NO20130008A1

NO20130008A1 - Methods and devices for the construction of tapered round or multi-sided concrete structures that are slidish vertically with vertical sliding formwork.

Info

Publication number: NO20130008A1
Application number: NO20130008A
Authority: NO
Inventors: Odd Jahr
Original assignee: Odd Jahr
Priority date: 2013-01-01
Filing date: 2013-01-01
Publication date: 2014-07-02
Also published as: WO2014107114A1

Abstract

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og dertil tilhørende anordninger for å kunne bygge geometrisk kompliserte, tilnærmet konisk formede betongkonstruksjoner med glideforskaling, fortrinnsvis til offshore installasjoner hvor betongkonstruksjonene blirglidestøpt med et konvensjonelt vertikalt glideforskalingsutstyr. Med foreliggende oppfinnelse kan størstedelen av armeringsstengene i betongkonstruksjonene være rette. Den meget kostbare tilpassing til, og ikke minst kostbare og arbeidsmessig vanskelige montering av armeringsstengene i en geometrisk komplisert tilnærmet koniskformede betongkonstruksjoner med varierende veggtykkelser, varierende horisontale og vertikale krumningsradier, etc. er da borte. Ved bruk av konvensjonelt vertikal glideforskalings utførelse ved konisk glidestøp har man vesentlig redusert de mulighetene for at de skadevirkninger som er konstatert på armeringsstengenes vedheft til betongen, vil oppstå. Ved bruk av en glideforskalingsløsning uten åk kan hele eller deler av armeringen til søylene eller veggskivene prefabrikkeres, løftes inn på gliden som kurver og monteres.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method and associated apparatus for being able to build geometrically complicated, approximately conical shaped sliding concrete structures, preferably for offshore installations where the concrete structures are sliding molded with a conventional vertical sliding formwork equipment. With the present invention, most of the reinforcing bars in the concrete structures may be straight. The very costly adaptation to, and not least expensive and laboriously difficult mounting of the reinforcing bars in a geometrically complicated approximate conical shaped concrete structures with varying wall thicknesses, varying horizontal and vertical radii of curvature, etc. is then gone. The use of conventional vertical sliding formwork in conical sliding molds has significantly reduced the possibility that the damage effects found on the adhesion of the reinforcing bars to the concrete will occur. When using a non-yoke slide formwork solution, all or part of the reinforcement of the columns or wall washers can be prefabricated, lifted onto the slide as curves and mounted.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og dertil tilhørende anordninger for bygging av mangekantede tilnærmet koniskformede betongkonstruksjoner som skal danne et fundament for andre bygg eller installasjoner. Dette kan være den koniske formede delen som stikker opp over vannflaten for bunnfaste eller flytende betongkonstruksjoner til oljeinstallasjoner, boreplattformer, etc. Betongkonstruksjoner hvor det konstruksjonsmessig er behov for en så liten tverrseksjon som mulig i vannoverflaten men som samtidig har en stor nok flate i sin overkant for opplag og innfestning av den enormt store og tunge produksjonsinstallasjonen. Dette gjelder flytende eller bunnfaste installasjoner generelt men spesielt for arktiske områder hvor man kan forvente store problemer med isfjell, isgang av tykke isflak, etc. The present invention relates to a method and associated devices for the construction of polygonal, approximately conical-shaped concrete structures which are to form a foundation for other buildings or installations. This can be the conical shaped part that protrudes above the water surface for bottom-fixed or floating concrete structures for oil installations, drilling platforms, etc. Concrete structures where, in terms of construction, there is a need for as small a cross-section as possible in the water surface but which at the same time has a large enough surface at its upper edge for storage and securing of the enormously large and heavy production installation. This applies to floating or bottom-fixed installations in general, but especially to arctic areas where one can expect major problems with icebergs, ice passage of thick ice floes, etc.

