Dissertation von Dipl.Ing. Dr. Reinhard Promper
In meiner Dissertation vom Jahre 1991 habe ich versucht den Talsperren-Entwurf mit Kegelschnitten zu systematisieren um in verschiedenen FE Programmen entsprechende Berechnungen durchführen zu können. Dabei hat sich herausgestellt, dass das Programmsystem ADAP damals das sinnvollste Werkzeug für den Entwurf war. Jedoch haben die Elemente Unzulänglichkeiten gehabt, die durch eine Korrektur verbessert werden mussten. Mit diesen Elementverbesserungen habe ich versucht ein eigenes Programmsystem aufzustellen um die lineare statische Berechnung durchführen zu können. Eine einheitliche Darstellung der Ergebnisse diente mir zu Vergleichszwecken. Das in DOS bzw. MS-WINDOWS übernommene LAV (TLM) wurde vergleichend in die Betrachtungen eingeschlossen.
Der Entwurf konnte in einem Vorlaufteil durch die Formeln des "Bureau of Reclamation", mit 3 unterschiedlichen Versionen, durchgeführt werden. Nachfolgend vier Bildschirmabzüge aus dem Entwurfs-Programmen.
In den ersten beiden Bildern wird das allgemeine Menü mit den Programm-Auswahlen und dem Ergebnis der Bögen-Entwürfe im CAD-System CADKEY gezeigt. In den folgenden beiden Darstellungen wird der Vorentwurfsteil dargelegt indem die Hauptbögen nach dem Bureau of Reclamation in drei Varianten angenähert werden können.
Anschließend noch aus der Berechnung Zillergründl mit FIN3D aus der Dissertation der Vergleich des Zwischenbau-Zustandes mit den gemessenen Spannungen an der Aufstandsfläche. Dies erscheint mir wichtig, da damals den Messdosen für die Spannungen kein besonderes Vertrauen geschenkt wurde. Die Übereinstimmung war überraschend, da auch von meiner Seite keine wie immer geartete Anpassung durchgeführt wurde.
Auch wurde im Jahr 1997 schon begonnen ein 3-dimensionales Gelände-Modell zur CAD-Konstruktion mittels CADKEY 1997 und der neueren Version 1998 zu bearbeiten. Es diente vor allem der Erfassung der Einbinde-Situation der Talsperre in das Gelände.
Dieses ist jedoch nicht weiter verfolgt worden. CADKEY wurde später mit anderer Themenbetonung weiterentwickelt.
In meiner Dissertation vom Jahre 1991 habe ich versucht den Talsperren-Entwurf mit Kegelschnitten zu systematisieren um in verschiedenen FE Programmen entsprechende Berechnungen durchführen zu können. Dabei hat sich herausgestellt, dass das Programmsystem ADAP damals das sinnvollste Werkzeug für den Entwurf war. Jedoch haben die Elemente Unzulänglichkeiten gehabt, die durch eine Korrektur verbessert werden mussten. Mit diesen Elementverbesserungen habe ich versucht ein eigenes Programmsystem aufzustellen um die lineare statische Berechnung durchführen zu können. Eine einheitliche Darstellung der Ergebnisse diente mir zu Vergleichszwecken. Das in DOS bzw. MS-WINDOWS übernommene LAV (TLM) wurde vergleichend in die Betrachtungen eingeschlossen.
Der Entwurf konnte in einem Vorlaufteil durch die Formeln des "Bureau of Reclamation", mit 3 unterschiedlichen Versionen, durchgeführt werden. Nachfolgend vier Bildschirmabzüge aus dem Entwurfs-Programmen.
In den ersten beiden Bildern wird das allgemeine Menü mit den Programm-Auswahlen und dem Ergebnis der Bögen-Entwürfe im CAD-System CADKEY gezeigt. In den folgenden beiden Darstellungen wird der Vorentwurfsteil dargelegt indem die Hauptbögen nach dem Bureau of Reclamation in drei Varianten angenähert werden können.
