11_Plutajuce_strukture

9.5.2014

1

VRLOVELIKEPLUTAJUESTRUKTURE(VLFS)

1

Sadraj:1.Uvod2.Primjena3.Analizaiprojektiranje3 1 Djelovanja i utjecaji djelovanja3.1Djelovanjaiutjecajidjelovanja3.2Osnovnepretpostavke,izraziirubniuvjetiza

hidroelastinuanalizuVLFS

4.Plutajuimostovi4 1 U d

2

4.1Uvod4.2Povijesnipregled4.3Tipovi4.4Primjeripontona4.5Primjeriplutajuihmostova

9.5.2014

2

1.UVOD

3

Kakosepoveavastanovnitvoiurbanirazvitakuzemljamasadugimmorskimobalama,urbanistiiinenjeriradereklamacijuzemljita,koristeiprirodnimaterijalizmora,dubokihpodzemnihiskopaisl.,itakostvarajuvrijednanovazemljita.

ZemljepoputNizozemske,SingapuraiJapanasutakobitnopovealesvoj kopneniteritorij.k d d d b l

1.UVOD

PrvitakviradoviizvedenisuuJapanuispredKobeau12.stoljeu.

Noreklamacijazemljitaimasvojaogranienja,jersemoeizvoditiakojedubinavodeplitka(manjaod20m).Kodveihdubinamoraikadjednomoravrlomekanoreklamacijazemljitavienijeekonominailijenemogua.Osimtoga,timeseunitavamorskihabitat,amoedovestidoporemeajatoksinihsedimenata.

Izgradnjavrlovelikihplutajuihstruktura(VLFS)jeatraktivnoalternativnorjeenjezapoveanjekopnenog teritorija

4

kopnenogteritorija.

9.5.2014

3

Postojedvaosnovnatipavrlovelikihplutajuihstruktura(VeryLargeFloatingStructures)VLFS:polupotopljenitippontonskitip

Plutajuestrukturepolupotopljenogtipaizdignutesuiznadrazinemorastupovimailibalastnim

1.UVOD

konstrukcijskimelementima,dasenanajmanjumjerusvededjelovanjevalovaiistovremenozadrinepromjenjivasilauzgona.Gibanjaoddjelovanjavalovasusmanjenaizatosupogodnezadubokamorasavelikimvalovima.PlutajueplatformezabuenjenafteiplinasutipiniprimjeripolupotopljenihVLFS.

Kadsetakvepolupotopljenestrukturesidreutlovertikalnimsponamasavelikimprednaponomuslijeddodatnoguzgonastrukturenazivajuseplatformesvlanimnogama(tensionlegplatforms).

5

Plutajuestrukturepontonskogtipaleenarazinimorakaovelikaploakojaplutanavodi.Takvestrukturesupogodnesamozauporabuumirnimvodama,estouzaljevima,lagunamaiblizuobala.VelikeplutajuestrukturepontonskogtipanazivajuseiMegaFloats(baremjednaodtlocrtnihizmjera> 60m).

MegaFloatsustavinevrlovelikapontonskaplutajuastruktura,sidrenenapravekojejedrenamjestu,prilaznimostiliplutajuacestazapristupsaobaleilukobran(potrebanakojevisinaznaajnogvala> 4m)zasmanjenjesilavalovanaplutajuustrukturuSl.1.

1.UVOD

KOPNO

PRILAZNI MOST

MEGA-FLOAT

LUKOBRAN

SIDRENE NAPRAVE NADOGRADNJA

6

MORSKO DNO

Slika1.KomponenteMegaFloat sistema

9.5.2014

4

Prednosti:ekonominezavelikedubinemorazatitaokolia,jernenaruavajumorskiekosustavineporemeujumorskastrujanjajednostavnaibrzaizvedbalaganouklanjanjeiliproirenjenisu osjetljive na potrese jer su inherentno seizmiki izolirane

1.UVOD

nisuosjetljivenapotrese,jersuinherentnoseizmikiizoliranenetrpeoddiferencijalnihslijeganjaodkonsolidacijereklamacijezemljitanjihovpoloajuodnosunapovrinuvodejenepromjenjiviomoguujepristajanjeivezanjemanjihbrodova

Nastavnoseprikazujuprimjenevrlovelikihplutajuihstruktura(VLFS)pontonskog tipa,ulaznipodatci,analizaiprojektnarazmatranjazatestrukture.

7

2. PRIMJENA

8

9.5.2014

5

2.PRIMJENA

2.1Plutajuimostovi detaljnoeseprikazatikasnije2.2Plutajuezabavneustanove plutajuiotok130mx40mx5muHiroshimiskazalitem,akvarijomimarinom(Sl.2)

Slika2.PlutajuiotokuHiroshimi

- plutajui restoran na pontonu 24m x 24m x 3,2m u Yokohami (Sl.3)

9

p j p , ( )Slika3.PlutajuirestoranuYokohami

2.PRIMJENA

2.3PlutajuaskladitaVrlovelikeplutajuestrukturekoritenesukaorezervoarizagoriva.Konstruiranikaoravnitankeri(sanduastogoblika)parkiranijedandodrugog,ineidealnopostrojenjezaskladitenjegoriva,jerseeksplozivnezapaljivetekuineuvajudalekoodnaseljenihmjestanakopnu.UJapanusuizgraenadvavelikaplutajuasustavazaskladitenjenafte,uShirashimi(Sl.4)skapacitetom5,6milijunakilolitaraikodKamigota(Sl.5)skapacitetom4,4milijunakilolitara.p , j g ( ) p , j

10

Slika4.PlutajuisustavzaskladitenjenafteShirashima

Slika5.Plutajui sustav za skladitenje nafte-Kamigoto

9.5.2014

6

2.PRIMJENA

2.4Plutajuebazezakriznesituacije(MOB)Kakosuplutajuestruktureinherentnoseizmikiizolirane,idealnesuzaprimjenukaoplutajuebazezaspaavanjeuzemljamaugroenimpotresom.UJapanuimavietakvihbaza,smjetenihuzaljevimaTokyo(sl.6),IseiOsaka(sl.7).OsnovnipodatcizateplutajuebazezakriznesituacijedanesuuTab.1.

11

Slika6.BazazakriznesituacijeTokyo Slika7.BazazakriznesituacijeOsaka

2.PRIMJENA

Karakteristike zaljev Tokio zaljevIse zaljevOsaka

Strukturaplutajuihtijela elinastrukturaABhibridnastruktura

Prednapetahibridna

strukturastruktura

Duinairinavisina 80254

40403,8(kesonA)40203,8(kesonB)

80404

Tijekomnormalnog 0,7 1,0

12

Gaz (m) vremena 1,0do1,5

Uhitnimsluajevima

1,86 1,5

Tablica1.Karakteristikebazazakriznesituacije

9.5.2014

7

2.5PlutajuetvornicePlutajuastrukturaoddvadijelaizvedenajeuBrazilu(1978),postrojenjazapreradudrveta(230mx45mx14,5m)ielektrinecentrale(220mx45mx14,5m).Odvuenajenalokacijukaoplutajuastruktura,alijeondapostavljenanapilote.

Plutajue elektrine centrale postoje u Bangladesh u (60 4m x 46 6m x 4m) i Jamajki (45m

2.PRIMJENA

PlutajueelektrinecentralepostojeuBangladeshu(60,4mx46,6mx4m)iJamajki(45mx30,4mx10m),plutajuepostrojenjezadesalinaciju(70mx40mx20,5m)uSaudijskojArabiji,aplutajuatvornicapolietilena(89mx22,5mx6m)uArgentini.

13

2.6Plutajuidokovi,operativneobale,pristanitaikontejnerskiterminaliPlutajuidok124mx109mpostojiubrodogradilituuTeksasu.Plutajuestrukturesuidealnezamolaioperativneobalejerbrodoviuvijekmogupristati,obziromdajenjihovpoloajuodnosunarazinumorauvijekkonstantan.Plutajuaoperativnaobala(150mx30mx4m)uHiroshimiprikazanajenasl.8.

2.PRIMJENA

UVancouverujeizgraenaplutajuaoperativnaobalazatrajekte,auValdezunaAljasciplutajuaoperativnaobalazapristajanjekontejnerskihbrodovado50000t,zbogvelikedubinemora.

Slika8.PlutajuaoperativnaobalauHiroshimi

14

9.5.2014

8

2.PRIMJENA

2.7Plutajuiaerodromiimobilnepomorske(offshore)baze(MOB)UVancouverupostojiplutajuiaerodromzahelikoptere,auTokijujeizgraenaplutajuapokusnapistaduljine1km(sl.9),apredviaseizgradnja3,6kmdugeplutajuepistezazranulukuHanedauTokiju(sl.10).

Slika10.Plutajuapistazazranul k H d T kijlukuHaneda uTokiju

15Slika9.PlutajuapokusnapistauTokiju

3.ANALIZAIPROJEKTIRANJE

16

9.5.2014

9


Kodanalizeiprojektiranjaplutajuihstrukturatrebauzetiuobzirnekeposebneznaajke,uusporedbisklasinimstrukturamanatlu,kakoslijedi:

Horizontalnesileodvalovasuopenitovieputaveenegohorizontalnadjelovanjanastrukturenatlu(osimpotresa),autjecajtihdjelovanjaovisiovezistruktureidnamora.Krutaveza praktino spreava horizontalna gibanja a popustljivo sidrenje doputa maksimalnevezapraktinospreavahorizontalnagibanja,apopustljivosidrenjedoputamaksimalnehorizontalnepomakeplutajuestrukture,redaveliineamplitudevala.