Normalt støpes slike koniske konstruksjoner med glideforskaling da man ønsker en vanntett betongkonstruksjon med så få støpeskjøter så mulig. Ved glidestøptng av slike koniske, runde eller mangekantede tårn konstruksjoner, etc. former glideforskalingen de innvendige og utvendige konturene av betongkonstruksjonens hellende vegger. Disse hellende veggene kan ha varierende tykkelser med varierende vertikale krumningsradier både for konstruksjonens inner-og ytterkontur. I tillegg kan betongveggen også ha varierende horisontale krumningsradier. Normally, such conical constructions are cast with sliding formwork, as you want a watertight concrete construction with as few casting joints as possible. In sliding casting of such conical, round or polygonal tower structures, etc., the sliding formwork shapes the internal and external contours of the sloping walls of the concrete structure. These sloping walls can have varying thicknesses with varying vertical radii of curvature for both the inner and outer contour of the structure. In addition, the concrete wall can also have varying horizontal radii of curvature.

Når glideforskalingen løftes, glir forskalingssidene og former den blivende betongveggens innvendige og utvendige konturer. Dette skjer under første del av betongens herdeprosess. Når betongen kommer frem under kanten av glideforskalingen er veggens kontur formet og betongen har kommet så langt i sin herdeprosess at den står av seg selv uten støtte av glideforskalingens sider. Glideforskalingen er vanligvis ca 1,0 meter høy og er konstruert som en stiv skive i glideretningen. When the sliding formwork is lifted, the formwork sides slide and shape the inner and outer contours of the future concrete wall. This happens during the first part of the concrete's hardening process. When the concrete emerges from under the edge of the sliding formwork, the contour of the wall has been formed and the concrete has progressed so far in its hardening process that it stands on its own without support from the sides of the sliding formwork. The sliding formwork is usually about 1.0 meters high and is constructed as a rigid disc in the sliding direction.

Når glideforskalingen løftes og glir imot den ferske flytende betongen som er mellom forskalingssidene, oppstår friksjon mellom betongen og glideforskalingen sider. Ved vertikal glideforskaling er denne friksjonen normalt mindre enn vekten av den betongen som er påvirket av friksjonen. Ved konisk glideforskaling er det derimot alltid en forskalingsside som blir underliggende i forhold til løfteretningen. Mot denne forskalingssiden vit friksjonen øke, i forhold til vertikal glideforskaling, med friksjon fra vekten av den overliggende flytende uherdet betongens vertikalkomponent. Jo større helling fra vertikallinjen jo større friksjon. When the sliding formwork is lifted and slides against the fresh liquid concrete that is between the formwork sides, friction occurs between the concrete and the sliding formwork sides. In the case of vertical sliding formwork, this friction is normally less than the weight of the concrete affected by the friction. In the case of conical sliding formwork, on the other hand, there is always a formwork side that becomes underlying in relation to the lifting direction. Towards this formwork side, friction increases, in relation to vertical sliding formwork, with friction from the weight of the overlying liquid uncured concrete's vertical component. The greater the slope from the vertical line, the greater the friction.

