karakteristike vanjskih lučkih građevina - forlić

SVEUČILIŠTE U SPLITU

POMORSKI FAKULTET

DARIA BOŽENA FORLIĆ

Karakteristike vanjskih lučkih građevina

SEMINARSKI RAD

SPLIT, 2015.

SVEUČILIŠTE U SPLITU

POMORSKI FAKULTET

DARIA BOŽENA FORLIĆ

Karakteristike vanjskih lučkih građevina

SEMINARSKI RAD

KOLEGIJ: Planiranje luka i terminala

MENTOR: izv. prof. dr. sc. M. Bukljaš Skočibušić

STUDENT: Daria Božena Forlić

BROJ INDEXA: 0171252085

SPLIT, 2015.

SADRŽAJ

1. UVOD..................................................................................................................................................1

2. VANJSKE LUČKE GRAĐEVINE..............................................................................................................2

3. IZGRADNJA LUKOBRANA....................................................................................................................3

4. TIPOVI LUKOBRANA............................................................................................................................7

4.1 Lukobran tipa nasip......................................................................................................................7

4.1.1. Profil nasipnog lukobrana.........................................................................................................8

4.1.2. Presjek lukobrana (konstrukcija)...............................................................................................8

4.2. Lukobran tipa zid (vertikalni lukobran)........................................................................................9

4.2.1. Presjek lukobrana tipa zid.......................................................................................................10

5. ZAKLJUČAK.......................................................................................................................................11

1. UVOD

U ovom seminarskom radu obraditi će se karakteristike vanjskih lučkih građevina. Da

bi opisali njihove karakteristike potrebno je objasniti što su to lučke građevine, kako se dijele

i koja je njihova svrha. Detaljnije će se obraditi pojam lukobrana, način na koji se projektiraju

te od kojih se materijala izgrađuju. Projektiranje i građenje pomorsko-lučkih građevina složen

je postupak zato će se navesti svi podaci koji su potrebni za izradu tehničkog dijela projekta.

Projektiranje lučkih građevina zahtijeva interdisciplinaran i koordiniran rad ekspertnih

timova, jer je potrebno provesti složena ispitivanja iz različitih područja. Navesti će se

čimbenici koji utječu na izbor lukobrana za određeno mjesto. Objasnit će se razlike imeđu

dvije najvažnije vrste lukobrana, opisati što je potrebno za njihovu izgradnju te na koji način

se grade.

1

2. VANJSKE LUČKE GRAĐEVINE

U lukama se pojavljuje mnoštvo tipičnih kopnenih građevina i instalacija, ali i neke

specijalne pomorske građevine koje nemaju kopneni pandan. To su u prvom redu kej

i lukobran, a zatim njihovi derivati. Ovi objekti su raspoređeni u zaštićenom lučkom

akvatoriju ili vani pa mogu biti unutrašnji:

kej

molo,

gat,

utvrdica, dalba, plutača

uređena obala, i

vanjski:

lukobran,

valolom i

obaloutvrda.1

Najčešća smetnja radu u lukama je djelovanje valova na ljuljanje brodova u luci. Zato se lučki

akvatorij zaštićuje lukobranom.Po tlocrtu može biti jednostrani i dvostrani. Tlocrtni dijelovi

jednostranog (i svake strane dvostranog) lukobrana su: korijen (spoj s kopnom na obalnoj

crti), trup i konačno glava kao ojačani morski završetak konstrukcije. Neki put lukobran nije

spojen s kopnom, pa onda nena korijen nego se sastoji od trupa i dvije glave. Oni osim zaštite

od valova služi i protiv ostalih štetnih djelovanja npr. struja i nanosa. Proširenu funkciju ima

uporabni (operativni) lukobran. Sastoji se od obrambene krune na morskoj strani, a sa lučke

strane je izgrađen kej tako da se mogu formirati brodski vezovi i eventualno postaviti

mehanizacija za prekrcaj brodova. Ukoliko je širina keja mala za obavljanje prekrcija, takav

lukobran služi samo za vezivanje brodova (čekanje, oprema). Ako građevina kao lukobran

1 http://hrcak.srce.hr/file/178118

2

služi protiv djelovanja valova na druge pomorske građevine (obalni ispust iz HE, usis

rashladne morske vode...) nazva se valobranom. Konstrukcija lukobrana i valobrana je

identična, a funkcija im je različita. Valolomi su podmorski ili (niski) nadmorski objekti koji

djelomično štite od valova. Takav objekt je podignut na morskom dnu, a dosiže do izvjesne

dubine ispod površine mora ili samo malo iznad mora, kako bi se veći valovi na njemu lomili

i tako gubili dio energije. Samo manji valovi nesmetano prelaze preko te prepreke. Koriste za

zaštitu plaža.2

2 https://www.grad.unizg.hr/_download/repository/PG_dipl_H2_sve_280212.pdf

3

https://www.grad.unizg.hr/_download/repository/PG_dipl_H2_sve_280212.pdf

3. IZGRADNJA LUKOBRANA

Izbor vrste i tipa lukobrana ili valobrana prvenstveno ovisi o raspoloživom kamenom

materijalu i blizini njegova iskopa, dubini vode u luci i visini projektnog vala.

Uz navedene čimbenike, utječu još:

varijacije vremenskih uvjeta tijekom godine

udaljenost od obale

troškovi izgradnje

vrste i karakteristike brodova koji pristaju u luci.3

Važno je također razmotriti hidrografske, oceanografske, geološke i meteorološke podatke.

Hidrografski podaci obuhvaćaju reljef obale i morskog dna, koji se dobivaju geodetskim i

fotogrametrijskom snimanjima, dok se dubine mjere sondom ili ultrazvučnim dubinomjerom.

Oceanografski podaci sadrže dinamička svojstva mora, odnosno promjene razine, strujanje,

valove i kretanje nanosa. Proučavanje valova svodi se na registraciju visine, duljine i perioda

vala, a njegova sila udara na konstrukciju građevine dobiva se pomoću mjernih instrumenata i

proračuna. Istraživanje nanosa obuhvaća utvrđivanje njegove količine i karakteristike.

Geološki podaci obuhvaćaju sastav i geomehanička obilježja tla i nosivosti terena na kojem je

predviđena izgradnja lučke građevine. Meteorološki podaci obuhvaćaju podatke o jačini,

brzini, smjeru i učestalosti valova, oborinama, temperaturi, vlažnosti i sl.4

Izgradnja lučkih zaštitnih građevina mora biti što jednostavnija i brža, što zahtijeva analizu

uvjeta i utvrđivanje vremenskih rokova izgradnje.

Navedena izgradnja najčešće pretpostavlja kombinaciju sljedećih radova:

postavljanje građevinske opreme


4 https://www.pfst.hr/uploads/Planiranje%20luka%20i%20terminala%20-%20nastava%20VI%20VII%20Luke%20graevine%20i%20njihove%20karakteristike.pdf

4

zemljane radove

iskop, sortiranje i transport kamenih blokova

radove vezane uz plutajuću opremu

radove na lukobranu, transport i ugradnja blokova

radove koji se izvode s kopna.5

Izgradnja vanjskih lučkih građevina rijetko protekne bez prekida, najčešće uzrokovanih

vremenskim prilikama, pa je iz tog razloga potrebno voditi računa o terminu plana izvođenja

pojedinih radova.