Kodokvirnihstruktura,slinihtornjevima,kojesutemeljenenapilotima,horizontalnesileodvalovaizazivajuekstremnemomentesavijanjaiprevrtanja,jersileodvalovadjelujublizurazinevode.Utomsluajukonstrukcijaisustavpilotamorapraktinopreuzetisvavertikalnadjelovanjaodvlastiteteineikorisnogoptereenjaisileodvalova,vjetraimorskihstruja.

Kodplutajuihstrukturavertikalnuteinuikorisnooptereenjepreuzimauzgon.Akoje

17

p j p j p g jplutajuastrukturasnabdjevenaspopustljivimsidrenimsustavom,kojiiniskupkatenoidnihsidara,horizontalnesileodvalovauravnoteujuinercijalnesile.tovie,akosuhorizontalneizmjerestruktureveeodduljinevala,rezultantnehorizontalnesileebitismanjene,jersilevalovanarazliitekonstrukcijskedijelovedjelujuurazliitomfazama(smjeriveliinu).Sileusidrenomsustavubitiemaleuodnosunaukupnesileodvalova.Osnovnasvrhasidrenogsustavajeondadasprijeiodplutavanjeuslijednepromjenjivih(steady)silavjetraistrujanja,kaoimoguihnepromjenjivihsilaodpolaganihvalova,kojisuobinoredaveliinemanjeodsilavalovaprvogreda.


Posebnitipkonstrukcijskogsustava,sustavsvlanimnogama(tensionleg system)ostvarujeseakoseprimijenijakoprednapeti sidrenisustav.Zaosiguranjeprednapona potrebanjedodatniuzgon.Akosidrenisustavinevertikalnasidra,sustavjejouvijekhorizontalnopopustljiv,alivertikalnoprilinokrut.Sileusidrimasupoveaneuslijedvelikogprednapona ivertikalnogoptereenjaodvalova.Akoseprimijenisustavskosimsidrima,horizontalnakrutost raste No bitna mana tog sustava jest da je teko projektirati sustav tako da sekrutostraste.No,bitnamanatogsustavajestdajetekoprojektiratisustavtakodaseizbjegneotputanjezategauzavjetrini,tobimoglouzrokovatinagliporastvlaka,kojiukljuujedinamikuamplifikacijuimogueotkazivanje,panikadnijekoritenzaoffshorestrukture.

Dimenzioniranjeplutajuestruktureinjenogsidrenogsustavaovisiofunkcijiiuvjetimaokolia,valovima,strujamaivjetru.Dominantniutjecajnaprojektmoeimatiilivrnooptereenjeodstalnihipromjenjivihdjelovanjailivrstoanaumornostuslijedciklikogoptereenjavalovima.Osimtogamorajuseuzetiuobzirimoguaizvanrednadjelovanja,

18

p j g j g j j ,kaonpr.udarbrodaiosiguratidacjelovitasigurnostnijeugroenamoguimprogresivnimotkazivanjem(progressivefailure)uslijedtakvogoteenja.

9.5.2014

10


Zarazlikuodkonstrukcijanavrstomtlu,ijisutemeljiizvedeninalicumjesta,vrlovelikeplutajuekonstrukcijeseobinoizvodenaobalamadalekoodkonanelokacijeibezopsenepripremetemeljenja.Svakimodulmoramoiplutati,takodasemoedoteglitidolokacijeisastavitiumoru.

Zbog korozivnog morskog okolia plutajue strukture moraju biti snabdjevene Zbogkorozivnogmorskogokolia,plutajuestrukturemorajubitisnabdjeveneodgovarajuimsustavomzazatituodkorozije(AKZ).

Moguadegradacijauslijedkorozijeilirastapukotina(umornost)zahtijevaodgovarajuisustavzapreglede,monitoring,odravanjeipopravketijekomuporabe.

19

3.1DJELOVANJAIUTJECAJIDJELOVANJA

20

9.5.2014

11

Projektnadjelovanja:Trebauzetiuobzirsljedeadjelovanja: stalnateina hidrostatskipritisak(ukljuivouzgon) korisnooptereenje


izvanrednadjelovanja(udarbroda) pritisaktlanasidrenisustav,npr.pomoneokvire(dolphins) vjetar valovi potres(ukljuivodinamikipritisakvode) promjenetemperature morskestruje

21

plimaioseka pomacidnamora pomacileajeva snijeg

Projektnadjelovanja:Trebauzetiuobzirsljedeadjelovanja: tsunami oluje valoviodprolaskabrodova


podmorskipotres silekoenja siletijekomizvedbe utjecajnanoenjaledaipritiskaleda utjecajnanoenogotpada morskirast(korozijaitrenje)

U l i t j i j t

22

Uzgon,valovi,strujeivjetar Uzgonseproraunavaintegracijomhidrostatikogpritiska.Specifinateina

morskevodeuzimasesavrijednosu10,09kN/m3. Povrinskivalovimogunastatiodvjetra,plimnihvalova,potresaiodronazemlje.

Ovdjeseusredotoujemonaoscilatornepovrinskevalovenastaleodvjetra.

9.5.2014

12

3.2OSNOVNEPRETPOSTAVKE,IZRAZIIRUBNIUVJETIZAHIDROELASTINU

ANALIZUVLFS

23

3.1OSNOVNEPRETPOSTAVKE,IZRAZIIRUBNIUVJETIZAHIDROELASTINUANALIZUVLFS

Zaglobalnuanalizubrodseobinouzimakaokrutastrukturainjegovodzivnadjelovanjevalovaseprocjenjujerjeavanjemhidrodinamikogproblemakrutogtijela.Izmjerekonstrukcijskihelemenatainjihovrasporedodreujusekasnije,takodakonstrukcijaimadostatnuvrstouikrutostzazadanaoptereenjainjihovej p j jutjecaje.

ZaVLFSjedominantanelastiniodzivikonstrukcijasesukladnoproraunavakaoelastinastruktura,kodkojeseuzimauobzirinterakcijaizmeuelastinogodzivaiodzivatekuine.Krutostkonstrukcijejesukladnomjerodavniparametarzaprojektiranje.Odnosizmeukrutostikonstrukcijeiglobalnogelastinogodzivajeopenitosloen,jerjerezultatutjecajainterakcijekonstrukcijeifluida.Primjerice,poveanje krutosti konstrukcije moe dovesti do poveanja unutarnjih sila i

24

poveanjekrutostikonstrukcijemoedovestidopoveanjaunutarnjihsilainaprezanja,toopetutjeenahidroelastiniodgovor.Hidroelastiniproraunsesukladnomoraprovestizasvakufazuprojektadabiseuzeliuobzirutjecajipromjenauprojektunakrutostkonstrukcijeiodzivkonstrukcijeifluida.

9.5.2014

13


TipiniprojektniflowdijagramzaVLFSprikazanjenaSl.11Osnovno projektiranje plutajue konstrukcije

- Glavni podaci (duljina/irina/dubina/uronjena dubina)- Glavni raspored elemenata

Poetne dimenzije elemenata - Pregrade, grede- Ukrute- Debljine lamela

Konstrukcijsko modeliranje

Razina 1

j j

Modifikacija rasporeda i veliine konstrukcijskih elemenata

Analiza elastinog odziva pojednost.metodama:- Statiki odziv- Dinamiki odziv kod regularnih valova

Projektni parametri dobiveni iz modela grede konstantnog presjeka (karakt.duljina itd.)

Statiki elastini odziv- Vlastita teina- Temperatura- Poplavna optereenja itd.

Elastini odgziv kod valova- Regularni val- Neregularni val

Prolazni odziv- Tsunami- Potres itd.

Procjena sigurnosti i uporabljivosti

Konstrukcijsko modeliranje

25Kraj

Kombinacija djelovanjaAnaliza lokalnih naprezanja Modifikacija rasporeda i veliine konstrukcijskih elemenata

Procjena sigurnosti sustava- Stanje poslije djelominog oteenja- Maksimalna vrstoa graninog stanja

Procjena sigurnosti i uporabljivosti - Doputena vrstoa graninog stanja- Granino stanje zamora- Granino stanje uporabivosti

Razina 2

Razina 3


Projektiranjesemoepodijelitiutrifaze.Uprvojfazi koristiserelativnojednostavnipostupakhidroelastinogodzivaiodreujuseglobalnakrutostipripadajuetemeljneprojektnevarijable,kaovisinakonstrukcije,rasporedosnovnihkonstrukcijskihelemenatainjihoveizmjere.Udrugojfazi provodisedetaljnoprojektiranjezastvarnukonfiguracijukonstrukcije s promjenjivom konstrukcijskom visinom promjenjivim tlocrtnimkonstrukcije,spromjenjivomkonstrukcijskomvisinom,promjenjivimtlocrtnimoblikom,otvorimaupregradamaitd.Obinoseradi3Dhidroelastinaanalizaodziva,akodmodeliranjadomenefluidamoguseuzetiuobzirneravnegranicetijela,promjenjivadubinamoraiutjecajlukobranaiobala.Lokalnanaprezanjazakombinacijedjelovanjaodreujusetemeljemrezultataglobalneanalizeikonanoseprovjeromgraninihstanjanosivosti(ULS)iuporabljivosti(SLS)odreujuveliineirasporedkonstrukcijskihelemenata.Trebanapomenutidaipoetna(prva)idetaljna(druga)projektnafazaimajuprojektnu petlju (loop) koja ukljuuje globalnu hidroelastinu analizu odziva To je

26

projektnupetlju(loop),kojaukljuujeglobalnuhidroelastinuanalizuodziva.Tojetipinaznaajkapostupkaprojektiranjavrlovelikihplutajuihstruktura(VLFS).Procjenesigurnostikonstrukcijenarazinisustavavreseutreojfazi. Jednomprocjenomsigurnostiprovjeravasesituacijesdjelominimoteenjima,adrugomispitujeponaanjeslomakonstrukcijskogsustavazaizvanredneprojektnesituacije.Procjenesigurnostiobinotraenelinearnuanalizuprogresivnogruenja(progressivecollapseanalysis).

