Pile Design and Tests for Integral Abutment Bridges, HR-273, 1987

Expansion joints increase both the initial cost and the maintenance cost of bridges. Integral abutment bridges provide an attractive design alternative because expansion joints are eliminated from the bridge itself. However, the piles in these bridges are subjected to horizontal movement as the bridge expands and contracts during temperature changes. The objective of this research was to develop a method of designing piles for these conditions. Separate field tests simulating a pile and a bridge girder were conducted for three loading cases: (1) vertical load only, (2) horizontal displacement of pile head only, and (3) combined horizontal displacement of pile head with subsequent vertical load. Both tests (1) and (3) reached the same ultimate vertical load, that is, the horizontal displacement had no effect on the vertical load capacity. Several model tests were conducted in sand with a scale factor of about 1:10. Experimental results from both the field and model tests were used to develop the vertical and horizontal load-displacement properties of the soil. These properties were input into the finite element computer program Integral Abutment Bridge Two-Dimensional (IAB2D), which was developed under a previous research contract. Experimental and analytical results compared well for the test cases. Two alternative design methods, both based upon the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Specification, were developed. Alternative One is quite conservative relative to IAB2D results and does not permit plastic redistribution of forces. Alternative Two is also conservative when compared to IAB2D, but plastic redistribution is permitted. To use Alternative Two, the pile cross section must have sufficient inelastic rotation capacity before local buckling occurs. A design example for a friction pile and an end-bearing pile illustrates both alternatives.

Structural Characterization of UHPC Waffle Bridge Deck and Connections, TR-614, 2014

The AASHTO strategic plan in 2005 for bridge engineering identified extending the service life of bridges and accelerating bridge construction as two of the grand challenges in bridge engineering. These challenges have the objective of producing safer and more economical bridges at a faster rate with a minimum service life of 75 years and reduced maintenance cost to serve the country’s infrastructure needs. Previous studies have shown that a prefabricated full-depth precast concrete deck system is an innovative technique that accelerates the rehabilitation process of a bridge deck, extending its service life with reduced user delays and community disruptions and lowering its life-cycle costs. Previous use of ultra-high performance concrete (UHPC) for bridge applications in the United States has been considered to be efficient and economical because of its superior structural characteristics and durability properties. Full-depth UHPC waffle deck panel systems have been developed over the past three years in Europe and the United States. Subsequently, a single span, 60-ft long and 33-ft wide prototype bridge with full-depth prefabricated UHPC waffle deck panels has been designed and built for a replacement bridge in Wapello County, Iowa. The structural performance characteristics and the constructability of the UHPC waffle deck system and its critical connections were studied through an experimental program at the structural laboratory of Iowa State University (ISU). Two prefabricated full-depth UHPC waffle deck (8 feet by 9 feet 9 inches by 8 inches) panels were connected to 24-ft long precast girders, and the system was tested under service, fatigue, overload, and ultimate loads. Three months after the completion of the bridge with waffle deck system, it was load tested under live loads in February 2012. The measured strain and deflection values were within the acceptable limits, validating the structural performance of the bridge deck. Based on the laboratory test results, observations, field testing of the prototype bridge, and experience gained from the sequence of construction events such as panel fabrication and casting of transverse and longitudinal joints, a prefabricated UHPC waffle deck system is found to be a viable option to achieve the goals of the AASHTO strategic plan.

Design and Performance Verification of UHPC Piles for Deep Foundations, TR-558, 2008

The strategic plan for bridge engineering issued by AASHTO in 2005 identified extending the service life and optimizing structural systems of bridges in the United States as two grand challenges in bridge engineering, with the objective of producing safer bridges that have a minimum service life of 75 years and reduced maintenance cost. Material deterioration was identified as one of the primary challenges to achieving the objective of extended life. In substructural applications (e.g., deep foundations), construction materials such as timber, steel, and concrete are subjected to deterioration due to environmental impacts. Using innovative and new materials for foundation applications makes the AASHTO objective of 75 years service life achievable. Ultra High Performance Concrete (UHPC) with compressive strength of 180 MPa (26,000 psi) and excellent durability has been used in superstructure applications but not in geotechnical and foundation applications. This study explores the use of precast, prestressed UHPC piles in future foundations of bridges and other structures. An H-shaped UHPC section, which is 10-in. (250-mm) deep with weight similar to that of an HP10×57 steel pile, was designed to improve constructability and reduce cost. In this project, instrumented UHPC piles were cast and laboratory and field tests were conducted. Laboratory tests were used to verify the moment-curvature response of UHPC pile section. In the field, two UHPC piles have been successfully driven in glacial till clay soil and load tested under vertical and lateral loads. This report provides a complete set of results for the field investigation conducted on UHPC H-shaped piles. Test results, durability, drivability, and other material advantages over normal concrete and steel indicate that UHPC piles are a viable alternative to achieve the goals of AASHTO strategic plan.

