VURDERING AV SKIPSSTØT VED SUNDLØKKA I NEDRE GLOMMA

Transkript

1 Prosjekt 1 / 19 VURDERING AV SKIPSSTØT VED SUNDLØKKA I NEDRE GLOMMA Rev Dato Tekst Utført: Kontroll: Designforutsetninger SON CAT

2 Prosjekt 2 / GENERELL INFO I likhet med strandsonen i mange byger, planlegges det å bygge boliger i strandsonen ved. Farleden oppstrøms Borg Havn har en seilingsdybde på 10,5m eller dypere som gjør det mulig for mellomstore skip med dypgående inntil 10m å seile oppover. Rett nedstrøms Alvim som ligger rett over kanalen i forhold til Sundløkka, har farleden et grunnere parti med silingsdybde ned mot 7,3m som legges til grunn for skip som kan passers Sundløkka. Det er i første rekke gods som flytende produkter og bulk som transporteres på elvekanalen. Kart som viser dagens elvekanal med planlagt utbygging vist med rød sirkel, Borg Havn markert med grønn sirkel og øvre havn (vanndybde 5,5m) markert som lys blått punkt. Rød strek viser øvre grense for farled, orange punkt viser kaiene ved Alvim og gul sirkel viser grunnere farled med dybde ned mot 7,3m.

3 Prosjekt: Port-CAT Prosjekt 3 / 19 Det er planer om en større utbygging ved Sundløkka som ligger nedstrøms Sandesundbroa (E6) og boligblokkene planlegges til dels ut i vannet. Som figuren viser planlegges boligutbyggingen i en ytterkant av sving i farleden. Boligutbygging er planlagt utført som boligblokker plassert vinkelrett på seilingsleden. I tillegg har skipsleden en betydelig retningsendring i området. Fra sør må man først ta en 55⁰ retningendring mot vest deretter rette opp skipet mot nord før en siste retningendring på 45⁰ mot øst og anløp til kai.

4 Prosjekt 4 / 19 Planlagt boligutbygging er vist litt mer detaljert nedenfor. Avstanden fra Borg Havn og opp mot Sarpsborg rundt 14km. Ved den øvre kaien har elveløpet en bredde på ca 220m som også danner en fysisk øvre grense for en snusirkel for skipet. Med en sikkerhetssone tilsvarende 0,2 LOA forut og akter vil de største farbare skipene ha en potensiell lengde på opp mot 160m. Farledens dybde tilsier at havgående fartøy kan benytte farleden, men at dypgående og ikke skipets lengde blir begrensende faktor. Det er 2 broer som krysser farleden, Sandesundbroa (E6) og Fredrikstadbroa.

5 Prosjekt 5 / 19 Fredrikstadbroa med 39,5m seilingshøyde: Sandesundbroa med 30m seilingshøyde: Fri seilingshøyde under broene tilsier at betraktning om støt fra skip kan begrenses til å omfatte skip med lav friseilingshøyde som kjemikalie/olje skip og bulkskip.

6 Prosjekt 6 / 19 2 Designskip Det tas utgangspunkt i skip som kan benytte kanalen slik den er i dag, selv om mudring av et parti nedstrøms Alvim potensielt kan gi større skip forbi Sundløkka. Basert på info i kapittel 1 (vanndybde, skipets lengde og høyde på overbygning), er det vanndybde på 7,3m som begrenser størrelsen på skip som kan passere Sundløkka i dag. Med utgangspunkt i 7,3m og antatt løsmasser i elvebunn, gir retningslinjer for kanaler en klaring under kjølen på skipet på minst 0,4m som begrenser skipet dypgående til 6,9m. Technical Notes of the Ports and Harbour Reseach Institute og Port and Harbour Bureau of Ministry of Transport, Japan har utarbeidet tabeller over skipsstørrelser med utgangspunkt i data hentet fra Loyds skipsregister, og som er angitt i boken «Port Designer s Handbook» av rådgivende ingeniør Carl A. Thoresen, Port-CAT. Ut fra tabellen og geometriske betraktninger tidligere i dette dokumentet velges det å ta utgangspunkt i et cargoskip/bulkskip med størrelse DWT og deplacement tonn som markert under. Dimensjoner hentet fra Loyds skipsregister. I en senere fase kan det undersøkes om vanndybde ved Borregård s kaier på Melløs (Oppstrøms E6) kan legges til grunn for fastsettelse av designskip. Vanndybden ved disse kaiene er 5,5m som vil begrense skipets dybgående til 5,1m og ifølge tabellen over, redusere deplacement til tonn med påfølgende redusert intensitet av støt fra skip.

