Strutture galleggiante in mare aperto

2.24 Strutture galleggiante in mare aperto

Grazie allo sviluppo dei pozzi petroliferi nel Mare del Nord, i norvegesi sono i leader nel campo delle strutture galleggiante nel mare aperto, portando alla tecnologia che viene applicata alle strutture galleggiante innovativi (Watanabe, 2003).

Le strutture galleggiante nel mare aperto vengono divisi in due parti. La prima parte sono le strutture che galleggiano durante la fase di costruzione e poi vengono sommersi nel acqua, per essere collocati sul fondo del mare o su una struttura fissa, mentre la seconda parte sono le strutture galleggianti in calcestruzzo, per un tempo indefinito.

Fig. 50 mostra quattro esempi di queste strutture. La prima, e' la piattaforma a gravità, si galleggia temporaneamente per la fase di costruzione, poi viene fissata nel fondo del mare, attualmente, strutture a gravità sono state costruite a profondità d'acqua fino a 300 m. La seconda e la terza struttura, il semi-sommergibile e la nave galleggiante produttiva, sono liberi di muoversi; sia la nave sia il semi-sommergibile vengono tenuti in posizione grazie al sistema di ormeggio (Faltinsen, 1995).

Infine, la piattaforma con i cavi pretesi (TLP). Questa piattaforma si mantiene in posizione grazie ai cavi pretesi in verticale, quindi la struttura nella dirizione verticale e' stabile per la galleggiabilità della piattaforma che e' maggiore dal peso della piattaforma stessa. Esempi attuali di piattaforme con cavi pretesi (TLP) si operano in profondità che supera il 1300 metri. Tale sistema offre la soluzione più conveniente per fissare la struttura in acque profonde. Fig. 51 illustra le applicazioni tipiche del sistema TLP (Strait, 2001).

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Fig. 50 Quattro tipi di strutture galleggiante nel mare aperto. Da sinistra a destra abbiamo, piattaforma a gravità, semi-sommergibili, navi galleggianti produttiva, piattaforma con i cavi pretesi (TLP).

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Fig. 51 Piattaforma TLP con cavi pretese.

Strutture galleggiante temporaneamente per la fase di costruzione

A metà degli anni sessanta, grandi depositi di petrolio sono stati scoperti nel Mare del Nord, sopratutto nel settori britannico e norvegese. Le compagnie petrolifere hanno mostrato enorme interesse in questi campi, nonostante che non esistevano ancora le tecniche d'estrazione, poiché il petrolio e' stato estratto solamente sulla terra ferma ed in acque poco profonde, ma non e' in acqua profonda a 150 metri e di più . Inoltre, alcuni campi petroliferi si trovano abbastanza lontano al nord, fra i 150 e 250 km in mare aperto ed esposto alle onde di tempesta fino a 30 metri e venti di burrasca di 240-260 km / h.

Tali condizioni geografiche e climatiche richiedono che i lavori d'installazione nel sito vengano ridotti al minimo e di organizzare grande serbatoi, visto che la produzione deve continuare anche quando le navi cisterna non può caricare e visto che non ci sono gasdotti verso la riva. Queste condizione hanno portato allo sviluppo di nuove piattaforme di produzione.

Strutture in calcestruzzo a gravità con piattaforma in acciaio sembra molto adatta a queste condizioni. Disegni per i diversi tipi di piattaforme sono stati rapidamente preparate e presentate alle compagnie petrolifere interessate.

La maggior parte dei disegni sono simili in dimensioni complessive e hanno fondamentalmente lo stesso concetto (vedi fig. 52), comprendono un cassone in calcestruzzo cellulare, funziona come fondazione, come serbatoi per il petrolio, ed infine come galleggiante per potere portare la struttura in mare aperto. Le fondazioni sostengono uno o più torri di cemento, con una piattaforma d'acciaio che ospita l'impianti e macchinari. Le cellule e le torri sono rinforzati e di calcestruzzo preteso, mentre la piattaforma in acciaio.

La struttura viene utilizzata come una piattaforma di perforazione, con torri di trivellazione, di stoccaggio per il fango, cemento e tubi, produzione d'energia e per abitazione, e come unità di produzione che fornisce raffreddamento ed impianti di separazione e di stoccaggio per il petrolio greggio, insieme ai generatori, pompe ed attrezzature di reiniezione, abitazione, piante antincendio e soccorso, comunicazioni, bagliore di gas off e così via.

La piattaforma attualmente in costruzione è di straordinaria grandezza, la sua altezza e' di circa 380 m.

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Figura 52: Sezioni di strutture a gravità.

La procedura di costruzione

Tutte queste strutture sono stati costruiti (anche quelli in fase di costruzione) da appaltatori norvegesi (NC). I norvegesi possiedono un cantiere in Stavangeron, sulla costa occidentale della Norvegia. Tale regione e' molto favorevole per la costruzione di tale strutture, per la profondita' dell'acqua, si tratta anche di zona riparta, vicina alla riva del cantiere. I fiordi norvegesi soddisfano perfettamente queste esigenze.

Il cantiere a Stavanger offre tutti le condizione necessari, è costituito da due bacini, che sono stati realizzati scavando la roccia ad una certa profondità. In questo modo sono stati ottenuti due cantiere con una superficie di circa 75.000 mq.

La procedura generale di costruzione di queste strutture è la seguente (Fig. 53):

Prima di tutto l'acciaio viene messo in cantiere. Poi viene costruita la base della fondazione, le cupole minori e i pareti cellulari (Fig. 54). I pareti vengono costruite con il sistema Slipformed (scivolando si forma) ad un tasso di 1,5 a 2,0 m al giorno. Slipformed è una procedura di costruzione largamente meccanizzata, le casseforme vengono sollevate da martinetti idraulici. Il sistema Slipformed significa breve tempo di costruzione grazie al continuo getto di calcestruzzo senza fermarsi, con costruzione monolitica senza giunti.

Quando la struttura ha raggiunto la fase in cui puo galleggiare, se necessario con l'ausilio di un cuscino d'aria, la costruzione delle pareti cellulari viene interrotta. Il bacino viene allagato d'acqua.

La struttura viene portata in acque profonde per continuare la costruzione delle pareti (Fig. 55). Una volta le cellule vengono chiuse con le cupole superiori, il sistema Slipformed viene avviata per la costruzione delle torre (Fig. 56). Slipformed un sistema di costruzione ben precisa, i cavi di pretensione e il calcestruzzo devono essere posti durante la fase di costruzione.

Quando la struttura in cemento armato è completata, viene portata ad acqua ancora piu profonda, pero ancora in acqua riparata (Fig. 57), le torri vengono allagate, dove l'accoppiamento con la piattaforma d'acciaio e effettuata (Fig. 58) (VSL, 1992).

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