Search

This is the first part of an investigation on probabilistic finite element methods for nonlinear concrete structures under random loads. The formulation of a method that accounts for both randomness and nonlinearity in material and geometryis proposed. The method is an extension of nonlinear finite element techniques, where; (1) The new quantities required at the element level are the derivatives of the external and internal forces with respect to the basic random variables; (2) the loads are applied in increments until collapse; and (3) the equilibrium at each load level is achieved by using a modified Newton iteration scheme. In contrast to currently available methods the proposed formulation allows for Taylor series expansion of the response about arbitrary reference values of the basic random variables. Furthermore, the collapse load of the system associated with a given combination of reference values of the random variables becomes a result of theanalysis. A computer code called PFRAME is developed for the application of the proposed method to concrete frame structures exhibiting geometric and material nonlinear behavior.

Bakgrunn: Opplandskraft DA sendte i februar 2010 meldinga om Kåja kraftverk ut på høring (Opplandskraft 2010). Prosjektet omfatter ingen nye reguleringer, men vil føre til hydrologiske endringer over en strekning på 4.8 km av Lågen, gjennom oppdemming oppstrøms dam (3.5 km) og kanalisering og fjerning av fossenakke nedstrøms dam (1.3 km). Metode: Konsekvensutredningen (KU) av tiltaket har fokusert på å dokumentere de økologiske funksjonene til områdene som vil bli direkte berørt av utbygging, og hvorvidt disse områdene har lokal og/eller regional betydning for opprettholdelse av fiskeproduksjon, bunndyrproduksjon og livshistorievariasjon hos fisk i influensområdet. Vi har av har valgt to alternative definisjoner av influensområdet: Alternativ A: Influensområde i Lågen fra Harpefoss – Kvam: 17 km elvestrekning (dette tilsvarer delområde 5 i konsekvensutredningen av Nedre Otta og Rosten kraftverk) Alternativ B: Influensområde i Lågen fra Harpefoss til Rosten (55 km) og i Ottaelva opp til Eidefoss (15 km): 70 km elvestrekning. Dagens situasjon og verdi: Influensområdet har i dag livskraftige bestander av både harr og ørret. Ørret er dominerende på strekningen som vil bli direkte påvirket av eventuell utbygging av Kåja kraftverk. Her er strømhastigheten forholdsvis høy. Innslaget av harr øker på mer stilleflytende områder som bakevjer og flomløp. Samlet sett vurderes elvestrekningen som vil bli direkte berørt av Kåja kraftverk som svært produktiv mht. fiske- og bunndyrproduksjon. Bunndyrfaunaen på det undersøkte området karakteriseres som relativt artsrik og med høy tetthet. Det ble påvist en rødlisteart i materialet; vannbillen Brychius elevatus (oppført som nær truet, NT) Konsekvensvurdering: Bygging av Kåja kraftverk i Lågen ved Vinstra vil føre til betydelige endringer på en i dag variert elvestrekning av Lågen: Kanalisering og økt vannhastighet nedstrøms dam og oppdemming og redusert vannhastighet oppstrøms dam. Konsekvensene av tiltaket for fisk og bunndyr vil være knyttet til endrede fysiske forhold på en snaut 4.8 km elvestrekning og etablering av en dam som vil påvirke vandrende harr og ørret negativt. De samlede negative konsekvensene av tiltaket vurderes til stor negativ for Lågen mellom Harpefoss og Kvam (alt. A) og middels negativ for Lågen mellom Harpefoss og Ottaelva opp til Eidefoss (alt. B). Avbøtende tiltak: Det viktigste avbøtende tiltaket vil være å sikre toveis fiskepassasje forbi dam. I ny teknisk beskrivelse av tiltaket (Multiconsult, september 2012) er det gjort en rekke forbedringer for å ivareta fiskevandringer. Hvis disse tiltakene får tilstrekkelig oppmerksomhet før, under og etter anleggsperioden vurderes det som sannsynlig at fiskevandringene forbi damsted opprettholdes og at man unngår betydelig dødelighet som følge av turbinpassasje. Når det gjelder gyteområder i inntaksmagasin er det sannsynlig at ingen avbøtende tiltak vil ivareta disse. Ny teknisk beskrivelse av tiltaket er forbedret betraktelig i forhold til melding og det konkluderes med at de samlede negative konsekvensene av tiltaket kan reduseres til middels negativ (--) for Lågen mellom Harpefoss og Kvam (alt. A) og til liten negativ (-) for Lågen mellom Harpefoss og Ottaelva opp til Eidefoss (alt. B). Den viktigste årsaken til dette er at de negative virkningene for ørret reduseres fra stor negativ (---) til middels negativ (--) gjennom foreslåtte avbøtende tiltak. © Norsk institutt for naturforskning. Publikasjonen kan siteres fritt med kildeangivelse.