9.5.2014

14


Usporedbastatikogodgovorazakoncentriranusilushematskijeprikazananasl.12.

Sl.12 Globalni odziv uslijed statikog optereenja

(a) Uobiajeni brodovi (b) VLFS

Uzgon

VLFS

karakteristina duljinakoncentrirano djelovanjekoncentrirano djelovanje

27


Karakteristinaduljina c=2(EI/kc)jemjerazarazlikovanjeglobalnogponaanjaVLFSaodglobalnogponaanjakonvencionalnihbrodova,gdjejec odreenaanalitikinamodeluuniformnegredenaelastinojpodlozi,EI jesavojnakrutostgredeakc jekonstantaoprugehidrostatikepovratnesile.c odgovaraduljinilokalnodeformiranogpodrujapoddjelovanjemkoncentriranesile,toznaidajeutjecajoptereenjanaelastinedeformacijeograniennapodrujeduljinec.Prematome,akojeduljinakonstrukcijemanjaodkarakteristineduljineodzivkonstrukcijedefiniranjegibanjemkrutogtijela,aakojeveaodkarakteristineduljine,tojetipinosluajkodVLFS,odgovorkonstrukcijedefinirajuelastinedeformacije.

Gibanje krutog tijela diominantno

Bez gibanje krutog tijela

Elasti-no

Duljina konstr.

Karakter.duljina Poskakivanje

Odnosizmeuduljinevalaikarakteristineduljinejejojedanbitnifaktoruglobalnomodzivuplutajuekonstrukcije.k l l k k

28

Kruto

Gibanje krutog tijela

Duljina konstr.1

Duljina vala.

Sl.13 Globalni odziv plutajuih struktura

Akojeduljinavalamanjaodkarakteristineduljine, silepobudeodvalovaalternirajuupodrujuduljinec iutjecajioptereenjasemeusobnoponitavaju,takodajeglobalniodgovormanji,aakojeduljinavalaveaodkarakteristineduljineglobalniodgovorjeznaajan(Sl.13).

9.5.2014

15


Zakljunovrlovelikeplutajuekonstrukcije(VLFS)mogusekarakteriziratisavelikomkonstrukcijskomduljinomnesamouodnosunaduljinuvala,negoinakarakteristinuduljinuc itomoebitidefinicijaVLFSumehanikomsmislu.Kada je anjsko optereenje rijeeno tje aj n tarnjih sila pro odi se na jednakiKadajevanjskooptereenjerijeeno,utjecajunutarnjihsilaprovodisenajednakinainkaozakonstrukcijubroda,alitonostbitnoovisiomodeliranjuunutarnjihelastinihiinercijalnihsilanalokalnojrazini.UosnovnojhidroelastinojanalizipontonskogtipaVLFS,obinosepretpostavljasljedee:VLFSsemodelirakaoelastina(izotropna/ortotropna)tankaploasaslobodnimrubovima

tekuinajenestlaiva,zanemariveviskoznostiigibasebezrotacijetakodapostoji

29

potencijalbrzineamplitudanapadnogvalaigibanjaVLFSasumaliirazmatrasesamovertikalnogibanjekonstrukcije(tj.pomaciploeuhorizontalnojravninisuuproraunusprijeeni)VLFSaislobodnapovrinatekuinesustalnoudodirubezprekida


Proraunsemoeprovestiufrekvencijskompodruju(frequencydomain)iuvremenskojdomeni.Hidroelastineanalizeobinoseradeujednostavnijojfrekvencijskojdomeni.

Ufrekvencijskojdomenirabesedvapostupka,proirenamodalnametodaidi kt t ddirektnametoda.

Modeliranjefluida:

Podrujefluidamodelirasedaklehidrodinamikomteorijompotencijala.Dinamikipritisakkojidjelujenavanjskuljuskukonstrukcijesastojiseodnazovistatikog pritiska uslijed promjene gaza i dinamikog pritiska od valova Nazovi

30

statikogpritiskauslijedpromjenegazaidinamikogpritiskaodvalova.Nazovistatikipritisakjeproporcionalanvertikalnomprogibu,kojisemoeformuliratioprugomuzgona.Dinamikipritisakuslijedvalovapostajeinercijalnasilaoddodatnemasevodeipriguenjaodnastajanjavalova.

9.5.2014

16


Modeliranjeplutajuekonstrukcije: VLFSsuobinoelineilibetonskekonstrukcije.Modelirajusekaolinearno

elastineploeiljuske.Zastatikudiskretizacijuobinosekoristimetodakonanihelemenata(FEM).Takosemjerodavnajednadbaopenitoiskazujekaoizrazizdinamikekonstrukcija:

Ms +Cs +Ks x=fgdjesu:

Ms =matricamasakonstrukcijeCs =matricapriguenjakonstrukcijeKs =matricakrutostikonstrukcijex=vektorpomakavorovaf =vektorekvivalentnihsilauvorovimaoddinamikogpritiskafluida

31

Konstrukcijskopriguenjeseobinozanemarujekodhidroelastinostiuslijedpobudevalovima,jerjeutjecajpriguenjamnogomanjiodpriguenjaodnastajanjavalovauznaajnomperioduvalova.Uzpretpostavkuharmonijskoggibanjax=x0exp(jt)uslijedodreenogpravilnogvalaskrunomfrekvencijomgornjajednadbadobijaoblik:

( 2Ms +Ks)x=f


Zamodeliranjekonstrukcijekoristesesljedeimodeli: Modelploe(izotropnailiortotropna) Sendvirotiljnimodel 3Dkonstrukcijskimodel

Ploastimodelsetemeljinateorijisavijanjaploa. Sendvirotiljnimodelinerotiljisgornjimidonjimploama,kojesumodelirane

membranskimelementima,arotiljbeamelementima. 3Dkonstrukcijskimodeljenajdetaljnijimodel,kojimsemoedobitirealna

raspodjelaglobalnogsavijanja,posmika,torzijskekrutostiimase.Nozadetaljniproraun potrebni su detaljniji podatci o tednim otvorima a trai i mnogo

32

proraunpotrebnisudetaljnijipodatciotednimotvorimaatraiimnogovremenazamodeliranjeiproraun.

Zatosepreporuauporabarotiljnogiliploastogmodelazapoetnufazuprorauna,gdjesetraioptimalnidizajnilidizajnpetlja,adetaljnimodeltrebakoristitiudrugojilitreojfazi.

9.5.2014

17


Direktnametodaiproirenamodalnametodazaprorauninterakcijefluidaikonstrukcije:

KodVLFSpontonskogtipagazjevrlomaliuodnosunahorizontalneizmjere,paseinterakcijaobinorazmatrasamonadonjojpovrinikonstrukcije.Opajednadbaglasi:

((Ks +Kw)+ 2(Ms +M*))x=f*gdjeje:

Kw =oprugakrutostiuzgonaodhidrostatikogpritiskaM* =sloenamatricamasaoddodatnemasevodeipriguenjaodpojavevalova,ovisnaof*=vektor ekvivalentnesilepobudeprouzroenevalovimavode,izraenimpotencijalimanapadnihiprelamajuihvalovaO j d db ij iti di kt ili i d l li

33

Ovajednadbamoeserijeitidirektnoiliproirenommodalnomanalizom.Udirektnojmetodi pomaciVLFSaodreujusedirektnimrjeavanjemjednadbegibanjabezpomoivlastitihoblika(eigenmodes).Uproirenojmodalnojmetodi (modalexpansionmethod)probleminterakcijegibanjatekuineiodgovoraploeserazdvajauhidrodinamikiproblempotencijalabrzineiumehanikiproblemslobodnovibrirajueploesaslobodnimrubovima,zakojisegibanjeploemoeproiritiproizvoljnoodabranimmodalnimfunkcijama.


AlatizaanalizuVLFSpontonskogtipa:

D t lj i htij t i i Detaljniproraunzahtijevatrirazineprorauna:

Razina1:hidroelastinaanalizaodzivauuemsmislu,kojaukljuujesavojne(fleksijske)vibracijeoplateodljusakaVLFSaioptereenjaodvalovananjih

Razina2:analizaodzivakonstrukcije,kojomseproraunavajuunutarnjesileinaprezanjaukonstrukciji

Razina3:lokalnaanalizanaprezanja,kojomseproraunavajuiprovjeravajukoncentracijenaprezanjaokootvoraukonstrukcijskimelementima

34

j p j j

9.5.2014

18


Metodologijaprojektiranja:

P d fi i iji i ti k k t k ij j ij ti D d t i f kt i Podefinicijiinovativnepomorskekonstrukcijenemajupovijesti.Dodatnifaktoriukljuuju:

1. Nepotpunodefiniranailidosadnezabiljeenaoptereenja2. Novaokolinarada3. Nedostatakprovjerenihprojektnihkriterija4. Novimaterijalisrazliitimsvojstvimavrstoe,umornostiikorozije5. Novipostupciizradbe6 Nove konstrukcije s manjom statikom neodreenou (fewer load paths) i veom

35

6. Novekonstrukcijesmanjomstatikomneodreenou(fewerloadpaths)iveomosjetljivostinapogreke


Metodologijaprojektiranja: Dijagramrizikanasl.14pojanjavagodinjuciljanuvjerojatnostotkazivanjaPf . Ordinatajepovijesnavjerojatnostmjereotkazivanja,aapcisaposljedicaudolarima

ipridruenombrojurtava. UzpretpostavkudajecijenaVLFSoko10milijardidolara,pridruenagodinjaPff

trebalabibitiotprilike106.