For skrå koniske vegger som har konstante eller varierende vertikale krumningsradier i hele sin høyde, vit de rette og stive glideforskalingsstdene alltid danne en tangent eller en korde til den krumme veggkonturen. I begge tilfeller vil det da teoretisk dannes et tomrom meflom den korde/tangent som den rette og stive glideforskalingsside danner og veggens vertikal'kurve. Under løftebevegelsen vil den ferske uherdede betongen da flyte ut og fylle opp det tomrom som oppstår. Friksjonen mellom glideforskalingsstdene og betongveggen vil øke vesentlig da den rette glideforskalingsflaten vil føre med seg noe av betongen som har fylt ut nevnte tomrom og hindre bevegelsen når forskalingssiden løftes og samtidig forandrer sin vertikalvinkel. Den økede friksjonen kan da i sin tøftebevegelse dra med seg noe av den betongen som befinner seg mellom glideforskalingens side og helt inn til den monterte armeringen av horisontale og skrå vertikale stenger. Denne bevegelsen sammen med utflytningen vil gi en samlet relativ bevegelse av den fortsatt uherdede betongen mellom glideforskalingens sider og det monterte nett av liggende og skrå vertikalt stående armeringsstenger. Bevegelsen vil innebære at betongens vedheft til armeringsstengene reduseres og ved store bevegelser vil det oppstå synlige horisontale løfteriss i betong-overflaten. For inclined conical walls having constant or varying vertical radii of curvature throughout their height, the straight and rigid sliding formwork locations always form a tangent or chord to the curved wall contour. In both cases, a void will theoretically be formed including the chord/tangent formed by the straight and rigid sliding formwork side and the wall's vertical curve. During the lifting movement, the fresh, unhardened concrete will then flow out and fill up the resulting void. The friction between the sliding formwork points and the concrete wall will increase significantly as the straight sliding formwork surface will carry with it some of the concrete that has filled the voids mentioned and prevent movement when the formwork side is lifted and at the same time changes its vertical angle. The increased friction can then drag with it some of the concrete that is located between the side of the sliding formwork and all the way to the mounted reinforcement of horizontal and inclined vertical bars. This movement, together with the displacement, will give an overall relative movement of the still unhardened concrete between the sliding formwork's sides and the assembled network of horizontal and inclined vertical reinforcing bars. The movement will mean that the adhesion of the concrete to the reinforcing bars is reduced and in case of large movements, visible horizontal lift cracks will appear in the concrete surface.

Selv ved vertikale glideforskalinger kan det oppstå situasjoner hvor denne reduksjon av vedheft vil oppstå. Det vises i denne forbindelse til Deutscher Ausschuss fOr Stahlbeton, Hefte 378 utgitt av Technische Universitat, Munchert Even with vertical sliding formwork, situations may arise where this reduction of adhesion will occur. Reference is made in this connection to the Deutscher Ausschuss fOr Stahlbeton, Issue 378 published by the Technische Universitat, Munchert

Hovedformålet med foreliggende oppfinnelse var å komme frem tit en løsning for gltdestøpte betong konstruksjoner som har økende tverrseksjon videre oppover mot et overliggende høyere nivå, samtidig som den gltdestøpte betongkonstruksjonen, skulle få samme styrkemessige kvalitet som man oppnår ved konvensjonelle vertikalt glidestøpte konstruksjoner. The main purpose of the present invention was to come up with a solution for cast-in-place concrete structures that have an increasing cross-section further upwards towards an overlying higher level, while at the same time that the cast-in-place concrete construction should have the same quality in terms of strength as is achieved with conventional vertically slip-cast constructions.

Et annet formål var å komme frem til en løsning av den geometriske utforming av den glidestøpte betongkonstruksjonen slik at den ble mere produksjonsvennlig med hensyn til armeringen. Ved koniske betongkonstruksjoner med varierende vertikale krumningsradier, varierende veggtykkelser, eventuelt også med varierende horisontale krumningsradier, må stengene både for den horisontale og vertikale armeringen kappes individuelt, forhåndsbøyes og sirkles stik at hver stang blir tilpasset forandringene i betongveggens kontur. Slike geometriske forandringer kan verste fall innebære at en armeringsstang må ha forskjellige krumningsradier på stangens lengde. Det er ikke ønskelig å gå over til bruk av reduserte stangtengder og dermed øke antall skjøter for å unngå dette problemet. Another purpose was to arrive at a solution for the geometric design of the slip-cast concrete construction so that it became more production-friendly with regard to the reinforcement. In the case of conical concrete constructions with varying vertical radii of curvature, varying wall thicknesses, possibly also with varying horizontal radii of curvature, the rods for both the horizontal and vertical reinforcement must be individually cut, pre-bent and circled exactly so that each rod is adapted to the changes in the contour of the concrete wall. Such geometric changes can at worst mean that a reinforcing bar must have different radii of curvature along the bar's length. It is not desirable to switch to the use of reduced rod connections and thus increase the number of joints to avoid this problem.

Et ytterligere formål var å kunne prefabrikkere deler av armeringen for siden å løfte inn delene for direkte montering i gliden som støpes. A further purpose was to be able to pre-fabricate parts of the reinforcement in order to later lift the parts in for direct assembly into the slide being cast.

