Què és un waler?
Els Walers són bigues estructurals muntades enrasades amb el pla de la coberta dels pantalans flotants de formigó Unifloat de Bellingham Marine. Estan unides al pantalans flotants de formigó per llargues varilles roscades en els extrems. Anomenades "through rods", aquestes varilles abasten tot l'ample del pantalà flotant i es fixen mitjançant femelles i arandeles.
Els Walers poden estar fets amb una gran varietat de materials estructurals depenent de les exigències de l’enginyeria de la marina. Això inclou fustes estructurals, materials compostos, acer i altres materials. La gran majoria dels sistemes de pantalans flotants de formigó Unifloat fan servir fustes estructurals, tot i que Bellingham Marine ha construït ports esportius amb travessers d'altres materials segons siguin els apropiats per al projecte.
Els pantalans flotants de formigó per marines, estan fabricats i acoblats en mòduls. La construcció modular permet doblar les connexions del flotador, proporcionant la flexibilitat apropiada per a una estructura flotant subjecta a l'acció de l'onatge. A més, la fabricació i la instal·lació dels pantalans, és més manejable quan els pantalans flotants de formigó han estat fabricats i transportats en mòduls. Un benefici addicional és que els mòduls es poden treure i ser reemplaçats, en l'improbable cas que sigui necessari i les plataformes poden ser desmuntades i modificades si el propietari vol remodelar l'estructura en el futur.
El propòsit estructural vital dels walers no és altre que connectar els mòduls flotants.
En un port esportiu de pantalans flotants de formigó Unifloat, cap altre mètode de connexió, com frontisses entre flotadors, és necessari o de fet desitjable, tal com el sistema de walers ha demostrat en les proves més dures que la naturalesa pot oferir. Els Walers realitzen dues altres funcions. En primer lloc, protegeixen els pantalans flotants de formigó de l' impacte d'un vaixell amarrat. En segon lloc, presenten una superfície suau per al casc dels vaixells amarrats, especialment quan els travessers es construeixen amb fustes estructurals combinades amb defenses de protecció de cautxú.
El naixement del Waler.
El sistema modern de Walers Unifloat, és el descendent directe del concepte de pantalans flotants de formigó Waler - connected, patentat per Ernest M. Usab de Long Beach, CA, el 28 d'octubre de 1958. Usab va obtenir la patent US 2857872 i va atorgar la llicència a Bellingham Marine el mateix any. Bellingham Marine introduir aquesta tecnologia en el món amb la fabricació i construcció de Shilshole Bay Marina a Seattle, Washington. En els anys següents es va fer evident que el concepte d’ Usab revolucionaria la indústria marina i Bellingham Marine va comprar la patent.
Des d'aquest primer projecte, Bellingham Marine ha millorat contínuament la tecnologia i ara ha fabricat i instal·lat més de 20 milions de peus quadrats de molls en desenes de milers d'instal·lacions a tot el món. Els pantalans flotants de formigó equipats amb walers, instal·lats a Shilshole Bay Marina han servit durant més de cinquanta anys, fins que el port esportiu ha estat reformat per donar cabuda a vaixells més grans d'avui en dia. El port esportiu es va equipar amb nous molls amb pantalans flotants de formigó, una altra vegada construïts per Bellingham Marine. El capítol final que avala l'excel·lència i la durabilitat del disseny original de Usab encara no s'ha escrit, molts dels dics originals de Shilshole van ser venuts a particulars per a ús residencial com a pantalans d'atracada i encara estan en servei.
La genialitat del sistema Waler.
La patent d’ Usab descriu la funció dels travessers com, "... per mantenir els perns o altres mitjans de subjecció, i distribuir les forces rebudes dels mateixos al llarg de l'estructura". Aquest és el veritable geni del sistema Waler: les càrregues distribuïdes.
Per entendre la importància de les càrregues distribuïdes, cal tenir en compte els alternatius sistemes de connexió de pantalans flotants de formigó en ús avui en dia. Són típics els sistemes que empren cargols d'alta resistència d'acer amb frontisses o grans cables trenats recorrent els costats dels pantalans. Hi ha dos problemes amb aquests sistemes. En primer lloc el sistema de connexió pot, i ho fa, fallar. Ho fa debilitat per la flexió repetida i l'atac de la corrosió galvànica. En segon lloc, les forces en els pantalans no estan distribuïdes, però estan concentrades a les vores dels flotadors. Així enormes esforços tallants es concentren on poden ocasionar danys irreparables en el cos de formigó del pantalà flotant.
Quantificació dels avantatges d'un sistema de càrregues distribuïdes.
Les anàlisis de resistència de les estructures és una ciència complicada, però reduint l'anàlisi als seus fonaments, podem comparar els sistemes amb més claredat i comprensió. El següent exemple -molt fàcil de comprendre- ve a demostrar els avantatges dels sistemes de càrregues distribuïdes sobre els sistemes de càrregues puntuals.
