Arktisten rakenteiden jääkuormat: mallikokeista teollisuuden mittakaavaan

Teollisten operaatioiden odotetaan lisääntyvän edelleen jääpeitteisillä Arktisilla merialueilla. Tämä johtuu jääpeitteen vähenemisen myötä avautuvista uusista liikennöintireiteistä ja yhä pohjoisemmaksi siirtyvästä luonnonvarojen hyödyntämisestä. Myös kiinnostus jääpeitteisiin merialueisiin tuulipuistojen sijoituspaikkana lisääntyy. Arktinen toimintaympäristö tarjoaa suomalaiselle teollisuudelle valtaisan liiketoimintamahdollisuuden. Arktiset merialueet asettavat rakenteille korkeat turvallisuus- ja tehokkuusvaatimukset. Keskeinen tekijä rakenteiden suunnittelussa on jääkuormien arviointi. Kokonaisvaltainen tuntemus merijään käyttäytymisestä, jäämekaniikasta ja jääkuormista erilaisissa olosuhteissa – sekä itse jääolosuhteiden tuntemus – parantaa Arktisen operoinnin turvallisuutta, energiatehokkuutta ja taloudellisuutta.

Hankkeessamme tarkastellaan jääkuormien arviointia teollisten merirakenteiden suunnittelun näkökulmasta. Kehitämme mallimittakaavan koemenetelmiä, sillä suurin osa jääkuormiin liittyvästä kokeellisesta työstä tehdään mallimittakaavassa. Mallikokeiden tulosten skaalaus teollisten rakenteiden mittakaavaan on haastavaa. Tarkastelemme myös mallimittakaavassa kahta jäämekaniikan sovelluskohdetta: jääkuormia matalissa vesissä ja ice management operointia, joihin liittyen on toistaiseksi tehty hyvin rajoitetusti yksityiskohtaista tutkimusta. Hankkeessa suoritetaan mallikokeiden lisäksi niitä tukevaa numeerista mallinnusta käyttäen jäämekaniikan tarpeisiin räätälöityjä mallinnustyökaluja. Hankkeessa luodaan myös ensisijaisesti Itämerelle sijoitettavien merirakenteiden suunnittelutarpeisiin portaalityyppinen työkalu (jääkuormaportaali), jossa samaan käyttöliittymään yhdistetään paikkatietoon liitetty laajamittainen olosuhdedata sekä merirakenteen kuorma- ja rakennemallit. Hanke toteutetaan rinnakkaishankkeena siten, että Ilmatieteen laitos ja VTT kehittävät jääkuormaportaalia Aalto yliopiston keskittyessä mallikokeisiin ja numeeriseen mallinnukseen.