Enda et formål var å eliminere den begrensning som man har ved dagens koniske glideforskaling med maksimale vegghelling på 15-17 grader fra vertikallinje samt minimum vertikal krumningsradie på 30-40 meter. Another purpose was to eliminate the limitation of today's conical sliding formwork with a maximum wall inclination of 15-17 degrees from the vertical line and a minimum vertical radius of curvature of 30-40 metres.

Basert på erfaringer fra dagens teknikk med gtidestøp av koniske og vertikale konstruksjoner prøvde oppfinneren å angripe problemene på en ny og enklere fremgangsmåte. Based on experiences from current technology with gtide casting of conical and vertical constructions, the inventor tried to attack the problems with a new and simpler method.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart under beskrivelsen av tegningene. The invention will be explained in more detail during the description of the drawings.

Det spesielle ved oppfinnelsen er som definert i de tilknyttede patentkrav. The special feature of the invention is as defined in the associated patent claims.

Figur 1 viser en bunnfast offshore betongkonstruksjon som består av et neddykket fundament {1) av seller samt et rundt vertikalt tårn (8) av gtidestøpt betong som skal stikke opp over den fremtidige vannoverflaten (5). Videre vises de vertikale søylene eller veggskivene (3) stående på vippelagrene (4). Søylene etter veggskivene (3) er gtidestøpt samtidig med tårnet (8). Vippelagrene (4) er innstøpte i overkant av Figure 1 shows a rock-solid offshore concrete structure consisting of a submerged foundation {1) of seals and a round vertical tower (8) of gtide-cast concrete that will rise above the future water surface (5). Furthermore, the vertical columns or wall discs (3) are shown standing on the rocker bearings (4). The columns after the wall washers (3) are cast at the same time as the tower (8). The rocker bearings (4) are cast in above

de fortykkede delene (9) av det vertikale tårnet (8). I samme nivå som vippelagrene (4) er det støpt en horisontal betongdrager {11) mellom fortykkelsene (9) for the thickened parts (9) of the vertical tower (8). At the same level as the rocker bearings (4), a horizontal concrete girder {11) has been cast between the thickenings (9) for

overføring av ringkreftene som kommer fra søylene eller veggskivene (3) når de blir belastet av overbygningen (7 på fig 5 og fig 6). transmission of the ring forces coming from the columns or wall discs (3) when they are loaded by the superstructure (7 on fig 5 and fig 6).

Figur 2 viser snitt A - A på figur 1 med søylene etter veggskivene (3) stående vertikalt på Figure 2 shows section A - A in Figure 1 with the columns after the wall washers (3) standing vertically on

vippelagrene (4) ovenpå fortykkelsen (9) samt betongdrageren (11). the rocker bearings (4) on top of the thickening (9) and the concrete girder (11).

Figur 3 viser snitt B - 8 på figur 1 med søylene eller veggskivene (3) stående vertikalt på Figure 3 shows section B - 8 in Figure 1 with the columns or wall discs (3) standing vertically on

fortykkelsen (9) samt betongdrageren (11). the thickening (9) and the concrete girder (11).

Figur 4 viser søylene eller veggskivene (3) vippet ut og forankret provisorisk med stagene (2) Figur 5 viser snitt C - C på figur 4 med søylene etler veggskivene (3) i utvippet posisjon. Figur 6 viser den firkantformede ringdrageren (6) ferdig støpt på tårnet (8) og søylene eller veggskivene (3), hvor de utvippede søylene eller veggskivene (3) har en vinket (V) fra vertikalen. Over den firkantformede ringd rageren (6) er oljeinstallasjonen (7) antydet. Figur 7 viser snitt D - 0 på figur 6 med den firkantformede ringdrageren (6) ferdig støpt og Figure 4 shows the columns or wall panels (3) tilted out and provisionally anchored with the struts (2) Figure 5 shows section C - C in Figure 4 with the columns or wall panels (3) in the extended position. Figure 6 shows the square-shaped ring girder (6) already cast on the tower (8) and the columns or wall discs (3), where the tilted columns or wall discs (3) have a angled (V) from the vertical. The oil installation (7) is indicated above the square-shaped ringed ridger (6). Figure 7 shows section D - 0 in Figure 6 with the square-shaped ring girder (6) fully cast and

hvor oljeinstallasjonen (7) er antydet. where the oil installation (7) is indicated.