Bridge Rail and Approach Railing for Low-Volume Roads in Iowa, TR-592, 2010

Bridge rail and approach guardrails provide safety to drivers by shielding more hazardous objects and redirecting vehicles to the roadway. However, guardrail can increase both the initial cost and maintenance cost of a bridge, while adding another object that may be struck by vehicles. Most existing low volume road (LVR) bridges in the state of Iowa are currently indicated to not possess bridge rail meeting “current acceptable standards”. The primary objective of the research summarized in this report was to provide the nations bridge and approach rail state of practice and perform a state wide crash analysis on bridge rails and approach guardrails on LVR bridges in Iowa. In support of this objective, the criteria and guidelines used by other bridge owners were investigated, non-standard and innovative bridge and approach guardrails for LVR’s were investigated, and descriptive, statistical and economical analyses were performed on a state wide crash analysis. The state wide crash analysis found the overall number of crashes at/on the more than 17,000+ inventoried and non-inventoried LVR bridges in Iowa was fewer than 350 crashes over an eight year period, representing less than 0.1% of the statewide reportable crashes. In other words, LVR bridge crashes are fairly rare events. The majority of these crashes occurred on bridges with a traffic volume less than 100 vpd and width less than 24 ft. Similarly, the majority of the LVR bridges possess similar characteristics. Crash rates were highest for bridges with lower traffic volumes, narrower widths, and negative relative bridge widths (relative bridge width is defined as: bridge width minus roadway width). Crash rate did not appear to be effected by bridge length. Statistical analysis confirmed that the frequency of vehicle crashes was higher on bridges with a lower width compared to the roadway width. The frequency of crashes appeared to not be impacted by weather conditions, but crashes may be over represented at night or in dark conditions. Statistical analysis revealed that crashes that occurred on dark roadways were more likely to result in major injury or fatality. These findings potentially highlight the importance of appropriate delineation and signing. System wide, benefit-cost (B/C) analyses yielded very low B/C ratios for statewide bridge rail improvements. This finding is consistent with the aforementioned recommendation to address specific sites where safety concerns exist.

Höyrynkehitin-vedenlämmitin-energialaitoksen kunnossapidon tuotteistaminen

Työn tavoitteena on luoda ehdotus toimintamalliksi, jolla Polarmatic Oy:n valmistaman Turbomatic-energialaitoksen kunnossapitotoimintaa voitaisiin suorittaa. Kunnossapito on yrityksessä mielenkiinnon kohteena, koska asiakkaiden suunnalta on asiaa kohtaan ollut kiinnostusta. Toimintamallia on tarkoitus muuttaa vikoja ehkäiseväksi ja suunnitelmallisemmaksi. Nykyinen käyttö vikaantumiseen asti aiheuttaa ennakoimatonta korjaustarvetta. Työssä tutustutaan kunnossapitopalvelun tuotteistamiseen ja tuotteistamisprosessiin. Palvelun tuotteistaminen on prosessi, jossa asiakkaalle tarjottava palvelumääritellään, suunnitellaan ja kuvataan. Asiantuntijapalvelun, tässä tapauksessa kunnossapitopalvelun, tarjoaminen lähtee aina tuotteen syvällisestä tuntemuksesta. Turbomaticin kunnossapidon suunnittelua varten työssä käydään läpi energialaitoksen tekninen kuvaus, huoltokohteet ja vikaantuminen. Tiedot on kerätty Polarmaticin henkilökunnan haastatteluista. Kunnossapidon teoriaan ja palvelun tuotteistamiseen tutustutaan kirjallisuuden ja ajankohtaisen lähdemateriaalin avulla. Lisäksi työssä perehdytään muiden yritysten tarjoamiin kunnossapitopalveluihin internetsivuilta. Tulokseksi työstä saadaan toimintaehdotus kunnossapidon järjestämisestä. Vuosihuollon suorittamista varten on työssä liitteenä vuosihuollon tarkastuspöytäkirja. Lisäksi vuosihuoltotarjousten tekoa varten on tehty laskentaohjelma.

