Tilbake til søkeresultatene

MAROFF-2-Maritim virksomhet og offsh-2

Design and Verification of Large Floating Coastal Structures - Environmental description, structural loads, responses and mooring system

Alternativ tittel: Design and Verification of Large Floating Coastal Structures

Tildelt: kr 16,0 mill.

Flytende konstruksjoner er foreslått brukt for en rekke anvendelser i kystområder, ofte som alternativ til landvinning. I Norge er flytebroer og nedsenkede, flytende tunneler spesielt interessante på grunn av utvikling av fjordkryssinger for E39. Dette prosjektet har vært motivert av forskningsbehov knyttet til utvikling av store flytende kystkonstruksjoner generelt, men med fokus på flytebroer. Forskningsbehov knyttet til miljøbeskrivelse, laster fra bølger og strøm, konstruksjonsrespons og samvirket mellom last og respons (hydro- og aeroelastisitet) har vært adressert. Dagens design- og analysemetodikk for store eller lange flytende konstruksjoner er basert på bølgemodeller som er antatt uniformt fordelt langs konstruksjonen. Denne metoden er brukt både på store stive konstruksjoner og for konstruksjoner som består av flere koblede legemer som er mer eller mindre koplet sammen. For store flytende konstruksjoner i fjorder og i kystnære områder kan været variere mye langs konstruksjonene: bølgene kan variere mye på hver side av en fjord, vindhastigheten og strøm kan være inhomogen på grunn av lokal topografi. Disse romlige variasjonene må hensyntas. De store dimensjonene på en flytende konstruksjon (en flytebro over en fjord kan være 2-5 km lang) vil føre til en forholdsvis ettergivende (myk) struktur. Det vil være kobling mellom elastiske deformasjoner i konstruksjonen og lastene fra vind (aeroelastisitet), samt bølger og strøm (hydroelastisitet). Disse effektene vil være viktige og kan ikke neglisjeres slik som en gjør i en tradisjonell stivlegemeanalyse. Første del av prosjektet var en omfattende gjennomgang av "state-of-the-art", basert på tilgjengelig litteratur og dokumentasjon på status innenfor prosjekttemaene miljøbeskrivelse, miljølaster, konstruksjonsrespons, forankring og modelltesting. Gjennomgangen ble dokumentert ved prosjektrapporter innenfor hvert tema og dannet grunnlaget for beskrivelse av aktivitetene videre i prosjektperioden. Rapportene er gjort åpent tilgjengelig. Videre har prosjektet utført numeriske studier av global oppførsel for rett sideforankret flytebro med inhomogen miljøbeskrivelse og med hydrodynamiske laster fra bølger og strøm kombinert. Resultater fra disse studiene har blitt publisert i vitenskapelige journaler og konferanser. Skalerte modellforsøk i hydrodynamiske laboratorier er en vanlig metode for å verifisere design av marine konstruksjoner. Men, de store dimensjonene for lange flytebroer, i kombinasjon med relativt små bølger (sammenlignet med til havs) og sterk strøm, utfordrer tradisjonelle eksperimentelle metoder. Et omfattende hydrodynamisk modellforsøk ble derfor gjennomført i prosjektet. Gjennom disse forsøkene ble det utviklet svært viktig kompetanse knyttet til testing av store flytende konstruksjoner og det ble også frembrakt et verdifullt datasett som vil brukes for videre validering av numeriske simuleringsverktøy. Flytebroer har blitt brukt som studieobjekt i prosjektet, men de aller fleste resultatene er anvendbare og relevante for andre typer store flytende kystkonstruksjoner.

Prosjektet har gjort SINTEF Ocean i stand til å gjennomføre to svært komplekse modellforsøk av flytebro for Bjørnafjorden for Statens Vegvesen i etterkant av modellforsøkene i selvet prosjektet. Prosjektet ga SINTEF Ocean mulighet til å utvikle metodikk for å bygge skalamodeller, instrumentere og gjennomføre modellforsøk på høyt vitenskapelig nivå. For industripartnerne har prosjektet gitt økt kompetanse for å kunne ta oppdrag innen flytebroer og andre store og flytende kystkonstruksjoner, som for eksempel flytende sol, flytende havner og oppdrettsanlegg. Forskningspartnerne har fått økt kompetanse og utviklet bedre eksperimentelle og numeriske metoder for fremtidens flytende konstruksjoner. Kunnskapen fra prosjektet bidrar til risikoavlastning i store offentlige utbyggingsprosjekt (fjordkryssinger for E39). Videre vil kunnskapen fra prosjektet kunne bidra til muliggjøring av nye typer flytende konstruksjoner for energiproduksjon, matproduksjon, samferdsel og flytende byområder.

Established design and analysis methods for floating structures are based on wave field models that are uniform over the structure. In current design of offshore structures these methods are applied to large rigid bodies as well as systems of interconnected bodies. Considering large floating coastal structures for fjord crossing and near-shore development, every component of environmental loading can vary over the structure: waves can be very different at the two sides of a fjord, wind will be influenced by the local topography and current will vary with local bathymetry. The simplest way of dealing with this inhomogene is to apply the worst environmental condition to the whole structure. Instinctively this may be taken as conservative. However, in some cases the uniform load assumption may not be conservative, for instance in the case of horizontal forces towards the convex side of a curved bridge. The large dimensions (typically 2~4 km for fjord crossing floating bridges) will cause the structure to be quite flexible, and the coupling between the structural deflection and water movement due to waves and current (hydroelasticity) will not be negligible as in the case of traditional rigid bodies, and this interaction may become crucial. The primary objective of this project is to develop improved design guidelines for screening design stages of large floating coastal structures, and establish the corresponding methods/tools for hydroelasticity analysis of coastal structures in spatially inhomogeneous environmental conditions and bathymetry. The knowledge generated in this project will be directly relevant for floating bridges, submerged bridges, floating harbors and floating storage facilities. The knowledge developed in this project will also be applied to hydroelasticity of large fish farming structures in coastal area, hydroelastic responses of wave energy converters, dynamic responses of offshore floating wind turbines.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

MAROFF-2-Maritim virksomhet og offsh-2