Freake krefter på sylinder bak en grunne

Abstract

Statens Vegvesen har fremmet bruk av en type rørbru kalt Submerged Floating Tube Bridge (STFB) som middel for å krysse fjorder. En slik er planlagt plassert i en fjord rett bak en forhøyning i fjordbunnen. Ved slike posisjoner har det tidligere blitt funnet økt sannsynlighet for freake hastigheter, det vil si hastigheter som er store og plutselige i forhold til vanlig. Inspirert av dette, gikk vi derfor videre til å måle kreftene på en sylinder plassert på tvers i nedoverbakken bak en grunne, der kreftene er indusert av bølger som propagerer over grunna og opprinnelig er generert fra Pierson-Moskowitz-spektrumet. Ved eksperimenter i bølgetank og statistisk analyse ved skjevhet, kurtose og sannsynlighetsfordeling fant vi en signifikant økning i sannsynligheten for ekstreme krefter når bølger propagerer over en grunne sammenlignet med bølger over flat bunn. Dette betyr at man bør ta høyde for økt sannsynlighet for freake krefter når man beregner last på rørbruer som plasseres på slike steder.

The Norwegian Public Roads Administration has proposed Submerged Floating Tube Bridge (STFB) as a possibility for cars to cross fjords. In one of the fjords, they have planned on placing one such tube bridge behind a heightening in the bottom topography. Earlier, there have been found increased probability for freak velocitites at such positions, that is, velocities that are bigger and unforeseen compared to the normal sea. Inspired by this, we went on to do force measurements on a cylinder placed at the lee-side of a shoal, where the forces were induced by waves propagating over the shoal that were originally generated from the Pierson-Moskowitz spectrum. By experiments in a wave tank and statistical analysis by the skewness, kurtosis and probability density function, we found a significant increase in the probability for extreme forces when waves propagate over a shoal compared to waves over flat bottom topography. This means that increased probability for freak waves should be taken into account when calculating load on STFB placed at such positions.