Transcript Slide 1
Analysis of Post-Tensioned
Containment Building
for Large Nuclear Components
Replacement
Luis M. Moreschi, Ph.D., P.E. and Farhad Farzam, P.E.
Bechtel Power Corporation
GT STRUDL Users Group
2005 Annual Meeting, Las Vegas - Nevada
Presentation Outline
Background Information
Finite Element Analysis – GT STRUDL
Automatic
Modeling
Generation Commands
of Prestressing Loads
Coordinate
Systems: Global & Local Planar Axis
Sequential
Construction Simulation
Summary and Conclusions
2005 GT STRUDL Users Group Meeting
Finite Element Analysis
Purpose: Determine Total Number of Tendons to be
Detensioned
GT STRUDL Computer Program - Validated &
Verified
Plate/Shell Elements for Containment Cylindrical
Wall and Dome
Spatial Truss Members for Helical Tendons
Model for Prestress Load
Coordinate System Selection
Sequential Construction Simulation
2005 GT STRUDL Users Group Meeting
Containment Configurations
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o o o o o o o o o o o o o ooooooo
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o o o o o o o o o o o oooooooooo
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o o o o o o o oooooooooooooooooo
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o o o o o o oo ooooooooooooooooooo
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o o o o oo oo oo ooooooooooooooooooo
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o o o o o o o o o o ooooooooooooooo
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o o o o o o o o o o o ooooooooooooo
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o o o o o o o o o o o o ooooooooooo
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o o o o o o o o o o o o o ooooooooo
ooooooooooooo
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o o o o o o o o o o o o o o ooooooo
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o o o o o o o o o o o o o o ooooooo
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o o o o o o o o o o o o o o ooooooo
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o o o o o o o o o o o o o o ooooooo
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o o o o o o o o o o o o o o oooooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooooooo
oo o o o o o o o o o o o o o oooooooooooo
oo oo o o o o o o o o o o o o oooooooooooo
oo oo oo o o o o o o o o o o o oooooooooooo
oo oo oo oo o o o o o o o o o o oooooooooooo
oo oo oo oo oo o o o o o o o o o oooooooooooo
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ooo oo
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o o o o o o o o o o o o o o oo
o o o o o o o o o o o o o o ooo
o o o o o o o o o o o o o o oooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o ooooooooooo
o o o o o o o o o o o o ooooooooooo
o o o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o oooooooooooo
ooooooooooo oo o o o o o o o oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo o o o o o o o o oooooooooooo
ooooooooooo oo o o o o o o o oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo o o o o o o o o oooooooooooo
MODEL A
MODEL B
MODEL C
MODEL D
Concrete Intact
Concrete Intact
Concrete Chipped
Concrete Restored
Tendons Tensioned
Tendons Removed/Detensioned
2005 GT STRUDL Users Group Meeting
Tendons Retensioned
Restored Condition
Model for Prestress Load
oooooooooooo o o o o o o o o o o o o o
ooooooo
ooooooo o o o o o o o o o o o o o
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ooooooo o o o o o o o o o o o o o
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oooooooooooo oo o o o o o o o o o o o o
ooooooooooo oo o o o o o o o o o o o o
ooooooooooo oo o o o o o o o o o o o o
ooooooooooo oo o o o o o o o o o o o o
ooooooooooo oo o o o o o o o o o o o o
ooooooooooo oo o o o o o o o o o o o o
ooooooooooo oo o o o o o o o o o o o o
ooooooooooo oo o o o o o o o o o o o o
ooooooooooo oo o o o o o o o o o o o oo
ooooooooooo oo o o o o o o o o o o oo oo
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o o o o o o o o o oooooooooooooo
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o o o o o o o o oooooooooooooooo
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o o o o o o o oooooooooooooooooo
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o o o o o o o ooooooooooooooooooo
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o o o o o o oo ooooooooooooooooooo
ooooooooooooo
o o o o o oo oo ooooooooooooooooooo
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o o o o oo oo oo ooooooooooooooooooo
ooooooooooooo
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o o o o o o o o o o ooooooooooooooo
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o o o o o o o o o o o ooooooooooooo
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o o o o o o o o o o o o o o ooooooo
