Miglioria delle Strutture del Molo e Aumento della Profondità del Porto con Palancole in Acciaio di ArcelorMittal al Terminal Navale Elizabeth

Informazioni dettagliate

Elizabeth Marine Terminal: un porto degli anni ’70 verso la modernità

L'Elizabeth Marine Terminal si trova vicino all'aeroporto internazionale di Newark e a pochi passi da New York City. L'Autorità Portuale di New York e del New Jersey ha recentemente deciso di aggiornare le strutture trentennali del terminal per gestire la prossima generazione di navi container. Un piano di cinque fasi è stato creato per ricostruire le vecchie strutture del pontile agli ormeggi dall’82 al 98, aumentando i carichi di gru e di ormeggio e la profondità dell'acqua sul molo. Un altro punto vitale è stato quello di dotare il molo di gru che raggiungono fino a 18 contenitori in larghezza, consentendo quindi di gestire le ultime generazioni di navi Super Post-Panamax. Parallelamente al progetto di aggiornamento dei terminal, il Corpo degli ingegneri dell'esercito prevede attualmente operazioni di dragaggio massicce per rendere più profondo il letto portuale fino a 15,2 m per ospitare le navi container più moderne.

Il programma di riqualificazione del terminal da 650 milioni di dollari è stato sequenziato in cinque fasi per garantire che la costruzione non interferisse con le operazioni con i container in corso nei terminal esistenti. Circa 350 m di molo sono stati migliorati durante ogni fase che ha avuto durata di 9- 12 mesi. Il progetto è stato lanciato nel gennaio 2002 e completato nel 2009.

Passi di modernizzazione e requisiti geotecnici, sismici e di stabilità

Il progetto comprendeva i seguenti punti:

• Installazione di un muro di taglio combinato di lamiera HZ / AZ lungo la faccia del molo per consentire di aumentare la profondità dell'acqua a -15,2 m
• Rimozione dei travetti guida delle gru esistenti e installazione di nuovi pilastri e travi per sostenere gli aumentanti carichi delle gru 
• Sostituzione del sistema di parabordi esistente con un nuovo sistema in grado di resistere all'energia di ancoraggio di navi 150.000-DWT
• Aggiornamento dei sistemi elettrici esistenti per una maggiore richiesta di potenza delle gru.

L'ammodernamento del molo da 1.830 m è un esempio tipico di una soluzione, efficiente dal punto di vista dei costi, di approfondimento dei terminal. Le strutture del pontile furono costruite nei primi anni '70 per servire le operazioni di carico generale. Con l'arrivo di carichi containerizzati, il terminal era stato dotato di gru per container. Il molo e le gru erano in grado di servire navi container Panamax con un pescaggio fino a 12,2 m. La parte principale degli ormeggi dall’82 fino al 98 coincide con la tipica sezione di Port Elizabeth / Port Newark: una piattaforma a basso livello di 15,2 m che consiste di una lastra di calcestruzzo da 30 cm supportata da pali di legno. I tiranti collegati ad un sistema di pesi forniscono la stabilità laterale della struttura del molo. Le travi guida delle gru sono supportate da pali di legno e di acciaio.

Il primo passo nella progettazione della ristrutturazione del molo, l'ispezione del molo esistente, ha mostrato che tutti gli elementi della struttura esistente erano in buone condizioni. L'ufficio di progettazione designato per il progetto, Han Padron Associates, ha stabilito che la combinazione della nuova costruzione con le strutture esistenti del pontile è stata l'alternativa ottimale e più economica per questo intervento.

Il tempo di costruzione è stato notevolmente ridotto scegliendo di migliorare la struttura esistente piuttosto che demolire completamente e sostituire il molo. Sono state previste disposizioni anche per la progettazione di nuovi pilastri di supporto per le guide delle gru. Il vantaggio del muro di taglio di palancole scelto è la capacità di mantenere l'altezza della linea del fango esistente sotto il molo, permettendo inoltre all'area davanti al muro di punta di essere dragato alla profondità desiderata.