POKRETNE BUOTINE

TEMELJI

TRGOVAKI BRODOVIKOSINE RUDARSKIH JAMA

BRANETNO

ST

OTK

AZI

VA

NJA

Pf

36

KOMERCIJALNO ZRAKOPLOVSTVO

DRUGE LNG STUDIJE

NEPOKRETNEBUOTINE

PROCJENE AMERIKIH BRANA

BROJ MRTVIH TROAK U US$

POSLJEDICE OTKAZIVANJA

GO

DI

NJA

VJE

RO

JAT

Sl.14 VLFS Dijagram rizika

9.5.2014

19


Projektnikriteriji:

Odgovarajueponaanjeplutajuihstrukturaosiguravasenjihovimprojektiranjemzavijekuporabeodnajmanje100godinauzudovoljavanjesvimpropisanimzahtjevimaupogledusigurnostiiuporabljivosti.

Graninastanja Opis Napomene

Nosivost(ULS)

CjelovitastabilnostkrutogtijelaGraninanosivostkonstrukcije,Graninanosivostsustavazasidrenje

(NijevanozaVLFS)Provjerapojedinihkomponenti

Umornost(FLS)

Otkazivanjespoja standardnozavarenispojeviuunutranjostikonstrukcijeikodsustavaza

Provjerapojedinihkomponentiovisnoopreostalojnosivostisustavaposlijeotkazivanjauslijed

37

sidrenje umornosti

Izvanrednootkazivanje(ALS)

Ukupnasposobnost1)oteenekonstrukcije(uslijedimperfekcijakodgradnjeiliizvanrednihdjelovanjailiuporabnegreke)

Provjeracijelogsustava

1)Sposobnostdaseoduprenestabilnostikrutogtijelailiglobalnomotkazivanjukonstrukcije

Tablica2.Kriterijisigurnosti


Graninastanja:

UprojektnojpetljizaVLFStrebarazmotritibarem4klasegraninihstanjakonstrukcije(Tabl.3).

G i jMjera konstrukcijskog

D fi i ij i jGraninostanjeMjerakonstrukcijskogsudjelovanja

Definicijagraninogstanja

UporabljivostElementi/sklopovi,ponekadpodsustavii

sustavi

Ometanjenormalneuporabe(ukljuujuivojneoperacije)uslijedpretjeranihprogiba,deformacija,vibracija

UmornostElementi/sklopovi,

takoerspojniciizmeumodula

Kritinarazinakumulativnogoteenjauslijedumornostiilikritinaveliina

pukotineodreenapomoufunkcijskihrazmatranja,ilavostinalomi/ilistatike

vrstoe

Elementi/sklopovi,k

Lokalnootkazivanjekaonpr.puknua,b l l h

38

vrstoa takoerspojniciizmeumodula

nestabilnosti,plastinimehanizmiiizvijanje

Globalnootkazivanje

Cijelisustav(upotpunostipovezanimoduli,ilipojedinanimodulikadnisuspojeni)

ruenjecijelekonstrukcije(npr.gubitakstabilnostikojivodiprevrtanju,potonuu,

gubitkupoloaja)(i)kaorezultatprogresivnogotkazivanjaili(ii)u

oteenomstanjuposlijetekihoteenjanekogodpodsustava

Tablica3.VLFSklasegraninihstanja

9.5.2014

20


Kombinacijedjelovanja:

Tablica4.Shemekombinacijadjelovanja

Graninastanja Vrstedjelovanja

Staln

Prom

Upora

Ciklik

Izvan

TokoDjelovanjaizokoliana

mjenjiva

Uestala

Rijetka

abna

ka nredna

omgradnje

UporabljivostUmornost

vrstoa

39

Globalnootkazivanje:(a)progresivnootkazivanje

(b)oteenostanje


Antikorozivnazatita: Antikorozivnazatitaukljuujezatitnepremaze,katodnuzatitu,podebljanje

stijenkiikorozijskimonitoring. Upodrujimagdjesumorskiorganizmiaktivnitrebakoristitipremazeprotiv

zagaenja.

KorozivniokoliMjerakorozije(mm/godina)

Pomorskastrana

Iznadvisokerazinevode 0,3

Visokarazinavodedo1mispodniskerazinevode

0,10,3

1mispodniskerazinevode 0,10,2

Sloj mulja ispod morskog

Morskavoda

SrednjeniskarazinavodaSrednjaniskarazinavode

Srednjavisokarazinavode

Zrak

Zonazapljuskivanja

Zonaplimeioseke

ertikalnipoloaj

40

Slojmuljaispodmorskogdna

0,03

Obalnastrana

Zrak 0,1

Tloiznadrazinevode 0,03

Tloispodrazinevode 0,02

Brzinakorozije

Slojmulja

MorskodnoVe

Tablica5.Mjerakorozije Sl.15Raspodjelamjerekorozijeelikauzraku,morskojvodiimorskomdnu

9.5.2014

21


Sustavizasidrenje:

Lanci/kabeliPomoniokviri(dolphins)

41

Sl.16Razliitevrstesustavasidrenja

Vlanaveza(tensionleg)Lukobran/gat

4.PLUTAJUIMOSTOVI

42

9.5.2014

22

4.1.UVOD

43

tosutoplutajuimostovi? mostovikojisetemeljenanaeluuzgona vertikalnaoptereenjapreuzimajuseuzgonom,ahorizontalna

4.1.UVOD

sustavomsidrenihkablova statikigledanotojemostnaelastinimtemeljima materijaliodkojihjeizraenmogubitidrvo,elik,betonili

kombinacijaspomenutih najisplativijavarijantajeplutajuimostodprednapetog

betona

44

betona

9.5.2014

23

Gradivazaplutajuemostove optimalnavarijantajeplutajuimostodprednapetogbetona:

najjeftinijegradivo

4.1.UVOD

trajnoinajmanjezahtjevnoupogleduodravanja betonjanajboljiublaivavibracijaiizolatorbuke veateinaosiguravaveudinamikustabilnost

45

Prednostiplutajuihmostova: pogodnizadubokevodei/ilipodrujagdjejevodenodno

nepovoljnozatemeljenje l k k /

4.1.UVOD

pogodniupodrujimagdjejevelikimorski/rijenipromet,aosiguranjedostatnogslobodnogprofilajeneisplativoi/ilinemogue(pokretnimost)

utedeuvremenuicijeniizvedbe mostseizvodiuradionici,ipostavljasenalokacijuuvrlokratkomroku

ekolokiprihvatljivijevarijantemostovazbogminimalnihzahvata

46

uokoliuimogunostireciklae seizmikiotpornestrukture

9.5.2014

24

Nedostatciplutajuihmostova:

podloniprirodnimnepogodamavieodklasinihmostova

4.1.UVOD

zboginterakcijesvodom(valovi,plimaioseka)potrebnesuvrlosloeneanalizeufaziprojektiranja

upotrebasloenihnapravazasidrenjemostaiamortiziranjeudara/pokretamostatijekomuporabe

tijekom uporabe treba se strogo pridravati zadanih

47

tijekomuporabetrebasestrogopridravatizadanihsmjernicaineophodnojestalnozahtjevnoodravanje

udobnostvonje(nagibnivelete)uvelikeovisioprirodnimelementima(plima oseka,vjetar,valovi)

4.2.POVIJESNIPREGLED

48

9.5.2014

25

prviplutajuimostovi prvenstvenograenizavojnepotrebe: 513.g.pr.Kr.MandroclesgradizaperzijskogkraljaDariusapontonskimost

prekoBosporapovezujuitakoAzijuiEuropu


49

prviplutajuimostovi: 480.g.pr.Kr.perzijskikraljXerxesVelikidaojenapravitidvamostazaprelazak

vojskeprekoHelespontskogtjesnaca(dananjiDardanel) mostovisuizraenikoristeioko300amacazasvakimostduljineoko2km


50

9.5.2014

26

prviplutajuimostovi: oko100.g.RimskimostprekoDunavazaratoveuDaciji


51

4.3.TIPOVI

52

9.5.2014

27

Pozicijaplutajuihmostovaupodjelipremavertikalnompoloaju:

4.3.TIPOVI

Pozicijauvodi Tipstrukture

Ispodpovrinedna Podvodnitunel

Neposrednoispoddna Uronjenitunel

Konstrukcijapotpunouronjenauvodu Potopljenituneli/ilimost

Temeljipotpunouronjeni

PlutajuimostPoluuronjenitemelji

Pontonskitemelji

53

Pontonskinosai Pontonskimost

Traniceuvodi Amfibijskivlak

Temeljina/udnu Klasinimost

4.4.PRIMJERIPONTONA

54

9.5.2014

28

pontonski mostovi su privremeni prijelazi uspostavljeni postavljanjem pontonskih nosaa

