجي، اين اعضاء در مدل آورده نشده و اثر آنها فقط در قالب اتصالات شمع به اسكله بصورت المانهاي سه گانه اي مدل شده است كه قابليت حركت تحت نوسانات قائم فرضي روي آب را داشته و ضمناً‌ نيروهاي عرضي و طولي وارده به اسكله را تحمل مي‌نمايند.
بارهاي مرده در قالب وزن المان هاي قاب، بارهاي زنده بصورت بارگسترده بر المانها و ساير بارها شامل نيروي بولارد، نيروي وارده به فندر، وانت، كاميون و جرثقيل بصورت نيرو يا گشتاورهاي متمركز بر اسكله وارد شده اند.
تحليل و نتايج حاصل از آن
با توجه به مدل ساده انتخاب شده براي تحليل از نرم افزار SAP2000 استفاده شده است. براي اين كار زنجيره پانتونهاي مدل شده تحت بارگذاريهاي مختلف مورد آناليز قرار گرفته است تا رفتار اين زنجيره در برابر هر بار مشخص شود.

پارامترهاي مورد سنجش در اين آناليز، حداكثر فرورفت اسكله در آب، حداكثر شيب طولي و عرضي و همچنين تماس كف پانتون با آب مي باشد. حداكثر فرورفت مجاز براي اسكله هاي تيپ اول 50 سانتيمتر و براي تيپ دوم و سوم حداكثر فرورفت نسبي در اعمال بارهاي مختلف ثقلي 50 سانتيمتر در نظر گرفته شده است. شيب حداكثر مجاز در تيپ هاي اول تا سوم با توجه به محدوده هاي مجاز ارائه شده در مراجع بسته به نوع كاربري اسكله ها به ترتيب 5%،6%،7% در نظر گرفته شده است. ضمناً‌ پانتون هايي كه تحت هر بارگذاري از آب جدا شده باشند مردود تلقي شده اند.

بدين ترتيب تركيبات بحراني بارگذاري تعيين شده و تحليل نهايي زنجيره پانتونها تحت اين بارها صورت گرفته است. با استفاده از نتايج حدود 1200 اجراي آزمايشي و نهايي برنامه بر تيپ هاي مختلف اسكله با عرض ها و بارهاي تعريف شده، طول پيشنهادي مناسبي براي پانتونهاي هر تيپ اسكله تعيين شده است. جدول (1) نتايج نهايي مربوط به يك تحليل را براي اسكله تيپ سوم با عرض 7 متر نشان مي دهد.

جدول 1:نتايج بارگذاري تركيبي بر پانتون تيپ سوم با عرض 7 متر
وضعيت شيب حداكثر فرورفت Cm طول پانتون به متر
از آب جدا شده 19.34 210.5 9
از آب جدا شده 14.42 206.1 12
از آب جدا شده 11.12 203.8 15
همه نقاط در آب 9.2 193.4 18
همه نقاط در آب 7.5 193.9 21
همه نقاط در آب 6.3 186.9 24
همه نقاط در آب 5.3 187.3 27
همه نقاط در آب 4.8 179.6 30
همه نقاط در آب 3.6 173.7 45
همه نقاط در آب 2.48 163.1 60

ارتفاع مناسب پانتونها نيز از بررسي پايداري يك جسم مكعب مستطيل شكل شناور و بدست آوردن حداقل نسبت عرض به ارتفاع لازم براي پايداري بدست آمده است.
(4)
در نهايت با لحاظ كردن يك ارتفاع آزاد اندازه آن افزوده شده است. جدول زير نتايج كليه ي تحليل ها را براي هر سه تيپ اسكله بصورت ابعاد پيشنهادي به منظور استفاده درطراحي مقدماتي نشان مي دهد:
جدول 2:ابعاد پيشنهادي پانتونها در تيپ هاي مختلف اسكله هاي شناور
ارتفاع پيشنهادي پانتون (سانتي متر) طول پيشنهادي پانتون (متر) عرض (متر) نوع اسكله
100
100
100 12 متر به بالا
12 متر به بالا
كليه طولها
3
4
5 تيپ اول

160
160
150 18 متر به بالا
18 متر به بالا
18 متر به بالا 5
6
7 تيپ دوم
240
230
220 45 و 60 متر
24 متر به بالا
24 متر به بالا 6
7
8 تيپ سوم