Tårnet (8), søylene elter veggskivene (3), fortykketsene (9) og betongdrageren (11) vist på figur 1, støpes fortrinnsvis i samme glidestøp operasjon. Eventuelt gjøres et stopp i glidestøpen i underkant av drageren (11). The tower (8), the columns and the wall washers (3), the thickeners (9) and the concrete girder (11) shown in figure 1, are preferably cast in the same slip casting operation. If necessary, a stop is made in the slip casting at the bottom edge of the girder (11).

De vertikalt gltdestøpte støpte søylene eller veggskivene (3) på figur 1, skal ifølge oppfinnelsen, vippes ut vinkelen (V) slik at de danner den ytre understøttelsen av den firkantformede ringdrageren (6 på fig 6 og fig 7) for opplag for oljeinstallasjonens overbygning (7 på fig 6 og fig 7). Størrelsen av vinkelen (V) bestemmes av betongkonsulenten uberoende av dagens begrensninger av hva man kan støpe med glideforskaling. De utvippede søylene eller veggskivene (3) erstatter den glidestøpte koniske veggkonstruksjonen man i dag har som ytre understøttelse for den firkantformede ringdrageren (6 på fig 6 og fig 7). According to the invention, the vertically cast cast columns or wall washers (3) in Figure 1 must be tilted out the angle (V) so that they form the outer support of the square-shaped ring girder (6 in Fig. 6 and Fig. 7) for support for the superstructure of the oil installation ( 7 on fig 6 and fig 7). The size of the angle (V) is determined by the concrete consultant regardless of the current limitations of what can be cast with sliding formwork. The tilted columns or wall discs (3) replace the slip-cast conical wall construction that is used today as external support for the square-shaped ring girder (6 in fig. 6 and fig. 7).

Når søylene eller veggskivene (3) er vippet ut støpes den firkantformede ringdrageren (6). When the columns or wall discs (3) have been tilted out, the square-shaped ring girder (6) is cast.

Eventuelt kan det mellom søylene eller veggskivene (3) støpes en knekkavstivende vegg av betong. Veggsidene for søylene og veggskivene (3) som vender imot hverandre, kan enkelt utformes slik at den knekkavstivede veggskiven som støpes etter utvippingen, danner en kon. Denne knekkavstivede veggen mellom søylene eller veggskivene (3) sammen med søylene eller veggskivene (3), vil danne en omsluttende mangekantet konisk lignende vegg-konstruksjon som vit fungere som en beskyttende barriere mot eventuell skruis eller isfjell. På samme måte kan det også støpes knekkavstivende radielle veggskiver Inn imot betongveggen (8). If necessary, a buckling-stiffening concrete wall can be cast between the columns or wall panels (3). The wall sides for the columns and the wall panels (3) that face each other can easily be designed so that the buckling-braced wall panel that is cast after tilting forms a cone. This buckling-braced wall between the columns or wall discs (3), together with the columns or wall discs (3), will form an enclosing polygonal conical-like wall construction which will act as a protective barrier against possible ice or icebergs. In the same way, buckling stiffening radial wall washers can also be cast against the concrete wall (8).

Ved foreliggende fremgangsmåte, ifølge oppfinnelsen, kan alle armeringsstenger ved glidestøpen, med unntak for den liggende armering for den vertikale runde sellen og bøylene i søylene eller veggskivene (3), være rette. Den meget kostbare tilpassing til og ikke minst kostbare og arbeidsmessige vanskelige montering av armeringsstengene i en konisk konstruksjon med varierende veggtykkeiser, varierende horisontale og vertikale krumningsradier, etc. er da borte. In the present method, according to the invention, all reinforcement bars at the sliding casting, with the exception of the horizontal reinforcement for the vertical round cell and the braces in the columns or wall discs (3), can be straight. The very expensive adaptation to, and not least expensive and labor-intensive installation of the reinforcing bars in a conical construction with varying wall thicknesses, varying horizontal and vertical radii of curvature, etc. is then gone.