Paperiteollisuuden prosessinostureiden elinjaksokustannuslaskenta

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, kuinka paljon paperi- ja kartonkikoneiden prosessinosturit aiheuttavat kustannuksia siirrettyä tonnia kohti. Asiaa tarkasteltiin asiakkaan näkökulmasta. Työn lisätavoitteena oli myös pohtia uutta elinjaksokustannuksiin perustuvaa nostopalvelumallia, jossa asiakas maksaa saamastaan hyödystä siirrettyjen tonnien mukaisesti. Elinjaksokustannuslaskentaa (LCC= Life Cycle Cost) hyödynnetään laskettaessa tuotteeseen kohdistuvia kokonaiskustannuksia. Työssä tutkittiin neljää eri prosessinosturia, joiden kustannukset jaettiin investointi-, käyttö-, kunnossapito- ja epäkäytettävyyskustannuksiin. Tämän kustannusten jaottelun perusteella työssä rakennettiin LCC-laskentamalli, jonka avulla nostureiden vuosittaiset kustannukset voitiin määrittää. Työssä tutkittujen neljän nosturin tapauksissa saatiin laaditulla laskentamallilla kokonaiskustannuksiksi 0,50 - 1,00 euroa ja kunnossapitokustannuksiksi 0,07 - 0,14 euroa siirrettyä tonnia kohti. Herkkyysanalyysien tuloksissa laskentakorolla oli kolmessa tapauksessa neljästä suurin vaikutus kokonaistulokseen. Kymmenen prosentinmuutos laskentakorossa vaikutti noin 6 % - 7,5 %:a lopputulokseen. Huoltotuntien määrällä taas oli tutkituista tekijöistä vähiten vaikutusta kokonaistulokseen. Nostopalvelusta luotiin kolmitasoinen. Ylimmällä tasolla asiakkaan ei enää tarvitse omistaa omaa nosturia, vaan asiakas maksaa ainoastaan siirretyistä tonneista. Tarkastelun johtopäätöksenä on, että solmimalla nostopalvelusopimuksen asiakas voi saada paremman ennustettavuuden kunnossapitokustannuksiinsa ja mahdollisuuden säästää omistuskustannuksissa.

PGW-linjan käyttövarmuuden ja kunnossapidon tehokuuden parantaminen kiinteällä kunnonvalvonnalla

Tämän diplomityön lähtökohtana on tutkia kiinteän kunnonvalvonnan ja ehkäisevän kunnossapidon edellytyksiä ja mahdollisuuksia Anjalan Paperitehtaan painehiomossa. Työn tavoitteena on kunnossapidon kustannustehokkuuden parantaminen ja häiriöaikojen vähentäminen ja sitä kautta koko tuotantoprosessin tuottavuuden nostaminen. Työn alussa tarkastellaan tämänhetkisiä prosessilaitteiston häiriötekijöitä ja kunnossapidon vaikutusmahdollisuuksia häiriöiden korjaukseen ja kustannuksiin. Tarkastelun perusteella päädyttiin painehiomossa ehkäisevän kunnossapidon määrän nostamiseen ja kiinteän kunnonvalvontajärjestelmän käyttöönottoon H4-linjalla. Jatkuvatoimisen kunnonvalvonnan edut tutkimuksen ja teorian perusteella ovat laitteiden käyttövarmuuden olennainen paraneminen ja kunnossapitokustannusten aleneminen. Työn kokeellisen osan perusteella kunnossapitokustannukset alenivat noin 24 % ja käytettävyyden tehostumisen johdosta laitehäiriöt alenivat 50 %:lla. Tulokset saatiin aikaan toteuttamalla suunnitellut ehkäisevät huollot kriittisille laitteille. Kiinteä kunnonvalvonta antoi kunnossapidolle tiedon laitteiden oikea-aikaisesta huoltovälistä. Investoinnin hyödyt saatiin täysmääräisesti käyttöön jo laitteiston ensimmäisen käyttövuoden aikana. Henkilöstön osaamiskapasiteetin nosto tulee vielä lisäämään edellä mainittuja hyötyjä.

