Påseglingssannolikhet för Gröndalsbrons bropelare samt dimensioneringskriterier för ledverk

Transkript

1 Påseglingssannolikhet för Gröndalsbrons bropelare samt dimensioneringskriterier för ledverk

2

3 RAPPORT Titel Påseglingssannolikhet för bropelare på Gröndalsbron samt dimensioneringskriterier för ledverk Uppdragsgivare/Kontaktman KFS AnläggningsKonstruktörer AB Magnus Lindqvist Industrivägen Solna Tel Order E-post Rapport Projektledare Ulf Lindberg ulf.lindberg@sspa.se Författare Ulf Lindberg Jessica Johansson Datum SSPA Sweden AB har härmed nöjet att översända rubricerad rapport. Rapporten redovisar resultat av beräkningar och bedömningar av påseglingssannolikheter av Gröndalsbron samt simuleringsresultat för påsegling av föreslaget ledverk. SSPA Sweden AB Jim Sandkvist Avdelningschef Maritime operations Ulf Lindberg Projektledare SSPA Sweden AB POSTADRESS BESÖKSADRESS TELEFON TELEFAX E-POST ORG NR BANKKONTO BANKGIRO BOX CHALMERS TVÄRGATA postmaster@sspa.se S-E-BANKEN GÖTEBORG GÖTEBORG STOCKHOLM BRANCH OFFICE: FISKARGARTAN STOCKHOLM postmaster@sspa.se WEB SITE:

4 SSPA RAPPORT Nr:

5 SAMMANFATTNING Gröndalsbrons pelare står oskyddade ute i kanterna av farleden genom Essingesundet. För att skydda bropelarna kan det bli aktuellt med ett ledverk. Syftet med föreliggande studie är att beräkna påseglingssannolikheten för bropelare samt ledverk och att presentera dimensioneringsunderlag för ledverket. Fartygstrafiken i leden under bron domineras av mindre fartyg och den största fartygsstorleken begränsas främst av Hammarbyslussens dimensioner. Högsta tillåtna fart är begränsad till 5 knop och maximalt fartygsdjupgående är 6 m. Statistik från 2006 visar i genomsnitt 11 passager per dygn, men för passager av fartyg med deplacement större än m 3 är motsvarande siffra endast 0,7 per dygn. I framtiden kan dock sjötrafiken med större fartyg komma att öka vilket beaktas vid riskbedömningen. I studien beräknas returperioder för överstigande av olika energimängder vid kollision med ledverket. Detta visar att infallsvinklarna vid kollisionerna är mycket avgörande för energinivåerna vilket därför är viktigt att beakta vid utformning av ledverket. De största möjliga energinivåerna är så pass höga att det är orimligt att dimensionera ett ledverk som håller för dessa. Det gör att ledverket bör dimensioneras för två energinivåer: en som medger påsegling utan skada på ledverket och en som medger påsegling utan skada på bropelarna men som resulterar i att ledverket skadas eller flyttas. SSPA RAPPORT Nr:

6 SSPA RAPPORT Nr:

7 INNEHÅLL SAMMANFATTNING BAKGRUND PÅSEGLINGSRISKER FÖR GRÖNDALSBRON MÅLSÄTTNING OCH SYFTE TERMINOLOGI OCH DEFINITIONER RISKBEGREPPET NÅGRA RISKTERMER OMRÅDESBESKRIVNING FARLED OCH RESTRIKTIONER FARTYGSTRAFIK SANNOLIKHET FÖR PÅSEGLING OLYCKSSCENARIER SANNOLIKHET FÖR KOLLISION SIMULERINGAR LEDVERKETS DEFORMATIONSMODELL RESULTAT AV SIMULERINGAR PÅSEGLINGSVINKLAR SAMT STATISTISK ANALYS SLUTSATSER REFERENSER BILAGA 1 SJÖTRAFIK STATISTIK FÖR BEDÖMNING AV TRAFIKFLÖDE OCH FARTYGSSTORLEKAR BILAGA 2 BERÄKNING AV PÅSEGLINGSSANNOLIKHET BILAGA 3 PÅSEGLIG LEDVERK - SIMULERINGSRESULTAT SSPA RAPPORT Nr:

