Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Reinforcement solution of damaged load-bearing frame structure in a coal power plant for additional loads

Skibicki Szymon, Wróblewski Tomasz, Paczkowski Wiesław, Kozieł Krzysztof, Matyl Marcin, Wiśniowski Maciej

Archives of Civil Engineering

|

2024

|

Vol. 70, nr 1

121--139

EN

Significant subsoil deformation and additional loads from the new denitrification unit caused a major problem with the load-bearing capacity of the coal power plant. It was necessary to perform an advanced assessment of the technical condition of the structure. Laser scanning (LiDAR) were used to obtain detailed data upon structure. Based on the analysis of the point cloud, the location of the column axes was determined, which allowed to determine the global and local displacements of the structure. Spatial models of the structure were created. Non-linear analyses of the structure were carried out using two types of models: 1) global beam-shell 3D models of the boiler room used to calculate the magnitude of internal forces and deformations of the structure; 2) local beam-shell detailed models of selected structural elements. Based on the results of the calculations, necessary reinforcement of the structure was designed and successfully implemented. Advanced analysis of the structure using laser scanning, subsoil monitoring and complex numerical models made it possible to perform only local reinforcements of the entire complex structure.

PL

Przykłady sytuacji mogących zagrozić nośności konstrukcji możemy spotkać w polskich elektrowniach, gdzie prowadzone są prace modernizacyjne, których głównym celem jest dostosowanie instalacji spalania do krajowych i unijnych wymogów środowiskowych. Modernizacje te nierzadko wprowadzają nowe oddziaływania na istniejące, mające długi okres eksploatacji konstrukcje budynków elektrowni. Opisany w referacie problem pojawił się w trakcie prac dotyczących opracowania dokumentacji projektowej konstrukcji wsporczej reaktora odazotowania spalin SCR. Wykonanie zabudowy SCR wiązało się z wprowadzeniem nowych sił poziomych działających na konstrukcję nośną kotłowni. W ramach analizy wpływu tego oddziaływania na istniejącą konstrukcję, projektant ustalił, że konstrukcja ta uległa przeciążeniom wskutek nierównomiernego osiadania podłoża i ze była ona już częściowo wzmacniana. Sytuacja ta wymagała przeprowadzenia szczegółowych analiz i opracowania projektu wzmocnień. Analizowany i wzmacniany obiekt to stalowa konstrukcja szkieletowa kotłowni elektrowni węglowej, wybudowanej w latach 70. XX wieku. Analiza objęła obszar czterech bloków (fig. 1, fig. 2). Konstrukcja kotłowni składa się z czterech oddylatowanych części o wymiarach 72 x 36 m. Prezentowana konstrukcja to wielokondygnacyjna konstrukcja szkieletowa ze sztywnymi tarczami stropowymi o podstawowym module siatki słupów 12 9 m. W każdej oddylatowanej części obiektu znajdują się dwa kotły podwieszone do rusztu opartego na wierzchołkach słupów. Na figurze 1 pokazano schemat statyczny konstrukcji. Genezą przeprowadzenia zaawansowanej oceny technicznej stanu konstrukcji – poza opisaną w punkcie 1 modernizacją – były liczne uszkodzenia konstrukcji. Szczególnie wyraźnie ujawniły się one w krzyżulcach pionowych układów stężających (fig. 4). Analizując zinwentaryzowane w obiekcie uszkodzenia można wyodrębnić uszkodzenia polegające na: 1) lokalnej utracie stateczności ścianek prętów; 2) globalnej utracie stateczności prętów; 3) uszkodzeniach miejscowych polegających np. na zerwaniu prętów rozciąganych. Przykładowe uszkodzenia przedstawiono na figurze 4. Główną przyczyną uszkodzeń były nierównomierne osiadanie konstrukcji. Konstrukcje tak złożone jak stalowy szkielet nośny kotłowni elektrowni węglowej wykazują bardzo wysoki stopień wrażliwości na nierównomierne osiadanie podłoża. Wynika to z wysokiego stopnia statycznej niewyznaczalności oraz dodatkowego czynnika, jakim jest zawieszenie kotłów (o masie ok. 3600 t każdy) na ruszcie opierającym się na wierzchołkach słupów nośnych na poziomie ok. 60 m. Skaning laserowy konstrukcji jest metodą inżynierską, która