كاربرد بتن توانمند در اسكله هاي شناور بتني
بتن يك ماده ايده آل براي ساخت انواع سازه هاي دريايي مي باشد و اين بدليل خصوصيات مناسبي است كه از لحاظ دوام و استحكام دارا مي باشد. عضو بتني مسلح و يا پيش تنيده را مي توان به نحوي طراحي نمود كه ضمن داشتن مقاومت لازم در برابر نيروهاي وارده، شامل نيروهاي استاتيكي و ديناميكي، داراي پايايي و دوام رضايت بخش نيز باشد. براساس تعريف، بتني كه برخي از خصوصيات آن نسبت به بتن معمولي بهبود يافته باشد را بتن توانمند مي نامند. در سازه هاي

دريايي بدليل وجود نيروهاي قابل توجه هيدرودناميكي ناشي از جريان و موج آب و همچنين بالا بودن شدت خوردگي خصوصياتي همچون مقاومت بالاي فشاري، استحكام مناسب، دوام و مقاومت بالا در برابر خوردگي از اهميت بسزايي برخوردار مي گردد كه كاربرد مفيد بتنهاي توانمند را بديهي مي سازد. در اين مقاله معيارهاي طراحي اسكله هاي شناور بتني به همراه دلايل و كاربرد بتنهاي توانمند در ساخت آنها ارائه شده است.

شرايط محيطي
در محيطهاي دريايي بدليل شرايط و ويژگيهاي خاص آن بايد بتن داراي خصوصيات برجسته اي از نظر نفوذپذيري باشد.

در يك اسكله شناور بتني، بخشي از سازه كه در آب دريا قرار دارد فشار هيدرواستاتيك آب را بطور دائم بر خود حس مي كند. اين مسئله نه تنها به معناي نوعي نيروي وارده مي باشد بلكه بدين معناست كه آن وجهي كه در آب قرار دارد همواره خيس و مرطوب مي باشد كه به همين علت آب بطور تدريجي بين تركهاي موئين موجود در حد فاصل مصالح نفوذ كرده و به سمت وجه داخلي عضو

حركت مي كند. اگر سطح داخلي عضو تحت فشار اتمسفريك باشد آنگاه يك نفوذ دائمي و تدريجي وجود خواهد داشت كه با جذب تدريجي آب به چگالي وزني بتن افزوده مي گردد. افزايش چگالي وزني به معناي افزايش وزن سازه شناور است كه اگر در محاسبات منظور نشده باشد عملكرد سازه را دچار مخاطره خواهد نمود. با توجه به اين مطلب كاهش قابل توجه نفوذپذيري بتن سبب خواهد گرديد كه به نحوي عملكرد مناسب سازه شناور بتني تضمين گردد.

از نقطه نظر خوردگي، حضور يون كلرايد در آب دريا يك سازه بتني مخاطره آميز مي باشد. در حالت عادي در فرآيندهاي شيميايي اوليه سيمان در مخلوط بتن، مخلوط بتن، يك لايه محافظ بر روي آرماتورها تشكيل مي گردد كه آنها را مي تواند بخوبي در برابر خوردگي محافظت كند. نفوذ يون كلرايد در بتن سبب حل شدن اين لايه محافظ و فراهم شدن شرايط مناسب براي خوردگي آرماتور مي گردد. بنابراين افزايش مقاومت بتن در برابر نفوذپذيري يون كلرايد مي تواند بطور قابل توجهي جلوي خوردگي آرماتور را بگيرد.

هنگامي كه آب دريا از يك سطح عضو بتني نفوذ و از سطح ديگر تبخير مي گردد. قطعات نمك در خلل و فرج بتن رسوب مي كند كه همراه با حضور آرماتور سبب ايجاد واكنشي همانند واكنش شيميايي در يك باتري شده و خوردگي الكتروليت را بوجود مي آورد. از اين جهت نيز كاهش قابل توجه نفوذپذيري بتن از اهميت خاصي برخوردار مي گردد.

درناحيه پاشش آب (Spalsh Zone) بدليل حضور آب شور دريا و همچنين اكسيژن و كربن موجود درهوا مسئله خوردگي بدليل تناوب تر و خشك شدن سازه بتني به شدت افزايش مي يابد و بديهي است بتني كه در اين محيط قرار مي‌گيرد بهتر است تا حد امكان نفوذناپذير باشد.
نيروهاي ديناميكي و هيدروديناميكي

اسكله ها همواره در معرض خطر برخورد با شناورها مي باشند. انرژي جذب شده ناشي از ضربه شناورها تنشهاي بزرگي را در سازه بوجود مي آورد كه بالا بودن مقاومت فشاري بتن نياز به ضخيمتر كردن عضو و در نتيجه سنگين شدن آن را منتفي مي سازد.

