Aanvaarbelasting door schepen op starre constructies : eindrapport

Een schip dat onder een brug doorvaart, is de gewoonste zaak van de wereld. Mocht het schip problemen hebben met de stuurinrichting en uit het roer lopen dan kan dit wereldnieuws worden. De brug of brugpijler zouden aangevaren kunnen worden met als gevolg het bezwijken van de brug. Dit treedt op als de constructie de kracht, die door het aanvarende schip wordt uitgeoefend, niet op kan nemen. Over de grootte van deze (aanvaar) kracht was tot op heden weinig bekend. Het doel van dit afstudeeronderzoek is het geven van een kwalitatieve en kwantitatieve beschrijving van de aanvaring van een Nederlands binnenvaartschip tegen een starre constructie. Het afstudeeronderzoek is in drie deelonderzoeken opgedeeld. Het eerste onderzoek betreft een literatuurstudie. Hierin is de aanwezige kennis op het gebied van de aanvaarbelastingen door schepen geïnventariseerd. Met name is informatie gevonden met betrekking tot het energieverloop tijdens de botsing en het vervormingsgedrag van zeeschepen. Uit de literatuurstudie volgt dat de huidige Nederlandse voorschriften (STUVO-waarden) een te lage waarde voor de aanvaarbelasting op starre constructies geven in vergelijking tot de buitenlandse voorschriften (Duitse Norm en ISO Norm). Hier komt bij dat de STUVO-waarden niet wetenschappelijk onderbouwd zijn. Verder blijkt dat de opbouw van de boeg in grote mate bepalend is voor de grootte van de aanvaarbelasting. Met de opgedane kennis uit de literatuurstudie is door middel van een grofstoffelijke benadering een handberekening gemaakt. In de handberekening wordt, voor een frontale aanvaring tegen een starre wand, het vervormingsgedrag van de boeg van het schip bepaald door het analyseren van het bezwijkgedrag van de platen in de boeg. De plaatvelden in de boeg bezwijken door knikken, plooien of vloeien, afhankelijk van de wijze van oplegging en de afmetingen van de plaat. Het doel van deze handberekening is het bepalen van het kracht- vervormingsdiagram van het schip. Uit dit kracht- vervormingsdiagram volgt een waarde voor de aanvaarbelasting van het schip. Deze handberekening is uitgevoerd voor een tweetal binnenvaartschepen: de Thomar (2000 dwt, klasse IV) en de Berdina (2500 dwt, klasse V). De handberekening is tenslotte gecontroleerd door het uitvoeren van computersimulaties. Bij The MacNeal-Schwendler Company B.V. in Gouda zijn, met behulp van het dynamische eindige elementen programma MSCjDYTRAN, 10 simulaties voor de Thomar uitgevoerd. Het resultaat van deze simulaties geeft een gedetailleerd beeld van het verloop van de kracht op de constructie en het vervormingsgedrag van de boeg van het schip. Van één simulatie van een aanvaring tegen een starre pijler is een video-animatie gemaakt. De resultaten van de handberekening en de computersimulatie komen zeer goed overeen. Het afstudeeronderzoek is een eerste aanzet tot het opstellen van richtlijnen voor de aanvaarbelasting op constructies in de Nederlandse vaarwegen.