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2008-11-05

GbEnglish version - Greener energy - thanks to ArcelorMittal sheet piles
Greener energy - thanks to ArcelorMittal sheet piles

Due to high energy prices, the world is currently experiencing a run on alternative energies. Germany boasts the planet's largest number of wind farms totalling an annual energy production of 20.000 MW in 2007. Further investments to expand the offshore wind farms in the North Sea are foreseen. The portal town of Cuxhaven is ideally located on the estuary of the Elbe River to serve as on-shore base for the construction of wind turbines and their foundation elements. The federal state of Lower Saxony has set itself an ambitious target: increase the relative share of renewable energy to 25% by 2020. Some 48 million € are therefore invested into different projects related to wind power in Cuxhaven. Shipment of the first foundation elements for the wind turbines is foreseen in March 2009. Construction time of the launching port had to be as short as possible, in order to stick to the tight schedule. The decision fell in favour of a steel sheet pile alternative with a construction time of merely eight months.
 


 

 


 


 

 

Numerous terminals at CuxPort are currently expanded. A production area for the assembly of the turbine's 117-m high steel towers is currently being built. In February 2008, the government of Lower Saxony approved the construction of Berth 8 in the old "Grodener Hafen" including a production yard for the steel foundation elements that assure the stability of the wind turbines. The company CSC is specialised in the construction of offshore foundations including the so-called "tripods" that hold the modern 5 MW-class wind turbines securely in place throughout the heaviest storms. The production site will be placed on sheet-pile-retained elevated ground. Some 630.000 m3 of sand will be dredged from the Elbe River and heaped up to an elevation of +6.5 m.



 


 

 

Berth 8 will comprise a 160-m mooring spot parallel to the navigation channel, a 115-m waiting area for the transport ships, and a 116-m long loading area built perpendicular to the navigation channel behind the waiting area. A water depth of 9.5 m is projected for the three mooring spots at Berth 8.

 


 

 

The existing soil conditions had to be analysed at the start of the project. The top soil consist of 4-m thick clayey silt with poor bearing capacity overlying two sand layers interrupted by clayey peat at -15 to -20 m. Sand was placed over the inclined top soil to create a horizontal planum.

 



 


 

 

PU 22 sheet piles were installed as temporary soil retaining wall enabling land-based installation of the heavy steel piles forming the harbour walls. A vibratory hammer based on a jack-up barge was used to drive the 18 m long PU 22 piles a couple of metres off the location of the permanent wall. The future loading area, furthest away from the estuary, was entirely sealed off by the temporary sheet pile wall and then backfilled. Sand was also placed behind the temporary sheet piles installed in front of the planned waiting and mooring areas. Sand was piled up with ships and lorries to EL. +2.5 m. A stone-secured embankment permitted the reduction of soil pressure on the temporary cantilever PU 22 sheet pile wall. A vertical drainage system was installed to increase the bearing capacity of the soil, thus reducing the risks of later settlements. The PU 22 sheet piles were delivered on a rental basis from ArcelorMittal's nearby stock in Nordenham, off Bremerhaven.

 



 


 


 

 

The permanent berth wall consists of up to 35-m long tubular piles with a diameter of 1420 mm and a thickness of 16 mm in steel grade API X65. C9 connectors were welded to the king piles to relate them to the intermediary sheet piles. The upper metres of the sea-facing side were provided with a protective coating. The tubular piles came from ArcelorMittal's spiral welding tube mill in Dintelmond, Holland and were shipped to Cuxhaven. An internal ring (30/200) at the bottom of the tubular piles strengthens the toe of the pile and increases their bearing capacity.

 


 

 

 


Verticality and correct inter-distance (3.02 m) were guaranteed thanks to a single level template and by controlling the inclination of the rigid adjustable boom of the Liebherr crane. A Müller MS-100 HHF vibratory hammer was used to drive the first 25 m of the tubular piles in the space of one hour. The pile was then lowered to design elevation (-25 to -30 m) with an IHC S90 hydraulic impact hammer. The king piles had to be driven at least 5 m into the lower sand layer.
 

 


 

 

ArcelorMittal's new extra-large AZ 14-770 10/10 were installed next into the gaps between the king piles. The double AZ piles were first driven to a depth of -15 to -20 m with a vibratory hammer, then with a hydraulic impact hammer to final depth. The intermediary piles were delivered in steel grade S 390 GP from the ArcelorMittal mill in Belval, Luxembourg.