7 Prosjekt 7 / 19 3 Naturlaster Vind Utgangspunkt for bestemmelse av vindlast er NS-EN Laster på konstruksjoner, Del 1-4: Allmenne laster. Vindlaster. Denne vurderingen fokuserer på ulykkeslaster (støt fra skip) og vind kan til en viss grad påvirke et ulykkes-senario. Elveløpet ligger imidlertid en del lavere enn rundt-liggende terreng og gir således god vindskjerming for sidevind på skipet. Langsgående vind påvirker skipet i mindre grad da vindfanget ikke er stort og ikke gir avdrift mot land, men snarer stabiliserer skipet ved å trykke mot projisert sideareal og således rette det opp. Lettskip eller skip uten last har større vindfang enn lastet skip som angitt i tabellen foran. Vi anser ikke vindlast som aktuell i kombinasjon med ulykkeslast. Islast. Islast er ikke en aktuell problemstilling i forhold til et ulykkes-senario. Dersom det oppstår perioder med vesentlig isgang, regnes ikke kanalen farbar. Isen vil også følge strømmen i kanalen og dermed virke som en retningsstabiliserende faktor. Islast medtas ikke i videre betraktninger. Bølger. Området ligger ca 14km oppstrøms sjøen og det er ikke innlandssjøer som kan bygge opp vind-genererte bølger i området. Bølgers påvirkning på et ulykkes-senario er neglisjerbare og medtas ikke i videre betraktninger.

8 Prosjekt 8 / 19 Strøm. Farleden opp mot Sarpsfossen er også utløpet til Norges største elv med vannføring godt over 2 000m 3 /s for årlig flom og oppunder 4 000m 3 /s for 100 års flom for Sarpsfossen. Elvekart over området:

9 Flomberegning for nedre Glomma (Kilde NVE) er vist nedenfor. Prosjekt 9 / 19 Bilde som viser midlere vannføring i Glomma ut av Øyeren over året. Som overslag benyttes 600m 3 /s i strømanalyser.

10 Prosjekt 10 / 19 Flyfoto med inntegnede dybdekoter: ALVIM SUNDLØKKA Området hvor rød strek ligger på flyfoto har elven en dybde opp mot 10m, en bredde på ca 150m samt et beregnet snittareal av kanal på ca m 2. Ved middelvannføring er gjennomsnittlig strømningshastighet 600/1000 = 0,6m/s. Det er rimelig å forvente en strømningshastighet som er 50 % til 100 % høyere enn gjennomsnittlig strømningshastighet mot overflaten. Sundløkka ligger i ytterløp av kanalen som også gir høyere strømningshastighet i motsetning av Alvim som til dels er grunnere og ligger i en bakevje. Det er sannsynligvis betydelig endring i vannstand ut fra avrenning i Glomma. Lav vannføring gir lav vannstand og flom gir høy vannstand. Vi har ikke tall på lokale vannstander i området. Dette betyr at forholdet mellom beregnet strømningsareal og vannføring i elva ikke gir en lineær økning i strømningshastighet da øket vannføring gir større strømningsareal. Hastighet av strøm i farleden vil påvirke et ulykkes-senario i området da skipets nødvendige styrehastighet øker tilsvarende som hastighet av strøm i området og høyere hastighet gir større intensitet på støt ved påkjørsel.

11 Prosjekt 11 / 19 4 Påkjørsel fra skip (ulykkesgrensetilstand). Støt fra skip håndteres i.h.t NS-EN :2006+NA:2008. Utbyggingsområdet defineres å ligge ved skipsleden og standarden oppgir en skipshastighet på 5 m/s som tilsvarer oppunder 10 knop. Denne hastigheten er sannsynligvis alt for høy ut fra stedlige forhold og en hastighet på 5 knop (2,5m/s) + strømningshastighet vurderes å være mer riktig. Strømmens hastighet vurderes å være i størrelsesorden 1,0m/s ut fra betraktninger i kapittel 3 slik at skipets hastighet ved eventuelt støt mot konstruksjoner vurderes å ligge mellom standardens oppgitte verdier og settes til 2,5+1,0 = 3,5m/s.

12 Prosjekt 12 / 19 Området trafikkeres av havgående skip med størrelse inntil designskip om angitt i kap. 2. Skipets hastighet ved eventuelt støt mot konstruksjoner settes lik 3,5m/s. I område har seilingsleden er retningsendring rundt 55⁰ slik at det må tas hensyn til støt fra baugen som gir det største støtet dersom konstruksjoner må designes for å motstå støt fra skip.

13 Prosjekt 13 / 19 Støt [kn] Støt [kn] Figuren viser støtlaster som funksjon av skipets deplacement ved hastighet 5 m/s. Forholdet mellom skipets deplacement og intensitet på støt, viser en tilnærmet rettlinjet funksjon slik at interpolering av verdier kan benyttes for å fastsette støtkraft. Et skip med tonn deplacement gir følgende støtkraft fra baugen. A d (5,0m/s) = ( ) (( )/( )) A d (2,0m/s) = ( ) (( )/( )) A d (3,5m/s) = ( ) ((3,5-2,0)/(5,0-2,0)) = kn. = kn. = kn. Relevant støt fra baugen i ulykkesgrensetilstand:= kn.

