Probabilistisch Ontwerpen van Verticale Golfbrekers

Abstract

De steeds groter wordende diepgang van zeeschepen vereist dat golfbrekers op grotere dieptes aangelegd moeten worden. De kosten van stortsteen golfbrekers op grote dieptes zijn aanzienlijk hoger dan op kleine dieptes. Verticale golfbrekers lijken een betere alternatief te zijn met betrekking tot de totale kosten prestatie, standaardisatie, kwaliteitscontrole, milieu aspecten, uitvoering en onderhoud. Vanwege het stochastische karakter van golfbelasting en sterkte-eigenschappen lijkt een probabilistische ontwerpmethode de beste oplossing voor stabüiteitsproblemen van verticale golfbrekers te zijn. Bezwijkmechanismen van verticale golfbrekers zijn met probabilistische ontwerpmethoden onderzocht. Voor dit doel is een verticale golfbreker, geplaatst boven een vrij hoge stortsteenfundertng bekeken. Na een opsomming van de belangrijkste bezwijkmechanismen te hebben gemaakt, zijn enkele bezwijkmechanismen verder uitgewerkt. Probabilistische berekeningen zijn zowel op niveau II (Approximate Full Distribution Approach) als op niveau III (Monte Carlo) gemaakt. De resultaten van beide methoden zijn met elkaar vergeleken door voor een aantal caissonbreedtes de faalkans te bepalen en in een grafiek uit te zetten. Ten slotte is gekeken naar de faalkans van het totale systeem dat bestaat uit de onderzochte bezwijkmechanismen. Uit de berekeningsresultaten blijkt dat van de onderzochte bezwijkmechanismen, het landwaarts afschuiven van de ondergrond het grootste bezwijkgevaar oplevert. Het zeewaarts afschuiven van de ondergrond (d.w.z. bij een golfdal) heeft daarentegen een zo kleine faalkans dat die verwaarloosd kan worden. Uit de niveau II berekeningen is gebleken dat bij alle mechanismen de variantie van de significante golfhoogte de grootste bijdrage heeft in de variantie van de betrouwbaarheidsfunctie van elk mechanisme. Vergelijking van de resultaten van berekeningen op niveau II en Monte Carlo simulaties laat zien dat de twee methoden niet altijd vergelijkbare resultaten geven. De reden dat een niveau II berekening voor sommige bezwijkmechanismen faalkansen levert die afwijkend zijn van faalkansen uit een Monte Carlo simulatie zou in de niet lineariteit van de betrouwbaarheidsfuncties kunnen liggen. Voor een verder onderzoek wordt aanbevolen om ook via een volledige integratie, per bezwijkmechanisme, het verloop van de faalkans als functie van de caissonbreedte te bepalen en met de niveau II en Monte Carlo resultaten te vergelijken.