Am scris acest articol prima dată în 2016, după o vizită în Olanda. Îl republic astăzi, actualizat, pentru că privesc la știrile din România – unde sate întregi sunt măturate de pârâuri umflate – și simt nevoia unei comparații dure.

În timp ce noi ne luptăm cu șanțurile necurățate, olandezii au îmblânzit Marea Nordului. Nu prin magie, ci prin inginerie pură, bugetată corect și executată fără „lasă că merge și așa”.

Aceasta este povestea lui Maeslantkering, „monstrul” de oțel care apără portul Rotterdam.

Netherlands = Ținuturile de jos sau Olanda!

Vazand ca Amsterdam e la 4 metri sub nivelul mării, te intrebi ce e mintea lor, dar dupa ce vizitezi Olanda, intelegi repede, mai ales ca inginer constructor. Olandezii nu se roagă să nu vină apa, ei construiesc sisteme ca să o oprească.

De secole, lupta lor a fost constantă. Au început cu diguri de pământ, au continuat cu mori de vânt pentru desecare, apoi stații de pompare pe aburi (puteți vedea machete impresionante la muzeul Madurodam). Dar apogeul ingineriei este protecția modernă a portului Rotterdam.

Bineinteles ca la inceputuri aceste zone nu erau locuite, dar cu timpul, oamenii, avand nevoie de teren agricol, au inceput sa construiasca canale de desecare si sa cultive si zone de sub nivelul marii. Daca va intrebati cum e posibil, raspunsul e simplu, exista zone intinse cu bariere naturale impotriva marii. In plus oamenii au construit si ei completari ale acestor diguri incepand cu secolul 10. Construirea de diguri era un mod de a investi banii, putand apoi dispune de terenul recuperat. Cine credeti ca era cel mai mare investitor in secolele acelea? Biserica!

Terenul fiind situat sub nivelul marii necesita, ulterior construirii digurilor, desecare permanenta, motiv pentru care s-au construit canale de colectare si indepartare a apei. Acestea se scurg in canale mai mari sau in lacuri de acumulare si intr-un final, in mare. Nu toate canalele se puteau goli prin curgerea naturala si atunci au inventat statii de pompare pe baza de aburi. Daca vizitezi expozitia Madurodam poti vedea chiar macheta unei astfel de statii, este impresionanta pentru perioada cand a fost construita, ca de altfel toata tehnologia olandeza.

Putem spune ca in ceea ce priveste digurile, daca vrei sa inveti te duci in Olanda. Ei au tot felul de diguri, naturale, artificiale din nisip, beton, lemn si metal. Eu am vizitat cel mai mare dig mobil din lume, numit Maeslantkering. Este digul care protejează portul din Rotterdam, cel mai mare port din  Europa.

Maeslantkering: Când inginerii construiesc „roboți” giganți

Spre deosebire de digurile noastre statice, Maeslantkering este o structură mobilă, ultima barieră din planul Delta Works. Din cate stiu este una din cele mai mari structuri mobile din lume. Prima, se pare ca este structura de inchidere a reactorului de la Cernobil. Noua structura, caci cea veche trebuie inlocuita. Detalii gasiti aici: http://www.scientificamerican.com/article/worlds-largest-movable-structure-seal-chernobyl-reactor/.

Cum funcționează „bestia”? Sistemul este compus din două porți gigantice, fiecare cât un Turn Eiffel culcat, care stau deschise în mod normal pentru a permite traficul naval spre cel mai mare port al Europei.

În momentul în care senzorii detectează o furtună majoră și creșterea nivelului mării:

1. Închiderea: Cele două brațe se rotesc automat și se întâlnesc pe mijlocul canalului.

2. Scufundarea: Porțile sunt goale pe interior (ca niște pontoane). Odată ajunse pe poziție, se umplu cu apă și se scufundă pe fundul canalului, formând un zid masiv de oțel.

3. Rezistența: Nicio picătură de apă din Marea Nordului nu trece spre oraș.

Detaliul tehnic care fascinează orice structurist: Rotula Sferică

Ceea ce m-a impresionat cel mai mult ca inginer nu a fost doar dimensiunea, ci soluția tehnică de prindere. Cum ancorezi un braț de oțel lung de peste 200 de metri, supus unor forțe colosale din partea valurilor? Nu îl încastrezi rigid, pentru că s-ar rupe. Îl lași să se miște.