Ved foreliggende oppfinnelse har man kommer frem til en fremgangsmåte for støping av konisk lignende tårnkonstruksjoner hvor man støper betongkonstruksjonene som en vertikal glideforskaling, i stedet for å glidestøpe veggene skrå hellende. Dette eliminerer alte kjente arbeidsmessige ulemper og tekniske begrensninger som skrå konisk glideforskaling har. Ikke minst innebærer fremgangsmåten fordelen av å kunne benytte et helt konvensjonelt vanlig og meget billigere gtidforskalingsutstyr som i tillegg er enkelt å drifte, With the present invention, a method has been arrived at for casting conical-like tower constructions where the concrete constructions are cast as a vertical sliding formwork, instead of sliding casting the walls obliquely. This eliminates all known work-related disadvantages and technical limitations that inclined conical sliding formwork has. Not least, the method involves the advantage of being able to use a completely conventional, common and much cheaper formwork equipment which is also easy to operate,

I stedet for å benytte et kostbart og komplisert, både i anskaffelse og drift, konisk glideforskalings utstyr. Instead of using an expensive and complicated, both in acquisition and operation, conical sliding formwork equipment.

Claims

1. Procedure for the construction of concrete structures, with sliding formwork, preferably for offshore installations where the concrete structure that protrudes above the water surface is to form a support for all or parts of the production installation itself, in terms of construction, has as small a cross-section as possible in the water surface but at the same time has a large enough surface primarily for storage and fixing of the enormously large and heavy production installation, characterized by that the protruding concrete structure of an inner cylinder (8) and externally standing vertical columns or wall washers (3), preferably cast at the same time, with vertical sliding formwork and where the inner cylindrical concrete structure (8) forms access to the submerged foundation (1) with oil storage and oil drilling installations , and where the externally standing columns or wall washers (3), after finished sliding casting, are tilted out and form the outer support for the preferably square-shaped ring girder (6), the ring girder (6) forming support and attachment for the operating installation (7).

2. Method according to claim 1, characterized by that between the outwardly inclined columns or wall panels (3) after tilting, a concrete wall is cast which, together with the columns or wall panels (3), forms a round or polygonal, approximately conical, concrete outer wall, the sides between the columns or wall panels (3) being shaped with an angle, where the walls to be cast have a conical or step-shaped geometry in the horizontal plane with the smallest side of the wall facing the center of the concrete structure (8).

3. Method according to claims 1 and 2, characterized by that in the standing columns or wall discs (3), when they are cast, horizontal casings for tension cables are cast in, which, when casting the wall discs between the columns or wall discs (3) after the columns or wall discs (3) have been tilted out, are extended between all the columns or wall discs (3) and form horizontal casings for the installation of tension cables.

4. Method according to claims 1 and 2, characterized by that between the externally inclined columns or wall discs (3) and or the later cast concrete walls between the columns or wall discs (3) and the cylinder (8), radial wall discs are cast.

5. Method according to claims 1 and 2, characterized by that between the externally inclined columns or wall discs (3) and or the later cast concrete walls between the columns or wall discs (3) and the cylinder (8), horizontal concrete decks are cast.

6. Method according to claim 1, characterized by that as sliding formwork equipment for lifting the vertical sliding formwork for the columns or wall discs (3), a sliding formwork equipment without yoke is preferably used, where the formwork pressure transmitting guide beam devices can be adjusted to adapt to the varying horizontal or vertical design of the columns or wall discs (3).

7. Method according to claims 1 and 4, characterized by that all or parts of the standing reinforcement for the columns or wall discs (3) are prefabricated as vertical baskets which are lifted onto the sliding formwork for assembly/installation under the sliding casting.

8. Method according to claim 1, characterized by that the rocker bearings (4) are not necessarily mounted at the same level but can be shifted vertically.