8 SSPA RAPPORT Nr:

9 1 BAKGRUND 1.1 Påseglingsrisker för Gröndalsbron Essingeleden som passerar Gröndalsbron är en viktig trafikled i Stockholm. För att minska risken för trafikstörningar på grund av påsegling kan det vara önskvärt att bygga ledverk kring bropelarna på Gröndalsbron. Vägverket vill därför utreda risken för påsegling av Gröndalsbron samt kostnad för eventuellt ledverk. Gröndalsbron förbinder Stora Essingen och Gröndal i Stockholm. Farleden under bron är fartbegränsad till fem knop och trafikeras i huvudsak av fartyg som nyttjar Hammarbyslussen för passage mellan Saltsjön och Mälaren. Bropelarna står väl ut från stranden och det finns inga skyddande uppgrundningar runtom. Brospannet har en segelfri höjd på 25.2 m i mitten som minskar något ut mot pelarna. 1.2 Målsättning och syfte Målet med studien är att ge KFS och Vägverket ett objektivt underlag för bedömning och värdering av påseglingsriskerna för Gröndalsbrons bropelare samt ett underlag för dimensionering av ledverk. Denna rapport syftar till att ge en riskuppskattning för påsegling av Gröndalsbrons bropelare och storlek på de laster som uppkommer på ett ledverk vid påsegling. Dokumentationen skall även kunna användas för att kommunicera risk- och säkerhetsaspekter med berörda externa myndigheter och övriga intressenter. Genomförande och dokumentation har kvalitetssäkrats så att krav på transparens i metodval, förutsättningar och noggrannhet uppfylls. SSPA RAPPORT Nr:

10 2 TERMINOLOGI OCH DEFINITIONER 2.1 Riskbegreppet I många av samhällets planeringsfunktioner måste olika typer av risker hanteras. Vissa risker måste vi tolerera medan andra måste hanteras genom införande av riskreducerande åtgärder. Riskhantering berörs och krav på riskbedömning finns i flera olika lagrum, exempelvis i plan- och bygglagen (PBL, 1987:10), miljöbalken (1998:808), lag (2003:778) om skydd mot olyckor (2 kap 4 ), lag (1988:868) om brandfarliga och explosiva varor (9 ) och förordning (2002:472) om åtgärder för fredstida krishantering och höjd beredskap. I de flesta fall då risker i samhället analyseras på ett strukturerat sätt utgår man från att risk är ett uttryck för en sammanvägd värdering av sannolikheten för och konsekvenserna av en oönskad händelse. En bropåsegling är en oönskad händelse som kan vara förenad med skador eller dödsfall på människor, stora materiella skador och även miljöskador. Om risken betraktas som en produkt av sannolikheten för att en påsegling inträffar och konsekvenserna av olyckan, kan ett antal olika olycksscenarier analyseras och grafiskt representeras av punkter i en riskmatris enligt figuren nedan. Diagonallinjen från övre vänstra till nedre högra hörnet representerar en risknivå och olycksscenarier som ligger på linjen kan sägas ha samma risk. Om ringen markerad med a) i matrisen representerar risken för en viss typ av olycka, exempelvis en påsegling, skulle effektiva konsekvensreducerande åtgärder, som t.ex. ett ledverk, tänkas förskjuta risken till markeringen b) så att olyckstypen därmed är förenad med lägre risk. Rent preventiva olycksförebyggande åtgärder och insatser riktade mot t.ex. manövreringsfel skulle innebära att punkten flyttas nedåt. Sannolikhet Mycket sannolik Sannolik d) hög risk Figur 6 Henriksdalshamn en, Detaljplaneområdet med förslag till kajer och Mindre Sannolik b) a) Osannolik låg risk c) Figur 1. Principfigur riskmatris Ringa Måttliga Stora Katastrofala Konsekvens SSPA RAPPORT Nr:

11 I denna studie är det främst olyckssceneriet att ett passerande fartyg avviker från korrekt passagekurs så att bropelare eller brospann påseglas och skadas. Sannolikheten för en viss oönskad händelse, exempelvis en påsegling av bropelare kan anges som en förväntad frekvens per år eller omräknas till en förväntad returperiod antal år som kan förväntas mellan olyckstillfällena. Svårighetsgraden av en olyckas konsekvenser skulle t.ex. kunna anges som antal skadade/dödsfall per olyckstillfälle. Olika typer av olyckshändelser, som vid en analys bedöms ligga på samma risknivå, definierad av en diagonal enligt figuren ovan, kan innebära att enstaka människor omkommer vid ett flertal olyckstillfällen, punkt d) medan punkt c) representerar en olyckstyp med flera dödsfall vid få enstaka olyckstillfällen. Det kan här också noteras att, även om punkterna d) och c) på lång sikt representerar lika många dödsfall per år, så finns i samhället en aversion mot olyckor med svåra konsekvenser, dvs. att det kan vara lättare att tolerera olyckor som representeras av punkt d) än av punkt c). Vid formulering av acceptanskriterier, dvs. gränsdragning mellan tolerabla och icke tolerabla risker, kan detta återspeglas av acceptanskriterier formulerade av diagonaler som i figuren ovan men med brantare lutning. För de här aktuella olycksriskerna för brokollisioner finns dock inga etablerade acceptanskriterier i Sverige. 2.2 Några risktermer Vid riskbedömningar och analyser används ett flertal ord och specialtermer med särskild betydelse. Definitionerna nedan är ett urval hämtade från SRV [1]. Risk - eller skadeförväntan avser dels sannolikheten inom viss tidsrymd för möjliga skadehändelser (eller förväntad frekvens) i samband med viss hantering, och dels konsekvenserna av dessa skadehändelser. Riskkälla - eller fara är en egenskap i ett system vilken innebär att en skadehändelse kan inträffa. Riskmatris - består av frekvens- och konsekvenskategorier. Matrisen utgör ett hjälpmedel för värdering av risk. Riskanalys - innebär en systematisk identifiering av riskkällor i ett definierat (avgränsat) system (en viss hantering), samt en uppskattning/bedömning av risken som är förknippade med dessa. Riskaversion - innebär en önskan att undvika stora olyckor, detta innebär t ex att ett större antal olyckor med mindre konsekvenser föredras framför ett fåtal olyckor med stora konsekvenser även om det totala utfallet (t ex i form av antal omkomna) är det samma i de två fallen. Riskbedömning - innebär en uppskattning av frekvens/sannolikhet för en viss skadehändelse samt graden av allvarlighet av denna skadehändelse. Riskvärdering - utgör en samlad värdering av tolerabiliteten av en risk med samtidig hänsyn tagen till riskens storlek, verksamhetens nytta och osäkerheter i riskuppskattningen. SSPA RAPPORT Nr:

12 Skadebegränsande åtgärder - är sådana åtgärder som minskar konsekvenserna av skadehändelser (störning/olycka). Dessa åtgärder kan vidtas såväl innan som efter det att en störning eller olycka skett. Skadeförebyggande åtgärder - är sådana organisatoriska, tekniska och operativa åtgärder som minskar sannolikheten för skadehändelser. Individrisk - oftast risken att omkomma i en olycka. Uttrycks vanligen som risk per år. Samhällsrisk - också kollektiv risk, inkluderar risker för alla personer som utsätts för en risk även om detta bara sker vid enstaka tillfällen. Samhällsrisk kan definieras som sambandet mellan frekvensen av en aktivitets olyckor och de konsekvenser som uppstår. Vanligtvis avses risk för omkomna under ett år. Med "samhällsrisk" avses ofta risker för allmänheten. SSPA RAPPORT Nr:

13 3 OMRÅDESBESKRIVNING 3.1 Farled och restriktioner Figur 2. Sjökortsutdrag, geografisk avgränsning och anläggningsområde Fartbegränsningar regleras i Länsstyrelsens föreskrifter om sjötrafik mm (01FS 2001:138). I det aktuella området är den högsta tillåtna hastigheten 7 knop för fartyg över 400 brutto och 12 för övriga förutom under bron där 5 knop gäller för alla fartyg och båtar. Gröndalsbron har ett spann på ca 115 m och en segelfri höjd på 25,2 m. Bropelarna står utanför tiometerskurvan vilket betyder att inget av de aktuella fartygen går på grund innan de går på bropelarna. Farleden under Gröndalsbron trafikeras i huvudsak av fartyg som går mellan Mälaren och Saltsjön via Hammarbyslussen. Den största fartygsstorleken som tillåts passera Hammarbyslussen är idag: fartygslängd 115 m, bredd 16 m, djupgående 6 m. Huvuddelen av den sjötrafik som passerar Gröndalsbron passerar även Hammarbyslussen. 3.2 Fartygstrafik Sjötrafiken förbi Gröndalsbron är väsentligen densamma som passerar hela Hammarbyleden och storleken för det passerande tonnaget begränsas främst av SSPA RAPPORT Nr:

14 Hammarbyslussens dimensioner. Denna trafik registreras vid Hammarbyslussen av Stockholms Hamn AB som svarar för drift av slussen. Essingesundet trafikeras dessutom av fartyg som går till och från Cementakajen, i Liljeholmshamnen, belägen mellan Gröndalsbron och Hammarbyslussen. Vissa av dessa är stora och passerar in och ut i Mälaren via Södertälje kanal och räknas därmed inte i passagestatistiken från Hammarbyslussen. Fartygsstorleken är av avgörande betydelse för omfattningen av konsekvenserna vid en eventuell påsegling. I fartygsstatistik som insamlas exempelvis för underlag för hamn- och farledsavgifter anges storleken vanligen av fartygets bruttodräktighet eller brutto relaterad till fartygets volym men utan enhet. För konsekvensberäkningarna är däremot fartygets massa avgörande och därför används här fartygets deplacement som, enligt Archimedes princip, motsvarar fartygets totalvikt inklusive last, bunker, besättning mm. Hammarbyslussen Statistik från Stockholms Hamn AB av passager av Hammarbyslussen [Stockholms Hamn AB, K. Lilja] från 2006 visar totalt passager med fartyg och fritidsbåtspassager. Av fartygspassagerna var med fartyg mindre än 200 brutto och med fartyg större än 200 brutto. Av figuren nedan framgår klart att mindre fartyg med deplacement i intervallet m 3 dominerar och att antalet passager av stora fartyg med deplacement över m 3 är relativt litet. Fartygstrafik Hammarbyslussen Statistik Hammarbyslussen 2006 Figur 3. Trafikstatistik Hammarbyslussen SSPA RAPPORT Nr:

15 Fartygen som går till Cementakajen via Södertälje kanals är presenterade i Tabell 1. Av dessa tre representerar Västanvik och Östanvik de största fartygen som kan gå genom Hammarbyslussen och Sunnanvik representerar det största som kan gå igenom Södertäljeslussen d.v.s. den motsvarar en s.k. Mälarmax. Leden mellan Södertäljeslussen och Gröndalsbron begränsar dock djupgåendet till 6 m vilket gör att Sunnanvik passerar Gröndalsbron med ett maximalt deplacement på 9400 m 3. Tabell 1. Trafik till och från Cementakajen via Gröndalsbron. Deplacementen är uppskattade med en blockkoefficient på ca 0,7. Antalet passager är ungefärliga siffror upgivna av Cementa. Namn M/S Västanvik M/S Östanvik M/S Sunnanvik LOA [m] BOA [m] Djupgående [m] Deplacement [m 3 ] Ca 4300 Ca 6500 Ca 9400 Antal passager [1/år] ~60 ~130 ~30 Trafiken under Gröndalsbron får representeras av tre typfartyg där det lilla typfartyget representerar fartyg mellan 400 och 1000 m 3 deplacement, det mellanstora representerar gruppen fartyg mellan m 3 och det stora representerar fartyg från ca 3000 m 3 till 6500 m 3. Sunnanvik har ett betydlig större deplacement än övriga av de stora fartygen och behandlas därför separat. Tabell 2. Fartygsdata för fartyg använda i simuleringar Typ Litet Medelstort Stort Sunnanvik LOA [m] LPP [m] BOA [m] Djupgående [m] Deplacement [m 3 ] SSPA RAPPORT Nr:

16 Fartyget Listervik (Längd 90 m och deplacement ca m 3, fraktar torrbulk/bränslepellets till Hässelbyverket) stod för 34 av passagerna och kan ses som representativt för de större fartygen som under 2006 passerat Hammarbyslussen. De av Jehanders inchartrade grusbåtarna Solskär, Rospiggen och Nordanvind, som transporterar grus mellan Mälaren och Saltsjön, svarade 2006 för 762 av passagerna och utgör med sina ca 450 m 3 deplacement en representativ grupp för de mindre fartygen. Framtida sjötrafik prognoser Hammarbyslussens trafikstatistik visar inga dramatiska förändringar genom åren och Hamnens prognoser för långsiktig framtida trafikutveckling är osäkra. Hamnens tillståndsansökan enligt Miljöbalken indikerar dock att man i framtiden kan förvänta sig en ökad trafik på Södra Hammarbyhamnen. Trafikintensiteten i Hammarbyslussen kan eventuellt även påverkas av eventuella utbyggnader och kapacitetsökningar i slussarna i Södertälje. SSPA RAPPORT Nr:

17 4 SANNOLIKHET FÖR PÅSEGLING 4.1 Olycksscenarier Påsegling kan ske av tre olika anledningar: roderfel, blackout eller mänskligt fel. Roderfel kan innebära antingen att rodret låser sig i befintligt läge eller att rodret går ut och ställer sig i godtycklig vinkel. Figur 4 visar exempel på hur detta kan se ut. Beroende på hur tidigt roderfelet uppmärksammas kan farten hinna reduceras. Eftersom fartbegränsningen är 5 knop under bron kan kollisioner på grund av roderfel antas ske i en hastighet på 5 knop eller lägre. Figur 4. Kollisionsbanor vid roderfel Vid en blackout antas propulsionen upphöra och rodret låsa sig i befintligt läge. Eftersom fartygen måste sakta ner till 5 knop strax före kan det antas att kollisionshastigheten blir 5 knop eller lägre om propulsionen upphör innan passagen. SSPA RAPPORT Nr:

18 Figur 5. Kollisionsbanor vid blackout Mänskligt fel kan ske på många olika sätt t.ex. felnavigering eller missbedömning av manöver. Kollisionsbanorna kan därför se ut på många olika sätt. Om misstaget upptäcks i sista stund kan undanmanöver ske på tre olika sätt: 1. propellern reverseras och farten reduceras 2. rodret läggs om 3. rodret läggs om och propellervarvtalet ökas för att ge kraftigare roderverkan Vid åtgärd 1 så kommer hastigheten att vara lägre än 5 knop och infallsvinkeln ökar eller minskar beroende på vilken sida kollisionen sker på samt åt vilket håll propellern roterar vid backslag. Åtgärd 2 bör ge en något mindre infallsvinkel men oförändrad fart. Vid åtgärd 3 kan en något högre kollisionshastighet väntas men på det hela taget förväntas infallshastigheten i genomsnitt ligga på 5 knop eller lägre även för mänskliga fel. Figur 6 visar hur det skulle kunna se ut om ett fartyg kommer ut för långt åt sidan i farleden och en undanmanöver påbörjas i sista stund. AIS-data skulle kunna undersökas för att ta reda på vilka hastigheter fartygen egentligen passerar med. SSPA RAPPORT Nr:

19 Figur 6. Exempel på kollisionsbanor vid mänskligt fel om undanmanöver påbörjas i strax innan kollision. 4.2 Sannolikhet för kollision Sannolikhetsberäkningarna för påsegling är uppdelade i tre olika fall: mänskligt fel, blackout samt roderfel. Beräkningarna för olyckor baserar sig på sannolikheten för respektive fel, P(fel), samt den tidsrymd under vilken felet bedöms kunna orsaka en påsegling (se bilaga 2). Olika värden på P(fel) återfinns i litteraturen. Tabellen nedan presenterar de värden som används i beräkningarna i föreliggande studie. För roderfel har två olika värden angetts i två olika källor (1, respektive 1, ) varför vi har använt ett värde mellan dessa två. Tabell 3. P(fel) för respektive fall Mänskligt fel fel per fartyg och nautisk mil [4] Black out 2, fel per fartyg och timme [6] Roderfel fel per fartyg och timme [4, 7] Den kritiska tiden beräknas utifrån antagen hastighet för fartygen samt uppskattad kritisk sträcka för respektive fall (se tabellen nedan). Fartygens hastighet har satts till 5 knop, vilket är hastighetsbegränsningen för bropassagen. Detta är beräkningsmässigt ett konservativt antagande. De kritiska sträckorna har uppskattats utifrån geografiska och geometriska förhållanden. SSPA RAPPORT Nr:

20 Tabell 4. Uppskattade kritiska sträckor för respektive fall Mänskligt fel 0,03 nautiska mil 1) Blackout Roderfel 50 meter 50 meter 1) För mänskligt fel anges P(fel) i enheten antal fel per fartyg och nautisk mil. Baserat på antagandena i Tabell 3 och Tabell 4 samt passagestatistiken, kan returperioden för påsegling av bropelare uppskattas till runt 100 år, det vill säga i genomsnitt en påsegling kan förväntas ske vart hundrade år. Ledverket löper ungefär dubbelt så stor risk att seglas på eftersom det har en större projicerad yta. Det betyder att returperioden för ledverket bedöms vara runt 50 år för påsegling med något av de fartyg som passerar Gröndalsbron. Nedan en sammanställning av fartygsflottans sammansättning och därmed också förväntad relation mellan påseglingar av olika fartygsstorlekar, Man bör ha i åtanke att sannolikhetsberäkningar är behäftade med vissa osäkerheter. Som redan exemplifierats finns det osäkerheter kring värdet på P(fel). De uppskattade kritiska sträckorna kan också variera. Det är inte ovanligt med osäkerheter på en faktor 2 vad gäller beräknade returperioder. Tabell 5. Andel av totalt antal passager och påseglingar för olika fartygsstorlekar Storlek Andel Depl 9400 m 3 0,7 % Depl m 3 6 % Depl m 3 10 % Depl m 3 26 % Depl < ca 500 m 3 57 % SSPA RAPPORT Nr:

21 5 SIMULERINGAR Simuleringarna har utförts i SSPAs programvara SEMAN som simulerar fartygs rörelser i sex frihetsgrader. Simuleringarna har använts för att studera krafter och energimängder vid kollision med ledverket vid olika infallsvinklar. Vi kollision kommer fendrarna på ledverket att ge med sig. Fendrarna antas fast inspända och fartyget antas styvt i förhållande till fendrarna. Friktionskoefficienten mellan ledverk och fartyg antas vara 0,2. Ledverket påseglas med olika infallsvinkel med de tre typfartygen (se Tabell 2). Resultaten redovisas i bilaga 3. Fendrarna medger en maximal utböjning på 1152 mm. Vid de simuleringar där utböjningen har överstigit detta värde anges inte utböjning eller kontaktkraft eftersom fendrarnas karaktär är okänd i detta område. Däremot anges energiupptagningen eftersom den är relativt oberoende av fjäderkaraktäristiken. Infallsvinklarna 15, 30, 45, 60, 75, 90 har simulerats med fartyg i tre olika storlekar vid 5 knops fart. Rörelseenergin är proportionell mot mv 2 där m är massan och v är hastigheten. Det ger att en halvering av deplacementet ger ungefär en halvering av energimängden. En ökning av hastigheten från 5 till 7 knop ger ungefär en fördubbling av energimängden. 5.1 Ledverkets deformationsmodell Preliminärt är ledverket designat enligt följande: utsidan av ledverket består av ett antal stålbalkar som är upphängda på ett antal fenderelement som i sin tur sitter på en betongkonstruktion (se Figur 7). Denna konstruktion gör att avfendringskrafterna beror av kontaktpunktens position längs ledverket. Deformationskraften P 1 blir, för en given utböjning hälften så stor som P 2. Stålbalkarna antas ha en friktionskoefficient på 0,2. SSPA RAPPORT Nr:

