Mechanical behavior of buried steel pipes crossing active strike-slip faults

2012 ◽  
Vol 41 ◽  
pp. 164-180 ◽  
Author(s):  
Polynikis Vazouras ◽  
Spyros A. Karamanos ◽  
Panos Dakoulas
Keyword(s):  
Mechanical Behavior ◽  
Strike Slip ◽  
Steel Pipes

Failure Analysis Of Buried Gas Pipelines Crossing Seismic Faults

2020 ◽  
Vol 3 (2) ◽  
pp. 781-790
Author(s):  
M. Rizwan Akram ◽  
Ali Yesilyurt ◽  
A.Can. Zulfikar ◽  
F. Göktepe
Keyword(s):  
Ground Deformation ◽  
Warning System ◽  
Strike Slip ◽  
Gas Pipelines ◽  
Steel Pipes ◽  
Seismic Fault ◽  
Fault Parameters ◽  
Dip Angle ◽  
Permanent Ground Deformation ◽  
Recent Earthquakes

Research on buried gas pipelines (BGPs) has taken an important consideration due to their failures in recent earthquakes. In permanent ground deformation (PGD) hazards, seismic faults are considered as one of the major causes of BGPs failure due to accumulation of impermissible tensile strains. In current research, four steel pipes such as X-42, X-52, X-60, and X-70 grades crossing through strike-slip, normal and reverse seismic faults have been investigated. Firstly, failure of BGPs due to change in soil-pipe parameters have been analyzed. Later, effects of seismic fault parameters such as change in dip angle and angle between pipe and fault plane are evaluated. Additionally, effects due to changing pipe class levels are also examined. The results of current study reveal that BGPs can resist until earthquake moment magnitude of 7.0 but fails above this limit under the assumed geotechnical properties of current study. In addition, strike-slip fault can trigger early damage in BGPs than normal and reverse faults. In the last stage, an early warning system is proposed based on the current procedure. 

A New Formulation for Establishing the Lateral Interaction Between Buried Steel Pipeline and Sandy Soil Subjected to Strike-Slip Faulting

2019 ◽  
Vol 142 (2) ◽  
Author(s):  
Mohammad Ashrafy ◽  
Mehrzad TahamouliRoudsari ◽  
Mahmood Hosseini
Keyword(s):  
Sandy Soil ◽  
Strike Slip ◽  
Lateral Interaction ◽  
Finite Element Models ◽  
Buried Pipelines ◽  
Steel Pipes ◽  
Different Types ◽  
Extreme Hazards ◽  
Full Scale Tests ◽  
New Formulation

Abstract Buried pipelines are faced with and vulnerable to extreme hazards such as earthquakes, different types of faulting, and landslides. Generally, a buried pipeline is modeled as a beam on a series of springs, which represent the surrounding soil. To determine the specifications of these springs, the equations proposed by ASCE Guideline are usually used. Its accuracy was doubted by some recent studies. In this study, two full-scale tests simulating the effect of strike-slip faulting were initially carried out on 4 and 8-in. diameter steel pipes buried in compacted sandy soil. The displacement of the pipe was recorded directly at any moment, along its length. Then through optimization-based simulations, the specifications of the equivalent springs of the soil were calculated so that the deformation of the pipe along its length would be consistent with the experimental results. Then, based upon verified finite element models, a database of different parameters of buried pipes subjected to strike-slip faulting including the diameters and different burial depths was created. The results showed that the ASCE equations need modification at the condition of strike-slip faulting and so, based on the created database, a new form of the equations of lateral interaction between dense sandy soil and steel pipe in the presence of strike-slip fault was proposed.

scholarly journals Mechanical behavior of buried steel pipelines crossing active strike slip faults

2013 ◽  
Author(s):  
Πολυνίκης Βαζούρας
Keyword(s):  
Mechanical Behavior ◽  
Strike Slip

