مقدمة
تُستخدم أكوام الأنابيب المدفوعة بشكل شائع كعناصر أساسية لنقل أحمال الهياكل البحرية من خلال نقاط الضعف, التربة القابلة للضغط إلى طبقات تحمل. أثناء التثبيت عن طريق القيادة التأثيرية, تصبح سدادات التربة المتماسكة مقطوعة ومضغوطة داخل الكومة, توفير مقاومة رمح إضافية كبيرة. لا يمكن لتحليل الأكوام الكلاسيكي، مثل طرق المعادلة الموجية، التقاط التفاعل المعقد بين بنية التربة والذي يحكم تكوين السدادة وتأثيراته على سلوك القيادة. تهدف هذه الدراسة إلى تطوير نموذج العناصر المحدودة الذي يحاكي عملية قيادة التشوه الكبير, تسليط الضوء على المتغيرات التي تتحكم في خصائص المكونات وانعكاساتها على التصميم.
مراجعة الأدب
حددت التجارب السابقة ثلاث مناطق سدادة مميزة تشكلت أثناء القيادة: منطقة سحقت في اصبع القدم, منطقة مركزية مضغوطة بكثافة ومنطقة مقطوعة بالقرب من سطح التربة (1). كما ربطت الدراسات بين أبعاد السدادة وخصائص التربة, طاقة التثبيت وخصائص كومة (2,3). لكن, لا يزال اختبار الأكوام الديناميكية على نطاق واسع يمثل تحديًا. نماذج FE الحالية تحاكي السلوك المحوري الثابت, إهمال التربة الناجمة عن القيادة يؤدي إلى ثبات المكونات الأسيرة (4). استحوذت نماذج تمدد القص لواجهة اقتران على زيادات في السعة المحورية ولكنها كانت تفتقر إلى محاكاة القيادة الديناميكية (5). إجمالي, يتطلب النمذجة الدقيقة لعملية القيادة والتفاعل المتطور مع قابس التربة تحليلات تشوه كبيرة.
تطوير نموذج FE
تم تطوير نموذج بنية التربة المزدوجة باستخدام ABAQUS/Explicit. كومة الأنابيب بطول 2 متر لها سمك جدار 75 مم وشبكات قطرها 800 مم مع عناصر غلاف ذات 4 نقاط. يتكون عمود التربة المحيط الذي يبلغ طوله 15 مترًا من عناصر من الطوب ذات 8 عقد مع شبكة مصقولة حول الكومة. تم استخدام نموذج لدونة التربة MIT-E3, معايرة من الاختبارات ثلاثية المحاور. قامت عناصر الواجهة على طول الكومة بمحاكاة سلوك الاحتكاك والتماسك مع معيار الفشل الذي يأخذ في الاعتبار تأثيرات التمدد مع زيادة إجهاد القص (6). تم تطبيق التأثيرات من خلال الأحمال الموزعة على قمة الوبر على مدى تواريخ محددة تتوافق مع طاقات مطرقة الديزل.
إجراءات التحليل
تناول مخطط الحل الضمني الديناميكي المتزايد عدم الخطية الشديدة أثناء التقاط تشوهات التربة الكبيرة. يحدد تبديد الطاقة في كل خطوة تطور اللدونة/الضغط داخل التربة المحيطة وداخل الكومة أثناء القيادة. تضمنت معلمات الإخراج تطور طول الوبر المثبت, مقاومة دفع الأكوام والاستجابات العابرة بالإضافة إلى الشكل الهندسي النهائي لسدادة التربة وملف الكثافة.
النتائج والمناقشة
شكل 1 يظهر تركيب الكومة على عمق 6 أمتار بعد ذلك 200 ضربات, مع رؤية سدادة التربة النهائية بوضوح داخل المنطقة الأسيرة التي يبلغ طولها 5 أمتار. تجاوزت كثافة التربة 2000 كجم/م3 داخل هذه المنطقة مقارنة بـ 1900 كجم/م3 على بعد متر واحد, تأكيد آلية الضغط المكثف. تطابقت مقاومة دفع الركائز مقابل منحنيات العمق مع الاتجاهات التجريبية, مفيد للتحقق من صحة تنبؤات السعة. أظهرت التحليلات البارامترية أن قوة الطين وخصائص الواجهة هي الأكثر تأثيرًا على شكل/مدى السدادة, في حين أن مستويات الضغط تحكم الطاقة الدافعة.
شكل 1. شبكة FE مشوهة بعد القيادة تظهر سدادة تربة متطورة
قامت سلسلة من عمليات المحاكاة الإضافية بفحص الانتقال من الانسداد الكامل إلى الإيقاف/الطرد مع زيادة قوة التربة, تأثير إعادة التشكيل وتأثيرات معدل الإجهاد بالإضافة إلى الآثار المترتبة على قدرة التصميم. ذات أهمية خاصة, يؤثر استقرار السدادة على آليات نقل الحمل بالقرب من سطح التربة، بينما تزيد القدرة المخففة للطاقة الدافعة تحت أعماق إيقاف السدادة.
الاستنتاجات
نجح نهج نمذجة التشوه الكبير FE في محاكاة التفاعل المعقد بين التربة المتماسكة و أكوام الصلب أثناء القيادة الاصطدامية. قدمت النتائج رؤية جديدة حول كيفية خصائص التربة, يتحكم سلوك الواجهة ومدخلات الطاقة في خصائص تكوين المكونات بعمق. أثبتت المقارنات مع البيانات التجريبية مدى ملاءمة تقنية النمذجة لمزيد من تحليل أداء الأكوام المدفوعة والتصميم الأمثل. يتضمن العمل المستقبلي توسيع المنهجية لتشمل الاحتكارات في المؤسسات البحرية.