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o o o o o o o o o o o o o o ooooooo
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o o o o o o o o o o o o o o ooooooo
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o o o o o o o o o o o o o o ooooooo
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o o o o o o o o o o o o o o ooooooo
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o o o o o o o o o o o o o o oooooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooooooo
oo o o o o o o o o o o o o o oooooooooooo
oo oo o o o o o o o o o o o o oooooooooooo
oo oo oo o o o o o o o o o o o oooooooooooo
oo oo oo oo o o o o o o o o o o oooooooooooo
oo oo oo oo oo o o o o o o o o o oooooooooooo
ooooooooooo oo o o o o o o o oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo o o o o o o o o oooooooooooo
Model C
2005 GT STRUDL Users Group Meeting
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o o o o o o o o o o o o o o oo
o o o o o o o o o o o o o o ooo
o o o o o o o o o o o o o o oooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o ooooooooooo
o o o o o o o o o o o o ooooooooooo
o o o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o oooooooooooo
Model D
Sequential Construction Simulation
Analysis
$ Perform analysis for concrete chipped
LOAD LIST ‘TENDONS DETENSIONED’
STIFFNESS ANALYSIS
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$ Perform analysis for concrete restored
ACTIVE ELEMENTS GROUP ‘PLATES @ OPENING‘
ACTIVE MEMBERS GROUP 'TENDONS @ OPENING'
LOAD LIST ‘TENDONS RETENSIONED’
STIFFNESS ANALYSIS
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$ Combine prestress load results from Models C & D
CREATE LOAD COMB ‘RESTORED‘ SPECS
‘TENDONS DETENSIONED’ 1.0 ‘TENDONS RETENSIONED’ 1.0
2005 GT STRUDL Users Group Meeting
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o o o o o o o o oo
o o o o o o o o ooo
o o o o o o o o oooo
o o o o o o o o o o o oo
o o o o o o o o o o o ooo
o o o o o o o o o o o oooo
o o o o o o o o o o o o o o oo
o o o o o o o o o o o o o o ooo
o o o o o o o o o o o o o o oooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o oooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o o ooooooooooo
o o o o o o o o o o o o o ooooooooooo
o o o o o o o o o o o o ooooooooooo
o o o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o o oooooooooooo
o o o o o o o o oooooooooooo
Summary & Conclusions
GT STRUDL is a validated and verified computer
program for use on nuclear power projects
Simple and efficient creation of model geometry using
generate commands
Importance of proper selection of model global axis
Ability to perform sequential construction simulation
analysis (data base management features)
2005 GT STRUDL Users Group Meeting
Questions/Comments
Central Structures Group, Bechtel Power Corporation
2005 GT STRUDL Users Group Meeting
Plate Elements
8,997 joints
9,078 plate elements
In-plane & bending type
of deformations (SBHQ6
& SBHT6; 6-DOF per
joint)
Model includes the
Equipment Hatch
2005 GT STRUDL Users Group Meeting
Generate Command
$ Generate joints for cylindrical wall
$
GENERATE 154 JOINT CYL ID 1, 1 R 686.275 TH 0.0, 2.34 LZ
11892.0
REPEAT 51 TIMES ID 154 LZ DIFF 40.0 49 AT 28.0 28.45
$ Generate plate elements for cylindrical wall
$
TYPE PLATE
$
GENERATE 154 ELEMENTS ID 'CW-1', 1 FROM 1, 1 TO 2 WRAP -1
TO 156 WRAP -1 TO 155
REPEAT 45 TIMES ID 154 FROM 154
2005 GT STRUDL Users Group Meeting
Spatial Truss Members
15,700 members
Unit material properties
(E=A=a=1.0)
Thermal load, T
Tendon force, S = DT
(1 kip/tendon = 1°F)
2005 GT STRUDL Users Group Meeting
Generate Member Command
TYPE SPACE TRUSS
$
$
Generate forward tendons
$
GENERATE 154 MEMBERS ID 'FT-1' 1 FROM 1 1 TO 156 1 WRAP -1
REPEAT 50 TIMES ID 1000 FROM 154
$
$
Generate backward tendons
$
GENERATE 154 MEMBERS ID 'BT-1' 1 FROM 2 1 WRAP -1 to 155 1
REPEAT 50 TIMES ID 1000 FROM 154
2005 GT STRUDL Users Group Meeting
Model for Prestress Load
+
Plate Elements
2005 GT STRUDL Users Group Meeting
Truss Members
Model for Prestress Load
plate element
shared nodes
Y
2005 GT STRUDL Users Group Meeting
truss members
Global Y Axis Vertical
-47.
-42.
-35.
-28.
-21.
-14.
-7.
TH 0.000 DEG
0.
x
7.
+29.5 KIP/FT
14.
21.
28.
Y
29.
Z
X
Meridional Membrane Forces due to Self-Weight
2005 GT STRUDL Users Group Meeting
Global Z Axis Vertical
-47.
-44.
-41.
-38.
-35.
-32.
-29.
-26.
-23.
-20.
Z
X
-18.
Y
Meridional Membrane Forces due to Self-Weight
2005 GT STRUDL Users Group Meeting
Global & Planar Coordinate System
2005 GT STRUDL Users Group Meeting
Global Y Axis Vertical
yp
xp
yp
xp
Z
2005 GT STRUDL Users Group Meeting
Cylindrical Wall
Y
X
Global Y Axis Vertical
yp
xp
Cylindrical Wall
Y
Z
X
yp
xp