4.4.PRIMJERIPONTONA

ovi mostovi su prvenstveno graeni za vojne potrebe pa su i tipove tih mostova odreivale vojske pojedinih zemalja

veliki razvoj poinje oko 1942.g. za vrijeme 2. svjetskog rata, i nastavlja se kasnije kroz Korejski i Vijetnamski rat

55

4.4.PRIMJERIPONTONA

Pserija

koriteniuVijetnamskomratu

kasnije primijenjeni i u kasnijeprimijenjeniiucivilnojupotrebi

tipoviP1,P2,P3,P4iP5

konstrukcijskisutospecijalnoprojektiraneiznutraukruenezavareneelinekocke

ispitanisunaunutranjipritisak0 14 MP

56

0,14MPa

9.5.2014

29

4.4.PRIMJERIPONTONA

Pserija

povezivanjeseizvodikoristeiugraenaspojnasredstva(muko enskiprikljuak)nasvakomodelemenata

kombinirajuielementePserijemoesedobitivelikaraznolikostoblikaiveliinapremapotrebi

PontonP1kockastogoblika

gornjakolnikaploajeizmjera153x213

57

j jcm

bonestranicesuvisine153cm

debljinalimasvihploaiznosi5mm

nagnutapramanaplohapoetnogizadnjegP2pontonajedebljine10mm

4.4.PRIMJERIPONTONA

Plutajuisuhidok

ploaibonestranicesuizvedeniizelemenataP1

dubinauranjanjaploesekontrolirasakoliinomvodeunutarploe

kadaseploatrebapodii,vodaseizbacujeiznjeupuhavanjem zrakapodtlakom

58

9.5.2014

30

4.4.PRIMJERIPONTONA

Fazeizvedbejednogvojnog

pontonskogmosta

dovozsastavljenihelemenataiistovaruvoduvodu

59

4.4.PRIMJERIPONTONA


pontonskogmosta


rasklapanjesegmenata

60

9.5.2014

31

4.4.PRIMJERIPONTONA


pontonskogmosta


rasklapanjesegmenata okrupnjavanjesegmenataidoplovljavanjeutraenipoloaj

61

4.4.PRIMJERIPONTONA


pontonskogmosta



spajanjeokrupnjenihsegmenataucjelinukojainimost

62

9.5.2014

32

4.4.PRIMJERIPONTONA


pontonskogmosta



spajanjeokrupnjenihsegmenataucjelinukojainimost

spajanjemostas

63

obalomisidrenje mostjespremanzapromet

Maslenikipontonskimost (1993) nakonruenjaMaslenikogmostau

Domovinskomratuzaprometjeprivremenopostavljenpontonskimostduljine279m

t j i i ij d

4.4.PRIMJERIPONTONA

mostjeraenimprovizacijomoddostupnihelemenata

doplovljenebarespojenesuspojnimmostovima(elinimploama)kojimajeosigurankontinuitetprometaidozvoljenipomacibariuslijedvarijabilnevodenepovrine

64

9.5.2014

33

4.4.PRIMJERIPONTONA

Ostalipontonskimostovi

osimprikazanihpostojijonizrazliitihmontanih pontonskihmontanihpontonskihmostovaodpredgotovljenihsegmenata

65

4.5. PRIMJERI PLUTAJUIH MOSTOVA

66

9.5.2014

34

4.5.PRIMJERIPLUTAJUIHMOSTOVA raniplutajuimostovi

GALATAGodina 1912.

LokacijaGoldenHorn,

Istambul,Turska

Duljina 457m

TipPontonski

Tiptemelji

Materijalpontona elik

Brojpontona 26

Sidrenje Lananosidro

Povezivanjenosaa Trnovi

Mehanizam Zakretanje

Max dubina vode 41

67

Maxdubinavode 41

Varijacijadubinevode

0,5/0,14

Brzinastrujevode 0,27m/s

irinamostakolnik14mipjeakestaze

po5,5m

Projektnabrzinavjetra

Most Galata

GoldenHorn(ZlatniRog)je7,5kmdugauvalaBosporskogtjesnacakojiinilukuIstambula.

NajveairinaZlatnorogajeoko700mblizuuaanajveadubinaveaod40m. Poetkomprologstoljeanijebilomoguetemeljitistupovezbogvrloloegtla.


ZatosusagraenadvaplutajuamostaGalataiUnkapani. PrvisuvremeniplutajuimostGalatasagraenjeza40mjeseci1912.godine,a

mostUnkapanijeotvorenzapromet1938.Obamostasuizvelenjemaketvrtke. Kodobamostasukoritenielinipontoniielinirasponskisklopovisbetonskom

kolnikomploom. OriginalnimostGalataduljine460mbiojeuneprekidnojuporabi80godina,dok

nijedolodopoaraudrvenomrestoranunajednomodpontona. Vie od 25% rasponskog sklopa je bilo vrlo oteeno, a 6 pontona je potonulo.

68

Vieod25%rasponskogsklopajebilovrlooteeno,a6pontonajepotonulo. Mostjeobnovljen1,5kmuzvodno. Udaljenostizmeuuzdunoporedanihpontonabilajeoko2,1m,tojezamjetno

ometaloprotokvode. Zbogtogajekodzamjenskogmostasmanjenaduljinapontona,takodajemeu

razmakpoveanna8,1m.

9.5.2014

35

Skraenepontonemoraloseproiritizaosiguranjedostatnenosivosti.Zbogpristupapomonompontonu,kadasejedanodparapontonatrebaopopravitiilizamijeniti,poprenaudaljenost8,5mizmeuparalelnihpontonanijesemoglasmanjiti.Zbogtogasupontoniproireniimesupromijenjenamjestadjelovanjasilavode (sl.17).


Slika 17 Popreni presjek pontona

69

Slika17.Poprenipresjekpontona

Svakipontonteine1500kNsadri21vodonepropusnihpregrada.Projektomjeuzetauobzirmogunostpunjenjavodombilokojedvijepregrade.Ukupnostalnooptereenjenajedanpontonje4,9MN,apokretniteret2,9MN.Limovipontonasusukladnoizvedenidebljine10mm,osimgornjihploaiunutranjihzidovapregradaizvedenihdebljine8mm.

Rasponskisklopinilesubetonskakolnikaploa,spljotenieliniprofili,uzduneelinegredeipoprenielinireetkastinosai,sadauspregnutojizvedbi.elinereetkezavarenesunagornjepojasniceprofila(sl.18).


Stara Nova

AsfaltBetonelik + beton

70

Slika18.Starainovaspregnutakolnikaploa

Rekonstrukcijamostajetrajala19mjeseci.

9.5.2014

36

LaceyV.MurrowBridgeGodina 1940.

Lokacija Seattle,USA

Duljina 2018m

TipPontonskinosai

ekonomskifaktorisuodluiliorjeenjuplutajuegmosta cijenakotanjajebila20%najjeftinijevarijantesklasinim

mostom


MaterijalpontonaPrednapeti

betonsasilikom

Brojpontona25IzmjereL/B/H=

110x18,3x5,m

Sidrenje Kabelskosidro

PovezivanjenosaaTrnoviireetkenakrajevima

Mehanizam Pomicanje

71

Maxdubinavode 75


+0,3/0,9

Brzinastrujevode

Projektnavisinavala 2,4m


28m/s



Duljina 2018m

TipPontonskinosai



beton

Brojpontona 25



Mehanizam Pomicanje

Maxdubinavode 75

72


+0,3/0,9

Brzinastrujevode



28m/s

Potonuo(1990)tijekompopravkaRekonstruiran(1993)

9.5.2014

37

JezeroWashingtonuSeattleujeoko1,64,8kmirokoi32kmdugako.

Dubinavodeiznosi3060m,adnojezeradodubineod60minimekaglina,muljiorganskimaterijal.Timekanislojevinemogupreuzetioptereenjaodtemelja.

Plutajuimostovipokazalisusekaonajuinkovitijikonstrukcijskitipzapremotenjejezera.


Prometprekotihmostovajepreko100.000voziladnevno.

Nakon50godinauporabemostjezatvorenzaprometzbogrekonstrukcijenatriprometnatraka.Naalost,estpontonajetijekomrekonstrukcijepotonulo,apreostalisutekooteeni,zavrijemedugeolujeuvremenupraznikogvikenda,takodasenisumogliuporabiti,tesemoraoizgraditinoviplutajuimost.

Sastojiseod20prednapetih betonskihpontonameusobnokrutopovezanih,takodainekontinuiranisklopduljine2013m.

73

Koliinegradiva:38.250m3;11.350tarmature;1.816tprednapetog elika.

Tipinipontonjeuzdunoprednapet,izmjeraL/B=110m/18,3msagazom3m.Konstrukcijajesanduastasa4elije,podijeljenauvodonepropusnepregrade(Sl.19).


74

Slika19.Tipinipresjekpontona

9.5.2014

38

Svakipontonjeusidrenudnosadvasidrenakablaodgalvaniziranihstrukovapromjera60mm,minimalnenosivosti3MN,pojedannasvakojstranipontona.Koristese2tipasidara,tipAudubokojvodiivrlomekanomtlu(sl.20)itipDuplitkojidubokojvodiudobromtlu(sl.21).