umożliwia pomiar nawet bardzo skomplikowanych konstrukcji budowlanych [1–13]. Pozwala na określenie szczegółowych wymiarów konstrukcji lub jej części [23], jej imperfekcji [7] czy tez jej globalnego stanu deformacji [11, 14]. W celu wykonania szczegółowej inwentaryzacji konstrukcji oraz stanu jej globalnej deformacji wykorzystano metodę skaningu laserowego (LiDAR). Uzyskana podczas skaningu laserowego chmura punktów (w wersji skompresowanej zajmuje około 460 GB) dała informację na temat szczegółowej morfologii konstrukcji, wymiarów przekrojów elementów prętów oraz pozwoliła na szczegółową inwentaryzację uszkodzeń. Poza uzyskaniem szczegółowych danych geometrycznych (fig. 1) skaning laserowy posłużył do ustalenia globalnego stanu deformacji konstrukcji. Na podstawie analizy danych z chmury punktów określono kształt osi słupów obrazujący stan przemieszczeń konstrukcji od obciążeń i osiadań działających w okresie eksploatacji elektrowni. Stworzono kilka modeli obliczeniowych. Analizy prowadzono zarówno w zakresie statyki liniowej jak i nieliniowej uwzględniając nieliniowości geometryczne oraz materiałowe. Podczas analiz uwzględniano przewidziane normami łukowe oraz przechyłowe imperfekcje konstrukcji. Analizy prowadzone z wykorzystaniem modelu zakładającego liniową pracę konstrukcji uniemożliwiły właściwą ocenę stanu wytężenia konstrukcji – siły przekazywane ze stężeń na słupy (w wyniku nierównomiernego osiadania) wielokrotnie przekraczały nośność prętów stężeń. W związku z tym podjęto decyzję o zastosowaniu modelu nieliniowego, uwzględniającego wpływ degradacji sztywności tężników pionowych na wielkości sił w słupach. Degradacja sztywności spowodowana była wyboczeniem prętów ściskanych i uplastycznieniem/zerwaniem stężeń rozciąganych. Analizy nieliniowe przeprowadzono z wykorzystaniem dwóch typów modeli obliczeniowych: 1) globalnych: prętowo – powłokowych modeli 3D budynku kotłowni służących do obliczania wielkości sił wewnętrznych i przemieszczeń konstrukcji. 2) lokalnych: prętowo-powłokowych szczegółowych modeli wybranych elementów konstrukcyjnych. Z uwagi na lokalne spiętrzenia naprężeń w słupach, w obszarze połączeń z ryglami konieczna była ocena wielkości rezerwy plastycznej. Uzyskane wyniki obliczeń posłużyły do oceny wytężenia słupów i analizy stateczności globalnej konstrukcji. Na tej podstawie opracowano projekt wzmocnień. Liczne analizy na modelach globalnych i lokalnych, doprowadziły do wprowadzenia systemu wzmocnień konstrukcji składającego się z lokalnych napraw. System wzmocnień pozwolił na przywrócenie bezpieczeństwa konstrukcji przy minimalnym nakładzie pracy i niewielkiej ingerencji w istniejącą infrastrukturę. Takie podejście wymagało opisanych w referacie bardzo złożonych analiz numerycznych wykonanych na podstawie szczegółowych danych uzyskanych z monitoringu geodezyjnego oraz chmury punktów. Podstawowe wnioski z niniejszej pracy można przedstawić następująco: 1) zastosowanie liniowej analizy statycznej prowadziło do niewłaściwej oceny stanu technicznego (uzyskane wyniki wykazywały kilkukrotne przekroczenia nośności prętów stężeń); 2) uzyskanie poprawnych wyników obliczeń było możliwe na podstawie zaawansowanych modeli nieliniowych uwzgledniających nieliniowości materiałowe, geometryczne, imperfekcje oraz nieliniowe przeguby wprowadzane lokalnie w miejscach istniejących uszkodzeń prętów; 3) stopień skomplikowania obiektu wymagał zastosowania zaawansowanych technik pomiarowych w postaci skaningu laserowego (LiDAR) w celu uzyskania danych dotyczących konstrukcji oraz jej przemieszczeń/deformacji. Uzyskanie tych danych metodami tradycyjnymi byłoby niemożliwe; 4) niezbędne było wykorzystanie danych z monitoringu geodezyjnego podpór, w celu poprawnej oceny wytężenia konstrukcji; 5) zastosowanie lokalnych wzmocnień konstrukcji pozwoliło przywrócić jej poprawną i bezpieczną pracę. Na podstawie złożonych analiz numerycznych i przy wykorzystaniu zaawansowanych technik pomiarowych udało się skutecznie wzmocnić istniejącą konstrukcję oraz zaprojektować i zrealizować konstrukcję wsporczą reaktora SCR w sposób nie pogarszający jej pracy i bezpieczeństwa.

