Determination of the vessel impact loads through risk analysis

Abstract

Tiehallinto on saanut vastuulleen siltatekniikkaa koskevien Eurocodien ja kansallisten lisäliitteiden valmistelun Suomessa. Sillan alusrakenteisiin kohdistuvien laivojen törmäyskuormien määrittäminen on osa tätä projektia ja sen pyrkimyksenä on saada yksinkertaistettu mitoituskäytäntö laivojen törmäyskuormia vastaan Eurocoden mukaiselle CC2-seurausluokan mukaisille siltapaikoille. Työssä on analysoitu Suomen kolme merkittävintä vesialuetta: Päijänne, Saimaa ja Saaristomeri. Näille tarkastelukohteille on valittu tunnusomaiset laivaliikennettä kuvaavat parametrit: alusten nopeus- ja massajakauma sekä väylälle tunnusomaiset laivojen poikittaishajonta väylällä sekä sillan vapaan aukon leveys.

Mitoittava törmäyskuorma on määritetty rakenteen kestävyyden tiheysfunktion ja Monte Carlo -simuloinnilla saadun törmäyskuorman tiheysfunktion avulla. Simuloinnissa on otettu huomioon ainoastaan ennen siltapaikkaa ns. häiriötilassa olevat alukset. Häiriötilalla tarkoitetaan hetkeä, jolloin aluksessa on laitevika tai aluksen miehistö on sään tai inhimillisen tekijän seurauksena tietämätön tilanteesta. Tarkasteltavat alukset on jaettu tarkastelupisteisiin ja niille on arvottu kulmapoikkeama, alkunopeus sekä hidastuvuus.

Simuloinnissa tapahtuneista törmäyksistä on kirjattu ylös törmäyskuorma sekä sillan että väylän suunnassa. Kuormat on ryhmitelty ja niistä on muodostettu numeerisella integroinnilla tiheysfunktio. Rakenteen kestävyyden tiheysfunktio noudattaa normaalijakaumaa ja sen keskiarvo on valittu siten, että rakenteen kestävyydellä on riittäväksi määritelty luotettavuus törmäyskuormaa vastaan. Tutkimustuloksena on saatu alusten mitoittava törmäyskuorma siltapilariin eri väyläluokissa. Saadut tömäyskuormat vaihtelevat välillä 0,1 ja 14 meganewtonia.