Un exemple pràctic: seguiu les tensions
Un gran vaixell de motor està amarrat a un moll amb pantalans flotants de formigó durant una tempesta.
La considerable superfície d' "efecte-vela" del vaixell, els corrents a l'interior del port, i la freqüència de les ones contra el vaixell, es transmeten totes elles a través de les seves línies d'amarratge al moll del pantalà flotant de formigó. Aquestes forces es desplacen a través del pantalà flotant i es comporten com esforços tallants en les connexions dels mòduls. En el nostre exemple, la força de cisallament resultant en els punts de connexió entre els pantalans és de 10.000 lliures. En un port esportiu real en una tempesta real, podria ser més o menys, però 10.000 lliures és un número rodó per treballar.
Figura A. Sistema de connexió articulada
En els sistemes de frontisses o per cable, la càrrega s'aplica a les cantonades dels flotadors com una càrrega de cisallament de 5000 lliures aplicada per igual a cadascuna de les quatre cantonades. La càrrega es transfereix a través de la frontissa o del cable al formigó a les cantonades. L'estructura del pantalà flotant formigó ha de suportar un esforç de tall de 5.000 lliures a les vulnerables cantonades dels pantalans flotants de formigó.
Figura B. Sistema de connexió Waler
Per contra, un sistema de pantalans flotants de formigó Unifloat amb una configuració típica de 10 varilles through-rods, rep la mateixa càrrega de 10.000 lliures. A diferència del sistema de frontisses, on les càrregues es concentren a les cantonades, la càrrega de cisallament es reparteix amunt i avall del Waler i es distribueix entre tots els punts d'entrada/sortida a través de la varilla. Cadascun dels 20 punts d'entrada/sortida en l'estructura del pantalà flotant de formigó s'ha d'enfrontar a només 1.000 lliures de la força de cisallament. El sistema de Walers, amb el seu disseny de distribució de càrregues, s'ha reduït la càrrega sobre l'estructura del pantalà flotant de formigó en un 80%.
Els beneficis de la fusta estructural.
Com s'ha dit anteriorment, la gran majoria dels ports esportius amb pantalans flotants de formigó Unifloat servir travessers fets de fustes estructurals. Els propietaris de ports esportius intuïtivament pregunten: és un port esportiu amb walers de fusta tan fort com ha de ser? És de naturalesa humana assumir que els pantalans units per cargols d'acer o cables han de ser més fort. Si bé pot semblar contrari a la intuïció, l'elecció de la fusta estructural per als travessers, és una decisió deliberada adoptada per tal de construir la més forta, més duradora, més pràctica i més atractiva marina del mercat.
La selecció de la fusta com el material d'elecció per als travessers es basa en consideracions d'enginyeria estructural. La fusta és el material de construcció més utilitzat al món. És el material perfecte per a ambients corrosius que es troben en constant moviment. La fusta és un material natural. La seva estructura cel·lular s'ha adaptat als moviments de flexió. Manté la seva resistència sota continus moviments de flexió mentre les estructures metàl·liques es degraden i fallen sota les mateixes condicions. La fusta pot suportar un impacte més sobtat sense deformació permanent que estructures metàl·liques equivalents. La fusta és impermeable a la corrosió galvànica.
La prova d'un gran port esportiu.
El més important és que la fusta s'ha provat en marines de tot el món. La costa d'Amèrica des de la costa Est a través de Florida al voltant del Golf de Mèxic fins a Texes, és un laboratori de proves per als ports de walers de fusta. S'han provat durant anys en algunes de les tempestes registrades més terribles, i el sistema de walers de fusta ha estat més a l'altura del que s'esperava. L'huracà Ike va rugir a Galveston Bay el 13 de setembre de 2008 i va apuntar a Bayland Marina a Baytown, Texes, equipat amb pantalans flotants de formigó Unifloat. L'esdeveniment qualificat com la "tempesta dels 100 anys" va ser el tercer huracà més car que mai abans havia tocat terra als EUA. El port amb pantalans flotants de formigó Unifloat es va emportar la pitjor part de la tempesta fins que una onada de marea va aixecar els pantalans per sobre de la part superior dels pilots. Els pantalans van navegar cap a la costa de sotavent, i van ser detinguts per una línia d'arbres. Quan la tempesta va passar, els mariners de la marina van trobar el port en gran part intacte a la platja de la badia ... Els pantalans seguien connectats entre si pels travessers de fusta!
Conclusió
Leonardo da Vinci va dir: "La simplicitat és la màxima sofisticació". Podria haver estat descrivint el sistema de connexió de walers Unifloat. Si bé pot semblar una idea simple, el mètode d'Ernest Usab per a la connexió dels pantalans flotants de formigó utilitzant el concepte de distribució de càrregues, és una solució tècnica elegant que ha demostrat la seva vàlua al llarg del temps. Mentre que Bellingham Marine pot, i ha construït ports esportius amb walers d'altres materials, el Waler estructural de fusta és l'estàndard pel qual es mesuren tots els altres sistemes de connexió d'estructures flotants.