14 Prosjekt 14 / 19 5 Lastkombinasjoner i.h.t NS-EN1990:2002. Tillegg A2 Anvendelse for bruer. Ulykkesgrensetilstand og seismiske situasjoner: Støt i ulykkesgrensetilstand kombineres med øvrige laster som angitt i tabellen over.

15 Prosjekt 6 Beskrivelse av kanal ved byggested og vurdering av tiltak 15 / 19 Skipsstøtvoll: Vi vurderer skipsstøtvoll til å være en lite aktuell løsning. Farleden er dyp i området og en skipsstøtvoll vil resultere i vesentlig utfylling med påfølgende innsnevring av elveløpet. Det er også høyst usikker (lite sannsynlig) at NVE gir tillatelse til å snevre inn elveløpet slik at etablering av skipsstøtvoll vil initiere en usikkerhet i prosjektet fremover. Sannsynligvis må også Kystverkets godkjenne løsningen. Bygning med statisk kapasitet til opptak av skipsstøt: Vi har vurdert også dette til å være en lite aktuell løsning. Design av en bygning med kapasitet til å oppta støt fra skip vil kreve et svært kraftig bæresystem. Det kan selvsagt utføres kost/nytte beregninger, men sannsynligvis vil kostnader med en slik løsning bli alt for høye.

16 Prosjekt 16 / 19 Avledende konstruksjoner i farleden: Det er mulig å bygge konstruksjoner i kanalen på utsiden av Sundløkka med avvisende effekt på skip som treffer dem slik at skipet styres bort fra bakenforliggende områder og bygninger. Denne type konstruksjoner må imidlertid designes med høy kapasitet på opptak av kinetisk energi fra skipet som igjen gir relativt høye byggekostnader. Slike konstruksjoner kan designes med begrenset innsnevring av elveløpet slik at godkjennelse fra NVE sannsynligvis ikke er like krevende som godkjennelse av skipstøtvoll. Rent praktisk kan det settes vertikale peler ute i kanalen med horisontale stag inn mot land og langsgående kontinuerlig ledeskinne tilsvarende et rekkverk langs en veg. Alternativt kan det bygges en forenklet, men kraftig kontinuerlig spuntvegg i farleden som avstives fra toppen av spuntveggen med kraftige støtte-stag 45 0 grader ned mot og inn i elvebunnen. Vi vil imidlertid ikke anbefale avledende konstruksjoner i utgangspunktet, men snarere at dette benyttes som en nødløsning. Trekke bygningskroppen tilbake fra elvebredd/kaifront: Denne løsningen vil fungere og vil ikke kreve godkjennelse offentlige myndigheter utover normale prosedyrer ved reguleringsarbeider. Da skrått støt fra baugen er den mest aktuelle støtretningen og skipets skrog har betydelig overheng i baugen anbefales det å trekke bygninger tilbake en avstand ca. 1/3 av skipets bredde fra elvekant som tilsvarer ca 6m. Bilde som viser typisk overheng i baugen på et skip.

17 Prosjekt 7 Kommentarer og diskusjon Standarden åpner for bruk av kvantitativ risikoanalyse. Konsekvenser settes opp mot sannsynlighet for uønskede hendelser. 17 / 19 Støtlasten beregnet i kapittel 2 er høyst reell ved påkjørsel av skip og design av bygninger som kan oppta støtlasten fra skip regnes ikke som regnskapsmessig gjennomførbart.

18 Prosjekt 18 / 19 Da det er planlagt å bygge boligblokker delvis ut i elven, vil direkte påkjørsel fra skip høyst sannsynlig medføre total kollaps av bygningens ytre del og således svært store konsekvenser med stor fare for tap av menneskeliv. Farledens retningsendring er ugunstig med tanke på maritim sikkerhet og øker også risikoen for skipspåkjørsel i forhold til øvrig del av farleden. Tallfesting av sannsynlighet for påkjørsel vurderes å være så usikker at vi ikke vil angi dette. Kombinasjon av svært store konsekvenser og usikker sannsynlighet gjør at kvantitativ risikoanalyse ikke vil ligge innenfor akseptabelt risikonivå ved å utelate støt fra skip i en ulykkessituasjon slik at støt fra skip må medtas i den videre planleggingen.

19 Prosjekt 19 / 19 8 Konklusjon Det tas hensyn til skipsstøt (ulykkeslast) ved bygging inntil og til dels ut i skipsfarleden oppstrøms Borg Havn. Ulykkeslast anbefales kombinert med øvrige laster som angitt i kapittel 5. Å trekke bygningskroppen minst 6m bakenfor blokkmur eller kaikonstruksjon langs farleden/elva, regnes som den beste løsningen og anbefales. Ved valg av denne løsningen behøver man ikke ta hensyn til direkte støt fra skip på bygninger. Bygninger må designes slik at støt fra skip mot avledende konstruksjoner (blokkmur, kai, peler, spunt, etc) ikke videreføres mot bygninger med påfølgende kollaps.