Faalkansanalyse van het zeetransport van tunnelelementen

Abstract

Het wordt steeds moeilijker voor een tunnelproject een locatie te vinden voor het bouwdok voor de tunnelelementen. Het is daarom aantrekkelijk een bestaand bouwdok te gebruiken en de tunnelelementen over langere afstand te vervoeren, desnoods over zee. Om het transport van een tunnelelement over zee te bewerkstelligen zijn een aantal facetten belangrijk te onderzoeken. Als eerste is gekeken naar wat voor golfhoogten in de zomerperiode, te weten mei, juni, juli en augustus, voorkomen op de Noordzee voor de Nederlandse kust. Dit is gedaan door golfhoogte- en golfperioden-waamemingen van 13 jaar, verkregen bij het RIKZ, van het meetstation IJmuiden, te ordenen. De waargenomen significante golfhoogten zijn gescheiden in significante golfhoogten van zeegang en van deining. Door lineaire regressie toe te passen op de gescheiden waamemingen, namelijk met behulp van de Kleinste Kwadraten Methode, zijn de "best fits" verkregen van de kansverdelingen voor zowel de significante golfhoogten van zeegang en van deining als voor de piekperioden en golfsteilheden van zeegang. De kansverdelingen bleken voor de significante golfhoogte van zeegang Gumbel verdeeld te zijn, voor de significante golfhoogte van deining Frechet verdeeld, voor de piekperiode van zeegang Gaussisch en voor de golfsteilheid ook Gaussisch verdeeld. Daama is onderzocht hoe en op welke manier het tunnelelement bezwijkt onder golfbelastingen. Het ontwerp-tunnelelement bezwijkt doordat wringende momenten en verticale dwarskrachten te groot worden. Het element bezwijkt dan doordat de belastingen de sterkte van een dilatatievoeg overschrijden. Het sleeptransport kan dus plaats vinden als gedurende het zeetransport niet te grote belastingen optreden. Dit is in een programma gesimuleerd door voor alle variabelen, dit zijn de significante golfhoogten van zeegang en van deining alsmede de piekperiode van zeegang, waarden te trekken uit de lange termijn verdelingen. Als deze kunstmatige golfvoorspelling, een transportduur vooruit, voldoet aan een gekozen vertrek- of vaarcriterium worden de optredende belastingen in het tunnelelement berekend. Op deze manier kan met het simulatieprogramma een gehele zomerperiode worden doorlopen. Gedurende de simulatie worden ook de wachttijden bijgehouden. Per vertrekcriterium worden daama de belastingsverdelingen bepaald. Gegeven de ontwerpsterkte zijn via deze belastingsverdelingen de faalkansen per criterium te berekenen. Vervolgens wordt met behulp van een beslissingscriterium het optimale vertrekcriterium bepaald waarbij het tunnelelement getransporteerd kan worden zodat de acceptabele faalkans gedurende het sleeptransport niet wordt overschreden. Dit optimale vertrekcriterium wordt verkregen door de verwachte schadekosten, die onstaan door te transporteren, en de verwachte wachtkosten tegen elkaar af te wegen.