Museth, J., Kraabøl, M., Johnsen, S., Arnekleiv, J. V., Kjærstad, G., Teigen, J. & Aas, Ø. 2011. Nedre Otta Kraftverk: Utredning av konsekvenser for harr, ørret og bunndyr i influensområdet - NINA Rapport 621. 85 s. Bakgrunn: I januar 2009 sendte AS Eidefoss og Opplandskraft DA melding om Nedre Otta kraftverk ut på høring. Det er beskrevet to utbyggingsalternativer i meldinga. Alternativet ”Pillarguri” vil utnytte fallet mellom inntaket til Eidefossen Kraftverk i Ottaelva og Lågen ved Einangen tre km nedstrøms samløpet mellom Ottaelva og Lågen. Dette alternativet vil føre til betydelig redusert vannføring på 18 km elvestrekning (15 km av Ottaelva og tre km av Lågen). ”Pillarguri” vil gi en årlig kraftproduksjon på ca 390 GWh. Alternativet ”Åsåren” vil utnytte fallet i Ottaelva mellom inntaket til Eidefossen kraftverk og Åsåren (Grindhølen). Dette alternativet vil direkte berøre 10 km av Ottaelva og gi en årlig kraftproduksjon på ca 316 GWh. Foreslått minstevannføring ved begge alternativene er 5 m3/s om vinteren og 20 m3/s om sommeren. Dette prosjektet har hatt følgende målsettinger: 1. Identifisere overvintrings-, gyte- og oppvekstområder for harr og ørret i Ottaelva og Lågen (minstevannføringsstrekning) som direkte vil bli berørt av de ulike utbyggingsalternativene. 2. Avdekke den relative betydningen av de potensielle minstevannsføringsstrekningene i Ottaelva og Lågen som overvintrings-, gyte- og oppvekstområder for harr og ørret i hele influensområdet. 3. Beskrive omfanget av vandringer hos harr og ørret for å definere influensområdet til Nedre Otta kraftverk, og omfang av vandringer forbi potensielle problemområder ved eventuell utbygging (f.eks. tunnelutløp og minstevannføringsstrekning). 4. Kartlegge bunndyrsamfunnet og evt. rødlistede arter på prøvestasjoner i Ottaelva og Lågen (minstevannføringsstrekning). 5. Vurdere fiskesamfunnet i Ottaelva basert på innsamling av data på fangst per innsatsenhet (CPUE) ved stangfiske. 6. Foreta konsekvensutredning av Nedre Otta Kraftverk på fiskebestandene i influensområdet basert på vurderingene i punktene 1-5, og gi en grundig beskrivelse av ”før-situasjonen” for fisk og bunndyr. Resultatene skal derfor også kunne danne grunnlag for overvåking og vurderinger av avbøtende tiltak i etterkant av eventuell utbygging.