Soluția olandezilor este cea mai mare rotulă sferică (ball joint) din lume.

• Fiecare poartă se rotește pe o bilă de oțel cu diametrul de 10 metri.

• Această articulație permite structurii să se miște atât pe orizontală (închidere/deschidere), cât și pe verticală (la scufundare), preluând și transmițând eforturile uriașe către o fundație masivă din beton armat.

Structura e simpla: o grinda cu zabrele spatiala care la un capat reazema pe sol prin intermediul unei fundatii, iar in celalat capat pluteste pe apa. Niste roti zimtate misca bariera, care este alcatuita din doua grinzi cu zabreleimpresionante, dupa cum vedeti in poze.

Reazemul dinspre uscat este alcatuit dintr-o fundatie din beton armat. Fundatia este calculata astfel incat sa permita o deplasare elastica in momentul in care apa impinge in bariera. Deplasarea este de ordinul a 10-20 de cm.

Capatul dinspre apa, dupa cum spunea este alcatuit dintr-o parte fixa pe care este fixat mecanismul de rotatie si o bariera care pluteste pe apa. Avem practic o structura simplu rezemata la ambele capete, altfel o consola de cca 100m nu ar fi putut fi incastrata.

Maeslantkering este una din structurile care te impresioneaza si te fac sa te gandesti mai atent la nivelul tehnic la care te afli ca inginer structurist. Olanda este tara care m-a impresionat cel mai mult prin inteligenta si determinarea de care au dat dovada acesti oameni in lupta lor cu natura, iata mai jos povestea care arata rezilienta lor.

Istoria:

Totul a plecat de la tragedia din 1953, când Marea Nordului a rupt digurile existente și a inundat sud-vestul Olandei, ucigând peste 1.800 de oameni. Atunci, olandezii au spus „Niciodată din nou” și au conceput planul Delta Works – cel mai mare sistem de apărare împotriva inundațiilor din lume.

Maeslantkering a fost piesa finală a acestui puzzle imens. De ce a fost construit ultimul? Pentru că a fost cea mai grea provocare inginerească. Inginerii aveau o dilemă majoră: trebuiau să protejeze Rotterdamul, dar nu puteau construi un baraj fix (clasic) pentru că ar fi blocat accesul navelor către cel mai mare port al Europei, distrugând economia țării.

• Proiectarea: A durat ani de zile să găsească soluția acestor „porți batante” care stau deschise 99% din timp.

• Construcția: A început abia în 1991 și a durat 6 ani, lucrarea fiind inaugurată de Regina Beatrix pe 10 mai 1997.

• Costul: Aproximativ 450 de milioane de Euro (echivalentul de atunci).

Este fascinant cum au lucrat la acest plan Delta timp de peste 40 de ani, indiferent de cine a fost la guvernare. Au terminat proiectul exact așa cum și-au propus.

Sper ca un politician sa citeasca acest articol si sa inteleaga ca inundatiile cu care ne confruntam in fiecare an sunt nesemnificative si ca pot fi luate masuri de punere in siguranta a locuitorilor acelor zone, fara eforturi prea mari. Olandezii chiar au gasit si un sistem ingenios de a utiliza apa suplimentara pentru irigatii in perioadele secetoase.

[Secțiune Tehnică Extinsă]

De ce fundația se deplasează 10-20 cm? (Secretul disipării energiei)

În facultate învățăm că fundațiile trebuie să fie rigide, să nu se taseze și să nu se deplaseze. La Maeslantkering, regula se schimbă.

Când bariera este închisă și nivelul mării crește, presiunea apei asupra celor două brațe este colosală (vorbim de o forță orizontală de aproximativ 350.000 kilonewtoni per braț). Dacă fundația triunghiulară de pe mal ar fi perfect rigidă (încastrare perfectă), șocul preluat de rotulă și transmis betonului ar crea concentrări de eforturi capabile să fisureze masivul de beton sau să forfece oțelul.

Soluția inginerilor: Au proiectat fundația și solul din jur să se comporte ca un resort gigant.

1. Fundația nu este doar „pusă” pe pământ, ci interacționează cu un sistem complex de piloți și sol îmbunătățit.

2. Sub presiunea maximă a furtunii, întregul bloc de fundație este proiectat să se deplaseze orizontal (să gliseze elastic) și să se rotească infim, până la 10-20 cm.