22 Figur 7. Principskiss för ledverk. Fenderelementens styvhetsfunktion ses i Figur 8 och motsvarar en Trelleborg SCN fenders styvhet. Simuleringarna har gjorts med tre olika maximala styvhetskrafter för att visa skillnaden mellan olika kontaktpunkter längs ledverket Fjäderkraft [kn] Deformation [m] Figur 8. Styvhetsfunktion för fenderelement som används i simuleringarna. 5.2 Resultat av simuleringar Simuleringarna har gjorts med tre olika fjäderstyvheter vilket gav olika utböjning och maximal kontaktkraft. Däremot blir energiupptagningen hos ledverket ungefär densamma. Att den inte blir exakt samma beror bl.a. på att en längre uppbromsning medger att fartyget hinner bromsas mer av friktionen mot vattnet m.m. SSPA RAPPORT Nr:

23 Figur 9 är genererad med den styvaste fendern och visar energiuptagningen vid kollisioner i olika infallsvinklar. De tre största fartygen är simulerade men det minsta är framräknat med antagandet att rörelseenergin är proportionell mot deplacementet. Det antagendet stämmer väl för en vinkelrät träff men överensstämmelsen är något sämre för flackare träffar. Den preliminära designen av ledverket medger energinivåer på 1500 knm. Det visar sig att det minsta fartyget ligger under den nivån till och med för vinkelräta påseglingar varför detta inte anses behöva simuleringar. Energiupptagning [knm] 3.5 x Deplacement 350 m 3 Deplacement 722 m 3 Deplacement 2176 m 3 Deplacement 4800 m 3 Deplacement 9400 m Infallsvinkel [ ] Figur 9. Energimängd vid påsegling i 5 knop med olika infallsvinklar SSPA RAPPORT Nr:

24 6 PÅSEGLINGSVINKLAR SAMT STATISTISK ANALYS Position [m] Figur 10. Sektionsindelning av ledverket Olika delar av ledverket kommer vara olika utsatta för påsegling. För att undersöka dessa skillnader så delas ledverket in i sektioner enligt Figur 10. Dessa segment får då längder enligt Tabell 6. Sannolikheten för påsegling av respektive sektion antas vara proportionell mot sektionens längd. Tabell 6. Längd för de olika sektionerna Sektion Längd [m] #1 58 #2 60 #3 49 #4 43 #5 43 #6 49 Figur 11 - Figur 12 visar approximativa sektorer för rimliga påseglingsvinklar för trafik som går mellan Liljeholmsviken och Essingesundet (även tabellerat i Tabell 7). I Figur 11 ses att sektion 1 är särskilt utsatt och kan lätt träffas ungefär vinkelrätt. Allmänt kan det ses att eftersom farleden är betydligt bredare på den östra sidan av bron så får den västgående trafiken större sektorer för påseglingsvinklar. SSPA RAPPORT Nr:

25 Lilla Essingen Lilla Essingen Stora Essingen Gröndalshamnen Stora Essingen Gröndalshamnen 800 Ekensbergsbryggan 800 Ekensbergsbryggan 700 Gröndal 700 Gröndal Ekensberg Ekensberg Position [m] Figur 11. Påseglingsvinklar för sektion 1, 3, 4 och Position [m] Lilla Essingen Lilla Essingen Stora Essingen 1100 Stora Essingen Gröndalshamnen Gröndalshamnen 800 Ekensbergsbryggan 800 Ekensbergsbryggan 700 Gröndal 700 Gröndal Ekensberg Ekensberg Position [m] Position [m] Figur 12. Påseglingsvinklar för sektion 2 och 5 Tabell 7. Påseglingsvinklar för sektionerna Sektion Minimal infallsvinkel Maximal infallsvinkel # #2 östgående 0 26 #2 västgående 0 37 # # #5 östgående 0 26 #5 västgående 0 38 # SSPA RAPPORT Nr:

26 Påseglingarna antas ha en lika stor sannolikhet för alla vinklar inom de i Tabell 7 givna intervallen. Detta tillsammans med sannolikheten för påsegling med respektive fartyg gör det möjligt att beräkna sannolikheten för att överstiga en viss energinivå. Genom att invertera sannolikheten fås returperioden och denna plottas mot energiupptagningen för de olika sektionerna i Figur 13. Returperioden är för respektive sektion så en returperiod för vardera på t.ex år ger en returperiod på 2000 år totalt för hela ledverket. 3.5 x 104 Sektion x 104 Sektion x 104 Sektion Energi [knm] Energi [knm] Energi [knm] Returperiod [år] Returperiod [år] Returperiod [år] 3.5 x 104 Sektion x 104 Sektion x 104 Sektion Energi [knm] Energi [knm] Energi [knm] Returperiod [år] Returperiod [år] Returperiod [år] Figur 13. Returperioder för överstigande av energinivåer. Numrerat enligt Figur 10 SSPA RAPPORT Nr:

27 7 SLUTSATSER Infallsvinklarna är mycket avgörande för energinivåerna vilket gör att sektionerna 1, 3, 4 och 6 är särskilt utsatta. Detta gör även att det kan löna sig att försöka utforma ledverket så att infallsvinklarna blir så flacka som möjligt även om det t.ex. gör att ledverket måste vara längre. De största möjliga energinivåerna är så pass höga att det är orimligt att dimensionera ett ledverk som håller för dessa. Det gör att ledverket bör dimensioneras för två energinivåer: en som medger påsegling utan skada på ledverket och en som medger påsegling utan skada på bropelarna men som resulterar i att ledverket skadas eller flyttas. SSPA RAPPORT Nr:

28 8 REFERENSER 1. Värdering av risk, Räddningsverket Handbok för riskanalys, Räddningsverket Generell kravspecifikation för riskanalyser i detaljplaner, Stockholms brandförsvar, Kristiansen Svein, Maritime Transportation Safety Management and Risk Analysis, MKB Hamnverksamhet Södra Hammarbyhamnen, Stockholms Hamn AB, Sweco Methodology for Assessing Risks to Ship Traffic from Offshore Wind Farms, SSPA Offshore-Windpark Kriegers Flak, Technische Risikoanalyse, Bericht Nr ERI , Germanische Lloyd Allision of the Liberian freighter Bright Field with the Poydras street wharf, riverwalk marketplace and New Orleans Hilton hotel in New Orleans, Louisiana Dec 14, Marine Accident Report, NTSB, Washington SSPA RAPPORT Nr:

29 BILAGA 1 SJÖTRAFIK STATISTIK FÖR BEDÖMNING AV TRAFIKFLÖDE OCH FARTYGSSTORLEKAR SSPA RAPPORT Nr:

30 SSPA RAPPORT Nr:

31 Fartygstrafik förbi Gröndalsbron Förenklad passagestatistik baserad på Hamnens registreringar vid Hammarbyslussen 2006 Under kritisk storlek < 200 brt Antal L [m] Brt Typ 2526 < 35 < 200 Östanå 1 och andra mindre pax- och turistbåtar + polis, KBV och bogserb Jehander 2 Kritisk storlek > 200 brt Lbp uppsk Uppskattad Antal passager 2006 Namn L [m] Loa Lbp Beam T Brt Deplacement Cb 0,7 Typ Antal per deplacementsintervall Deplacementsintervall 324 Solskär Grusbåtar inchartrade av Jehanders 162 Rospiggen går mellan Saltsjön och Mälaren Fartyg 276 Nordanvind " Statistik 92 Blidösund Passagerare 8 Div 230 Passagerare 15 Zebron Bunker 19 Birk tankpråm 8 SWEDISH ISLANDER Övrigt passagerarfartyg 113 GUSTAFSBERG VII Övrigt passagerarfartyg 75 RIDDARHOLMEN Övrigt passagerarfartyg 53 JUNO/Wtham/DIANA Övrigt passagerarfartyg 2 NO FEAR Övrigt passagerarfartyg Deplacement m3 8 VINDHEM Övrigt passagerarfartyg 1155 Längd m 12 Vägverket Bilfärja för passagerare 4 HARLEY - DAVIDSON I Övrigt passagerarfartyg 2 PAMELA Fartyg för transport av torr bulk 5 STOCKHOLM Övrigt passagerarfartyg 1 POLFORS Specialiserat fartyg 3 FJORDTANK Produkttankfartyg 1 CELICA Bulkfartyg 2 OOSTZEE Fartyg för transport av torr bulk 42 TEATERSKEPPET Övrigt passagerarfartyg 12 BALTICA Specialiserat fartyg 6 VINGA Övrigt torrlastfartyg 1 VALBORG Fartyg för transport av torr bulk 19 NORDERSAND Fartyg för transport av torr bulk 18 SAGA LEJON M/S Övrigt passagerarfartyg 6 TINTO Bulkfartyg 29 VIA Övrigt torrlastfartyg 4 STERNÖ Övrigt torrlastfartyg 2 LEA Övrigt torrlastfartyg 1 JAN WILLEM ALDEBARAN Bulkfartyg 283 JEHANDER Fartyg för transport av torr bulk 1 SALLY Fartyg för transport av torr bulk Deplacement m3 1 NORDCARRIER Fartyg för transport av torr bulk 456 Längd m 1 HELLEVIK Fartyg för transport av torr bulk 10 WILJA Fartyg för transport av torr bulk 2 EBRO Kemikalietankfartyg 1 VÄSTANVIK Fartyg för transport av torr bulk 2 BALTIC SAILOR Bulkfartyg 4 NORDTIMBER Fartyg för transport av torr bulk 1 MARIE CHRISTINE Övrigt torrlastfartyg 1 HEIKE LEHMANN Bulkfartyg 4 NEDGARD Fartyg för transport av torr bulk 11 LISTERLAND Fartyg för transport av torr bulk 1 GRIFTBORG Bulk- och tankfartyg (OBO) 33 LISTERVIK Fartyg för transport av torr bulk 4 HALLAREN Fartyg för transport av torr bulk 1 KAILI Fartyg för transport av torr bulk Deplacement m3 1 PRINCESS DANAE Kryssningsfartyg 77 Längd m

