Wstęp
Wbijanie wibracyjne stanowi ważną metodę montażu pali rur stalowych, która jest szybsza i bezpieczniejsza niż tradycyjne wbijanie młotem udarowym. Jednakże, poddane złożonej dynamicznej interakcji gleba-struktura podczas wstawiania oscylacyjnego, Pale rurowe są podatne na uszkodzenia związane z niestabilnością wyboczeniową, które mogą uniemożliwić osiągnięcie głębokości końcowej. Celem tego badania jest numeryczna ocena zachowania wyboczeniowego przy użyciu analizy elementów skończonych ze skalibrowanymi modelami gruntu, torując drogę do lepszych wskazówek dotyczących wymiarów stosów, przydatność warunków glebowych, i sterowanie jazdą.
Mechanizmy wyboczeniowe
Podczas montażu wibracyjnego istnieje kilka potencjalnych trybów wyboczenia, w zależności od właściwości gruntu i parametrów jazdy. Wyboczenie globalne obejmuje odkształcenie boczne na całej długości osadzenia, napędzany oporem gleby przekraczającym krytyczną zdolność wyboczenia. Wyboczenie lokalne powoduje wyboczenie ściany pala do wewnątrz na głębokościach koncentracji naprężeń. Istniejące empiryczne równania projektowe nie uwzględniają mechanizmów przejściowych, w tym:
- Efekty inercyjne od częstotliwości wzbudzenia oscylacyjnego
- Zmiany oporu gruntu zależne od szybkości odkształcenia
- Cykliczne boczne ładowanie i rozładowywanie gleby
Podejście do modelowania numerycznego
Aby wyjaśnić te złożone interakcje, opracowano dynamiczny model elementów skończonych przy użyciu programu ABAQUS. Geometria pala stalowego obejmowała średnicę 600 mm, 20element rurowy o długości m modelowany elementami skorupowymi. Otaczająca gleba rozciągała się w bok na 20 m i na głębokość 30 m, z 8-węzłowymi elementami bryłowymi 3D. Elementy styku wzdłuż granicy pal-grunt uwzględniają dynamiczne obciążenie cierne. Początkowe warunki geostatyczne dla warstwy gliny o grubości 10 m określono wykorzystując parametry gruntu z badań trójosiowych. W stosie, reprezentującym przeformowaną ziemię, osadzono cylindryczny korek gruntowy. Zachowanie przy wyboczeniu oceniano przy użyciu dynamicznych rozwiązań ukrytych podczas wstawiania pala pod predefiniowanymi wzbudzeniami wibracyjnymi pasującymi do systemów morskich.
Przykłady danych
Przykładowe zbiory danych w zestawie:
- Dziennik prób terenowych instalacji dotyczący oporu pala, udar, szybkość wstawiania a głębokość
- Wymiary stosu, właściwości materiału, wyniki badań gleby w miejscu przeprowadzania prób
- Wykopane pale wykazujące tryby wyboczenia i warunki gruntowe powodujące awarię
- Oprzyrządowanie odwiertowe mierzące ciśnienie gleby, przyspieszenia podczas jazdy
- Kontrola po jeździe z wykorzystaniem technik takich jak profilowanie laserowe 3D w celu uchwycenia geometrii
Porównanie monitorowania terenowego z wynikami modelu numerycznego, mające na celu sprawdzenie możliwości symulacji i kalibrację definicji zachowania gleby.
Przykładowe wyniki
Symulacje pala rurociągu wbijanego przez sztywną glinę nadkładową do warstwy piasku nośnego przy użyciu zmierzonych właściwości gruntu pokazano na rysunku 1. Globalne wyboczenie nastąpiło na wysokości 12 m z powodu gwałtownego wzrostu oporu. Lokalne wyboczenie rozpoczęło się najpierw na głębokości około 4 m, gdzie naprężenia osiągnęły szczyt w wybrzuszeniu korelującym z palem polowym wykopanym na miejscu. Dynamiczne parcie gruntu rozwijające się wzdłuż pala podczas każdego cyklu, zgodne z danymi z czujnika polowego.
Postać 1. Wyświetlanie wyników wyboczenia (A) kształt stosu, (B) naciski gleby
w cyklu głębokości 4m
Porównania i walidacja
Uwzględniono kluczowe walidacje:
- Głębokości wyboczenia dopasowane do 0,5 m pomiędzy paliami modelowymi i wykopanymi
- Uzgodniono ciśnienie gruntu terenowego i modelowego w granicach 15 kPa na głębokości
- Dynamiczne trendy oporu w cyklach były spójne w badaniach terenowych i modelach
Następnie w badaniach wrażliwości zbadano zależność zachowania się przy wyboczeniu od parametrów instalacji, takich jak wielkość/częstotliwość skoku, a także od rodzaju gruntu. Oceniono zoptymalizowane prowadzenie pojazdu, aby zapobiec awariom związanym z wyboczeniem w ograniczonych warunkach.
Wnioski
Modelowanie numeryczne okazało się zdolne do uchwycenia dynamicznych zjawisk wyboczenia w stalowych pali rurowych poddawanych montażowi wibracyjnemu. Efekty interakcji gleby ze strukturą ujawniono poprzez bezpośrednie porównanie z danymi z monitoringu terenowego. Z dalszym udoskonaleniem, sprawdzone podejście może zoptymalizować wymiary pala, ocenić przydatność instalacji, i opracuj dynamiczną kontrolę jazdy – umożliwiając bezpieczniejsze, efektywniejsze wibracyjne wbijanie fundamentów palowych.
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.
