Cylindrical post-tensioned concrete tanks: Structural analysis utilizing a parametric design model
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2020-08-17
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Building Technology (CIV)
Language
en
Pages
iv+65+12
Series
Abstract
The main goal of this research is to introduce how parametric design can be implemented for the structural design of cylindrical post-tensioned concrete tanks. Furthermore, the characteristics of prestressed cylindrical tank structures used for industrial wastewater treatment are introduced. In the thesis, the construction of the parametric model is presented, and the limitations of its use are specified. The main purpose is to simplify the design process by using an algorithm which serves for creating an automatic design model where the resulting tank design can be controlled in one single interface by varying the predefined parameters. Therefore, there is no need for manual geometric modelling nor for repetitive design tasks which usually result if, e.g., different structural solutions must be compared or if the initial data changes after the preliminary design phase. As a result of this thesis, a parametric design model is constructed and utilized for structural analysis purposes of cylindrical post-tensioned concrete tanks. By utilizing the constructed parametric model, a case study concerning the correlation between the tendon spacing and the hoop stress distribution from the prestressing force in a wall section is presented. With the parametric model, quick preliminary design solutions can be obtained for a wastewater treatment complex consisting of an aeration tank and a clarifier. The parametric model serves as a practical tool for the preliminary analysis of cylindrical post-tensioned concrete tanks.Tutkimuksen päätavoite on esitellä, kuinka parametrista suunnittelua voidaan hyödyntää jälkijännitettyjen jätevesisäiliöiden rakennesuunnittelussa. Lisäksi esitellään tyypillisimpiä rakenneratkaisuja teolliseen jätevedenkäsittelyyn käytettäville jännitetyille säiliörakenteille. Työssä esitetään, kuinka kyseiselle säiliörakenteelle luodaan parametrinen suunnittelumalli, sekä eritellään sen käyttöön liittyvät rajoitukset. Luodun parametrisen työkalun päätarkoitus on tehostaa suunnitteluprosessia hyödyntäen algoritmia, joka luo automaattisen rakennemallin käyttäjän valitsemien lähtöparametrien mukaisesti. Näin ollen säästytään rakenteen manuaaliselta mallintamiselta ja toistuvilta suunnittelutehtäviltä, joita voi ilmetä esimerkiksi, jos halutaan vertailla erilaisia suunnitteluratkaisuja tai jos suunnittelun lähtötiedot muuttuvat esisuunnitteluvaiheen jälkeen. Työn tuloksena luodaan parametrinen suunnittelumalli, jota voidaan hyödyntää rakennesuunnittelutehtäviin koskien jälkijännitettyjä vesisäiliöitä. Työssä myös esitellään tutkimus koskien säiliön jännepunosten jakovälin vaikutusta seinään syntyvään rengasjännitykseen, joka ratkaistaan hyödyntämällä luotua parametrista suunnittelumallia. Parametrisen suunnittelumallin avulla voidaan saada nopeita esisuunnitteluvaiheen rakenneratkaisuja jätevedenkäsittelyjärjestelmälle, jossa käytetään ilmastus- ja jälkiselkeytysallasta. Parametrinen suunnittelumalli toimii käytännön työkaluna jälkijännitettyjen jätevesisäiliöiden rakennesuunnittelulle.Description
Supervisor
Niiranen, JarkkoThesis advisor
Hanka, JanneForsman, Joonas
Keywords
post-tensioning, parametric design, finite element method, prestressing, bonded tendons, cylindrical tank structure