32 SSPA RAPPORT Nr:

33 BILAGA 2 BERÄKNING AV PÅSEGLINGSSANNOLIKHET SSPA RAPPORT Nr:

34 SSPA RAPPORT Nr:

35 Påseglingssannolihet Gröndalsbrons pelare 1 Mänskligt fel (human error, HE) begås på fartyg mot Mälaren respektive Saltsjön. 2 Misslyckad gir av fartyg mot Mälaren respektive Saltsjön pga black out. 3 Roderfel uppstår på fartyg mot Mälaren respektive Saltsjön strax innan eller vid passage av bron så att båten girar i kritisk riktning. Trafik 2006 Storlek Påseglingssannolikhet Påseglings- Påseglings- Påseglings- Passage- Fartyg Kritisk Kritisk scenario vinkel fart [kn] Sannolikhet ggr/år Returperid år fart kn L [m] P(fel) Enh sträcka Enh tid [s] 2540 < 200 brt 1 HE 5 knop 2.3E E-05 ant/(ftg nm) 0.03 nm 2 Blackout 5 knop 3.4E E-04 ant/(ftg h) m 19 3 Roderfel 5 knop 6.9E E-05 ant/(ftg h) m 19 total 6.4E Depl m3 1 HE 5 knop 1.0E E-05 ant/(ftg nm) 0.03 nm Längd m 2 Blackout 5 knop 1.6E E-04 ant/(ftg h) m 19 3 Roderfel 5 knop 3.1E E-05 ant/(ftg h) m 19 total 2.9E E Depl m3 1 HE 5 knop 4.1E E-05 ant/(ftg nm) 0.03 nm Längd m 2 Blackout 5 knop 6.2E E-04 ant/(ftg h) m 19 3 Roderfel 5 knop 1.2E E-05 ant/(ftg h) m 19 total 1.1E Depl m3 1 HE 5 knop 2.4E E-05 ant/(ftg nm) 0.03 nm Längd m 2 Blackout 5 knop 3.6E E-04 ant/(ftg h) m 19 3 Roderfel 5 knop 7.2E E-05 ant/(ftg h) m 19 total 6.7E Depl 9400 m3 1 HE 5 knop 2.7E E-05 ant/(ftg nm) 0.03 nm Längd 124 m 2 Blackout 5 knop 4.1E E-04 ant/(ftg h) m 19 3 Roderfel 5 knop 8.1E E-05 ant/(ftg h) m 19 total 7.6E TOTALT 1.1E HE, totalt 4.0E Blackout, totalt 6.0E Roderfel, totalt 1.2E TOTALT 1.1E-02 89

36 SSPA RAPPORT Nr:

37 BILAGA 3 PÅSEGLIG LEDVERK - SIMULERINGSRESULTAT Kollisionskrafter, utböjningar och energinivåer tabulerade för de olika fartygstyperna och de olika infallsvinklarna. SSPA RAPPORT Nr:

38 SSPA RAPPORT Nr:

39 Påsegling med litet typfartyg vinkel Max kraft [kn] Max utböjning [m] Energi [knm] Deplacement: 722 m 3, fart 5 knop, fjäderstyvhet 1855 kn vid 72 % utböjning. vinkel Max kraft [kn] Max utböjning [m] Energi [knm] Deplacement: 722 m 3, fart 5 knop, fjäderstyvhet 3645 kn vid 72 % utböjning. vinkel Max kraft [kn] Max utböjning [m] Energi [knm] Deplacement: 722 m 3, fart 5 knop, fjäderstyvhet 5680 kn vid 72 % utböjning. SSPA RAPPORT Nr:

40 Påsegling med medelstort typfartyg vinkel Max kraft [kn] Max utböjning [m] Energi [knm] Deplacement: 2176 m 3, fart 5 knop, fjäderstyvhet 1855 kn vid 72 % utböjning. vinkel Max kraft [kn] Max utböjning [m] Energi [knm] Deplacement: 2176 m 3, fart 5 knop, fjäderstyvhet 3645 kn vid 72 % utböjning. vinkel Max kraft [kn] Max utböjning [m] Energi [knm] Deplacement: 2176 m 3, fart 5 knop, fjäderstyvhet 5680 kn vid 72 % utböjning. SSPA RAPPORT Nr:

41 Påsegling med stort typfartyg vinkel Max kraft [kn] Max utböjning [m] Energi [knm] Deplacement: 4800 m 3, fart 5 knop, fjäderstyvhet 1855 kn vid 72 % utböjning. vinkel Max kraft [kn] Max utböjning [m] Energi [knm] Deplacement: 4800 m 3, fart 5 knop, fjäderstyvhet 3645 kn vid 72 % utböjning. vinkel Max kraft [kn] Max utböjning [m] Energi [knm] Deplacement: 4800 m 3, fart 5 knop, fjäderstyvhet 5680 kn vid 72 % utböjning. SSPA RAPPORT Nr: