Wstęp
Wbijane pale rurowe są powszechnie stosowanymi elementami fundamentów do przenoszenia obciążeń konstrukcji morskich przez słabe elementy, grunty ściśliwe w warstwy nośne. Podczas montażu poprzez wbijanie udarowe, korki gruntu spoistego ulegają ścinaniu i zagęszczaniu w obrębie pala, zapewniając znaczny dodatkowy opór wału. Klasyczna analiza pali, taka jak metody równań falowych, nie jest w stanie uchwycić złożonej interakcji grunt-struktura rządzącej powstawaniem korków i jej wpływu na zachowanie podczas jazdy. Celem pracy jest opracowanie modelu elementów skończonych symulującego proces napędzania dużych odkształceń, rzucające światło na zmienne kontrolujące charakterystykę wtyczki i implikacje dla projektu.
Przegląd Literatury
Wcześniejsze eksperymenty zidentyfikowały trzy charakterystyczne strefy korków powstające podczas jazdy: zmiażdżona strefa na palcu, gęsto zagęszczoną strefę centralną i strefę ścinaną w pobliżu powierzchni gleby (1). Badania korelowały także wymiary korków z właściwościami gleby, energia instalacji i właściwości pala (2,3). Jednakże, Pełnowymiarowe dynamiczne badania pali nadal stanowią wyzwanie. Istniejące modele MES symulowały statyczne zachowanie osiowe, zaniedbując plonowanie gleby powstałej w wyniku jazdy, co ma kluczowe znaczenie dla stabilności uwięzionego korka (4). Modele interfejsu sprzęgającego, dylatacji ścinającej, uchwyciły wzrost nośności osiowej, ale brakowało im symulacji dynamicznej jazdy (5). Ogólnie, dokładne modelowanie procesu wbijania i zmieniającej się interakcji gleba-korek wymaga dużych analiz deformacji.
Rozwój modelu MES
Opracowano sprzężony model struktury gleby przy użyciu programu ABAQUS/Explicit. Stos rur o długości 2 m miał grubość ścianki 75 mm i średnicę oczek 800 mm z 4-węzłowymi elementami łupinowymi. Otaczająca kolumna gruntu o długości 15 m składała się z 8-węzłowych elementów ceglanych z udoskonaloną siatką wokół pala. Wykorzystano model plastyczności gleby MIT-E3, skalibrowany na podstawie testów trójosiowych. Elementy styku wzdłuż pala symulują zachowanie cierno-kohezyjne z kryterium zniszczenia uwzględniającym efekty dylatacji w miarę wzrostu odkształcenia ścinającego (6). Uderzenia zastosowano poprzez rozłożone obciążenia na wierzchu pala w ustalonych historiach odpowiadających energii młota wysokoprężnego.
Procedura analizy
Schemat przyrostowego, dynamicznego rozwiązania ukrytego rozwiązał problem ekstremalnej nieliniowości przy jednoczesnym wychwytywaniu dużych deformacji gleby. Rozproszenie energii na każdym etapie determinowało rozwój plastyczności/zagęszczenia w obrębie gruntu otaczającego i wewnątrz pala podczas wbijania. Parametry wyjściowe obejmowały ewolucję długości zainstalowanego pala, opór wbijania pala i reakcje przejściowe, a także ostateczną geometrię korka gruntowego i profil gęstości.
Wyniki i dyskusja
Postać 1 przedstawia montaż pala do głębokości 6 m po 200 ciosy, z końcowym korkiem glebowym wyraźnie widocznym w strefie niewoli o długości 5 m. Gęstość gleby w tej strefie przekraczała 2000 kg/m3 w porównaniu do 1900 kg/m3 w odległości 1 m, potwierdzając mechanizm intensywnego zagęszczania. Krzywe oporu wbijania pala w zależności od głębokości odpowiadały trendom eksperymentalnym, przydatne do sprawdzania przewidywań dotyczących wydajności. Analizy parametryczne wykazały, że wytrzymałość gliny i właściwości interfejsu mają największy wpływ na kształt/zakres korka, podczas gdy energia jazdy reguluje poziom zagęszczenia.
Postać 1. Zdeformowana siatka ES po wjechaniu, pokazująca rozwinięty korek gruntowy
W serii dodatkowych symulacji zbadano przejście od pełnego zatkania do zatrzymania/wyrzucenia czopa wraz ze wzrostem wytrzymałości gleby, wpływ ponownego formowania i efektów szybkości odkształcania, a także konsekwencje dla wydajności projektowej. Szczególnie interesujące, stabilność korka wpływa na mechanizmy przenoszenia obciążenia w pobliżu powierzchni gleby, podczas gdy pojemność tłumiona energią napędową wzrasta poniżej głębokości zatrzymania korka.
Wnioski
Podejście oparte na modelowaniu ES o dużych odkształceniach z powodzeniem symulowało złożoną interakcję pomiędzy gruntami spoistymi i pale stalowe podczas jazdy uderzeniowej. Wyniki dostarczyły nowych informacji na temat właściwości gleby, zachowanie interfejsu i pobór energii regulują charakterystykę tworzenia korka wraz z głębokością. Porównania z danymi eksperymentalnymi potwierdziły przydatność techniki modelowania do dalszej analizy wydajności pala wbijanego i zoptymalizowanego projektu. Przyszłe prace obejmują rozszerzenie metodologii na monopale w fundamentach morskich.
Stosowanie pali rurowych do budowy fundamentów jest od wielu lat popularnym wyborem. Pale rurowe służą do przenoszenia obciążenia konstrukcji na głębokość, bardziej stabilna warstwa gleby lub skały.
Zalety kratownic rurowych Zastosowanie kratownic rurowych w budownictwie ma kilka znaczących zalet: Wytrzymałość i nośność: Kratownice rurowe słyną z wysokiego stosunku wytrzymałości do masy. Połączone ze sobą rury równomiernie rozkładają obciążenia, co daje solidną i niezawodną konstrukcję. Pozwala to na budowę dużych rozpiętości bez konieczności stosowania nadmiernych słupów lub belek podpierających.
Norma dotycząca rur bez szwu transportujących płyn zależy od kraju lub regionu, w którym się znajdujesz, jak również konkretne zastosowanie. Jednakże, niektóre szeroko stosowane międzynarodowe standardy dotyczące rur bez szwu przenoszących ciecz: ASTM A106: Jest to standardowa specyfikacja dla rur bez szwu ze stali węglowej do pracy w wysokich temperaturach w Stanach Zjednoczonych. Jest powszechnie stosowany w elektrowniach, rafinerie, i innych zastosowaniach przemysłowych, w których występują wysokie temperatury i ciśnienia. Obejmuje rury w klasie A, B, i C, o różnych właściwościach mechanicznych w zależności od gatunku. API 5L: Jest to standardowa specyfikacja rur przewodowych stosowanych w przemyśle naftowym i gazowym. Obejmuje rury stalowe bez szwu i spawane do systemów transportu rurociągowego, łącznie z rurami do przesyłu gazu, Woda, i olej. Rury API 5L są dostępne w różnych gatunkach, takie jak X42, X52, X60, i X65, w zależności od właściwości materiału i wymagań aplikacji. ASTM A53: Jest to standardowa specyfikacja dla bezszwowych i spawanych rur stalowych czarnych i ocynkowanych ogniowo, stosowanych w różnych gałęziach przemysłu, w tym do zastosowań związanych z transportem płynów. Obejmuje rury w dwóch gatunkach, A i B, o różnych właściwościach mechanicznych i przeznaczeniu. Z 2448 / W 10216: Są to normy europejskie dotyczące rur stalowych bez szwu stosowanych w transporcie cieczy, łącznie z wodą, gaz, i inne płyny. Czytaj więcej
Rury bez szwu do transportu cieczy są zaprojektowane tak, aby były odporne na różne rodzaje korozji, w zależności od użytego materiału i konkretnego zastosowania. Do najpowszechniejszych rodzajów korozji, na które odporne są te rury, zaliczają się:: Jednolita korozja: Jest to najczęstszy rodzaj korozji, gdzie cała powierzchnia rury koroduje równomiernie. Aby wytrzymać tego typu korozję, rury są często wykonane z materiałów odpornych na korozję, takich jak stal nierdzewna lub pokryte powłokami ochronnymi. Korozja galwaniczna: Dzieje się tak, gdy dwa różne metale stykają się ze sobą w obecności elektrolitu, co prowadzi do korozji bardziej aktywnego metalu. Aby zapobiec korozji galwanicznej, rury mogą być wykonane z podobnych metali, lub można je odizolować od siebie za pomocą materiałów izolacyjnych lub powłok. Korozja wżerowa: Wżery to zlokalizowana forma korozji, która pojawia się, gdy małe obszary na powierzchni rury stają się bardziej podatne na atak, co prowadzi do powstania małych jamek. Tego rodzaju korozji można zapobiec, stosując materiały o wysokiej odporności na wżery, takie jak stopy stali nierdzewnej z dodatkiem molibdenu, lub poprzez nałożenie powłok ochronnych. Korozja szczelinowa: Korozja szczelinowa występuje w wąskich przestrzeniach lub szczelinach pomiędzy dwiema powierzchniami, taki Czytaj więcej
Sita drutowe klinowe, znane również jako ekrany z drutu profilowego, są powszechnie stosowane w różnych gałęziach przemysłu ze względu na ich doskonałe możliwości przesiewania. Są zbudowane z drutu w kształcie trójkąta,
2 7/8w J55 K55 Perforowana rura osłonowa studni jest jednym z głównych produktów wykonanych ze stali, można je wykorzystać do wody, olej, pola wiertnicze do odwiertów gazu. Dostępne grubości od 5,51 do 11,18 mm w zależności od głębokości studni klienta i wymaganych właściwości mechanicznych. Zwykle są one wyposażone w połączenie gwintowe, jak NUE lub EUE, który będzie łatwiejszy do zainstalowania na miejscu. Perforowane rury osłonowe o długości 3–12 m są dostępne dla różnych wysokości wiertnic klienta. Średnica otworu i otwarta powierzchnia na powierzchni są również dostosowywane. Popularne średnice otworów to 9 mm, 12mm, 15mm, 16mm, 19mm, itp.