Anschließend noch aus der Berechnung Zillergründl mit FIN3D aus der Dissertation der Vergleich des Zwischenbau-Zustandes mit den gemessenen Spannungen an der Aufstandsfläche. Dies erscheint mir wichtig, da damals den Messdosen für die Spannungen kein besonderes Vertrauen geschenkt wurde. Die Übereinstimmung war überraschend, da auch von meiner Seite keine wie immer geartete Anpassung durchgeführt wurde.
Sperre Zillergründl Vergleich des
Zwischen-Bauzustandes mit den Spannungsmessungen in der
Aufstandsfläche
Auch wurde im Jahr 1997 schon begonnen ein 3-dimensionales Gelände-Modell zur CAD-Konstruktion mittels CADKEY 1997 und der neueren Version 1998 zu bearbeiten. Es diente vor allem der Erfassung der Einbinde-Situation der Talsperre in das Gelände.
Dieses ist jedoch nicht weiter verfolgt worden. CADKEY wurde später mit anderer Themenbetonung weiterentwickelt.
Sperrenentwurf
im Geländemodell mit CADKEY 97
Sperrenentwurf bei der Sperre CEBREN mit CADKEY 98
Nachfolgend eine Berechnung der Sperre
Kölnbrein mit Wasserlast,
Auftrieb und blockweisem Eigengewicht, bei teilweiser Verspannung der
Blöcke untereinander; durchgeführt mit dem verbesserten ADAP. Die
räumliche Darstellung ist mittels einer Übergabe im VTK-Format an
VISIT
erfolgt.
Die Berechnung ist nicht an die tatsächlichen Gegebenheiten angepasst und stellt nur einen virtuellen Vergleichszustand dar.
Netzteilung aus der Dissertation CODCOD, feines Netz
Ergebnis ADAP (Version Promper), blockweises Eigengewicht + Wasserlast + Auftrieb, feines Netz
Diese Berechnung soll zeigen was die "Verbesserung von ADAP" durch die neu eingebauten kombinierten Elemente ADAP- FIN3D gebracht hat. In der Abwicklung ist jetzt keine Winkel-Streuung der Hauptspannungen von Dreieck zu Viereckelement zu erkennen.
Schlussendlich wurden, die für mich wichtigsten Sperren-Nachrechnungen, noch mittels eines feineren Netze wiederholt.
Dazu war es notwendig das alte FIN3D neu zu übersetzen und mit einer Schnittstelle zu der Grafik VTK zu versehen. Das ist etwa 2012 erfolgt. 2019 wurde noch eine Ergänzung zum neuen MAJAVI2 erstellt; was noch 2020 mit der neueren Version für WINDOWS 8.1 ergänzt wurde.
Bedeutend waren auch die aus dem Programm-System ADAP gewonnenen Erkenntnisse. Hier wurde zwar ein neues Schalenlement eingebracht um eine Vergleichbarkeit zu meinem FIN3D-Ergebnissen zu erhalten; jedoch der grundsätzlichen Vorgangsweise in diesem Programm-System wurde sehr viel Gewichtung gegeben. Die nachfolgende Darstellung greift auf die Darstellung des Montijello-Dams mittels MAYAVI2 zurück, da sie das ursprüngliche ADAP-Beispiel darlegt und jegliche Verfeinerung des VTK-Formats zulässt.
Die Isolinien der Verschiebungen werden nachfolgend dargestellt. Die Ablauf-Einstellung ist im linken oberen Eck des Bildes beigefügt.
Nachfolgend als Ergänzung zur Disserdation wird das Manual für das Berechnungsprogramm FIN3D dargelegt,
um die Eingabe des Ablaufes der Berechnung aufzuzeigen. Sowohl meine angepasste ADAP Berechnugn wie
auch FIN3D beinhalten mein Element mit den Bubble-Functions, das auch für die dreieckförmigen Rand-
elemente verwendet werden kann. Um eine Verwechslung der Ergebnisse zu vermeiden.
