Dynamisk konseptdesign av energiproduserende bruer

Abstract

Statens Vegvesen har startet et prosjekt under navnet “E39 ferjefritt”. Det er en målsetting om påsikt å gjøre E39 mellom Kristiansand og Trondheim ferjefri. En del av arbeidet som er gjort så langt i prosjektet har vært å finne ut om det vil være teknisk mulig å krysse de krevende fjordene på Vestlandet,samt hvilke løsninger som er mest aktuelle. Blant løsningene som er vurdert som aktuelle er bruk av rørbruer.

Hovedelementet i en rørbru er røret som er formet slik at trafikk kan gå gjennom. Røret flyter 20-50m under vannstanden og er fastholdt mot store forskyvninger med pontonger på toppen eller med strekkstager ned til havbunnen. En bru av den typen har ikke blitt bygget i fullskala ennå. Men deter flere argumenter for at disse vil være mer aktuelle som krysningsmetoder framfor andre brutyper særlig når lengden av krysningene er stor.

I Bø i Vesterålen har ideen om å kombinere bru og energiproduserende element blitt fremmet. Ideen har blitt mottatt med stor interesse fra blant annet lokale politikere.

Muligheten for kombinasjon av rørbru og horisontale vindmøller blir i denne oppgaven studert.Konseptet går ut på å ha en rørbru med pontonger på overflaten og vindturbiner oppå pontongene. Stabiliteten av en slik flytende energibru er vurdert. For å få en slik kombinasjon til å være stabil mådet brukes en eller annen form for stabilitetsmasse plassert på undersiden av røret. En kombinasjon av stabilitetsmasse og fastholdning ved hjelp av strekkstager er også et alternativ.

For å studere rørbruens dynamiske egenskaper og motstand mot hydrodynamiske laster er en FEM-modell av en rørbru laget i ABAQUS. En egenverdiberegning er gjennomført for å etablere egenmoder og tilhørende egenfrekvenser. Rørbruens motstand mot bølger er evaluert med beregningergjennomført i den hydrodynamiske ABAQUS modulen AQUA. Responsen for påvirkning fra både vindsjø bølger og dønninger er funnet. Et sett av bølger med forskjellige egenskaper blir simulert fra JONSWAP spekteret. Disse blir brukt i ABAQUS/AQUA i kombinasjon med lineærbølgeteori.

En FEM-modell av en energibru sammensatt av en rørbru og to vindturbiner er også laget. Dynamiske egenskaper av energibruen er evaluert og sammenlignet med en rørbru med samme hoveddimensjoner og tversnittsegneskaper. Laster fra to forskjellige turbiner er påført energibruen og responsen studert.