Museth, J., Kraabøl, M., Arnekleiv, J.V., Johnsen, S.I. & Teigen, J. 2009. Planlagt kraftverk i Rosten i Gudbrandsdalslågen. Utredning av konsekvenser for harr, ørret og bunndyr i influensområdet. NINA Rapport 427. 60 s. + vedlegg. Bakgrunn: Oppland Energi AS sendte i juni 2007 melding om Rosten Kraftverk med forslag til utredningsprogram ut på høring. Eventuell utbygging av Rosten Kraftverk anslås å gi en årlig kraftproduksjon på om lag 200 GWh. Det planlagte kraftverket i Rosten vil medføre bygging av demning med største høyde på 18 m, minstevannføringsstrekning på ca 6 km og tunnelutløp (driftsvann fra kraftverk) ut i det naturlige elveleiet. I forhold til fisk vil derfor inngrepet kunne få konsekvenser for fiskevandringer, både i form av problemer med vandringer forbi tunnelutløp og kraftverksdemning og tilgang til gyte- og oppvekstarealer. Tiltaket vil også påvirke produksjonsforholdene på minstevannføringsstrekningen gjennom redusert vanndekt areal. Hovedmålene med dette prosjekt har vært: I. Avdekke og vurdere gyteplasser for harr og ørret på planlagt minstevannføringsstrekning II. Avdekke Rostens relative betydning som gyte- og oppvekstområde for harr og ørret i denne delen av Gudbrandsdalslågen. III. Avdekke omfang av fiskevandringer i tilknytning til Rosten IV. Registrere bunndyrsamfunnet i ulike elveavsnitt som blir berørt, med vekt på utbredelse av eventuelle rødlistede arter V. Basert på punktene I-IV, foreta en grundig utredning av konsekvensene av utbygging på fiskebestandene i influensområdet i henhold til utredningsprogram fastsatt av NVE (10. juli 2008). Metoder: Det ble gjennomført fem ulike delprosjekter i 2008: 1) Vandringsstudier til harr og ørret (telemetri), 2) Gyte- og ungfiskregistreringer (elektrofiske, dykking, observasjonsstudier fra land), 3) Fangstregistreringer (sportsfiske) og beskrivelse av fiskens vekstforhold i influensområdet, 4) Genetiske studier (for å vurdere omfanget av fiskevandringer gjennom Rostenfallene) og 5) Bunndyrundersøkelser (tettheter og biologisk mangfold i elvestrengen). Delprosjektene dannet grunnlaget for konsekvensvurderingene. Influensområdet ble inndelt i følgende 7 delområder (D) regnet nordfra og sørover: D1 Lågen fra damområde til Dombfoss (Dovre), D2 Lågen gjennom Rosten fra damområde til antatt vandringshinder (øvre minstevannføringsstrekning), D3 Lågen fra vandringshinder til tunnelutløp (nedre minstevannføringsstrekning), D4 Lågen fra tunnelutløp til samløp med Otta, D5 Lågen fra samløp Otta til Vinstra, D6 Otta fra samløp med Lågen til Eidefoss og D7 Høvringsåas nederste parti. Verdivurderingene er gjort ut ifra en samlet vurdering av delområdenes relative størrelse, forekomst av nøkkelhabitater, tilgjengelighet for vandrende deler av fiskebestandene og bevaringsbiologiske forhold. Virkningene av tiltaket er vurdert uavhengig av den fastsatte verdien, men alle vurderingene av virkninger er gjort ut ifra de enkelte delområdenes antatte betydning og funksjonalitet for produksjon og mangfold av arter og livshistorier i hvert influensområde (henholdsvis ovenfor (D1 og D2) og nedenfor (D3-6) vandringshinderet i Rosten). © Norsk institutt for naturforskning. Publikasjonen kan siteres fritt med kildeangivelse.

The present work deals with the development of an analysis-model applicable to large scale 3D beam structures of reinforced and prestressed concrete. The model is based on the finite element method and allows for large displacements through the Corotated Lagrangian description of motion and a variety of material nonlinearities in the short-time as well as the long-time regime. The loading may be both unidirectional and corotational. By relating all changes in loads, prescribed displacements, temperature, time and static system to a common history parameter, the response of a structure may be traced from the very start of construction to its completion, throughout the service life and finally into the ultimate load range. The key ingredient of the analysis-model is the new 3D shear-beam element formulation. It can handle the response of reinforced and prestressed concrete in each one and combinations of the axial, bending, shear and torsion modes.