Stad Skipstunnel – Fenderløsning og dimensjonering av kaikonstruksjon

Abstract

Temaet for denne oppgaven er dimensjonering av kaikonstruksjon med tilhørende fenderløsning. Kaien skal være i verdens første skipstunnel i Stad kommune, som har forventet byggestart i 2023, hvorav tunnelen skal strekke seg 1,7 kilometer gjennom fjellet fra Kjødepollen til Moldefjorden. Oppgavens hovedfokus er å finne en alternativ fenderløsning enn den som er foreslått i Teknisk forprosjekt, for deretter å tilpasse og dimensjonere ledekonstruksjonen på en måte som er både teknisk god, og gjennomførbar [1].

Denne bacheloroppgaven har begrenset omfang og tid, og dimensjonering av en slik betongkonstruksjon er tidkrevende arbeid. Ønsket sluttilstand for denne oppgaven er økt forståelse rundt dimensjonering av betongkonstruksjoner etter Eurokode 2 og Statens Vegvesens håndbok N400 [2] [3].

Kaikonstruksjoner er i hovedsak bygget opp av armert betong som blir produsert i fabrikk som enkeltelementer. En essensiell del av det å bygge betongkaier er å hensynta det harde klimaet og den påkjennelse konstruksjonen får fra saltvannet rundt.

Arbeidet startet med å finne riktig fenderløsning til prosjektet. Etter ønske fra oppdragsgiver ble det et mål å finne en horisontal fenderløsning. Fenderleverandører fra hele verden ble kontaktet for å få innspill på løsninger og generell hjelp. Nordic Fender presenterte senere løsningen som ble valgt for dette prosjektet. Dette var en løsning med horisontale fendere bygget opp av støtabsorberende gummi med overflate i PE. Dette er samme type fenderløsning som brukes i Panamakanalen. Fenderlisten skal ligge horisontalt i to høyder med senteravstand på 3,5 meter. Maksimalt hver tiende meter skal det være en vertikal fenderlist.

For å dimensjonere kaikonstruksjonen har vi laget en analytisk datamodell av bæresystemet. Modellen ble laget i beregningsprogrammet Robot Structural Analysis Program [4]. Kaikonstruksjonen er tilpasset valgt fenderløsning. Løsningen som ble valgt er en åpen kaikonstruksjon av betong bestående av fundament, bjelker, søyle, frontskjørt og dekke. Dimensjoneringen av de ulike konstruksjonene ble gjort manuelt i programmet Mathcad [5]. Kaikonstruksjonen som er dimensjonert i denne oppgaven har en dimensjonerende levetid på 100 år og består av armert betong. Denne oppgaven beskriver fremgangsmåte i prosessen steg for steg frem til ferdig dimensjonert konstruksjon.

Resultatet for denne oppgaven tilfredsstiller kravene innenfor Norsk Standard og SV N400 [3] [2].

This thesis is a study containing of construction and dimensioning of a dock with marine fenders inside a ship tunnel. The dock is a central part of the coming ferry tunnel at Stad in Vestland county, Norway. The tunnel which will be the first of its kind is measuring 1,7 kilometres in length. Construction is due to start in 2023.

Bachelor thesis has limited time and scope, and some parts of this design have shown to be time consuming. The aim of this thesis is to increase the understanding of concrete structures and its design using Eurocode 2 and Statens Vegvesens Handbook N400 [3] [2]. Construction of docks are mainly built with armed concrete, using precast elements. An essential part of concrete ports and docks are the strict demands regarding corrosion, due to the harsh weather in the area.

The thesis work started with finding a suitable fender system for the construction. Upon the request from the project manager, it became a goal to find a horizontal fender system. Inquiries were made to fender suppliers worldwide, to gather offers from them, based on the information from Kystverkets technical preliminary project report [1]. Nordic Fender presented a model that fitted our terms, which we proceeded with. The solution consists of a shock absorber made of rubber, with a panel made of polyethylene. This is claimed to be the same fender system that is used in part of the Panama Canal. The fenders are horizontally installed in two different heights with 3,5 meters between them. For every tenth meter there shall be a vertical fender.

The design will be based on the fender system, alongside with the preliminary design from Kystverket. Next in the process of designing the dock was to make a finite element model, using the analysis software from Robot Structural Analysis Program [4]. The design that was continued with was an open construction made of concrete, containing beams, columns, foundation, slab, and a quay skirt. The design of each part was dimensioned manually by calculations in Mathcad [5]. A crucial factor in the design is for the construction to withstand a 100-years of wear and tear. The content of this thesis describes the process carefully in a practical manner.

The result in this thesis satisfies the guidelines and rules given by Norsk Standard and N400 [3] [2].