Modelling and analysis of hydrodynamic coefficients of a SFT (submerged floating tunnel)

Submerged Floating Tunnels are far from being a new concept in engineering, but the research on this type of structure is still on road under every aspect, from concept to design calculations. In this thesis the main purpose is the investigation of the hydrodynamic coefficients (Radiation Damping and Added Mass) of this type of structure. This has been carried out with the use of the software ANSYS AQWA, that has allowed to input wave periods and thus study the variation of the two parameters in function of the period of the impacting wave. The model had the scope of simulating the waves generated by a seaquake, acting on the submerged body by means of the Morison’s force, which highly depends on the added mass coefficient and on the drag coefficient. Furthermore, different sections for SFTs have been analysed to investigate the variation of the coefficients with the change in shape and dimensions. The introduction of parallel tunnels at different distances also allowed the study of the interaction between the two bodies, which means further alterations in the data. The research gave results that vary from the classical ones adopted in general literature on SFT subject to this type of excitation. The results mentioned suggest that these coefficients should be evaluated for each type of section and for the wave period of interest, in order to get complete and correct results for a global model of the structure

I tunnel flottanti o SFT sono un concetto già noto all’ingegneria; tuttavia, la ricerca su questo tipo di struttura è ancora in atto sia in ambito di design concettuale della struttura sia sul calcolo delle forze agenti sul tunnel. Lo scopo principale di questo lavoro di tesi era l’indagine dei coefficienti idrodinamici (Massa aggiunta e Smorzamento) di questa struttura sommersa. Questi risultati sono stati ottenuti mediante l’uso del software ANSYS AQWA che permette di inserire un input di onde e quindi studiare la variazione dei parametri al variare del periodo d’onda. Il modello simula l’effetto di onde generate da un maremoto, attraverso le forze di Morison che agiscono sul corpo sommerso, queste dipendono in modo significativo da massa aggiunta e coefficiente di trascinamento. Inoltre, nello studio sono state prese in considerazione diverse possibili sezioni del tunnel per analizzare l’influenza che comporta il cambiamento di geometria nella valutazione dei coefficienti idrodinamici. Successivamente è stato creato un modello con due tunnel paralleli per valutare anche l’impatto della vicinanza dei due SFT sul valore dei dati. Questa ricerca ha dato risultati interessanti, che si differenziano dai classici utilizzati in letteratura per questo tipo di struttura. Ciò suggerisce che uno studio adeguato di massa aggiunta e smorzamento risulterà necessario nella fase di progettazione per una futura applicazione di questa struttura.