 

   


 

 

 

Once the tubular combined wall was installed, a jack-up barge was used to drive the battered anchor piles for the waiting area and the mooring spot on the Elbe River. As the future loading area was entirely backfilled, the equipment to drive the HTM anchor piles for this part of the project was set up on land. The HTM 600 piles had a length ranging from 45 to 65 m. They were driven with a hydraulic impact hammer (IHC S70) fixed to an inclined leader at an angle of 1:1.2 into the lower sand layer. The battered HTM piles were fixed to the tubular king piles of the combined sheet pile wall.

 



61-cm diameter concrete bearing piles were installed next to act as foundation elements of the load-relieving platform. An up to 20-m-large concrete relieving platform with 4-m-high capping beams complete the construction. The crane rails of the loading area are incorporated into the concrete capping beam.

 



 

Owner: Cuxport, Cuxhaven, Germany

 



Contractors:
"Ingenieurbau LP Cuxhaven" Consortium
- Bilfinger Berger / F+Z Baugesellschaft (Technical Pilot)
- August Prien Bauunternehmung GmbH + Co. KG
- Heinrich Hirdes GmbH



Sheet Piles: total of 1 205 t
PU 22: 375 t (temporary)
PU 22 & PU 32: 830 t (permanent)
Steel grade : S 355 GP



Combiwall : total of 5 290 t
Pipe 1420*16/19/20 mm : 4 375 t (including C9 connectors)
Steel grade API X65
AZ 14-770-10/10 : 915 t
Steel grade : S 355 GP



Anchors:
HTM 600*151 2 435 t
Steel grade: S 355 J2+M
Pipe 660*15mm 90 t
Steel grade: API X52, welded on some HTM piles

Total quantity of steel: 9 020 t

 

 
ItItalian version - Energia più verde grazie alle Palancole di ArcelorMittal
Greener energy - thanks to ArcelorMittal sheet piles

A causa dei prezzi elevati dell’energia, il mondo sta attualmente sperimentando delle energie alternative. La Germania vanta il più gran numero di campi eolici del pianeta totalizzando nel 2007 una produzione annua di energia pari a 20.000 MW. Ulteriori investimenti sono stati previsti per estendere i campi eolici offshore nel Mar del Nord. La città di Cuxhaven, localizzata sull’estuario del fiume Elbe, è la base ideale per la realizzazione di turbine a vento e dei loro elementi di fondazione. Lo stato federale della Bassa Sassonia si é imposto l’ambizioso obiettivo di aumentare del 25% la relativa quota di energia rinnovabile entro il 2020, investendo circa 48 milioni di Euro in diversi progetti relativi all’energia eolica in Cuxhaven. La fornitura dei primi elementi di fondazione per le turbine a vento é prevista per marzo 2009. Poiché la costruzione del porto doveva essere fatta nel più breve tempo possibile, si é optato per le palancole, prevedendo un tempo di realizzazione di circa 8 mesi.
 


 

 


 


 

 

A Cuxport sono attualmente numerosi terminals in fase di espansione, e si sta costruendo un area di produzione per l’assemblaggio delle torri d’acciaio delle turbine alte 117m. Nel febbraio 2008 il governo della Bassa Sassonia ha approvato la costruzione di Berth 8 nel vecchio “Grodener Hafen”, includendo un cantiere di produzione per gli elementi di fondazione che garantiscono la stabilità delle turbine a vento. La compagnia CSC é specializzata nella costruzione di fondazioni offshore, tra le quali il cosiddetto “Tripods” che rende sicure le moderne turbine a vento 5 MW-class anche durante le più forti tempeste. Il cantiere sarà realizzato su una base sopraelevata realizzata con palancole di sostegno. Circa 630.000 m3 di sabbia sarà dragata dal fiume Elbe e accumulata fino ad un altezza di 6,5m.



 


 

 

Ormeggio 8 presenterà un banchina d’attracco di 160m parallela al canale di navigazione, un’area di sosta di 115m per navi da trasporto e una zona di carico lunga 116m costruita perpendicolarmente al canale di navigazione dietro all’area di sosta. Per i tre punti d’attracco è previsto un battente d’acqua di 9,5m.

 


 

 

Nella fase iniziale del progetto sono state analizzate le condizioni del terreno esistente. La superficie del terreno é costituita da 4m di spesso limo argilloso con poca capacità portante, sovrapposto a due strati di sabbia ed intervallato da torba argillosa ad una profondità che va dai 15 ai 20m. La sabbia é stata posizionata sopra la superficie inclinata per creare un piano orizzontale.

