Denne artikkelen er produsert og finansiert av Statens vegvesen - les mer.

Når Hardangerbrua utsettes for vind eller bølger kan den bevege på seg. Nå har en forsker utviklet modeller som kan beregne effekten slike belastninger har på bruer. (Foto: Kronja / Wikimedia commons CC0 1.0)
Når Hardangerbrua utsettes for vind eller bølger kan den bevege på seg. Nå har en forsker utviklet modeller som kan beregne effekten slike belastninger har på bruer. (Foto: Kronja / Wikimedia commons CC0 1.0)

Ny metode viser hvordan bruer beveger seg

Det er viktig å vite hvilke krefter som påvirker bruer. Nå har en forsker utviklet en modell som viser hvordan bølger og vind får bruene til å bevege på seg.

Publisert

Når bruer utsettes for vind og bølger, kan de bevege på seg. Disse bevegelsene fører til slitasje på bruen og påvirker kjøreopplevelsen.

Øyvind Wiig Petersen har utviklet en ny metode som kan forutsi hvordan bruene påvirkes av vind og bølger. Forskningen er en del av doktorgradsarbeidet hans ved NTNU.

Måler i fullskala

– Dette er ikke prøvd på bruer før, og det er første gang vi benytter denne metoden i stor skala, sier han.

Øyvind W. Petersen tok nylig doktorgrad ved Institutt for konstruksjonsteknikk på NTNU. (Foto: Kjersti K. Dunham)
Øyvind W. Petersen tok nylig doktorgrad ved Institutt for konstruksjonsteknikk på NTNU. (Foto: Kjersti K. Dunham)

Petersen har gjennomført målinger av både Hardangerbrua, som er en hengebru på 1310 meter og Bergsøysundbrua, en flytebru på 931 meter.

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

Med slike målinger kan Petersen lage egne matematiske modeller som kan forutsi hvordan en bru vil reagere på disse værfenomenene.

Vil kunne forutsi kreftene

Petersen forklarer at det alltid er usikkerhetsmomenter ved beregningen av belastningene fra miljøet, på grunn av lokale forhold. Mangel på data gjør også at ingeniørene som designer bruene ofte foretar forenklinger i belastningsmodellene som ikke alltid stemmer med virkeligheten.

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

– Prosjektet mitt dreier seg om å bruke målinger fra Bergsøysundbrua og Hardangerbrua til å beregne de faktiske belastningene som virker under sterk vind eller ved høye bølger.

Forskerne har montert akselerometer på brukonstruksjonene som måler bevegelse.

– Ved hjelp av disse målingene kan vi finne vind- eller bølgekreftene som forårsaket disse bevegelsene. Når vi kjenner de faktiske belastningene som konstruksjonen blir utsatt for, er det også mulig å si mer om hvilke påkjenninger den opplever, forklarer han.

Skal tåle mye

– En bedre forståelse av belastninger kan blant annet brukes til å forutsi slitasje og utmatting i materialet eller som en del av risikovurderinger, sier Petersen.

For de nye E39-bruene er det også viktig at vi har tillit til de belastningsmodellene som benyttes når bruene designes.

– Slik kan vi være sikker på at konstruksjonene tåler belastningene fra naturen de siste 50 årene. Studiene vi gjør på eksisterende bruer kan være med på å styrke vår kunnskap om belastninger fra vind og bølger, avslutter forskeren.

Referanse:

Petersen, Ø.W.: Force identification in bridges using measured dynamic response. Doktorgradsavhandling ved NTNU. (2019)