New Method of Modeling the Behavior of Buried Steel Distribution Pipes Subjected to Reverse Faulting

Rofooei, Fayaz R.; Attari, Nader K. A.; Jalali, Himan Hojat

doi:10.1061/(asce)ps.1949-1204.0000296

Cited by 21 publications

(17 citation statements)

References 24 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…An insufficient driving force due to pressure relief increases the risk of blockage. To evaluate the sealing performance of cups based on the distribution of contact stress, a rigorous 3 D nonlinear numerical simulation model was established in this study 28–30 . A nonlinear stress‐strain relationship of rubber materials was considered by performing a uniaxial tension test.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Numerical investigation on sealing performance of drainage pipeline inspection gauge crossing pipeline elbows

Jiang

Zhang

et al. 2021

Energy Science & Engineering

View full text Add to dashboard Cite

A pipeline inspection gauge (PIG) is routinely passed throughout the long‐distance oil and gas pipelines by pipeline operators to clean the pipeline. Sealing performance is a significant evaluation index for PIG's safety operation. To comprehensively evaluate the PIG's seal performance, nonlinear finite element models were developed, and parametric analysis was conducted in this study. The accuracy of simulation model was validated from numerical and experimental results reported in the literature. The results show that comparing with the pigging in straight pipes, the sealing rubber cups of PIGs can be more easily detached from the pipe wall when passing through elbows, causing smaller sealing areas. For a typical elbow (with curvature radius equals to six times of pipe diameter) widely used in pipeline industry, the minimum sealing area of rubber cup is only 8.07% during common operation conditions. The sealing ability of rubber cups can be obviously enhanced by increasing the curvature radius for the pigging operation of small curvature elbow. Elbow radius slightly affects the cup's sealing behavior when the curvature radius is over six times of pipe's outer diameter. An increment in sealing cup interference can increase the contact area between cup and pipe wall, and the blockage risk of PIGs will be reduced due to the good sealing ability and sufficient driving force. The minimum interference required for the cups is 4% under a most common operation condition; that is, the sealing cup thickness, fluid pressure difference, and friction coefficient are 35 mm, 0.02 MPa, and 0.3, respectively. A proper decrease in sealing cup thickness will reduce the stiffness of rubber cups, indicating that the cups with a smaller thickness are more prone to deformation. Thus, an increase in differential pressure over PIG can enhance the sealing performance of cups when the cups are separated from pipe wall. A large friction coefficient is risky for a safe pigging due to the decrease in sealing region with the increase in friction coefficient. In engineering practice, proper measures should be taken to reduce friction force. Above all, the results obtained in this study provide a reference for the structural design of PIGs.

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Numerical investigation on sealing performance of drainage pipeline inspection gauge crossing pipeline elbows

Jiang

Zhang

et al. 2021

Energy Science & Engineering

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Also, the pipe will endure larger displacements while the critical strain and buckling will increase as well. Rofooei et al (2018) in another research proposed a new method for modeling of buried steel pipes behavior under reverse faulting. The suggested method was verified using the results of four real-scale experimental tests and finite-element modeling of 4 and 6 inch buried steel gas pipelines.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Experimental and numerical modeling of horizontally-bent buried pipelines crossing fault slip

Fard

Nekooei

Oskouei

et al. 2019

Lat. Am. j. solids struct.

View full text Add to dashboard Cite

The behavior and response of pipelines subjected to slip fault movement is studied by numerical simulations as well as experimental setup. A finite element modeling is also developed via ABAQUS software. In this study, an artificial accelerogram is applied to the system and matched against the response spectrum according to the standard No. 2800 (Iranian code of practice for seismic resistant design of buildings, 2014). Three different pipe nominal sizes and thicknesses (1 ½ " , 2 " and 4 ") are considered in the experiments on the shaking table. According to the results, plastic hinge as well as the extremum stress and strain is formed in the fixed soil wedge and at locations close to the fault line. Further, as the pipe D/t ratio increases, the plastic hinge forms further away from the fault line. According to the results, the pipe-soil strain ratio (εp/s) has lower values at larger pipe diameters. Also, the axial strains would be greater for the systems with higher (εp/s) ratios.

show abstract

“…Zhang, Zhao, et al, 2016a). Η μεθοδολογία αυτή χρησιμοποιείται συχνά για την επέκταση πειραματικών δεδομένων, καθώς επιτρέπει τη μεταβολή πολλών παραμέτρων (Fadaee et al, 2020;Robert et al, 2016;Rofooei et al, 2018;Tsatsis et al, 2019) (Joshi et al, 2011;Melissianos et al, 2016Melissianos et al, , 2020Temis & Strom, 2019;Uckan et al, 2015). Οι Chatzidakis et al (2022a) μελέτησαν τη συμπεριφορά θαμμένων αγωγών υπό τη διάρρηξη δευτερογενών ρηγμάτων χρησιμοποιώντας αντίστοιχα προσομοιώματα.…”

Section: προσομοίωση της καταπόνησης αγωγώνunclassified

“…Το αριθμητικό προσομοίωμα που παρουσιάζεται στην προηγούμενη Ενότητα βασίζεται στη μεθοδολογία που προτείνεται από τον αμερικανικό κανονισμό ALA (2001). Η μεθοδολογία αυτή έχει συγκριθεί στο παρελθόν με πειραματικά αποτελέσματα παρουσιάζοντας ικανοποιητική ακρίβεια (Jalali et al, 2016;Rofooei et al, 2018;Saiyar et al, 2016). Gawande et al, 2019;Ni, Moore, et al, 2018;Vazouras et al, 2015).…”

Section: σύγκριση με πειραματικά αποτελέσματαunclassified

“…Αυτό έρχεται σε αντίθεση με την περίπτωση κανονικού κύριου ρήγματος, όπου μεγαλύτερες κλίσεις παρουσιάζει ο αγωγός στην όδευση A λόγω του κατακόρυφου επιπέδου διάρρηξης του δευτερογενούς ρήγματος. Εδώ, κυρίαρχο ρόλο φαίνεται να παίζει η θλιπτική καταπόνηση του αγωγού από το ανάστροφο κύριο ρήγμα, η οποία προκαλεί απότομες κλίσεις στον αγωγό (Demirci et al, 2018;Fadaee et al, 2020;Rofooei et al, 2018).…”

Section: σύγκριση με πειραματικά αποτελέσματαunclassified

See 1 more Smart Citation

Σεισμική Τρωτότητα Και Βέλτιστη Αντιμετώπιση Της Σεισμικής Διακινδύνευσης Υποθαλάσσιων Και Παράκτιων Ενεργειακών Δικτύων

Χατζηδάκης¹

View full text Add to dashboard Cite

Οι υδρογονάνθρακες, όπως το φυσικό αέριο και το πετρέλαιο, αποτελούν τη σημαντικότερη πηγή ενέργειας της εποχής μας. Λόγω των αυξανόμενων αναγκών του σύγχρονου πολιτισμού, η εξαγωγή υδρογονανθράκων συνεχίζεται διαρκώς από όλο και περισσότερα χερσαία και υποθαλάσσια κοιτάσματα. Η μεταφορά τους στα αστικά και βιομηχανικά κέντρα κατανάλωσης γίνεται -μεταξύ άλλων- μέσω αγωγών υδρογονανθράκων, οι οποίοι ανήκουν στα ενεργειακά δίκτυα κοινής ωφέλειας (ΔΚΩ). Οι αγωγοί αυτοί αποτελούν έργα υποδομής μεγάλης κλίμακας και στρατηγικής σημασίας. Η σπουδαιότητά τους γίνεται φανερή από το γεγονός ότι γίνονται συχνά αντικείμενο έντονων αντιπαραθέσεων μεταξύ εταιρειών και κρατών, αλλά και από τις δυσμενέστατες συνέπειες και τις ανυπολόγιστες ζημιές που μπορεί να προκαλέσει μία πιθανή αστοχία τους στην κοινωνία, στην οικονομία και στο περιβάλλον. Οι αγωγοί μεταφοράς υδρογονανθράκων μπορούν να εκτείνονται σε αποστάσεις εκατοντάδων χιλιομέτρων, τόσο χερσαία όσο και υποθαλάσσια, φτάνοντας σε βάθη εκατοντάδων μέτρων υπό εξαιρετικά δυσμενείς και αβέβαιες συνθήκες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να εκτίθενται σε ένα πολύ μεγάλο εύρος κινδύνων, τόσο φυσικών όσο και ανθρωπογενών. Ένας από τους μεγαλύτερους κινδύνους που καλούνται να αντιμετωπίσουν είναι οι σεισμικοί γεωκίνδυνοι, όπως η ισχυρή εδαφική κίνηση, η διαρρήξεις ρηγμάτων, οι κατολισθήσεις και οι ρευστοποιήσεις εδαφών. Τα παραπάνω φαινόμενα προκαλούν παροδικές και μόνιμες εδαφικές μετακινήσεις, οι οποίες μπορούν να προκαλέσουν μεγάλα προβλήματα σε έναν αγωγό. Για την αντιμετώπιση των σεισμικών γεωκινδύνων έχουν πραγματοποιηθεί τις τελευταίες δεκαετίες πολλές μελέτες σε αναλυτικό, υπολογιστικό και πειραματικό επίπεδο. Από αυτές έχουν προκύψει διεθνή κι εθνικά πρότυπα και κανονισμοί για τον αντισεισμικό σχεδιασμό αγωγών. Επίσης, έχουν διαμορφωθεί μεθοδολογίες για την προσομοίωση της συμπεριφοράς τους, καθώς και μία σειρά μέτρων προστασίας για την αποφυγή της αστοχίας τους. Εντούτοις, όλα τα παραπάνω επικεντρώνονται κυρίως στην περίπτωση χερσαίων αγωγών, αφήνοντας πολλά περιθώρια διερεύνησης της απόκρισης και της σεισμικής τρωτότητας των αγωγών στα υποθαλάσσια όσο και στα παράκτια τμήματα τους. Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή επικεντρώνεται στη μελέτη υποθαλάσσιων και παράκτιων μεταλλικών αγωγών υδρογονανθράκων, συμβάλλοντας στην ενδελεχή διερεύνηση της συμπεριφοράς τους υπό σεισμική κινηματική καταπόνηση και στην ανάπτυξη προτάσεων για τον καλύτερο δυνατό αντισεισμικό σχεδιασμό τους. Ο στόχος αυτός επιτυγχάνεται μέσω της ανάπτυξης προηγμένων αναλυτικών αλλά και αριθμητικών μεθοδολογιών, χρησιμοποιώντας κλασσικές θεωρίες της μηχανικής, διάφορες αναλυτικές σχέσεις, τις μεθόδους πεπερασμένων στοιχείων και πεπερασμένων διαφορών, κ.α. Στις προσομοιώσεις γίνεται χρήση ρεαλιστικών δεδομένων και παραδοχών που έχουν προκύψει από πειραματικές μελέτες, δεδομένα πεδίου και αναλυτικές μεθοδολογίες. Τα αποτελέσματα από τα παραπάνω προσομοιώματα συγκρίνονται με πειραματικά και αριθμητικά αποτελέσματα άλλων ερευνητών για την εξασφάλιση της επίτευξης ρεαλιστικών και αξιόπιστων αποτελεσμάτων. Για την πρακτική εφαρμοσιμότητα των μεθοδολογιών, χρησιμοποιούνται ρεαλιστικά τοπογραφικά, γεωλογικά και γεωτεχνικά δεδομένα από την περιοχή της ανατολικής Μεσογείου, καθώς επίσης και δεδομένα από τον υπό κατασκευή Αδριατικό Αγωγό φυσικού αερίου (Trans Adriatic Pipeline -TAP). Το κρίσιμο ζήτημα της αλληλεπίδρασης εδάφους-αγωγού προσομοιώνεται με βάση τις μεθοδολογίες που προτείνονται σε πρόσφατους κανονισμούς. Συνοψίζοντας, πρώτος στόχος της Διδακτορικής Διατριβής είναι η μελέτη υποθαλάσσιων αγωγών υπό κινηματική καταπόνηση λόγω κατολίσθησης για διάφορες γωνίες διασταύρωσης της μετακινούμενης μάζας με τον αγωγό. Στη συνέχεια, διερευνάται η διάδοση δευτερογενών ρηγμάτων μέσα από εδαφικές στρώσεις, αλλά και η κινηματική καταπόνηση αγωγών λόγω διασταύρωσης με αυτά τα ρήγματα. Η παρουσία δευτερογενών ρηγμάτων είναι ένα αρκετά συνηθισμένο φαινόμενο που δεν έχει ερευνηθεί μέχρι σήμερα αναφορικά με την επίδραση που μπορεί να έχει σε αγωγούς. Τρίτος στόχος είναι η σύγκριση της αποτελεσματικότητας διαφόρων μέτρων προστασίας που εφαρμόζονται σε υποθαλάσσιους αγωγούς μεγάλου βάθους. Οι αγωγοί αυτοί τοποθετούνται συνήθως απευθείας στην επιφάνεια του πυθμένα, ενώ το εύρος των εφαρμόσιμων μέτρων προστασίας είναι περιορισμένο λόγω του υψηλού κόστους και των τεχνικών δυσκολιών. Τέλος, οι διάφορες μεθοδολογίες που αναπτύχθηκαν εφαρμόζονται μέσω κατάλληλου υπολογιστικού εργαλείου για τη βελτίωση της χάραξης υποθαλάσσιων αγωγών.

show abstract

New Method of Modeling the Behavior of Buried Steel Distribution Pipes Subjected to Reverse Faulting

Cited by 21 publications

References 24 publications

Numerical investigation on sealing performance of drainage pipeline inspection gauge crossing pipeline elbows

Numerical investigation on sealing performance of drainage pipeline inspection gauge crossing pipeline elbows

Experimental and numerical modeling of horizontally-bent buried pipelines crossing fault slip

Σεισμική Τρωτότητα Και Βέλτιστη Αντιμετώπιση Της Σεισμικής Διακινδύνευσης Υποθαλάσσιων Και Παράκτιων Ενεργειακών Δικτύων

Contact Info

Product

Resources

About