TlocrtTlocrt

Tlocrt

75

Presjek

Slika20.TipA,dubokavodaivrlomekanotlo Slika21TipD,plitkaidubokavodaidobrotlo

Presjek

Sidreno ue Sidro

Sidrena ipka

Sidreno ue

Segment sidra

Sidrena ipka

Presjek

SidratipaAizvedenasuodarmiranogbetonasugraenimcijevimazatrcanjevode,teine860kN.Sputenasunadnojezeraiukljuenesumlaznice,kojerazgrumekotloitakoomoguujudasidrapotonuumekotlojezera,dokihpotpunoneobuhvati.


Nosivostsidraseosiguravapasivnimpritiskomtla.

SidratipaDsugravitacijskogtipa,aineihpuneABploe,svakateineoko2700kN.Ploesupostavljenetamogdjejetloprevietvrdozauklanjanjevodom(water jetting).Nakonsputanjaprveploe,sputajusesljedeedoksenedobijepotrebnanosivostsidra.

76

9.5.2014

39

Konceptplutajuegmosta:

Konceptplutajuegmostaoslanjasenaprirodnizakonuzgonavodezapreuzimanjestalnihipokretnihdjelovanja.

Nema potrebe za konvencionalnim stupovima i temeljima


Nemapotrebezakonvencionalnimstupovimaitemeljima.

Plutajuimostjeuosnovigredanapopustljivim(elastinim)osloncima.

Otpornostnavertikalnadjelovanjajeostvarenauzgonom,ahorizontalnadjelovanjaupoprenomiuzdunomsmjerumostapreuzimasustavsidrenihzatega.

Plutajuimostmoeseizgraditioddrveta,elika,betonailikombinacijetihgradiva,ovisnooprojektnimzahtjevima.

77

p j j

Iskustvojepokazalodasuarmiraniiprednapeti betonskiplutajuimostoviekonomskiuinkoviti,trajniidajenjihovoodravanjeslinoodravanjuklasinihcestovnihgraevina.Betonjedobrogradivozapriguenje vibracijaibukeimnogomanjepodloanpoaruivruinioddrveta,elikaidrugihkonstrukcijskihgradiva.

Projektiranjeiproraun:

ProjektnikriterijiProjektbetonskogplutajuegmostatemeljisenauobiajenojpraksi,koritenojkodkonvencionalnognaknadnoprednapetogbetonskogmosta.


No,obziromdaplutanavoditrebauzetiuobziridodatnekriterije:UdobnostprometovanjatijekomuobiajeniholujaSigurnosttijekomekstremniholujabezveihoteenjaOtpornostnaprogresivnootkazivanjeuslijedprodoravode

ProraunProraunzastatikadjelovanja,stalnaipokretnajevrlojednostavanikoristiseklasinateorijagredenaelastinimosloncima.

78

Primjerice,najveimomentsavijanjaodkoncentriranesileP,kojadjelujedalekoodkrajaplutajuestrukturedefiniranjeizrazom:Mmax = P/4gdjeje = (k/4EI) k = modulpodloge(temelja)

9.5.2014

40

Proraunodgovorakonstrukcijenadjelovanjevjetraivalovajesloenijizbogsluajneprirodetihdjelovanjaokolia.

ZnaajkevjetraivalovazalokacijumostaprikazanesuuTablici6.

Za realnu procjenu dinamikog odgovora mosta na djelovanje valova uzrokovanih vjetrom


Zarealnuprocjenudinamikogodgovoramostanadjelovanjevalovauzrokovanihvjetromprovedenajedinamikaanaliza.

Povratni period Brzina vjetra Znaajna visina vala Period

1 godinji 66 km/h 0,52 m 2,6 s

79

20 godinji 106 km/h 1,00 m 3,3 s

100 godinji 129 km/h 1,22 m 3,7 s

Tablica6:Karakteristikevjetraivalazapoloajmosta

DinamikaanalizaDinamikaanalizatemeljenajenateorijitraka(striptheory),kojajerazvijenazaizraunodgovorabrodovanadjelovanjamora.Osnovatogpristupajepretpostavkadastrujanjeujednompresjekumostaneutjeenastrujanjeudrugimpresjecima.Uporabomteorijetrakaprobleminterakcijevalovaikonstrukcijemoeserijeitianalizomu


Uporabom teorije traka problem interakcije valova i konstrukcije mo e se rijeiti anali om udomenifrekvencija(frequencydomainanalysis).Maksimalniodgovorkonstrukcije(momentisavijanja,posmici,torzija,pomaciirotacije)moguseondaodreditispektralnomanalizomiprobabilistikomrazdiobom.

Jednadbagibanjaimaopenitioblik:

+ + + + + = && &1 2M A X C C X K k X F

80

gdjeje:X=poopenipomakzasvakistupanjslobodeM=matricamaseinercijekonstrukcijeA=dodatnamatricamasa(ovisnaofrekvenciji)C1 =hidrodinamika matricapriguenja (ovisnaofrekvenciji)C2 =konstrukcijskopriguenje

K=matricakrutostikonstrukcije(elastineznaajke,ukljuivoutjecajiodsidrenja)k=hidrostatikakrutost(hidrostatikepovratnesile)F=silekojedjelujunakonstrukciju(ovisneofrekvenciji)

9.5.2014

41



Duljina 2018m

TipPontonskinosai

potonuesrednjihsegmenata(1990)tijekompopravaka:



beton

Brojpontona 25



Mehanizam Pomicanje

Maxdubinavode 75

81


+0,3/0,9

Brzinastrujevode



28m/s

Potonuo(1990)tijekompopravkaRekonstruiran(1993)

EvergreenPointBridgeGodina 1963.


Duljina 2310m

TipPontonskinosai


MaterijalpontonaPredgotovljeni

beton

Brojpontona 33



MehanizamPomicanjeipodizanje

Max dubina vode 61

82

Maxdubinavode 61

Varijacijadubinevode +0,3/0,9

Brzinastrujevode



37m/s

9.5.2014

42

EvergreenPointBridgeGodina 1963.


Duljina 2310m

TipPontonskinosai



beton

Brojpontona 33



MehanizamPomicanjeipodizanje

Max dubina vode 61

83

Maxdubinavode 61


Brzinastrujevode



37m/s

3rd LakeWashingtonBridge

Godina 1989.


Duljina 1771m

TipPontonskinosai



beton

Brojpontona 18



Mehanizam nema

Maxdubinavode 65

84


Brzinastrujevode



28m/s

9.5.2014

43

HOODCANALGodina 1961.

LokacijaWashingtonstate,USA

Duljina 1988m

TipPontonskinosai


nosai


beton

Brojpontona 23



Mehanizam pomini

Maxdubinavode 104

85





28m/s

Zapadnapolovinapotopljenauoluji(1979)

HOODCANALGodina 1961.

LokacijaWashingtonstate,USA

Duljina 1988m

TipPontonskinosai

oluja(1979)tijekomkojejepolamostapotopljeno:


nosai


beton

Brojpontona 23



Mehanizam pomini

Maxdubinavode 104

86





28m/s

Zapadnapolovinapotopljenauoluji(1979)

9.5.2014

44

BERGSYSUNDGodina 1992.

Lokacija Norveka

Duljina 845m

TipPontonskitemelji

4.5.PRIMJERIPLUTAJUIHMOSTOVA novijiplutajuimostovi


beton

Brojpontona 7

Sidrenje

PovezivanjenosaaFleksibilnitapovisa

upornjacima

Mehanizam nema

Max dubina vode 320

87

Maxdubinavode 320





37,54m/s

Reetkastinosaiodelinihcijevi

BERGSYSUNDGodina 1992.

Lokacija Norveka

Duljina 845m

TipPontonskitemelji



beton

Brojpontona 7

Sidrenje

PovezivanjenosaaFleksibilnitapovis

upornjacima

Mehanizam nema

Max dubina vode 320

88

Maxdubinavode 320





37,54m/s

Reetkastinosaiodelinihcijevi

9.5.2014

45

MostBERGSYSUND jetipinograsponaL=105m,ukupneduljine845muhorizontalnojkriviniR=1.300m

oslanjasena7betonskihpontona,kojinespreavajustrujanjamoraiizvedenisubezpotrebezaiskopimanadnumora

to je omo eno primjenom mosta hori ontalnoj kri ini i oslanjanjem na


tojeomoguenoprimjenommostauhorizontalnojkriviniioslanjanjemnaupornjakezauzdune,popreneivertikalnepomakeizarotacijuodtorzije,dokjezasavijanjeokohorizontalneivertikalneosivezazglobna

odabranikonstrukcijskisustavomoguujepomakerazinemora 2,0mbezdodatnihzglobova,jersedeformacijeodpromjeneplimepreuzimajusavijanjemgredeipromjenomgazakrajnjihpontona

rasponskisklopjecijevnareetkavisine7msapojasevimaodelinihcijevipromjera9501200mmidebljinamat=3555mmiispunomodcijevi510620mmi d blji t 14 22

89

idebljinet=1422mm ortrotropnukolnikuplouinekolnikilimt=12mmistandardnetrapezaste

uzduneukrute elikpojasevaikolnikeploejeS460,aispuneS355 ukupnateinaiznosi6.250t

dimenzijepontonasuL/B/H=34/20/67m gazpontonaje4m,akrajnjipontoniimajudodatnuvisinuod1m(ukupno7m)da

preuzmupromjenegazaodvarijacijaplime pontonisuizvedeniodlakogbetonaukupnogvolumena4800m3,razdijeljeniu9

vodonepropusnih pregrada


vodonepropusnihpregrada zazatituodkorozijearmatureugraenajekatodnazatitasartvenimanodama rasponskisklopjenasvakompontonuoslonjenuetiritoke;jedandijagonalnipar

oslonacajenepokretan,adrugiparpreuzimasamovertikalnesile plutajuimostpredajenaupornjakerelativnomaleakcijeodteineiprometa horizontalneakcijeodvalova,morskestrujeidjelovanjavjetrasuvelikeiu

poprenomsmjeruiuuzdunomsmjeruodlunogponaanjakonstrukcije zamjetnevertikalneakcijeprouzroujuvarijacijeplime

