8.3.3 Αναλυτική Μέθοδος Σχεδιασμού Υπόγειων Αγωγών σε ιασταυρώσεις με Ενεργά Ρήγματα. George Mylonakis

Transcript

1 8.3.3 Αναλυτική Μέθοδος Σχεδιασμού Υπόγειων Αγωγών σε ιασταυρώσεις με Ενεργά Ρήγματα George Mylonakis

2 Παρουσίαση Προβλήματος z β y α

3 Παρουσίαση Προβλήματος z f β y z y α

4 Παρουσίαση Προβλήματος z f β y z y α Kocaeli, Turkey (1999) hi-hi, Taian (1999)

5 Υπάρχουσες Αναλυτικές Μεθοδολογίες Nemark & Hall (1975) Kennedy et al. (1977) εμπεριέχεται στις οδηγίες της SE (1984) Συμβιβαστό παραμορφώσεων υπολογισμός αξονικού εφελκυσμού Η διατομή του αγωγού έχει διαρρεύσει πλήρως μηδενική καμπτική δυσκαμψία υπερεκτίμηση καμπυλότητας (υπερ)συντηρητική Wang & Yeh (1985) Η καμπτική δυσκαμψία λαμβάνεται υπ όψη ε λαμβάνεται υπ όψη η μείωση της δυσκαμψίας λόγω αξονικού εφελκυσμού υποεκτίμηση καμπυλότητας μη συντηρητική

6 Συνήθης Πρακτική Σχεδιασμού 3-διάστατες μη-γραμμικές αναλύσεις με Π.Σ. Προσομοίωση αγωγού με στοιχεία δοκού Μη γραμμική συμπεριφορά για το χάλυβα Ελαστικά απολύτως πλαστικά εδαφικά ελατήρια Επιβολή μετατόπισης ρήγματος στα άκρα των αντίστοιχων ελατηρίων Γεωμετρική μη-γραμμικότητα λόγω μεγάλων μετατοπίσεων transverse horizontal soil springs aial soil springs pipeline vertical soil springs applied fault displacement merican Lifelines lliance SE (2005)

7 Συνήθης Πρακτική Σχεδιασμού Ακριβέστερα προσομοιώματα: Υβριδικό μοντέλο (συνδυασμός στοιχείων δοκού και στοιχείων κελύφους): Shell elements Rigid element eam elements ial soil springs Horizontal soil springs Vertical soil springs

8 Συνήθης Πρακτική Σχεδιασμού Ακριβέστερα προσομοιώματα: Προσομοίωση εδάφους ως συνεχές μέσο:

9 Αναλυτική Μεθοδολογία: Ρήγματα Οριζόντιας Ολίσθησης Βασική Αρχή: ιακριτοποίηση του αγωγού σε 4 τμήματα ' q() = - k () ' L c ρήγμα y ' αγωγός δ= y/2 q u q u δ= y/2 L c ' q() = - k ()

10 Αναλυτική Μεθοδολογία: Ρήγματα Οριζόντιας Ολίσθησης Βασική Αρχή: ιακριτοποίηση του αγωγού σε 4 τμήματα ' q() = - k () ' L c Τμήμα Α Α (και ): Ελαστική οκός επί Ελατηριωτού Εδάφους ' q() = - k () αγωγός V ρήγμα φ M ' δ= y/2 y q u Συνοριακές συνθήκες για τα τμήματα ΑΒ και q u δ= y/2 L c ' q() = - k ()

11 Αναλυτική Μεθοδολογία: Ρήγματα Οριζόντιας Ολίσθησης Βασική Αρχή: ιακριτοποίηση του αγωγού σε 4 τμήματα ' q() = - k () ' L c M r φ V ρήγμα Τμήμα Α (και ) y L c ' αγωγός δ= y/2 δ= y/2 q u q u q u [ M ] δ= y/2 L c Μέγιστη Ροπή ' q() = - k ()

12 Αναλυτική Μεθοδολογία: Ρήγματα Οριζόντιας Ολίσθησης Ισοδύναμη γραμμική ανάλυση, με το τέμνον μέτρο ελαστικότητας: Τμήματα της διατομής σε διαρροή ε ma =ε a +ε b σ ma θ ε 1 σ 1 φ 1 ε a σ a π-φ 2 -ε 1 ε min =ε a -ε b Ανηγμένες Παραμορφώσεις -σ 1 σ min Τάσεις Καμπτικές παραμορφώσεις από ελαστική ανάλυση Προσθήκη αξονικών παραμορφώσεων Τάσεις στη διατομή Αναπροσαρμογή του μέτρου ελαστικότητας

13 Αξιολόγηση μεθοδολογίας Τυπικός αγωγός μεταφοράς φυσικού αερίου Εξωτερική διάμετρος: 0,9144 m Πάχος: 0,0119 m Χάλυβας: PI5L-X65 (Τάση διαρροής: 490 MPa) Επίχωμα άμμου μέσης πυκνότητας (γ =18KN/m 3, φ = 36 ) Πάχος επικάλυψης: 1,30 m Shell elements Rigid element eam elements ial soil springs Horizontal soil springs Vertical soil springs Γωνία βύθισης: 45º, 70º, 90º Μετακίνηση: έως 2m Κανονικό Ρήγμα

14 Αξιολόγηση μεθοδολογίας Αξονικές Παραμορφώσεις ε a (%) Καμπτικές Παραμορφώσεις ε b (%) β=30 β=45 β=60 Kennedy et al. Wang & Yeh Προτ. Μεθοδολογία Αριθμ. Αναλύσεις Μέγιστες Παραμορφώσεις ε ma (%) f / D f / D f / D

15 Κανονικά Ρήγματα Βασική Αρχή: ιακριτοποίηση του αγωγού σε 3 τμήματα ' ρήγμα f z ' αγωγός q() = - k () L L ' q z q

16 Κανονικά Ρήγματα Βασική Αρχή: ιακριτοποίηση του αγωγού σε 3 τμήματα ' Ελαστική οκός επί Ελατηριωτού Εδάφους q() = - k () Τμήμα Α Α (και ): f z ' ' q() = - k () q L L q ρήγμα ' z αγωγός V φ M Συνοριακές συνθήκες για το τμήμα ΑΒ ' q() = - k ()

17 Κανονικά Ρήγματα Βασική Αρχή: ιακριτοποίηση του αγωγού σε 3 τμήματα Τμήμα Α L L F ' M ρήγμα V φ Α q z R f q z ' αγωγός φ z V M ' q() = - k () q L q D E Μέγιστη ροπή q V M z L R M ma z q G V z q() = - k () M '

18 Μη γραμμική συμπεριφορά χάλυβα Ισοδύναμη γραμμική ανάλυση, με το τέμνον μέτρο ελαστικότητας: Τμήματα της διατομής σε διαρροή ε ma =ε a +ε b σ ma θ ε 1 σ 1 φ 1 ε a σ a π-φ 2 -ε 1 ε min =ε a -ε b Ανηγμένες Παραμορφώσεις -σ 1 σ min Τάσεις Κατανομή παραμορφώσεων ιγραμμική σχέση τάσεων-παραμορφώσεων Τάσεις στη διατομή Επανυπολογισμός του μέτρου ελαστικότητας

19 Αξιολόγηση μεθοδολογίας 4 ψ=55 ψ=70 ψ=85 3 ε a (%) 2 1 αγωγός ψ ε b (%) Numerical nalytical 0 4 ε ma (%) f / D f / D f / D

20 Σύνθετα ρήγματα z z β Z y y f f z z Y α = ma = { +, } Σύνθετο Ρήγμα, y, z Μεθοδολογία για κανονικά ρήγματα, z ( y=0) Μεθοδολογία για ρήγματα ορ. ολίσθησης, y ( z=0)

21 Σύνθετα ρήγματα 4 ψ=30 - β=30 ψ=45 - β=45 ψ=60 - β=60 β 3 ε a (%) 2 1 Σύνθετο ρήγμα ε b (%) Numerical nalytical (normal) nalytical (strike-slip) Κανονικό ρήγμα ε ma (%) f / D f / D f / D Ρήγμα οριζόντιας ολίσθησης

22 Πρακτικές εφαρμογές Εύρος Παραμέτρων Αγωγοί 1 D = 4 36 in t/d = % Grade, X52, X65 ε ma (%) ριθμητικές Numerical nalyses αναλύσεις + 50% - 50% f = m β = ψ =63 Ρήγματα ε ma (%) nalytical ναλυτική Methodology μεθοδολογία

23 Μελλοντική έρευνα

24 Μελλοντική έρευνα Εδαφικά ελατήρια Ποια είναι η ακριβής μορφή των καμπυλών p-y? Πειραματική διερεύνηση Αριθμητικές αναλύσεις με σύνθετα καταστατικά προσομοιώματα

25 Σας ευχαριστώ! Literature: Karamitros D.K., ouckovalas G.D. & Kouretzis G.P. (2007): Stress nalysis of uried Steel Pipelines at Strike-slip Fault rossings, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, vol. 27, pp Karamitros D.K., ouckovalas G.D., Kouretzis G.P. & Gkesouli V. (2011): n nalytical Method for Strength Verification of uried Steel Pipelines at Normal Fault rossings, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, vol. 31(11), pp Softare: PipeF (ecel spreadsheet) available to donload from.georgebouckovalas.com or.dimitriskaramitros.com