Die Berechnung ist nicht an die tatsächlichen Gegebenheiten angepasst und stellt nur einen virtuellen Vergleichszustand dar.
N A
C
H R E C H N U N G des alten Sperre Kölnbrein-
Entwurfs
unter Wasserlast, mittels verbessertem ADAP aus der Dissertation
,
blockweisem Eigengewicht
u. Auftrieb. 3D- Darstellung und Spannungs-Pfeile an der
abgewickelten
Oberfläche
Als Grundlage wurde die damals
durchgeführte LAV-Berechnung gewählt, mit dem nachfolgenden
Entwurfsdiagramm, womit die Parameter dargelegt werden.
Interessant ist die doch sehr hohe Spannung aus der Kesselformel die hier 9.4 N/mm² erreicht. Dies entspricht interessanterweise genau dem Ergebnis der LAV-Berechnung. Auffällig ist auch die starke Krümmung des Mittelkragträgers in vertikaler Richtung.
Interessant ist die doch sehr hohe Spannung aus der Kesselformel die hier 9.4 N/mm² erreicht. Dies entspricht interessanterweise genau dem Ergebnis der LAV-Berechnung. Auffällig ist auch die starke Krümmung des Mittelkragträgers in vertikaler Richtung.
Netzteilung aus der Dissertation CODCOD, feines Netz
Ergebnis ADAP (Version Promper), blockweises Eigengewicht + Wasserlast + Auftrieb, feines Netz
Diese Berechnung soll zeigen was die "Verbesserung von ADAP" durch die neu eingebauten kombinierten Elemente ADAP- FIN3D gebracht hat. In der Abwicklung ist jetzt keine Winkel-Streuung der Hauptspannungen von Dreieck zu Viereckelement zu erkennen.
D
I S S E R T A T I O N
Transfer WORD 5 zu WORD 2003 und Übernahme bis 2012, Formeln teils umgeschrieben in neue Form, schließlich Erstellung eines PDF's 2016, Anpassung 2018.
Transfer WORD 5 zu WORD 2003 und Übernahme bis 2012, Formeln teils umgeschrieben in neue Form, schließlich Erstellung eines PDF's 2016, Anpassung 2018.
Schlussendlich wurden, die für mich wichtigsten Sperren-Nachrechnungen, noch mittels eines feineren Netze wiederholt.
Dazu war es notwendig das alte FIN3D neu zu übersetzen und mit einer Schnittstelle zu der Grafik VTK zu versehen. Das ist etwa 2012 erfolgt. 2019 wurde noch eine Ergänzung zum neuen MAJAVI2 erstellt; was noch 2020 mit der neueren Version für WINDOWS 8.1 ergänzt wurde.
Bedeutend waren auch die aus dem Programm-System ADAP gewonnenen Erkenntnisse. Hier wurde zwar ein neues Schalenlement eingebracht um eine Vergleichbarkeit zu meinem FIN3D-Ergebnissen zu erhalten; jedoch der grundsätzlichen Vorgangsweise in diesem Programm-System wurde sehr viel Gewichtung gegeben. Die nachfolgende Darstellung greift auf die Darstellung des Montijello-Dams mittels MAYAVI2 zurück, da sie das ursprüngliche ADAP-Beispiel darlegt und jegliche Verfeinerung des VTK-Formats zulässt.
Die Isolinien der Verschiebungen werden nachfolgend dargestellt. Die Ablauf-Einstellung ist im linken oberen Eck des Bildes beigefügt.
Nachfolgend als Ergänzung zur Disserdation wird das Manual für das Berechnungsprogramm FIN3D dargelegt,
um die Eingabe des Ablaufes der Berechnung aufzuzeigen. Sowohl meine angepasste ADAP Berechnugn wie
auch FIN3D beinhalten mein Element mit den Bubble-Functions, das auch für die dreieckförmigen Rand-
elemente verwendet werden kann. Um eine Verwechslung der Ergebnisse zu vermeiden.
[1] MAYAVI
(WINDOWS8)
: 3D scientific data visualisation and plotting in
Python