Projektiranje lukobrana podrazumijeva određivanje:

kote krune lukobrana

nagibne kosine

veličinu i debljinu slojeva za krunu i obloge u zavjetrini lukobrana

kote, tip i veličine osnovnih obložih slojeva

dimenzije i veličinu kamenih blokova za nožicu nasipa

kotu filtarskog sloja

veličinu zrna filtarskog materijala

potrebna obilježja materijala jezgre.6

Pri projektiranju je potrebno zadovoljiti sljedeće kriterije:

funkcionalnost

hidrauličke stabilnosti

raspoloživost materijala za izgradnju

konstruktivnost



5

http://hrcak.srce.hr/file/178118

geotehničke stabilnosti.7

Lukobrani moraju biti projektirani na način da omoguće neočekivano velikim valovima da se

reflektiraju i/ili preliju lukobran i/ili procijede kroz njega. Količine koje se prelijevaju ili

procjeđuju određene su dopuštenim valovima koji nastaju unutar bazena. Prelijevanje se može

smanjiti povišenjem lukobrana, a procjeđivanje finijom strukturom jezgre lukobrana.

Tehnologija izgradnje lukobrana s oblogama od umjetnih materijala složenija je od

tehnologije izgradnje običnih nasutih lukobrana. Oblaganje unutrašnje strane lukobrana,

odnosno zavjetrine, izvodi se zbog štetnog utjecaja vode koja se prelijeva preko betonske

konstrukcije na kruni lukobrana. Filtarski slojevi ispod obloga sprječavaju ispiranje ispod

materijala iz jezgre kroz obloge lukobrana. Jezgra lukobrana obično sadržava lomljeni kamen

čija je krupnoća određena količinom potrebe sprječavanja procjeđivanja kroz tijelo lukobrana.

Odnosno, potrebno je spriječiti moguće ispiranje materijala jezgre i taloženje u drenovima.8

Nožica lukobrana predstavlja mjesto na koje se oslanja (temelji) glavna obloga. Ispod

lukobrana potrebno je izvesti filtarski sloj i zaštitu stope lukobrana, a obično se primjenjuju

filtarski slojevi od materijala čiji se granulacijski sastav nalazi između sastava jezgrovnog

materijala i materijala dna. Obloge na mjestima gdje se lukobrani izvode s određenom

zakrivljenošću, moraju imati veću debljinu od obloga sa ravnim potezima lukobrana. Zbog

toga je na zakrivljenim mjestima potrebno povećati i visinu krune lukobrana ili betonske

konstrukcije na kruni lukobrana.9

Određivanje dimenzija lukobrana utvrđuje se primjenom hidrauličkih modela. Za ispitivanje

na modelu koriste se podaci koji su realna reprodukcija prirodnih valova, primjerice izmjeren

niz visina valova, ili generirani nizovi spektra valova.

Ponašanje lukobrana i njegova stabilnost ovise o sljedećim hidrauličkim pokazateljima:

visini vala




6

periodu vala

smjeru djelovanja vala

trajanju valova

razini mora.10

Materijal koji se koristi za izgradnju lukobrana mora biti otporan na:

slanu vodu

opterećenja

udarce koji se mogu javiti prilikom izgradnje i eksploatacije lukobrana.


7

4. TIPOVI LUKOBRANA

U pogledu presjeka konstrukcije razlikuju se 3 osnovna tipa lukobrana:

tip nasip (tal. molo), jezgra izrađena od miješanog sitnijeg kamenitog materijala s

oblogom (školjeraom) od krupnih kamenih ili betonskih blokova;

tip zid (tal. diga) od gravitacijskog (betonskog) zida koji leži na tanjem kamenom

temeljnom nasipu.

tzv. eksperimentalni tipovi koji se rjetko primjenjuju; tj. samo na poluzaštićenim

lokacijama. Najpoznatiji su: polupropusni, plutajući i strujni.11

Prva dva tipa se zajednički nazivaju klasični. Primjenjuju se u najvećem broju slučajeva.

4.1 Lukobran tipa nasip

Najjednostavniji tip zaštitne lučke građevine je nasuti lukobran izrađen od nevezanog

materijala, lomljenog kamena ili betonskih blokova, s betonskom konstrukcijom na kruni

lukobrana ili bez nje.

Lukobran tipa nasip se primjenjuje za sve vrste tla na dnu, pa čak i za mulj. Traži dosta

održavanja, ali je vrlo otporan na djelovanje valova. Nevrijeme ga može oštetiti, ali ne i

potpuno srušiti tako da nikada ne gubi zaštitnu funkciju. S velikim dubinama postaje skup

jer mu cijena raste gotovo kao kvadrat visine. Vrlo je otporan na ratna razaranja. Sastoji se

od središnje jezgre (sitniji kameni nasip) i obloga (postavljeni krupni kameni ili umjetni

betonski blokovi).12



8

4.1.1. Profil nasipnog lukobrana

Nasipni lukobran ima trapezni profil. Širina krune je mala ako je samo zaštitna, ili velika

ako je uporabna; tj. ako se na njoj obavlja promet vozila i prekrcaj. Minimalna širina zaštitne

krune, po kriteriju stabilnosti, odgovara širini 3-4 elementa primarne obloge. Po kriteriju

neprelijevanja veća širina se može primijeniti radi smanjenja visine kad to estetika zahtijeva, a

što se precizno utvrđuje proračunima i modelskim ispitivanjem. Širina uporabne krune zavisi

o namjeni i prema tome mora omogućiti smještaj prekrcajne mehanizacije, prometnica pa čak

neki puta i skladišta.

Budući da lukobrani, osim zaštitne funkcije, mogu imati i funkciju operativne obale, u takvim

slučajevima se izgrađuju s većom širinom gornjeg djela, odnosno s morske strane izgrađuje se

zaštitni zid, a s lučke strane izrađuje se obrađena površina lukobrana u visini ostalih obala.13

4.1.2. Presjek lukobrana (konstrukcija)

Današnji presjeci nasutih lukobrana izgrađuju se krajnje ekonomično. Glavnina je presjeka

(jezgra) od sitnijeg materijala, a samo obloga pokosa i krune od krupnih blokova. Čak se i

pojedini dijelovi obloge razno dimenzioniraju prema jačini djelovanja valova. Podjela

materijala u presjeku je najekonomičnija onda ako je u skladu sa izdašnosti (po frakcijama)

kamenoloma koji je na raspoloženju. Izdašnost kamenoloma značajno diktira sastav presjeka.

Ovakvi ekonomični presjeci sa sitnijim kamenim materijalom u jezgri stvaraju i ozbiljne

izvedbene probleme. Kod jakih mora moraju se radovi tako etapirati da pojedine faze gradnje

– a gradi se kroz više zimskih perioda – mogu izdržati nalete valova (obloge odmah slijede

gradnju jezgre i filtera, filteri moraju izdržati barem 5 godišnje valove i sl.).

U principu postoje 2 načina gradnje nasipnih lukobrana:

s mora pretežno plovnom mehanizacijom i

s krune pretežno kopnenom mehanizacijom.14

4.2. Lukobran tipa zid (vertikalni lukobran)Osnovna konstrukcija se sastoji od velikih prefabriciranih betonskih elemenata slaganih jedan

na drugi, ili rjeđe jedan pored drugog u pravilnom poretku, na tanki podmorski kameni nasip



9

čime se formira masivni vertikalni zid. Dubina zida je veća od dubine loma val, pa je

podvrgnut samo reflektiranim valovima (manji hidrodinamički tlakovi od valova).

Prednosti su mu:

ekonomičan je s materijalom,

prilično brzo se gradi,

zauzima malo prostora,

s lučke strane se formira kej,

ako je slabo temeljno tlo može se čak temeljiti na pilotima,

po kruni mu se u fazi građenja može kretati građevinska, a u fazi. eksploatacije

prekrcajna mehanizacija,

dokazan je u primjeni.

