Introducción
El hincado vibratorio proporciona un método de instalación importante para pilotes de tubos de acero que es más rápido y seguro que el hincado tradicional con martillo de impacto. Sin embargo, sometidas a una compleja interacción dinámica suelo-estructura durante la inserción oscilatoria, Los pilotes de tubería son susceptibles a fallas de pandeo por inestabilidad que pueden impedir alcanzar la profundidad de la terminal. Este estudio tiene como objetivo evaluar numéricamente el comportamiento del pandeo utilizando el análisis de elementos finitos con modelos de suelo calibrados, Allanando el camino para una mejor orientación sobre las dimensiones de los pilotes, Idoneidad de las condiciones del suelo, y controles de conducción.
Mecanismos de pandeo
Existen varios modos de pandeo potenciales durante la instalación vibratoria en función de las propiedades del suelo y los parámetros de conducción. El pandeo global implica una deformación lateral a lo largo de toda la longitud incrustada, impulsada por la resistencia del suelo que excede la capacidad crítica de pandeo. El pandeo local provoca el pandeo hacia adentro del muro de pilotes a profundidades de concentración de tensiones. Las ecuaciones de diseño empírico existentes no tienen en cuenta los mecanismos transitorios, entre ellos:
- Efectos inerciales de las frecuencias de excitación oscilatorias
- Variaciones de la resistencia del suelo en función de la tasa de deformación
- Carga y descarga lateral cíclica del suelo
Enfoque de modelado numérico
Para dilucidar estas complejas interacciones, se desarrolló un modelo dinámico de elementos finitos utilizando ABAQUS. La geometría del pilote de acero incluía un diámetro de 600 mm, 20Elemento de tubería de m de largo modelado con elementos de cáscara. El volumen del suelo circundante se extendía lateralmente 20 m y hasta 30 m de profundidad, mallado con elementos sólidos 3D de 8 nodos. Los elementos de interfaz a lo largo del límite entre el pilote y el suelo tuvieron en cuenta la carga friccional dinámica. Las condiciones geostáticas iniciales para la capa de arcilla de 10 m de espesor se definieron utilizando los parámetros del suelo de los ensayos triaxiales. Un tapón de suelo cilíndrico se incrustó dentro de la pila que representaba el suelo remoldeado. El comportamiento de pandeo se evaluó utilizando soluciones implícitas dinámicas a medida que el pilote se insertaba bajo excitaciones vibratorias predefinidas que coincidían con los sistemas costa afuera.
Ejemplos de datos
Ejemplos de conjuntos de datos incluidos:
- Registro de prueba de campo de instalación de la resistencia de los pilotes, Golpe, Tasa de inserción frente a profundidad
- Dimensiones de la pila, Propiedades de los materiales, Resultados de las pruebas de suelo en el sitio de prueba
- Pilotes excavados que muestran modos de pandeo y condiciones del suelo que desencadenan fallas
- Instrumentación de fondo de pozo que mide las presiones del suelo, Aceleraciones durante la conducción
- Inspección posterior a la transmisión mediante técnicas como el perfilado láser 3D para capturar geometrías
Comparación del monitoreo de campo con los resultados de modelos numéricos destinados a validar las capacidades de simulación y calibrar las definiciones de comportamiento del suelo.
Resultados de ejemplo
En la Figura se muestran simulaciones de un pilote de tubería hincado a través de arcilla de capa dura para soportar un estrato de arena utilizando las propiedades del suelo medidas 1. El pandeo global se produjo a 12 m debido al fuerte aumento de la resistencia. El pandeo local comenzó primero alrededor de los 4 m de profundidad, donde las tensiones alcanzaron su punto máximo en una protuberancia que se correlacionaba con una pila de campo excavada en el sitio. Las presiones dinámicas del suelo se desarrollaron a lo largo de la pila durante cada ciclo de acuerdo con los datos de los sensores de campo.
Cifra 1. Mostrando los resultados de pandeo (a) Forma de pelo, (b) Presiones del suelo
Ciclo de profundidad de 4 m
Comparaciones y validación
Validaciones de claves incluidas:
- Profundidades de pandeo coincidentes dentro de 0,5 m entre pilotes modelados y excavados
- Presiones del suelo acordadas en el campo y en el modelo dentro de los 15 kPa sobre la profundidad
- Las tendencias dinámicas de resistencia a lo largo de los ciclos fueron consistentes entre los ensayos de campo y los modelos
A continuación, los estudios de sensibilidad exploraron la dependencia del comportamiento de pandeo en función de los parámetros de instalación, como la magnitud/frecuencia de la carrera, así como del tipo de suelo. Se evaluó la conducción optimizada para evitar fallos de pandeo en condiciones limitantes.