Poiché i requisiti per la progettazione antisismica non furono inclusi nei codici di costruzione al momento della costruzione del pontile esistente, si è dovuta eseguire un'analisi sismica per assicurare che la struttura aggiornata sia conforme ai codici attuali. Dopo aver valutato la stabilità del molo in condizioni di carico statico e sismico, il team di progetto ha scelto un sistema a muro combinato HZ / AZ lungo la facciata del molo come soluzione a costi ottimizzati. Alcuni degli elementi di miglioramento del molo sono stati governati dal carico sismico, compresa la dimensione dei pali HZ e dei bulloni di ancoraggio.

Le valutazioni degli aggiornamenti strutturali dipendono dalle condizioni geotecniche. Il profilo geologico generale del sito è costituito da un riempimento idraulico sopra un silicato morbido e sciolto sulle argille, che sovrastano sabbia e ghiaia densi e che sono sottostanti a pietra arenaria e un letto di roccia scistosa. 

La principale preoccupazione per la stabilità globale dopo i lavori di dragaggio previsti era un tipo di danno di tipo "cerchio di scivolamento". Le analisi della stabilità del pendio hanno determinato che le punte dei pali HZ dovevano essere posizionati negli strati densi di sabbia e ghiaia per ottenere una stabilità sufficiente. Guidare tali palancole attraverso questi strati più densi hanno anche determinato il progetto ottimale della parete con la massima pressione passiva sulla parete.

Palancole combinate HZ-AZ in acciaio e opera di guida

Per trasformare il terminal esistente degli anni '70 in un terminal per container di ultima generazione che ospita navi da container da 6,600-TEU, è stato realizzato il seguente muro di taglio a palancole combinate: Pali HZ 575 con inframezzate palancole AZ 18 .

Il muro di palancole ha permesso il dragaggio del letto portuale a -15,2 m pur mantenendo la stabilità del pendio sotto la piattaforma di sollevamento. Il suolo e le analisi statiche hanno dimostrato che era necessario ancorare la cima dei pali. I pali HZ sono stati ancorati nella parete di fascia in calcestruzzo per ridurre il momento di flessione, le deformazioni e la profondità dei pali in confronto ad una soluzione a sbalzo.

Le opere di guida sono state semplificate considerevolmente grazie al fatto che le teste dei pali sono rimaste sopra la linea d'acqua. Sulla parete della banchina esistente è stato impostato un modello di guida a due livelli dotato di console di supporto. Una gru da banchina ha sollevato i piloni portati dalla chiatta e li ha posizionati nella guida. Il modello è stato dotato di scudi in neoprene per proteggere il sistema di rivestimento delle palancole. Un martello vibratore ha guidato prima di tutto i pali HZ fino al rifiuto; Un martello pneumatico poi li ha portati alla profondità di progetto. Poiché il progetto ha richiesto che i pali fossero collegati alla parete esistente della banchina, la testa dei pali è rimasta 2 m sopra la linea di galleggiamento. La guida subacquea quindi non è stata necessaria per l'installazione dei pali HZ. Inoltre, i pali sono stati utilizzati come supporto per il sistema combinato di parafango e pannello che fornisce lo spazio vuoto necessario tra il muro e la nave.

I pali hanno anche agito da telaio guida per l'installazione delle palancole intermedie. Il contractor non ha voluto immergere il martello vibratore e quindi ha optato per uno speciale fascio che ha trasmesso l'energia di vibrazione dall'impianto alle palancole AZ durante il processo di guida per arrivare in  profondità. Le palancole AZ sott'acqua impediscono l'erosione del suolo che si potrebbe avere a causa della turbolenza causata dalle eliche delle navi. 

Progetti simili a questo sopra descritto, di rendere più profondo il terminal sono stati effettuati in numerosi porti di tutto il mondo. Molti terminal marittimi per container in funzione oggi sono stati costruiti per ospitare navi di dimensioni Panamax (con pescaggio fino a 12 m). Per restare competitivi, i porti sono ora costretti ad ospitare le navi Post-Panamax. I muri delle banchine costruite negli anni '70 vanno modernizzati per ricevere queste grandi navi. Una soluzione molto rapida ed economica per il potenziamento delle banchine è quella di installare pareti in palancole acciaio stabilizzanti davanti al molo esistente per consentire operazioni di scavo.