90

popreneakcijepreuzimajuneoprenskigumenileajevi projektiranjezapreuzimanjeuzdunihsilaodlukabilojesloenije,jerjetrebalo

osigurativelikunosivostnatlakivlakiosimtogaznaajnurotacijskusposobnost rjeenjejepronaenoumekanimelinimipkamaS550,duljine12mi540mm

debljinet=140mm,kojemogupreuzetivelikeuzdunesile,adovoljnosufleksibilnedasemogusavijatibeztetnihnaprezanja

9.5.2014

46

prijeprojektiranjaskupljenisulokalnipodatciovarijacijamaplime,brzinamamorskihstruja,tevisinama,periodimaismjerovimavalova

izvrenasumodelskaispitivanjaumjerilu1:40zaprouavanjeutjecajahidrodinamikogdjelovanja

Ovajplutajuimostjemanjeosjetljivnadjelovanjevjetraodusporedivogviseeg


j p j j j j j j j j p g gmostazboglunogponaanjauhorizontalnojravniniiprigunogutjecajapontona

imaksimalnistatikiprogibodtekogvozilajevieod4xveinaviseemmostujednakograspona

noplutajuimostmoebitidinamikiuzbuendjelovanjemvalova dinamikoponaanjeuvjetujevieparametara,npr.veliinaioblikpontona,masai

krutostrasponskogsklopaivisine,periodiismjerovivalova uprojektutrebaodreditioptimalnuravnoteuizmeutihparametara,kojisvi

meusobno djeluju pa je teko odrediti odnos izmeu promjene pojedinog

91

meusobnodjeluju,pajetekoodreditiodnosizmeupromjenepojedinogparametraiodgovarajuepromjenedinamikogodgovoraplutajuegmosta

NORDHORDLANDGodina 1994.

Lokacija Norveka

Duljina 1246m

Tip Pontonskitemelji



beton

Brojpontona 10

Sidrenje

PovezivanjenosaaFleksibilneploes

upornjacima

Mehanizam nema

Maxdubinavode 500

92




Projektnabrzinavjetra 27,1m/s

NosaisuelinisanduciKombinacijasazavjeenimmostzbog

osiguranjaslobodnogprofila

9.5.2014

47

NORDHORDLANDGodina 1994.

Lokacija Norveka

Duljina 1246m

Tip Pontonskitemelji



beton

Brojpontona 10

Sidrenje

PovezivanjenosaaFleksibilneploesa

upornjacima

Mehanizam nema

Maxdubinavode 500

93




Projektnabrzinavjetra 27,1m/s

NosaisuelinisanduciKombinacijasazavjeenimmostzbog

osiguranjaslobodnogprofila

WESTINDIAQUAYFOOTBRIDGE

Godina 1996.

Lokacija London,UK

Duljina 94m


TipPontonskitemelji

Materijalpontona

Predgotovljenibeton

Brojpontona 8(4para)

Sidrenje

Potopljenipontonisvlanim

vodilicama

94

9.5.2014

48

YUMEMAIGodina 2000.

Lokacija Osaka,Japan

Duljina 410m

TipPontonskitemelji

usklopu940mdugakogprijelaza stojinadvapontona,otvarasezakretanjemzaprolazak

velikihbrodova



Brojpontona 2

Sidrenjeusidrenipontoni

sgumenimbokobranima

Povezivanjenosaa Prijelazninosai

Mehanizam zakretanje

Maxdubinavode 10

95





42m/s

Nabonimzidovimapontonapostavljenje titanom obloeni elik

YUMEMAIGodina 2000.


Duljina 410m

TipPontonskitemelji

dvostrukilukjeirine38,8m sidrenjesevripredajomhorizontalnereakcijena

gumeneleajeveibonezidovekojisupominizafazuzakretanja

zakretanjesevriotputenjembonihzidovai



Brojpontona 2

SidrenjeUsidrenipontoni

sgumenimbokobranima



Maxdubinavode 10

j p jzakretanjemglavnograsponaremorkerima

96





42m/s

Nabonimzidovimapontonapostavljenjetitanomobloenielik.pominizid

9.5.2014

49


97

YUMEMAIGodina 2000.


Duljina 410m

TipPontonskitemelji

Materijal pontona elik



Brojpontona 2


sgumenimbokobranima



Maxdubinavode 10

98





42m/s

Nabonimzidovimapontonapostavljenjetitanomobloenielik

9.5.2014

50

YUMEMAIGodina 2000.


Duljina 410m

TipPontonskitemelji



Brojpontona 2


sgumenimbokobranima



Max dubina vode 10

99

Maxdubinavode 10




Projektnabrzinavjetra 42m/s


Velikilunimostplutanadvaelinapontona(58x58x8m),ahorizontalnojepridransadvausidrenapontona(dolphins) sbokobranimaodgume.

Tijekomnormalneuporabeplutajuimostomoguujenavigacijskiprolaz135m.Usluajupotrebe,kadjeglavniplovniputzatvoren,cijeliplutajuimostsezaokreepomouremorkera,imeseirinaprolazapoveavana200mivie,toomoguujeprolazvelikihbrodova.

Kadaseukaepotrebazapokretnimmostomnormalnoserazmatrajurazliititipovi,rasklopni,vertikalnopodizni,zaokretniipovlani.

100

p , p , p , p

9.5.2014

51


Upreliminarnojfaziprojektadetaljnosurazmatransvitimoguitipovi,osimrasklopnogtipa,srazliitihaspekata,ukljuivonainsidrenja.UsporedbarezultatadanajeuTablici7.

Podizni most Plutajui most Plutajui most Zaokretni most Povlani most

Shematski(Jedinica:m)

Isplativost

Krutost konst.

Teina izvedbe

Pokretljivost

Plutajui most j(Zaokretni tip) (Ovjeeni most)

Povlani most

101

Ukupna ocjena

Teina odrav.

Pomaci tla

j

Uporabivost

Tablica7:Usporedbarazliitihpokretnihmostova


Konanojeodabranzaokretnitipmostaizsljedeihrazloga:

1) Mosteserijetkootvarati.Otvaranjepomouremorkerazahtijevamaluenergijuiminimalnuopremu.p

2) Utjecajslijegavanjaikonsolidacijetlanaumjetnimotocimanemautjecajanaplutajuimost.

3) Mostseizraujeuvelikomdokuiukomadudoplovljavanamjestougradnje.Radovinaizradbidonjegigornjegustrojatakosemoguodvijatiistiovremeno,imesebitnoskraujevrijemeizgradnjemosta.

Zarasponskisklopplutajuegmostapredloenasurjeenjasreetkamailukovimas jednim ili dva luka

102

sjednimilidvaluka. Konanojeodabranorjeenjesdvalukazbognajveeukupnekrutostiipotencijala

zaminimizacijuutjecajavalovailokalnihkrivljenjauslijedujednaenjafleksijskeitorzijskekrutostiuzdumosta.

9.5.2014

52


Tehnikiizazovi:Dijagramtoka(flowchart)zaprojektiranje:

POETAK

Odreivanje projektnih uvjeta (ceste,vodeni putevi,uvjeti otvaranja mosta)

Odreivanje optereenja i uvjeta tla (prirodna promjenjiva opt., pomaci tla itd.)

Od i j j kt ih k it ij

Preliminarni proraun pristupnih raspona

Prouavanje protumjera za pomake tla

Studija seizmike otpornosti

Konano oblikovanje pristupnih mostova(Rasponska konstr., donji ustroj i temelji)

Projektiranje mosta(Rasponska konstrukcija i pontoni/

Podaci o vjetruTestovi u vjetrovnom tunelu

Analiza pomaka tla

Ispitivanja s krutim modelom u velikim vodenim bazenima

Testiranje znaajki gumenih bokobrana

Hibridni simulacijski testovi

Odreivanje projektnih kriterija

Preliminarno konstrukcijsko projektiranje plutajueg mosta(Odreivanje osnovnih specifikacija)

Prorauni stabilnosti

Prouavanje sustava sidrenja(Odreivanje sustava sidrenja i podaci o

bokobranima)

Nelinearne simulacije(Analiza pomaka zaokretnog mosta)

KRAJProjektiranje sustava sidrenja(Pomini zid/baza sidrenja)

Otvaranje/zatvaranje

103

( p j pPrilazni gredni mostovi/

Oslonci i dilatacije)

Dinamika elastina analiza konstrukcije(Elastina analiza odziva konstr. uslijed

djelovanja valova,Odziv konstrukcije na udare vjetra)

Dodatna oprema(Zatita od udara,

Zatita od korozije)

KRAJ

Ispitivanja s elastinim modelom u velikim vodenim bazenima

( j )

Studija seizmike otpornosti(Analiza dinamikog odaziva)

Projektiranje sustava za zaokretanje

Ispitivanje sustava zaokretanja u vodenim bazenima

Simulacija vonje(Studija sigurnosti i udobnosti vonje)

Priprema prirunika za uporabu

Priprema prirunika za odravanjeProraun umornosti

Provjera graninog stanjai


Osnovnitehnikiizazovisunavedeni,kakoslijedi:1)Unaprijedtrebaodreditiispravneuvjeteokolia,odgovarajuezalokacijumosta,jerjeplutajuimostmnogoranjivijinameteorolokeioceanografskeuvjetenegokonvencionalnivrstimost.2)Gibanjeplutajuegmostauslijeddjelovanjavjetraivalovamorasedetaljno) j p j g j j j j jprouitiiuklopitirezultateuprojekt.3)Sigurnostiudobnostprometavozilamorabitizadovoljenaikodgeometrijskihpromjenaoblikakolnikauzrokovanihstrujanjemmora(plimaioseka)igibanjemkonstrukcije.