Teollisuuden kunnossapitopalveluiden kustannusmalli yritysverkostossa

Tämän tutkimuksen päätavoitteena oli luoda yleisellä tasolla teollisuuden kunnossapitopalveluille kustannusmalli käytännön päätöstilanteiden avuksi. Kustannusmallin tarkoitus oli, että sitä voidaan käyttää kaikissa päätöstilanteissa, joissa pyritään vaikuttamaan kunnossapidon aiheuttamiin kustannuksiin, joko kunnossapitopalveluiden tarjoajan tai asiakkaan tai molempien toimesta. Kustannusmalli eroaa perinteisistä kustannusmalleista näkökulmansa osalta. Aiemmin kehitetyissä teollisuuden kunnossapitopalveluiden kustannusmalleissa on esitetty palveluntarjoajan omat kustannukset tai asiakkaan kustannukset, mutta ei molempia kustannuksia samanaikaisesti. Kustannusmallia testattiin pienessä yritysverkostossa, johon kuului Sellutehdas, Kunnossapitoyhtiö ja Laitetoimittaja. Verkostossa kunnossapitoprosesseja tutkittiin tapaustutkimuksen keinoin. Tutkittuja tapauksia oli yhteensä kolme kappaletta, joista kaikki sijoittuivat sellun valmistusprosessin eri vaiheisiin ja ne olivat luonteeltaan hyvin erilaisia. Työn teoriaosa pohjautuu pääasiassa teollisuuden kunnossapitoa käsitteleviin artikkeleihin, tutkimuksiin ja kirjoihin. Lisäksi käsitellään hinnoittelun ja kustannuslaskennan teoriaa. Työn empiirinen osa perustuu haastatteluihin ja yrityksiltä saatuihin kustannustietoihin. Haastattelujen ja kustannustietojen avulla testattiin kustannusmallia. Testauksen jälkeen analysoitiin saatuja tuloksia ja kustannusmallia. Työn keskeiset tulokset liittyivät siihen, mitä kustannuksia tulee huomioida kustannusmallissa ja millainen on käyttökelpoinen kustannusmalli. Kustannusmallin käyttöön ja kehittämiseen liittyi myös ongelmia, jotka tuodaan työn loppuvaiheessa esille. Keskeinen ongelma mallin käytössä oli, että yritysverkoston osapuolet eivät halunneet avata euromääräisiä kustannustietojaan vielä toisilleen. Tämän vuoksi kustannusmallissa esitetään ainoastaan kustannuserien prosentuaalisia osuuksia yritysten aiheutuneista kunnossapidon kokonaiskustannuksista. Pelkkien prosentuaalisten kustannusten analysoiminen oli haasteellisempaa, koska esimerkiksi kustannusten suuruusluokka näkyy vain euroissa.

Paineellisten rumpusuodinten kunnossapitostrategian kehittäminen ja implementointi

Tutkimuksen tavoitteena oli luoda UPM-Kymmene Oyj:n Kaukaan sellutehtaalle tuotannolliset näkökulmat huomioiva ja kunnossapitokustannukset optimoiva paineellisten rumpusuodinten kunnossapitostrategia. Paineelliset rumpusuotimet on sellutehtaan kuitulinjan keskeinen laiteryhmä, jonka vuosittaiset kunnossapitokustannukset ovat merkittävät. Tarkastelu työssä keskittyi paineellisen rumpusuotimen päätytiivistyksen kunnossapitostrategian kehittämiseen, koska päätytiivistys muodostaa laitteen vuosittaisista kustannuksista suurimman osan. Kunnossapitokustannusten optimointi suoritettiin strategisen johtamisen periaatteiden mukaisesti eri teknistaloudelliset näkökulmat huomioiden. Kunnossapidon toteutukselle määriteltiin tuotannon tavoitteet, jonka perusteella luotiin uusi kunnossapitostrategia. Työssä tehdyn tutkimuksen perusteella siirtymällä korjaavasta kunnossapidosta ehkäisevään kunnossapitoon, voidaan saavuttaa säästöjä kunnossapitokustannuksissa. Uuden strategian toteutumisen mahdollistamiseksi määriteltiin strategiset projektit, jotka käsittelivät muun muassa uusien tiivistemateriaalien käyttöönottoa, alajärjestelmien muutostöitä sekä toimintatapojen muutoksia. Strategian ja strategisten projektien toteutusta varten laadittiin kirjalliset dokumentit, joiden perusteella implementointi suoritetaan. Toimenpiteille määriteltiin vastuuhenkilöt ja toteutusajat, joiden mukaisesti eri organisaatiotasot toimivat. Strategia laadittiin seuraavalle kymmenelle vuodelle, mutta strategian toteutusta ja tuloksia on seurattava vuosittain. Muuttuvassa liiketoimintaympäristössä kunnossapidon optimitila ei ole staattinen, joten strategiaa on oltava valmis päivittämään. Aktiivisella ja suunnitelmallisella toiminnalla on mahdollista saavuttaa merkittäviä säästöjä tuotannon ja kunnossapidon näkökulmasta.