3. Această „cedare” controlată disipează o parte din energia valurilor și reduce vârful de sarcină din rotulă. Când apa se retrage, sistemul revine (în mare parte) la poziția inițială. Este, practic, inginerie seismică aplicată hidrotehnicii.

Inima sistemului: Rotula Sferică (The Ball Joint)

Tot acest dans al forțelor trece printr-un singur punct: articulația sferică. Este o capodoperă metalurgică.

• Are un diametru de 10 metri și cântărește 680 de tone.

• A fost turnată de Škoda Works în Cehia (renumiți pentru turnarea pieselor masive, inclusiv pentru reactoare nucleare), pentru că puține turnătorii din lume puteau realiza o sferă perfectă de asemenea dimensiuni dintr-o singură bucată (sau segmente sudate perfect).

• Sfera trebuie să permită mișcarea în 3 direcții: orizontal (închidere), vertical (scufundare pe fundul apei) și rotație axială (torsiune cauzată de valuri).

Cum le-a venit ideea? (Concursul de proiectare)

În anii ’80, când s-a pus problema barierei, soluțiile clasice au picat una după alta:

• Un baraj fix era exclus (portul trebuia să rămână deschis).

• Un pod ridicător sau o ecluză clasică ar fi necesitat un stâlp central în mijlocul canalului, ceea ce ar fi îngustat șenalul navigabil și ar fi riscat coliziuni cu navele mari.

S-a organizat un concurs de proiecte („Design and Construct”). Câștigătorul a fost consorțiul care a venit cu o idee revoluționară: „Dacă nu putem pune stâlpi în apă, hai să punem stâlpii pe mal și să facem porțile să plutească.” Conceptul a fost inspirat de anatomia umană (articulația umărului) și de principiul submarinelor (umplerea tancurilor de balast pentru scufundare). Practic, când nu e folosită, bariera stă „parcată” în docuri uscate pe mal, lăsând canalul 100% liber.

Proiectantul:

1. Consorțiul Câștigător: BMK (Bouwcombinatie Maeslantkering)

Statul olandez (prin Rijkswaterstaat) nu a venit cu proiectul gata făcut. Ei au lansat o provocare de tip „Design & Construct” (Proiectare și Execuție) – ceva foarte rar la acea vreme pentru lucrări de risc maxim.

Consorțiul BMK a fost format din giganții construcțiilor olandeze:

• Hollandia Kloos (specialiștii în confecții metalice – ei au făcut „bestia” de oțel și rotula).

• HBG (Hollandsche Beton Groep, acum parte din BAM) – responsabili cu betoanele și fundațiile masive.

• Volker Stevin – lucrări hidrotehnice.

2. Arhitectul: Wim Quist

Deși e o lucrare inginerească, forma ei finală a fost șlefuită de arhitectul Wim Quist (profesor și arhitect modernist).

• El este cel care a impus estetica minimalistă, industrială.

• A refuzat orice element decorativ inutil. Filozofia lui a fost: „Aceasta nu este o clădire, este o mașină. Trebuie să arate ca o mașină.”

• Datorită lui, grinzile cu zăbrele sunt vopsite în albul acela specific, pentru a părea mai ușoare vizual în peisajul plat al Olandei, și toate îmbinările sunt curate.

3. Ingineria Structurală: J.M. van Westen (și echipa Rijkswaterstaat)

Ideea de bază (poarta plutitoare cu rotulă) a apărut în cadrul departamentului tehnic al beneficiarului (Rijkswaterstaat), fiind rafinată de inginerii consorțiului. Nu există un „Eiffel” al acestui proiect, ci e rezultatul unei munci colective de calcul.

Există structuri similare?

Maeslantkering este unicat prin combinația de rotulă sferică + structură plutitoare. Totuși, există „rude” inginerești, dar care funcționează diferit:

1. Bariera Tamisa (Londra): Aceasta folosește cilindri rotativi care se ridică de pe fundul apei. Este spectaculoasă, dar are pile (stâlpi) în mijlocul râului, ceea ce la Rotterdam nu s-a acceptat.

2. Bariera Emsperrwerk (Germania): Situată pe râul Ems, este o barieră mobilă modernă, dar funcționează pe principiul porților glisante sau batante clasice, nu pe principiul brațelor plutitoare cu rotulă unică.

3. Complexul de la Sankt Petersburg: Folosește de asemenea porți mobile pentru protecția împotriva inundațiilor, fiind un proiect masiv inspirat parțial din experiența olandeză, dar adaptat la condițiile golfului Finic.