introduzione
I pali sospesi sono elementi di fondazione comunemente utilizzati per trasferire i carichi delle strutture offshore attraverso strutture deboli, terreni comprimibili in strati portanti. Durante l'installazione tramite guida ad impatto, i tappi di terreno coeso vengono tagliati e compattati all'interno del mucchio, fornendo una significativa resistenza aggiuntiva all'albero. L’analisi classica dei pali, come i metodi dell’equazione delle onde, non è in grado di catturare la complessa interazione terreno-struttura che governa la formazione dei tappi e i suoi effetti sul comportamento di guida. Questo studio mira a sviluppare un modello agli elementi finiti che simula il processo di guida di grandi deformazioni, facendo luce sulle variabili che controllano le caratteristiche della spina e le implicazioni per la progettazione.
Articolo di letteratura
Esperimenti precedenti hanno identificato tre zone caratteristiche che si formano durante la guida: una zona schiacciata sulla punta, una zona centrale densamente compattata e una zona tranciata vicino alla superficie del suolo (1). Gli studi hanno anche correlato le dimensioni dei tappi con le proprietà del suolo, energia di installazione e proprietà dei pali (2,3). Tuttavia, I test dinamici su scala reale su pali rimangono impegnativi. I modelli FE esistenti simulavano il comportamento assiale statico, trascurando la resa del terreno indotta dalla guida, fondamentale per la stabilità del tappo prigioniero (4). I modelli che accoppiano l'interfaccia taglio-dilatazione hanno catturato aumenti di capacità assiale ma mancavano di simulazioni di guida dinamica (5). Complessivamente, la modellazione accurata del processo di guida e dell'evoluzione dell'interazione suolo-tappo richiede ampie analisi di deformazione.
Sviluppo del modello FE
Un modello accoppiato terreno-struttura è stato sviluppato utilizzando ABAQUS/Explicit. Il palo di tubo lungo 2 m aveva uno spessore di parete di 75 mm e maglie di diametro 800 mm con elementi guscio a 4 nodi. La colonna di terreno circostante, lunga 15 metri, comprendeva elementi in mattoni a 8 nodi con una rete raffinata attorno al palo. È stato utilizzato il modello di plasticità del suolo MIT-E3, calibrato da prove triassiali. Gli elementi di interfaccia lungo il palo hanno simulato il comportamento attrito-coesivo con un criterio di rottura che tiene conto degli effetti di dilatanza all'aumentare della deformazione di taglio (6). Gli impatti sono stati applicati tramite carichi distribuiti sulla sommità del palo su storie prescritte corrispondenti alle energie del martello diesel.
Procedura di analisi
Uno schema di soluzione implicita dinamica incrementale ha affrontato la non linearità estrema catturando al tempo stesso le grandi deformazioni del suolo. La dissipazione di energia in ogni fase temporale ha determinato lo sviluppo di plasticità/compattazione all'interno del terreno circostante e all'interno del palo durante l'infissione. I parametri di output includevano l'evoluzione della lunghezza del palo installato, resistenza alla piantatura dei pali e risposte transitorie, nonché geometria finale del tappo del terreno e profilo di densità.
Risultati e discussione
Figura 1 mostra l'installazione del palo a 6 m di profondità dopo 200 colpi, con il tappo finale del terreno chiaramente visibile all'interno della zona prigioniera lunga 5 metri. La densità del suolo superava i 2.000 kg/m3 all'interno di questa zona rispetto ai 1.900 kg/m3 a 1 metro di distanza, confermando l’intenso meccanismo di compattazione. La resistenza all'infissione dei pali rispetto alle curve di profondità corrispondeva alle tendenze sperimentali, utile per convalidare le previsioni di capacità. Le analisi parametriche hanno rivelato che la resistenza dell'argilla e le proprietà dell'interfaccia hanno influenzato maggiormente la forma/estensione del tappo, mentre l'energia di guida regolava i livelli di compattazione.
Figura 1. Rete FE deformata dopo la guida che mostra un tappo di terreno sviluppato
Una serie di simulazioni aggiuntive ha esaminato la transizione dall'intasamento completo all'arresto/espulsione del tappo con l'aumento della resistenza del terreno, l'influenza degli effetti del rimodellamento e della velocità di deformazione, nonché le implicazioni sulla capacità di progettazione. Di particolare interesse, la stabilità del tappo ha influenzato i meccanismi di trasferimento del carico vicino alla superficie del suolo, mentre la capacità attenuata dell'energia di guida aumenta al di sotto delle profondità di arresto del tappo.
Conclusioni
Un approccio di modellazione FE a grandi deformazioni ha simulato con successo la complessa interazione tra terreni coesivi e pali d'acciaio durante la guida a impatto. I risultati hanno fornito nuove informazioni sulle proprietà del suolo, il comportamento dell'interfaccia e l'input di energia governano le caratteristiche di formazione del tappo con la profondità. I confronti con i dati sperimentali hanno convalidato l'idoneità della tecnica di modellazione per analizzare ulteriormente le prestazioni dei pali infissi e la progettazione ottimizzata. Il lavoro futuro prevede l'estensione della metodologia ai monopali nelle fondazioni offshore.