Kunnossapidon kustannusmalli: riskit ja hyödyt yritysverkostossa

Tämän tutkimuksen päätavoitteena oli yhdistää riski- ja hyötykomponentit aiemmassa tutkimuksessa rakennettuun kunnossapidon kustannusmalliin. Jotta tämä voitiin tehdä, täytyi ensiksi määrittää mitä riskejä ja hyötyjä esiintyy kunnossapidon yritysverkostossa laitekohtaisella tasolla eri toimijoiden näkökulmista.Tutkimuksen metodologian perusta oli konstruktiivinen tutkimus. Lähdeaineisto koostui teollisuuden kunnossapitoa, verkostoitumista, elinkaariajattelua, riskienhallintaa sekä hyötyjä käsittelevistä oppikirjoista, tieteellisistä julkaisuista, artikkeleista ja opinnäytetöistä. Empiriaosan materiaalina käytettiin valittujen yritysten julkisia aineistoja. Työn keskeiset tulokset liittyvät uuteen kunnossapidon kustannusmalliin, joka ottaa huomioon riski- ja hyötykomponentit laitekohtaisella tasolla sekä myös verkosto- ja elinkaarinäkökulman. Kustannusmallissa esiintyvien hyötyjen oli katsottu saavutettavan riskienhallinnan kautta. Riskienhallinnalla voidaan vaikuttaa kunnossapidon kustannuksiin. Kustannusmallia voidaan hyödyntää kustannusten, riskien ja hyötyjen tasapuoliseen jakoon yritysverkostossa. Kustannusmallin empiirinen testaus rajattiin tämän tutkielman ulkopuolelle.

AMB system for high-speed motors using automatic commissioning

The general trend towards increasing e ciency and energy density drives the industry to high-speed technologies. Active Magnetic Bearings (AMBs) are one of the technologies that allow contactless support of a rotating body. Theoretically, there are no limitations on the rotational speed. The absence of friction, low maintenance cost, micrometer precision, and programmable sti ness have made AMBs a viable choice for highdemanding applications. Along with the advances in power electronics, such as signi cantly improved reliability and cost, AMB systems have gained a wide adoption in the industry. The AMB system is a complex, open-loop unstable system with multiple inputs and outputs. For normal operation, such a system requires a feedback control. To meet the high demands for performance and robustness, model-based control techniques should be applied. These techniques require an accurate plant model description and uncertainty estimations. The advanced control methods require more e ort at the commissioning stage. In this work, a methodology is developed for an automatic commissioning of a subcritical, rigid gas blower machine. The commissioning process includes open-loop tuning of separate parts such as sensors and actuators. The next step is to apply a system identi cation procedure to obtain a model for the controller synthesis. Finally, a robust model-based controller is synthesized and experimentally evaluated in the full operating range of the system. The commissioning procedure is developed by applying only the system components available and a priori knowledge without any additional hardware. Thus, the work provides an intelligent system with a self-diagnostics feature and an automatic commissioning.

A game-theoretic network formation model

We study the dynamics of a game-theoretic network formation model that yields large-scale small-world networks. So far, mostly stochastic frameworks have been utilized to explain the emergence of these networks. On the other hand, it is natural to seek for game-theoretic network formation models in which links are formed due to strategic behaviors of individuals, rather than based on probabilities. Inspired by Even-Dar and Kearns (2007), we consider a more realistic model in which the cost of establishing each link is dynamically determined during the course of the game. Moreover, players are allowed to put transfer payments on the formation of links. Also, they must pay a maintenance cost to sustain their direct links during the game. We show that there is a small diameter of at most 4 in the general set of equilibrium networks in our model. Unlike earlier model, not only the existence of equilibrium networks is guaranteed in our model, but also these networks coincide with the outcomes of pairwise Nash equilibrium in network formation. Furthermore, we provide a network formation simulation that generates small-world networks. We also analyze the impact of locating players in a hierarchical structure by constructing a strategic model, where a complete b-ary tree is the seed network.