سرعت جريانهاي آب معمولاً‌ در محدوده 25/0 الي 5/1 متر بر ثانيه مي باشد( بجز در كانالها و مجراها) كه سبب تشديد بارگذاري بر روي سازه و مطرح شدن مباحث پايداري و شناوري مي گردد. موج آب نيز سبب اعمال بارهاي ديناميكي و متناوب قابل توجهي بر روي يك سازه شناور مي گردد. استفاده از بتن توانمند با مقاومت بالا سبب مي گردد كه سازه اي ظريفتر، سبك تر و در نتيجه اقتصادي تر را بتوان طراحي نمود و بكار برد.

افزايش دوام و حفاظت در برابر خوردگي
مهمترين موضوع نگران كننده براي يك اسكله شناور بتني خوردگي مي باشد كه مكانيزم هاي آن تا حدودي توضيح داده شد. با روشهاي زير مي توان مسئله خوردگي را بطور رضايت بخشي حذف و يا كنترل نمود.

بتن متراكم نفوذناپذير: با كاهش نسبت آب به سيمان (تا محدوده )ضمن حفظ كارآيي مناسب ( با استفاده از فوق روان كننده) و عمل آوري مناسب و پاليش سطح نهايي مي توان به يك بتن متراكم با نفوذپذيري بسيار كم رسيد. با استفاده از پوزولانهاي طبيعي همچون خاكستر بادي و ميكروسيليس مي توان نفوذپذيري بتن را تا مرتبه كاهش داد. ذرات ميكروسيليس با قطري برابر با 1/0 ميكرون ضمن پرنمودن حفره هاي خالي موجود در بتن، با شركت در واكنش هيدراسيون بتن سبب تشكيل بلورهاي نفوذناپذير سيليكات كلسيم شده و نفوذ پذيري را كاهش مي دهند.

به منظور حصول بتني با كيفيت بالا لازم است كه مصالح بدون ذرات نمك باشند و مصالح مصرفي (شن و ماسه ) با آب شيرين شستشو و سپس در اختلاط بتن بكار روند. انتخاب دقيق مصالح براساس (ASTMC33)، غيرفعال و درصد كلرايد قابل حل مصالح كمتر از 04/0 وزني توصيه مي شود.
استفاده از آب تازه با درصد كلرايد كمتر از pmm 600 و درصد سولفات كمتر از pmm 1000 ضروري است. انتخاب سيمان مناسب براي دستيابي به بتن مقاوم در برابر خوردگي از اهميت بسزايي برخوردار است. مقدار كم تري كلسيم آلومينات (C3A) سبب كاهش تراكم و محدوديت كمتر يونهاي كلر و بالا رفتن احتمال خوردگي آرماتورها مي گردد. سيمان ضد سولفات نوع 5 داراي كمتر از 3 درصد (C3A) مي باشد كه جهت كاربرد در يك سازه بتني دريايي مناسب نيست و استفاده از

سيمان نوع 2 با درصد (C3A) مي باشد كه جهت كاربرد در يك سازه بتني دريايي مناسب نيست و استفاده از سيمان نوع 2 با درصد (C3A) بين 6 الي 10 درصد مطلوب مي باشد.
روش اجراي مناسب در اجراي مناب ساخت اسكله شناور شامل بتن ريزي، تحكيم و عمل آوري مطابق با توصيه هاي ACI و ASTM به منظور به حداقل رساندن حجم حفرات بسيار ضروري مي باشد. همچنين با استفاده از مواد رزيني (پوششهاي اپوكسي) مي توان سطح آرماتورها و بتن را در برابر خوردگي و نفوذپذيري تقويت نمود.

افزايش مقاومت فشاري بتن
بتن هاي داراي مقاومت فشاري بالا (HSC) نيز بتنهاي توانمند مي باشند. همانگونه كه قبلاً‌ اشاره شده كاربرد بتن با مقاومت بالا در اسكله هاي شناور بتني بدليل وجود نيروهاي قابل توجه هيدروناميكي بسيار سودمند مي باشد. استفاده از اينگونه بتن ها سبب مي گردد كه بتوان اسكله اي به مقاومت كافي در برابر وارده را با ابعادهاي كوچكتر و سبكتر ساخت كه توجيه گر جنبه هاي اقتصادي ساخت اسكله هاي شناور بتني خواهد بود. به منظور حصول به بتني با مقاومت بالا روشهاي متعددي امروزه تجربه شده است كه متداولترين آن استفاده از مواد پوزولاني طبيعي

همچون خاكستر بادي و ميكروسيليس مي‌باشد. با استفاده از ميكروسيليس ( به ميزان 5 الي 10 درصد وزني سيمان) و كاهش نسبت آب به سيمان ( به ميزان ) و استفاده از مواد افزودني كاهنده آب و فوق روان كننده ها مي توان با يك دانه بندي مناسب ميزان مقاومت بتن را حداقل 5/1 برابر افزايش داد