2

Preliminary analysis of catenoid chimney cooling towers

Wiśniowski Maciej, Walentyński Robert, Cornik Dawid

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2023

|

Vol. 71, nr 6

art. no. e147341

EN

Optimization plays an important role in scientific and engineering research. This paper presents the effects of using the catenoidal shape to design the structure of a chimney cooling tower. The paper compares some geometrical variations of the catenoid with the reference existing hyperboloidal structure. It also compares internal forces, deformation and stability of the catenoidal structure. The comparison shows some predominance of the catenoid over the popular hyperboloid structure of the shell. The paper attempts to find an optimal shape of the cooling tower in order to reduce the amount of material and labor. The paper utilizes engineering tools and the designing process for chimney cooling towers.

3

Research on the dynamics of lightweight shell and spatial structures with the aid of computational fluid dynamics and a shaking table

Padewska-Jurczak Agnieszka, Cornik Dawid, Walentyński Ryszard, Wiśniowski Maciej, Szczepaniak Piotr

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 4

379--392

EN

In determining the effects of actions when designing road structures, the influence of the loads caused by the buffeting of the passing vehicles (high-cycle forces) is neglected. Taking into account the fatigue load, they can have a very large impact on the assessment of the load capacity. The subject of analysis is the pressure and velocity distributions around a truck. At the current stage of the work, it can be concluded that the gusts of passing trucks affect the dynamics of the gantry structure and the elements suspended on it, such as platforms or boards. There is a strong suction force. It is possible to simplify the model in such a way that the board and the wind move with the speed of the vehicle while the truck remains stationary. Due to the lack of reliable guidelines for strength calculations of such structures, advanced Computational Fluid Dynamics (CFD) tools were used. This paper also presents a shaking table built by the authors for dynamic loading of structural models. It describes the construction of the shaking table and the kind of movement made by the table deck. It also shows a scheme of the table deck suspension on linear bearings, as well as a scheme of the table motion system.

PL

Przy określaniu skutków oddziaływań przy projektowaniu obiektów drogowych pomija się wpływ obciążeń wywołanych podmuchami od przejeżdżających pojazdów (siły wysokocyklowe). Biorąc pod uwagę również obciążenie zmęczeniowe, mogą one mieć bardzo duży wpływ na ocenę nośności konstrukcji. Przedmiotem analizy są rozkłady ciśnień i prędkości wokół samochodu ciężarowego. Na obecnym etapie prac można stwierdzić, że podmuchy od przejeżdżających ciężarówek wpływają na dynamikę konstrukcji bramownicy i zawieszonych na niej elementów, takich jak pomosty czy tablice. Istnieje duża siła ssąca. Możliwe jest uproszczenie modelu w taki sposób, aby tablica i wiatr poruszały się z prędkością pojazdu, podczas gdy ciężarówka pozostaje nieruchoma. Ze względu na brak rzetelnych wytycznych do obliczeń wytrzymałościowych takich konstrukcji, zastosowano zaawansowane narzędzia obliczeniowej mechaniki płynów (CFD). W artykule przedstawiono również zbudowany przez autorów stół wstrząsowy do dynamicznego obciążania modeli konstrukcyjnych. Opisano w nim konstrukcję stołu oraz rodzaj ruchu, jaki wykonuje płyta stołu. Przedstawiono również schemat zawieszenia płyty stołu na liniowych łożyskach oraz schemat układu ruchu stołu.

4

Propozycja wzmocnienia łukowego zadaszenia ABM240

Walentyński Ryszard, Wiśniowski Maciej, Kozieł Krzysztof

Przegląd Budowlany

|

2020

|

R. 91, nr 4

10--17

PL

W artykule przedstawiono kilka wariantów wzmocnienia zadaszenia wykonanego w technologii ABM 240. Celem wzmocnienia jest zbudowanie bezpiecznej konstrukcji o większej rozpiętości, niż przewidział to dostawca systemu. Zostały porównane siły wewnętrzne w konstrukcji z różnymi wariantami wzmocnienia. Artykuł zawiera również zestawienie masy każdego z analizowanych wzmocnień.

XX

Reinforcement in this case is necessary to provide safety of span greater than specified for ABM240. There were internal forces compared for some variation of reinforcement. Article contain also comparison of quantity of steel for analyzed variations.