Effect of Improving Energy Efficiency on System Reliability

In the present scenario of energy demand overtaking energy supply top priority is given for energy conservation programs and policies. Most of the process plants are operated on continuous basis and consumes large quantities of energy. Efficient management of process system can lead to energy savings, improved process efficiency, lesser operating and maintenance cost, and greater environmental safety. Reliability and maintainability of the system are usually considered at the design stage and is dependent on the system configuration. However, with the growing need for energy conservation, most of the existing process systems are either modified or are in a state of modification with a view for improving energy efficiency. Often these modifications result in a change in system configuration there by affecting the system reliability. It is important that system modifications for improving energy efficiency should not be at the cost of reliability. Any new proposal for improving the energy efficiency of the process or equipments should prove itself to be economically feasible for gaining acceptance for implementation. In order to arrive at the economic feasibility of the new proposal, the general trend is to compare the benefits that can be derived over the lifetime as well as the operating and maintenance costs with the investment to be made. Quite often it happens that the reliability aspects (or loss due to unavailability) are not taken into consideration. Plant availability is a critical factor for the economic performance evaluation of any process plant.The focus of the present work is to study the effect of system modification for improving energy efficiency on system reliability. A generalized model for the valuation of process system incorporating reliability is developed, which is used as a tool for the analysis. It can provide an awareness of the potential performance improvements of the process system and can be used to arrive at the change in process system value resulting from system modification. The model also arrives at the pay back of the modified system by taking reliability aspects also into consideration. It is also used to study the effect of various operating parameters on system value. The concept of breakeven availability is introduced and an algorithm for allocation of component reliabilities of the modified process system based on the breakeven system availability is also developed. The model was applied to various industrial situations.

A multi-GPU algorithm for large-scale neuronal networks

Large-scale simulations of parts of the brain using detailed neuronal models to improve our understanding of brain functions are becoming a reality with the usage of supercomputers and large clusters. However, the high acquisition and maintenance cost of these computers, including the physical space, air conditioning, and electrical power, limits the number of simulations of this kind that scientists can perform. Modern commodity graphical cards, based on the CUDA platform, contain graphical processing units (GPUs) composed of hundreds of processors that can simultaneously execute thousands of threads and thus constitute a low-cost solution for many high-performance computing applications. In this work, we present a CUDA algorithm that enables the execution, on multiple GPUs, of simulations of large-scale networks composed of biologically realistic Hodgkin-Huxley neurons. The algorithm represents each neuron as a CUDA thread, which solves the set of coupled differential equations that model each neuron. Communication among neurons located in different GPUs is coordinated by the CPU. We obtained speedups of 40 for the simulation of 200k neurons that received random external input and speedups of 9 for a network with 200k neurons and 20M neuronal connections, in a single computer with two graphic boards with two GPUs each, when compared with a modern quad-core CPU. Copyright (C) 2010 John Wiley & Sons, Ltd.

Hydrodynamic Simulations Of Vacuum-Driven Storage Tanks

As a result of urbanization, stormwater runoff flow rates and volumes are significantly increased due to increasing impervious land cover and the decreased availability of depression storage. Storage tanks are the basic devices to efficiently control the flow rate in drainage systems during wet weather. Presented in the paper conception of vacuum-driven detention tanks allows to increase the storage capacity by usage of space above the free surface water elevation at the inlet channel. Partial vacuum storage makes possible to gain cost savings by reduction of both the horizontal area of the detention tank and necessary depth of foundations. Simulation model of vacuum-driven storage tank has been developed to estimate potential profits of its application in urban drainage system. Although SWMM5 has no direct options for vacuum tanks an existing functions (i.e. control rules) have been used to reflect its operation phases. Rainfall data used in simulations were recorded at raingage in Czestochowa during years 2010÷2012 with time interval of 10minutes. Simulation results gives overview to practical operation and maintenance cost (energy demand) of vacuum driven storage tanks depending of the ratio: vacuum-driven volume to total storage capacity. The following conclusion can be drawn from this investigations: vacuum-driven storage tanks are characterized by uncomplicated construction and control systems, thus can be applied in newly developed as well as in the existing urban drainage systems. the application of vacuum in underground detention facilities makes possible to increase of the storage capacity of existing reservoirs by usage the space above the maximum depth. Possible increase of storage capacity can achieve even a few dozen percent at relatively low investment costs. vacuum driven storage tanks can be included in existing simulation software (i.e. SWMM) using options intended for pumping stations (including control and action rules ).