Conclusiones
El modelado numérico demostró ser capaz de capturar fenómenos dinámicos de pandeo en pilotes de tubos de acero en instalación vibratoria. Los efectos de la interacción suelo-estructura se revelaron a través de la comparación directa con los datos de monitoreo de campo. Con mayor refinamiento, El enfoque validado puede optimizar las dimensiones de los pilotes, Evaluar la idoneidad de la instalación, y desarrollar controles dinámicos de conducción – Lo que permite una seguridad, Hincado vibratorio más eficiente de cimentaciones de pilotes.
El uso de pilotes tubulares en la construcción de cimientos ha sido una opción popular durante muchos años.. Los pilotes tubulares se utilizan para transferir la carga de una estructura a un lugar más profundo., capa más estable de suelo o roca.
Beneficios de las armaduras de tuberías El uso de armaduras de tuberías en la construcción ofrece varias ventajas notables: Resistencia y capacidad de carga: Las armaduras de tuberías son reconocidas por su alta relación resistencia-peso.. Los tubos interconectados distribuyen las cargas uniformemente., dando como resultado una estructura robusta y confiable. Esto permite la construcción de grandes luces sin la necesidad de excesivas columnas o vigas de soporte..
El estándar para tuberías sin costura para el transporte de fluidos depende del país o región en el que se encuentre., así como la aplicación específica. Sin embargo, Algunas normas internacionales ampliamente utilizadas para tuberías sin costura para el transporte de fluidos son: ASTM A106: Esta es una especificación estándar para tubos de acero al carbono sin costura para servicio de alta temperatura en los Estados Unidos.. Se utiliza comúnmente en plantas de energía., refinerías, y otras aplicaciones industriales donde están presentes altas temperaturas y presiones. Cubre tuberías en grados A., B, y C, con propiedades mecánicas variables según el grado. API 5L: Esta es una especificación estándar para tuberías utilizadas en la industria del petróleo y el gas.. Cubre tubos de acero soldados y sin costura para sistemas de transporte por tuberías., incluyendo tuberías para transportar gas, agua, y aceite. Las tuberías API 5L están disponibles en varios grados., como X42, X52, X60, y X65, dependiendo de las propiedades del material y los requisitos de aplicación. ASTM A53: Esta es una especificación estándar para tubos de acero galvanizados en caliente y negros sin costura y soldados utilizados en diversas industrias., incluidas aplicaciones de transporte de fluidos. Cubre tuberías en dos grados., A y B, con diferentes propiedades mecánicas y usos previstos. DE 2448 / EN 10216: Estas son las normas europeas para tubos de acero sin costura utilizados en aplicaciones de transporte de fluidos., incluyendo agua, gas, y otros fluidos. Leer más
Las tuberías sin costura para el transporte de fluidos están diseñadas para resistir varios tipos de corrosión según el material utilizado y la aplicación específica.. Algunos de los tipos más comunes de corrosión que estas tuberías están diseñadas para resistir incluyen: Corrosión uniforme: Este es el tipo de corrosión más común., donde toda la superficie de la tubería se corroe uniformemente. Para resistir este tipo de corrosión, Las tuberías suelen estar hechas de materiales resistentes a la corrosión., como acero inoxidable o revestidos con revestimientos protectores. Corrosión galvánica: Esto ocurre cuando dos metales diferentes están en contacto entre sí en presencia de un electrolito., lo que lleva a la corrosión del metal más activo. Para prevenir la corrosión galvánica, Las tuberías pueden estar hechas de metales similares., o pueden aislarse entre sí mediante materiales o revestimientos aislantes. Corrosión por picadura: Las picaduras son una forma localizada de corrosión que ocurre cuando áreas pequeñas en la superficie de la tubería se vuelven más susceptibles al ataque., conduciendo a la formación de pequeños hoyos. Este tipo de corrosión se puede prevenir utilizando materiales con alta resistencia a las picaduras., como aleaciones de acero inoxidable con molibdeno añadido, o aplicando recubrimientos protectores. Corrosión por grietas: La corrosión por grietas ocurre en espacios estrechos o espacios entre dos superficies., semejante Leer más
Cribas de alambre tipo cuña, también conocido como pantallas de alambre de perfil, Se utilizan comúnmente en diversas industrias por sus capacidades de detección superiores.. Están construidos con alambre de forma triangular.,
2 7/8En J55 K55, la tubería de revestimiento de pozo perforado es uno de los principales productos de acero que fabricamos., se pueden usar para agua, aceite, campos de perforación de pozos de gas. Los espesores se pueden suministrar desde 5,51 a 11,18 mm según la profundidad del pozo del cliente y las propiedades mecánicas requeridas.. Normalmente están provistos de conexión roscada., como NUE o EUE, que será más fácil de instalar en el sitio. La longitud de los tubos de revestimiento perforados de 3 a 12 m está disponible para las diferentes alturas de las plataformas de perforación del cliente.. El diámetro del orificio y el área abierta en la superficie también se personalizan. Los diámetros de agujero más populares son 9 mm., 12milímetros, 15milímetros, 16milímetros, 19milímetros, etc..