Λόγω της αυξανόμενης ζήτηση για νέα μεγάλα έργα αγωγών πετρελαίου και φυσικού αερίου σε όλο τον κόσμο, η παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνά την συμπεριφορά των υπογείων μεταλλικών αγωγών που διέρχονται από επικίνδυνες γεωμορφολογικά περιοχές στις οποίες παρατηρούνται ρήγματα οριζόντιας ολίσθησης. Η διατριβή βασίζεται σε ένα αποτελεσματικό συνδυασμό λεπτομερών αριθμητικών προσομοιώσεων και αναλυτικών λύσεων κλειστής μορφής. Αρχικά μια εκτενής βιβλιογραφική ανασκόπηση διεξάγεται για την αξιολόγηση και την εκτίμηση των διαθέσιμων αναλυτικών και αριθμητικών μοντέλων, πειραματικών αποτελεσμάτων και των διαθέσιμων λογισμικών του εμπορίου. Επί πλέον, γίνεται μια καταγραφή των κανονισμών που χρησιμοποιούνται στον σχεδιασμό των αγωγών αυτών δίνοντας έμφαση στους κανονισμούς που προσεγγίζουν τον σχεδιασμό με βάση τις επιτρεπόμενες παραμορφώσεις. Η αλληλεπίδραση του συστήματος εδάφους-αγωγού διαμορφώνεται μέσω της χρήσης πεπερασμένων στοιχείων, χρησιμοποιώντας ένα γενικής χρήσης πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων. Πρώτα παρουσιάζεται μια λύση κλειστής μορφής για τη σχέση δύναμης-μετατόπισης ενός υπόγειου αγωγού ο οποίος υποβάλλεται σε εφελκυσμό, τόσο για αγωγούς πεπερασμένου όσο και άπειρου μήκους. Η λύση αυτή χρησιμοποιείται υπό μορφή μη γραμμικών ελατηρίων στα δύο άκρα του αγωγού σε λεπτομερή μοντέλα πεπερασμένων στοιχείων, επιτρέποντας έτσι την αποτελεσματική μη γραμμική ανάλυση του συστήματος εδάφους-αγωγού σε μεγάλες μετακινήσεις ρηγμάτων οριζόντιας ολίσθησης. Η ανάλυση λαμβάνει υπ όψη την θεωρία μεγάλων παραμορφώσεων, ανελαστική συμπεριφορά του υλικού τόσο του αγωγού όσο και του περιβάλλοντος εδάφους, καθώς και τις συνθήκες επαφής και τριβής στη διεπιφάνεια εδάφους-αγωγού. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή εξετάστηκε η επίδραση διαφόρων παραμέτρων του εδάφους και του αγωγού στην μηχανική συμπεριφορά του αγωγού. Θεωρήθηκαν λόγοι D/t και υλικά, αντίστοιχα με αυτά που χρησιμοποιούνται σε αγωγούς πετρελαίου και φυσικού αερίου. Ερευνήθηκε επίσης η επιρροή της εσωτερικής πίεσης στην συμπεριφορά του αγωγού. Η ανάλυση διεξάγεται με επιβολή της μετακίνησης του ρήγματος μέσω στοιχειωδών βημάτων. Κατάλληλα κριτήρια αστοχίας του χαλύβδινου αγωγού χάλυβα καθορίστηκαν και ελέγχονται καθ’ όλη την ανάλυση. Τα αριθμητικά αποτελέσματα παρουσιάζουν σε μορφή διαγράμματος, την μετακίνηση του ρήγματος στην οποία πληρούνται τα καθορισμένα κριτήρια αστοχίας, σε σχέση με τη γωνία που σχηματίζει το κάθετο επίπεδο του ρήγματος και ο άξονας του αγωγού. Η γωνία αυτή ονομάζεται β. Τα αποτελέσματα των παραμετρικών αναλύσεων δείχνουν ότι για ένα ρήγμα οριζόντιας ολίσθησης το οποίο είναι κάθετο στον άξονα του αγωγού (β=0), συμβαίνει τοπικός λυγισμός σε σχετικά μικρές μετατοπίσεις του ρήγματος τόσο για άπειρο όσο και για πεπερασμένο μήκος αγωγού. Καθώς η γωνία μεταξύ του ρήγματος και του άξονα του αγωγού αυξάνεται, ο τοπικός λυγισμός μπορεί να αποφευχθεί λόγω της διαμήκους έντασης που αναπτύσσεται, αλλά τότε ο αγωγός μπορεί να αστοχήσει εξαιτίας της μεγάλης αξονικής εφελκυστικής παραμόρφωσης ή της οβαλοποίησης της διατομής. Τα αριθμητικά μοντέλα θεωρούν διάφορες γωνίες β, τόσο για άπειρο όσο και πεπερασμένο μήκος του αγωγού. Αποδεικνύεται ότι οι συνοριακές συνθήκες του αγωγού έχουν σημαντική επίδραση στην συμπεριφορά αυτού. Τέλος, προκειμένου να εξηγηθεί η δομική συμπεριφορά του αγωγού σε σχέση με την εμφάνιση τοπικού λυγισμού, αναπτύσσεται ένα απλοποιημένο αναλυτικό μοντέλο το οποίο καταδεικνύει τον ανταγωνιστικό ρόλο μεταξύ της κάμψης και της αξονικής παραμόρφωσης του αγωγού. Το μοντέλο αυτό, λαμβάνοντας υπόψη τις συνοριακές συνθήκες κατά μήκους του αγωγού, παρέχει λογικές εκτιμήσεις, κλειστής μορφής, για το σχηματισμό του τοπικού λυγισμού για σχετικά μικρές τιμές της γωνίας β.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document