 



 


 

 

Le palancole PU22 sono state installate come muro di sostegno temporaneo, consentendo l’istallazione a terra di palancole pesanti per formare i muri del porto. Un vibro-infissore posto su una chiatta sollevata é stato usato per infiggere palancole PU22 da 18m per un paio di metri al di fuori del muro definitivo. La futura zona di carico, situata lontano dall’estuario, é stata totalmente isolata tramite il muro di palancole temporaneo e successivamente riempita di sabbia. E’ stata posizionata anche della sabbia dietro le palancole temporanee, installate davanti ad aree d’attracco in progettazione. La sabbia é stata accumulata con navi e autotreni a EL. +2,5m. Un argine in pietra ha permesso di ridurre la pressione del terreno sulla parete di palancole temporanee “a mensola” PU22. Un sistema di drenaggio verticale é stato installato per incrementare la capacità portante del terreno, riducendo cosi i rischi per gli impianti successivi. Le palancole PU22 sono state fornite a noleggio dal vicino deposito di ArcelorMittal a Nordenham, fuori Bremerhaven.

 



 


 


 

 

Il muro d’ancoraggio permanente consiste in pali di 35m, tubolari con un diametro di 1420mm e uno spessore di 16mm in qualità API X65. I raccordi C9 sono stati saldati ai pali portanti per unirli alle palancole intermedie. La superficie superiore dalla parte che si affaccia sul mare é stata provvista di un rivestimento protettivo. I pali tubolari, provenienti dall’acciaieria ArcelorMittal produttrice di pali saldati a spirale sita in Dintelmond, Olanda, sono stati successivamente spediti a Cuxhaven. Un anello interno (30/200) è stato fissato alla base dei pali tubolari per rinforzare il piede del palo e incrementare la loro capacità portante.

 


 

 

 


La verticalità e il corretto inter asse (3,02m) sono state garantite grazie ad una dima ad un solo livello e controllando l’inclinazione del braccio variabile della gru Liebherr. Un vibro-infissore Müller MS-100 HHF é stato usato per infiggere i primi 25m di pali tubolari nell’arco di un’ora. Il palo é stato abbassato all’altezza prestabilita (da -25 a -30m) con un martello idraulico ad impatto IHC S90. I pali portanti sono stati infissi per almeno 5m nello strato di sabbia più profondo.
 

 


 

 

Le nuove palancole extra-large di ArcelorMittal, le AZ14-770 10/10, sono state installate come elementi intermedi tra i pali portanti. Le palancole doppie AZ sono state infisse ad una profondità dai -15 ai -20m inizialmente con un vibro-infissore, dopo con un martello idraulico fino alla profondità prestabilita. Le palancole intermedie sono state fornite in qualità S390GP dall’acciaieria ArcelorMittal sita in Belval, Lussemburgo.



 

   


 

 

 

Una volta installata la parete combinata, é stata usata una chiatta sollevata per infiggere i pali d’ancoraggio inclinati per l’area di sosta e i punti d’attracco sul fiume Elbe. Poiché la futura zona di carico era stata totalmente riempita di terra, le apparecchiature per infiggere i pali d’ancoraggio HTM per questa parte del progetto sono state utilizzate da terra ferma. I pali HTM 600, con lunghezza variabile dai 45 ai 65m, sono stati infissi con un martello idraulico (IHC S70) fissato a una trave guida con una inclinazione di 1:1.2 nello strato di sabbia più basso. I pali HTM inclinati sono stati fissati ai pali tubolari portanti della parete combinata di palancole.

 



I pali portanti in calcestruzzo con diametro di 61 cm sono stati installati successivamente per fungere da elementi di fondazione della piattaforma a carico ridotto larga fino a 20 m con. travi di coronamento di 4m. Le rotaie per ponti scorrevoli della zona di carico sono state incorporate nella trave di coronamento.

 



 

Titolare: Cuxport, Cuxhaven, Germany

 



Appaltatori:
"Ingenieurbau LP Cuxhaven" Consortium
- Bilfinger Berger / F+Z Baugesellschaft (Technical Pilot)
- August Prien Bauunternehmung GmbH + Co. KG
- Heinrich Hirdes GmbH



Palancole: totale di 1205t
PU 22: 375 t (temporanee)
PU 22 & PU 32: 830 t (permanenti)
Qualità: S355GP



Parete Combinata: totale di 5290 t
Tubi 1420*16/19/20mm: 4375 t (inclusi i raccordi C9)
Qualità API X65
AZ 14-770 10/10: 915 t
Qualità: S355GP



Ancoraggi:
HTM 600*151 2 435 t
Qualità: S 355 J2+M
Tubi 660*15mm 90 t
Qualità: API X52, saldati ad alcuni pali HTM



Totale quantità dell’acciaio: 9020 t

 

 
 
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