Hvordan krysse en fjord? NTNU – Forskning relatert til ferjefri E39

Hvordan krysse en fjord?
NTNU – Forskning relatert til ferjefri E39
Ole Øiseth
Dep. of Structural Engineering
1
Fjordkryssinger ferjefri E39
Halsafjorden, 2 km, 5-600 m
Julsundet, 1,6 km, 5-600 m
Romsdalsfjorden, 13 km undersea
tunnel 330 MBSL
Sulafjorden, 3,8 km, 500 m
Vartdalsfjorden, 2,1 km, 600 m
Nordfjorden, 1,5 km, 500 m
Sognefjorden, 3,7 km, 1250 m
Bjørnafjorden, 5 km, 550 m
Langenuen, 1,3 km, 500m
Boknafjorden, Rogfast, 27 km undersea
tunnel, 390 MBSL
2
Forskning relater til fjordkryssinger
Basis for sikker design av bruene langs E39
•
Målinger på eksisterende bruer
◊
Gjemnessundbrua
◊
Hardangerbrua
◊
Bergsøysundbrua
•
Aktuelle brukonsepter
◊
Hengebru
◊
Hengebru og skråstagsbru med flytende tårn
◊
Flytebru
◊
Rørbru
3
Forskning relater til fjordkryssinger
Basis for sikker design av bruene langs E39
Fokus på Ph.d. and Post doc. prosjekter med høy vitenskapelig kvalitet
•
Vind- og responsmålinger - eksisterende bruer
•
Vindtunneltester
•
Kraftidentifisering og responsestimerings metoder
•
Hydrodynamisk oppførsel av slanke neddykkede komponenter
•
Laster relatert til eksplosjon og brann i rørbru
•
Dype fundamenter - sykliske belastninger
•
Dynamisk stabilitet av forankringssystemer
•
Skipskollisjon
•
Modellering av demping
•
Dynamisk respons av hengebru med flytende tårn
•
Store betongkonstruksjoner med lang levetid
4
Forskning relater til fjordkryssinger
Basis for sikker design av bruene langs E39
•
Målinger på eksisterende bruer
◊
Gjemnessundbrua
◊
Hardangerbrua
◊
Bergsøysundbrua
•
Aktuelle brukonsepter
◊
Hengebru
◊
Hengebru og skråstagsbru med flytende tårn
◊
Flytebru
◊
Rørbru
5
Målinger Hardangerbrua
6
Målinger Bergsøysundbrua
7
Forskning relater til fjordkryssinger
Basis for sikker design av bruene langs E39
•
Målinger på eksisterende bruer
◊
Gjemnessundbrua
◊
Hardangerbrua
◊
Bergsøysundbrua
•
Aktuelle brukonsepter
◊
Hengebru
◊
Hengebru og skråstagsbru med flytende tårn
◊
Flytebru
◊
Rørbru
8
Konsepter– Hengebruer
9
Halsafjorden – Hovedspenn 2050 meter
1
0
Konsepter – Hengebru eller skråstagsbru med flytende tårn
11
Hengebru eller skråstagsbru med flytende tårn
Wind
Wave
Geometrical Nonlinearity
Nonlinear Hydrodynamic
Forces
Nonlinear aerodynamic force due
to the change of attack angle
Nonlinear Mooring
System
12
Halsafjorden – Hengebru med flytende tårn
13
Konsepter – Flytebruer
14
Flytebruer
1
5
Rørbru
16
Rørbru
1
7
Forskning relater til fjordkryssinger
Basis for sikker design av bruene langs E39
Fokus på Ph.d. and Post doc. prosjekter med høy vitenskapelig kvalitet
•
Vind- og responsmålinger - eksisterende bruer
•
Vindtunneltester
•
Kraftidentifisering og responsestimerings metoder
•
Hydrodynamisk oppførsel av slanke neddykkede komponenter
•
Laster relatert til eksplosjon og brann i rørbru
•
Dype fundamenter - sykliske belastninger
•
Dynamisk stabilitet av forankringssystemer
•
Skipskollisjon
•
Modellering av demping
•
Dynamisk respons av hengebru med flytende tårn
•
Store betongkonstruksjoner med lang levetid
18
Modeller for vindindusert dynamisk respons
Feltmålinger
•
•
•
•
•
Vindindusert dynamisk respons
Aerodynamisk stabilitet
Verifikasjon av modeller
Langtidsstatistikk
Prediksjon av ekstremverdier
19
Vindtunneltester
•
•
•
Tverrsnitts typer
Aerodynamiske egenskaper
Validering av beregningsmodeller
2
0
Kraftidentifisering
•
•
•
Bestemme last ut i fra målt respons
Hydrodynamiske og aerodynamiske
bidrag
Kvantifisere usikkerheter
21
Dynamisk respons av flytende hengebru
• Ny brotype
• Interaksjon mellom
konstruksjon, luft og vann
• Korrelasjon mellom vind
bølger og strøm
• Inhomogenitet
• Skipskollisjon
22
Rørbru
Parametrisk eksitasjon av forankring
• Dynamisk stabilitet
• Later fra bølger og strøm
Neddykkede slanke komponenter
• Tester i lab
• Bevegelsesinduserte krefter
• Kritiske hastigheter
• Ikke sirkulært tverrsnitt
Brann og eksplosjon
• Tester i lab
• Test i stor skala?
23
Hvordan modellere demping?
•
•
•
•
•
Modeller
Har stor innvirkning på responsen
Ulike kilder
◊
Hydrodynamiskdemping
◊
Aerodynamiskdemping
◊
Materialdemping
Aktive eller passive dempere
Bruke dempere for å optimalisere
konstruksjonsresponsen
24
Skipskollisjon
•
Skip
◊
◊
•
Ubåt
◊
◊
•
•
•
•
Flytebruer
Hengebru med flytende tårn
Rørbru
Forankringssystemer
Synkende skip
Lokale og globale lastvirkninger
Bevegelse av skip og konstruksjon
Analyse av forskjellige tilfeller
◊
Type skip
◊
Fart
◊
Treffpunkt
25
Takk for oppmerksomheten
Hardanger Bridge
26