L'uso di pali di tubi nella costruzione di fondazioni è stata una scelta popolare per molti anni. I pali di tubi vengono utilizzati per trasferire il carico di una struttura a un livello più profondo, strato più stabile di terreno o roccia.
Vantaggi delle capriate per tubi L'uso di capriate per tubi nella costruzione offre numerosi notevoli vantaggi: Resistenza e capacità di carico: Le capriate per tubi sono rinomate per il loro elevato rapporto resistenza/peso. I tubi interconnessi distribuiscono i carichi in modo uniforme, risultando in una struttura robusta e affidabile. Ciò consente la costruzione di ampie campate senza la necessità di eccessive colonne o travi di supporto.
Lo standard per i tubi senza saldatura per il trasporto di fluidi dipende dal paese o dalla regione in cui ti trovi, così come l'applicazione specifica. Tuttavia, sono alcuni standard internazionali ampiamente utilizzati per i tubi senza saldatura per il trasporto di fluidi: ASTM A106: Questa è una specifica standard per tubi in acciaio al carbonio senza saldatura per servizi ad alta temperatura negli Stati Uniti. È comunemente usato nelle centrali elettriche, raffinerie, e altre applicazioni industriali in cui sono presenti temperature e pressioni elevate. Copre tubi di grado A, B, e C, con proprietà meccaniche variabili a seconda del grado. API5L: Questa è una specifica standard per i tubi utilizzati nell'industria del petrolio e del gas. Copre tubi in acciaio senza saldatura e saldati per sistemi di trasporto di condotte, compresi tubi per il trasporto del gas, Acqua, e olio. I tubi API 5L sono disponibili in vari gradi, come X42, X52, X60, e X65, a seconda delle proprietà del materiale e dei requisiti applicativi. ASTM A53: Si tratta di una specifica standard per tubi in acciaio zincato a caldo e nero saldato e senza saldature utilizzati in vari settori, comprese le applicazioni di trasporto di fluidi. Copre tubi di due gradi, A e B, con proprietà meccaniche e destinazioni d'uso diverse. DA 2448 / IN 10216: Si tratta di standard europei per i tubi in acciaio senza saldatura utilizzati nelle applicazioni di trasporto di fluidi, compresa l'acqua, gas, e altri fluidi. Per saperne di più
I tubi senza saldatura per il trasporto di fluidi sono progettati per resistere a diversi tipi di corrosione a seconda del materiale utilizzato e dell'applicazione specifica. Alcuni dei tipi più comuni di corrosione a cui questi tubi sono progettati per resistere includono: Corrosione uniforme: Questo è il tipo più comune di corrosione, dove l'intera superficie del tubo si corrode in modo uniforme. Per resistere a questo tipo di corrosione, i tubi sono spesso realizzati con materiali resistenti alla corrosione, come l'acciaio inossidabile o rivestiti con rivestimenti protettivi. Corrosione galvanica: Ciò si verifica quando due metalli diversi sono in contatto tra loro in presenza di un elettrolita, portando alla corrosione del metallo più attivo. Per prevenire la corrosione galvanica, i tubi possono essere realizzati con metalli simili, oppure possono essere isolati tra loro utilizzando materiali isolanti o rivestimenti. Corrosione per vaiolatura: La vaiolatura è una forma localizzata di corrosione che si verifica quando piccole aree sulla superficie del tubo diventano più suscettibili agli attacchi, portando alla formazione di piccoli alveoli. Questo tipo di corrosione può essere prevenuta utilizzando materiali con elevata resistenza alla vaiolatura, come le leghe di acciaio inossidabile con aggiunta di molibdeno, oppure applicando rivestimenti protettivi. Corrosione interstiziale: La corrosione interstiziale si verifica in spazi ristretti o spazi tra due superfici, come Per saperne di più
Schermi in filo metallico a cuneo, noti anche come schermi a filo profilato, sono comunemente utilizzati in vari settori per le loro capacità di screening superiori. Sono costruiti con filo di forma triangolare,
2 7/8in J55 K55 il tubo dell'involucro del pozzo perforato è uno dei principali prodotti del nostro acciaio abter, possono essere usati per l'acqua, olio, campi di trivellazione di pozzi di gas. Gli spessori possono essere forniti da 5,51-11,18 mm in base alla profondità del pozzo del cliente e alle proprietà meccaniche richieste. Normalmente sono provvisti di attacco filettato, come NUE o EUE, che sarà più facile da installare sul posto. La lunghezza dei tubi di rivestimento perforati da 3 a 12 m è disponibile per le diverse altezze degli impianti di perforazione del cliente. Anche il diametro del foro e l'area aperta sulla superficie sono personalizzati. I diametri dei fori più diffusi sono 9 mm, 12mm, 15mm, 16mm, 19mm, eccetera.
