| dc.description.abstract | Statens vegvesen planlegger en fergefri E39 lang den norske vestkysten. I den forbindelse er det satt i gang en rekke grensesprengende forskningsprosjekter for fjordkryssinger med flere ulike brukonsepter. Bjørnafjorden er den lengste av de respektive fjordene, og denne rapporten tar for seg muligheten for å krysse fjorden med en endeforankret flytebro.
En vesentlig del av prosessen har gått ut på å lage en Abaqus-modell av det aktuelle brukonseptet. Modellen danner grunnlag for videre forskning, og det er derfor lagt ned mye arbeid for å gjøre modellen så realistisk som mulig. Brua er modellert med generaliserte bjelkeelementer da det medfører store fordeler både i modelleringsarbeidet, og for å oppnå en beregningseffektiv modell.
De hydrodynamiske og hydrostatiske bidragene fra pongtongenes interaksjon med vann er beregnet i analyseverktøyet DNV HydroD Wadam. Geometrien er modellert med skallelementer i Abaqus, som videre er blitt importert til programmet DNV GeniE, som transformerer skall-modellen om til en panel-modell. Til slutt importeres panel-modellen til Wadam-analysen som beregner de hydrodynamiske og hydrostatiske parameterne.
Abaqus håndterer ikke tilordning av frekvensavhengige parametere, og kun de hydrostatiske bidragene er derfor lagt til i denne modellen. Her er det gjennomført en egenfrekvensanalyse, før resultatene fra de to analysene importeres inn i et etablert Matlab-program utviklet for beregning av flytende konstruksjoner utsatt for stokastisk bølgelast. Det er benyttet et etablert estimert lastspekter, og antatt Rayleigh-demping for systemet. I Matlab overføres de respektive resultatene til det modale vektorrommet, definert av analysen i Abaqus, hvor systemets totale egenverdiproblem løses. Den endelige dynamiske responsen oppnås til slutt ved transformasjon tilbake til det fysiske vektorrommet.
Resultatene fra egenverdiproblemet som ble løst i Matlab virker realistiske. De laveste egenfrekvensene kommer fra egenmoder med dominerende bevegelser i y-retning, hvor den lengste egenperioden er på 49.36 sekunder. Avvikene mellom egenfrekvensene til det totale systemet og modellen i Abaqus, er som forventet: Egenfrekvensene blir redusert som en følge av at hydrodynamiske effekter og Rayleigh-demping blir implementert.
Den største responsen i bruas globale y-retning oppstår langs den høye delen av flytebrua. Responsen trigges i hovedsak av fem egenmoder med lav demping og egenperioder i intervallet 4.43 5.43 sekunder. Tre av egenmodene innenfor det respektive frekvensintervallet har en dempingsrate på under 1 %. Pongtongen ved akse 4 er spesielt utsatt, med et standardavvik på 138.4 millimeter. De koblede egenmodene får samtidig betydelige utslag i x-z-planet langs den høye delen av flytebrua, og er årsaken til at standardavviket i x-retning er betydelig høyere her sammenliknet med den lave delen. Ved akse 3 og 4 er standardavviket 41 millimeter i x-retning.
I z-retning oppstår den høyeste responsen ved akse 12, med et standardavvik på 34 millimeter. Det eksisterer flere z-moder innenfor frekvensintervallet som dominerer variansen til bølgespekteret, hvor den største bidragsyteren til responsen er egenmode nummer 28. Den korresponderende egenperioden er på 5.88 sekunder og dempingsraten på 1.73 %, som er lavest av samtlige z-moder inkludert i analysen.
Egenmodene med de lengste egenperiodene har en dempingsrate tilnærmet lik null. Den lave dempingen kombinert med svært høy effektiv masse vil påføre brubanen store momenter om sterk akse om de trigges. De langsomme og store forskyvningene vil også kunne føre til utfordringer i forbindelse med utmatting. Bølgespektrene befinner seg godt over egenfrekvensene til disse egenmodene, men det kan oppstå utfordringer i forbindelse med vindindusert respons. | |