4)Znaajkebokobranaodgume,kojisekoristekaosidrenipriguivaimorajuseustanovitiiuzetiuobziruprojektu.5)Moraseprocijenitiutjecajpomakatlanakonstrukcijumostaikodprojektiranjauzeti u obzir

104

uzetiuobzir.6)Plutajuimostovisuopenitoizoliranitipovimostova.Toopeshvaanjemorasepotvrditizbogseizmikesigurnosti,apomaciuslijedpotresamorajuseproraunatiiukljuitiuprojekt.7)Neophodnojeizraditiuputezaotvaranje/zatvaranjemostaizanjegovoodravanje.

9.5.2014

53


Projektniuvjeti:

osnovnabrzinavjetra(navisini10miznadpovrinemora):42m/s(povratniperiod100godina)najvea brzina vjetra za prometovanje: 20 m/snajveabrzinavjetrazaprometovanje:20m/snajveabrzinavjetrazaotvaranje/zatvaranjemosta:15m/snajvearazlikaplimeioseke+4,8m0,52m;ukupno5,32m konstrukcijanakoti0m

proraunskival:H1/3=1,4m(temeljempodatakaotajfunimaiolujamau40godina,rezultataproraunaprelamanjavalova(wavediffraction)zaplovniputitemeljemrezultatapokusavelikogmjerilaurezervoarusvodom.brzinastrujanja:zanormalneuvjete0,2m/spremapostojeimpodacima;0,5m/s

105

zaolujei2,6m/szatsunami


SustavdjelovanjaKombinacijadjelovanja

Faktorpoveanjadoputenihnaprezanja

Standardno D+U+L+I 100

Kombinacijedjelovanja:a)Plutajuestrukture(Rasponskisklop,ponton,klinzazaokretanje)

Temperatura D+U+L+I+T 1,15

Oluja D+U+W+WP 1,20

Potres D+U+EQ 1,50

Zaokretanje D+U+W+WP+DR 1,25

Gradnjaidoprema D+U+W+WP+ER 1,25

Sustav djelovanjaKombinacija Faktorpoveanja

b)Usidreniponton(ukljuujuipominizid,potpornugredupominogzida,sidreniokvirpominogzida,betonskiponton,bunarskotemeljenjeelinimcijevnimpilonima,bokobrane)

106

Sustavdjelovanjaj

djelovanjap j

dozvoljenogstresa

Standardno D+U+GD 1,00

Temperatura D+U+T+GD 1,15

Oluja D+U+W+WP+GD 1,50

PotresD+U+EQ+ GD (: koeficijent) 1,50

Zaokretanje D+U+W+WP+DR+GD 1,25

D: Vlastita teina WP: Pritisak valaL: Promjenj.djelovanje PD: Sila plimeI: Udar GD: Utjecaj pomaka tla U: Uzgon SD: Utjecaj pomaka toke osloncaE: Pritisak tla DR: Prometno optereenje W: Djelovanje vjetra ER: Optereenje kod gradnjeT: Utjecaj promjene temp. CO: Udar brodaEQ: Potres TU: Utjecaj tsunamija

9.5.2014

54


Provjeraravnotee(EQU):Stabilnostnaprevrtanjejebitanuvjet.NeophodnojedajevertikalnaudaljenostizmeuteitakonstrukcijeipoprenogmetacentraTGM

i i ( l )

Moment ispravljanja

Krak ispravljanja

(Metacentar)

t itpozitivna(Sl.22).Taprovjeraprovedenajezatrisluajaoptereenja:bezpokretnogoptereenja,snesimetrinimpokretnimoptereenjemispunimpokretnimoptereenjemDinamikastabilnostprovjerenajepremaizrazu:Povrina(A+B)1,4xpovrina(B+C) sl.23

teite

Sl.22 Sredite uzgona, teite i metacentar

srediteuzgona

107

Toznaidastabilizirajuimomentmorabitinajmanje1,4xveiodnapadnogmomenta.

Sl.23 Dinamika stabilnost

Kut nagiba (Kut uslijed poplave)M

omen

t

Moment naginjanja uslijed vjetra, itd.


Nainsidrenja(vezanja):

Plutajuimostjezavertikalnadjelovanjapoduprtuzgonommorskevode.Potrebnojeihorizontalnopodupiranje(vezanje)zapreuzimanjehorizontalnihsilaod vjetra valova i potresa to se ostvaruje sidrenjemodvjetra,valovaipotresa,toseostvarujesidrenjem.Trirazliitanainavezanjarazmatranasuzaprimjenu:

vezanjevlanimelementima lancima(anchorchainmooring) potopljenosidrenje(submersiblemooring) vezanjegumenimbokobranima

Yumeshima Maishima

Gumeni bokobranReakcijski

zid

Potporna greda

Plutajui most

AB ponton

a) Metoda pominim zidom

108

Utvrenojedavezanjegumenimbokobranimanajuinkovitijeograniujegibanjamosta,aosimtogajeinajekonominije.Postojedvijemetodevezanjagumenimbokobranima:pominizidoviiveznipriguiva(Sl.24)

a) Metoda pominim zidom

b) Metoda veznim priguivaem

Univerzalni zglob

Dolphin

Damper

Vezni tap

Sl.24 Shema sidrenih sustava

9.5.2014

55


Usporedbaznaajkimetodaiskazanajeutablici8.

Metodapominimzidom Metodaveznimpzidom priguivaem

Gibanjemostagibanjekodvjetraivalovajerelativnomalo;tokavezanjanaraziniteita

gibanjekodvjetraivalovajerelativnoveliko;tokavezanjanarazinipontona

Tehnikiproblemielinipokretni20m

visokizidveznimehanizam

Temelj(dolphin)tokadjelovanja

optereenjavisoko velikimoment

tokadjelovanjaoptereenjaniskomali

moment

109

Tablica8:Usporedbametodasidrenja


Sl.25 Ispitivanjeuvjetrovnomtunelu

110Sl.26Pokusnakrutommodeluzagibanjeusidreneplutajuestruktureuslijedvalova

9.5.2014

56


Sl.27 Ispitivanjenaelastinommodeluzaelastiniodgovoruslijeddjelovanja valova

111Sl.28 Ispitivanjeljuljanjaioperacijaprivremenihusidrenja


Projektrasponskogsklopa:

YumeshimaMaishima

(a) Model vertikalnog optereenja

Uzgonnasvakipontonizraunatjezavertikalnuopruguusvakomvorupontona.Elastini odgovor plutajue strukture za djelovanje vjetra i valova provjeren je

YumeshimaMaishima

(a) Model horizontalnog optereenja

Modeli za statiku analizu

112

Elastiniodgovorplutajuestrukturezadjelovanjevjetraivalovaprovjerenjedinamikomanalizomzaudarvjetraidjelovanjevalova.Unutarnjesileodstalnogoptereenja,valova,strujanjaibonognaginjanjauzrokovanihvjetromivalovima,dobijenestatikimidinamikimproraunimasusuperponiranezadimenzioniranjekonstrukcije.

9.5.2014

57


Projektpontona:KonstrukcijapontonaprikazanajenaSl.29Vanjskiokvirpontonajedvotrupnakonstrukcija, kojuinevanjskizidiunutarnjivodonepropusni zid,ugraenna3munutarvanjskogzida. Vanjski zid

Dvostruki zid (trup)Pojed.zid (I nosa)

Oslonac

Zaosiguranjeodudarabrodavanjskagranicakonstrukcije,unutarkojesusmjeteniosloncimosta,jeizmaknuta6mpremaunutraodvanjskogzida.

Poprena greda

Uzduno rebro

Uzduni nosa

Gornja ploa(Donja ploa je iste strukture)

Sl.29 Konstrukcija pontona

Strana Optereena povrina

113

Opruge za pritisak vode

Pritisak vode

unutarnji zidSl.30 Model pontona konanim elementima


Sigurnostprotivudarabroda:Koritenjedinamiki3DMKEmodel(sl.31).

Ponton

Rezultati prorauna pokazuju da se od udara broda

Vanjskizid Vodonepropusni

unut.zid

Dio pramca broda

Sl.31 Udarac broda MKE

1) Deform.vanj.zid

114

Rezultatiproraunapokazujudaseodudarabrodavanjskiziddeformiraza1,7minedotievodonepropusniunutarnjizid,takodaakiakojevanjskiziddjelominooteen,vodanemoeuiunutarunutarnjegzida,panemautjecajanaprometovanjenamostu.

2) Deform.unut.zid

3) Deformacije dijelova uslijed udara broda

Sl.32 Rezultati analize udara broda MKE

9.5.2014

58

DUBAIGodina 2007.

Lokacija Dubai,UAE

Duljina 300m

Brojpontona 2

Piloti zabijeni


SidrenjePilotizabijeniporedmosta


Projektnabrzinavjetra 44m/s

115

Documents

11_Plutajuce_strukture