كان استخدام أكوام الأنابيب في بناء الأساس خيارا شائعا لسنوات عديدة. تستخدم أكوام الأنابيب لنقل حمولة الهيكل إلى أعمق, طبقة أكثر استقرارا من التربة أو الصخور.
فوائد دعامات الأنابيب يوفر استخدام دعامات الأنابيب في البناء العديد من المزايا الملحوظة: القوة والقدرة على التحمل: تشتهر دعامات الأنابيب بنسبة القوة العالية إلى الوزن. تقوم الأنابيب المترابطة بتوزيع الأحمال بالتساوي, مما أدى إلى هيكل قوي وموثوق. وهذا يسمح ببناء مسافات كبيرة دون الحاجة إلى أعمدة أو كمرات دعم زائدة.
يعتمد معيار الأنابيب غير الملحومة لنقل السوائل على البلد أو المنطقة التي تتواجد فيها, وكذلك التطبيق المحدد. لكن, بعض المعايير الدولية المستخدمة على نطاق واسع للأنابيب غير الملحومة لنقل السوائل هي: أستم A106: هذه هي المواصفة القياسية لأنابيب الصلب الكربوني غير الملحومة للخدمة في درجات الحرارة العالية في الولايات المتحدة. ويستخدم عادة في محطات الطاقة, المصافي, والتطبيقات الصناعية الأخرى حيث توجد درجات حرارة وضغوط عالية. ويغطي الأنابيب في الدرجات أ, ب, و ج, مع خصائص ميكانيكية مختلفة اعتمادا على الصف. API 5L: هذه هي المواصفات القياسية لأنابيب الخطوط المستخدمة في صناعة النفط والغاز. ويغطي الأنابيب الفولاذية الملحومة وغير الملحومة لأنظمة نقل خطوط الأنابيب, بما في ذلك أنابيب لنقل الغاز, الماء, والنفط. تتوفر أنابيب API 5L بدرجات مختلفة, مثل X42, X52, X60, وX65, اعتمادا على خصائص المواد ومتطلبات التطبيق. أستم A53: هذه هي المواصفة القياسية للأنابيب الفولاذية المجلفنة السوداء والملحومة بالغمس الساخن المستخدمة في مختلف الصناعات., بما في ذلك تطبيقات نقل السوائل. ويغطي الأنابيب في درجتين, أ و ب, مع خصائص ميكانيكية مختلفة والاستخدامات المقصودة. من 2448 / في 10216: هذه هي المعايير الأوروبية للأنابيب الفولاذية غير الملحومة المستخدمة في تطبيقات نقل السوائل, بما في ذلك الماء, غاز, والسوائل الأخرى. اقرأ أكثر
تم تصميم الأنابيب غير الملحومة الناقلة للسوائل لمقاومة أنواع مختلفة من التآكل اعتمادًا على المادة المستخدمة والتطبيق المحدد. تشمل بعض أنواع التآكل الأكثر شيوعًا والتي تم تصميم هذه الأنابيب لمقاومتها: التآكل الموحد: هذا هو النوع الأكثر شيوعا من التآكل, حيث يتآكل كامل سطح الأنبوب بشكل موحد. لمقاومة هذا النوع من التآكل, غالبًا ما تكون الأنابيب مصنوعة من مواد مقاومة للتآكل, مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو المبطنة بطبقات واقية. التآكل الجلفاني: يحدث هذا عندما يكون معدنان مختلفان على اتصال مع بعضهما البعض في وجود المنحل بالكهرباء, مما يؤدي إلى تآكل المعدن الأكثر نشاطا. لمنع التآكل كلفاني, يمكن تصنيع الأنابيب من معادن مماثلة, أو يمكن عزلها عن بعضها البعض باستخدام المواد العازلة أو الطلاءات. تأليب التآكل: الحفر هو شكل موضعي من التآكل يحدث عندما تصبح المناطق الصغيرة على سطح الأنبوب أكثر عرضة للهجوم, مما يؤدي إلى تكوين حفر صغيرة. يمكن منع هذا النوع من التآكل باستخدام مواد ذات مقاومة عالية للتنقر, مثل سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ مع إضافة الموليبدينوم, أو عن طريق تطبيق الطلاءات الواقية. تآكل الشقوق: يحدث تآكل الشقوق في المساحات الضيقة أو الفجوات بين سطحين, هذه اقرأ أكثر
شاشات سلكية إسفين, تُعرف أيضًا باسم شاشات الأسلاك الشخصية, تُستخدم بشكل شائع في مختلف الصناعات لقدراتها الفائقة على الفحص. وهي مصنوعة من سلك على شكل مثلث,
2 7/8في J55 K55، تعتبر أنابيب غلاف الآبار المثقبة واحدة من المنتجات الأساسية للصلب, يمكن استخدامها للمياه, زيت, حقول حفر آبار الغاز. يمكن توفير السماكة من 5.51 إلى 11.18 ملم بناءً على عمق بئر العميل والخواص الميكانيكية المطلوبة. عادة يتم تزويدهم بوصلة خيطية, مثل نيو أو الاتحاد الأوروبي, والتي سيكون من الأسهل تثبيتها في الموقع. يتوفر طول أنابيب الغلاف المثقبة من 3 إلى 12 مترًا لارتفاعات منصات الحفر المختلفة للعميل. يتم أيضًا تخصيص قطر الثقب والمنطقة المفتوحة على السطح. قطر الثقب الشائع هو 9 ملم, 12مم, 15مم, 16مم, 19مم, إلخ.
