Kraftidentifiserer bruer

Brudesignere må vite hvilke krefter som virker på konstruksjonen og gir bevegelser. Kraftidentifikasjon kan forutsi laster.

Mangel på data gjør at lastmodellene forenkles, og ikke alltid stemmer med virkeligheten.
Mangel på data gjør at lastmodellene forenkles, og ikke alltid stemmer med virkeligheten. Foto: Tove Iren Jensen
Publisert Oppdatert

Øyvind Wiig Petersen har oppnådd doktorgrad ved Institutt for konstruksjonsteknikk på NTNU med sitt forskningsarbeid om hvordan bruer beveger seg når de utsettes for vind og bølger. Han har tatt i bruk en relativt ny metode, såkalt kraftidentifikasjon, for å forutsi laster.

Uforutsigbart

– Dette er ikke prøvd på bruer før, og det er første gang vi benytter denne metoden i stor skala, sier Petersen. Han har gjennomført fullskalamålinger av både Hardangerbrua (hengebru, 1310 meter) og Bergsøysundbrua (flytebru, 931 meter).

Vind og bølger seg oppfører seg «stokastisk», altså uforutsigbart, litt som værmeldingen, vi kan aldri med sikkerhet si hvordan vind og bølger vil opptre i langt fram i tid.

– For lange hengebruer og flytebruer er det spesielt viktig at man har en god forståelse for vind- og bølgelastene som fører til bevegelser, slik at vi kan tilpasse designet til omgivelsene, forklarer Petersen.

Mangler data

Petersen forklarer at det alltid er usikkerhetsmomenter tilknyttet modelleringen av miljølastene på grunn av lokale forhold. Mangel på data gjør at lastmodellene forenkles, og ikke alltid stemmer med virkeligheten.

– I tillegg oppfører vind og bølger seg «stokastisk», altså uforutsigbart, litt som værmeldingen, vi kan aldri med sikkerhet si hvordan vind og bølger vil opptre i langt fram i tid, sier han.

Akselerometer

Petersens prosjekt dreier seg om å bruke målt responsdata fra Bergsøysundbrua og Hardangerbrua til å estimere de faktiske lastene som virker under sterk vind eller ved høye bølger.

– Vi har montert akselerometer på brukonstruksjonene som måler bevegelse. Med denne måledataen kan vi bruke såkalte «inverse metoder» til å finne vind- eller bølgekreftene som forårsaket disse bevegelsene.

Lasteforståelse

– Når vi kjenner de faktiske lastene som konstruksjonen blir utsatt for, er det også mulig å si mer om hvilke påkjenninger den opplever, forklarer Petersen.

– En bedre lastforståelse kan blant annet brukes til å forutsi slitasje og utmatting i materialet eller som moment i risikovurderinger. For de nye E39-bruene er det også viktig at vi har tillit til lastmodellene, og studiene vi gjør på eksisterende bruer kan være med på å styrke tilliten vår, mener Petersen.