Mane su mu:

da reflektira valove tako da brodovi uz njega otežano plove i ulaze u luku,

udarne sile od valova mogu lokalno biti žestoke,

uz dno je moguća erozija temeljnog nasipa,

nije fleksibilan za slučaj slijegavanja,

treba tešku i skupu građevinsku mehanizaciju,

na finom pijesku javljaju se problemi u vezi temeljenja (erozija nožice, potresna

likvefakcija)

što je najvažnije žestoko se oštećuju ako projektni uvjeti budu premašeni uz

istovremeni gubitak zaštitne funkcije.15

Sličan je ovom tipu lukobrana tzv. "kompozitni lukobran" koji se sastoji od visokog

podmorskog nasipa na čijem je vrhu neki. Dubina zida je manja od dubine loma vala, pa je

podvrgnut reflektiranim i lomljenim valovima (veći hidrodinamički tlakovi od valova). Za

razliku od toga lukobran tipa zid je obično podvrgnut samo reflektiranim valovima tj. morsko

dno i kruna temeljnog nasipa obično su tako duboko da ne mogu inicirati lom.


10

4.2.1. Presjek lukobrana tipa zid

Lukobran tipa zid se izrađuje u raznim varijacijama presjeka kao na pr.: slagani monolitni

betonski blokovi manji i veći armiranobetonski kesoni, plivajući armiranobetonski kesoni koji

se potapaju na mjesto ugradnje i sl. Monolitni betonski blokovi se slažu jedan na drugi bez

preklopa, pa zid djeluje kao niz priljubljenih stupova. Na taj način se omogućava realizacija

diferencijalnih slijeganja uzduž trase. Po završetku slijegavanja dobetonira se nadmorski dio

koji poravna i poveže različito slegnute dijelove montažnog zida. Na isti taj način formira se

nadmorska ploča s parapetom kod svih varijanti lukobrana tipa zid.

U pogledu čvrstoće, monolitni (nearmirani) betonski blokovi ne smiju dobiti vlačna

naprezanja za redovna (stalna i promjenjiva) opterećenja, što se dokazuje položajem

rezultante koja tada mora biti u jezgri presjeka. Za izvanredna opterećenja rezultanta u

maloj mjeri može izači iz jezgre. Kod armiranobetonskih kesona svaka stijenka mora biti

dovoljno armirana i otporna na pukotine u svim fazama izgradnje i eksploatacije

(prenošenje dizalicom, porinuće u more, plutanje, tegljenje, potapanje, razni modusi

eksploatacije). Pri tome treba računati sa svim uobičajenim redovnim (kojao uključuju i

opterećenja od djelovanja mora i broda) i izvanrednim (prvenstveno potresom)

opterećenjima u građevinarstvu. 16


11

5. ZAKLJUČAK

U ovom seminarskom radu obradio se pojam lučkih građevina. Detaljno su se opisale

karakteristike vanjskih lučkih građevna. Posebnu pozornost obratilo se na lukobrane kao

najbitniju vanjsku lučku građevinu. Važnost lukobrana od velikog je značenja za opstanak i

normalno funkcioniranje luke. Pomnim promatranjem čimbenika, analizom uvjeta i podataka

može se zaključiti kakvi se lukobrani trebaju izgraditi za određena područja. Projektiranje

lukobrana zahtjeva poznavanje vrsta i karakteristika brodova koji koriste luku, hidrografske,

gološke, oceanografske i meteorološke uvjete. Potrebno je izabrati materijal koji je otporan na

morsku vodu, snažna opterećenja i udarce. Uspješno projektiranje luke ima veliku ulogu za

gospodarstvo Republike Hrvatske jer se podrazumjeva da će luka moći uspješno konkurirati

na svjetskom tržištu, pridonoseći tako i razvoju gradske sredine u kojoj se luka nalazi te

samim time i podizanju standarda.

12

karakteristike vanjskih lučkih građevina - forlić

Documents