Ocena stanu obiektów hydrotechnicznych na podstawie wyników interdyscyplinarnych programów badań i symulacji numerycznych

• Autorzy: Popielski P. , Smoliński B. , Kasprzak A.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2016.57

Warianty tytułu

EN

Assessment of hydraulic structures based on interdisciplinary research and numerical simulations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obiekty hydrotechniczne pełnią istotną rolę w funkcjonowaniu społeczeństwa i gospodarki krajowej. Oprócz funkcji przeciwpowodziowych, pełnią funkcje retencyjne i rekreacyjne. Często umożliwiają także produkcję energii elektrycznej, tym cenniejszej, że ekologicznie „czystej”. Dbanie o prawidłowy stan techniczny obiektów hydrotechnicznych jest niezmiernie istotne z punktu widzenia bezpieczeństwa ludności oraz wielu innych aspektów techniczno-ekonomicznych. Należy również wspomnieć, że obowiązek wykonywania regularnych ocen stanu technicznego i przeglądów jest zapisany w polskim prawodawstwie. Stąd tak ważną kwestią jest kompleksowa analiza tego typu konstrukcji pod kątem naprężeń, odkształceń, zjawisk filtracyjnych oraz stateczności. Konieczne jest przy tym uwzględnienie obciążeń oraz współpracy obiektu z podłożem. W artykule zaprezentowano szerokie możliwości zastosowania analiz numerycznych w ocenie stanu technicznego konstrukcji hydrotechnicznych. W pracy skupiono się na nowoczesnych metodach pozyskiwania danych niezbędnych do generacji modeli obliczeniowych, kładąc szczególny nacisk na metody nieniszczące. W artykule omówiono metody geofizyczne oraz możliwość wykorzystania skaningu laserowego. Przedstawiono podstawowe założenia teoretyczne metody elementów skończonych (MES) oraz zaprezentowano sposoby jej implementacji w analizie konstrukcji hydrotechnicznych, zarówno ziemnych jak i betonowych. W pracy zamieszczono kilka wybranych przykładów modeli numerycznych 2D i 3D różnych typów obiektów. Poruszono zagadnienie wpływu warunków brzegowych i parametrów materiałowych na wyniki obliczeń. Zaprezentowano przykładowe wyniki oraz sposób ich interpretacji. Na podstawie wykonanych analiz oraz doświadczeń własnych autorów sformułowano wnioski końcowe.

EN

The technical state of hydraulic objects plays an important role in the society and the national economy. These devices have important functions such as flood control, reservoir and recreation. Ensuring a proper technical state is very important for human security and many other economic aspects. Hence, an important issue is the possibility of a comprehensive analysis of this type of construction in terms of stress, displacement, filtration phenomena and stability. During analysis it is necessary to take into account the soil-structure-interaction. The work contains a few examples of numerical 2D and 3D models of different types of objects. The article presents the wide range of applications numerical analysis in the assessment of the technical state of hydraulic objects. The work focuses on modern methods of obtaining the data necessary for the generation of computational numerical models, with particular emphasis on non-destructive methods. In the article geophysical methods were briefly discussed. The theoretical basis of the finite elements method (FEM) is presented. The way of its implementation in the numerical analysis of hydraulic engineering constructions in relation to concrete and earthen objects was shown. Based on the analyzes and author’s experience, the final conclusions were formulated.

Słowa kluczowe

PL

budownictwo hydrotechniczne; modelowanie numeryczne; skaning laserowy naziemny; metoda geofizyczna

EN

hydraulic construction engineering; numerical modelling; laser scanning; geophysical method

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 1/II
• Strony: 25--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., il.

Twórcy

autor

Popielski P.

• Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska

autor

Smoliński B.

• Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska

autor

Kasprzak A.

• Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Barański M., Kłobukowski D., Makowski R., Popielski P., Smoliński B., Szczepański T.: Ocena stanu technicznego wałów przeciwpowodziowych z wykorzystaniem geofizycznych metod sejsmiki powierzchniowej. Monografia "Współczesne problemy inżynierii środowiska", Prace Naukowe. Inżynieria Środowiska, z. 70, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2015.
• [2] Bartnik E., Kasprzak A., Popielski P.: Wpływ temperatury i obciążenia wodą na przemieszczenia i naprężenia wybranych sekcji zapory betonowej w Rożnowie. Monografia „Eksploatacja budowli piętrzących-diagnostyka i zapobieganie zagrożeniom”, Winter Jan, Wita Andrzej, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa, 2015.
• [3] Makowski R., Popielski P.: Wykorzystanie terenowych badań geofizycznych i modelowania numerycznego do oceny zmodyfikowanych wałów przeciwpowodziowych. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa, 2013.
• [4] Popielski P., Kowalczyk S., Mieszkowski R., Chadaj M., Krysiak M., Smoliński B.: Ocena stanu technicznego wałów przeciwpowodziowych z wykorzystaniem metod geofizycznych i modelowania numerycznego. Monografia "Współczesne problemy inżynierii środowiska", Prace Naukowe. Inżynieria Środowiska, z. 70, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2015.
• [5] Popielski P., Smoliński B.: Wpływ geometrii obwałowań przeciwpowodziowych na ich stateczność. Monografia "Eksploatacja budowli piętrzących-diagnostyka i zapobieganie zagrożeniom", Winter Jan, Wita Andrzej, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa, 2015.
• [6] Popielski P., Zaczek-Peplinska J.: Utilisation of terrestrial laser scanning for verification of geometry of numerical models of hydrotechnical structures using the example of a section of the concrete Besko Dam. Technical Transaction, Y. 110, iss. 1-Ś, Kraków, 2013.
• [7] Popielski P., Zaczek-Peplinska J.: Wykorzystanie modeli numerycznych w eksploatacji budowli piętrzących. Gospodarka Wodna nr 2/2008, Warszawa.
• [8] Rodriguez C. & Dendrou B., Zimmermann T.: Z_SOIL.PC: A program for solving soil mechanics problems on a personal computer using plasticity theory. Int. Conf. on Geomechanics, Innsbruck, Balkema, 1987.
• [9] Sieinski E., Śliwiński P.: Wytyczne wykonania badań, pomiarów, ocen stanu technicznego i stanu bezpieczeństwa budowli piętrzących wodę. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowy Instytut Badawczy, Ośrodek Technicznej Kontroli Zapór, Warszawa-Katowice, 2015.
• [10] Zaczek-Peplinska, J., Popielski, P., Kasprzak, A., Wójcik, P. (2014). Development of large concrete object geometrical model based on terrestrial laser scanning. Reports on Geodesy and Geoinformatics, 97, 91–102. http://doi.org/10.2478/rgg-2014-0014.
• [11] Zaczek-Peplinska Janina, Kowalska Maria, Siejka Z.: Możliwości stosowania nowoczesnych metod pomiarowych do wyznaczania przemieszczeń i deformacji betonowych budowli piętrzących, w: Eksploatacja budowli piętrzących - diagnostyka i zapobieganie zagrożeniom / Winter Jan, Wita Andrzej, 2015, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Państwowy Instytut Badawczy, ISBN 978-83-64979-09-5, ss. 385-397.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.