introduzione
L'infissione vibrante fornisce un importante metodo di installazione per pali di tubi in acciaio che è più veloce e più sicuro rispetto all'infissione tradizionale con martello a percussione. Tuttavia, soggetto a complesse interazioni dinamiche terreno-struttura durante l'inserimento oscillatorio, i pali dei tubi sono soggetti a cedimenti per instabilità che possono impedire il raggiungimento della profondità terminale. Questo studio mira a valutare numericamente il comportamento di instabilità utilizzando l'analisi degli elementi finiti con modelli di terreno calibrati, aprendo la strada a una migliore guida sulle dimensioni dei pali, idoneità alle condizioni del terreno, e controlli di guida.
Meccanismi di instabilità
Esistono diverse potenziali modalità di deformazione durante l'installazione vibrante a seconda delle proprietà del terreno e dei parametri di guida. L'instabilità globale comporta una deformazione laterale lungo l'intera lunghezza incassata, guidato dalla resistenza del suolo che supera la capacità critica di buckling. L’instabilità locale provoca l’instabilità verso l’interno della parete del palo a profondità di concentrazione delle tensioni. Le equazioni di progettazione empirica esistenti non tengono conto dei meccanismi transitori inclusi:
- Effetti inerziali da frequenze di eccitazione oscillatoria
- Variazioni della resistenza del suolo dipendenti dalla velocità di deformazione
- Carico e scarico ciclico laterale del terreno
Approccio alla modellazione numerica
Per chiarire queste complesse interazioni, è stato sviluppato un modello dinamico agli elementi finiti utilizzando ABAQUS. La geometria del palo in acciaio prevedeva un diametro di 600 mm, 20Elemento tubo lungo m modellato con elementi guscio. Il volume del terreno circostante si estendeva lateralmente per 20 metri e fino a 30 metri di profondità, mesh con elementi solidi 3D a 8 nodi. Gli elementi di interfaccia lungo il confine palo-terreno hanno tenuto conto del carico di attrito dinamico. Le condizioni geostatiche iniziali per lo strato di argilla spesso 10 m sono state definite utilizzando i parametri del terreno ricavati da test triassiali. Un tappo di terreno cilindrico è stato incorporato all'interno del mucchio che rappresenta il terreno rimodellato. Il comportamento all'instabilità è stato valutato utilizzando soluzioni implicite dinamiche poiché il palo veniva inserito sotto eccitazioni vibratorie predefinite corrispondenti ai sistemi offshore.
Esempi di dati
Set di dati di esempio inclusi:
- Registro delle prove sul campo di installazione della resistenza dei pali, colpo, velocità di inserimento rispetto alla profondità
- Dimensioni del mucchio, proprietà del materiale, risultati dei test del terreno nel sito di prova
- Pali scavati che mostrano le modalità di instabilità e le condizioni del terreno che innescano il cedimento
- Strumentazione di fondo pozzo che misura le pressioni del suolo, accelerazioni durante la guida
- Ispezione post-guida utilizzando tecniche come la profilazione laser 3D per acquisire le geometrie
Confronto tra il monitoraggio sul campo e i risultati dei modelli numerici mirato a convalidare le capacità di simulazione e calibrare le definizioni di comportamento del suolo.
Risultati di esempio
Nella Figura sono mostrate le simulazioni di un palo di tubazione spinto attraverso l'argilla rigida di copertura fino allo strato di sabbia portante utilizzando le proprietà misurate del terreno 1. L'instabilità globale si è verificata a 12 mesi a causa del forte aumento della resistenza. L'instabilità locale è iniziata inizialmente intorno ai 4 m di profondità, dove le sollecitazioni hanno raggiunto il picco in un rigonfiamento correlato a un palo scavato nel sito. Le pressioni dinamiche del suolo sviluppate lungo il palo durante ogni ciclo sono coerenti con i dati dei sensori di campo.
Figura 1. Risultati dell'instabilità visualizzati (un) forma del pelo, (B) pressioni del suolo
a 4 metri di profondità
Confronti e validazione
Convalide chiave incluse:
- Le profondità di instabilità corrispondevano entro 0,5 m tra i pali modellati e quelli scavati
- Le pressioni del terreno sul campo e sul modello concordate erano entro 15 kPa in profondità
- Le tendenze della resistenza dinamica nel corso dei cicli erano coerenti tra le prove sul campo e i modelli
Gli studi di sensibilità hanno poi esplorato la dipendenza del comportamento di instabilità dai parametri di installazione come l'entità/frequenza della corsa, nonché dal tipo di terreno. È stata valutata la guida ottimizzata per prevenire cedimenti dovuti a deformazioni in condizioni limite.
Conclusioni
La modellazione numerica si è rivelata in grado di catturare i fenomeni di instabilità dinamica nei pali di tubi in acciaio sottoposti a installazione vibrante. Gli effetti dell'interazione suolo-struttura sono stati rivelati attraverso il confronto diretto con i dati di monitoraggio sul campo. Con ulteriore affinamento, l'approccio validato può ottimizzare le dimensioni dei pali, valutare l'idoneità dell'installazione, e sviluppare controlli di guida dinamici – consentendo una maggiore sicurezza, guida vibrante più efficiente delle fondazioni su pali.
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.
